城鎮(zhèn)給排水電子教案要點

1、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院農(nóng)業(yè)水利工程系系城鎮(zhèn)給排水課程教案第一篇給水工程第一章城鎮(zhèn)給水工程第一節(jié)城鎮(zhèn)用水標(biāo)準(zhǔn)與用水量城鎮(zhèn)用水量可分為生活用水量、生產(chǎn)用水量、消防用水量和其他用水量一、用水標(biāo)準(zhǔn)（城市的）（一）生活用水標(biāo)準(zhǔn)與生活水平、生活習(xí)慣、氣候條件、水費、水質(zhì)等有關(guān)。（二）工業(yè)生產(chǎn)用水量標(biāo)準(zhǔn)用水標(biāo)準(zhǔn)由工藝專業(yè)提供。工藝不同差異很大，同一種工藝也也因為地域不同而不同，用水量由工藝專業(yè)提供。（三）消防用水量標(biāo)準(zhǔn)建筑設(shè)計防火規(guī)范（GB50016-2006）高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范（GB50045-95） （2005版本）（1）城鎮(zhèn)居住區(qū)室外消防用水量（同一時間內(nèi)火災(zāi)次數(shù)的概念）（2）工廠、倉庫和民用建筑的

2、室外消防用水量，應(yīng)按同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)（教科書3）（注意備注）（3）建筑物的室外消火栓用水量，不應(yīng)小于表8.2.2-2的規(guī)定（教科書3）（注意 備注）（四）其他用水量標(biāo)準(zhǔn)（教科書 3）（1）澆灑、綠化（2）汽車沖洗（3）未預(yù)見水量及管閥漏失水量，分別按最高日用水量的8%-12%,和10%-12%計算。 二、用水量變化引入此概念的前提：每天用水量早晚不同，每年各季節(jié)不同。日變化系數(shù)Kd = Qmd Q最高日用水量平均日用水量時變化系數(shù)24二ff 24q 二 Kh 246 ; Kh(QQ2Q3Q4)(1.18243. 61.25) (L/ S)q即給水管網(wǎng)須提供的最高日最高時的平均秒流量，城市給

3、水管網(wǎng)以它作為設(shè)計流量。符號意義見教課書第 4頁第二節(jié)水源與取水工程一、水源的選擇水源地應(yīng)設(shè)在水量、水質(zhì)有保障和易于實施水源保護的地段。選用地表水作 水源時，水源地應(yīng)在城鎮(zhèn)和工業(yè)區(qū)上游，地下水水源地應(yīng)選在不易污染的蓄水地 段。二、水源的衛(wèi)生防護（1）地下水的衛(wèi)生防護（2）地表水的衛(wèi)生防護三、取水工程（一）地下水取水構(gòu)筑物1 .管井 2.大口井 3.滲渠（二）地表水取水構(gòu)筑物2 .固定式取水構(gòu)筑物（水量大）（1）岸邊式（2）河床式3 .活動式取水構(gòu)筑物（水量?。? 1）浮船式（2）纜車式第三節(jié)凈水與輸配水工程一、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)國家以規(guī)范的形式制定了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，生活飲用水常規(guī)檢驗項目及限值。城鎮(zhèn)供水是以生

4、活飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求的。二、凈化工藝與凈水廠（目的使原水水質(zhì)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)）1 .凈水工藝流程（對于不同水源原水，凈化工藝有所不同）（1）地面水處理工藝流程（較繁）（2）地下水處理工藝流程2 .凈水工藝（1）混凝沉淀 （2）過濾（3）消毒工藝3 .凈水廠三、輸水與配水工程輸水與配水系統(tǒng)有輸水泵站。中途升壓站、輸水管、配水管和調(diào)節(jié)構(gòu)筑物組成。1 .輸水泵站（二次泵站）與中途升壓站2 .輸水管（向城鎮(zhèn)配水管網(wǎng)送水的總管）3 .配水管網(wǎng)（向用戶供水的管道：a樹枝式b環(huán)式）4 .管網(wǎng)上的附屬設(shè)備（1）閥門（2）室外消火栓5 .調(diào)節(jié)構(gòu)筑物（1）清水池（水廠內(nèi)）（2）高地水池或水塔第四節(jié)給水管道、配件及設(shè)備一

5、、金屬管（一）鑄鐵管（二）剛管（焊接鋼管、無縫鋼管、熱鍍鋅鋼管）（三）銅管與不銹鋼管二、非金屬管（一）鋼筋混凝土管（二）石棉水泥管（三）塑料管（四）玻璃鋼管三、管道配件及附屬設(shè)備（一）管道連接配件（二）控制及調(diào)節(jié)配件（三）配水配件（各種用水器具上的放水水龍頭、冷熱水龍頭感應(yīng)式?jīng)_洗閥、自閉式?jīng)_洗閥）（四）量測儀表1 .壓力表、真空表、溫度表（一般只測量不記錄）2 .水量量測：水表、電磁水表、超聲波流量計、孔板、文氏表第二章給水管網(wǎng)工程設(shè)計2.1 管段設(shè)計流量計算2.2 初擬管徑2.3 管網(wǎng)平差2.4 管網(wǎng)水力計算2.5 輸水管設(shè)計2.6 管網(wǎng)校核2.7最大閉合差的環(huán)校正法和多水源管網(wǎng)平差2.8設(shè)

