水污染控制工程课件

第一章排水沟道系统第一节城市排水系统的体制和组成第二节沟道及沟道系统上的构筑物第三节排水泵站第一节城市排水系统的体制和组成排水系统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。排水体制污水不同的排出方式所形成的排水系统。一、排水系统的体制排水体制合流制将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套沟道内排除的系统直排式截留式分流制将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的沟道内排除的系统完全分流制不完全分流制半分流制有污水排水系统，又有雨水排水系统只有污水排水系统，没有完整的雨水系统既有污水排水系统，又有雨水排水系统。在雨水干沟上设雨水跳越井可截流初期雨水和街道冲洗废水入污水沟道直排式合流制排水系统完全分流制排水系统不完全分流制排水系统适用于地形适宜、有地面水体、可顺利排泄雨水的城镇。半分流制排水系统适用于生活水平高、环境质量要求高的城镇。二、排水系统的组成部分排水系统是收集、输送、处理、利用及排放废水的全部工程设施。沟道系统——收集和输送废水的工程设施污水厂——改善水质和回收利用污水的工程设施出水口——废水排入水体的工程设施排水系统城市污水系统房屋污水管道系统联结室内用水设备和室外沟道，以排除用过的水城市污水沟道系统坊内沟道街道沟道支沟，干沟，总干沟收集住宅和公共建筑的污水并输送至污水厂工厂排水系统收集各车间及其他对象所排出的废水，送至回收利用、处理构筑物，或直接排入城市排水系统车间内部沟道系统和设备厂内沟道系统其他的组成部分与城市污水系统相同雨水排水系统房屋雨水管道系统街坊或厂区雨水沟道系统街道雨水沟道系统雨水泵站及压力管第二节沟道及沟道系统上的构筑物一、概述沟道暗沟明沟沟管沟渠不渗水抗腐蚀内壁面整齐光滑能承担外压力正确选择管材要求二、沟管(一)混凝土管混凝土管适用于排除雨水、污水。管口有承插式、企口式和平口式。制造方法有捣实法、压实法和振荡法。缺点：抗蚀性较差，既不耐酸也不耐碱；抗渗性也较差；管节短、接头多。沟管的管口形式|（a）承插管（b）企口管（c）平口管(二)钢筋混凝土管当管道埋深较大或敷设在土质条件不良的地段，以及穿越铁路、河流、谷地时，都可采用钢筋混凝土管。管口：承插、企口和平口。(三)陶土管(四)金属管——铸铁管、钢管在外力很大或对渗漏要求特别高的场合下才采用金属管。合理选择沟管市场供应情况经济上的考虑技术上的要求(五)UPVC管(六)玻璃钢管(七)HDPE管铸铁管生产进口不锈钢管双壁大口径缠绕塑料排水管预应力混凝土排水管柔性接口机制排水管UPVC排水管三、沟渠半椭圆形马蹄形拱顶矩形蛋形矩形弧形流槽的矩形带低流槽的矩形梯形常用沟渠断面四、窨井窨井，又称检查井，主要是为了检查、清通和连接沟道而设置的。常设在沟道交汇、转弯、管道尺寸或坡度变化等处，相隔一定距离的直线沟道上也设窨井。井底流槽的形式井盖及盖座轻型铸铁井盖及盖座轻型钢筋混凝土井盖及盖座各种检查井五、跌水井当上下游沟段出现较大的落差(大于1m)时，一般窨井不再适用，改用跌水井连接。跌水井是设有消能设施的窨井，它可以克服水流跌落时产生的巨大冲击力，宜设在直线沟段上。形式竖管式阶梯式竖管式跌水井阶梯式跌水井六、水封井当工业废水中含有易燃的挥发性物质时，它的沟道空间常出现爆炸性气体，为防止这种气体进入车间，在连接车间内、外沟段的窨井中应设置水封，这种窨井叫水封井。水封井七、溢流井在合流沟道与截留沟道的交接处，设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图八、跳越井一般用于半分流制排水系统，设在截留沟道与雨水沟道的交接处。跳越井九、冲洗井当污水在沟道内的流速不能保证自清时，为防止淤积可设置冲洗井。冲洗井一般适用于管径小于400mm的较小沟道，冲洗沟道长度一般为250m左右。类型人工冲洗自动冲洗冲洗井十、潮门井为防止潮水或河水倒灌进排水沟道，在排水沟道出水口上游的适当位置应设置潮门井，潮门井是装有防潮闸门的窨井。潮门井1:10～1:20十一、雨水口雨水口是在雨水沟道或合流沟道上收集地面雨水的构筑物。设在交叉路口、路侧边沟的一定距离处以及设有道路边石的低洼地方。雨水口的形式和数量应按汇水面积上所产生的径流量和雨水口的泄水能力来确定。雨水口包括进水、井身和连接管三部分。形式：边沟雨水口、侧石雨水口和联合式雨水口。雨水口分为落底和不落底的。连接在同一连接管上的雨水口不宜超过三个。边沟雨水口侧石雨水口十二、倒虹管倒虹管由进水井、沟管及出水井组成。沟管直管式折管式中部管段两侧斜管要求与障碍物正交通过。穿过河道的倒虹管，应选择在河床和河岸较稳定、不易被冲刷的地段及埋深较小的部位敷设。管顶与河床的垂直距离一般不小于0.5m。管线不少于两条。①进水井 ②出水井 ③沟管④溢流堰 直管式倒虹管防止倒虹管内污泥淤积的措施(1)提高倒虹管内的设计流速：一般采用1.2~1.5m/s；(2)最小管径采用200mm；(3)在进水井或靠近进水井的上游沟道的窨井底部设沉淀槽；(4)折管式倒虹管的上升管与水平线夹角应不大于30º。十三、管桥沟道穿过谷地时，可以不变更坡度而用栈桥或桥梁承托沟管，这种构筑物称为管桥。十四、出水口沟道出水口的位置和形式应根据出水水质、水体的水位及其变化幅度、水流方向、下游用水情况、边岸变迁(冲、淤)情况和夏季主导风向等因素确定，并要取得当地卫生主管部门和航运管理部门的同意。污水和受水水体需充分混合时，出水口常长距离伸入水体。雨水出水口设在常水位以上。出水口与河道连接处，一般设置护坡或土墙。出水标高比水体水面高出很多时，应考虑设置单级或多级跌水设施。采用护坡的出水口采用挡土墙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节排水泵站一、排水泵站的功能中途泵站终点泵站将上游来水提升至下游沟道内总干沟的终端，把废水排入水体，或把废水送入污水厂二、排水泵站的设备泵电机变配电发电机引水设备格栅起重设备污水泵站雨水泵站合流泵站三、排水泵站的建筑形式排水泵站的房屋建筑由两部分组成：泵组间和进水间。雨水干沟一般不深，两者常重叠成两层建筑，下层为进水间，上层为泵组间。污水总干沟一般较深，两者常并列成两层建筑，进水间在前，泵组间在后。第一节沟道中的水流情况水流在沟道流动时，水流上方是大气，具有自由的表面，而其他三个方向受到沟道固体界面的限制，称明渠流或重力流。沟道有时在水压下流动，这时的水流方式称管流或压力流。第二节污水沟道水力学设计的原则计算确定管径坡度高程水力学计算要满足下列要求不溢流不淤积不冲洗沟壁通风第三节沟道水力学计算用的基本公式设计管段是相邻的两个窨井间的沟段。当相邻的设计管段能采用同样的口径和坡度时，可以合并为一条设计沟段。流量公式：流速公式：qv——设计沟段的设计流量，m3/s；A——设计沟段的过水断面面积，m2；v——设计沟段过水断面的平均流速，m/s；R——水力半径（过水断面面积与湿周的比值），m；I——水力坡度（即水面坡度，也等于沟底坡度i）；n——沟壁粗糙系数。第四节水力学算图水力学算图有不满流圆形沟道水力学算图、满流圆形沟道水力学算图、满流矩形水力学算图和明渠流用的水力学算图等。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，采用教材中图2-2。（2）这张图有四组线条：竖的线条代表流量，横的代表坡度，从右向左下倾的斜线代表充满度，从左向右下倾的斜线代表流速。每条线上的数目字代表相应要素的值。先从纵轴(表示坡度)上的数字中找0.0024，从而找出代表i＝0.0024的横线。