排水工程四大部分-文档资料

1、1排水工程（上）2007.92本课程的主要内容v概论v污水管道系统设计v雨水管道系统设计v合流制管渠系统设计v排水管渠要求及附属构筑物-排水工程概念、内容、作用、排水体制、排水 系统的布置形式等-污水管道的设计步骤及 注意事项、设计举例-雨水管道的设计步骤及 注意事项、设计举例-合流制管道的使用条件、 水力计算、改造途径等 -排水管渠断面形式、接口、基础、附属构筑物等 重点3第一部分 概论v排水工程的发展历史v排水工程的概念及内容v污水的分类及特性v城市排水管网系统的作用v排水系统的主要组成部分v排水系统的体制v排水系统的布置形式v工业企业排水系统与城市排水系统的关系v废水的综合治理和区域排水

2、系统v排水系统的设计程序4一、排水工程的发展历史河南省淮阳的古城下，发掘出公元前2800年埋下 的陶制排水管，比公元前2500年埃及发现的排水沟 早300年河北省易县出土了战国后期的圆形陶制排水管陕西西安出土秦代五角形陶制排水渠，在皇宫内出 现了明渠和暗渠相结合的排水系统唐代长安建造了较为完整的雨水排水系统江苏扬州发现了唐代建造的多功能的排水渠明、清时代的北京城，排水管渠系统比较发达5一、排水工程的发展历史（续）在近代我国排水工程发展缓慢，建国前全国103个 城市建有排水设施，管线总长6034.8km，全国只 有上海、南京建有城市污水处理厂，日处理能力 为4万吨。1921年上海北区污水厂，是我

3、国最早的 活性污泥法水厂。建国后，排水工程事业发展较快，城市下水道普 及率达60%以上。至1995年，全国排水管道总长11 万km，城市污水处理厂838座，日处理能力1645.4 万吨。6二、排水工程的概念与内容排水工程的概念：指为保护环境而建设的一整套用于收集、输送、处理和利用污水的工程设施 （在现代化的城市及工业企业用以收集、输送、处理和利用污水的一整套市政建设设施）。收集、输送 （管理） 处理和利用（处理厂）排水工程的内容：一是污水的收集、输送部分排水管网二是污水的处理、利用部分污水处理本课程内容7生活污水人们在生活活动中产生的污水。1、物理性质含水量在90以上，主要含菜屑、棉丝、废渣、

4、纸屑、油脂、粪便等。2、化学性质含有尿素、碳水化合物及氨氮等有机物（CXHYOZ）。3、微生物含量含有大量成千上万的细菌，尤其是致病菌。结论：基于生活污水化学成分中含有大量的有机物质，极易腐败发臭、恶化环境，其内含有大量的细菌（尤其是致病菌），故而对生活污水必须加以处理。经处理完的有机物质可以利用其作为农肥。致病菌有：伤寒、霍乱、痢疾(肠道)，结核病菌三、污水的分类及其特性8工业废水人们在生产活动中产生的污水 结论：鉴于工业废水中含有一定量的对人们健康有害的铬、镍、铜、汞、铅等重金属离子或放射性物质，故而对工业废水必须予以处理，而处理后的工业废水中又可以提炼出有用的物质（有价值的重金属）。注：

5、凡是比重大于4的便成为重金属物质。雨水雨水中主要含有无机杂质，水质较为洁净，可不经处理而直接泄入水体。9四、排水工程的作用保护环境免受污染，使城市免受污水之害 和洪水之灾促进工农业生产，保证城市可持续性发展保护人民的身体健康与正常生活10五、排水系统的组成部分城市污水排水系统的组成部分室内污水管道系统与设备室外污水管道系统污水处理厂出水口事故排出口污水泵站或压力管道手盆、便器、水封管、立管、出户管街坊管道、街道污水管道、附属构筑物等11五、排水系统的组成部分（续1）工业废水排水系统的组成部分车间内部管道系统与设备污水泵站或压力管道厂区管道系统废水处理站12五、排水系统的组成部分（续2）雨水收集

6、系统与设备街坊或厂区雨水管道系统街道雨水管道系统出水口排洪沟雨水泵站雨水口、天沟、雨水斗雨水排水系统的组成部分13城市生活污水排水系统室内污水管道系统及设备城市生活污水排水系统室外污水管道系统污水泵站及压力管道污水厂出水口及事故排出口14室内污水管道系统及设备卫生设备和厨房设备、存水弯（水封）、支管、竖管、出流管 15室外污水管道系统 室外污水管道系统:居住小区管道系统街道污水管道系统管道系统上的附属构筑物16居住小区管道系统17街道污水管道系统 v支管v干管v主干管18控制井：用来连接厂区及街道上的检查井。（厂区检查井的末端）在建筑红线以内称为厂区污水管，在建筑红线以外称为市政（城市管网）。

7、以控制井做为分界。1、污水管网 室内污水管网 厂区污水管网 街道污水管网2、污水处理厂3、污水泵站 中途泵站：用于抽升管道运行中途高程（或埋深）不利点污水。 局部泵站：用于抽升管道运行局部高程不利点污水。 总泵站 ：设置在污水厂内用以抽升设计区全部污水至厂内 处理构筑物的泵站。 19卫生设备和厨房设备、存水弯（水封）、支管、竖管、出流管 202122六、排水系统的体制污水的概念与分类：在使用过程中受到了不同程度的污染，改变 了原来的化学成分和物理性质的水，叫污水。按来源分生活污水工业废水雨水（降雨和降雪）城市污水23六、排水系统的体制（续1）污水的最终出路有三：一是排放水体二是灌溉农田三是重复

