第1章 排水管渠系统

第1章排水管渠系统1.1城镇排水系统的体制和组成1.2排水管渠及排水系统上的构筑物1.1城镇排水系统的体制和组成一、排水系统的体制二、排水系统的组成部分一、排水系统的体制将不同性质的废水采用不同方式排除所形成的排水系统，称为排水体制。排水管道系统的体制排水系统的体制主要有合流制和分流制两种基本形式。为了系统地排除和处置各种废水而建设的一整套工程设施称为排水系统。1.合流制排水系统将生活污水、工业废水和雨水混合在同一管道（渠）系统内排放的排水系统称为合流制排水系统。

根据废水汇集后的处置方式不同，又可分为：（1）直排式合流制排水系统；（2）截留式合流制排水系统；（3）完全合流制排水系统。（1）直排式合流制排水系统管道系统的布置就近坡向水体，分若干排出口，混合污水未经处理直接排入水体。（老城区、经济欠发达地区）无处理设施，运行成本低；环境卫生和水体污染问题；不宜采用！（2）截流式合流制排水系统直排式合流制的改进，和直排式相比，沿河岸铺设一条截流干管，同时在截流干管上设置溢流井，并在下游设置污水处理厂。①晴天和初期降雨时，所有污水都排入污水处理厂处理后外排或再利用；②降雨量增加，混合污水的流量超过截流干管的输水能力，部分污水溢流至水体，污染水体；老城区直排式合流制改造时，常采用截流式。（3）完全合流制排水系统将生活污水、工业废水和雨水集中于一条管渠排除，并全部送往污水处理厂进行处理，然后排放或再利用。①卫生条件好，有利于保护城市水环境；②工程量大，初期投资大，污水厂的运行管理不便；国内很少采用！2.

分流制排水系统将生活污水、工业废水和雨水分别在两种或两种以上管道（渠）系统内排放的排水系统称为分流制排水系统。采用两种管道（渠）系统时，一般是将生活污水和工业废水用同一系统排除，称为污水排水系统；排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据雨水的排除方式不同，又可分为：（1）完全分流制排水系统；（2）不完全分流制排水系统；（3）半分流制排水系统。（1）完全分流制排水系统在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统。生活污水和工业废水通过污水排水系统送至污水厂处理，然后排放或再利用，雨水通过雨水排水系统直接排入水体。污水厂运行管理方便；一次性投资较大；城市雨水径流污染问题。老城区直排式合流制改造时，也有采用完全分流制。（2）不完全分流制排水系统只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统。各种污水通过污水排水系统送至污水厂处理后排放或再利用；雨水沿地面、道路边沟、明渠和小河进入水体。如城镇的地势适宜、不易积水，经济条件较差时，可先建污水排水系统，然后慢慢完善雨水排水系统。节省初期投资，随城镇的发展分期发展。国内不少城市排水管网建设都采取这种方式，并不意味着不建雨水排水系统！（3）半分流制排水系统完全分流制排水系统的改进，在雨水各干管排入水体之前增设截流干管，将雨水排水管网内的初期污染严重的雨水截流至污水处理厂处理后排放，在截流干管上设置溢流井和雨水跳跃井。有效控制城市雨水径流污染，保护水环境；工程投资大。国内目前尚未使用，但该领域受到越来越多的关注。3.排水体制的选择各种排水体制之间没有绝对的好与不好，只能说某一区域或城镇在某一时期更适合采用哪种排水体制！！一般情况可做如下选择：①新建城镇和小区宜采用分流制或不完全分流制；②对于已采用合流制的老城区可在同一城镇采用不同的排水体制，旧城区采用截流式合流制，易改建地区和新建的小区宜采用分流制或不完全分流制；③在干旱少雨地区，或因街道较窄、地下设施较多而修建污水和雨水两条管线有困难的地区，也可考虑采用完全合流制。二、排水系统的组成部分

排水系统一般是由废水收集设施、排水管道、排水管道上的构筑物、排水调节池、提升泵站及压力管、废水收水管（渠）、出水口及事故排出口等构成。生活污水收集系统雨水收集系统废水收集设施城市边界干管支管污水厂主干管废水收集设施排水管道排水调节池提升泵站废水输水管渠废水排放口排水管道系统示意图1.2排水管渠及排水系统上的构筑物一、排水管渠断面形式二、排水管渠的材料三、检查井四、跌水井五、水封井六、换气井七、冲洗井八、雨水溢流井九、潮门井十、雨水口十一、连接暗井十二、倒虹管十三、管桥十四、出水口一、排水管渠断面形式1.排水管渠断面形式的要求静力学要求：管道须具有较好的稳定性，能抵抗内外压力。水力学要求：应具有最大的排水能力，在一定流速下不产生沉淀。经济方面：管道每单位长度的造价应是最低的或输送污水是较经济的。养护管理：不易淤积且易于冲洗。2.排水管渠断面形式

常用的排水管渠断面形式有圆形、半椭圆形、马蹄形、拱顶矩形、蛋形、矩形、弧形及流槽的矩形、梯形等。（1）圆形适用于：管径小于2米且地质条件好时。优点：水力性能好，具有最大的水力半径，流速大，流量大，便于预制，对外力抵抗能力强，运输施工维护方便。（2）半椭圆形优点：在土压力和动荷载较大时，可更好地分配管壁压力，减少管壁厚度。适用：污水流量无大变化及管渠直径大于2米。（3）马蹄形特点：高度小于宽度。优点：因断面下部大，宜输送流量变化不大的大流量污水。适用：地质条件较差或地形平坦需尽量减少埋深时。（4）蛋形特点：因底部较小，在小流量时可维持较大的流速，减少淤积。适用：实践证明，这种断面冲洗和疏通困难，管道制作、运输、施工不便，目前很少用。（5）矩形特点：可按需要增加深度，以加大排水量，并能现场浇制或砌筑。适用：工企业、路面狭窄地区的排水管道及排洪沟。（6）梯形适用：明渠。特点：边坡取决于土壤和铺砌材料。二、排水管渠的材料1.对排水管渠材料的要求足够的强度，能抵抗内外压力和杂质冲刷磨损；具有抗冲刷、抗磨损、抗腐蚀性（污水、地下水）；具有较好的抗渗性能（污水不透出、地下水不透入）；具有良好的水力条件，内壁光滑，阻力小，排水通畅；就地取材，可预制管件，节省费用。

