城市污水工程系統(tǒng)規(guī)劃

1、城市工程系統(tǒng)規(guī)劃城市規(guī)劃1101第二節(jié) 城市污水工程系統(tǒng)規(guī)劃返回一、城市污水量預(yù)測(cè)和計(jì)算二、城市污水管網(wǎng)布置三、城市污水管網(wǎng)的水力計(jì)算第四章 城市排水工程系統(tǒng)規(guī)劃第二節(jié) 城市污水工程系統(tǒng)規(guī)劃城市污水系統(tǒng)主要包括污水管道系統(tǒng)和污水廠兩個(gè)部分，城市污水管道系統(tǒng)規(guī)劃的主要內(nèi)容有：排水流域的劃分；污水管道的定線和平面位置；城市污水和工業(yè)廢水流量的確定；污水管道的水力計(jì)算；污水管道在道路上的位置確定等。一、城市污水量預(yù)測(cè)和計(jì)算城市污水量包括：城市生活污水量和部分工業(yè)廢水量，與城市性質(zhì)、發(fā)展規(guī)模、經(jīng)濟(jì)生活水平、規(guī)劃年限等有關(guān)。依據(jù)用水量乘以污水排除率預(yù)測(cè)污水量排污區(qū)域的用水量污水排除率依據(jù)單耗指標(biāo)預(yù)測(cè)污水

2、量單耗指標(biāo)確定（根據(jù)規(guī)劃預(yù)測(cè)的用水量）變化系數(shù)（城市污水排放系數(shù)、城市生活污水排放系數(shù)、城市工業(yè)廢水排放系數(shù)）返回前進(jìn)污水排放系數(shù)是在一定的計(jì)算時(shí)間（年）內(nèi)的污水排放量與用水量（平均日）的比值。按城市污水性質(zhì)不同，污水排放系數(shù)可分為：城市污水排放系數(shù)城市綜合生活污水排放系數(shù)和城市工業(yè)廢水排放系數(shù)，當(dāng)城市供水量排水量統(tǒng)計(jì)分析資料缺乏時(shí)，城市分類污水排放系數(shù)可根據(jù)城市居住公共設(shè)施和分類工業(yè)用地的布局，結(jié)合以下因素，按表4-1表4-2的規(guī)定確定。城市污水的排水率返回前進(jìn)返回前進(jìn)城市中工業(yè)單位排污與城市污水處理廠排污分別執(zhí)行下列標(biāo)準(zhǔn)：工業(yè)單位排污執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996，造紙、船舶、

3、海洋石油、紡織、肉類、合成氨、鋼鐵、航天、兵器、磷肥、燒堿行業(yè)除外。排入GB3838類水域（劃定的保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外）執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（類水域：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場(chǎng)、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)）；排入GB3838、類水域執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（類水域主要適用于一般工業(yè)用水及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)，類水域主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域）；排入設(shè)置二級(jí)污水處理廠的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的污水，執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。城市污水處理廠排污執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分為A標(biāo)準(zhǔn)和B標(biāo)準(zhǔn)，城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國(guó)家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、

4、水庫(kù)等封閉或半封閉水域時(shí)，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中A標(biāo)準(zhǔn)；排入GB3838地表水類功能水域執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為出水排入GB3838、類水域時(shí)執(zhí)行；三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為非重點(diǎn)控制流域和非水源保護(hù)區(qū)的建制鎮(zhèn)的污水處理廠，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件和水污染控制要求，采用一級(jí)強(qiáng)化處理工業(yè)時(shí)執(zhí)行。但必須預(yù)留二級(jí)處理設(shè)施的位置，分期達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。城鎮(zhèn)生活污水排放量 指城鎮(zhèn)居民每年排放的生活污水。用人均系數(shù)法測(cè)算。測(cè)算公式為：城鎮(zhèn)生活污水排放量=城鎮(zhèn)生活污水排放系數(shù)市鎮(zhèn)非農(nóng)業(yè)人口365 （一）生活污水設(shè)計(jì)流量1、居民區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算： Q1=（nNKz）/（243600） 式中 Q1-居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量（L/

