城市排水工程系统规划计算部分

城市排水工程系统规划第二节城市污水工程系统规划一、城市污水管网布置确定排水区界，划分排水流域；确定污水排放系统的形式：大城市适合分散布置，中小城市适合集中布置选定污水厂和出水口的位置；进行污水管道系统的定线；确定需要抽升区域的泵站位置；确定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。1．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。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域。（1）在丘陵和地形起伏的地区：流域的分界线与地形的分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水流域。（2）在地形平坦无明显分水线的地区：可按面积的大小划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能自流排出。每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。2．选定污水厂和出水口位置

现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。

（1）出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持100m以上的距离。（2）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。

（3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。（4）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城市、工矿企业和农村居民点保持300m以上的卫生防护距离。（5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。

3．污水管道定线在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。主要原则：采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。影响因素：城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。●地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收集干管来水。●地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布置主干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水，使干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。●避开地质条件差的地区（1）主干管●尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水；●地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减小埋深）●地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数量）●一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢车道下，并与街道平行。当街道宽度>40m，可考虑在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和数量。（2）干管（3）支管1）低边式：当街坊面积较小而街坊内污水又采用集中出水方式时，支管敷设在服务街坊较低侧的街道下。取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。布置形式有：4．泵站位置（1）中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时，应设置泵站以提高下游管道的管位；（干管或主干管中途）（2）局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较低处的污水抽升至地势较高地区的污水管道中；（局部低洼地区）（3）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）5．确定污水水管道在街街道下的具具体位置由于污水管管道为重力力流管道，，其埋深大大，连接支支管多，使使用过程中中难免渗漏漏损坏。所所有这些都都增加了污污水管道的的施工和维维修难度，，还会对附附近建筑物物和构筑物物的基础造造成危害，，甚至污染染生活饮用用水。因此，污水水管道与建建筑物应有有一定间距距，与生活活给水管道道交叉时，，应敷设在在生活给水水管的下面面。(1)覆土土厚度：管管底可埋在在冰冻线以上上0.15m，最小覆土厚厚度不宜小小于0.7m，最大不宜宜大于6m，理想为为1-2m(2)埋设设深度：干干燥土壤中中，最大埋埋深不超过过7～8m；多水、流流砂、石灰灰岩地层中中，不超过过5m。