8、使用自然复用间接复用直接复用24六、排水系统的体制（续2）排水系统体制的概念：生活污水、工业废水和雨水可以采用一个管渠 来排除，也可以采用两个或两个以上独立的管 渠来排除，污水的这种不同排除方式所形成的 排水系统，称为排水体制。 排水系统体制的分类：合流制：直排式、完全截流式和部分截流式三种分流制：完全分流制和非完全分流制25v排水体制一般可分为合流制和分流制两种类型。v合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管内排除的系统。可分为直排式合流制排水系统和截留式合流制排水系统。v分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。排除生活污水和

9、工业废水的系统称为污水排水系统，排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据排除雨水的方式不同，可分为完全分流制排水系统、不完全分流制排水系统。26直排式合流制排水系统132直排式合流制排水系统1 合流支管（沟）合流干管（沟）2河流327截留式合流制排水系统合流干管（沟）截流式合流制排水系统1截流主干管（沟）溢流井23722211133366456污水厂4溢流干管（沟）出水口65河流728完全分流制排水系统完全分流制排水系统1 污水干管（沟）出水口532 雨水干管（沟）6污水主干管（沟）河流4 污水厂36313542212129不完全分流制排水系统雨水干管（沟）不完全分流制排水系统（补充部分雨水管网）

10、河流65 出水口污水干管（沟）1原有渠道234 污水厂142365污水干管（沟）不完全分流制排水系统（未建雨水管网）1明渠或小河235污水厂3412出水口4河流530排水体制的选择室外排水设计规范（GBJ14-87）明确规定： 排水体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水文条件，综合考虑确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。新建地区的排水系统宜采用分流制。31六、排水系统的体制（续3）合流制和分流制的比较：环保方面：全部截流式合流制对环境的污染最小；部分截 留式合流制雨天时部分污水溢流入水体，造成 污染；分流制在降雨初期有

11、污染。 造价方面：合流制管道比完全分流制可节省投资20%40%， 但合流制泵站和污水处理厂投资要高于分流制， 总造价看，完全分流制高于合流制。而采用不 完全分流制，初期投资少、见效快，在新建地 区适于采用。 维护管理：合流制污水厂维护管理复杂。晴天时合流制管 道内易于沉淀，在雨天时沉淀物易被雨水冲走， 减小了合流制管道的维护管理费。 32排水系统及其组成 排水系统 排水的收集、输送、处理和排放等设施以一定方式组合成的总体，称为排水系统。 通常，排水系统是由城市生活污水排水系统、工业废水排水系统和雨水排水系统组成。城市生活污水排水系统和工业废水排水系统一般可以合并为城市污水排水系统 。33七、排

12、水系统的布置形式排水系统的布置原则 充分利用地形、地势，就近排入水体，以减小管道埋深、降低工程造价 排水系统布置的影响因素地形地势土壤情况河流情况气候情况城市总体规划34七、排水系统的布置形式(续1)正交式截流式平行式分区式分散式环绕式35地势平坦的管道布置51.050.01234567891.支管 2.干管 3.主干管 4.溢流口 5.泵站 6.出口渠渠头 7.污水厂8.污水灌溉田 9.河流 36地势倾斜时的管网布置 3331265728.030.032.034.048 1.支管 2.干管 3.支干管 4.主干管 5.泵站 6.污水厂 7.污水灌溉田 8.河流 37排水系统的布置形式-正交式

13、12333河1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 正交式（干管与河流垂直） 38排水系统的布置形式-截流式 1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.主干管 5.污水厂 6.出水口 12333河45639排水系统的布置形式-平行式1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.污水厂 5.出水口13河4522240排水系统的布置形式-分区式1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.泵站 5.污水厂 123345河411.城市边界 2.干管 3.主干管 4.污水厂 灌 溉灌 溉河河河1234排水系统的布置形式-分散式421.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.主干管 5

14、.污水厂 6.出水口 河123456排水系统的布置形式-环绕式43排水系统的设计规模与期限 根据区域规划以及城市和工业企业规划方案的设计规模和设计期限而定。设计年限：设计现状年（设计水平年）（以五年为单位）设计水平年（近期510年）远期规划年（1015年）44城市污水处理厂城市污水厂的分类：小型污水处理厂：日处理能力5万吨中型污水处理厂：日处理能力为510万吨大型污水处理厂：日处理能力10万吨45八、工业企业排水系统与城市排水系统的关系工业企业排出的废水应采取的措施改革生产工艺，进行技术革新，力求把有害物质消除在生产过程之中，做到不排或少排废水 。尽量采用循环或重复利用系统，以减小废水排放量

