污水管道系统设计（精品）

第二章污水管道系统的设计〔一〕教学要求熟练掌握污水管道的设计计算过程〔二〕教学内容1、污水设计流量2、污水管道的设计参数3、污水管道的水力计算〔三〕重点污水管道的水力计算1

污水管道系统是收集、输送污水的管道及其附属构筑物，其设计是在城市及工业企业总体规划和城市排水工程总体规划的根底上进行的。污水管道系统设计的主要任务和内容是：1，设计根底数据确实定〔面积、人口、定额、标准等〕2，确定污水排水区界，划分排水流域3，布置污水排水管道系统〔管道定线〕4，污水管道的水力计算〔确定管道的断面尺寸、设置坡度、埋深等〕5，污水管道系统上附属构筑物确实定与设计6，确定管道在街道路横断面上的位置，绘制管道平面图和纵剖面图等2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以下分别就这几个步骤的具体内容和方法进行说明3第一节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根底设施情况自然资料：地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、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

4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，确定最优的方案主要步骤有：1，形成设计方案〔多个〕2，方案的技术经济比较和评价排水工程涉及社会、经济、环境等诸多方面，应对各方案进行综合评价与比较3，选择最选方案作为设计方案5第二节污水设计流量确实定污水设计流量——指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，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

6一、生活污水设计流量〔1〕居住区生活污水设计流量按下式计算式中：Q1——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?室外排水设计标准?选用N——设计总人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数选用；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量的比值也即居住区生活污水设计流量为最高日最大时流量，公式中的各个参数分别介绍如下：7

1，居住区生活污水量标准n居住区每人每日所排出的平均污水量称为生活污水量标准或定额按实际污水量资料来确定〔最好〕无实际污水量资料时，也可按实际统计的生活用水量或生活用水量定额的某一百分比来计算〔给排水系统完善地区按90%，一般地区按80%〕资料都没有时，可按?居住区生活污水排水定额?进行选取8居住区生活污水排水定额卫生设备情况室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设备和淋浴设备室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供给分区一二三四五生活污水每人每日排水定额〔L〕55-9090-125130-17060-95100-140140-18065-100110-150145-18565-100120-160150-19055-90100-140140-180注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大局部，河北、山西、陕西偏北的一小局部，宁夏偏东的一局部；第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大局部，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小局部；第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大局部，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大局部，福建、云南的南部；第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大局部，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小局部9

某些公共建筑的污水量比较大，如公共浴室、洗衣房、医院、饭店、学校等，设计时常将其作为集中流量单独计算，这些公共建筑物内的生活污水量标准可参照?室内给水排水和热水供给设计标准?中推荐值选用，也可以通过调查，参考相近的已建成建筑的污水量标准选用。居住区生活污水设计也可按比流量计算比流量是指排水区单位面积上的平均日污水流量〔L/S·104m2〕，该值与人口密度和生活污水量标准有关。其他排水量较大的建筑〔工业企业〕生活污水量也应单独计算，作为集中流量。10

2，设计人口数N指排水对象在排水系统设计效劳期结束时的规划人口数。居住区的设计人口数一般用人口密度p与排除污水的面积F的乘积表示人口密度表示人口的分布情况，指单位面积上的居民数，用cap/104m2表示假设所用的地区面积包括街道、公园、水体等在内时，人口密度称为总人口密度。假设所用的地区面积是居住区内的建筑面积，那么称为居住区人口密度。在规划或初步设计时，一般用总人口密度计算污水量，而在施工设计时，那么用居住区人口密度计算。11

3，总变化系数Kz一年中最大日污水量与平均日污水量的比值，称为日变化系数，用Kd表示。最大日中，最大时污水量与平均时污水量的比值，称为时变化系数，用Kh表示。最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数，即Kz显然有：KZ=KdKhKz与平均流量之间有一定的关系，平均流量越大，Kz就越小，我国Kz取值范围为〔1.3~2.3)12

生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）总变化系数（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.4〉10001.3下表为我国?室外排水设计标准?〔GBJ14-87〕采用的对应于不同平均流量时的Kz值Kz也可按下式进行计算求得：Kz=2.7Q0.11式中,Q为平均日平均时流量(L/S)当Q≤5L/S时,Kz=2.3;当Q≥1000L/S时,Kz=1.313〔2〕工业企业生活污水及淋浴污水量计算式中：Q2——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s；

