水污染控制工程课件

第一章排水溝道系統第一節城市排水系統的體制和組成第二節溝道及溝道系統上的構築物第三節排水泵站第一節城市排水系統的體制和組成排水系統為了系統地排除和處置各種廢水而建設的一整套工程設施。排水體制污水不同的排出方式所形成的排水系統。一、排水系統的體制排水體制合流制將生活污水、工業廢水和雨水混合在同一套溝道內排除的系統直排式截留式分流制將污水和雨水分別在兩套或兩套以上各自獨立的溝道內排除的系統完全分流制不完全分流制半分流制有污水排水系統，又有雨水排水系統只有污水排水系統，沒有完整的雨水系統既有污水排水系統，又有雨水排水系統。在雨水幹溝上設雨水跳越井可截流初期雨水和街道沖洗廢水入污水溝道直排式合流制排水系統完全分流制排水系統不完全分流制排水系統適用於地形適宜、有地面水體、可順利排泄雨水的城鎮。半分流制排水系統適用於生活水準高、環境品質要求高的城鎮。二、排水系統的組成部分排水系統是收集、輸送、處理、利用及排放廢水的全部工程設施。溝道系統——收集和輸送廢水的工程設施污水廠——改善水質和回收利用污水的工程設施出水口——廢水排入水體的工程設施排水系統城市污水系統房屋污水管道系統聯結室內用水設備和室外溝道，以排除用過的水城市污水溝道系統坊內溝道街道溝道支溝，幹溝，總幹溝收集住宅和公共建築的污水並輸送至污水廠工廠排水系統收集各車間及其他對象所排出的廢水，送至回收利用、處理構築物，或直接排入城市排水系統車間內部溝道系統和設備廠內溝道系統其他的組成部分與城市污水系統相同雨水排水系統房屋雨水管道系統街坊或廠區雨水溝道系統街道雨水溝道系統雨水泵站及壓力管第二節溝道及溝道系統上的構築物一、概述溝道暗溝明溝溝管溝渠不滲水抗腐蝕內壁面整齊光滑能承擔外壓力正確選擇管材要求二、溝管(一)混凝土管混凝土管適用於排除雨水、污水。管口有承插式、企口式和平口式。製造方法有搗實法、壓實法和振盪法。缺點：抗蝕性較差，既不耐酸也不耐堿；抗滲性也較差；管節短、接頭多。溝管的管口形式|（a）承插管（b）企口管（c）平口管(二)鋼筋混凝土管當管道埋深較大或敷設在土質條件不良的地段，以及穿越鐵路、河流、谷地時，都可採用鋼筋混凝土管。管口：承插、企口和平口。(三)陶土管(四)金屬管——鑄鐵管、鋼管在外力很大或對滲漏要求特別高的場合下才採用金屬管。合理選擇溝管市場供應情況經濟上的考慮技術上的要求(五)UPVC管(六)玻璃鋼管(七)HDPE管鑄鐵管生產進口不銹鋼管雙壁大口徑纏繞塑膠排水管預應力混凝土排水管柔性介面機制排水管UPVC排水管三、溝渠半橢圓形馬蹄形拱頂矩形蛋形矩形弧形流槽的矩形帶低流槽的矩形梯形常用溝渠斷面四、窨井窨井，又稱檢查井，主要是為了檢查、清通和連接溝道而設置的。常設在溝道交匯、轉彎、管道尺寸或坡度變化等處，相隔一定距離的直線溝道上也設窨井。井底流槽的形式井蓋及蓋座輕型鑄鐵井蓋及蓋座輕型鋼筋混凝土井蓋及蓋座各種檢查井五、跌水井當上下游溝段出現較大的落差(大於1m)時，一般窨井不再適用，改用跌水井連接。跌水井是設有消能設施的窨井，它可以克服水流跌落時產生的巨大衝擊力，宜設在直線溝段上。形式豎管式階梯式豎管式跌水井階梯式跌水井六、水封井當工業廢水中含有易燃的揮發性物質時，它的溝道空間常出現爆炸性氣體，為防止這種氣體進入車間，在連接車間內、外溝段的窨井中應設置水封，這種窨井叫水封井。水封井七、溢流井在合流溝道與截留溝道的交接處，設置溢流井以完成截留(晴天)和溢流(雨天)的作用。截流槽式溢流井截流槽式溢流井溢流井示意圖八、跳越井一般用於半分流制排水系統，設在截留溝道與雨水溝道的交接處。跳越井九、沖洗井當污水在溝道內的流速不能保證自清時，為防止淤積可設置沖洗井。沖洗井一般適用於管徑小於400mm的較小溝道，沖洗溝道長度一般為250m左右。類型人工沖洗自動沖洗沖洗井十、潮門井為防止潮水或河水倒灌進排水溝道，在排水溝道出水口上游的適當位置應設置潮門井，潮門井是裝有防潮閘門的窨井。潮門井1:10～1:20十一、雨水口雨水口是在雨水溝道或合流溝道上收集地面雨水的構築物。設在交叉路口、路側邊溝的一定距離處以及設有道路邊石的低窪地方。雨水口的形式和數量應按匯水面積上所產生的徑流量和雨水口的泄水能力來確定。雨水口包括進水、井身和連接管三部分。形式：邊溝雨水口、側石雨水口和聯合式雨水口。雨水口分為落底和不落底的。連接在同一連接管上的雨水口不宜超過三個。邊溝雨水口側石雨水口十二、倒虹管倒虹管由進水井、溝管及出水井組成。溝管直管式折管式中部管段兩側斜管要求與障礙物正交通過。穿過河道的倒虹管，應選擇在河床和河岸較穩定、不易被沖刷的地段及埋深較小的部位敷設。管頂與河床的垂直距離一般不小於0.5m。管線不少於兩條。①進水井 ②出水井 ③溝管④溢流堰 直管式倒虹管防止倒虹管內污泥淤積的措施(1)提高倒虹管內的設計流速：一般採用1.2~1.5m/s；(2)最小管徑採用200mm；(3)在進水井或靠近進水井的上游溝道的窨井底部設沉澱槽；(4)折管式倒虹管的上升管與水平線夾角應不大於30º。十三、管橋溝道穿過谷地時，可以不變更坡度而用棧橋或橋樑承托溝管，這種構築物稱為管橋。十四、出水口溝道出水口的位置和形式應根據出水水質、水體的水位及其變化幅度、水流方向、下游用水情況、邊岸變遷(沖、淤)情況和夏季主導風向等因素確定，並要取得當地衛生主管部門和航運管理部門的同意。污水和受水水體需充分混合時，出水口常長距離伸入水體。雨水出水口設在常水位以上。出水口與河道連接處，一般設置護坡或土牆。出水標高比水體水面高出很多時，應考慮設置單級或多級跌水設施。採用護坡的出水口採用擋土牆的出水口一字式出水口江心分散式出水口T形管八字式出水口第三節排水泵站一、排水泵站的功能中途泵站終點泵站將上游來水提升至下游溝道內總幹溝的終端，把廢水排入水體，或把廢水送入污水廠二、排水泵站的設備泵電機變配電發電機引水設備格柵起重設備污水泵站雨水泵站合流泵站三、排水泵站的建築形式排水泵站的房屋建築由兩部分組成：泵組間和進水間。雨水幹溝一般不深，兩者常重疊成兩層建築，下層為進水間，上層為泵組間。污水總幹溝一般較深，兩者常並列成兩層建築，進水間在前，泵組間在後。第一節溝道中的水流情況水流在溝道流動時，水流上方是大氣，具有自由的表面，而其他三個方向受到溝道固體介面的限制，稱明渠流或重力流。溝道有時在水壓下流動，這時的水流方式稱管流或壓力流。第二節污水溝道水力學設計的原則計算確定管徑坡度高程水力學計算要滿足下列要求不溢流不淤積不沖洗溝壁通風第三節溝道水力學計算用的基本公式設計管段是相鄰的兩個窨井間的溝段。當相鄰的設計管段能採用同樣的口徑和坡度時，可以合併為一條設計溝段。流量公式：流速公式：qv——設計溝段的設計流量，m3/s；A——設計溝段的過水斷面面積，m2；v——設計溝段過水斷面的平均流速，m/s；R——水力半徑（過水斷面面積與濕周的比值），m；I——水力坡度（即水面坡度，也等於溝底坡度i）；n——溝壁粗糙係數。第四節水力學算圖水力學算圖有不滿流圓形溝道水力學算圖、滿流圓形溝道水力學算圖、滿流矩形水力學算圖和明渠流用的水力學算圖等。例2-1已知n＝0.014，D＝300mm，i＝0.0024，qV＝25.5L/s，求v和h/D。解：（1）D＝300mm，採用教材中圖2-2。（2）這張圖有四組線條：豎的線條代表流量，橫的代表坡度，從右向左下傾的斜線代表充滿度，從左向右下傾的斜線代表流速。每條線上的數目字代表相應要素的值。先從縱軸(表示坡度)上的數字中找0.0024，從而找出代表i＝0.0024的橫線。（3）從橫軸(表示流量)上找出代表qV＝25.5L/s的那根豎線。（4）代表坡度0.0024的橫線和代表流量25.5L/s的豎線相交，得一點，這一點正好落在代表流速0.65m/s的那根斜線上，並靠近代表充滿度0.55的那根斜線上。因此求得v＝0.65m/s，h/D＝0.55。例2-2已知n＝0.014，D＝300mm，qV