15、回收废水中的有用物质，节省能源、创造财富 尽量以废治废 46八、工业企业排水系统与城市排水系统的关系(续1）工业废水排入城市排水系统应考虑的问题 尽量考虑直接将工业废水排入城市排水系统，在污水处理厂统一进行处理 工业废水排入后，不应影响排水管渠和污水处理厂的正常运行，对某些废水应进行预处理 工业废水排入后，不应对养护人员造成危害 当城市污水处理厂为生物处理时，工业废水中抑制生物活性的有害物质浓度，不能超过有关规定 47九、废水的综合治理和区域排水系统废水的综合治理和区域排水系统 废水的综合治理 指对废水进行统一规划，多重治理。其主要内容有： 减少和控制废水及污染物的排放量城市规划与生产布局合理

16、化充分利用水体、土壤的环境容量发展经济、节能的水处理技术。废水中有用物质的回收及综合利用发展区域性废水及水污染整治系统 48十、排水系统的设计程序排水系统的设计程序 基本建设程序： 可行性研究阶段计划任务书阶段设计阶段组织施工阶段竣工验收交付使用论证项目技术经济可行性确定基建项目编制设计文件设计图纸与概预算项目实施49第二部分 污水管道系统设计污水管道系统的设计步骤 设计资料的调查设计方案的确定设计计算设计图纸的绘制50一、设计资料的调查及方案确定设计资料调查 设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的总 体规划及其他基础设施情况 自然资料： 地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、

17、风向、降雨量等水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级工程资料： 道路、通讯、供水、供电、煤气等 设计方案确定 包括排水体制的选择、排水系统的布置形式，应通过技术、经济比较，确定最优的方案。51污水管网的平面布置管网的定线一、污水管网定线的原则一、污水管网定线的原则1.1.污水管网系统涉及到一些原则性问题的方案比较污水管网系统涉及到一些原则性问题的方案比较（1 1）设计区考虑的远近期关系的处理：是按照近期修建一条较小的管）设计区考虑的远近期关系的处理：是按照近期修建一条较小的管径待到远期另行铺设一条较小的管径；径待到远期另行铺设一条较小的管径；还是还是按照远

18、期规划要求一次铺按照远期规划要求一次铺设一条大管径。设一条大管径。（2 2）当设计区污水干管通过河流、铁路、重要建筑物等障碍物时，管）当设计区污水干管通过河流、铁路、重要建筑物等障碍物时，管道是绕道铺设；道是绕道铺设；还是还是开挖沟槽直通或采用顶管技术直通。开挖沟槽直通或采用顶管技术直通。（3 3）当大河将设计区隔为两区时，是于任一区设置污水厂，另一区设）当大河将设计区隔为两区时，是于任一区设置污水厂，另一区设置污水干管将该区污水收集输送，并采用过河方法汇入任一区所设置置污水干管将该区污水收集输送，并采用过河方法汇入任一区所设置的污水厂；的污水厂；还是还是两区分别设置污水处理厂，各自设置污水管

19、网系统？两区分别设置污水处理厂，各自设置污水管网系统？即所谓的即所谓的“集中处理集中处理”与与“分散处理分散处理”关系的处理。关系的处理。（4 4）污水经处理后，系进行综合利用）污水经处理后，系进行综合利用还是还是供作农田灌溉供作农田灌溉或者或者直接排入直接排入排放水体。排放水体。522.2.污水管网定线的原则污水管网定线的原则 在满足在满足管线短、埋深浅管线短、埋深浅的条件下，使最大区的条件下，使最大区域的污水按域的污水按重力流重力流排放。排放。3.3.污水管网定线污水管网定线（1 1）影响管网定线的主要因素）影响管网定线的主要因素地形、排水体制、污水厂地形、排水体制、污水厂位置位置、排放水

20、体位置、工程地质条件、水文地质条件排放水体位置、工程地质条件、水文地质条件。地形条件地形条件A A、在地形坡度比较小时，尽量使、在地形坡度比较小时，尽量使i=ji=j，即管坡与地形平行。，即管坡与地形平行。优点：埋深浅，造价小。优点：埋深浅，造价小。B B、在地形比较陡峭的地区，尽可能设置小管径，以减少跌水、在地形比较陡峭的地区，尽可能设置小管径，以减少跌水井的位置。优点：节省投资。井的位置。优点：节省投资。C C、对于地面比较平坦或逆坡时，尽可能选用大管径，可以减、对于地面比较平坦或逆坡时，尽可能选用大管径，可以减少埋深。少埋深。53污水处理厂的位置污水处理厂的位置”归宿点归宿点”确定污水处

21、理厂的因素：确定污水处理厂的因素：A A、首先应该在设计区常年主导风向的下方向。、首先应该在设计区常年主导风向的下方向。B B、设计在流经设计区河流的下游。、设计在流经设计区河流的下游。C C、临河（靠近河岸）布置，但又不致水淹，距离、临河（靠近河岸）布置，但又不致水淹，距离河岸最小距离不小于河岸最小距离不小于300300米。米。D D、污水处理厂距离设计区界外缘不小于、污水处理厂距离设计区界外缘不小于200200米。米。54（2 2）污水管网定线的）污水管网定线的基本要点基本要点在保证管距尽可能短，埋深较浅的条件下，使最大区域污水以重力流排出。在保证管距尽可能短，埋深较浅的条件下，使最大区域