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。3600360022112221112DCDCTKBAKBAQ+++=14

二、工业废水设计流量计算

式中：Q3——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——每日生产时数；

KZ——总变化系数，与工业企业性质有关。TKMmQZ36003=m也称单位产品的废水量定额,设计时根据工业企业的类别、生产工艺特点等情况，按相关标准选用15

行业冶金工业化学工业纺织工业食品工业皮革工业造纸工业Kz（Kh）1.0~1.11.3~1.51.5~2.01.5~2.01.5~2.01.3~1.8工业废水在一日内的变化一般较小，其日变化系数Kd=1，那么Kz=Kh。Kh可根据一天的实测值计算，也可按行业类型、工艺生产特点参考如下数据选择：16三、城市污水设计总流量Q=Q1+Q2+Q3+Q渗Q渗指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位效劳面积公顷计算，日本规定采用经验数据，按每人每日最大污水量的10%-20%。在我国不计算这局部流量，但在污水管道设计时，留有足够的空间而Q1中应计入公共设施的集中流量公共设施排水量应根据公共设施的不同性质，按?建筑给水排水设计标准?(GB50015-2003)的规定进行计算。上式计算时是假定各种污水在同一时间出现最大流量而简单累加计算的，不太合理，最好是可以求得种污水的日排放过程线，再将过程线累加，得到总污水排放过程线，并求出最大时污水量。17(1)(2)=(1)*(2)

设计污水管道系统时，应分别列表计算各居住区生活污水、工业废水和工业企业生活污水和淋浴污水流量，然后综合得出污水流量综合表。如表2-3、表2-4、表2-5及表2-6所示。18

由表2-3得出由表2-6得到19

20

【例2-1】某中等城市一屠宰厂每天宰杀活牲畜260t，废水量定额为10m3/t，工业废水的总变化系数为1.8，三班制生产，每班8h。最大班职工人数800cap，其中在污染严重车间工作的职工占总人数的40%，使用淋浴人数按该车间人数的85%计；其余60%的职工在一般车间工作，使用淋浴人数按30%计。工厂居住区面积为10ha,人口密度为600cap/ha。各种污水由管道聚集输送到厂区污水处理站，经处理后排入城市污水管道，试计算该屠宰厂的污水设计总流量。21

【解】该屠宰厂的污水包括居民生活污水、工业企业生活污水和淋浴污水、工业废水三种，因该厂区公共设施情况未给出，故按综合生活污水计算。1．综合生活污水设计流量计算查综合生活用水定额，河北位于第二分区，中等城市的平均日综合用水定额为110～180L/(cap•d)，取165L/(cap•d)。假定该厂区给水排水系统比较完善，那么综合生活污水定额为165×90%=148.5L/(cap•d)，取为150L/(cap•d)。居住区人口数为600*10=6000cap。那么综合生活污水平均流量为：L/s。用内插法查总变化系数表，得Kz=2.24。于是综合生活污水设计流量为:Q1=10.4×2.24=23.30L/s。4.103600246000150=××22

2．工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算由题意知：一般车间最大班职工人数为800*60%=480人，使用淋浴的人数480*30%=144人；污染严重车间最大班职工人数为800*40%=320人，使用淋浴的人数为320*85%=272人。所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为：Q2=

+

=+=8.35L/s23

3．工业废水设计流量计算该厂区污水设计总流量为:Q=Q1+Q2+Q3=23.3+8.35+54.2=85.85L/STKMmQZ36003××==sLsm/2.54/0542.03600248.1260103==×××24第三节、污水管道的水力计算1,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污水管道中的污水含有一定数量的有机物和无机物,或漂浮或悬浮于水中随水流一起流动,也有局部在管底沿着管底移动或淤积,但这些物质的量很少,可认为污水流动符合一般液体的流动规律25

2,水力计算的根本公式式中：Q——流量，m3/s；ω——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n——管壁粗糙系数流量公式:流速公式263,污水管道水力计算的设计数据污水管道水力计算的设计数据有:

