第七章污水设计计算

1、0管道工程2选定排水体制选定排水体制划分排水流域划分排水流域布置排水系统布置排水系统计算设计流量计算设计流量确定各种尺寸确定各种尺寸确定管道位置确定管道位置绘制管道平面图和剖面图绘制管道平面图和剖面图3第一节第一节 污水设计流量的计算污水设计流量的计算污水设计流量：污水设计流量：污水管渠系统及其附属构筑物污水管渠系统及其附属构筑物在单位时间内保证通过的最大污水流量。在单位时间内保证通过的最大污水流量。一、居民生活污水量的计算一、居民生活污水量的计算)/(864001sLKzNnQ总变化系数。总变化系数。设计人口数；设计人口数；人；人；生活污水量标准，生活污水量标准，KzNdn/L4居民生活污水

2、量定额：居民生活污水量定额：每人每日排出的平均污每人每日排出的平均污水量。水量。变化系数变化系数平均日污水量平均日污水量年最高日污水量年最高日污水量日变化系数日变化系数dK最高日平均时污水量最高日平均时污水量年最高日最大时污水量年最高日最大时污水量时变化系数时变化系数hKhdzKKK总变化系数总变化系数5缺乏缺乏K Kh h及及K Kd d时，总变化系数采用经验公式计算时，总变化系数采用经验公式计算即即11. 07 . 2平均QKz86400 NnQ平均平均其中其中污水平均日污水平均日流量流量(L/s)5154070100 200 5001000总变化系数总变化系数(Kz)(Kz)2.32.0

3、1.81.71.61.51.41.3生活污水量总变化系数生活污水量总变化系数6设计人口：设计人口：污水排水系统设计期内的人口数。污水排水系统设计期内的人口数。近期人口数、远期人口数近期人口数、远期人口数设计人口数设计人口数=人口密度人口密度 * * 排污面积排污面积总人口密度：包括街道、公园、运动场等公共总人口密度：包括街道、公园、运动场等公共场所在内时的密度，一般初步设计或规划时场所在内时的密度，一般初步设计或规划时采用。采用。街坊人口密度：只是街坊内的建筑面积，技术街坊人口密度：只是街坊内的建筑面积，技术设计和扩初设计时采用。设计和扩初设计时采用。7二、公共建筑生活污水量二、公共建筑生活污

4、水量864002hggKqNQ小小时时变变化化系系数数。该该类类建建筑筑的的生生活活用用水水量量生生活活污污水水量量标标准准，等等于于；量量标标准准的的公公共共建建筑筑数数量量某某类类具具有有相相同同生生活活污污水水；公公共共建建筑筑生生活活污污水水量量，hggKqNsLQ/28三、工业企业职工生活用水量及三、工业企业职工生活用水量及沐浴污水量沐浴污水量3600360044332221113NqNqTKNqKNqQ。、污污水水总总变变化化系系数数，一一般般、热热车车间间职职工工生生活活、；每每班班工工作作时时数数，用用淋淋浴浴职职工工人人数数；一一般般、热热车车间间最最大大班班使使、工工人人数

5、数；一一般般、热热车车间间最最大大班班职职、班班；人人、水水量量定定额额，一一般般、热热车车间间的的淋淋浴浴污污、班班；人人、污污水水量量标标准准，一一般般、热热车车间间职职工工生生活活、5 . 2 0 . 3 )(/L60 40 /3525 2143214321KKhTNNNNqqLqq9四、工业企业废水量按下式计算四、工业企业废水量按下式计算: :TmMKQ3600Z4。工工业业企企业业每每日日工工作作时时数数工工业业废废水水总总变变化化系系数数；每每日日的的产产品品数数量量；废废水水量量定定额额生生产产过过程程中中单单位位产产品品的的工工业业废废水水设设计计流流量量(h) (L) s);

6、/(L4TKMmQZ10五、城市总污水计算五、城市总污水计算: : 城市总污水计算为上述各污水量总和，城市总污水计算为上述各污水量总和， 按下式计算按下式计算: :4321QQQQQ11例：河北省某城市一屠宰厂每天宰杀活牲例：河北省某城市一屠宰厂每天宰杀活牲畜畜260t260t，废水量定额为，废水量定额为10m10m3 3/t,/t,工业废水工业废水的总变化系数为的总变化系数为1.81.8，三班制生产，每，三班制生产，每班班8h8h。最大班职工数。最大班职工数800800人人, ,其中在污染其中在污染严重车间工作的职工占总人数的严重车间工作的职工占总人数的40%40%，使用淋浴人数按该车间人数

