室外排水管道工程设计的总结

室外排水管道工程设计的总结随着城市气体环境和水体环境的日益恶化,人们对污水处理的问题逐渐重视,为了减排保护环境,各城市的室外排水管道工程设计都必不可少,尤其是排水管网设计涉及的范围广、工程量大、沿线的地形地貌复杂,是城市污水处理系统中的建设重点和难点。从大范围来讲,室外排水管道工程设计首先要依据室外给排水设计规范、小区给排水规范、施工规范、给水排水设计手册等相关规范和手册;然后要结合地区地理、气候特点及各地污水管理部门的运行规程等实际情况,从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、设计。在此,本人结合多年的工作实践谈谈室外排水管道工程设计中需要着重考虑的几点问题。1、排水体制的选择排水工程设计应以批准的当地城镇(地区)总体规划和排水工程总体规划为主要依据。排水体制(分流制或合流制)的选择,应更根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件,综合考虑确定。对于新建地区的排水系统宜采用分流制,对于旧城区已经成形的合流制需结合当地的经济情况和各方面因素慎重选择合理的排水体制。如广州市番禺南村镇,旧城区主干道下的排水系统目前是合流制,但新建的住宅小区已实行雨污分流,在对南村镇污水系统设计时,排水体制考虑近期采用截流式合流制,远期通过雨污分流改造变为分流制。2、排水量的计算及需注意的问题(1)污水流量的确定 污水设计流量计算在分流制排水体制下,污水设计流量需根据如下公式来计算:Q=Q1+Q2+Q3其中:Q1为居住区生活污水设计流量(L/s)。按下式计算Q1=n×N×Kz/(24×3600)n----污水定额(L/(人*d)),含居民生活污水定额和综合生活污水定额,可按当地用水定额的80%~90%采用。如广州市番禺区综合生活污水定额就是采用用水定额的85%。N----设计人口数Kz----生活污水量总变化系数,按《室外排水设计规范》有关规定计取或按实际数据采用。Q2为工业企业内生活污水量、淋浴污水量(L/s)。应与国家现行的《室外给水设计规范》的有关规定协调。Q3为工业企业的工业废水量(L/s)。工业废水量级及其总变化系数应根据工艺特点确定,并与国家现行的工业用水量有关规定协调。 在计算时需注意的问题对于以上流量公式的计算中,设计人口数为设计年限内的规划人口数而不是现状人口数,故计算出的污水量为远期规划污水量。此设计总流量的计算值为管径确定的重要参数,但需注意用现状污水量来校核设计管径,以达到在现状污水量的情况下,管道的流速仍能尽量满足不淤流速的要求。(2)雨水设计流量的确定 雨水设计流量的计算雨水管道的设计流量按下式计算:Q=F×q×ψ其中:F为汇水面积(ha)其划分应结合地形坡度、汇水面积的大小及雨水管道布置等情况划定。地形较平坦时,可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积;地形坡度较大时,应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。ψ为径流系数。按《室外排水设计规范》有关规定计取。q为设计暴雨强度(L/(s*ha))。按下列公式计算:q=167A1(1+ClgP)/(t+b)n式中t---降雨历时(min)。t=t1+mt2,t1为地面集水时间,一般取5~15min;m为折减系数,暗管取2,明渠取1.2;t2为管渠内雨水流行时间。 在计算时需注意的问题以上雨水流量的计算公式中需注意重现期的合理选择,对于一般的城市道路仅考虑1年,对于其他雨水系统的构筑物需根据其重要性来考虑重现期的选择。