（3）从横轴(表示流量)上找出代表qV＝25.5L/s的那根竖线。（4）代表坡度0.0024的横线和代表流量25.5L/s的竖线相交，得一点，这一点正好落在代表流速0.65m/s的那根斜线上，并靠近代表充满度0.55的那根斜线上。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，采用教材图2-2。（2）找出代表qV＝26L/s的那根竖线。（3）找出代表i＝0.003的那根横线。（4）找出这两根线的交点，这交点落在代表v＝0.7m/s和v＝0.75m/s的两根斜线之间。假如有一根和以上两根斜线平行的线正好穿过这交点，估计这根线代表v=0.71m/s。求得v＝0.71m/s。（5）这交点又落在代表h/D＝0.50和0.55两根斜线之间，估计h/D＝0.52。于是，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，采用教材图2-2。（2）找出代表qV＝38L/s的那根竖线。（3）找出代表v＝1.0m/s的那根斜线。（4）这两根线的交点落在代表i＝0.0057的横线上，求得i＝0.0057。（5）这交点又落在h/D＝0.53的斜线上，求得h/D＝0.53。第五节沟道水力学设计数据充满度示意设计充满度沟道中的水深h和管径D（或渠深H）的比值。一、设计充满度沟道是按不满流的情况进行设计的。在设计流量下，沟道中的水深h和管径D（或渠深H）的比值c称为设计充满度。0.7510000.70500~9000.65350~4500.55200~300最大设计充满度(h/D或h/H)管径或渠高/mm最大设计充满度二、设计流速设计流速是沟道中流量到达设计流量时的水流速度。污水沟道的最小设计流速为0.6m/s；明沟的最小设计流速为0.4m/s。最大设计流速混凝土管为5m/s，钢管为10m/s。防止淤积所需的沟道设计流速的最小限值同废水中夹带的悬浮物的性质(颗粒大小、相对密度)有关。各设计沟段的设计流速从上游到下游最好是逐渐增加的。三、最小管径污水沟管的最小管径和最小设计坡度沟道位置最小管径/mm最小设计坡度i在街坊和厂区内2000.004在街道下3000.003四、最小设计坡度和不计算管段的最小设计坡度坡度和流速存在一定的关系()，同最小设计流速相应的坡度就是最小设计坡度。因设计流量很小而采用的最小管径的设计沟段称为不计算沟段。五、沟道的埋设深度和覆土厚度沟道的埋设深度是指沟底的内壁到地面的距离。在干燥土壤中，沟道最大埋深一般不超过7~8m；在多水、流沙、石灰岩地层中，一般不超过5m。沟道的覆土厚度是指沟顶的外壁到地面的距离。决定最小覆土厚度的因素必须防止沟道中的污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏沟道必须防止沟壁被车辆造成的活荷载压坏必须满足支沟在衔接上的要求污水在沟道中冰冻的可能与污水的水温和土壤的冰冻深度等因素有关。无保温措施的生活污水沟道或水温和它接近的工业废水沟道，沟底在冰冻线之上的距离不得大于0.15m。沟顶最小覆土厚度一般不宜小于0.7m。房屋排出管的最小埋深通常采用0.55~0.65m。街沟的最小覆土厚度可用下式计算：式中：d——街沟的最小覆土厚度，m；h——街区或厂区内的污水沟道起端的最小埋深，m；i——街区或厂区内的污水沟道和连接支管的坡度；L——街区或产区内的污水沟道和连接支管的总长度，m；h1——街沟窨井处地面高程，m；h2——街区或厂区内的污水沟道起点窨井处地面高程，m。第六节沟段的衔接衔接原则：（1）尽可能提高下游沟段的高程，以减少埋深，从而降低造价，在平坦地区这点尤其重要；（2）避免在上游沟段中形成回水而造成淤积；（3）不允许下游沟段的沟底高于上游沟段的沟底。衔接方法沟顶平接水面平接沟底平接下游沟底高于上游沟底下游水位高于上游水位不应发生第七节沟段水力学计算举例例2-4已知设计沟段长度L为240m；地面坡度I为0.0024；流量qV为40L/s，上游沟段管径D＝300mm，充满度h/D为0.55，沟底高程为44.22m，地面高程为46.06m，覆土厚度为1.54m。求：设计沟段的口径和沟底高程。解：由于上游沟段的覆土厚度较大，设计沟段坡度应尽量小于地面坡度以减少埋深。（1）令D＝300mm，查图，当D＝300mm，qV＝40L/s，h/D=0.55时，i＝0.0058>I＝0.0024，不符合本题应尽量减少埋深的原则；令v＝0.6m/s时，h/D＝0.90>0.55，也不符合要求。采用沟顶平接:设计沟段上端沟底高程：44.220+0.300-0.350＝44.170(m)设计沟段的下端沟底高程：44.170-2400.0015＝43.810(m)检验：44.398m高于44.385m，不符合要求，应采用水面平接。上游沟段下端水面高程：44.220+0.3000.55＝44.385(m)设计沟段上端水面高程：44.170+0.650.350＝44.398(m)（2）令D＝400mm,查图,当D＝400mm，qV＝40L/s，v＝0.6m/s时，h/D＝0.53，i＝0.00145。与D＝350mm相比较，沟管设计坡度基本相同，沟管容积未充分利用，沟管埋深反而增加0.05m。另外，沟管口径一般不跳级增加，所以D＝350mm，i＝0.0015的设计为好。（3）沟底高程修正：采用水面平接。上流沟段的下端水面高程:44.22+0.30.55＝44.385(m)设计沟段的上端沟底高程:44.385-0.350.65＝44.158(m)设计沟段的下端沟底高程:44.158-2400.0015＝43.798(m)例2-5已知设计沟段长度L＝130m，地面坡度I＝0.0014，流量qV＝56L/s，上游沟段口径D＝350mm，充满度h/D＝0.59，沟底高程为43.67m，地面高程为45.48m。求：设计沟段的口径与沟底高程。解：覆土厚度为45.48-43.67-0.35＝1.46m。离最小覆土厚度允许值0.7m较大，因此设计时应尽量使设计沟段坡度小于地面坡度。（1）令D＝350m，查图，当D＝350mm，qV＝56L/s，v＝0.60m/s时，i＝0.0015，但h/D＝0.95>0.65不合格。当h/D＝0.65时，v＝0.85m/s，i＝0.0030>I＝0.0014，不很理想。（2）令D＝400mm,查图,当D＝400mm，qV＝56L/s，v＝0.60m/s时，i＝0.0012，但h/D＝0.70>0.65，不符合规定；当h/D＝0.65时，i＝0.00145，v＝0.65m/s,符合要求。沟管坡度接近地面坡度I＝0.0014。采用沟顶平接:设计沟段的上端沟底高程：43.67+0.350-0.400＝43.620(m)采用水面平接:设计沟段的下端沟底高程:43.67+0.3500.59＝43.877(m)设计沟段的上端沟底高程:43.877-0.650.350＝43.650(m)设计沟段下端沟底高程:43.650-1300.0030＝43.260(m)设计沟段的下端沟底高程:43.620-1300.00145＝43.43(m)施工高程：43.43(m)检验：上游沟段下端水面高程：43.877(m)43.880高于43.877，虽不符合要求，但可接受(下端沟底施工高程略低于计算值)。设计沟段上端水面高程：43.620+0.650.400＝43.880(m)（3）从本设计沟段的造价而论，第一答案可能比第二答案便宜；但是，后面的沟管都将落下0.172m。假如下游的地区有充分的坡度，可以采用第一答案，假如在平坦的地区，以后还有很长的沟段以及覆土厚度大于0.7m较多时，宜采用第二答案。