6、計成果整理管網(wǎng)計算會遇到兩類課題：1.管網(wǎng)設(shè)計計算(最高時)一一第一類課題2.管網(wǎng)復(fù)核計算(消防時、事故時及最大轉(zhuǎn)輸時等)一一第二類課題一類課題第二類課題已知條件管網(wǎng)定線圖、設(shè)計流量管網(wǎng)定線圖、設(shè)計流量、管徑擬定內(nèi)容節(jié)點流量Qi、管段流量qij節(jié)點流量Qi、管段流量qij計算內(nèi)容Dij、hij、匯 hijhij、E hij最終目的Dij、Ht、Hp復(fù)核最高時確定的水泵能否滿足其他工況時Q、H的要求2.7 管段設(shè)計流量計算1、沿線流量是指沿線分配給用戶的流量。管網(wǎng)配水情況比較復(fù)雜，高峰流量各異。計算時加以簡化。比流量法，假定小用水戶 的流量沿線均勻分布。(1)長度比流量假定水量沿管網(wǎng)長度均勻流出

7、。管線單位長度上的配水流量，稱為長度比流量，記作qcb。Qh 一 qiqcb .一r-l /s m式中Qh管網(wǎng)總最高時設(shè)計流量，l/s; qi 管網(wǎng)中大用水戶集中 流量的總和，l/s;雙側(cè)配水：取管道實長 l配水干管計算總長度，mJ單側(cè)配水：取管道實長 的一半不配水：計算長度為零則每一計算管段 沿線流量記作qy為：qy = qcb li (l /s)式中mli -該管段的計算長度,o（2）面積比流量假定沿線流量均勻分布在整個供水面積上。管線單位面積上的配水流量，稱為面積比流量，記作qmbqmb需沿線配水的供水面積總和，mI 2則每一計算管段沿線流量記作qy為：qy=qmb*Ai 每一管段所負(fù)擔(dān)

8、的供水面積可按分角線法和對角線法劃分。在息：1）面積比流量考慮了沿線供水面積（人數(shù)）多少對管線配水的影響，計算結(jié)果更接近實際 配水情況，但計算較麻煩。當(dāng)供水區(qū)域的干管分布比較均勻時，二者相差很小。這時，用長 度比流量較好。2）當(dāng)供水區(qū)域內(nèi)各區(qū)衛(wèi)生設(shè)備或人口密度相差較大時，各區(qū)的比流量應(yīng)分別計算。3）同一管網(wǎng)，比流量的大小隨用水量變化而變化。各種工況下需分別計算。2、節(jié)點流量（1）、沿線流量為什么要轉(zhuǎn)化為節(jié)點流量IIN300但是，實際的管段并沒有喇叭口形狀的，管徑也是不連續(xù)的，所以，仔細(xì)去計算每一個沿線流出去的流量已經(jīng)沒有實際意義了。 沿線流量只有當(dāng)其累積到一定量， 足以引起管徑變化 的時候計算

9、起來才有實際意義。 這樣，就可以不考慮實際沿線配水的情況， 而把一定長度管 段上的沿線流量用一個等效的流量來代替，即節(jié)點流量。(2)沿線流量如何轉(zhuǎn)換成節(jié)點流量沿線流量劃成節(jié)點流量公式Q j = 05 qy qi (l /s(3)沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點流量的依據(jù)假設(shè)沿線出流是均勻的，則管道的任一斷面上的流量qx 二 qt(1 一 x)沿程水頭損失hfl k(qtl dmn ql)dxn 1(qt ql)(n 1)dmqi將qi移至兩端點，分別為(1)qiql管道內(nèi)流量為沿程水頭損失qxqt: qldx =n 1 n 1(qt ql)- qtl(n 1)dmqll 一 x nl k(qtql )hf

10、= cf 0m根據(jù)水力等效原則dnn 1 n 1h 二 k(qtql) l . k(qt q rdm(n 1)dmql令n= 2,二生，代入上式，得，2 1 -ql3 一般可轡曲起端qi qt5 0l.5qiT 比，口 t 0.5f()；管網(wǎng)末端，qt qlt 0, 口 = 0.577（2）、節(jié)點流量計算公式節(jié)點流量包括兩部分：由沿線流量劃成節(jié)點流量和該節(jié)點的集中流量Qj = 0.5 qy qi （l/s）【例題】某城市最高時總用水量為 260L/S,其中集中供應(yīng)的工業(yè)用水量 120 L/s （分別在節(jié) 點2、3、4集中出流40 L/s）。各管段長度（單位為 m）和節(jié)點編號見圖。管段 1-5、

11、2-3、 3-4為一側(cè)供水，其余為雙側(cè)供水。試求： （1）比流量；（2）各管段的沿線流量；（3）各節(jié) 點流量。綠地Q=260L/s 17.5016005居住區(qū)0居住區(qū)088/ 57.526003工廠居住區(qū),27.05707.95 y30.226006居住區(qū)n居住區(qū)liB8,62.28,57.536004工廠解：1 .配水干管計算總長度0 L = 0.5L 0.5L2-3 05L3_4 L5 “3.5 彳-L=0.5 (600 600 600) 3 800 600 500二 4400 (m)管段編號管段計算總長度(m)比流量(L/s.m)沿線流量(L/s)1-28000.0318225.452-

12、30.5X600=3009.553-40.5X600=3009.551-50.5X600=3009.553-580025.454-680025.455-660019.096-750015.91合計4400140.00各管段沿線流量計算4.節(jié)點流量計算:各管段節(jié)點流量計算八、，點連的管段節(jié)點流量(L集中流量(L/s)節(jié)點總流量(L/s)11-2,1-50.5(25.45+9.55)=17.5017.5021-2,2-30.5(25.45+9.55)=17.504057.5032-3,3-4,3-50.5(9.55+9.55+25.45)=22.284062.2843-4,4-60.5(25.45