由于在城市的雨水管道系统设计计算过程中,往往选择计算的管段较长,对于管道内的流行时间考虑不全面,计算出来的值比实际往往偏大。为了更合理地选择管径,节省工程投资,建议在雨水管道管径选择的时候考虑规范流速较大值,这样确定的管径不会偏大,且在保证最大雨水量过水的同时又能避免正常雨水量时流速过小的情况,能与实际情况更吻合。(3)合流制的污水设计流量的确定 合流污水量的计算对于合流制的污水设计流量需以第一个溢流井为界来定义,对于溢流井上游的管段设计流量按下式计算:Q=Qh+Qy其中Qh为溢流井以上的旱流污水流量,Qy为设计雨水流量。溢流井以下管段的设计流量按下式计算:Q’=(n0+1)Qh+Qh’+Qy’式中n0----截流倍数,即溢流时所截流的雨水量与旱流污水量之比。Qh’----溢流井以下的旱流污水流量(L/s)Qy’----溢流井以下汇水面积内的设计雨水流量(L/s) 在计算时需注意的问题合流污水量的计算中,往往很多设计师将旱流污水量定义为最大时污水量,其实这样计算会给出一个较大的设计管径。在实际生活中,最大时污水量和最大时雨水量同时发生的几率很低,在管道设计不应考虑,所以旱流污水量均应取平均日流量来计算。这样计算出来的管径更为经济合理,不会造成工程投资过大浪费。(4)污水厂处理构筑物设计流量确定需注意的问题由于很多城区已建管道系统均为雨污合流制,为了减少污水对城区水体环境的影响,往往需将合流制管道改造成截流式合流制管道,很多设计师错误地将截流后的合流污水量确定为污水厂各构筑物的设计流量,在此需重点提出污水厂各构筑物的设计流量仅为旱流污水量,不考虑截流污水量。3、管材选用及需注意的问题(1)典型管材的特性对比室外无压排水管一般很少采用金属管,只有当排水管道需要承受较高压力或对渗漏要求严格的地方(如污水泵站的进水管和出水管等)才采用金属管材。较为常见的为混凝土及钢筋混凝土管,近几年,双壁波纹管、HDPE高密度缠绕管等也在室外排水工程中得到较为广泛的应用。现就钢筋混凝土管、双壁波纹管、HDPE管三种管材的技术性能比较情况列表如下:设计时应根据建设要求结合各种管材的特性做到管材选用经济、合理。(2)管材选用需注意的问题在管材选用时不能盲目地以为新型的管材就优于传统的管材,需结合工程实施的工期要求,区域经济发达程度及管道埋深、敷设位置和施工工法来综合考虑选用管材,笔者认为传统的混凝土管不仅价格便宜,而且各方面力学性能有保证,在改良了管道接口的基础上,对于橡胶圈承插接口的混凝土管不失为一种好的排水管材,值得大面积推广和使用。4、设计中需注意的其他问题(1)钢筋混凝土管接口选择用于排水的混凝土管的管口形式常用的有平口管、企口管和承插口管。管口形状不同,接口的方法也不同。管道接口一般分为柔性接口、刚性接口、半柔性接口三种。橡胶圈接口、沥青油膏、石棉沥青卷材接口等均为柔性接口,刚性接口常见的有水泥砂浆、钢丝网水泥砂浆抹带接口,而石棉水泥接口则为半柔性接口。对于接口要求强度较高、严密性闭水性较好的污水管道宜采用柔性或半柔性接口。由于广州市水系发达,地下水位较高,地质情况非常复杂,为了避免管道不均匀沉降,现设计的排水管道均考虑采用柔性接口。(2)管线竖向控制管线竖向控制应从多方面进行综合考虑:为保证管线所服务区域雨污水能顺畅排入,要求管线要有一定的坡度;而随着埋深增大,挖槽深度增加,施工难度也随之增大,特别是在土质较为软弱地段更为突出,这样必然提高管网造价;同时城市道路下的市政管线错综复杂,为在高程上使各管线基本相互错开,也应合理控制各管线高程,一般来说,从上至下管线顺序依次为电力管(沟)、电讯管(沟)、煤气管、给水管、热力管、雨水管、污水管。总的来说,室外给排水管道工程设计是一