设计充满度〔h/D〕设计流速〔v〕最小管径〔D〕最小设计坡度〔i〕27(1)设计充满度〔h/D〕——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，非满流我国污水管道设计按不满流进行设计,?室外排水设计标准?规定，最大充满度为：管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大充满度（h/D）200~300350~450500~900≥10000.550.650.700.75hD28规定最大设计充满度主要原因有：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，防止污水溢出影响环境；〔淋浴污水和短时突然增大的污水量、渗入污水管道内的雨水量和地下水量〕2、有利于管道内的通风，及时去除管内有害气体；3、便于管道的疏通和维护管理。29〔2〕设计流速——与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速，即在设计充满度下通过设计流量时的水流平均流速。污水管内的流速应保证不淤不冲刷。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，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。当污水中含有金属、矿物固体杂质、重油杂质时，最小流速应适当加大30〔3〕最小管径为防止管径过小时，堵塞次数的快速增多，使维护工作量和费用大大增加，规定污水管在：

居住区和厂区内最小管径为200mm，街道下最小管径为300mm。管径小：节省管材，管道投资省；但坡度大，埋深大，工程量大；易于堵塞，维护费用大。管径大：管材耗用多，投资大；但坡度小，埋深小，工程量小；不易堵塞，养护费用少。31

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。在实际设计时，一般是按最小管径、最小流速〔对应于最小坡度〕、最大充满度时的流量，除以单位面积上的污水设计流量〔即污水比流量〕，即可算出对应的最大效劳面积，当设计管段的效劳面积小于这一面积时，即可不进行任何水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小设计坡度。这可以大大减少设计中的计算工作量。在这些不计算管段中，由于管内流速会低于最小设计流速，易淤积，有条件时，应设置冲洗井。32〔4〕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。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0.0015。33

4、污水管道的埋设深度管道的埋设深度有两个意义：从降低工程造价的出发，管道的埋设深度越小越好，但覆土厚度有一个最小限值，这个限值称为最小覆土厚度，管道的覆土厚度不能小于最小覆土厚度。污水管道的覆土厚度应同时满足三个方面的要求：一是覆土厚度二是埋设深度〔见右图〕覆土厚度地面管道埋设深度34

1，必须防止管内污水结冰上冻或因土壤冻胀而损坏管道。我国有关单位研究的局部结论：〔1〕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度之间。我国污水管内污水不会结冰〔2〕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。〔3〕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，不具有冻胀性。35?室外排水设计标准?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。国外标准规定：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。36

2，必须防止管壁因地面荷载而破坏车行道下污水管道的最小覆土厚度不宜小于0.7m，在非车行道下时，如满足其他要求，可适当减小。3，必须满足与居住区连接管衔接的要求街道污水管的起点埋深不能小于居住区污水管终点的埋深，而居住区污水管的起点埋深不能小于建筑物出户管的埋深。如下图。一般出户管的最小覆土厚度为0.5~0.7m，所以居住区污水管的起点最小覆土厚度一般为0.6~0.7m，从而可计算街道污水管的起点最小覆土埋深。如下:37H=h+IL+Z1-Z2+Δh式中：H——街道污水管网起点的最小埋深，m；

h——居住区污水管起点的最小埋深，0.6~0.7m；

Z1——街道污水管起点检查井处地面标高，m；

Z2——居住区污水管起点检查井处地面标高，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；

Δh——连接支管与街道污水管的管内底高差，m。

38

对每一个具体的管道，根据上述要求可以分别得到三个管底埋深或者覆土厚度，取这三个值中最大的一个值作为该管道的最小覆土厚度。管道的埋深除考虑最小覆土厚度的要求外，还应考虑最大埋深，因为埋深越大，造价越高，施工也越困难。管道埋深允许的最大值称最大允许埋深。一般在枯燥土壤中，最大埋深不超过7~8m，在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过5m。395、污水管道水力计算的方法1、水力计算中需要确定的参数流量Q、管径D、坡度I、流速v、充满度h/D和埋深H。2、确定方法首先根据资料，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，比方流速为最小流速，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，假设得出的两个参数满足其规定的要求，那么计算完成，假设不满足要求，那么需调整假设值，甚至管径D，重新进行计算。40例1：n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。例3：n=0.014,D=300mm,h/D=0.55,Q=32L/s,求v和I。例2：n=0.014,D=400mm,v=0.9m/s,Q=41L/s,求I和h/D。P38页：41第四节污水管道的设计确定排水区界，划分排水流域管道定线控制点确定和泵站的设置地点设计管段及设计流量确实定污水管道的衔接污水管道在街道上的位置绘制管道平面布置图和管道纵剖面图污水管道设计的内容42一、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。但凡采用完善卫生设备的建筑区都应设置污水管道。——排水区界由城镇总体规划确定其规模——排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的相对独立的不同排水区域。——在排水区界内按地形和城镇的竖向规划划分排水流域：——在丘陵或地形有明显起伏地区，通常以分水线作为流域的分界线，在地形平坦地区〔无明显分水线〕可按照面积的大小确定排水流域。43