＝26L/s，i＝0.003，求v和h/D。解：（1）D＝300mm，採用教材圖2-2。（2）找出代表qV＝26L/s的那根豎線。（3）找出代表i＝0.003的那根橫線。（4）找出這兩根線的交點，這交點落在代表v＝0.7m/s和v＝0.75m/s的兩根斜線之間。假如有一根和以上兩根斜線平行的線正好穿過這交點，估計這根線代表v=0.71m/s。求得v＝0.71m/s。（5）這交點又落在代表h/D＝0.50和0.55兩根斜線之間，估計h/D＝0.52。於是，求得h/D＝0.52。例2-3已知n＝0.014，D＝300mm，qV＝38L/s，v＝1.0m/s，求i和h/D。解：（1）D＝300mm，採用教材圖2-2。（2）找出代表qV＝38L/s的那根豎線。（3）找出代表v＝1.0m/s的那根斜線。（4）這兩根線的交點落在代表i＝0.0057的橫線上，求得i＝0.0057。（5）這交點又落在h/D＝0.53的斜線上，求得h/D＝0.53。第五節溝道水力學設計數據充滿度示意設計充滿度溝道中的水深h和管徑D（或渠深H）的比值。一、設計充滿度溝道是按不滿流的情況進行設計的。在設計流量下，溝道中的水深h和管徑D（或渠深H）的比值c稱為設計充滿度。0.7510000.70500~9000.65350~4500.55200~300最大設計充滿度(h/D或h/H)管徑或渠高/mm最大設計充滿度二、設計流速設計流速是溝道中流量到達設計流量時的水流速度。污水溝道的最小設計流速為0.6m/s；明溝的最小設計流速為0.4m/s。最大設計流速混凝土管為5m/s，鋼管為10m/s。防止淤積所需的溝道設計流速的最小限值同廢水中夾帶的懸浮物的性質(顆粒大小、相對密度)有關。各設計溝段的設計流速從上游到下游最好是逐漸增加的。三、最小管徑污水溝管的最小管徑和最小設計坡度溝道位置最小管徑/mm最小設計坡度i在街坊和廠區內2000.004在街道下3000.003四、最小設計坡度和不計算管段的最小設計坡度坡度和流速存在一定的關係()，同最小設計流速相應的坡度就是最小設計坡度。因設計流量很小而採用的最小管徑的設計溝段稱為不計算溝段。五、溝道的埋設深度和覆土厚度溝道的埋設深度是指溝底的內壁到地面的距離。在乾燥土壤中，溝道最大埋深一般不超過7~8m；在多水、流沙、石灰岩地層中，一般不超過5m。溝道的覆土厚度是指溝頂的外壁到地面的距離。決定最小覆土厚度的因素必須防止溝道中的污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞溝道必須防止溝壁被車輛造成的活荷載壓壞必須滿足支溝在銜接上的要求污水在溝道中冰凍的可能與污水的水溫和土壤的冰凍深度等因素有關。無保溫措施的生活污水溝道或水溫和它接近的工業廢水溝道，溝底在冰凍線之上的距離不得大於0.15m。溝頂最小覆土厚度一般不宜小於0.7m。房屋排出管的最小埋深通常採用0.55~0.65m。街溝的最小覆土厚度可用下式計算：式中：d——街溝的最小覆土厚度，m；h——街區或廠區內的污水溝道起端的最小埋深，m；i——街區或廠區內的污水溝道和連接支管的坡度；L——街區或產區內的污水溝道和連接支管的總長度，m；h1——街溝窨井處地面高程，m；h2——街區或廠區內的污水溝道起點窨井處地面高程，m。第六節溝段的銜接銜接原則：（1）盡可能提高下游溝段的高程，以減少埋深，從而降低造價，在平坦地區這點尤其重要；（2）避免在上游溝段中形成回水而造成淤積；（3）不允許下游溝段的溝底高於上游溝段的溝底。銜接方法溝頂平接水面平接溝底平接下游溝底高於上游溝底下游水位高於上游水位不應發生第七節溝段水力學計算舉例例2-4已知設計溝段長度L為240m；地面坡度I為0.0024；流量qV為40L/s，上游溝段管徑D＝300mm，充滿度h/D為0.55，溝底高程為44.22m，地面高程為46.06m，覆土厚度為1.54m。求：設計溝段的口徑和溝底高程。解：由於上游溝段的覆土厚度較大，設計溝段坡度應儘量小於地面坡度以減少埋深。（1）令D＝300mm，查圖，當D＝300mm，qV＝40L/s，h/D=0.55時，i＝0.0058>I＝0.0024，不符合本題應儘量減少埋深的原則；令v＝0.6m/s時，h/D＝0.90>0.55，也不符合要求。採用溝頂平接:設計溝段上端溝底高程：44.220+0.300-0.350＝44.170(m)設計溝段的下端溝底高程：44.170-2400.0015＝43.810(m)檢驗：44.398m高於44.385m，不符合要求，應採用水面平接。上游溝段下端水面高程：44.220+0.3000.55＝44.385(m)設計溝段上端水面高程：44.170+0.650.350＝44.398(m)（2）令D＝400mm,查圖,當D＝400mm，qV＝40L/s，v＝0.6m/s時，h/D＝0.53，i＝0.00145。與D＝350mm相比較，溝管設計坡度基本相同，溝管容積未充分利用，溝管埋深反而增加0.05m。另外，溝管口徑一般不跳級增加，所以D＝350mm，i＝0.0015的設計為好。（3）溝底高程修正：採用水面平接。上流溝段的下端水面高程:44.22+0.30.55＝44.385(m)設計溝段的上端溝底高程:44.385-0.350.65＝44.158(m)設計溝段的下端溝底高程:44.158-2400.0015＝43.798(m)例2-5已知設計溝段長度L＝130m，地面坡度I＝0.0014，流量qV＝56L/s，上游溝段口徑D＝350mm，充滿度h/D＝0.59，溝底高程為43.67m，地面高程為45.48m。求：設計溝段的口徑與溝底高程。解：覆土厚度為45.48-43.67-0.35＝1.46m。離最小覆土厚度允許值0.7m較大，因此設計時應儘量使設計溝段坡度小於地面坡度。（1）令D＝350m，查圖，當D＝350mm，qV＝56L/s，v＝0.60m/s時，i＝0.0015，但h/D＝0.95>0.65不合格。當h/D＝0.65時，v＝0.85m/s，i＝0.0030>I＝0.0014，不很理想。（2）令D＝400mm,查圖,當D＝400mm，qV＝56L/s，v＝0.60m/s時，i＝0.0012，但h/D＝0.70>0.65，不符合規定；當h/D＝0.65時，i＝0.00145，v＝0.65m/s,符合要求。溝管坡度接近地面坡度I＝0.0014。採用溝頂平接:設計溝段的上端溝底高程：43.67+0.350-0.400＝43.620(m)採用水面平接:設計溝段的下端溝底高程:43.67+0.3500.59＝43.877(m)設計溝段的上端溝底高程:43.877-0.650.350＝43.650(m)設計溝段下端溝底高程:43.650-1300.0030＝43.260(m)設計溝段的下端溝底高程:43.620-1300.00145＝43.43(m)施工高程：43.43(m)檢驗：上游溝段下端水面高程：43.877(m)43.880高於43.877，雖不符合要求，但可接受(下端溝底施工高程略低於計算值)。設計溝段上端水面高程：43.620+0.650.400＝43.880(m)（3）從本設計溝段的造價而論，第一答案可能比第二答案便宜；但是，後面的溝管都將落下0.172m。假如下游的地區有充分的坡度，可以採用第一答案，假如在平坦的地區，以後還有很長的溝段以及覆土厚度大於0.7m較多時，宜採用第二答案。例2-6已知L＝190m，qV＝66L/s，I＝0.008(上端地面高程44.50m，下端地面高程43.40m)，上游溝段D＝400m，和h/D＝0.61，其下端溝底高程為43.40m，覆土厚度0.7m。如下圖所示：求：管徑與溝底高程。解：本例的特點是地面坡度充分，偏大。上游溝段下端覆土厚度已為最小容許值。估計設計溝段坡度將小於地面坡度，且口徑可小於上游溝段。（1）令D＝400mm，i＝0.008，h/D＝0.65時，查圖得qV＝133L/s>66L/s。