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)，上游沟段D＝400m，和h/D＝0.61，其下端沟底高程为43.40m，覆土厚度0.7m。如下图所示：求：管径与沟底高程。解：本例的特点是地面坡度充分，偏大。上游沟段下端覆土厚度已为最小容许值。估计设计沟段坡度将小于地面坡度，且口径可小于上游沟段。（1）令D＝400mm，i＝0.008，h/D＝0.65时，查图得qV＝133L/s>66L/s。（2）令D＝350mm，i＝I＝0.008，h/D＝0.65时，查图得qV＝91L/s>66L/s。（3）令D＝300mm，i＝I＝0.008，h/D＝0.55时，查图得qV＝47L/s>66L/s。（4）可以选用D＝350mm，i＝0.008。规范规定，在地面坡度变陡处，沟道管径可以较上游小1或2级。下面计算沟底高程。D=350mm，qV=66L/s，I＝0.008时，查图得：h/D0.53,v=1.28m/s，合格。（5）如果采用地面坡度作为设计坡度，设计流速超过最大流速，这时沟道设计坡度必须减少，并且设计沟段上端窨井应采用跌水井。采用沟底平接:设计沟段上端沟底高程＝上游沟段下端沟底高程＝43.40(m)设计沟段下端沟底高程:43.40-1900.008＝41.88(m)第八节倒虹管水力学计算举例倒虹管进水井上游沟道中流量qV＝500L/s，口径D＝1000mm，坡度i＝0.00062，流速v＝0.78m/s，充满度h/D＝0.75，水面高程+0.75m，沟底高程±0.00m。倒虹管出水井下游沟道中的各水力学要素数值与上游沟道相同，试设计直管式倒虹管，并求下游沟道沟底高程。（1）确定倒虹管口径倒虹管中水流流速应大于上游沟道，以防淤积，故管径采用800mm。查满流沟管水力学算图，得：当qV＝500L/s，D＝800mm时，i＝0.00143，v＝1.0m/s。（2）确定下游沟底高程倒虹管进水井上游沟管与出水井下游沟管间的水位差：采用0.20m，以改善倒虹管水力学条件。下游沟底高程：0.75-0.20-0.75＝-0.2（m）第九节常用排水泵常用的排水泵离心泵混流泵轴流泵螺旋泵潜污泵立式优点它占地面积较小，能节省造价水泵和电动机可以分别安放在适宜的地方一、几种常用排水泵1．离心泵离心泵分卧式和立式两种形式立式缺点对安装技术和机件精度要求都较高检修不及卧式泵方便２．混流泵泵内主流方向介乎辐射与轴向之间３．轴流泵主流方向和泵轴平行４．螺旋泵特点提升絮体易碎的回流活性污泥没有阻塞问题结构简单，可自行制造无需辅助设备无需正规泵站基建投资省低速运行，机械磨损小，维修方便电能消耗少运行费用低占地较大螺旋泵示意图螺旋泵外形５．空气提升泵用于提升回流活性污泥。结构简单，管理方便，当压缩空气有现成来源时，可以采用。６．潜污泵无需正规的泵站，占地面积小；管路简单，配套设备少。潜污泵安装图二、排水泵站的工作特性１．离心泵流量较小，扬程较高，用于提升污水。其最高效率点两侧下降较缓，比较容易控制在高效率状况下运行；水泵的轴功率曲线表明，qV＝0时，轴功率最小，所以应闭闸启动，以减少电动机的起动电流。２．轴流泵流量大，扬程低，额定点效率较高，吸水高度很低，仅有1~2m。应在出水闸门开启时启动，以减小电动机的起动电流。３．螺旋泵扬程低，转速低，流量范围大，效率稳定，适用于提升回流活性污泥。当进水水位达到泵轴心管边缘螺旋叶片处时，提升水量qV达到最大值。三、排水泵引水设备１．真空泵系统启动迅速，效率高，尤其适用于大、中型水泵和吸水管较长的水泵系统；但操作较繁，自控复杂。２．水射器(泵)适用于小型泵站，具有结构简单、占地少、安装容易、工作可靠等特点。第十节排水泵站水力学计算举例以水力学原理为基础，设计所需扬水量和扬程知最大设计流量，最小设计流量，确定泵的台数和型号布置泵的位置和出水管的线路，并确定水管的口径核算所选水泵是否合用，要否修正管线水头计算方法水流通过管件时有局部水头损失，局部损失的计算公式如下：为简化计算，常化管件为直管，与直管一起计算水头损失。直管水头损失的公式为：管件的相当长度公式：当粗糙系数n＝0.013时，得：81.5150029.570011.735060.6120024.06009.530047.5100018.85007.525041.290016.44505.620035.580014.04003.8150αDαDαD系数α的值例2-7某一工业城镇的人口6000人，居住区生活污水的平均流量为8.5L/s，总变化系数为2.1，则设计流量约为18L/s。工厂甲三班制工作，设计流量为26L/s。工厂乙一班制工作，生活污水和工业废水在8h当中均匀排出，设计流量为6L/s。在终点泵站处的地面高程为41.50m。泵站入流沟管的管径为350mm，水面高程为36.45m，沟底高程为36.24m。试根据上述条件，进行泵站的水力学设计。解：（1）泵站的最大入流量为50(18+26+6)L/s。居住区的生活污水的最小时流量估计为平时日流量的1.0％，则最小入流量等于8.5864000.0136002L/s。故泵站的最小入流量为2+26＝28L/s。泵站的汲水能力应能适应28~50L/s(100~180m3/h)之间的任何入流量。（2）污水处理厂第一个水池(沉砂池)水面高程假定为45.50m。泵站进水池中的最低水位在入流沟管底下1.50m左右，假定为34.85m，泵站进水池中的最高水位比入流沟管中的水位低0.08~0.15m(水流过栅时的水头损失)，定为36.35m，故净扬程在9.15~10.65m之间。（3）根据入流量和净扬程数据并加上估计的管线水头损失2.0m和自由水头1.0m，选用4PW型水泵三台,转速n＝960r/min，其中一台备用。其高效工作段的流量为20L/s~33L/s,总扬程为12.0~10.5m(读自特性曲线)。（4）进水池容积采用相当于一台泵5min的扬水量:有效水深为1.5m，则进水池面积为6.7m2。（5）泵站建筑和水泵及管线布置采用类似教材中图3-16所示的形式。管线布置情况如下图所示。管径是根据流速范围决定的，必要时可以修改。（6）管道水头损失计算总计异径三通喇叭口单向闸闸门弯头直管部件相当长度αξ件数管线并联后管线并联前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(转弯流动)(直线流动)Ф150Ф200Ф150Ф150Ф150qV/(L·s-1)一台工作两台工作管线并联前管线并联后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管道水头损失的计算（7）绘制水泵及管线的特征曲线。图中a线为一台泵的qV-h曲线，b线为二台泵并联的qV-h曲线；c线和d线以及e线和f线分别为集水池在最低水位和最高水位时的单泵工作的管道曲线qV-∑h，以及双泵并联工作的管道曲线qV-∑h。qV/(L·s-1)第一节污水设计流量的确定设计流量污水沟道的设计流量是设计期限(20~30年)终了时的最大日(或最大班)最大时的污水流量,它包括生活污水设计流量和工业废水设计流量,在地下水位较高的地区，宜适当考虑地下水渗入量。居住区的生活污水设计流量的确定式中：qv——居住区的生活污水设计流量；qvn——居住区的生活污水量标准；N——使用沟道的设计人数；K总——总变化系数。城镇居住区和工厂居住区的生活污水设计流量是按每人每日平均排出的污水量、使用沟道的设计人数和总变化系数计算的，公式如下：居住区的生活污水量标准qvn设计期限终了时每人每日排出的生活污水量按现行相关设计规范采用室内卫生设备的情况当地气候生活水平生活习惯与有关设计人口数N：设计期限终了时的预估人口数，与城市的发展规模及人口的增长率有关。估算方法(1)按城市总体规划确定的人口密度计算:式中：P——人口密度，即单位面积上的人口数，人/hm2