控制点应采采取措施来来减少管道道的埋深，，如增加管管道的强度度，填土提提高地面高高程以保证证最小覆土土厚度。管线综合规规划时，所所有地下管管线都应尽尽量设置在在人行道、、非机动车车道和绿化化带下，只只有在不得得已时，才才考虑将埋埋深大，维维修次数较较少的污水水、雨水管管道布置在在机动车车道下。各种管线在在平面上布布置的次序一般是，从从建筑规划划线向道路路中心线方方向依次为为：电力电缆——通信电缆——燃气管道道——给水管道——热力管道——雨水管道——污水管道。。若各种管线线布置时发发生冲突，，处理的原则是：未建让已建建的，临时时让永久的的，小管让让大管，压压力管让无无压管，可可弯管让不不可弯管。。二、城市污污水量预测测和计算污水管道系系统是由污污水管道及及管道系统统上的附属属构筑物组组成。污水管（渠渠）道设计计的主要内内容包括：：1．划分排排水流域，，进行管网网定线；2．划分设设计管段，，确定各设设计管段的的设计流量量；3．进行管管（渠）道道的水力计计算，确定定管径、坡坡度、流速速及埋深等等；4．绘制管管（渠）道道平面图及及剖面图。。污水设计流流量计算污水设计流流量是污水水管道系统统及附属构构筑物设计计的依据。。居民生活污污水定额和和综合生活活污水定额额居民生活污污水定额指居民每人人每日所排排出的平均均污水量。。综合生活污污水定额指居民生活活污水和公公共设施排排出污水两两部分的总总和。我国现行《室外排水设设计规范》规定，可按按当地用水水定额的80％～90％采用。对对给排水系系统完善的的地区可按按90％计，一般般地区可按按80％计。注意：采用用平均日污水水量定额。。1、居民生活活污水设计计流量式中：Q1——居民生活污污水设计流流量，L／s；n——居民生活污污水量定额额，L／(cap··d)；N——设计人口数数，cap；KZ——生活污水量量总变化系系数；ρ——人口密度，，cap/hm2；F——居住区面积积，hm2；（一）生活活污水设计计流量污水量的变变化通常用变化化系数来反反映城镇污污水量的变变化程度。。考虑污水水处理厂和和污水泵站站的设计规规模和管径径系数。日变化系数数Kd：在一年中最最大日污水水量与平均均日污水量量的比值称称为日变化化系数。时变化系数数Kh：最大日中最最大时污水水量与该日日平均时污污水量的比比值，称为为时变化系系数。总变化系数数Kz：最大日最大大时污水量量与平均日日平均时污污水量的比比值称为总总变化系数数。Kz=Kd·Kh2、工工业业企企业业的的生生活活污污水水和和淋淋浴浴污污水水设设计计流流量量Q2———工业业企企业业生生活活污污水水和和淋淋浴浴污污水水设设计计流流量量，，L/s；A1———一般般车车间间最最大大班班职职工工人人数数，，cap；B1———一般般车车间间职职工工生生活活污污水水定定额额，，以以25L/(cap··班)计；；K1———一般般车车间间生生活活污污水水量量时时变变化化系系数数，，以以3.0计；；A2———热车车间间和和污污染染严严重重车车间间最最大大班班职职工工人人数数，，cap；B2———热车车间间和和污污染染严严重重车车间间职职工工生生活活污污水水量量定定额额，，以以35L／(cap··班)计；；K2———热车车间间和和污污染染严严重重车车间间生生活活污污水水量量时时变变化化系系数数，，以以2.5计；；C1———一般般车车间间最最大大班班使使用用淋淋浴浴的的职职工工人人数数，，cap；D1———一般般车车间间的的淋淋浴浴污污水水量量定定额额，，以以40L／(cap··班)计；；C2———热车车间间和和污污染染严严重重车车间间最最大大班班使使用用淋淋浴浴的的职职工工人人数数，，cap；D2———热车车间间和和污污染染严严重重车车间间的的淋淋浴浴污污水水量量定定额额，，以以60L／(cap··班)计；；T————每工工作作班班工工作作时时数数，，h。淋浴浴时时间间按按60min计。。（二二））工业业废废水水设设计计流流量量Q4——工业废水水设计流流量，L／s；m———生产过程程中每单单位产品品的废水水量定额额，L／单位产产品；M———产品的平平均日产产量，单单位产品品/d；T———每日生产产时数，，h；KZ———总变化系系数。（三）地地下水渗渗入量地下水渗渗入量Q4一般以单单位管道道延长米米或单位位服务面面积公顷顷计算。。城市污水水设计总总流量城市污水水工程规规模和污污水处理理厂规模模应根据平均日污污水量确定，而而城市排水管渠渠断面尺尺寸应根据规规划期排排水规划划的最大秒流流量并考虑城城市远景景发展的的需要确确定【例题】河北某中中等城市市一屠宰宰厂每天宰杀杀活牲畜畜260t，废水量量定额为为10m3/t，工业废废水的总总变化系系数为1.8，三班制制生产，，每班8h。最大班班职工人人数800cap，其中在在污染严严重车间间工作的的职工占占总人数数的40%，使用淋淋浴人数数按该车车间人数数的85%计；其余余60%的职工在在一般车车间工作作，使用用淋浴人人数按30%计。工厂居住住区面积积为10ha,人口密度度为600cap/ha。各种污水水由管道道汇集输输送到厂厂区污水水处理站站，经处处理后排排入城市市污水管管道，试试计算该该屠宰厂厂的污水水设计总总流量。。(假定该厂厂区给水水排水系系统比较较完善)【解】该该屠宰厂厂的污水水包括居居民生活活污水、、工业企企业生活活污水和和淋浴污污水、工工业废水水三种，，因该厂厂区公共共设施情情况未给给出，故故按综合合生活污污水计算算。1．