（2）令D＝350mm，i＝I＝0.008，h/D＝0.65時，查圖得qV＝91L/s>66L/s。（3）令D＝300mm，i＝I＝0.008，h/D＝0.55時，查圖得qV＝47L/s>66L/s。（4）可以選用D＝350mm，i＝0.008。規範規定，在地面坡度變陡處，溝道管徑可以較上游小1或2級。下麵計算溝底高程。D=350mm，qV=66L/s，I＝0.008時，查圖得：h/D0.53,v=1.28m/s，合格。（5）如果採用地面坡度作為設計坡度，設計流速超過最大流速，這時溝道設計坡度必須減少，並且設計溝段上端窨井應採用跌水井。採用溝底平接:設計溝段上端溝底高程＝上游溝段下端溝底高程＝43.40(m)設計溝段下端溝底高程:43.40-1900.008＝41.88(m)第八節倒虹管水力學計算舉例倒虹管進水井上游溝道中流量qV＝500L/s，口徑D＝1000mm，坡度i＝0.00062，流速v＝0.78m/s，充滿度h/D＝0.75，水面高程+0.75m，溝底高程±0.00m。倒虹管出水井下游溝道中的各水力學要素數值與上游溝道相同，試設計直管式倒虹管，並求下游溝道溝底高程。（1）確定倒虹管口徑倒虹管中水流流速應大於上游溝道，以防淤積，故管徑採用800mm。查滿流溝管水力學算圖，得：當qV＝500L/s，D＝800mm時，i＝0.00143，v＝1.0m/s。（2）確定下游溝底高程倒虹管進水井上游溝管與出水井下游溝管間的水位差：採用0.20m，以改善倒虹管水力學條件。下游溝底高程：0.75-0.20-0.75＝-0.2（m）第九節常用排水泵常用的排水泵離心泵混流泵軸流泵螺旋泵潛汙泵立式優點它占地面積較小，能節省造價水泵和電動機可以分別安放在適宜的地方一、幾種常用排水泵1．離心泵離心泵分臥式和立式兩種形式立式缺點對安裝技術和機件精度要求都較高檢修不及臥式泵方便２．混流泵泵內主流方向介乎輻射與軸向之間３．軸流泵主流方向和泵軸平行４．螺旋泵特點提升絮體易碎的回流活性污泥沒有阻塞問題結構簡單，可自行製造無需輔助設備無需正規泵站基建投資省低速運行，機械磨損小，維修方便電能消耗少運行費用低占地較大螺旋泵示意圖螺旋泵外形５．空氣提升泵用於提升回流活性污泥。結構簡單，管理方便，當壓縮空氣有現成來源時，可以採用。６．潛汙泵無需正規的泵站，占地面積小；管路簡單，配套設備少。潛汙泵安裝圖二、排水泵站的工作特性１．離心泵流量較小，揚程較高，用於提升污水。其最高效率點兩側下降較緩，比較容易控制在高效率狀況下運行；水泵的軸功率曲線表明，qV＝0時，軸功率最小，所以應閉閘啟動，以減少電動機的起動電流。２．軸流泵流量大，揚程低，額定點效率較高，吸水高度很低，僅有1~2m。應在出水閘門開啟時啟動，以減小電動機的起動電流。３．螺旋泵揚程低，轉速低，流量範圍大，效率穩定，適用於提升回流活性污泥。當進水水位達到泵軸心管邊緣螺旋葉片處時，提升水量qV達到最大值。三、排水泵引水設備１．真空泵系統啟動迅速，效率高，尤其適用於大、中型水泵和吸水管較長的水泵系統；但操作較繁，自控複雜。２．水射器(泵)適用於小型泵站，具有結構簡單、占地少、安裝容易、工作可靠等特點。第十節排水泵站水力學計算舉例以水力學原理為基礎，設計所需揚水量和揚程知最大設計流量，最小設計流量，確定泵的台數和型號佈置泵的位置和出水管的線路，並確定水管的口徑核算所選水泵是否合用，要否修正管線水頭計算方法水流通過管件時有局部水頭損失，局部損失的計算公式如下：為簡化計算，常化管件為直管，與直管一起計算水頭損失。直管水頭損失的公式為：管件的相當長度公式：當粗糙係數n＝0.013時，得：81.5150029.570011.735060.6120024.06009.530047.5100018.85007.525041.290016.44505.620035.580014.04003.8150αDαDαD係數α的值例2-7某一工業城鎮的人口6000人，居住區生活污水的平均流量為8.5L/s，總變化係數為2.1，則設計流量約為18L/s。工廠甲三班制工作，設計流量為26L/s。工廠乙一班制工作，生活污水和工業廢水在8h當中均勻排出，設計流量為6L/s。在終點泵站處的地面高程為41.50m。泵站入流溝管的管徑為350mm，水面高程為36.45m，溝底高程為36.24m。試根據上述條件，進行泵站的水力學設計。解：（1）泵站的最大入流量為50(18+26+6)L/s。居住區的生活污水的最小時流量估計為平時日流量的1.0％，則最小入流量等於8.5864000.0136002L/s。故泵站的最小入流量為2+26＝28L/s。泵站的汲水能力應能適應28~50L/s(100~180m3/h)之間的任何入流量。（2）污水處理廠第一個水池(沉砂池)水面高程假定為45.50m。泵站進水池中的最低水位在入流溝管底下1.50m左右，假定為34.85m，泵站進水池中的最高水位比入流溝管中的水位低0.08~0.15m(水流過柵時的水頭損失)，定為36.35m，故淨揚程在9.15~10.65m之間。（3）根據入流量和淨揚程數據並加上估計的管線水頭損失2.0m和自由水頭1.0m，選用4PW型水泵三臺,轉速n＝960r/min，其中一臺備用。其高效工作段的流量為20L/s~33L/s,總揚程為12.0~10.5m(讀自特性曲線)。（4）進水池容積採用相當於一臺泵5min的揚水量:有效水深為1.5m，則進水池面積為6.7m2。（5）泵站建築和水泵及管線佈置採用類似教材中圖3-16所示的形式。管線佈置情況如下圖所示。管徑是根據流速範圍決定的，必要時可以修改。（6）管道水頭損失計算總計異徑三通喇叭口單向閘閘門彎頭直管部件相當長度αξ件數管線並聯後管線並聯前539191.2--5.60.12--6.63.81.5+0.241-1-5.60.11--73.81.71-1-5.60.11--13.80.1122.54.5-5.60.81+5--33.80.8128.62.40.6--1Ф150Ф200(轉彎流動)(直線流動)Ф150Ф200Ф150Ф150Ф150qV/(L·s-1)一臺工作兩臺工作管線並聯前管線並聯後Ф150Ф200Ф150Ф200Ф200∑Hf∑HfIHfIHfIHfIHfLHf100.0050.0950.0010.0620.16200.0170.3230.0040.2480.57300.040.760.00840.5211.230.010.190.0020.0220.0080.4450.66400.170.3230.0040.0360.0140.7421.10500.0260.4940.0060.0540.0231.2191.77管道水頭損失的計算（7）繪製水泵及管線的特徵曲線。圖中a線為一臺泵的qV-h曲線，b線為二臺泵並聯的qV-h曲線；c線和d線以及e線和f線分別為集水池在最低水位和最高水位時的單泵工作的管道曲線qV-∑h，以及雙泵並聯工作的管道曲線qV-∑h。qV/(L·s-1)第一節污水設計流量的確定設計流量污水溝道的設計流量是設計期限(20~30年)終了時的最大日(或最大班)最大時的污水流量,它包括生活污水設計流量和工業廢水設計流量,在地下水位較高的地區，宜適當考慮地下水滲入量。居住區的生活污水設計流量的確定式中：qv——居住區的生活污水設計流量；qvn——居住區的生活污水量標準；N——使用溝道的設計人數；K總——總變化係數。城鎮居住區和工廠居住區的生活污水設計流量是按每人每日平均排出的污水量、使用溝道的設計人數和總變化係數計算的，公式如下：居住區的生活污水量標準qvn設計期限終了時每人每日排出的生活污水量按現行相關設計規範採用室內衛生設備的情況當地氣候生活水準生活習慣與有關設計人口數N：設計期限終了時的預估人口數，與城市的發展規模及人口的增長率有關。估算方法(1)按城市總體規劃確定的人口密度計算:式中：P——人口密度，即單位面積上的人口數，人/hm2