7、的使用淋浴人数按该车间人数的85%85%计；计；其余其余60%60%的职工在一般车间工作，使用的职工在一般车间工作，使用淋浴人数按淋浴人数按30%30%计。工厂居住区面积为计。工厂居住区面积为10hm10hm2 2，人口密度为，人口密度为600600人人/hm2/hm2。试计算。试计算该屠宰厂的污水设计总流量。该屠宰厂的污水设计总流量。121314第二节 污水管渠系统的布置确定排水区界，划分排水流域选择污水厂出水口的位置拟定污水干沟及总干沟的路线确定需要抽升的排水区域和设置泵站的位置151. 1.划定排水区界：划定排水区界： 排水区界是排水系统设置的界限，它是根据城镇总排水区界是排水系统设置的

8、界限，它是根据城镇总体规划的设计规模决定的。在排水区界内，根据地形及体规划的设计规模决定的。在排水区界内，根据地形及城镇的竖向规划，划分排水流域，地形起伏地区按等高城镇的竖向规划，划分排水流域，地形起伏地区按等高线划分，在地形平坦可根据面积大小划分。线划分，在地形平坦可根据面积大小划分。 某市污水排水系统平面某市污水排水系统平面0.排水区界；排水区界；、.排水流域编号；排水流域编号；1、2、3、4.各排水区域干管；各排水区域干管；5.污水处理厂污水处理厂16 17 18 IIIIIIIV19 IIIIIIIV202 2、污水厂出水口的位置及数目、污水厂出水口的位置及数目城市的下风向城市的下风向

9、水体的下游水体的下游离开居住区和工业区离开居住区和工业区 原则原则213、污水干管的布置、污水干管的布置(1)(1)管道定线：管道定线：遵循的主要原则：应尽可能地在遵循的主要原则：应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出；考虑因素：地形和用地布污水能自流排出；考虑因素：地形和用地布局，排水体制和线路数目，污水厂和出水口位局，排水体制和线路数目，污水厂和出水口位置，水文地质条件，道路宽度，地下管线及其置，水文地质条件，道路宽度，地下管线及其构筑物的位置，工业企业和产生大量污水的建构筑物的位置，工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情

10、况。筑物的分布情况。 (2)(2)管道平面布置：管道平面布置：包括全部支管、干管、主干包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水厂、出水口的具体位置和资料管、泵站、污水厂、出水口的具体位置和资料。224、控制点的确定和泵站的设置地点、控制点的确定和泵站的设置地点(1)(1)控制点：控制点：在污水排水区域内，对管道系统的在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点埋深起控制作用的地点 称为控制点，大多是称为控制点，大多是在管道的起点；确定控制点的标高，在管道的起点；确定控制点的标高， 一方面一方面根据城市的竖向规划，保证排水区域内各点根据城市的竖向规划，保证排水区域内各点的污水的污水 多能够顺

11、利排出，并且考虑发展，在多能够顺利排出，并且考虑发展，在埋深上留有余地；另一方面不能照顾个别控埋深上留有余地；另一方面不能照顾个别控制点增加整个系统的埋深。制点增加整个系统的埋深。(2)(2)污水泵站：污水泵站： 中途泵站；局部泵站；管中途泵站；局部泵站；管道系统终点终点泵站或者总泵站。道系统终点终点泵站或者总泵站。235 5、污水管道在街道上的具体位置、污水管道在街道上的具体位置 与其他管线、构筑物有一定的距离；与其他管线、构筑物有一定的距离； 与给水管相交时，设于给水管下方；与给水管相交时，设于给水管下方； 尽量避免敷设在机动车道下，而应设在人行尽量避免敷设在机动车道下，而应设在人行道下道

12、下, ,与道路中心线平行。与道路中心线平行。敷设在用户较多的一侧的人行道上敷设在用户较多的一侧的人行道上街道宽街道宽40m40m时，两侧同时敷设管道。时，两侧同时敷设管道。排水管道与其它管道的相互位置要求：排水管道与其它管道的相互位置要求：保证在敷设和检修时不受影响；保证在敷设和检修时不受影响；污水管道损坏时，不影响附近建筑及基础，污水管道损坏时，不影响附近建筑及基础，不得污染生活饮用水。不得污染生活饮用水。 244 4、污水管道在街面上的位置、污水管道在街面上的位置从建筑红线到道路中心线管线的布置的顺序一从建筑红线到道路中心线管线的布置的顺序一般是：电力电缆般是：电力电缆电信电缆电信电缆煤气