22、污水以重力流排出。 在地形平坦地区，污水在地形平坦地区，污水主干管主干管宜布设于宜布设于临河街道地势低临河街道地势低处。处。新建管网与改、扩建管网结合考虑，充分利用新建管网与改、扩建管网结合考虑，充分利用原有管网设施原有管网设施。污水管道尽可能布置于人行道或绿化带下，有困难时，亦可布设于非机动车污水管道尽可能布置于人行道或绿化带下，有困难时，亦可布设于非机动车道下，不得已时，才敷设于机动车道下。道下，不得已时，才敷设于机动车道下。应避免或尽量减少管道穿越障碍物次数。应避免或尽量减少管道穿越障碍物次数。污水管道距建筑物外缘距离污水管道距建筑物外缘距离3m3m，污水管道与其他管道所保持的水平净距及

23、，污水管道与其他管道所保持的水平净距及垂直净距应符合规范要求。垂直净距应符合规范要求。污水管道宜靠近排水大户一侧布置，当街宽污水管道宜靠近排水大户一侧布置，当街宽40m40m时，可酌情考虑沿街宽双时，可酌情考虑沿街宽双侧敷设污水干管。侧敷设污水干管。当污水管道转弯、分支及变径、变坡时，应设置当污水管道转弯、分支及变径、变坡时，应设置检查井检查井，在直线管线上，检，在直线管线上，检查井间距为查井间距为404050m50m；污水支管与干管交汇时，支管与干管水流方向的夹角；污水支管与干管交汇时，支管与干管水流方向的夹角9090。55二、污水设计流量的计算污水设计流量 指污水管道及其附属构筑物能保证通

24、过的最大流量，设计流量包括生活污水量和工业废水量。 生活污水设计流量 居住区生活污水 公共建筑生活污水 工业企业生活污水及淋浴污水 工业废水设计流量 56二、污水设计流量的计算（1）居住区生活污水量计算 （Q居生）方法一：按设计人口求定360024ZKNnQ居生式中：Q居生居住区生活污水设计流量，L/s； n居住区生活污水量标准（L/(d.人)），按室 外排水设计规范选用，欧洲的典型值为 200（L/(d.人)），美国的典型值为250450 （L/(d.人)）； N设计人口数，按规划部门根据统计资料提供 的参数选用；（按设计水平年取值） KZ总变化系数，是最大日最大时污水量与平 均日平均时污水

25、量的比值 57KZ=Kd Kh生活污水量总变化系数年限：设计现状年（现状水平年）（以5年单位）设计水平年（近期510年）远期规划年（1015年）Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值 Kd 日变化系数，是一年中最大日污水量与平均日污水量的比值污水平均日流量（L/S）51540701002005001000总变化系数2.32.01.81.71.61.51.41.3注：当Q5L/s时，KZ=2.3；Q1000L/s， KZ=1.358排水量标准排水量标准：居住区每天排出的：居住区每天排出的平均平均生活污水流量。生活污水流量。注：设计流量取最大日最大时的秒流量。注：设计流量取

26、最大日最大时的秒流量。总变化系数总变化系数：1、最大日最大时的污水流量与平均日平均时的比值称为。、最大日最大时的污水流量与平均日平均时的比值称为。2、最大日流量：、最大日流量：Q平平越大，总变化系数越小。越大，总变化系数越小。59方法二：按方法二：按比流量比流量（q q比比）求定）求定ZZZKQKFqKFpnQ平比居生/360024式中：式中：p p 人口密度（人人口密度（人/ha/ha） F F 汇水面积（汇水面积（haha）（比hasLpnq./360024 比流量比流量（q q比）比）-单位面积上排除的平均生活污水量。单位面积上排除的平均生活污水量。平QFpn36002460360024

27、hKNSQ公共（2）公共建筑生活污水量计算 （按集中流量排入管中）式中：Q公共公共建筑生活污水设计流量，L/s； S 公共建筑生活污水量标准（L/(d.人），一般按室内给水排水和热水供应设计规范推荐的参数选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用。 Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值 。61（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算 360036002211222111DCDCTKBAKBA工淋工生QQ式中： A1 一般车间最大班职工人数，人； A2 热车间最大班职工人数，人； B1 一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人.班)； B2 热车间职工生活污

28、水量标准，为35(L/(人.班)； K1 一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2 热车间生活污水量时变化系数， 以2.5计； C1 一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人； C2 热车间最大班使用淋浴的职工人数，人； D1 一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(人.班)； D2 热车间的淋浴污水量标准，为60(L/(人.班)； T 每班工作时数，h。 62hKTNNQ3600302521工生式中： N1 一般车间最大班职工人数，人； N2 热车间最大班职工人数，人； 25 一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人.班)； 35 热车间职工生活污水量标准，为35(L/(人.班)；

29、Kh 工厂生活污水时变化系数，采用2.53.0。 计算方法二 ：63（4）工业废水设计流量计算 TKMmQZ3600工产式中：Q工产 工业废水设计流量，L/s； m 生产过程中每单位产品的废水量标准，L/单位产品）； M 产品的平均日产量； T 每日生产时间； KZ 总变化系数，与工业企业性质有关。 一般工厂日变化系数视为1。 64Q=Q居生+Q公共+Q工生+Q工淋+Q工产+Q渗 Q渗指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算，日本规定采用经验数据，按每人每日最大污水量的10%-20%。65习题：1.已知某工厂最大班职工人数为1000人，其中热车间的工人占25，使用淋浴人数按7