划分排水流域的目的，就是让各污水干管合理分担污水流量，使管道在最大合理埋深的情况下，让尽可能多的污水能以重力流的方式接入并被排除。以下图为某市的排水流域划分情况。44

整个城区〔排水区界〕被天然河流分割成四个自然区，可依此划分出四个排水流域，I，Ⅲ流域用一条排水干管将污水送入河北污水处理厂；II、Ⅳ流域由两条干管集合后将污水送入河南污水处理厂45二、管道定线和平面布置——在城镇总平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道的定线管道定线一般是按照先大后小的顺序进行的：即先确定污水排出口的位置及污水处理厂的厂址位置，据此再拟定污水主干管的位置和走向，然后再确定各排水流域干管的走向和位置，再在各流域内确定各支管的位置和走向。定线时应遵循的主要原那么就是：应尽可能在管线较短、埋深较浅的情况下，使最大区域内的污水能依靠重力流排出46

管道定线时主要考虑的因素有：地形及城镇建筑布局；采用的排水体制；污水处理厂和出水口的位置和数量；水文地质条件、道路情况、地下管线和建筑物的位置、工业企业和排水量较大的建筑物的分布等。1，地形地形为影响管道布置的主要因素：a〕充分利用地形，按地形的变化的总趋势确定管道的布置形式〔正交式、截流式等〕即：污水排水系统的总体布置形式是由地形变化的总趋势特点决定的。确定总体布置形式后要认真研究管线的走向：管线短、埋深小、少提升47

b)居住区的地形及建筑布局影响支管的布置形式：当街区面积不大，街区污水管网宜采用集中出水方式，支管采用低边式布置，即支管布置在排水街区位置较低一边的街道下。如以下图中〔1〕当街区面积较大且平坦时，宜在街区的四周的街道敷设污水支管，称周边式布置。如以下图中的〔2〕图中〔3〕中街区内的污水管网组成一个系统后再穿过其他街区，并与所穿街区的污水管网相连，称为穿坊式布置。48

小区支管小区干管小区干管小区支管街道支管49

2，污水厂和出水口的位置和数量决定污水主干管的位置和走向：主干管必须通向污水厂。3，排水体制决定排水系统的组成〔有几套排水管道系统〕，采用分流制时，两套系统应相互协调。4，地质条件：a)主干管应布置在坚硬密实的土壤中〔主干管截面大，重量也大，根底应力大〕，尽量防止穿越高地〔穿越会增加开挖方量〕、基岩浅露地带〔开挖施工难度大〕或基质土壤不良地带〔地基处理费用大〕50

b)尽量防止与河道、山谷、铁路、各种地下建筑交叉。必须交叉时宜垂直交叉〔缩短交叉局部的管长〕，可采用倒虹管或管桥穿过河道、山谷等。5，道路及交通情况：干管不宜布置在交通繁忙而狭窄的街道下；道路较宽时〔超过40米〕，可在道路两边平行布置两条污水管，分别收集道路两边支管接入的污水，减少连接支管的数目和交叉〔即减少穿越道路的管道〕6，有较大集中流量排出的建筑物处应尽量作为管段的起点，这样管道直径大，敷设坡度可以减小，可以降低管道的埋深。51

管道定线一般应形成多个方案，作经济技术比较后选出最优的方案作为设计方案。排水管道系统的布置方案确定后，即组成了污水管道平面布置图。初步设计时，该图应包括干管和主干管的位置、走向和主要的泵站、污水厂、出水口等的位置。技术设计时，应包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水厂、出水口的具体位置和技术参数。52

管道定线说明:(1)先确定出水口和污水厂的位置和数量;(2)按确定的污水厂的位置确定污水干管的走向和位置

(3)按干管的位置确定支管的位置和走向53三、控制点确定和泵站设置地点——对管道系统的埋深起控制作用的地点，称为控制点。各条管道的起点就是这条管道的控制点，因其埋深控制着这整条管道的埋深。而整个系统的控制点可能是：〔1〕离出水口最远的一个管道的控制点；〔2〕深度较深的工厂污水排出口〔即工厂污水管总出口与城市污水管道的连接点〕〔3〕地形低洼区域内的污水管道的起点54