，分為城市人口密度和街坊人口密度；A——排水區域的面積，hm2。設計人口數N：設計期限終了時的預估人口數，與城市的發展規模及人口的增長率有關。式中：N——設計人口數，即n年後的估計人口數；N0——現在人口數；γ——人口自然增長率；n——設計期限，20~30年。

估算方法(2)按人口自然增長率估算：日變化係數K日——一年中最大日污水流量與平均日污水量的比值。時變化係數K時——最大日中最大時污水量與該日平均時污水量的比值。總變化係數K總——最大日中最大時污水量與平均日平均時污水量的比值。K總=K日·K時

居住區的生活污水量標準qvn是一個平均值。流入污水管道的污水量時刻在變化，變化程度通常用變化係數表示。式中：qv0——比流量，L/(s•hm2)；A——設計溝段的排水面積，hm2。方式劃分街坊的泄水面積設計溝段的排水面積A的確定圍坊式通常用各街角的角平分線劃分街坊成4塊，每塊街坊的污水假定排入相近的接溝低側式通常假定整塊街坊的污水排入在其低側的街溝中對邊式通常將街坊面積用中線劃分，被劃分的街坊的污水假定排入鄰近的街溝中工廠生產區的生活污水設計流量的確定工廠生產區的生活污水流量不大，收集和輸送這部分污水的溝管可以採用最小管徑（200mm），不需要進行計算，當流量較大需要計算時，可參考下表

。車間性質每班每人的生活污水量標準/L時變化係數每班每人淋浴污水量標準/L熱車間352.560一般車間253.040工廠生產區的生活污水流量較大時，可用下式計算：式中：qv——工廠生產區的生活污水設計流量，L/s；N1——一般車間最大班的職工總人數（一個或幾個車間的總人數）；N2——熱車間最大班的職工總人數（一個或幾個熱車間的總人數）；N3——一般車間最大班使用淋浴的職工總人數（一個或幾個車間的總人數）；N4——熱車間最大班使用淋浴的職工總人數（一個或幾個熱車間的總人數）。工業廢水量的確定方法按工廠或車間的每日產量和單位產品（每件產品，每噸產品等）的廢水量計算按生產設備的數量和每一生產設備的每日廢水量進行計算式中：qv——工業廢水設計流量，L/s；m——生產每單位產品的平均廢水量，m3；M——產品的平均日產量；T——每日生產時數；K總——總變化係數，因為K日=1，所以，K總=K時。第二節污水溝道系統的平面佈置污水溝道系統的平面佈置確定排水區界，劃分排水流域選擇污水廠出水口的位置擬定污水幹溝及總幹溝的路線確定需要抽升的排水區域和設置泵站的位置確定排水區界，劃分排水流域排水區界是排水系統敷設的界限通常排水流域邊界應與分水線相符合具體根據地形及城市和工業企業的豎向規劃劃分排水流域確定排水區界，劃分排水流域