13、+9.55)=17.504057.5051-5,3-5,5-60.5(9.55+25.45+19.09)=27.0527.0564-6,5-6,7-60.5(25.45+19.09+15.91)=30.2230.2276-70.5(15.91)=7.957.95合 計140.00120.00260.002 .配水干管比流量3 .沿線流量：q cbQ hq i、l260- 1204400qy : “b fTT/s)Qj = 0.5 qy qi(l/s)2.8 初擬管徑1、管段設(shè)計流量分配目的：確定各管段中的流量，進而確定管段直徑。流量分配要保持水流的連續(xù)性， 每一節(jié)點必須滿足節(jié)點流量的平衡條件：

14、流入任一節(jié)點的流量等于流離該節(jié)點的流量，若以流入為“一”，流離為“ +，則匯Q=0。a.枝狀網(wǎng)水流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有節(jié)點流量總和。q 4 - 5 = Q 5q3 -4 = Q4 Q5q23 = Q3 Q4 Q5 Q8 Ql1b.環(huán)狀網(wǎng)流量分配有多種組合方案基本原則：滿足供水可靠性前提下，兼顧經(jīng)濟性。方法和步驟:確定控制點位置，管網(wǎng)主導(dǎo)流向；參照主導(dǎo)流向擬定各管段水流方向，以最短距離供水到大用戶或邊遠(yuǎn)地區(qū)；盡量使平行的主要干管分配相近的流量（防止某些管段負(fù)荷過重），連接管要少分配流量，滿足沿線配水為限（主要作用是干管損壞時轉(zhuǎn)輸流量） 各干管通過的流量沿主要流向逐漸

15、減少，不要忽多忽少；可以起端開始或從末端，滿足節(jié)點流量的平衡條件。此分配值是預(yù)分配，用來選擇管徑，真正值由平差結(jié)果定。2、初擬管徑確定管網(wǎng)中每一管段的直徑是輸水和配水系統(tǒng)設(shè)計計算的主要課題之一。管段的直徑應(yīng)按分配后的流量確定。在設(shè)計中，各管段的管徑按下式計算： 式中 q為管段流量，m3/s;V為管內(nèi)流速，m/s。由上式可知，管徑不但和管段流量有關(guān)，而且還與流速有關(guān)。 因此，確定管徑時必須先選定 流速。為了防止管網(wǎng)因水錘現(xiàn)象而損壞，在技術(shù)上最大設(shè)計流速限定在2.53.0m/s范圍內(nèi)；在輸送渾濁的原水時，為了避免水中懸浮物質(zhì)在水管內(nèi)沉積，最低流速通常應(yīng)大于0.60m/s,由此可見，在技術(shù)上允許的流

16、速范圍是較大的。因此，還需在上述流速范圍內(nèi)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟條件，考慮管網(wǎng)的造價和經(jīng)營管理費用，來選定合適的流速。從公式可以看出，流量一定時，管徑與流速的平方根成反比。如果流速選用的大一些， 管徑就會減小，相應(yīng)的管網(wǎng)造價便可降低，但水頭損失明顯增加，所需的水泵揚程將增大， 從而使經(jīng)營管理費（主要指電費）增大，同時流速過大，管內(nèi)壓力高，因水錘現(xiàn)象引起的破 壞作用也隨之增大。相反，若流速選用小一些，因管徑增大，管網(wǎng)造價會增加。但因水頭損 失減小，可節(jié)約電費，使經(jīng)營管理費降低。因此，管網(wǎng)造價和經(jīng)營管理費（主要指電費）這 兩項經(jīng)濟因素是決定流速的關(guān)鍵。求一定年限t （稱為投資償還期）內(nèi)，管網(wǎng)造價和經(jīng)營管

17、理費用之和為最小的流速，稱為經(jīng)濟流速），以此來確定的管徑，稱為經(jīng)濟管徑。各城市的經(jīng)濟流速值應(yīng)按當(dāng)?shù)貤l件，如水管材料和價格、施工條件、電費等來確定，不能直接套用其他城市的數(shù)據(jù)。另外，管網(wǎng)中各管段的經(jīng)濟流速也不一樣，須隨管網(wǎng)圖形、該管段在管網(wǎng)中的位置、該管段流量和管網(wǎng)總流量的比例等決定。 因為計算復(fù)雜，有時簡便地應(yīng) 用 界限流量表”確定經(jīng)濟管徑，見界限流量表 。由于實際管網(wǎng)的復(fù)雜性，加上情況在不斷的變化，例如流量在不斷增加， 管網(wǎng)逐步擴展，諸多經(jīng)濟指標(biāo)如水管價格、電費等也隨時變化，要從理論上計算管網(wǎng)造價和年管理費用相當(dāng) 復(fù)雜且有一定難度。在條件不具備時，設(shè)計中也可采用由各地統(tǒng)計資料計算出的平均經(jīng)濟

18、流 速來確定管徑，得出的是近似經(jīng)濟管徑，見平均經(jīng)濟流速表界限流量表管徑/mm界限流量/L s 1管徑/mm界限流量/L s -1100將閉合差項移到方程組的左邊，得到關(guān)于流量誤差（校正流量）的線性方程組:- F1. qi 1. 2-F1 qp - - hi.qi二 q2qp千2：F2：F2,- .q .q2qp = - h2Pi因2：PpN- FL qi 色 QL qp 二 t： h二 qi二 q2二 qP利用線性代數(shù)的多種方法可求解出校正流量。因為忽略了高階項，得到的解仍然不能滿足能量方程，需要反復(fù)迭代求解，直到誤差小于允許誤差值。環(huán)方程組解法特點：方程數(shù)目少要求輸入的參數(shù)的多適合于手工平差

