城市排水工程系统规划(雨水)

城市排水工程系统规划城市排水工程系统规划主要任务（1）根据城市自然环境和用水状况，合理确定规划期内污水处理量，污水处理设施的规模与容量，降水排放设施的规模与容量；（2）科学布局污水处理厂（站）等各种污水处理与收集设施、排涝泵站等雨水排放设施以及各级污水管网；（3）制定水环境保护、污水利用等对策与措施。城市排水工程系统规划主要内容城市总体规划中的主要内容：（1）确定排水制度；（2）划分排水区域，估算雨水、污水总量，制定不同地区污水排放标准；（3）进行排水管、渠系统规划布局，确定雨水、污水主要泵站数量、位置，以及水闸位置；（4）确定污水处理厂数量、分布、规模、处理等级以及用地范围；（5）确定排水干管、渠的走向和出口位置；（6）提出污水综合利用措施。城市排水工程系统规划主要内容城市分区规划中的主要内容：（1）估算分区的雨水、污水排放量；（2）按照确定的排水体制划分排水系统；（3）确定排水干管的位置、走向、服务范围、控制管径以及主要工程设施的位置和用地范围。城市排水工程系统规划主要内容城市详细规划中的主要内容：（1）对污水排放量和雨水量进行具体的统计计算；（2）对排水系统的布局、管线走向、管径进行计算复核，确定管线平面位置、主要控制点标高；（3）对污水处理工艺提出初步方案。城市排水工程系统规划一.城市排水体制与排水工程系统二.城市雨水工程系统规划三.城市污水工程设施规划四.城市合流制排水规划五.城市污水处理利用规划城市排水体制与排水工程系统1.城市排水工程系统的体制2.城市排水工程系统3.城市排水工程系统布置1.城市排水工程系统的体制1.1城市排水分类1.2城市排水工程系统的体制分类1.3城市排水体制的选择1.1城市排水分类城市排水按照来源和性质分为三类：1.生活污水2.工业废水3.降水城市污水指排入城市排水管道的生活污水和工业废水的总和。1.1城市排水分类1.生活污水：指人们在日常生活中所使用过的水，主要包括从住宅、机关、学校、商店及其它公共建筑和工厂的生活间，如厕所、浴室、厨房、洗衣房、盥洗室等排出的水。生活污水中含有较多的有机物和病源微生物等，需经过处理后才能排入水体、灌溉农田和再利用。2.工业废水：指生产过程中所产生或使用过的水，来自车间或矿场。根据污染程度的不同，分为生产废水和生产污水。生产废水：在使用过程中，受到轻度污染或仅水温增高的水。如机器冷却水，通常经某些简单处理后即可在生产中反复使用，或直接排入水体。生产污水：在使用过程中，受到较严重污染的水，需经处理后方可再利用或排放。这类水多半具有较大危害性。当然，也有些工业废水含有的物质是工业原料，具有回收利用价值。3.降水：指地面上径流的雨水和冰雪融化水。其中含有淋洗大气及冲洗建筑物、地面、废渣、垃圾等所挟带的各种污集物。降水比较清洁，但初期雨水通常比较脏，含有较多污染物，雨水时间集中，径流量达，特别是暴雨时会造成灾害，需及时排除。另外，冲洗街道水、消防用后水，因性质与雨水相似，也并入雨水。通常雨水不需处理，可直接就近排入水体。1.2城市排水工程系统的体制分类排水体制：对生活污水、工业废水和降水采用的不同的排出方式所形成的排水系统。又称排水制度。排水体制合流制分流制完全分流制不完全分流制直排式合流制截流式合流制1.2.1合流制排水系统概念：将生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠内排出的系统。分类：（1）直排式合流制（2）截流式合流制1.2.1合流制排水系统（1）直排式合流制：管渠系统的布置就近坡向水体，分若干个排水口，混合的污水不经处理和利用直接就近排入水体。优点：管渠造价低，投资省缺点：这种排水系统对水体污染严重这种体制在城市建设早期多使用，不少老城区都采用这种方式，因其所造成的污染危害很大，目前一般不宜采用。（图8-1）1.2.1合流制排水系统（2）截流式合流制：在早期直排式合流制排水系统的基础上，临河岸边建造一条截流干管，同时，在截流干管处设溢流井，并设污水厂。晴天和初雨时，所有污水都排送至污水厂，经处理后排入水体。