30、0计。一般车间的工人占75，使用淋浴人数按10计。该工厂居住人口为4000人，平均污水量为80升/人.日，试求该工厂排出的生活污水总流量为多少？ 66解：生活污水总量包括：居住区生活污水量、工厂生活污水流量、工厂淋浴污水量（1）居住区生活污水量sLNnQ/70.38640080400086400平由于Q平5L/S，取KZ=2.3;sLKNnQZ/52.83.28640080400086400居生（2）工厂生活污水流量sLTKBAKBAQ/71. 2836005 . 2352500 . 3257503600222111工生sLKTNNQh/67. 28 . 2836002503575025360

31、0252521或：工生工厂Kh-时变化系数（2.53.0）记忆67故该工厂排出的生活污水总流量Q=8.52+2.71+3.75=14.98L/SsLDCDCQ/75. 33600607 . 025. 01000401 . 075. 0100036002211淋（3）工厂淋浴水量682.自贡市某住宅区有室内上下水道卫生设施，人口密度为500人/公顷，住宅面积为10公顷，区内设有公共浴室一座，其最大排水量为5升/秒，试求该住宅区排出的生活污水流量。sLNnQ/94.6864001201050086400平解：18.294.67.211.07.211.0平QKZsLKQQZ/13.1518.294.

32、6平居生故该住宅区排出的生活污水总流量Q=15.13+5=20.13L/S69三、污水管网的水力计算污水管道内水质特点： 污水管道内水流特点 重力流非满流近似均匀流70水力计算的基本公式 式中：Q流量，m3/s； 过水断面面积，m2； v流速，m/s； R水力半径（过水断面积与湿周的比值），m； I水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； C流速系数，或谢才系数。C值一般按曼宁公式计算，即vQIRCv611RnC（2-1）（2-2）（2-3）71将公式（2-3）代入（2-1）和（2-2）得：21321IRnv21321IRAnQ式中：n管壁粗糙系数。该值根据管渠材料而定。混凝土和钢筋混凝土污水管

33、道的管壁粗糙系数一般采用0.014。 排水管渠粗糙系数（2-4）（2-5）管渠种类n陶土管、铸铁管0.013混凝土和钢筋混凝土管、水泥砂浆抹面渠道0.0130.014石棉水泥管 钢管0.012浆砌砖渠道0.015浆砌快石渠道0.017干砌块石渠道0.0200.025土明渠（带或不带草皮）0.0250.03072、污水管网几个技术参数的规定：1.最大设计充满度（h/D）max2.设计流速（vmin）3.最小管径（dmin）4.最小设计坡度（imin）5.最小复土深度要求（hmin）731.设计允许充满度（h/D）max指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。h/D =1时，满流h/D 1时，

34、非满流室外排水设计规范规定，最大充满度为：管径（D）或暗渠高（H） （mm） 最大充满度（h/D） 2003003504505009001000 0.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80) hD注：DN3001000中带5的管道已经取消74为什么要做最大设计充满度的规定？1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，为未预 见水量的增长留有余地（即适应短时间的超负荷运行）；2、生活污水中含有有机物质，有空气防止有机物质 腐烂发臭，有利于管道内的通风；3、工业污水中含有石油、苯、汽油等易燃易爆的气体，不预留空间，可能会发生爆炸；4、便于管道的疏通和维护管理。7

35、52.最小设计流速（不淤流速）Vmin有时亦称自净流速，即管道内不产生淤积的流速。与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为0.6-0.75m/s，（最好采用0.75m/s）；我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s。最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的流速，与管道材料有关；金属管道的最大流速为10m/s，非金属管道的最大流速为5m/s（注：流速太大对管道冲刷太大）。*国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。763.最小管径dmin（基于养护管理）

36、（1）为什么要规定最小管径？ 厂区或庭院管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。（2）什么叫不计算管段？ 在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。（当一些管段的流速vvmin，不能按计算得出其管径的那段管段称为非计算管道）非计算管道管理方法：将检查井的间距缩短，可以2530m设一个检查井。将非计算管段的管坡适当放大，i=0.0030.005。在非计算管段应该设置落底式检查井。774.最小设计坡度（管坡）imin （与最小管径对应的管坡）相应于最小设计流速的坡度

37、为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。（1）（2）（3）规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径300mm的最 小设计坡度为0.003；管径400mm的最小设计坡度为0.002，管径400mm 00mm的最小设计坡度为0.001。（给排水手册第五册）78污水管道的埋设深度管道的埋设深度有两个意义：覆土厚度埋设深度决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？冰冻线的要求地面荷载满足街坊管连接要求地面管道5.最小复土深度要求hmin79（1）地面荷载要求：hmin=0.7m。P(动荷载)F（土压力）WNG-管道自重W-管道内水重N-地基土支撑力80（2）冰冻深度：可以在冰冻深

38、度以上15cm。 污水的温度比较高，深冬一般为4c,平时为1416c。注：给水管道一定要布置在冰冻线以下，污水管道可以布置在冰冻线以上，因污水管道水温高，有流速，有坡度。81温度与地层深度关系图 82结论：（了解） 东北寒冷地区城镇冬季生活污水水温在4-15度之间，以地表水为给水水源所排出的生活污水水温在4-10度之间，以地下水为水源排出的生活污水水温在8-15之间。出户管及起始端污水支管容易发生冰冻，主要是因为流量小，坡度小，容易产生沉积堵塞而发生冰冻。加大污水管坡度，可使容易冰冻的污水支管不发生冰冻。污水管埋深必须避开有严重破坏能力的冻胀层或对冻胀层加以处理。粗砂和砂砾层冰冻时，水向下流，