19、（2）解節(jié)點方程組法原理：在初步擬訂節(jié)點壓力的基礎(chǔ)上，逐步調(diào)整節(jié)點水壓以滿足連續(xù)性方程。節(jié)點流量應(yīng)該滿足連續(xù)性方程：Qi 二 qij = 0hij = Sjqi2 = qij = ；% h；% hijQi + 工2 hij=Qi + 工SjT2 Hi - H j/2（Hi - H j）= 0J - S個連續(xù)性方程:Qi + gki2|Hi-Hki2(Hi-Hk)=0_i-sSj-S,kJ -SNH72(Hj-s- HJ 0第二篇排水篇第一章排水溝道系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)目標(biāo)和基本要求：(1)全面掌握和了解城鎮(zhèn)排水工程系統(tǒng)規(guī)劃的基本概念、常識。(2)準(zhǔn)確掌握有關(guān)城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)設(shè)計的基本原理以及相關(guān)的計算方法

20、。第一節(jié) 城市排水系統(tǒng)的體制和組成排水系統(tǒng)：為了系統(tǒng)地排除和處置各種廢水而建設(shè)的一整套工程設(shè)施。排水體制：污水不同的排出方式所形成的排水系統(tǒng)。一、規(guī)劃與定線排水溝道系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃和建設(shè)情況統(tǒng)一考慮，分期建設(shè)。排水溝道系 統(tǒng)使用年限長，改建困難，因此，應(yīng)按遠(yuǎn)期水量設(shè)計，遠(yuǎn)期的規(guī)劃年限應(yīng)與城市 的總體規(guī)劃相協(xié)調(diào)。排水溝道系統(tǒng)的平面布置，應(yīng)根據(jù)地形、道路建設(shè)情況、原有和規(guī)劃的地下 設(shè)施，施工條件以及城市污水處理廠的位置等許多因素綜合考慮確定。排水溝道的流向與在街道上的位置應(yīng)與街道的坡度協(xié)調(diào)、配合。(堵塞溢流)在一般情況下，排水溝道應(yīng)盡量避免設(shè)在車行道下， 如不可避免，應(yīng)充分考 慮施工對交通和路面

21、建設(shè)的影響。二、排水系統(tǒng)的體制合流制排水系統(tǒng)一一將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一套溝道內(nèi)排除 的系統(tǒng)。分直排式合流制排水系統(tǒng)和截流式合流制排水系統(tǒng)兩種。分流制排水系統(tǒng)一一將污水和雨水分別在兩套或兩套以上各自獨立的溝道 內(nèi)排除的系統(tǒng)。分完全分流制排水系統(tǒng)、不完全分流制排水系統(tǒng)和半分流制排水 系統(tǒng)。1、直排式合流制排水系統(tǒng)（見圖1 1）將排除的混合污水不經(jīng)處理和利用就近直接排入水體。以往的老城市差不多都是采用這種排水體制。特點：對水體污染嚴(yán)重；溝道建設(shè)相對較少，又不建污水廠，所以投資較低; 不能滿足環(huán)境保護的需要，一般不宜采用。改造這種系統(tǒng)時，常采用截流式合流制排水系統(tǒng)。2、截流式合流制排水系

22、統(tǒng)（見圖12）在早期建設(shè)的基礎(chǔ)上，沿水體岸邊增建一條截流干溝，并在干溝末端設(shè)置污 水廠。同時，在截流干溝與原干溝相交處設(shè)置溢流井。特點：投資比直排式高；比直排式有了較大的改進；但在雨天，仍可能有部分混合污水因直接排放而污染水體， 在多雨地區(qū)，污染可能仍然嚴(yán)重；隨著環(huán)境 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高，這種系統(tǒng)也將滿足不了要求。3、完全分流制排水系統(tǒng)（見圖1 3）生活污水和工業(yè)廢水通過污水排水系統(tǒng)排至污水廠， 經(jīng)處理后排入水體；雨 水則通過雨水排水系統(tǒng)直接排入水體。特點：投資一般比截流式高；雨水污水分流，環(huán)保效益較好；將導(dǎo)致初污雨 水直接進入水體形成污染；適用于工礦企業(yè)和新建的城市。4、不完全分流制排水系統(tǒng)（見

23、圖14）只設(shè)有污水排水系統(tǒng)，沒有完整的雨水排水系統(tǒng)，各種污水通過污水排水系 統(tǒng)排至污水廠，經(jīng)處理后排入水體；雨水則通過地面漫流進入不成系統(tǒng)的明溝和 小河，然后進入水體。特點：無雨水排水系統(tǒng)，投資比較少；受地形的限制；適用于發(fā)展中的城鎮(zhèn)、 工業(yè)區(qū)和居住區(qū)（可分步投資，先建污水系統(tǒng)，再完善雨水系統(tǒng)）。5、半分流制排水系統(tǒng)（見圖14）在完全分流制排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進的。在雨水干溝上設(shè)置雨水跳躍并可截 留初污雨水進入污水溝道。雨水干溝流量不大時，雨水與污水一起進入污水處理 廠處理；雨水干溝流量超過截流量時，跳躍截流口經(jīng)雨水出流干溝排入水體。特點：環(huán)境效益最好；在生活水平高、環(huán)境質(zhì)量要求高的城鎮(zhèn)可以采用