在污水排水系统中，污水泵站按作用一般分为：〔1〕中途泵站：当管道埋深接近最大埋深时，用来提高低游管道的管位的污水泵站；〔2〕局部泵站：用于将局部低洼地区的污水提升到地势较高地区的污管道中，或者是将高层建筑的地下室、地铁等各种建筑产生的污水提升到附近的城市污水管道中〔3〕终点泵站〔总泵站〕：用于将污水管道系统终点处的污水提升到污水处理构筑物内。各种泵站的设置位置示意见以下图泵站的具体设置位置要考虑泵站对环境的影响、站址处的地质条件、电源位置、施工条件等，还应征询规划、环保、城建等部门的意见。55

管位561，设计管段及其划分——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计算管段，称为设计管段。这里的两个检查井之间，不是指两个相邻的检查井之间，如以下图1-2管段按要求设置有四个检查井，但1-2之间流量没有变化，管径和坡度也没有变化，就可以作为一个设计管段，而不必分为三个设计管段四、设计管段及设计流量1257一般检查井的设置位置有：管道的起点和终点、集中流量汇入的地方、有旁侧管道接入处、管径变化的地方、转弯的地方、管道变坡处或在直管段上每隔一段距离处〔按标准要求〕。12345678集中流量设计管段的起迄点处的检查井应编号而管道的起迄点、有集中流量和管道接入的点、变坡和转弯点都应作为设计管段的起点或者终点。58

2，设计管段的设计流量每一个设计管段的设计流量可能包括以下几种流量：〔1〕本段流量q1：由本设计管段的效劳区上流来的污水量。〔2〕转输流量q2：从上游管段或者旁侧管段流来的污水量。〔3〕集中流量q3：从工业企业或其他大型公共建筑流来的污水量。ABCD1234q359

假定本段流量都是从设计管段的起点进入的。本段设计流量其实就是指效劳区面积上的生活污水设计流量，而集中流量就是效劳区内的工业企业生活污水和淋浴污水和工业废水的总设计流量。向下游转输时，集中流量直接向下游转输不发生变化，而本段流量向下游管段转输时，转输下去的是平均流量。60式中：q1——设计管段的本段流量，L/s；F——该设计管段效劳的排水面积，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。式中：n——污水量标准，L/(人.d)；

p——人口密度，人/公顷。1.本段设计流量q1的计算：61

2．转输流量q2

转输流量是指从上游管段和旁侧管段流来的污水量。3．集中流量q3

集中流量是指从工业企业或其它大型公共设施流来的污水量。设计管段的设计流量是上述本段流量、转输流量和集中流量三者之和。62

例：如以下图所示，各面积上的平均污水流量分别为：QA=100L/S；QB=120L/S；QC=100L/S；QD=140L/S，2点处的集中流量q3=70L/S。试求1-2，2-3，3-4管段的设计流量各为多少？ABCD1234q363五、污水管道的衔接污水管道在检查井内的衔接原那么为：不同的计算管段之间存在连接，也就是管道的衔接，管道在连接处需要设置检查井，上下游管道在检查内进行衔接，在管道的管径、坡度、高程、方向发生改变时、有旁侧管道接入时，都需要设置这样的检查井进行衔接。〔1〕尽可能地提高低游管段的高程，减小埋深，降低造价；〔2〕防止上游管段回水淤积。64

上述两个原那么是相互矛盾的，因而是相互制约的。污水管道在检查井内的衔接方式有两种：水面平接：在检查井内，上游管段末端水位与下游管段的起点水位相同，如以下图〔1〕管顶平接：在检查井内，上游管段的末端管顶与下游管段起点处管顶标高相同，如以下图〔2〕65

水面平接可减小下游管段的埋深，但有可能在上游管段内造成回水，设计时，只要下游管段在起点处的管内底标高不高于上游管段末端处的管内底标高，即应采用水面平接，以降低下游管道的埋深，降低工程造价。管顶平接，会增加下游管段的埋深，当采用水面平接时，出现下游管段起点处的管内底标高高于上游管段末端处的管内底标高时，必须采用管顶平接。即在任何情况下，设计计算时，不允许出现下游管段起点处的水面标高和管内底标高高于上游管段末端处的水面标高和管内底标高。66