，分为城市人口密度和街坊人口密度；A——排水区域的面积，hm2。设计人口数N：设计期限终了时的预估人口数，与城市的发展规模及人口的增长率有关。式中：N——设计人口数，即n年后的估计人口数；N0——现在人口数；γ——人口自然增长率；n——设计期限，20~30年。

估算方法(2)按人口自然增长率估算：日变化系数K日——一年中最大日污水流量与平均日污水量的比值。时变化系数K时——最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值。总变化系数K总——最大日中最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。K总=K日·K时

居住区的生活污水量标准qvn是一个平均值。流入污水管道的污水量时刻在变化，变化程度通常用变化系数表示。式中：qv0——比流量，L/(s•hm2)；A——设计沟段的排水面积，hm2。方式划分街坊的泄水面积设计沟段的排水面积A的确定围坊式通常用各街角的角平分线划分街坊成4块，每块街坊的污水假定排入相近的接沟低侧式通常假定整块街坊的污水排入在其低侧的街沟中对边式通常将街坊面积用中线划分，被划分的街坊的污水假定排入邻近的街沟中工厂生产区的生活污水设计流量的确定工厂生产区的生活污水流量不大，收集和输送这部分污水的沟管可以采用最小管径（200mm），不需要进行计算，当流量较大需要计算时，可参考下表

。车间性质每班每人的生活污水量标准/L时变化系数每班每人淋浴污水量标准/L热车间352.560一般车间253.040工厂生产区的生活污水流量较大时，可用下式计算：式中：qv——工厂生产区的生活污水设计流量，L/s；N1——一般车间最大班的职工总人数（一个或几个车间的总人数）；N2——热车间最大班的职工总人数（一个或几个热车间的总人数）；N3——一般车间最大班使用淋浴的职工总人数（一个或几个车间的总人数）；N4——热车间最大班使用淋浴的职工总人数（一个或几个热车间的总人数）。工业废水量的确定方法按工厂或车间的每日产量和单位产品（每件产品，每吨产品等）的废水量计算按生产设备的数量和每一生产设备的每日废水量进行计算式中：qv——工业废水设计流量，L/s；m——生产每单位产品的平均废水量，m3；M——产品的平均日产量；T——每日生产时数；K总——总变化系数，因为K日=1，所以，K总=K时。第二节污水沟道系统的平面布置污水沟道系统的平面布置确定排水区界，划分排水流域选择污水厂出水口的位置拟定污水干沟及总干沟的路线确定需要抽升的排水区域和设置泵站的位置确定排水区界，划分排水流域排水区界是排水系统敷设的界限通常排水流域边界应与分水线相符合具体根据地形及城市和工业企业的竖向规划划分排水流域确定排水区界，划分排水流域