24、。目 前尚無實例。排水體制的選擇原則：三、排水系統(tǒng)的組成部分排水系統(tǒng)是收集、輸送、處理、利用及排放廢水的全部工程設(shè)施。排水系統(tǒng)（圖1 6）溝道系統(tǒng)一一收集和輸送廢水的工程設(shè)施污水廠一一改善水質(zhì)和回收利用污水的工程設(shè)施 （11）出水口 廢水排入水體的工程設(shè)施 （一）城市污水系統(tǒng)城市污水系統(tǒng)的作用是收集住宅和公共建筑的污水并輸送至污水廠，由五部分組成。1、房屋污水管道系統(tǒng)一一聯(lián)結(jié)室內(nèi)用水設(shè)備和室外溝道，以排除用過的水。（見教材）。污、廢水在排水管系中的流動并不是一相流，而是呈現(xiàn)復(fù)雜的氣水兩相流。水封高度一一存水彎中存有的水柱的高度。水封層越厚，防止氣體穿透的能力越 強；但水封層太高，又會使存水彎底

25、部容易產(chǎn)生沉積臟物，且安裝也較困難。水 封高度按不同的衛(wèi)生器具類型宜在 25500mm范圍內(nèi)選用。2、城市污水溝道系統(tǒng)一一分坊內(nèi)溝道和坊外溝道。有支溝、干溝和總干溝 以及一些附屬設(shè)施組成。為了便于清通，每段溝道都呈直線，段與段之間設(shè)普井。 倒虹管等，第三節(jié)會學(xué)到。3、污水泵站及壓力管道4、污水廠5、出水口和事故排放口（二）工廠排水系統(tǒng)工廠排水系統(tǒng)的作用是收集各車間及其他排水對象所排出的廢水，送至回收利用、處理構(gòu)筑物，或直接排入城市排水系統(tǒng)。由五部分組成。1、車間內(nèi)部溝道系統(tǒng)和設(shè)備（見教材）2、廠內(nèi)溝道系統(tǒng)（見教材，詳細(xì)講解圖 1 11）（其他的組成部分與城市污水系統(tǒng)相同）3、污水泵站及壓力管道

26、4、污水廠5、出水口和事故排放口（三）雨水排水系統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)的作用是收集雨水徑流，排入水體。由五部分組成。1、房屋雨水管道系統(tǒng)一一收集屋面雨水，并將其排入室外的雨水溝道系統(tǒng)。2、街坊或廠區(qū)雨水溝道系統(tǒng)一一害井、控制井等。3、街道雨水溝道系統(tǒng)一一有檢查井、跌水井、出水口和雨水口等。4、排洪溝5、雨水泵站及壓力管一一必要時抽開部分或全部雨水第二節(jié)溝道及溝道系統(tǒng)上的構(gòu)筑物一、概述見教材溝道的基本要求（對管材的要求）：1、不滲水一一否則將降低溝道的排水能力或是污染鄰近的地下水。2、抗腐蝕和耐沖刷磨損一一某些污水和地下水有侵蝕性， 雜質(zhì)有沖刷磨損作用。3、水力性能好一一內(nèi)壁面整齊光滑，減少水流阻力，保

27、持水流暢通。4、能承擔(dān)外壓力一一土壓力、車輛壓力和內(nèi)部水壓，而且在運輸和施工中不致 破裂。5、價格便宜，易于施工，使用壽命長一一應(yīng)就地取材，考慮預(yù)制管件和快速施 工的可能性，以降低造價以及運輸和施工費用，從而降低整個溝道系統(tǒng)的造 價。二、溝管通常是圓形的非金屬管子。圓形：水力性能好。在一定坡度下，在指定斷面面積下，水力半徑最大，因 此流速大，流量也大。止匕外，便于預(yù)制，使用材料經(jīng)濟，對外壓抵抗力較強。能 獲得較高的穩(wěn)定性，運輸、施工和養(yǎng)護方便。非金屬：抗腐蝕性、耐沖刷磨損性和經(jīng)濟性都優(yōu)于金屬管。只有在外力很大或?qū)B漏要求特別高的場合才采用金屬管。（一）混凝土管混凝土管適用于排除雨水、污水。管徑

28、一般小于450 mm,長度為0.61 m。管口有承插式、企口式和平口式（見圖 1-12）。前兩種方式適用于中、小口徑的 管道，后一種適用于大口徑的管道。管問連接方式管節(jié)間用水泥砂漿或瀝青油膏填封，前者為剛性，強度高，適 用于一般廢水管道和水頭低于5m的低壓管，后者為柔性，適用于地基較差的管 道連接，能承受微量的不均勻沉陷（下同）?；炷凉芤话阍趯ｉT的工廠預(yù)制，也可以現(xiàn)場澆制?；炷凉艿闹圃旆椒ㄓ?搗實法、壓實法和振蕩法。優(yōu)點：原料較易獲得，設(shè)備、制造工藝簡單。缺點：抗蝕性較差，既不耐酸也不耐堿；抗?jié)B性也較差；管節(jié)短、接頭多，施工復(fù)雜。（二）鋼筋混凝土管鋼筋混凝土管適用于排除雨水、污水。管徑一般

29、5002400 mm,長度在13 m之間。口徑在700 mm以上時，采用內(nèi)外兩層鋼筋，鋼筋的混凝土保護層為25 mm。當(dāng)管道埋深較大或敷設(shè)在土質(zhì)條件不良的地段，以及穿越鐵路、河流、谷地時，都可采用鋼筋混凝土管（還可以用金屬管）。除用于無壓管外，亦可用作倒虹管 以及泵站的壓力管。其它優(yōu)缺點同混凝土管。管口：承插、企口和平口。制造方法：搗實法、壓實法和振蕩法。其它優(yōu)缺點同混凝土管。（三）陶土管陶土管差不多適用于各種水質(zhì)，特別是酸性廢水。缺點是質(zhì)脆易碎，不宜敷 設(shè)在松土和地質(zhì)不穩(wěn)定地區(qū)（如土崩或地震地區(qū)）。 燒制過程 管徑管長 外形（圖1 13）（四）金屬管一一鑄鐵管、鋼管在外力很大或?qū)B漏要求特別