当管道的坡度小于地面的坡度时，埋深会逐渐减少,直到覆土厚度不满足大于最小覆土厚度的要求，此时为了保证下游管道的最小覆土厚度，并不使上游管道埋深过大，可以采用跌水连接，如以下图。△H67

在支管〔小管径管道〕与干管〔大管径管道〕交汇时(即连接时)：〔1〕支管管底高于干管管底时，在支管上设跌水井后再接入干管，以维持干管较好的水流条件；〔2〕干管管底高于支管管底时，在交汇处干管设跌水井，以便支管能够接入。68六、污水管道在街道上的位置城市道路下的各种管线〔雨、污、水、电、煤〕的布置应综合规划，统一安排，污水管与其他管线、构筑物之间应保持有一定的距离〔见174页附录2-3〕地下管线应尽量布置在人行道、非机动车道或绿化带下，不得已时，可考虑将埋深大，修理次数少的污水、雨水管布置在车行道下。与给水管相交时，设于给水管下方管线布置的顺序为，从道路规划红线向道路中心线方向依次为：电力电缆、电信电缆、煤气管道、热力管道、给水管道、污水管道、雨水管道当在布置各种管线发生矛盾时，解决的原那么是：新建的管道要让已建成的管道；临时管道要让永久性管道、小管径管道要让大管道、压力管道要让重力流管道、可弯管道让不可弯、维修次数少的让检修次数多的69

下面是各种管道在道路下的位置图70

5071

72第五节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/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

73平面图浴74

设计的步骤与方法：1，确定排水区界划分排水流域区界：即设计任务规定的排水区范围排水流域的划分：该小区地势由北向南倾斜，无明显的起伏及洼地，无明显分水线，面积不大，作为一个排水流域设计2，污水管道的定线先确定污水排出口的位置和方向：该小区的地势北高南低，河流由西向东流，所以污水排出口宜设置在小区的东南角，这样污水主干管有两种可能的布置方案。见图。75管道定线方案1方案276在平面图上布置污水管道(采用的方案)污水厂77

3，划分设计管道，并对设计管段起迄点的检查井进行编号，划分各设计管段的效劳区并进行编号。结果如以下图所示。分别计算各设计管段的效劳区面积，并列入街区面积计算表中〔如表所示〕.划分设计管段时,各管段的起迄点、有集中流量汇入的点，有旁侧管道接入的点处均需要划分为设计管段的起迄的。78三、划分设计管段，计算设计流量污水厂1234561、划分设计管段1234567891011121314151617181978910111213141516171819202122232425262779街坊编号并计算街坊面积污水厂12345671213182780计算街坊面积并填入下表街坊编号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）1.802.201.382.042.40街坊面积〔见教材表2-11〕81

4，计算各管段的设计流量:根据面积计算表，及排水规划〔各面积的污水排水方向〕，确定各设计管段的汇水面积，列入计算表中。各管段的设计流量分别按照：本段生活污水设计流量、集中流量、转输流量〔含转输的生活污水平均流量和转输的集中流量〕进行计算。并把结果列于水力计算表中。如下表?干管水力计算表?和?主干管水力计算表?本例中：生活污水比流量为350×12086400=0.486L/S·haq0=82计算各管段的设计流量污水干管设计流量计算表〔见教材P48表2-12〕管段编号居住区生活污水量Q1本段流量街区编号街区面积〔ha〕比流量q0(L/(s·ha)流量q1(L/s)转输流量q2(L/s)合计平均流量q1+q2(L/s)总变化系数Kz生活污水设计流量Q1(L/s)集中流量q3本段流量(L/s)转输流量(L/s)设计流量(L/s)1234567891012111~225.0025.008~91.41？1.412.3？3.24？3.249~103.18？3.182.37.31？7.3110~24.88？4.882.311.2311.232~3242.200.486？1.07？4.885.952.213.0925.0038.093~4251.380.4860.675.956.622.214.5625.0039.5611~123.003.00…比流量q0=〔120×350〕÷86400=0.48683