IIIIIIIV擬定污水幹溝及總幹溝的路線選擇污水廠出水口的位置選擇污水廠出水口的位置原則城市的下風向水體的下游離開居住區和工業區擬定污水幹溝及總幹溝的路線應遵循的主要原則： 應盡可能在路線較短和埋深較小的情況下，讓最大區域的污水能自流排出。 地形和豎向規劃排水體制和其他管線的情況污水廠和出水口位置水文地質條件道路寬度地下管線及構築物的位置工業企業和產生大量污水的建築物的分佈情況以及發展遠景和修建順序擬定污水幹溝及總幹溝的路線定線時考慮的因素：幾種具體情況分析擬定污水幹溝及總幹溝的路線地形具有適中的坡度地形坡度較陡流域範圍大，且地形較平坦地形將城市劃分成高低二區地形具有適中的坡度地形具有適中的坡度地形具有適中的坡度地形具有適中的坡度地形具有適中的坡度地形具有適中的坡度地形將城市劃分成高低二區地形將城市劃分成高低二區地形將城市劃分成高低二區排水泵站的佈置中途泵站：位置根據溝道的最大合理埋深決定終點泵站：一般設在污水廠內處理構築物之前局部泵站：比較低窪地區，高樓地下室，地下鐵道和其他地下建築物中支管定線街坊狹長或地形有傾斜時：低側式地形平坦且面積較大：圍坊式建築已定和街坊管道自成體系：穿坊式低側式圍坊式穿坊式第三節溝道在街道上的位置與房屋、樹木保持一定距離，避免滲漏而影響房屋基礎，避免樹根擠壞溝管；污水溝道應設在道路上，街區連接支溝較多、地下管線較少一側；街道寬度＞40ｍ時，可以考慮設置兩條排水管；地下設施擁擠或交通極其繁忙場合，可以把地下管線集中在隧道中(共同溝)。溝道在街道下麵設置時應遵循的原則：街道地下管線的佈置

管線隧道(共同溝)一般佈置方式：給水管在溝管之上；電力線、煤氣管、熱水管、熱氣管在給水管之上；地下管線交叉時的處理原則：小管讓大管；有壓管讓無壓管；新建管線讓已建管線；臨時管線讓永久管線；柔性結構管線讓剛性結構管線。溝道具有允許的壓縮高度第四節污水溝道的水力學設計

污水溝道水力學設計任務根據已經確定的溝道路線，計算和確定各設計溝段的設計流量、管徑、坡度、流速、充滿度和溝底高程。原則不沖刷、不淤積、不溢流、要通風。計算步驟確定控制點開始，從上游到下游，計算和確定各個設計溝段的有關數據。基本概念控制點對整個溝道系統的高程起控制作用的點，其埋深影響整個溝道系統的埋深，故應儘量降低控制點的埋深控制點的位置離污水廠或出水口最遠處；排水流域中，地面高程最低處；溝道埋深有特殊要求處(如地下室)減小控制點埋深方式加強溝管強度；提高控制點處的地面高程；設置局部泵站提升水位基本概念設計流量組成設計溝段兩個檢查井之間的溝段（中間可以有其他檢查井），溝段可以轉向，要求採用的設計流量不變或基本不變，採用同樣的管徑和坡度沿線流量本溝段服務的街坊流量集中流量工廠或公共建築的流量轉輸流量上游溝段和旁側溝段轉輸流量污水溝道水力學計算示例將溝道劃分為若干設計溝段，從污水廠開始標定每個設計溝段起訖點上的窨井編號計算步驟一確定各設計溝段的設計流量計算步驟二從上游溝段開始進行各設計溝段的水力學計算計算步驟三步驟1：根據污水幹溝平面佈置圖，從上游至下游將設計溝段編號列入表中第1行步驟2：從溝道平面圖上量出每一段溝段的長度，注在圖上，並列入表中第2行步驟3：將各設計溝段的設計流量列入表中第3行步驟4：從該城鎮的總體規劃圖中，求得設計溝段起迄點引頸出地面高程，注在圖上，並列入表中第10、11兩行步驟5：計算每一設計溝段的地面坡度=地面高程差/距離，列入表中第18行步驟6：根據流量和各個溝段的地面坡度，查水力算圖，將需要的管徑、坡度、流速、充滿度並列入表中第4、5、6、7四行步驟7：算出水深，h=(4)×(7),列入表中第8行步驟8：根據求得的溝道坡度，計算溝段上端至下端的溝底降落量iL=(5)×(2)，列入表中第9行步驟9：根據現場條件，選擇起點溝底標高，並根據各種平接方式，計算水面標高，各數據分別列入表中第12、13、14、15四行步驟10：計算覆土厚度，覆土厚度=地面高程-溝底高程-管徑-管壁厚度，各數據分別列入表中第16、17行步驟11：將求得的管徑、溝底高程直接標注在溝道平面佈置圖上第五節溝道施工圖的繪製溝道施工圖溝道平面圖溝道剖面圖比例尺1:500水準比例尺1:1000垂直比例尺1:100內容初步設計平面圖上的專案現有的地面設施所有的現存地下各種管線初步設計剖面圖上的專案溝道材料和基礎做法與溝道直交的其他地下管線的資料設計溝道的走向和改向角度內容溝道平面圖(技術設計)溝道總剖面圖(技術設計)第六節污水泵站的設計