30、高的場合下才采用金屬管。在壓力管線上和施 工特別困難的場合也常采用。優(yōu)點：質(zhì)地堅固，抗壓抗震抗?jié)B透性好，水流阻力?。▋?nèi)壁光滑），管節(jié)長、 接頭少。缺點：價格昂貴，抗腐蝕性差。（五）UPVC管（白色塑料管）（六）玻璃鋼管（七）HDPE管合理選擇管材的原則1、靜力學(xué)方面，必須具有較大的穩(wěn)定性，在承受荷載時應(yīng)是穩(wěn)定的和堅固的。2、水力學(xué)方面，應(yīng)具有最大的排水能力，在一定的流速下不產(chǎn)生沉淀物。3、經(jīng)濟方面，市場供應(yīng)充足，單長造價較低。4、養(yǎng)護方面，應(yīng)便于沖洗和清淤，使用壽命長。5、適用性方面，不易被腐蝕和磨損。特別說明：生活污水以及中性或弱堿性（pH=810）的工業(yè)廢水，上訴管材都 適用，當(dāng)生活污水溝

31、道，河流污水溝道采用混凝土或鋼筋混凝土管材時，由于沉積污泥會析出硫化氫腐蝕溝道，可在溝道內(nèi)加入專門的襯層（多由瀝青，煤焦油 或環(huán)氧樹脂材料做成）；如果是堿性（pH10）的工業(yè)廢水，用陶土管或磚渠； 如果是較強酸性（pH5）的工業(yè)廢水，用陶土管、耐酸水泥砌的磚渠或內(nèi)壁 涂有塑料或環(huán)氧樹脂襯層的管道；其它情況下，可根據(jù)各管材的優(yōu)缺點進行選 擇。三、溝渠常用溝渠斷面（見圖1-14）,各斷面優(yōu)缺點見教材。四、管道基礎(chǔ)常用的管道基礎(chǔ)有：砂土基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)。各種基礎(chǔ)的形式、 做法和適用條件參見給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集 S222。五、魯井各種檢查井魯井，又稱檢查井，主要是為了檢查、清通和連接溝道而設(shè)置的

32、（見圖1-15）。 文字說明在p24檢查井的位置：溝道交匯、轉(zhuǎn)彎處；管道尺寸、標(biāo)高或坡度變化處； 直線溝道上每隔一段距離處；特殊用途處。具體技術(shù)說明見教材p23害井井身和井蓋的材料見教材p23和p24o井身與地面的距離見教材p25o標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計參見給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集 S231 S232 S233六、跌水井當(dāng)上下游溝段出現(xiàn)較大的落差（大于1m）時，一般普井不再適用，改用跌水 井連接。管道直徑小于等于200mm寸，一次落差不宜超過6日管道直徑為300 400mm寸，一次落差不宜超過4日管徑大于400mnW,其一次跌水高度和跌水方 式應(yīng)通過水力計算確定。跌水井是設(shè)有消能設(shè)施的窖井，它可以克服水流跌落時產(chǎn)生

33、的巨大沖擊力， 宜設(shè)在直線溝段（轉(zhuǎn)彎處不宜設(shè)）。跌水井的構(gòu)造見教材。跌水井有多種形式：豎管式、豎槽式、階梯式和堰壩式。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計參見給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集S234圖1-20豎管式跌水井和圖1-21階梯式跌水井七、水封井當(dāng)工業(yè)廢水中含有易燃的揮發(fā)性物質(zhì)時（如汽油類物質(zhì)），它的溝道水面空 間常充滿空氣和易燃?xì)怏w的混合物，易發(fā)生爆炸，并點燃水面浮油，火有竄入車間的危險。為防止這種氣體進入車間，在連接車間內(nèi)、外溝段的窖井中應(yīng)設(shè)置水 封，這種窘井叫水封井（圖1-22）。當(dāng)排泄這類廢水的溝道很長時，在溝道適當(dāng) 的位置也應(yīng)設(shè)置水封井。這類溝道具有危險性，定線時要注意安全問題。水封的深度一般為0.25m,井上設(shè)通風(fēng)管

34、（其管徑不得小于100mm,井底設(shè) 沉泥槽。八、溢流井（見教材）在合流溝道與截留溝道的交接處，設(shè)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（圖1-23）溢流井示意圖（圖1-24）九、跳越井（見教材）一般用于半分流制排水系統(tǒng)，設(shè)在截留溝道與雨水溝道的交接處（圖1-25）。十、沖洗井（見教材）當(dāng)污水在溝道內(nèi)的流速不能保證自清時，為防止淤積可設(shè)置沖洗井。沖洗井一般適用于管徑小于400mm的較小溝道，沖洗溝道長度一般為250m 左右（見圖1-26）。十一、潮門井（見教材）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(dāng)位置應(yīng)設(shè) 置潮門井，潮門井是裝有防潮閘門的魯井（見圖

35、 1-27）。H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(gòu)筑物。設(shè)在交叉路口、路側(cè)邊溝的一定距離處以及設(shè)有道路邊石的低洼地方（宜設(shè)在匯水點或截水點，不宜設(shè)在匯水很少或不便的地方 ）。雨水口的形式和數(shù)量應(yīng)按匯水面積上所產(chǎn)生的徑流量和雨水口的泄水能力 來確定。雨水口包括進水篦、井身和連接管三部分。形式：邊溝雨水口（進水篦稍低于邊溝底水平放置圖1-28）、側(cè)石雨水口（進 水篦嵌入邊石垂直放置圖1-29）和聯(lián)合式雨水口圖1-30。匯水能力與適用條件p31 間距p31 篦面高p31 與魯井的連接p31雨水口井身一般不大于1.0m, 一般為0.60.8m。其泄水能力及適用條件見給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖

36、集S235。圖1-28邊溝雨水口圖1-29側(cè)石雨水口十二、倒虹管定義：倒虹管由進水井、溝管及出水井組成。分直管式和折管式。位置：穿越河道、鐵路、洼地、或地下構(gòu)筑物等障礙物不能按原高程通過； 盡可能與障礙物軸線垂直。數(shù)目：穿越小河，旱溝，洼地時可設(shè) 1條；穿越河道時一般設(shè)兩條，1 用1備（穿過河道的倒虹管，應(yīng)選擇在河床和河岸較穩(wěn)定、 不易被沖刷的地段及 埋深較小的部位敷設(shè)。管頂與河床的垂直距離一般不小于 0.5m。）；穿越特殊 重要的構(gòu)筑物時應(yīng)設(shè)3條，2用1備。長度： 角度：管材和管徑選擇：流速： 進出水井：圖1-34避開地下管道的直式倒虹管圖1-33穿越道河的折管式倒虹管防止倒虹管內(nèi)污泥淤積的

37、措施（前面都已經(jīng)講了，這里再次強調(diào)）（1）提高倒虹管內(nèi)的設(shè)計流速：一般采用 1.21.5m/s；最小管徑采用200mm；（3）在進水井或靠近進水井的上游溝道的魯井底部設(shè)沉淀槽；（4）折管式倒虹管的上升管與水平線夾角應(yīng)不大于 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梁承托溝管， 這種構(gòu)筑物稱 為管橋。十四、出水口（見教材）（溝道出水口的位置和形式應(yīng)根據(jù)出水水質(zhì)、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(dǎo)風(fēng)向等因素確定，并 要取得當(dāng)?shù)匦l(wèi)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(shè)在常水位以

38、上。污水出水口應(yīng)盡可能在常水位以下。出水口與河道連接處，一般設(shè)置護坡或土墻。出水標(biāo)高比水體水面高出很多時，應(yīng)考慮設(shè)置單級或多級跌水設(shè)施。）第二章城市污水管道系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計第一節(jié)溝道中的水流情況污水在溝道系統(tǒng)中的流動特點1 .管網(wǎng)呈樹枝狀且沿程流量遞增；2 .靠重力流動；3 .污水中含有雜質(zhì)（/青水；過水?dāng)嗝婷娣e變化；粗糙系數(shù)發(fā)生變化。） 近似按清水出廠管計算；4 .溝道中流速沿程有變化：（沿程流量有變化；轉(zhuǎn)彎，交叉，變徑等處流速有變化。）近似按穩(wěn)定均勻流計算。第二節(jié)污水溝道水力學(xué)設(shè)計的原則溝道水力學(xué)設(shè)計：根據(jù)水力學(xué)原理確定溝道的管徑，坡度和高程。一.設(shè)計原則（見教材）1.不溢流2.不淤積3.不

39、沖刷溝壁4.要注意通風(fēng)第三節(jié)溝道水力學(xué)計算用的基本公式一.水力計算公式1.流量公式：Q=Av（4.2.1）式中：Q 設(shè)計流量（m3/s）；A水流有效斷面面積（m2）;v一流速（m/s）。212 .流速公式：v=1R3I2n式中：v流速（m/s）;R一水力半徑（m）;I一水力坡降；n粗糙系數(shù)。3 .方程組：流速公式；qv=二.污水設(shè)計流量計算污水管道系統(tǒng)是由污水管道及管道系統(tǒng)上的附屬構(gòu)筑物組成。污水管（渠） 道設(shè)計的主要內(nèi)容包括：劃分排水流域，進行管網(wǎng)定線；劃分設(shè)計管段，確定各 設(shè)計管段的設(shè)計流量；進行管（渠）道的水力計算，確定管徑、坡度、流速及埋 深等；繪制管（渠）道平面圖及剖面圖。2.1 污

40、水設(shè)計流量計算污水設(shè)計流量是污水管道系統(tǒng)及附屬構(gòu)筑物設(shè)計的依據(jù)。2.1.1 設(shè)計污水量定額居民生活污水定額是指居民每人每日所排出的平均污水量。居民生活污水定額與居民生活用水定額、建筑內(nèi)給排水設(shè)施水平及排水系統(tǒng) 普及程度等因素有關(guān)。我國現(xiàn)行室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定，可按當(dāng)?shù)赜盟~的80%90%采用。對給排水系統(tǒng)完善的地區(qū)可按 90%計，一般地區(qū)可按80%計。綜合生活7?水定額（還包括公共建筑排放的污水）注意：采用平均日污水量定額。工業(yè)企業(yè)工業(yè)廢水和職工生活污水和淋浴廢水定額：與給水定額相近，可參考。2.1.2 污水量的變化通常用變化系數(shù)來反映城鎮(zhèn)污水量的變化程度。變化系數(shù)有日變化系數(shù)、時變化系數(shù)和

41、總變化系數(shù)。日變化系數(shù)Kd:在一年中最大日污水量與平均日污水量的比值稱為日變化 系數(shù)。時變化系數(shù)Kh:最大日中最大時污水量與該日平均時污水量的比值，稱為 時變化系數(shù)?？傋兓禂?shù)Kz:最大日最大時污水量與平均日平均時污水量的比值稱為總 變化系數(shù)。Kz= Kd - Kh1.居民生活污水量變化系數(shù)總變化系數(shù)與平均流量有一定關(guān)系， 平均流量愈大，總變化系數(shù)愈小。生活污水 量總變化系數(shù)宜按現(xiàn)行室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定采用。（1）查表生活污水量總變化系數(shù)污水平均日流量（L/s）51540701002005001000總變化系數(shù)Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3注：1 .當(dāng)污水平均日流量為中間