84

5、水力计算在进行水力计算时,是按各设计管段确定的流量,自上而下依此对各管段进行水力计算,确定各管段的h/D、D、v、i等水力要素，并通过地面标高计算各设计管段在检查井处的埋深，校核覆土厚度，确定是否要设置跌水井或者需要设置泵站提升。以本例为例按如下步骤进行:85管段编号管段长度L(m)设计流量q(L/s)管段直径D(mm)管段坡度I(‰)管内流速v(m/s)充满度h/D(%)h(m)降落量I·L(m)标高(m)地面水面管内底埋设深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910111213141516171、首先将管段的编号、长度、设计流量、上下端地面标高等数据填入下表中1~21102586.2086.102~325038.0986.1086.053~417039.5686.0586.00……………1〕首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段1~2的地面坡度为〔86.20－86.10〕÷110=0.00092〕选择管径〔根据管径选择图〕，流量为25L/s的最大管径为300mm,在管径选择图上，对应的坡度为2.01‰。查300mm水力计算图可以得出v=0.61m/s,充满度为h/D=55.75%.2、确定1~2管段的管径、坡度〔流速、充满度〕3003.000.70513、进行1~2管段的衔接设计:计算管段起点1点的管底标高：86.20-2.00=84.20m0.1530.330水深h=0.30×0.51=0.153m。84.20上端水面标高=84.20+0.153=84.353m84.3532.00管段的降落量=I×L=0.003×110=0.330m可求出下端的管内底、水面标高、埋设深度83.87084.0232.23调整坡度为3.00‰，管径不变。查300mm水力计算图可以得出v=0.70m/s,充满度为h/D=51%.符合要求，填入下表

86管段编号管段长度L(m)设计流量q(L/s)管段直径D(mm)管段坡度I(‰)管内流速v(m/s)充满度h/D(%)h(m)降落量I·L(m)标高(m)地面水面管内底埋设深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910111213141516171~21102586.2086.102~325038.0986.1086.053~417039.5686.0586.00……………1〕首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段2~3的地面坡度为〔86.10－86.05〕÷250=0.00022〕选择最大管径〔根据管径选择图〕，流量为38.09L/s的最大管径为350mm,在管径选择图上，对应的坡度为1.54‰。查350mm水力计算图可以得出v=0.61m/s,充满度为h/D=62.7%，不符合要求，调整v=0.70m/s,重新查表计算,得坡度为2.32‰,充满度为h/D=55.0%,填入下表4、确定2~3管段的管径、坡度〔流速、充满度〕3003.000.70515、进行2~3管段的衔接设计:1~2管段与2~3管段的管径不相同，应采用管顶平接。0.1530.33水深h=0.35×0.55=0.193m。84.20上端管内底标高=84.17－0.35=83.82m84.3532.00管段的降落量=I×L=0.00232×250=0.58m可求出下端的管内底标高=83.82－0.58=83.24m83.87084.0232.233502.320.7055.0管顶平接即1~2管段终点的管顶标高与2~3管段起点的管顶标高相同。〔2~3管段上端的管顶标高=1~2管段末段的管顶标高即83.870+0.3=84.17m)84.0130.19383.8283.24同理，可求出下端的水面标高=84.013－0.58=83.433m83.433最后求出管段上下端的埋深2.282.810.5887管段编号管段长度L(m)设计流量q(L/s)管段直径D(mm)管段坡度I(‰)管内流速v(m/s)充满度h/D(%)h(m)降落量I·L(m)标高(m)地面水面管内底埋设深度(m)上端上端上端上端下端下端下端下端12345678910111213141516171~21102586.2086.102~325038.0986.1086.053~417039.5686.0586.003003.000.7051.00.1530.3384.2084.3532.0083.8784.0232.233502.320.7055.084.0130.19383.8283.2483.4332.282.813502.240.7057.583.4330.20183.2320.4930.5882.9482.7392.8183.2616、确定3~4管段的管径、坡度〔流速、充满度〕1〕首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段3~4的地面坡度为〔86.05－86.00〕÷170=0.00032〕选择最大管径〔根据管径选择图〕，流量为39.56L/s的最大管径为350mm,在管径选择图上，对应的坡度为1.50‰。查350mm水力计算图可以得出v=0.60m/s,充满度为h/D=66.1%，不符合要求，重新调整计算。调整v=0.70m/s,重新查表计算得坡度为2.24‰充满度为h/D=57.5%

。符合要求，填入上表7、进行3~4管段的衔接设计:2~3管段与3~4管段的管径相同，应采用水面平接。水面平接即2~3管段终点的水面标高与3~4管段起点的水面标高相同。〔3~4管段上端的水面标高为83.433m)水深h=0.350×0.575=0.201m。上端管内底标高=83.433