IIIIIIIV拟定污水干沟及总干沟的路线选择污水厂出水口的位置选择污水厂出水口的位置原则城市的下风向水体的下游离开居住区和工业区拟定污水干沟及总干沟的路线应遵循的主要原则： 应尽可能在路线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。 地形和竖向规划排水体制和其他管线的情况污水厂和出水口位置水文地质条件道路宽度地下管线及构筑物的位置工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况以及发展远景和修建顺序拟定污水干沟及总干沟的路线定线时考虑的因素：几种具体情况分析拟定污水干沟及总干沟的路线地形具有适中的坡度地形坡度较陡流域范围大，且地形较平坦地形将城市划分成高低二区地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形将城市划分成高低二区地形将城市划分成高低二区地形将城市划分成高低二区排水泵站的布置中途泵站：位置根据沟道的最大合理埋深决定终点泵站：一般设在污水厂内处理构筑物之前局部泵站：比较低洼地区，高楼地下室，地下铁道和其他地下建筑物中支管定线街坊狭长或地形有倾斜时：低侧式地形平坦且面积较大：围坊式建筑已定和街坊管道自成体系：穿坊式低侧式围坊式穿坊式第三节沟道在街道上的位置与房屋、树木保持一定距离，避免渗漏而影响房屋基础，避免树根挤坏沟管；污水沟道应设在道路上，街区连接支沟较多、地下管线较少一侧；街道宽度＞40ｍ时，可以考虑设置两条排水管；地下设施拥挤或交通极其繁忙场合，可以把地下管线集中在隧道中(共同沟)。沟道在街道下面设置时应遵循的原则：街道地下管线的布置

管线隧道(共同沟)一般布置方式：给水管在沟管之上；电力线、煤气管、热水管、热气管在给水管之上；地下管线交叉时的处理原则：小管让大管；有压管让无压管；新建管线让已建管线；临时管线让永久管线；柔性结构管线让刚性结构管线。沟道具有允许的压缩高度第四节污水沟道的水力学设计

污水沟道水力学设计任务根据已经确定的沟道路线，计算和确定各设计沟段的设计流量、管径、坡度、流速、充满度和沟底高程。原则不冲刷、不淤积、不溢流、要通风。计算步骤确定控制点开始，从上游到下游，计算和确定各个设计沟段的有关数据。基本概念控制点对整个沟道系统的高程起控制作用的点，其埋深影响整个沟道系统的埋深，故应尽量降低控制点的埋深控制点的位置离污水厂或出水口最远处；排水流域中，地面高程最低处；沟道埋深有特殊要求处(如地下室)减小控制点埋深方式加强沟管强度；提高控制点处的地面高程；设置局部泵站提升水位基本概念设计流量组成设计沟段两个检查井之间的沟段（中间可以有其他检查井），沟段可以转向，要求采用的设计流量不变或基本不变，采用同样的管径和坡度沿线流量本沟段服务的街坊流量集中流量工厂或公共建筑的流量转输流量上游沟段和旁侧沟段转输流量污水沟道水力学计算示例将沟道划分为若干设计沟段，从污水厂开始标定每个设计沟段起讫点上的窨井编号计算步骤一确定各设计沟段的设计流量计算步骤二从上游沟段开始进行各设计沟段的水力学计算计算步骤三步骤1：根据污水干沟平面布置图，从上游至下游将设计沟段编号列入表中第1行步骤2：从沟道平面图上量出每一段沟段的长度，注在图上，并列入表中第2行步骤3：将各设计沟段的设计流量列入表中第3行步骤4：从该城镇的总体规划图中，求得设计沟段起迄点引颈出地面高程，注在图上，并列入表中第10、11两行步骤5：计算每一设计沟段的地面坡度=地面高程差/距离，列入表中第18行步骤6：根据流量和各个沟段的地面坡度，查水力算图，将需要的管径、坡度、流速、充满度并列入表中第4、5、6、7四行步骤7：算出水深，h=(4)×(7),列入表中第8行步骤8：根据求得的沟道坡度，计算沟段上端至下端的沟底降落量iL=(5)×(2)，列入表中第9行步骤9：根据现场条件，选择起点沟底标高，并根据各种平接方式，计算水面标高，各数据分别列入表中第12、13、14、15四行步骤10：计算覆土厚度，覆土厚度=地面高程-沟底高程-管径-管壁厚度，各数据分别列入表中第16、17行步骤11：将求得的管径、沟底高程直接标注在沟道平面布置图上第五节沟道施工图的绘制沟道施工图沟道平面图沟道剖面图比例尺1:500水平比例尺1:1000垂直比例尺1:100内容初步设计平面图上的项目现有的地面设施所有的现存地下各种管线初步设计剖面图上的项目沟道材料和基础做法与沟道直交的其他地下管线的资料设计沟道的走向和改向角度内容沟道平面图(技术设计)沟道总剖面图(技术设计)第六节污水泵站的设计

泵组的选择进水池容积计算确定泵站的建筑设想及泵组与管道的布置起重设备的选择和布置电器设备和自动化设备的选择施工方法的确定泵站的建筑与结构设计污水泵站是排水系统中的重要构筑物排水泵站设计中要解决的问题根据最大时、平均时、最小时流量及相应的全扬程，按照水泵的特性曲线选择水泵，要求选用的水泵在以上各种情况下能高效运转。污水泵的选择泵型工作泵数量/台备用泵数量/台同一型号1～415～61～2≥62两种型号1～415～62(各一)>62(各一)不小于最大一台泵的5min出水量，进水池大小要满足管道与设备的安装要求。人工操作每小时不宜多于4次，自动操作每小时不多于6次。进水池进水池最高水位和最低水位之间的容积。有效容积有效容积设计要求格栅位置进水池污水入口处作用阻挡粗大物质，保护水泵清渣方式人工、机械，目前一般采用机械格栅栅面与水面成60°~70°角，过栅流速0.6~1.0m/s，栅间空隙10~20mm(随水泵类型和大小而定)参数粗格栅细格栅弧形格栅除污机吸水管安装要求吸水管中流速0.7~1.5m/s每台泵布置单独的吸水管，力求短而直，以减小阻力损失吸水口设置喇叭口吸水口水平部分顺水流方向略微抬高与水泵连接处采用偏心大小头自灌式布置的水泵，吸水管上应安装闸阀出水管泵站进水池或上游窨井中设有应急出水口时采用一条总出水管泵站进水池或上游窨井中没有应急出口或泵站很大时采用两条总出水管出水管中流速0.8~2.5m/s不能小于0.7m/s出水管的所有管道应不妨碍交通、检修等，便于安装和拆卸泵组间水泵机组的平面布置一般按单排布置；泵组多时，可采用两排或交叉排列布置影响泵组间布置的因素水泵型号外形尺寸水泵台数泵站建筑形式布置要求泵组之间、泵组与墙壁之间有一定的距离，满足维修和安装需要污水泵站建筑要求泵组间的高度应便于设置的吊装泵站的地上部分一般采用自然通风，在地下间应设置机械通风设备无吊车起重设备的泵组间室内净高不小于3.0m有吊车起重设备的泵组间吊起物件与地面物件间有不小于0.5m的净空有高压配电设备的泵组间高度应根据电器设备要求确定污水泵站建筑形式按泵站与集水井的组合方式区分合建式分建式常用，进水间与泵组间下层在同一高程上，水泵轴线低于进水室中水位少用，可用于土质差、施工困难、进水间深度大的场合，缺点是水泵启动需用引水设备便于安排设备,需开挖法施工污水泵站建筑形式按泵站平面形状矩形圆形组合对土质要求低，可采用沉井法施工地下部分圆形，地上部分矩形，适用于小型泵站事故排出口设置事故排出口的情况设置位置泵站前第一个窨井处污水泵站不可能具有两个独立电源，也没有备用内燃机时事故排出口的设置，应取得当地环保部门卫生机关的同意第一节雨水径流量的估算阵雨历时：指一场暴雨经历的整个时段。降雨历时：指阵雨过程中任一连续的时段。雨水沟道和合流沟道的设计以降雨量为基础，其设计流量为雨水径流量。