42、數(shù)值時，總變化系數(shù)用內(nèi)差法求得。2 .當(dāng)居住區(qū)有實際生活污水量變化資料時，可按實際數(shù)據(jù)采用。（2）公式計算該式是我國在多年觀測資料的基礎(chǔ)上進行綜合分析總結(jié)出的計算公式。它反映了我國總變化系數(shù)與平均流量之間的關(guān)系：2.3Qd 52.7Kz =一0115Qd 1000.Qd1.3Qd -1000式中 一一平均日平均時污水量（L/s）。2 .工業(yè)廢水量變化系數(shù)日變化系數(shù)較小，接近1。時變化系數(shù)見下表:工業(yè)種類冶金化工紡織食品造紙時變化系數(shù)Kh1.01.11.31.51.52.01.52.01.52.01.31.83 .工業(yè)企業(yè)工業(yè)職工生活污水和淋浴污水量變化系數(shù)生活污水：一般車間3.0,高溫車間2.

43、5。淋浴污水：下班后1小時使用，不考慮變化。1.1.3污水設(shè)計流量計算1 .居民生活污水設(shè)計流量的確定居民生活污水是指居民日常生活中洗滌、沖廁、洗澡等產(chǎn)生的污水。居民生活污水設(shè)計流量可按下式計算：(L/s)q1，N1，kz 二qj_N_2kz24 360086400式中 Q1居民生活污水設(shè)計流量（L/s）;q1居民生活污水定額（L/人 d）;N1設(shè)計人口數(shù)；Kz 生活污水量總變化系數(shù)。設(shè)計人口指污水排水系統(tǒng)設(shè)計期限終期的規(guī)劃人口數(shù)。它與城市的發(fā)展規(guī)模及人口的增長率有關(guān)。2 .工業(yè)廢水設(shè)計流量c、k2iq2iN2i（1-fi）, 3,小Q2（m /d）3.6Ti式中q2i各工業(yè)企業(yè)廢水量定 額,

44、m3/萬元,m3/單位產(chǎn)量或m3/（單位生產(chǎn)設(shè)備 d）N2i各工業(yè)企業(yè)產(chǎn)值，萬 元/d,或產(chǎn)量，或生產(chǎn)設(shè)備 數(shù)量 fi各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水 重復(fù)使用率。Ti各工業(yè)企業(yè)最高日生 產(chǎn)小時數(shù)；k2i各工業(yè)企業(yè)廢水量的 時變化系數(shù)。3 .工業(yè)企業(yè)的生活污水和淋浴污水設(shè)計流量的確定工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計流量用下式計算：Q3八Q3 =、kh3ai q3ai N3ai . q3bi N 33( L / S)3600T3ai3600)skh3a1q3a1 N3ai kh3a2 q3a2 N 3a 2 , q3blN3bi q3b2 N 3b23600T3ai3600（4）公共建筑污水設(shè)計流量可利用綜合污

45、水定額計算，如有具體資料也可單獨計算kh4iq4iN4i3600T(L/s)式中 Q4 各公共建筑7?水設(shè)計流量（L/s）;Q4i 各公共建筑最高日污水量標(biāo)準(zhǔn) L/用水單位 d);N4i各公共建筑用水單位數(shù)；T4i各公共建筑最高日排水小時數(shù)；hKh4i 各公共建筑污水量時變化系數(shù)。(5)城市污水設(shè)計總流量Q =Q1 Q2 Q3 Q4(L/s)=8070%【例題】某工業(yè)區(qū)，居住區(qū)人口為4000人，居民生活污水定額(平均日)(L/人-d),工廠最大班職工人數(shù)1000人，其中熱車間職工占25%,熱車問 職工淋浴，一般車間10%職工淋浴。求該工業(yè)區(qū)生活污水總設(shè)計流量。解：1.居住區(qū)生活污水設(shè)計流量=3

46、.7*k3.7 2.3=8.51(L/s)cq1 *N1 *kz 80 4000 kzQi = 86400864003.7L/s :二 5L/s . kz =2.32,工業(yè)企業(yè)的生活污水和淋浴污水設(shè)計流量q3a1 =25L/人,班；N3al =1000父75% =750 人;q3b1 = 40L/人,班;N3b1 =250 X 70% =175人；T3ai =8h；Kh3a1 =3.0；q3a2 =35L/人,班； aN 3a2 = 1000 M 25% = 250人;q3b2 =60L/人班;N3b2 = 750M 10% = 75 人。Kh3a2 = 2.5。,q3bN3b1 , q3b2

47、N3b23600kh3a1q3a1N3a1 - kh3a 2q3a 2N3a 2Q3 二3600T3ai750 25 3 250 35 2.5 75 40 175 60 八 _,、=6.41(L/s)3600 836003.生活污水總設(shè)計流量Q =Q1 Q3 =8.51 6.41 =14.92(L/s)2. 2管段設(shè)計流量計算1 .設(shè)計管段的劃分(1)設(shè)計管段：兩個檢查井之間的管段，如果采用的設(shè)計流量不變，且采用同 樣的管徑和坡度，則稱它為設(shè)計管段。(2)劃分設(shè)計管段：只是估計可以采用同樣管徑和坡度的連續(xù)管段，就可以劃 作一個設(shè)計管段。根據(jù)管道的平面布置圖，凡有集中流量流入，有旁側(cè)管接入的 檢查井均可作為設(shè)計管段的起止點。設(shè)計管段的起止點應(yīng)依次編上號碼。2