当雨量增加，混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，将有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体。优点：比直排式有了较大的改进缺点：污水厂晴、雨天水量变化较大。在雨天，仍有部分混合污水不经处理直接排入水体，对水体污染较严重。为了解决这一问题，可在溢流井后设贮水库，待雨停之后，把积蓄的混合污水送污水厂进行处理，但这样投资很大。这种体制多用于老城改建。（图8-2）1.2.1合流制排水系统1.2.2分流制排水系统概念：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出的系统。分类：（1）完全分流制（2）不完全分流制1.2.2分流制排水系统（1）完全分流制分设污水和雨水两个管渠系统。污水管汇集生活污水、工业废水，送至处理厂，经处理后排放和利用；雨水管汇集雨水和部分工业废水（较洁净），就近排入水体。优点：卫生条件较好缺点：初期雨水污染问题、投资较大新建的城市和重要工矿企业，一般应采用该形式。工厂的排水系统，一般采用完全分流制，甚至要清浊分流，分质分流。有时，需集中系统来分别排除不同种类的工业废水。（图8-3）1.2.2分流制排水系统（2）不完全分流制只有污水管道系统而没有完整的雨水管渠排水系统。污水经由污水管道系统流至污水厂，经过处理利用后，排入水体；雨水通过地面漫流进入不成系统的明沟或小河，然后进入较大的水体。优点：投资省适用：主要用于有合适的地形，有比较健全的明渠水系的地方，以便顺利排泄雨水。对于新建城市或发展中地区，为了节省投资，常先采用明渠排雨水，待有条件后，再改建雨水暗管系统，变成完全分流制系统。不适用：对于地势平坦，多雨易造成积水地区，不宜采用不完全分流制。（图8-4）1.2.2分流制排水系统1.3城市排水体制的选择根据城市总体规划、环境保护的要求、污水利用处理情况、原有排水设施、水环境容量、地形、气候等条件，从全局出发，通过技术经济比较，综合考虑确定。下面从不同角度来进一步分析各种体制的使用情况。1.3城市排水体制的选择（1）环境保护方面截流式合流制：优点：同时汇集部分雨水输送到污水处理厂，有利于减少初期雨水的污染。缺点：截流主干管尺寸较大，污水厂容量也增加很多，投资费用增多；在暴雨时把一部分混合污水通过溢流井泄入水体，易造成污染。分流制：优点：灵活、能够适应发展、符合城市卫生要求，是城市排水系统体制发展的方向。缺点：初期雨水径流未加处理直接排入水体，对水体有一定程度的污染。1.3城市排水体制的选择（2）工程投资方面合流制合流制泵站和污水处理厂的造价比分流制高，但管渠总长度短，所以，合流制的总造价要较分流制低。不完全分流制从初期投资看，不完全分流制只建污水排除系统而缓解雨水排除系统，便于分期建设，能节省初期投资费用，缩短施工期限，较快发挥效益，以后随城市的发展，再建雨水管渠。1.3城市排水体制的选择（3）近远期关系方面在城市发展的新区，可以分期建设，先建污水管，收纳污染严重的污水，后建雨水管或用明渠过渡；在城市发展进度很快，地形平坦，综合开发的新区，雨水系统宜于一次建成。在地形平坦，下游有一条较充沛的水流，污水浓度较大，接到狭窄的地区，可采用合流制。旧城区多为合流制，只需在合流管出口处埋设截流管，即可初步改善环境质量，与分流制相比，工程量少，易于上马且工时短。旧城区的合流制过渡到分流制涉及到许多问题，需因地制宜，综合考虑，进行技术经济比较。1.3城市排水体制的选择（4）施工管理方面合流制优点：管线单一，减少与其它地下管线、构筑物的交叉，管渠施工较简单。缺点：管渠中流量变化较大，对水质有一定影响，不利于泵站和污水厂的稳定运行，造成管理维护复杂，运行费用增加。分流制水质变化较小，有利于污水处理和运行管理。1.3城市排水体制的选择混合制排水系统：既有分流制，也有合流制。产生原因：与城市发展的不同时期相联系。建设初期，周围水体良好，并受建设资金限制，多采用合流制，甚至直排式；随着城市发展和水环境恶化，逐渐在水体岸边进行截流，排入污水处理厂；新建城区往往直接按雨、污分流规划设计，有的结合旧区改造，变合流制为分流制。