排水管渠材料的选择，应根据污水性质、管道承受的内、外压力，埋设地区的土质条件等因素确定。

排水管渠的材料有：混凝土、钢筋混凝土、石棉水泥、陶土、铸铁、塑料等。2.常用排水管渠（1）非金属管1）混凝土管和钢筋混凝土管适用：①雨、污水的排除，可在工厂预制，也可在现场浇制。②混凝土管的管径一般小于450mm，管长多为1m，适用于管径较小的无压管。③钢筋混凝土管用于管道埋深较大或敷设在土质条件不良地段，为抗外压时，以及管径大于400mm时。当管径大于700mm时，管道采用内外两层钢筋，钢筋的混凝土保护层为25mm。最大管径可达2400mm，管长在1-3m。承受内压较高或对管材抗弯、抗渗要求较高时，可将钢筋进行预应力处理，制成预应力钢筋混凝土管。钢筋混凝土管分为轻型钢筋混凝土管和重型钢筋混凝土管。

混凝土管和钢筋混凝土管的管口通常有承插式、企口式、平口式三种形式。优点：可就地取材，制造方便，可根据抗压的不同要求制成无压管、低压管、预应力管等，应用广泛。缺点：抗腐蚀性能差，耐酸碱及及抗渗性能差，抗沉降、抗震性能也差，管节短、接头多、施工复杂，自重大，搬运不便。2）陶土管

陶土管是由塑性耐火粘土高温焙烧制成。适用：①酸、碱性废水的排除。②陶土管的管径一般不超过600mm，管长多为0.8-1.0m。优点：管壁光滑、耐磨、耐腐蚀、不透水。缺点：陶土管质脆易碎、强度低不能承受内压，管节多，接口多。3）塑料排水管

主要包括聚乙烯（PE）管、高密度聚乙烯（HDPE）管和硬聚氯乙烯（UPVC）管。优点：管壁表面光滑、水力性能好、水力损失小、耐腐蚀、不易结垢、质量轻、加工接口搬运方便、漏水率低及价格低。缺点：塑料管管材强度低，易老化。（2）金属管适用：外荷载很大或对渗漏要求特别高的场合。优点：质地坚固，强度高，抗渗性能好，管壁光滑，水流阻力小，管节长，接口少，且运输和养护方便。缺点：价格较贵，抗腐蚀性能较差。包括铸铁管和钢管（无缝钢管、焊接钢管）。排水管道的选材：1）市场供应情况：尽可能就地取材，采用易于制造，供应充足的材料。2）经济上考虑：管道本身价格以及施工费用和使用年限。3）满足技术方面的要求（排除的污水性质，管道受压、管道埋设地点及土质条件等）。合理选择排水管道，将直接影响工程造价和使用年限。（3）大型排水沟渠当管道设计断面大于1.5m时，通常在现场建造大型排水渠道。断面多采用矩形、拱形、马蹄形等，其形式有单孔、双孔、多孔。建造大型排水渠道常用的建筑材料有砖、石、陶土块、混凝土块、钢筋混凝土块和钢筋混凝土等。为减少项目土方工程造价、避免地下水或流砂对项目施工的影响，大型排水沟渠应选用宽而浅的断面形式，而不是窄而深的水力最优断面。三、检查井作用：检查、清通。设置：管道交汇处、转弯、管道尺寸或坡度改变、跌水处及相隔一定距离的直线管段上。组成：基础、井底、井身、井盖和盖座。材料：砖、石、混凝土或钢筋混凝土。四、跌水井设置：当检查井中上下游管渠的管底落差1-2米。形式：竖管式（管径＜400mm）、溢流堰式、阶梯式（管径＞400mm）。五、水封井设置：当工业废水中能产生引起爆炸或火灾的气体时。作用：阻隔易燃气体流通，阻隔水面游火。水封深度：一般在0.25m左右。六、换气井作用：避免有机物发酵产生的气体遇火爆炸，排除有害气体，保证工人检修安全。七、冲洗井作用：污水管道内的流速不能保证自清时，为防止淤塞。分类：人工冲洗、自动冲洗。设置：管径小于400mm的管道上。八、雨水溢流井设置：截流式合流制排水系统。作用：晴天混合污水全部收集至污水厂，雨天超过截流干管输水能力的那部分混合污水溢流入水体。形式：截流槽式、跳跃堰式、溢流堰式九、潮门井作用：临海、临河城市的排水管道，为防止涨潮时潮水或洪水倒灌进入管道。设置：在排水管道出水口上游的适当位置。橡胶鸭嘴阀十、雨水口设置：设在雨水管道或合流管道上，道路上雨水口的间距一般为25-50m。作用：收集地面雨水。位置：交叉路口、路侧边沟等低洼处。构造：进水箅、连接管、井身。形式：边沟式、侧石式、联合式。十一、连接暗井设置：当管道的直径大于800mm时，也可在连接管与管道连接处设连接暗井，取代检查井。十二、倒虹管设置：排水管道遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物时。组成：进水井、管道、出水井。形式：直管式、折管式。