综合合生活污污水设计计流量计计算查综合生生活用水水定额，，河北位位于第二二分区，，中等城城市的平平均日综综合用水水定额为为110～180L/(cap•d)，取取165L/(cap•d)。假假定该厂厂区给水水排水系系统比较较完善，，则综合合生活污污水定额额为165×90%=148.5L/(cap•d)，取取为150L/(cap•d)。居住区人人口数为为600×10=6000cap。则综合生生活污水水平均流流量为：：L/s。。用内插法法查总变变化系数数表，得得Kz=2.24。于是综合合生活污污水设计计流量为为Q1=10.42.24=23.30L/s。2、工业业企业生生活污水水和淋浴浴污水设设计流量量计算由题意知知：一般般车间最最大班职职工人数数为800×60%=480人，使使用淋浴浴的人数数为480×30%=144人；污污染严重重车间最最大班职职工人数数为800×40%=320人，使使用淋浴浴的人数数为320×85%=272人。所以工业业企业生生活污水水和淋浴浴污水设设计流量量为：3．工业废废水设计计流量计计算该厂区污污水设计计总流量量在计算城城市污水水管道系系统的污污水设计计总流量量时，由由于城市市排水区区界内的的汇水面面积较大大，因此此需按各各排水流流域分别别计算，，将各排排水流域域居住区区生活污污水、工工业废水水和工厂厂生活污污水设计计流量列列表进行行计算，，最后再再汇总得得出污水水管道系系统的设设计总流流量。（三）污污水管道道的敷设设主要考虑虑的因素素有①在管线线综合时时，应首首先考虑虑污水管管道在平平面和垂垂直方向向上的位位置；②由于污污水管道道渗漏的的污水会会对其他他管线产产生影响响，所以以应考虑虑管道损损坏时，，不影响响附近建建筑物、、构筑物物的基础础或污染染生活饮饮用水。。管道之之间的最最小净距距要求见见管线综综合部分分；管道道顶部允允许作适适当压缩缩。③管道的的埋设深深度指管管底内壁壁到地面面的距离离，通常常在干燥燥土壤中中，最大大埋深不不超过7—8m；在多水水、流砂砂、石灰灰岩地层层中，不不越过5m；④管道的的覆土厚厚度是管管道外壁壁顶部到到地面的的距离；；最小覆覆土厚度度由所在在地区的的冻土深深度、管管道外部部荷载、、房屋连连接管的的埋深等等确定。。规定：无保保温措施的的生活污水水管道或水水温与生活活污水接近近的废水管管道，管底底可埋设在在冰冻线以以上0.15m平行道下最最小覆土厚厚度不宜小小于0.7m，通常最大大覆土厚度度不宜大于于6m；在满足各各方面要求求的前提下下，理想覆覆土厚度为为1一2m；⑤在排水区区域内，对对管道系统统的埋设深深度起控制制作用的点点称为控制制点，一般般是每条管管道的起点点。这些控控制点中距距离出水口口或污水厂厂最远的一一点，是整整个系统的的控制点。。一般是该该排水管道道系统的最最高点，是是控制整个个系统标高高的起点。。在规划设设计时，尽尽量采取一一些措施来来减少控制制点管道的的埋深。如如：增加管管道强度，，减少埋深深 ；填土土提高地面面高程以保保证最小覆覆土厚度；；必要时设设置泵站，，提高管位位等。三、城市污污水管网的的水力计算算平面布置后后方可进行行水力计算算水力计算：：合理经济济的选择管管道管径、、坡度和埋埋深（一）、水水力计算设设计相关参参数为什么要规规定最小管管径？（1）一般污水水管道系统统的上游部部分流量很很小，若根根据流量计计算管径也也将很小，，而管径小小极易堵塞塞。（2）采用较大大管径可选选用较小的的坡度，使使管道埋深深减小。污水管道在在管径、坡坡度、高程程、方向发发生变化及及支管接入入的地方都都需要设置置检查井，，考虑到检检查井内上上下流管管道衔接时时应遵循相相应的原则则（二）、管管渠的衔接接1）、尽可能能提高下游游管段的高高程，以减减少埋深，，降低造价价2）、避免上上游管段中中形成回水水而造成淤淤积3）、不允许许下流管段段的管底高高于上游管管段的管底底（二）、管管渠的衔接接水面平接：污水管道水水力计算中中，上下游游管段的水水面高程相相同。同管管径管段往往往是下游游管段的充充盈深度大大于上游管管段的充盈盈深度，为为避免上游游管段回水水而采用水水面平接。。在平坦地地区，为减减少管道埋埋深，异管管径的管段段有时也采采用水面平平接。管顶平接：上下游管道道的管顶内内壁位于同同一高程。。可以避免免上游管段产生回回水，但增加了了下游管段段的埋深。。一般用于于不同口径径管道的衔衔接。管底平接：下游管段的的管径小于于上游管段段的管径，，而不能用用上两种连连接方式时时。可防止止下游管段段的管底高高于上游管管段的管底底。城市污水管管道一般都都采用管顶顶平接法。。在坡度较较大的地段段，可采用用阶梯连接接或跌水井井连接。原则：下游管段段的水面和和管底部都都不应高于于上游管段段的水面和和底部。（三）、污污水管道在在街面上的的位置城市雨水工工程系统规规划一、雨水管管渠系统布布置（一）城市市雨水管渠渠系统规划划的内容地面径流：降落至地面面上的雨水水,部分被植物物截流、渗渗入土壤和和填充洼地地,其余部分沿沿地面流入入雨水管渠渠和水体，，这部分雨雨水称为地地面径流。。雨水管渠系系统任务：：及时排除暴暴雨形成的的地面径流流城市雨水管管渠系统是是由雨水口口、雨水管管渠、检查查井、出水水口等构筑筑物组成。。二、雨水管管渠水力计计算（一）设计计参数的选选择1、暴雨强度度公式降雨量——降雨的绝对对量，用深深度h（mm）表示降雨强度——某一连续降降雨时间段段内的平均均降雨量，，用i表示。暴雨强度公公式（1）：i——降雨强度（（mm/m