现状：一种是分流制区域和合流制区域相互独立，分别明显；另一种是同一区域既有分流制管道，又有合流制管道，甚至是同一干管中同时接纳污水和雨水混合水流。因地制宜的采用不同的排水体制都是合理的。2.城市排水系统工程城市排水系统的组成：排水管道（管网）：收集和输送废水的设施，包括排水设备、检查井、管渠、泵站等。污水处理系统（污水厂）：改善水质和回收利用污水的工程设施，包括城市及工业企业污水厂（站）中的各种处理物和除害设施。出水口：使废水排入水体并与水体很好混合的工程设施。2.1生活污水排水系统2.2工业废水排水系统2.3雨水排水系统2.1生活污水排水系统任务：收集居住区和公共建筑的污水送至污水厂，经处理后排放或在利用。组成：（1）室内污水管道系统和设备（2）室外污水管道系统（3）污水泵站（4）污水处理厂（5）出水口2.1生活污水排水系统2.2工业废水排水系统任务：将车间及其它排水对象所排除的不同性质的废水收集起来，送至回收利用和处理构筑物或排放。经回收、处理后的水，可再利用，也可排入水体或排入城市排水系统。若水质比较干净可以不经处理直接排入水体。组成：（1）车间内部管道系统和设备（2）厂区管道系统（3）废水泵站和压力管道（4）废水处理站（5）出水口（渠）2.3雨水排水系统任务：收集径流的雨水，并将其排入水体。组成：（1）房屋雨水管道系统和设备（2）街坊或厂区雨水管渠系统（3）街道雨水管渠系统（4）雨水泵站及压力管（5）出水口（渠）2.城市排水工程系统布置2.1城市排水工程系统的布置形式2.2城市排水工程系统的布置要素2.1城市排水工程系统的布置形式根据地形、竖向规划、污水处理厂位置、周围水体情况、污水种类和污染情况及污水处理利用的方式、城市水源规划、大区域水污染控制规划等来确定城市排水系统的平面布置。（1）正交式布置（2）截流式布置（3）平行式布置（4）分区式布置（5）分散式布置（6）环绕式布置（7）区域性布置2.1城市排水工程系统的布置形式（1）正交式布置概念：在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离与水体垂直相交的方向布置。优点：干管长度短、口径小，污水排出迅速，造价经济。缺点：污水为经处理直接排放，使水体污染严重。适用范围：在现代城市中仅用于排除雨水。2.1城市排水工程系统的布置形式（2）截流式布置概念：对正交式布置，在河岸再敷设总干管，将各干管的污水截流送至污水厂。优点：减轻水体污染，改善和保护环境。缺点：对截流式合流制排水系统，因雨天有部分混合污水排入水体，易造成水体污染。适用范围：分流制污水排水系统，将生活污水及工业废水经处理后排入水体；区域排水系统，区域总干管截流各城镇的污水送至城市污水厂进行处理。2.1城市排水工程系统的布置形式（3）平行式布置概念：在地势向河流方向有较大倾斜的地区，为了避免因干管坡度及管内流速过大，使管道收到严重冲刷或跌水井过多，可使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成一倾斜角敷设。2.1城市排水工程系统的布置形式（4）分区式布置概念：在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流流至污水处理厂时，分别在高、低区敷设独立的管道系统。高区污水以重力流直接流入污水厂，地区污水利用水泵抽送至高区干管或污水厂。优点：充分利用地形排水、节省电力、经济适用范围：个别阶梯地形或起伏很大的地区。2.1城市排水工程系统的布置形式（5）分散式布置概念：当城市周围有河流，或城市中央部分地势高，地势向周围倾斜的地区，各排水流域的干管常采用辐射状分散布置，各排水流域具有独立的排水系统。优点：干管长度短、口径小、管道埋深浅、便于污水灌溉。缺点：污水厂和泵站的数量多适用范围：地形平坦的大城市2.1城市排水工程系统的布置形式（5）环绕式布置概念：由于建造污水厂用地不足，以及建造大型污水厂的基建投资和运行管理费也较小型厂经济等原因，故不希望建造数量多规模小的污水厂，而倾向于建造规模大的污水厂，所以由分散式发展成环绕式，即在四周布置总干管，将干管的污水截流送往污水厂。