13、管道煤气管道热力热力管道管道给水管道给水管道雨水管道雨水管道污水管道。污水管道。矛盾处理原则：新建让已建的，临时让永久的矛盾处理原则：新建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让重力流管，可弯让不，小管让大管，压力管让重力流管，可弯让不可弯的，检修次数少的让检修次数多的。可弯的，检修次数少的让检修次数多的。管线隧道：在繁忙街道，可以把各种管道集中管线隧道：在繁忙街道，可以把各种管道集中安置在隧道中；雨水管道可以与隧道平行敷设安置在隧道中；雨水管道可以与隧道平行敷设25污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置2627第二节第二节设计管段的划分及管段流量的计算设计管段的划分及管段流量的计算

14、污水管网设计任务：污水管网设计任务：划分设计管段，确定设计划分设计管段，确定设计管段的起迄点，计算各设计管段的污水流量管段的起迄点，计算各设计管段的污水流量，确定管径、坡度、埋深和衔接方式等。，确定管径、坡度、埋深和衔接方式等。( (一一) )设计管段的划分设计管段的划分 设计管段：设计管段：两个检查井间的管段设计流量、两个检查井间的管段设计流量、管径和坡度都不发生变化的管段。管径和坡度都不发生变化的管段。 当有流量发生变化或有旁侧管道接入检查井当有流量发生变化或有旁侧管道接入检查井时，可作设计管段的起迄点，并编号，称为时，可作设计管段的起迄点，并编号，称为节点节点。二、设计管段的设计流量计算

15、二、设计管段的设计流量计算 分分类类 本段流量本段流量集中流量集中流量1234ABCDq5转输流量转输流量从管段沿线街坊流来的污水量从管段沿线街坊流来的污水量从上游管段和旁侧管段流来的污水量从上游管段和旁侧管段流来的污水量从工厂企业或其它大型公共建筑从工厂企业或其它大型公共建筑物来的污水量物来的污水量29ZKqFq01本段流量：本段流量：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，比流量，L/s.公顷864000pnq式中：n污水量标准，L/(人.d)； p人口密度，人/公顷。30转输流量：转输流量：从上游管段或旁

16、侧管段流来的污水从上游管段或旁侧管段流来的污水量。量。集中流量：集中流量：从工业企业或其它产生大量污水的从工业企业或其它产生大量污水的建筑物来的污水量。建筑物来的污水量。本段流量本段流量实际上是沿途变化的，但为简化计算实际上是沿途变化的，但为简化计算过程，通常假定本段流量是全部集中在设计过程，通常假定本段流量是全部集中在设计管段的起端集中进入，沿途无变化。管段的起端集中进入，沿途无变化。转输流量转输流量和和集中流量集中流量沿途不变化，也假定其从沿途不变化，也假定其从设计管段的起端集中进入。设计管段的起端集中进入。qqqkqijz1235练习：练习：已知某小区位于广东省某市，其排水管线布置如已知

17、某小区位于广东省某市，其排水管线布置如图所示，其中图所示，其中A=DA=D1.2hm1.2hm2 2,B=C=1.4hm,B=C=1.4hm2 2, ,该小区该小区人口密度为人口密度为780780人人/hm/hm2 2, ,在节点在节点3 3处有一工厂，其处有一工厂，其工业废水（包括生活污水和淋浴污水）的设计流工业废水（包括生活污水和淋浴污水）的设计流量为量为51L/S51L/S，试计算管段，试计算管段1 12 2、2 23 3、3 34 4及及4 45 5的设计流量的设计流量1234ABCDqC C33流量流量 管径管径坡度坡度第三节 污水管渠的水力计算w分析设计地区的地形等实际情况分析设计