－0.201=83.232m管段的降落量=I×L=0.00224×220=0.493m下端水面标高=83.433－0.493=82.94m下端管内底标高=83.232－0.493=82.739m88

如上,依次向下游逐段确定各设计管段的D，v，i，h/D等参数；一般情况下，下游管段的管径不能小于上游管段的管径，可不变或比上游管径大50~100mm；在计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋深时，要认真分析确定控制点，控制点确定的好，可以使各管段方便地接入，也可使整个系统的埋深较低。具体确实定方法见以下图。89

水面及管内底标高计算示意由起点处的地面高程减起点埋深，得到起点处的管内底标高。由起点处的管内底标高加起点处的水深，得到起点处的水面标高，分别减去1~2管段的降落量，得到2点处的水面标高和管内底标高再按照连接方式，采用水面平接时，2点上端的水面标高就是2点下端的水面标高，再减去2-3管段内的水深，就得到2点下端的管内底标高；采用管顶平接时，用2点上端的管内底标高加上管径得到2点处的管顶标高，也是2点下端的管顶标高，再减去2-3管段的管径就得到2点下端的管内底标高，再加上2-3管段内的水深，可得到2点下端的水面标高。。。。依次向下游计算。各点处的埋深是等于各点处的地面标高减去管内底标高，而地面高程减管内顶标高可以得到覆土厚度〔计算时忽略管壁厚度〕2点上端2点下端2点上端2点下端地面线起点埋深Dh90

流量取自流量计算表=充满度*管径控制点埋深，初始时须确定水面及管内底标高计算如上图说明91

在设计中要注意：1，必须细致研究管道系统的控制点2，管道的敷设坡度与地面坡度之间的关系问题：在保证流速不小于最小流速的前提下，尽可能减小埋深。3，水力计算要自上而下依次进行，一般情况下，下游管段的流速和管径均不宜小于上游管段，只有当管道的坡度由大突然变小〔差异较大时〕，下游流速可以减小，而当管道坡度由小突然变大〔差异较大时〕，管径才可以减小。92

4，地面坡度过大时，应考虑设跌水连接；5，检查井底部在直线管段上要严格采用直线，在管道转弯处要采用匀称的曲线。通常直线检查井可不考虑局部水头损失。6，注意管道交汇时的连接。7，结合纵剖面图分析判断计算的正确性与合理性。8，初步设计时，只进行主要干管和主干管的水力计算。技术设计和施工图设计时，要进行所有管段的水力计算。93第六节污水管道的平面图和纵剖面图的绘制1，污水管道的平面图〔布置图〕常用比例：1︰5000或者1︰10000；图上要素：地形、地物、河流、风玫瑰或指北针，污水管道的走向及管道参数、各设计管段起迄点处的检查井位置、泵站及位置、交叉建筑物〔如倒虹吸〕的位置、污水处理厂的位置及出水口的位置、图例等。管线要用粗线表示。见以下图所示。94绘制管道的平面图和纵剖面图污水厂12345612345678910111213141516171819789101112131415161718192021222324252627D=300I=3.00‰L=11095

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2，污水管道的纵剖面图纵部面图，反映管道沿线的高程等信息。用单线表示原地面或设计地面高程线；用双线表示管道高程线；用双竖线表示检查井〔不按横向比例〕图上有高程标尺，下方有一表，表中列出检查井的编号、设计管段长度、管内底标高、埋设深度、地面标高、管径及坡度、管材及接口形式、根底类型等。见以下图所示9798第七节、城市污水回用工程污水回用意义:不仅使污水无害化而且还做到了污水资源化，减少了污水排放,节约了水资源，既控制了水污染保护了环境，又缓解了水资源的缺乏污水回用的目标主要是工业用水、生活杂用水和景观用水。回用水源的水质应符合相关标准，并应以生活污水为主，尽量减少工业废水所占比重城市污水经过处理后,到达了回用的水质标准,而在一定的范围内重复使用的供水系统,称为污水回用系统,或称城市污水再利用系统99

城市污水回用系统一般由污水收集系统、再生水厂、再生水输配系统和回用水管理等局部组成。污水收集系统：收集输送回用原水的管道系统，一般由城市污水排水管网承担。再生水厂：即以回用为目的的，对污水进行再生处理的污水处理厂。处理工艺应根据水质情况和回用水标准合理确定。典型的一种污水再生处理工艺见以下图。再生水输配系