2.1城市排水工程系统的布置形式（7）区域性布置概念：把两个以上城镇地区的污水统一排除和处理的系统。优点：使污水处理设施集中化大型化，有利于水资源的统一规划管理、节省投资、运行稳定、占地少缺点：管理复杂，工程效益慢。适用范围：城镇密集区与区域水污染控制的地区，并应与区域规划相协调。2.2城市排水工程系统的布置要素(1)污水排放系统的形式分散布置：每个排水流域的排水系统自称体系，单独设污水处理厂和出水口。大城市，用地布局分散，地形变化较大，宜采用分散布置；集中布置：各排水流域组合成为一个排水系统，所有污水汇集到一个污水处理厂处理排放。中小城市，用地布局集中，地形起伏不大，无天然或人为障碍物阻隔，宜采用集中布置。2.2城市排水工程系统的布置要素（2）污水处理厂及出水口位置污水处理厂一般位于城市河流下游，在城市夏季最小频率风向的上风侧，与居住区或公共建筑有一定的卫生防护距离。污水出水口一般位于城市河流下游，特别应在城市给谁系统曲水构筑物和河滨浴场下游，并保持一定距离（通常至少100m），出水口应避免设在回水区，防止回水污染。（3）污水的利用和处理方式污水利用：处理后的污水进行农田灌溉或水产养殖，或直接对污水进行土地处理。城市污水重复利用随着水资源的日益匮乏而越来越受到重视。污水的不同处理方式对城市排水系统的布置也产生影响。2.2城市排水工程系统的布置要素（4）工业废水和城市污水的关系工业废水中的生产废水一般由工厂直接排入水体或排入城市雨水管渠。情况一：工厂独立进行无害化处理后直接排放情况二：一般性的生产污水直接排入城市污水管道，而有毒害的生产污水经过无害化处理后直接排放或先经预处理后再排往城市污水厂合并处理。2.2城市排水工程系统的布置要素（5）污水主干管的位置在保证干管能接入的前提下尽量使整个地区管道埋深最浅。主干管布置在集水线上或地势较低的街道上，不宜设置在交通频繁的街道上，宜设在次要街道上，便于施工和维修。尽量避免减少主干管与河流、铁路等的交叉，避免穿越劣质土壤地区。（6）泵站的数量位置排水管道为保证重力流，都有一定坡度，一定距离后，管道将埋深很深，造成工程量太大和施工困难，所以采取在管道中途设置提升泵站的方法，来减少管道的埋深。根据技术经济比较来综合确定，尽量减少泵站的使用。2.2城市排水工程系统的布置要素（7）雨水管渠布置根据地形条件，按分水线划分排水区域，各区域的雨水管渠一般采取与河湖正交布置，以便采用较小的管径，以较短距离将雨水迅速排除。（8）排水管与竖向设计的关系根据地形条件，按分水线划分排水区域，各区域的雨水管渠一般采取与河湖正交布置，以便采用较小的管径，以较短距离将雨水迅速排除。2.2城市排水工程系统的布置要素（9）排水方式的选择传统的排水系统采用重力流排水方式缺点：管径大、埋设深、开挖面积大、工程费用高不适应：地域广阔、人口密度低、地形地质有限的地区近年来的排水系统采用压力式或真空式优点：管径小、工程量小、施工方便、建设周期短、建设费用低、方便污水厂选址缺点：管理维护要求高适应：地形地质变化大的地区，管网密集、施工困难的地区，居民分散、人口密度低的别墅、观光区等一些特殊地段上。城市雨水工程系统规划规划对策：在进行城市排水规划时，除了建立完善的雨水管渠系统外，应对城市的整个水系进行统筹规划，保留一定的水塘、洼地、截洪沟，考虑防洪的“拦、蓄、分、泄”功能。1、雨水管渠的布置2、雨水管渠水力计算3、排水管材、泵站及管道附属构筑物城市雨水排放系统组成排涝泵站水闸雨水管渠系统1.雨水管渠的布置1.1城市雨水管渠系统规划的内容雨水管渠系统的任务：及时排除暴雨形成的地面径流。地面径流：降落至地面上的雨水，部分被植物截流、渗入土壤和填充洼地，其余部分沿地面流入雨水管渠和水体。城市雨水管渠系统的组成：雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等城市雨水管渠系统规划的主要任务：（1）确定或选用当地暴雨强度公式；（2）确定排水流域与排水方式，进行雨水管渠的定线；（3）确定雨水泵房、雨水调节池、雨水排放口的位置；（4）决定设计流量计算方法与有关参数；（5）进行雨水管渠的水力计算，确定管渠尺寸、坡度、标高及埋深。