18、地区的地形等实际情况w考虑规范规定的设计参数考虑规范规定的设计参数34第三节 污水管渠的水力计算一、污水在管道内流动的特点一、污水在管道内流动的特点重力流：重力流：依靠管道的坡度产生流速，当流量一依靠管道的坡度产生流速，当流量一定时，坡度越大，流动速度越快。定时，坡度越大，流动速度越快。压力流：压力流：污水厂内或提升泵站后的管道内水流污水厂内或提升泵站后的管道内水流状态。状态。35二、污水管道水力计算基本公式( (一一) ) 基本公式基本公式1 1、流量公式、流量公式2 2、流速公式、流速公式vWQ；过水断面的平均流速，过水断面的平均流速，；过水断面面积，过水断面面积，；污水流量，污水流量，s

19、mvmWsLQ/221321IRnvm管道坡度。管道坡度。；水力半径，水力半径，管壁粗糙系数；管壁粗糙系数；imRn36（1 1）设计充满度（）设计充满度（h/Dh/D） 设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。h/D =1时，满流时，满流h/D 1时，非满流时，非满流室外排水设计规范室外排水设计规范规定，最大充满度为：规定，最大充满度为：管径或渠高（H） （mm） 最大充满度（h/D）2003003504505009001000 0.550.650.700.75hD三、污水管道水力计算的一般规定37问题：为什么要做最大设计充问题：为什么要做最大设计

20、充满度的规定？满度的规定？w1 1、预留一定的过水能力，防止水、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，为未预见水量的量变化的冲击，为未预见水量的增长留有余地，避免污水溢出防增长留有余地，避免污水溢出防碍环境卫生；碍环境卫生；w2 2、有利于管道内的通风，排除有、有利于管道内的通风，排除有害气体，防止管道爆炸；害气体，防止管道爆炸；w3 3、便于管道的疏通和维护管理。、便于管道的疏通和维护管理。38（2 2）设计流速）设计流速和设计流量和设计充满度相应的水流平均流速。和设计流量和设计充满度相应的水流平均流速。最小设计流速：最小设计流速：保证管道内不发生淤积的流保证管道内不发生淤积的流速，与污水

21、中所含杂质有关；我国根据试验速，与污水中所含杂质有关；我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s0.6m/s。最大设计流速：最大设计流速：保证管道不被冲刷破坏的流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速，与管道材料有关；金属管道的最大流速为为10m/s10m/s，非金属管道的最大流速为，非金属管道的最大流速为5m/s5m/s。39（3 3）最小设计坡度）最小设计坡度（1）（2）（3）相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡

22、度。设计充满度一定时，管径越大，最小设计坡度设计充满度一定时，管径越大，最小设计坡度越小。越小。规定：管径规定：管径200mm200mm的最小设计坡度为的最小设计坡度为0.0040.004；管径；管径 300mm300mm的最小设计坡度为的最小设计坡度为0.0030.003；管径；管径400mm400mm 的最小设计坡度为的最小设计坡度为0.00150.0015。污水管道位置最小管径（mm）最小设计坡度街坊和厂区内街道2003000.0040.00342管道的埋设深度有两个意义：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决定污水管道最小覆土厚度最小覆土厚度的因素：的因素：冰冻线的要

23、求冰冻线的要求地面荷载地面荷载满足街坊管连接要求满足街坊管连接要求地面管道三、污水管道埋设深度确定三、污水管道埋设深度确定覆土厚度覆土厚度 埋设深度埋设深度43 室外排水设计规范室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污规定：无保温措施的生活污水管道，管底可埋设在冰冻线以上水管道，管底可埋设在冰冻线以上 ；有保温；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。措施或水温较高的管道，距离可以加大。污水管道的埋设深度规范要求：污水管道的埋设深度规范要求：0.15m埋埋设设深深度度管道管道冰冻线冰冻线0.15m地面地面 国外规范规定：污水管道最小埋深，应根国外规范规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经

24、验确定。无养护资料时，据当地的养护经验确定。无养护资料时，采用如下数值：采用如下数值：管径小于管径小于500mm500mm，管底在冰冻线上管底在冰冻线上0.3m0.3m；管径大于管径大于500mm500mm，为，为0.5m0.5m。44防止地面荷载破坏管道的要求：动荷载静荷载 0.7m45H=h+IL+Z1-Z2+hh满足街坊管连接要求式中：式中：H街道污水管网起点的最小埋深，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，街坊污水管起点的最小埋深，0.550.65m； Z1街道污水管起点检查井检查井处地面标高，街道污水管起点检查井检查井处地面标高，m； Z2街坊污水管起点检查井