泵組的選擇進水池容積計算確定泵站的建築設想及泵組與管道的佈置起重設備的選擇和佈置電器設備和自動化設備的選擇施工方法的確定泵站的建築與結構設計污水泵站是排水系統中的重要構築物排水泵站設計中要解決的問題根據最大時、平均時、最小時流量及相應的全揚程，按照水泵的特性曲線選擇水泵，要求選用的水泵在以上各種情況下能高效運轉。污水泵的選擇泵型工作泵數量/臺備用泵數量/臺同一型號1～415～61～2≥62兩種型號1～415～62(各一)>62(各一)不小於最大一臺泵的5min出水量，進水池大小要滿足管道與設備的安裝要求。人工操作每小時不宜多於4次，自動操作每小時不多於6次。進水池進水池最高水位和最低水位之間的容積。有效容積有效容積設計要求格柵位置進水池污水入口處作用阻擋粗大物質，保護水泵清渣方式人工、機械，目前一般採用機械格柵柵面與水面成60°~70°角，過柵流速0.6~1.0m/s，柵間空隙10~20mm(隨水泵類型和大小而定)參數粗格柵細格柵弧形格柵除汙機吸水管安裝要求吸水管中流速0.7~1.5m/s每臺泵佈置單獨的吸水管，力求短而直，以減小阻力損失吸水口設置喇叭口吸水口水平部分順水流方向略微抬高與水泵連接處採用偏心大小頭自灌式佈置的水泵，吸水管上應安裝閘閥出水管泵站進水池或上游窨井中設有應急出水口時採用一條總出水管泵站進水池或上游窨井中沒有應急出口或泵站很大時採用兩條總出水管出水管中流速0.8~2.5m/s不能小於0.7m/s出水管的所有管道應不妨礙交通、檢修等，便於安裝和拆卸泵組間水泵機組的平面佈置一般按單排佈置；泵組多時，可採用兩排或交叉排列佈置影響泵組間佈置的因素水泵型號外形尺寸水泵台數泵站建築形式佈置要求泵組之間、泵組與牆壁之間有一定的距離，滿足維修和安裝需要污水泵站建築要求泵組間的高度應便於設置的吊裝泵站的地上部分一般採用自然通風，在地下間應設置機械通風設備無吊車起重設備的泵組間室內淨高不小於3.0m有吊車起重設備的泵組間吊起物件與地面物件間有不小於0.5m的淨空有高壓配電設備的泵組間高度應根據電器設備要求確定污水泵站建築形式按泵站與集水井的組合方式區分合建式分建式常用，進水間與泵組間下層在同一高程上，水泵軸線低於進水室中水位少用，可用於土質差、施工困難、進水間深度大的場合，缺點是水泵啟動需用引水設備便於安排設備,需開挖法施工污水泵站建築形式按泵站平面形狀矩形圓形組合對土質要求低，可採用沉井法施工地下部分圓形，地上部分矩形，適用於小型泵站事故排出口設置事故排出口的情況設置位置泵站前第一個窨井處污水泵站不可能具有兩個獨立電源，也沒有備用內燃機時事故排出口的設置，應取得當地環保部門衛生機關的同意第一節雨水徑流量的估算陣雨歷時：指一場暴雨經歷的整個時段。降雨歷時：指陣雨過程中任一連續的時段。雨水溝道和合流溝道的設計以降雨量為基礎，其設計流量為雨水徑流量。

雨量參數：降雨強度：指在某一降雨歷時內的平均降雨量。深度h（mm）表示方式1hm2面積上的降雨量（m3·h-1·m-2）降雨量：一段時間內降落在某一面積上的總水量。

雨量參數：i=h/t（mm·min-1）q=Ki=166.7

i

（L·s-1·hm-2）表示方式降雨強度頻率：通常稱單位時間內某種事件出現的次數（或比例）為頻率，水文統計上，用頻率反映水文事件出現的頻繁情況。降雨強度的重現期。

雨量參數：洪水的大小50年一遇100年一遇洪水重現期50年100年頻率2%（0.02）1%（0.01）

推理公式：雨水溝道設計流量一般採用推理公式計算：式中：qv——雨水溝道的設計流量，L/s；

A——排水面積，hm2；

i

——降雨強度，mm/min；

q——降雨強度，L/（s·hm2）；

K——單位換算係數，等於167；

ψ

——徑流係數，其值小於1，地面徑流量與降雨量之比。降雨分析一個自記雨量計降雨記錄的整理—雨量曲線和雨量公式分析每一年的記錄整理每一年的降雨分析匯總表全國十大城市雨量公式摘要表編制降雨分析整理成果表和繪製雨量曲線雨水溝道設計流量的估算——設計降雨強度的確定t——設計降雨歷時（排水面積的集水時間），min；t1——地面積水時間，min；t2——在溝道中流行的時間，min；l——集中點上游各溝段的長度，m；v——相應各溝段的設計流速，m/s。

設計降雨歷時：以排水面積中最遠的一點到集水點的雨水流行時間作為設計降雨歷時。式中：雨水溝道設計流量的估算——設計降雨歷時的確定

設計雨水溝道，確定設計降雨強度時，常選用重現期較短的當地降雨強度。選用重現期，主要看：溝道溢流；地區集水將造成的危害；施工費用。

雨水溝道設計流量的估算——設計重現期的確定

影響徑流係數的因素：地面的透水性、地面坡度、降雨情況（久雨和暴雨）。徑流係數常採用面積內各類地面的徑流係數的加權平均值。0.15公園或綠地0.30非鋪砌地面0.40幹砌磚石和碎石路面0.45級配碎石路面0.60大塊石鋪砌路面和瀝青表面處理的碎石路面0.90各種屋面、混凝土和瀝青路面ψ地面種類

雨水溝道設計流量的估算——徑流係數的確定

蘇聯：集水時間的修正、自由容積的利用和壓力流的利用。我國：《規範》修訂。雨水溝道設計流量的估算——降低設計流量的嘗試

應用推理公式確定雨水溝道的設計流量時：排水面積的值精度較高；徑流係數的值很難精確，且隨城市的建設而變動；降雨強度設計值的確定，隨意性很大；重現期的選用富有隨意性；地面集水時間富有隨意性。

雨水溝道口徑的決定同經濟考慮有密切關係，不太可能避免溢流，如果溢流問題考慮周到，雨水溝道可以小些。討論

第二節雨水徑流量的調節有可能降低整個溝系的造價由於雨水流量大，溝槽長，下游溝道的雨水流量尤其大，設置調節池，可使下游溝道的設計流量減小，降低下游溝系的造價，而且做調節池的造價要比溝管省，故有可能降低整個溝系的造價。能使雨水溝道的設計有較大的靈活性如今後在所在的匯水區域上大量造房，會使不透水面積增加，從而使徑流量劇增，一般很少有可能再重新排管，此時若能設置一個調節池，將上游的流量引入調節池，洪峰過後再排入下游管道，則可使下游溝道仍能使用，從而解決該技術矛盾。能改善合流制管系暴雨時的溢流水水質由於合流制溝管在遇到暴雨時，會有大量溢流水產生，而溢流的水中含有相當的生活污水和工業廢水，水質較差，若能在截流式合流制的溢流井後面設置調節池，並對進入調節池的溢流污水進行處理後再將其排入水體，就能使最終排入水體的溢流水的水質得到改善。雨水徑流調節池的作用

調節池的位置選擇很重要，調節池若設置在排水系統的開始或末端，可想而知是意義不大的，故最佳位置的選擇需要慎重考慮。

調節池的最佳設計位置選擇

盡可能利用當地的地形條件，如水庫、池塘、河流等。應專門建設。一般位置：匯流點。

在有池塘、河床可以利用，或有窪池可以建池的情況下，往往可以調節徑流量，以減小其下游的溝道口徑。調節池構造

流槽式泵汲式

溢流堰式

溢流堰式

流槽式泵汲式第三節城鎮雨水溝道的設計

因雨水泵站投資、用電量都很大，儘量避免設置雨水泵站。因明溝造價低，考慮採用明溝。在建築物密度較高、交通繁忙的地區，可採用加蓋明溝。利用地形，就近排放地面水體，降低造價。儘量利用池塘、河浜受納地面徑流，最大限度地減少雨水溝道的設置。雨水溝道設計的原則雨水溝道系統的平面佈置