39、不具有冻胀性。83 室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。 国外规范规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经验确定。无养护资料时，采用如下数值：管径小于500mm，管底在冰冻线上0.3m；管径大于500mm，为0.5m。84（3）考虑街坊内部的情况，用H=h+iL+Z1-Z2+h计算埋深，综合上面三种因素，看哪一种情况最不利，按最不利点计算，其它必满足。式中：H街道污水管网起点的最小埋深，m； h街坊污水管起点的最小埋深，0.60.7m； Z1街道污水管起点检查井检查井处地面标高，m； Z2街坊污水管起点检

40、查井检查井处地面标高，m； I街坊污水管和连接支管的坡度； L街坊污水管和连接支管的总长度，m； h连接支管与街道污水管的管内底高差，m。 Z1Z2出户管街区内污水管连接支管街道管街道污水管最小埋深示意图85注:（1）街坊内部距控制井最远的检查井的埋深，通常采用0.550.6m;（2）街坊的最后一个井为控制井；（3）街坊内部i=5；（4）h连接支管与街道污水管的管内底高差（m）。 一般取0.10.3m。L86应记忆以下数据：（1）（h/D）max=0.6，DN300时；（2）vmin=0.6m/s（3）dmin（4）街坊内部采用i=5;（5）距离控制井最远的检查井的埋深为0.6m。87、设计管

41、段设计流量的求定公共工公共工比公共工生QQKFpnQQFKqQQQQZZ86400设计管段两个检查井之间通过的流量相同、管径相同、管坡相同的管段称为设计管段。设计假定条件全部汇水面积上的污水均由管段的起端流入。各个工厂按集中流量流入管段。8815工厂乙1110大饭店643289工厂甲7医院1234568789污水管道水力计算的方法1、需要确定的参数 流量Q、管径D、坡度i、流速v、充满度h/D。2、确定方法：已知三个可求两个。 在方程式 和 ，有5个未知数，因此必须先假定3个求其他2个，这样的数学计算极为复杂，为了简化计算，常采用水力计算图（见附录2-2） 可用水力计算图来计算（P161）或水

42、力计算表来计算。 首先根据已知资料，计算出流量Q，根据Q值可初步确定管径D；然后，根据Q、D值，求I、h/D、v值。在这三个未知数中，还需知道一个参数，才能求得另外两个，此时可以在三个参数中先假设一个值，比如流速为最小流速，或是坡度为最小坡度，或是充满度满足一定要求等，之后进行查表或查图，就可得出其余两个未知数；最后要进行校核，若得出的两个参数满足其规定的要求，则计算完成，若不满足要求，则需调整假设值，甚至管径D，重新进行计算。 vQ21321IRAnQ90例1 已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。91例1 已知n=0.014,D=300mm, h

43、/D =0.55,Q=32L/s,求v和I 。92水力计算注意问题 控制点选择 管道坡度与地面坡度 设计流速与设计管径 注意水头损失 旁侧支管连接93四、污水管道的设计1、确定排水区界，划分排水流域2、管道定线3、污水管网控制点及其处理、污水管网控制点及其处理5、设计管段及设计流量的确定4、上下游污水管道在检查井处的连接、上下游污水管道在检查井处的连接6、污水管网水力计算基本要点941、确定排水区界，划分排水流域排水区界是污水排水系统设置的界限。排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的不同排水区域。（通常根据等高线划分排水区域，在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。）952、管道定线在

44、总平面图上确定污水管道的位置和走向。管道定线的影响因素地形污水厂和出水口的位置所采用的排水体制管道定线时注意事项主干管布置在坚硬密实土壤中尽量少穿河流、铁路、山谷和高地避免与地下构筑物交叉不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下集中流量尽量排入上游963、污水管网控制点及其处理（1）控制点对整个污水管网的高程（埋深）起控制作用的那个点。（2）控制点设置地点： 距排放水体边远且地势低处。 地形逆坡处。 1m#3#1#21m103.82m102.67m101.36mL=200m,i=0.005L=400m,i=0.005L=200m,i=0.005L=200m,i=0.00597管段32起点管底标高103.8

45、2-1.0102.82m;管段32终点管底标高102.82-0.005400100.82m;管段12起点管底标高101.36-1.0100.36m;管段12终点管底标高100.36-0.00520099.36m;注：到交汇点，管底标高值小的或埋深深的是控制点。98具有足够埋深的工厂污水排出口（注：工厂按集中流量，就近排入污水管段，工厂的污水排放最低为2m）（3）控制点在实际工程中处理措施覆土提高管位：增加管道强度，采取保温措施保证覆土深度要求；采用水泵抽升提高管位。 结论：在污水管网设计中，认真而慎重的确定控制点的位置系设计的首要问题，控制点处污水能以重力流排放，管网各处污水方能以重力流排放，