1.2雨水管渠系统布置的要求（1）充分利用地形，就近排入水体。根据地面标高和河道水位，划分自排区和强排区。自排区：利用重力流自行将雨水排入河道强排区：需设雨水泵站提升排入河道根据分散和直捷的原则，多采用正交式布置，使雨水管渠尽量以最短的距离重力流排入水体。只有当水体位置较远且地形较平坦或地形不利的情况下，才需要设置雨水泵站。当地形坡度较大时，雨水干管宜布置在地形低处或溪谷线上；当地形平坦时，雨水干管宜布置在排水流域的中间，以便尽可能扩大重力流排除雨水的范围。（2）尽量避免设置雨水泵站。雨水泵站的投资大，且在一年中运转时间短，利用率低，所以应尽量靠重力流排水。（3）结合街区及道路规划布置。雨水管渠应平行道路敷设，宜布置在人行道或草地带下，不宜布置在快车道下，也不宜设在交通量大的干道下。从排除地面径流，道路纵坡最好0.3%~6%。1.2雨水管渠系统布置的要求（4）结合城市竖向规划。进行竖向规划时，应充分考虑排水的要求，以便能合理利用自然地形就近排除雨水，还要满足管道埋设最不利点和最小覆土要求。（5）雨水管渠采用明渠或暗管应结合具体确定。市区：一般采用暗管排除雨水；郊区或建筑密度低、交通量小的地方：采用明渠排除雨水。（6）雨水出口的设置。雨水出口的布置形式有分散和集中两种。当出口的水体离流域很近，水体的水位变化不大，洪水位低于流域地面标高，出水口的建设费用不大时，宜采用分散出口，以便雨水就近排放，使管线较短，减小管径。反之，则可采用集中出口。1.2雨水管渠系统布置的要求（7）调蓄水体的布置。在公园、校园、运动场、广场、停车场、花坛下修建雨水人工贮留系统，使所降雨水尽量多的分散贮留。可与景观规划、消防规划结合起来，起到游览、休闲、娱乐、消防贮备用水的作用，在缺水区，可以把贮存的水量用于市政绿化和农田灌溉。（8）雨水口的布置。在道路交叉路口的汇水点、低洼处设置雨水口，不宜设在对行人不便的地方。街道两旁雨水口的间距一般为25~60m。（9）城市中靠近山麓建设的中心区、居住区、工业区，除了应设雨水管道外，尚应考虑在规划地区周围或超过规划区设置排洪沟，以拦截从分水岭以内排泄下来的洪水，使之排入水体，保证避免洪水的损害2.雨水管渠水力计算2.1水力计算的设计规定（1）雨水管道的断面形式：一般采用圆形。当直径超过2m时，也可采用矩形、半椭圆形或马蹄形。明渠一般采用矩形或梯形。（2）最小管径和最小设计坡度：雨水支干管最小管径300mm，相应最小设计坡度0.002；雨水口连接管最小管径200mm，设计坡度不小于0.01。梯形明渠底宽最小0.3m。（3）覆土与埋深：最小覆土在车行道下一般不小于0.7m；在冰冻深度小于0.6m的地区，可采用无覆土的地面式暗沟；最大埋深与理想埋深同污水管道。明渠应避免穿过高地。（4）管道在检查井内连接，一般用管顶平接。不同断面管道必要时也可采用局部管段底平接。（5）满流时管道内最小设计流速不小于0.75m/s，起始管段地形平坦，最小设计流速不小于0.6m/s。最大允许流速10m/s（金属管）5m/s（非金属管）。2.雨水管渠水力计算2.2雨水管渠的设计步骤（1）划分排水流域和管道定线；（2）划分设计管段和沿线汇水面积；（3）由各流域的具体条件确定设计管系的重现期、径流系数、街坊集水时间等设计参数；（4）确定管道的最小埋深，并由竖向规划独处设计管段的地面标高，准备进行水力计算；（5）由暴雨公式列表计算各管段内设计流量，定出各设计管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深。3.排水管材、泵站及管道附属构筑物3.1排水管材混凝土管：重力管段钢筋混凝土管：压力管段、重力管段陶土管：腐蚀性污水排水管、重力管段金属管：（铸铁管、钢管）压力管段大型排水管渠塑料管：居住小区3.排水管材、泵站及管道附属构筑物3.2排水泵站分类：按排水性质：污水泵站、雨水泵站、合流泵站、污泥泵站按在排水系统中所处的位置：