雨量参数：降雨强度：指在某一降雨历时内的平均降雨量。深度h（mm）表示方式1hm2面积上的降雨量（m3·h-1·m-2）降雨量：一段时间内降落在某一面积上的总水量。

雨量参数：i=h/t（mm·min-1）q=Ki=166.7

i

（L·s-1·hm-2）表示方式降雨强度频率：通常称单位时间内某种事件出现的次数（或比例）为频率，水文统计上，用频率反映水文事件出现的频繁情况。降雨强度的重现期。

雨量参数：洪水的大小50年一遇100年一遇洪水重现期50年100年频率2%（0.02）1%（0.01）

推理公式：雨水沟道设计流量一般采用推理公式计算：式中：qv——雨水沟道的设计流量，L/s；

A——排水面积，hm2；

i

——降雨强度，mm/min；

q——降雨强度，L/（s·hm2）；

K——单位换算系数，等于167；

ψ

——径流系数，其值小于1，地面径流量与降雨量之比。降雨分析一个自记雨量计降雨记录的整理—雨量曲线和雨量公式分析每一年的记录整理每一年的降雨分析汇总表全国十大城市雨量公式摘要表编制降雨分析整理成果表和绘制雨量曲线雨水沟道设计流量的估算——设计降雨强度的确定t——设计降雨历时（排水面积的集水时间），min；t1——地面积水时间，min；t2——在沟道中流行的时间，min；l——集中点上游各沟段的长度，m；v——相应各沟段的设计流速，m/s。

设计降雨历时：以排水面积中最远的一点到集水点的雨水流行时间作为设计降雨历时。式中：雨水沟道设计流量的估算——设计降雨历时的确定

设计雨水沟道，确定设计降雨强度时，常选用重现期较短的当地降雨强度。选用重现期，主要看：沟道溢流；地区集水将造成的危害；施工费用。

雨水沟道设计流量的估算——设计重现期的确定

影响径流系数的因素：地面的透水性、地面坡度、降雨情况（久雨和暴雨）。径流系数常采用面积内各类地面的径流系数的加权平均值。0.15公园或绿地0.30非铺砌地面0.40干砌砖石和碎石路面0.45级配碎石路面0.60大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面0.90各种屋面、混凝土和沥青路面ψ地面种类

雨水沟道设计流量的估算——径流系数的确定

苏联：集水时间的修正、自由容积的利用和压力流的利用。我国：《规范》修订。雨水沟道设计流量的估算——降低设计流量的尝试

应用推理公式确定雨水沟道的设计流量时：排水面积的值精度较高；径流系数的值很难精确，且随城市的建设而变动；降雨强度设计值的确定，随意性很大；重现期的选用富有随意性；地面集水时间富有随意性。

雨水沟道口径的决定同经济考虑有密切关系，不太可能避免溢流，如果溢流问题考虑周到，雨水沟道可以小些。讨论

第二节雨水径流量的调节有可能降低整个沟系的造价由于雨水流量大，沟槽长，下游沟道的雨水流量尤其大，设置调节池，可使下游沟道的设计流量减小，降低下游沟系的造价，而且做调节池的造价要比沟管省，故有可能降低整个沟系的造价。能使雨水沟道的设计有较大的灵活性如今后在所在的汇水区域上大量造房，会使不透水面积增加，从而使径流量剧增，一般很少有可能再重新排管，此时若能设置一个调节池，将上游的流量引入调节池，洪峰过后再排入下游管道，则可使下游沟道仍能使用，从而解决该技术矛盾。能改善合流制管系暴雨时的溢流水水质由于合流制沟管在遇到暴雨时，会有大量溢流水产生，而溢流的水中含有相当的生活污水和工业废水，水质较差，若能在截流式合流制的溢流井后面设置调节池，并对进入调节池的溢流污水进行处理后再将其排入水体，就能使最终排入水体的溢流水的水质得到改善。雨水径流调节池的作用

调节池的位置选择很重要，调节池若设置在排水系统的开始或末端，可想而知是意义不大的，故最佳位置的选择需要慎重考虑。

调节池的最佳设计位置选择

尽可能利用当地的地形条件，如水库、池塘、河流等。应专门建设。一般位置：汇流点。

在有池塘、河床可以利用，或有洼池可以建池的情况下，往往可以调节径流量，以减小其下游的沟道口径。调节池构造

流槽式泵汲式

溢流堰式

溢流堰式

流槽式泵汲式第三节城镇雨水沟道的设计

因雨水泵站投资、用电量都很大，尽量避免设置雨水泵站。因明沟造价低，考虑采用明沟。在建筑物密度较高、交通繁忙的地区，可采用加盖明沟。利用地形，就近排放地面水体，降低造价。尽量利用池塘、河浜受纳地面径流，最大限度地减少雨水沟道的设置。雨水沟道设计的原则雨水沟道系统的平面布置