46、在实际工程中采用一些措施是十分必要的，只有控制点埋深不致过大，整个管网埋深才会降低。994、上下游污水管道在检查井处的连接（1）连接应遵循的原则尽量提高下游管段起点标高，以达到减小下游管段埋深的目的。尽量避免上游管段产生回水现象，防止上游管道产生淤积。下游管道的管底标高与上游管道的管底标高相同，称为管底平接。但会产生回水现象，因此采用管顶平接。水位高，产生回水现象管底平接管顶平接100（2）连接方式 管径相异时采用“管顶平接”管顶平接实质：下游管段起点管底标高上游管段终点管底标高管径差管径相同时采用“水面平接”水面平接实质：下游管段起点的水面标高上游管段终点的水面标高。跌水井连接：上下游高差大

47、于1米时采用跌水井连接。101例题：下图为某设计区污水管道纵断面图。已知管段1-2起点埋深为2.0m，试根据图中示出数据，求定管段1-2、2-3、3-4起点与终点的埋深各为多少？D=400,h=0.2m;i=0.005,L=200m#2107.60m#1108.50m107.90m#3#4106.80mD=500,h=0.24m;i=0.005,L=200mD=500,h=0.25m;i=0.005,L=200m102解：管段12起点管底标高108.50-2.0106.50m; 管段12终点管底标高106.50-0.005200105.50m;管段23和管段12管径相异，故采用管顶平接的方法，

48、则： 管段23起点管底标高105.50-0.1105.40m; 管段23终点管底标高105.40-0.005400103.40m;管段34和管段23管径相同，故采用水面平接的方法，则： 管段34起点管底标高103.40+0.24-0.25103.39m; 管段34终点管底标高103.39-0.005200102.39m;注：埋深管顶标高管底标高1035、设计管段及设计流量 两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长时（3070m）。 设计流量本段流量转输流量集中流量12

49、34ABCDq104ZKqFq01式中：q1设计管段的本段流量，L/s； F设计管段服务的街坊面积，公顷； KZ生活污水量总变化系数； q0单位面积的本段平均流量，即比流量，L/s.公 顷 可用下式求得。864000pnq式中：n污水量标准，L/(人.d)； p人口密度，人/公顷。1056、污水管网水力计算基本要点（1）合理处理好管径d，埋深H及造价E的关系，即dHE关系是进行污水管网设计非常重要的问题。（2）慎重确定控制点的位置，处理好控制点的技术措施。（3）自上游管段至下游管段，随着流量的沿程增加，其管内流速应当沿程增大；但遇到大管坡管段接小管坡管段时，当下游管段流速达到1.0m/s（陶土

50、管）或1.2m/s（混凝土或钢筋混凝土管）时，下游管道可酌情减少。（4）自上游管段至下游管段，随着流量的沿程增加，其管径应当沿程增大；但遇到小管坡管段接大管坡管段时，为了保证下游管道覆土深度或减少设置跌水井，下游管段的管径可酌情减少，但较上游管径的减少数不超过100mm。（管径越来越大，至少相等，要是减少不能超过100mm）106（5）支管接入干管需要跌水时，其跌水井不能设置在支干管交汇检查井上，而应设置在交汇井之前的支管上。（6）为保证干管水力条件，支管接入干管时，其支管流速必须小于干管流速。dviH土方造价省管道造价反之亦然107注意：当小管坡 大管坡，要设跌水井保证必备的覆土深度，或者减

51、小管径，则埋深增加。跌水井：造价高，必须设置旁通井，还需增加跌水措施。 地下水位下可施工，可如此进行： （1）增加泵站排水 （2）基础要增加强度，要变成高强度的混凝土基础当支管接入干管时，不能直接接入，应该设跌水井，同时跌水井不能在交汇处设置，而应在交汇点之前设置，如下图的E点。E点检查井为跌水井，跌水井离交汇点为2030m，跌水井跌落高度为 。支管接入干管，支管的流速必须小于干管的流速。V支 V干，目的是使干管的流速不受阻碍。108#A#B#C#D#E#66干管#A#B#C#D#E#66#67#65和平路油坊街109陡坡管设计的原则：（1）当其管径2m时，采用铸铁管而不用混凝土管，防止流速的

52、冲击。（2）陡坡管终点要设检查井。因为陡坡管以后流量要突然减小，容易产生涡流，建议使用落地式检查井，可以定期打捞，检查井落下大约1520cm。（3）检查井要比上游管径小一号管径，但必须注意，不能小的太多。d1d1i3i1i2陡坡管i1i3i2，d1d2d2比d1小一号管径110注意：当标高差30cm不采用陡坡管或者跌水井，内抹水泥砂浆；当标高差h=30cm1m，采用陡坡管；当标高差1m，采用落底式跌水井。水泥砂浆抹面111五、污水管道的设计举例原始资料： 给定某市的街坊平面图，如下页图。居住区街坊人口密度为350人/公顷，污水量标准为120L/(人.d)，火车站和公共浴室的设计污水量分别为3L

53、/s和4L/s，工厂甲和工厂乙的工业废水设计流量分别为25L/s与6L/s。生活污水及经过局部处理的工业废水全部送至污水处理厂进行处理。工厂甲废水排出口的管底埋深为2.0m 。112平面图113管道定线114街坊面积计算街坊编号1234567891011街坊面积（公顷）1.211.702.081.982.202.201.432.211.962.042.40街坊编号1213141516171819202122街坊面积（公顷）2.401.212.281.451.702.001.801.661.231.531.71街坊编号2324252627街坊面积（公顷）1.802.202.042.4011514