25、检查井处地面标高，街坊污水管起点检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；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，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，连接支管与街道污水管的管内底高差，m。 46从以上三个因素出发，可以得到三个不同的从以上三个因素出发，可以得到三个不同的覆土厚度，最大值就是该管段的允许最小覆覆土厚度，最大值就是该管段的允许最小覆土厚度。土厚度。最大埋深：管道埋深允许的最大值最大埋深：管道埋深允许的最大值根据技术经济指标及施工方法决定。根据技术经济指标及施工方法决定。在干燥土壤中，管道最大埋深一般不超过在

26、干燥土壤中，管道最大埋深一般不超过78m78m；在多水、流沙、石灰岩地层中，一；在多水、流沙、石灰岩地层中，一般不超过般不超过5m5m。47衔接原则：衔接原则： （1 1）尽可能提高下游管道的高程，以减少埋）尽可能提高下游管道的高程，以减少埋深，从而降低造价，在平坦地区这点尤其重深，从而降低造价，在平坦地区这点尤其重要；要； （2 2）避免在上游管道中形成回水而造成淤积；）避免在上游管道中形成回水而造成淤积；（3 3）不允许下游管段的管底标高和水面标高）不允许下游管段的管底标高和水面标高高于上游管段的管底标高和水面标高。高于上游管段的管底标高和水面标高。四、污水管道的衔接四、污水管道的衔接48

27、衔接衔接方法方法管顶平接管顶平接水面平接水面平接管底平接管底平接管顶平接管顶平接管底平接管底平接上游管段终端和下游管段起端的管顶上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。标高相同。不致产生回水，但增加下游管段的埋不致产生回水，但增加下游管段的埋深。深。使上游管段终端和下游管段起端在指定使上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平，即上游管的设计充满度下的水面相平，即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。段终端与下游管段起端的水面标高相同。在上游管段内实际水平标高可能低在上游管段内实际水平标高可能低于下游管道的实际水面标高，易造于下游管道的实际水面标高，易造成回水。成回水。49

28、衔接衔接方法方法管顶平接管顶平接水面平接水面平接管底平接管底平接管顶平接管顶平接管底平接管底平接使上游管段终端和下游管段起端的管底使上游管段终端和下游管段起端的管底标高相同。标高相同。适用于地势突然变陡，管径由大变小时适用于地势突然变陡，管径由大变小时采用。采用。50一般情况下，一般情况下，管径不同时采用管顶平接。管径不同时采用管顶平接。管径相同时采用水面平接。管径相同时采用水面平接。51特殊情况：特殊情况：同管径，坡度变陡，管顶平接。同管径，坡度变陡，管顶平接。下游管径小于上游管径（坡度变陡），管底平接。下游管径小于上游管径（坡度变陡），管底平接。下游管底高于上游管底下游管底高于上游管底下游

29、水位高于上游水位下游水位高于上游水位不应不应发生发生52注意：注意：（1 1）下游管段起端的水面和管内底标高都不得高于）下游管段起端的水面和管内底标高都不得高于上游管段终端的水面和管内底标高。上游管段终端的水面和管内底标高。（2 2）当管道敷设地区的地面坡度很大时，为调整管）当管道敷设地区的地面坡度很大时，为调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。为了保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游为了保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。（3 3）在旁侧管道与干管交汇处，若旁侧管道

30、的管内）在旁侧管道与干管交汇处，若旁侧管道的管内底标高比干管的管内底标高相差底标高比干管的管内底标高相差1m1m以上时，为以上时，为保证干管有良好的水力条件，最好在旁侧管道保证干管有良好的水力条件，最好在旁侧管道上先设跌水井后再与干管相接。上先设跌水井后再与干管相接。531 1、需要计算的参数：、需要计算的参数：流量流量QQ、管径、管径D D、坡度、坡度I I、流速、流速v v、充满度、充满度h/Dh/D和埋深和埋深H H。2 2、方法、方法 首先根据已知资料，计算出流量首先根据已知资料，计算出流量QQ，根据，根据QQ值可初步确值可初步确定管径定管径D D；然后，根据；然后，根据QQ、D D值，求值，求I I、h/Dh/D、v v值。在这值。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，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，之后进行求等，之后进行查表或查图查表或查图，就可得出其余两个未知数，就可得出其余两