雨水口的設置位置，要配合道路邊溝，在道路交叉口處，雨水不應漫過路面。

陡坡地區:為避免因溝道坡度太陡，設跌水窨井等特殊構築物，使幹溝與等高線斜交，以適當減少幹溝坡度。

受地形影響

平坦地區:為避免幹溝埋深過大，增加造價，幹溝應設在流域的中部，以減少兩側支溝長度。

根據城市規劃和建設情況，考慮利用河湖水體與窪地調蓄雨水，把地形條件、地下水位以及原有的和規劃的地下設施、施工條件等因素綜合考慮，合理佈置，分期建設，逐步完善。

佈置原則

溝系定線

雨水溝系常沿道路鋪設，設在道路中線的一側，與道路相平行，儘量在快車道以外。

受道路交通影響

道路交叉口雨水口的布置管道按滿流設計，明溝應留超高，不小於0.2m。最小設計流速為0.75m/s，明溝為0.4m/s。管道可不考慮最大流速，明溝的最大流速按下頁表採用。最小管徑300mm，最小坡度0.003；雨水口連接管管徑200mm，最小坡度0.01。雨水溝道流速公式。管段銜接一般用管頂平接，當條件不利時也可用管底平接。最小覆土厚度，在車行道下時，一般不小於0.7m，基礎應設在冰凍線以下。在直線管段上窨井的最大間距見下表。雨水溝道水力學設計的準則溝壁材料最大設計流速/（m·s-1）溝壁材料最大設計流速/（m·s-1）粗沙或貧砂質黏土0.8草皮護面1.6砂質黏土1幹砌塊面2黏土1.2漿砌塊石或漿砌磚3石灰岩、砂岩4混凝土4管徑或暗渠淨高/mm最大間距/m污水管道雨水（合流）管道200~4002040500~7005060800~100070801100~150090100>1500100120雨水溝道水力學設計步驟步驟1：劃分流域與溝道定線，確定雨水流向步驟2：劃分設計溝段與沿線匯水面積

步驟5：進行水力學計算步驟4：確定溝道的最小埋深步驟3：確定雨量參數的設計值

雨量重現期採用一年，相應降雨強度公式：地面集水時間t用10min。徑流係數及加權平均的計算：

水力學計算示例基本公式和數據：步驟1：從溝道系統圖中量得各溝段的長度L列入第2項步驟2：根據排水面積的劃分，將各溝段的沿線面積列入第3項步驟3：各溝段的排水面積列入第4項步驟4：從圖中讀出數據列入第14、15項步驟5：根據各溝段的假定流速，算出集流時間t，比流量q0，設計流量qv，而後從水力學算圖上選定管徑D與坡度I，並確定相應的流速v，當所確定的流速v與假定流速有出入時，再調假定流速並進行重新計算，最終使假定流速與確定的流速兩者一致步驟6：計算各溝底高程，並填入表格列表計算及步驟

為什麼下游溝段3-2的設計流量(qv=607.2L/s)反而比上游溝段4-3的設計流量(qv=627.2L/s)小?

窨井5處計算集水點t2的集水時間時有3個值,為什麼選擇最大的?

計算溝段5-4的上端的溝底高程時可得3個數值,為什麼要採用最小的?Questions雨水溝道平面圖的繪製

溝道系統平面佈置圖上，加注計算所得數據。規劃階段

完整的溝道平面圖反映初步設計的要求標明窨井的具體位置可能有施工有關的地面建築物其他地下管線及地下建築物的位置管線圖例及施工說明施工圖設計階段比例尺1:500~1:2000第四節雨水泵站的設計

雨水的地面徑流量很大，雨水泵站的基建費用很高，使用率往往很低，只有當地勢平坦、管路較長或出水河道水位很高時，才考慮設置雨水泵站。雨水泵的選擇入流溝道流量的120%

設計流量

軸流泵和混流泵

雨水泵選擇出水量大揚程小雨水泵特點另需裝設小流量離心式污水泵或小型的軸流泵，以節約電能

合流泵站滿足最大設計流量的要求，同時考慮雨水徑流量的變化選型要求

一般不宜少於2~3臺，最好選用同一型號，可不設備用泵

台數及型號

進水池的設計有效容積設計要求：不小於最大一臺泵的30s出水量調節池：雨水溝道的斷面一般很大，敷設坡度較小，故將溝道本身作為備用調節池來利用進水池的設計應使進水均等地流向每臺水泵，必要時可以設置導流壁或椎，以防渦流的形成按水泵輪軸安裝的位置

豎式臥式斜式幹室濕室按泵組間是否浸水

中層：水泵間特點：檢修方便，衛生條件好，因電動機間乾燥，運行條件好，造價較高特點：結構簡單，造價較低，吸水口處易發生漩渦，設備的拆裝、檢修和維護較為不便，室內的電器設備容易受潮，衛生條件較差下層：吸水室，連進水池上層：電動機間下層：連進水池（水泵浸於水中）上層：電機間第五節城鎮防洪

城鎮防洪

沿江河城市，當市區地面標高低於洪水或大潮的高水位，則該城市就有河洪的危險。受河洪威脅的城鎮，大都築江堤以禦洪潮，同時還須解決市區本身的雨澇。

河洪

位於山坡或山腳下的城鎮和工業企業，為防止坡面上的徑流沖刷城鎮，應在城鎮山坡下修建防洪設施，攔截山洪，繞過城鎮，把洪水泄入江河。山區溪河雨洪暴漲暴落，水勢洶湧，破壞力極大。

山洪

防治的原則是因地制宜，宜順不宜擋。

攔洪溝的設計應憑實地考察和歷年洪災的調查。第六節合流溝道系統的設計

合流溝道系統的適用條件與佈置特點合流溝道系統

具有截流溝道，在截流溝道上設溢流井，當水量超過截流能力時，超過的水量通過溢流井泄入水體，被截流的水予以適當處理。

全部污水不經處理直接排入水體，對水體污染大，在環境保護上已不容許採用。截流式合流溝道在溝系造價上投資較省，溝系養護較簡單。地下管線可減少，不存在雨水管與污水管的誤接問題。合流制污水處理廠的造價比分流制污水廠高，處理養護也較複雜。截流式合流制在衛生上比分流制差，環境污染較大。截流式合流溝道與分流制系統相比的優缺點

當溢流井離排放水體較近且溢流井不受高水位倒灌影響時，原則上宜多設溢流井。

當溢流井受高水位倒灌影響時，宜減少溢流井數量，並在溢流管上設潮門，必要時設泵站排水。應使雨水及早溢入水體，以降低下游幹溝的設計流量截流式合流溝系的佈置原則截流倍數截流雨水量與晴天平均污水量之比n0合流污水水質與截流倍數合流制汙水的水質特點

雨汙混合水的BOD5與OC的平均濃度與晴天污水並無很大的差異（見左下表）雨汙混合水的SS平均為晴天時的2倍雨汙混合水水質的統計見右下表專案晴天雨天範圍平均範圍平均BOD550～195.9112.86.45～267.23119.67OC29.9～135.858.912.43～181.3474.26SS41.1～175.284.688.13～394.97209.91專案水樣幾率/%範圍/（mg·L-1）平均/mg·L-1）BOD55033~243907058~29512190112~402189OC5027~174547042~213719063~244110SS5066~28913770144~48021590184~859376低截留比截留井工作示意高截留比截留井工作示意晴天污水的濃度，最大值大多在平均值的2～3倍內，雨汙混合水濃度變化很大，最大值可超過平均值的10倍以上，這是因溝道晴天時的淤積在雨天時被沖刷所致。一般雨天時的加權平均BOD5值約為晴天時的70％，很少會超過晴天時的濃度；雨天時的加權平均OC值約為晴天時的80％，但因地區不同，也有可能會超過晴天濃度的；對於SS，雨天時的加權平均濃度約為晴天時的2倍，低於晴天濃度的現象極為少見。當截流雨水量增大，溢流污染物將急劇減少，當截流雨水量到達2～3mm/h時，溢流污染物將顯著減少；當截流雨水量超過2～3mm/h時，溢流污染物的減少就不明顯。研究認為採用截流雨水量2mm/h比較適當，按全國最大小時污水平均量1mm/h計，則截流雨水量為最大小時污水量的2倍，截流管按3倍最大小時污水量設計。流出負荷量與溢流負荷量