雨水口的设置位置，要配合道路边沟，在道路交叉口处，雨水不应漫过路面。

陡坡地区:为避免因沟道坡度太陡，设跌水窨井等特殊构筑物，使干沟与等高线斜交，以适当减少干沟坡度。

受地形影响

平坦地区:为避免干沟埋深过大，增加造价，干沟应设在流域的中部，以减少两侧支沟长度。

根据城市规划和建设情况，考虑利用河湖水体与洼地调蓄雨水，把地形条件、地下水位以及原有的和规划的地下设施、施工条件等因素综合考虑，合理布置，分期建设，逐步完善。

布置原则

沟系定线

雨水沟系常沿道路铺设，设在道路中线的一侧，与道路相平行，尽量在快车道以外。

受道路交通影响

道路交叉口雨水口的布置管道按满流设计，明沟应留超高，不小于0.2m。最小设计流速为0.75m/s，明沟为0.4m/s。管道可不考虑最大流速，明沟的最大流速按下页表采用。最小管径300mm，最小坡度0.003；雨水口连接管管径200mm，最小坡度0.01。雨水沟道流速公式。管段衔接一般用管顶平接，当条件不利时也可用管底平接。最小覆土厚度，在车行道下时，一般不小于0.7m，基础应设在冰冻线以下。在直线管段上窨井的最大间距见下表。雨水沟道水力学设计的准则沟壁材料最大设计流速/（m·s-1）沟壁材料最大设计流速/（m·s-1）粗沙或贫砂质黏土0.8草皮护面1.6砂质黏土1干砌块面2黏土1.2浆砌块石或浆砌砖3石灰岩、砂岩4混凝土4管径或暗渠净高/mm最大间距/m污水管道雨水（合流）管道200~4002040500~7005060800~100070801100~150090100>1500100120雨水沟道水力学设计步骤步骤1：划分流域与沟道定线，确定雨水流向步骤2：划分设计沟段与沿线汇水面积

步骤5：进行水力学计算步骤4：确定沟道的最小埋深步骤3：确定雨量参数的设计值

雨量重现期采用一年，相应降雨强度公式：地面集水时间t用10min。径流系数及加权平均的计算：

水力学计算示例基本公式和数据：步骤1：从沟道系统图中量得各沟段的长度L列入第2项步骤2：根据排水面积的划分，将各沟段的沿线面积列入第3项步骤3：各沟段的排水面积列入第4项步骤4：从图中读出数据列入第14、15项步骤5：根据各沟段的假定流速，算出集流时间t，比流量q0，设计流量qv，而后从水力学算图上选定管径D与坡度I，并确定相应的流速v，当所确定的流速v与假定流速有出入时，再调假定流速并进行重新计算，最终使假定流速与确定的流速两者一致步骤6：计算各沟底高程，并填入表格列表计算及步骤

为什么下游沟段3-2的设计流量(qv=607.2L/s)反而比上游沟段4-3的设计流量(qv=627.2L/s)小?

窨井5处计算集水点t2的集水时间时有3个值,为什么选择最大的?

计算沟段5-4的上端的沟底高程时可得3个数值,为什么要采用最小的?Questions雨水沟道平面图的绘制

沟道系统平面布置图上，加注计算所得数据。规划阶段

完整的沟道平面图反映初步设计的要求标明窨井的具体位置可能有施工有关的地面建筑物其他地下管线及地下建筑物的位置管线图例及施工说明施工图设计阶段比例尺1:500~1:2000第四节雨水泵站的设计

雨水的地面径流量很大，雨水泵站的基建费用很高，使用率往往很低，只有当地势平坦、管路较长或出水河道水位很高时，才考虑设置雨水泵站。雨水泵的选择入流沟道流量的120%

设计流量

轴流泵和混流泵

雨水泵选择出水量大扬程小雨水泵特点另需装设小流量离心式污水泵或小型的轴流泵，以节约电能

合流泵站满足最大设计流量的要求，同时考虑雨水径流量的变化选型要求

一般不宜少于2~3台，最好选用同一型号，可不设备用泵

台数及型号

进水池的设计有效容积设计要求：不小于最大一台泵的30s出水量调节池：雨水沟道的断面一般很大，敷设坡度较小，故将沟道本身作为备用调节池来利用进水池的设计应使进水均等地流向每台水泵，必要时可以设置导流壁或椎，以防涡流的形成按水泵轮轴安装的位置

竖式卧式斜式干室湿室按泵组间是否浸水

中层：水泵间特点：检修方便，卫生条件好，因电动机间干燥，运行条件好，造价较高特点：结构简单，造价较低，吸水口处易发生漩涡，设备的拆装、检修和维护较为不便，室内的电器设备容易受潮，卫生条件较差下层：吸水室，连进水池上层：电动机间下层：连进水池（水泵浸于水中）上层：电机间第五节城镇防洪

城镇防洪

沿江河城市，当市区地面标高低于洪水或大潮的高水位，则该城市就有河洪的危险。受河洪威胁的城镇，大都筑江堤以御洪潮，同时还须解决市区本身的雨涝。

河洪

位于山坡或山脚下的城镇和工业企业，为防止坡面上的径流冲刷城镇，应在城镇山坡下修建防洪设施，拦截山洪，绕过城镇，把洪水泄入江河。山区溪河雨洪暴涨暴落，水势汹涌，破坏力极大。

山洪

防治的原则是因地制宜，宜顺不宜挡。

拦洪沟的设计应凭实地考察和历年洪灾的调查。第六节合流沟道系统的设计

合流沟道系统的适用条件与布置特点合流沟道系统

具有截流沟道，在截流沟道上设溢流井，当水量超过截流能力时，超过的水量通过溢流井泄入水体，被截流的水予以适当处理。

全部污水不经处理直接排入水体，对水体污染大，在环境保护上已不容许采用。截流式合流沟道在沟系造价上投资较省，沟系养护较简单。地下管线可减少，不存在雨水管与污水管的误接问题。合流制污水处理厂的造价比分流制污水厂高，处理养护也较复杂。截流式合流制在卫生上比分流制差，环境污染较大。截流式合流沟道与分流制系统相比的优缺点

当溢流井离排放水体较近且溢流井不受高水位倒灌影响时，原则上宜多设溢流井。

当溢流井受高水位倒灌影响时，宜减少溢流井数量，并在溢流管上设潮门，必要时设泵站排水。应使雨水及早溢入水体，以降低下游干沟的设计流量截流式合流沟系的布置原则截流倍数截流雨水量与晴天平均污水量之比n0合流污水水质与截流倍数合流制污水的水质特点

雨污混合水的BOD5与OC的平均浓度与晴天污水并无很大的差异（见左下表）雨污混合水的SS平均为晴天时的2倍雨污混合水水质的统计见右下表项目晴天雨天范围平均范围平均BOD550～195.9112.86.45～267.23119.67OC29.9～135.858.912.43～181.3474.26SS41.1～175.284.688.13～394.97209.91项目水样几率/%范围/（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浓度，最大值大多在平均值的2～3倍内，雨污混合水浓度变化很大，最大值可超过平均值的10倍以上，这是因沟道晴天时的淤积在雨天时被冲刷所致。一般雨天时的加权平均BOD5值约为晴天时的70％，很少会超过晴天时的浓度；雨天时的加权平均OC值约为晴天时的80％，但因地区不同，也有可能会超过晴天浓度的；对于SS，雨天时的加权平均浓度约为晴天时的2倍，低于晴天浓度的现象极为少见。当截流雨水量增大，溢流污染物将急剧减少，当截流雨水量到达2～3mm/h时，溢流污染物将显著减少；当截流雨水量超过2～3mm/h时，溢流污染物的减少就不明显。研究认为采用截流雨水量2mm/h比较适当，按全国最大小时污水平均量1mm/h计，则截流雨水量为最大小时污水量的2倍，截流管按3倍最大小时污水量设计。流出负荷量与溢流负荷量