54、325ABDCEFsLQsLQsLQsLQ/62.2257 . 2557 . 252/92.41107 . 220/96.20107 . 2101/511. 011. 02111. 03211. 021）（）（设设设平注：第（1）种和第（2）方法均可以，但第一种方法较合理，更经济。建议采用。116划分设计管段，计算设计流量（48页）管道的水力计算（50页）绘制图纸（平面图和管道纵剖面图）确定标高的方法：（1）搞初步设计，可以用原设计的标高来确定设计点的标高。（2）搞施工图设计，进行实地测量。117污水管网设计流量计算表管段标号q比比（L/S.ha）汇水面积F（ha）Q平（L/S）KZQ居生（L

55、/S）Q集中（L/S）Q（L/S）118六、绘制管道平面图和纵剖面图见P52119六、城市污水回用工程污水回用意义污水回用目标与水质污水回用处理技术120地球上水的总量1.361018m3淡水储量仅为3.51016m3不足全球总水量的3%易开发利用的淡水储量为4.01015m3，占淡水的11%世界水资源概况世界水资源研究所：全世界有26个国家2.32 亿人口面临缺水的威胁 联合国发出警报：世界范围内的缺水问题将严重制约本世纪的经济发展，并有可能导致国家和地区间发生冲突和战争121我国水资源现状n 人均水资源占有量人均水资源占有量2200立方米立方米n 约为世界平均水平的约为世界平均水平的1/4

56、n 排名世界第排名世界第112位位n 每年因缺水而造成的经济损失约每年因缺水而造成的经济损失约 20003000亿元亿元122解决水资源缺乏的途径n 海水淡化海水淡化n 修建水库，贮存雨水修建水库，贮存雨水n 长距离引水长距离引水n 开发地下水开发地下水n 节约用水节约用水n 污水回用污水回用123污水回用对象由于生活污水水量大且流量稳定，成为主要的回用研究对象124我国生活杂用水水质标准项项 目目厕所便器冲洗、城市绿化厕所便器冲洗、城市绿化洗车、扫除洗车、扫除浊度浊度（度）（度）105溶解性固体溶解性固体（mg/L）12001000悬浮性固体悬浮性固体（mg/L）105色度色度（度）（度）3

57、030臭臭无不快感无不快感无不快感无不快感pH 值值6.59.06.59.0BOD（mg/L）1010COD（mg/L）5050氨氮氨氮（以（以 N 计）计） （mg/L）2010总硬度总硬度（以（以 CaCO3计）计） （mg/L）450450氯化物氯化物（mg/L）350300阴离子合成洗涤剂阴离子合成洗涤剂（mg/L）1.00.5铁铁（mg/L）0.40.4锰锰（mg/L）0.10.1游离余氯游离余氯（mg/L）管网末端不小于管网末端不小于 0.2管网末端不小于管网末端不小于 0.2总大肠菌群总大肠菌群（个（个/L）33125日本的中水水质标准项 目单 位标准值臭气色度浊度总蒸发残渣悬浮

58、物pH值COD（KMnO4）BODPO4阴离子表面活性剂大肠菌群落一般细菌余氯TOC-度度mg/Lmg/L mg/Lmg/Lmg/Lmg/L个/mL个/mLmg/Lmg/L无不快感10q,所以QQ。结论：雨水的设计流量发生在降雨历时等于集水时间的时刻。143二、雨水设计流量公式中有关参数的确定与讨论：1、P值的确定PqQ d管道建造费 溢流安全性佳PqQ d管道建造费 溢流安全性差结论：在进行雨水管网设计时，慎重而合理地确定设计重现期是进行雨水管网设计的首要问题。144考虑P值因素：（1）设计区性质： P工厂P居住区 ； P广场P街道P支道 ； P城区P郊区（2）地形：P低洼P平坦P陡坡 （3

59、）发生溢流短期集水造成损失程度（地下库房、中心广场宜适当采用较大P值）。 P居住区=0.331.5a; P工厂=0.52.0a。145是不是雨水管道每满流一次，就要溢流一次？（1）重现期的确定是根据多年观测经过数理统计而得出的（2）因为管道的埋深较深，即便溢流也在溢流井里。所以雨水管道的满流不一定会溢流。注：雨水管道按照无压满流来设计的。结论：发生雨水地面溢流是绝对的，而不溢流则是相对的，关键在给溢流雨水以出路，故而城市竖向规划与雨水管网的设计有着密切的关系，一个理想的城市竖向规划应该是：建筑室内地坪的标高建筑物室外的标高（一般1520cm）;城市中心的标高干道标高支道的路面标高周边的路边标高

60、。1462、值的确定（见表3-3，P73）（1）考虑因素： 地面覆盖（铺砌）条件主要因素 地形（2）加权平均法求定不同地表覆盖条件下综合的值：fff.fff.ffiii21ii2211式中：f i 汇水面积上各类地面的面积； i 相应于各类地面的径流系数： F 全部汇水面积（ha）。1473、t值的确定）延缓系数（）管内水流流行时间（）地面集水时间（式中：1mm ;min t ;mint(min)ttt2121（1) t1 地面集水时间地面集水时间自街坊内部最远点流入街道上第一个检查井的集流时间。第一个检查井1t2t148t1采用515min，在一般设计中选择10min，如果街道采用暗管，t1