我國近年來有部分溝道系統改造成截流式合流溝道系統，但改造後的截流式合流溝道並不理想，污染仍極嚴重，只是污染程度有所減輕而已，原因如下：我國合流溝道系統的工作情況與改造問題

規範規定截流雨水量倍數n0一般用1～5，實際上為節省投資，一般用0.5～1.0，截流倍數過小，致使大量污染物泄入水體，遠遠超過水體的自淨能力。城市污水廠處理能力不足。目前城市污水廠按晴天污水量設計，甚至在晴天污水量下也已經超負荷運行，因雨天處理能力依舊，迫使大量雨汙混合水不經處理直接流出。目前大量工業廢水並沒有達到進入城市排水溝道的水質要求，特別是一些水量大、濃度高或有毒的廢水未經處理直接排入城市溝道。我國北方河流的流量較小，流量的季節性變化很大。將合流溝系改造成分流制一般需具備三個技術條件（3）城市街道要有足夠的地下空間，使有可能實現鋪設雨水和污水兩個溝系（2）工廠內部的雨水和冷卻水等排水系統與工業、生活污水系統分開（1）所有街坊與庭院都需具有雨水與污水兩個溝道系統，嚴格分流（1）、（2）兩條件難以具備，並且要改建幾乎所有的接戶管,要破壞大量路面，改造工作量極大，需要很長時間才可能完成，因此合流制改造成分流制在實踐中較難實現。從技術和經濟兩個角度看，污水不經處理直接排入水體的合流溝道，主要的改造方向是向截流式合流溝道過渡。

直接排放型的合流溝道改造為截流式合流溝道，需規劃設計的幾個方面：截流倍數的選用要適當提高，我國《規範》建議的截流倍數1～5較低，所用n0值宜根據不同地區的水體稀釋能力和自淨能力作不同程度的提高。合流溝系污水處理廠的設計，應對截流污水作適當處理，處理能力應與截流量相適應。溢流井的位置、構造要得當，發揮其應有的作用。溢流口附近可設置雨汙混合水調節池，以截取初雨徑流，改善溢流污水水質，在晴天時把調節池中混合污水送至處理廠處理。截流幹溝的佈置應與市內河道的整治和城市防洪排澇規劃相結合。截流式合流溝道的水力學計算合流溝道的設計標准按設計流量計算按最大生產班內的設計流量計算溢流井上游的溝段：按最大徑流量計算溢流井下游的溝段：按被截流的雨水量計算按設計流量滿流計算0.75m/s，另需校核旱流時溝內流速應比同一情況下的雨水溝道設計適當提高生活污水量工業廢水量

雨水量

設計流量

設計充滿度設計最小流速設計重現期q’v

=(n0

+1)qvh

+q’vh

+q’vyqv

＝qvs＋qvg＋qvy＝qvh＋qvy第一個溢流井上游溝道的設計流量qv：溢流井下游溝道的設計流量q’v：截流式合流溝道的設計流量式中:qvs——平均生活污水量，L/s;qvg——工業廢水的平均最大班流量，L/s;

qvy——設計雨水徑流量，L/s;qvh——qvh＝qvs+qvg，旱流污水量，L/s。式中:q’vh——溢流井以後的污水設計流量，L/s；

q’vy——溢流井以後匯水面積的設計雨水徑流量,L/s;n0——截流倍數。溢流井水力學設計

截留幹溝按滿流設計，滿流時堰口開始溢流。

水力學設計上，溢流開始時，二條入流管和一條截流出水管的水位應在同一高程，即堰口高程（截流溝段採用溝頂平接）。溢流井構造二條入流管：上游合流幹溝，上游截流幹溝二條出流管：下游截流幹溝，溢流管

上游合流污水流量上升時，溢流井中水位隨著上升，溢流量逐漸加大。這時，截流幹溝從重力流轉入壓力流，流量隨著變動。截流幹溝終端應設窨井控制流量，以免污水廠出現來水過多而氾濫溢流過程確定堰口高程：以堰口高程的確定和堰口長度的核算為目的的溢流井水力學設計溢流井下游溝道的設計流量q’v：堰口與上游合流幹溝（D一般大於1m）垂直時，堰口長度L=D。估計與設計流量相應的堰口水頭H，若H過大，適當增加堰口長度，改變溢流井平面佈置。堰口流量的公式：式中：v2/2g為堰口附近流速水頭,可採用上游合流幹溝的設計流速水頭；C值和H值最好用實測確定；C可採用1.86。

上游合流幹溝設計流量qv1等於徑流設計流量qv與污水設計流量qvw之和：

qv1=qv+qvw下游截流幹溝設計流量qv2=n0qvw或(n0+1)qvw，n0稱稀釋倍數，決定於環境品質要求和經濟條件。計算在截流幹溝滿流時，上游合流幹溝中的充滿度h/D。溢流井堰口高程=上游合流幹溝溝底高程+h。

例：某鎮合流溝系人口密度為400人/hm2，污水量標準150L/(d·人)，ψ=0.6，t1=8min，P=1a,n0=4。雨量公式：

解：污水比流量：（L·s-1·hm-2）

雨水比流量：截流式合流溝道水力學計算實例

求：截流幹溝3-2-1-0的設計流量及D、I、v。第七節我國舊城傳統排水措施

泰安、曲阜、濰坊、杭州

四城市舊區都沒有排水溝道，借天然地形、地面水體和下滲排除雨水。

泰安：泰山南麓雨水多由沖溝宣洩。舊城區地層為沖積層，由砂礫和粉砂質黏土組成，滲水性良好。城區雨水沿地面和街道流淌，並無溝道，總不積水。岱廟地表無鋪蓋，設互連甬道以便行走，甬道拱起，高於路邊泥地，雖雨天也可行走。曲阜：曲阜以孔廟、孔府和孔林成名。孔林南側有洙水河流過，城區有明渠，從城內北部向東繞城東部沿城南部向西接洙水河。孔府、孔廟原無排水溝道，因出現積水，於1978年孔廟、孔府修建了排水暗溝，在孔府中，暗溝常穿屋而過，天井中也加設雨水口。泰安、曲阜、濰坊、杭州濰坊：濰坊舊城區無暗溝，也無磚砌的明溝。雨水沿地面流淌。庭院雨水從大門門側牆洞流至街面。群屋間雜有磚瓦的坑塘，雨天進水。城的北區內有池塘。

泰安、曲阜、濰坊、杭州杭州：杭州舊城排水方式極為少見，採用滲水土坑，稱天井溝。土坑築在天井中靠房屋一邊，坑壁