我国近年来有部分沟道系统改造成截流式合流沟道系统，但改造后的截流式合流沟道并不理想，污染仍极严重，只是污染程度有所减轻而已，原因如下：我国合流沟道系统的工作情况与改造问题

规范规定截流雨水量倍数n0一般用1～5，实际上为节省投资，一般用0.5～1.0，截流倍数过小，致使大量污染物泄入水体，远远超过水体的自净能力。城市污水厂处理能力不足。目前城市污水厂按晴天污水量设计，甚至在晴天污水量下也已经超负荷运行，因雨天处理能力依旧，迫使大量雨污混合水不经处理直接流出。目前大量工业废水并没有达到进入城市排水沟道的水质要求，特别是一些水量大、浓度高或有毒的废水未经处理直接排入城市沟道。我国北方河流的流量较小，流量的季节性变化很大。将合流沟系改造成分流制一般需具备三个技术条件（3）城市街道要有足够的地下空间，使有可能实现铺设雨水和污水两个沟系（2）工厂内部的雨水和冷却水等排水系统与工业、生活污水系统分开（1）所有街坊与庭院都需具有雨水与污水两个沟道系统，严格分流（1）、（2）两条件难以具备，并且要改建几乎所有的接户管,要破坏大量路面，改造工作量极大，需要很长时间才可能完成，因此合流制改造成分流制在实践中较难实现。从技术和经济两个角度看，污水不经处理直接排入水体的合流沟道，主要的改造方向是向截流式合流沟道过渡。

直接排放型的合流沟道改造为截流式合流沟道，需规划设计的几个方面：截流倍数的选用要适当提高，我国《规范》建议的截流倍数1～5较低，所用n0值宜根据不同地区的水体稀释能力和自净能力作不同程度的提高。合流沟系污水处理厂的设计，应对截流污水作适当处理，处理能力应与截流量相适应。溢流井的位置、构造要得当，发挥其应有的作用。溢流口附近可设置雨污混合水调节池，以截取初雨径流，改善溢流污水水质，在晴天时把调节池中混合污水送至处理厂处理。截流干沟的布置应与市内河道的整治和城市防洪排涝规划相结合。截流式合流沟道的水力学计算合流沟道的设计标准按设计流量计算按最大生产班内的设计流量计算溢流井上游的沟段：按最大径流量计算溢流井下游的沟段：按被截流的雨水量计算按设计流量满流计算0.75m/s，另需校核旱流时沟内流速应比同一情况下的雨水沟道设计适当提高生活污水量工业废水量

雨水量

设计流量

设计充满度设计最小流速设计重现期q’v

=(n0

+1)qvh

+q’vh

+q’vyqv

＝qvs＋qvg＋qvy＝qvh＋qvy第一个溢流井上游沟道的设计流量qv：溢流井下游沟道的设计流量q’v：截流式合流沟道的设计流量式中:qvs——平均生活污水量，L/s;qvg——工业废水的平均最大班流量，L/s;

qvy——设计雨水径流量，L/s;qvh——qvh＝qvs+qvg，旱流污水量，L/s。式中:q’vh——溢流井以后的污水设计流量，L/s；

q’vy——溢流井以后汇水面积的设计雨水径流量,L/s;n0——截流倍数。溢流井水力学设计

截留干沟按满流设计，满流时堰口开始溢流。

水力学设计上，溢流开始时，二条入流管和一条截流出水管的水位应在同一高程，即堰口高程（截流沟段采用沟顶平接）。溢流井构造二条入流管：上游合流干沟，上游截流干沟二条出流管：下游截流干沟，溢流管

上游合流污水流量上升时，溢流井中水位随着上升，溢流量逐渐加大。这时，截流干沟从重力流转入压力流，流量随着变动。截流干沟终端应设窨井控制流量，以免污水厂出现来水过多而泛滥溢流过程确定堰口高程：以堰口高程的确定和堰口长度的核算为目的的溢流井水力学设计溢流井下游沟道的设计流量q’v：堰口与上游合流干沟（D一般大于1m）垂直时，堰口长度L=D。估计与设计流量相应的堰口水头H，若H过大，适当增加堰口长度，改变溢流井平面布置。堰口流量的公式：式中：v2/2g为堰口附近流速水头,可采用上游合流干沟的设计流速水头；C值和H值最好用实测确定；C可采用1.86。

上游合流干沟设计流量qv1等于径流设计流量qv与污水设计流量qvw之和：

qv1=qv+qvw下游截流干沟设计流量qv2=n0qvw或(n0+1)qvw，n0称稀释倍数，决定于环境质量要求和经济条件。计算在截流干沟满流时，上游合流干沟中的充满度h/D。溢流井堰口高程=上游合流干沟沟底高程+h。

例：某镇合流沟系人口密度为400人/hm2，污水量标准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：截流式合流沟道水力学计算实例

求：截流干沟3-2-1-0的设计流量及D、I、v。第七节我国旧城传统排水措施

泰安、曲阜、潍坊、杭州

四城市旧区都没有排水沟道，借天然地形、地面水体和下渗排除雨水。

泰安：泰山南麓雨水多由冲沟宣泄。旧城区地层为冲积层，由砂砾和粉砂质黏土组成，渗水性良好。城区雨水沿地面和街道流淌，并无沟道，总不积水。岱庙地表无铺盖，设互连甬道以便行走，甬道拱起，高于路边泥地，虽雨天也可行走。曲阜：曲阜以孔庙、孔府和孔林成名。孔林南侧有洙水河流过，城区有明渠，从城内北部向东绕城东部沿城南部向西接洙水河。孔府、孔庙原无排水沟道，因出现积水，于1978年孔庙、孔府修建了排水暗沟，在孔府中，暗沟常穿屋而过，天井中也加设雨水口。泰安、曲阜、潍坊、杭州潍坊：潍坊旧城区无暗沟，也无砖砌的明沟。雨水沿地面流淌。庭院雨水从大门门侧墙洞流至街面。群屋间杂有砖瓦的坑塘，雨天进水。城的北区内有池塘。

泰安、曲阜、潍坊、杭州杭州：杭州旧城排水方式极为少见，采用渗水土坑，称天井沟。土坑筑在天井中靠房屋一边，坑壁