5、s） n-居住區(qū)生活污水定額L/(capd) N-設(shè)計(jì)人口數(shù)； Kz-生活污水量變化系數(shù)； cap-“人”的計(jì)量單位。居住區(qū)生活污水定額和綜合生活污水定額或綜合生活用水定額。居住生活污水定額是指居民每人每天日常生活中洗滌，沖廁，洗澡等產(chǎn)生的污水量。綜合生活污水定額指居民生活污水和公共污水（包括娛樂(lè)場(chǎng)所賓館浴室商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)學(xué)校和機(jī)關(guān)辦公室等地方）排出污水兩部分的總和。居民生活污水定額和綜合生活污水定額應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)夭捎玫挠盟~，結(jié)合建筑內(nèi)部給排水設(shè)施水平和排水系統(tǒng)普及程度等因素確定。 2. 設(shè) 計(jì) 人 口指污水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)期限終期的規(guī)劃人口數(shù)，是計(jì)算污水設(shè)計(jì)流量的基本數(shù)據(jù)。該值是由城鎮(zhèn)（地區(qū)）的總體規(guī)

6、劃確定的。 在計(jì)算污水管道服務(wù)的設(shè)計(jì)人口時(shí)常用人口密度和服務(wù)面積相乘得到。 人口密度表示人口分布的情況，是指住在單位面積上的人口數(shù)，以cap/ha表示。若人口密度所用的地區(qū)面積包括街道公園運(yùn)動(dòng)場(chǎng)水體等，該人口密度稱為總?cè)丝诿芏?。若所用的面積只是街區(qū)內(nèi)的建筑面積時(shí)，該人口密度稱作街區(qū)人口密度。在規(guī)劃或初步設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算污水量是根據(jù)總?cè)丝诿芏扔?jì)算。而在技術(shù)設(shè)計(jì)或施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用街區(qū)人口密度計(jì)算。 3. 變 化 系 數(shù)污水量的變化情況常用變化系數(shù)表示。變化系數(shù)有日變化系數(shù)、時(shí)變化系數(shù)、和總變化系數(shù)： 日變化系數(shù)Kd = 最高日污水量 / 平均日污水量 時(shí)變化系數(shù)Kh = 最高日最高時(shí)污水量 /

7、最高日平均時(shí)污水量 總變化系數(shù)Kz = KdKh污水量變化系數(shù)隨污水量的大小而不同。污水量越大，其變化幅度越小，變化系數(shù)較下；反之則變化系數(shù)較大。綜合污水量的總變化系數(shù)可按當(dāng)?shù)貙?shí)際綜合生活污水量變化資料采用，沒(méi)有測(cè)定資料時(shí)，可按表43、表44取值變化系數(shù)返回4. 工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水的設(shè)計(jì)流量 工業(yè)區(qū)內(nèi)生活污水量，沐浴污水量的確定，符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50015-2003的有關(guān)規(guī)定。一般按下式計(jì)算：Q2 = (A1B1K1 + A2B2K2) / 3600T + (C1D1 + C2D2) /3600淋浴時(shí)間以60min計(jì)。（二）工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量計(jì)算 工業(yè)區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水

8、量和變化系數(shù)的確定，應(yīng)根據(jù)工藝特點(diǎn)，并與國(guó)家現(xiàn)行的工業(yè)用水量有關(guān)規(guī)定相協(xié)調(diào)。工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量一般按下式計(jì)算:Q3= mMK2 / 3600T (4-3)式中 Q3-工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量（L/s） m -生產(chǎn)過(guò)程中每單位產(chǎn)品的廢水 量（L/單位產(chǎn)品） M -產(chǎn)品的平均日流量 T -每日生產(chǎn)數(shù)（h） K2 -總變化系數(shù) 生產(chǎn)單位產(chǎn)品或加工單位數(shù)量原料所排出的平均廢水量，也稱作生產(chǎn)過(guò)程中單位產(chǎn)品的廢水量定額。工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢水量隨各行業(yè)類型，采用的原材料，生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和管理水平有很大差異。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)水資源開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)的日益重視，有關(guān)部門正在制定各工業(yè)的工業(yè)用水量等規(guī)定，排水工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與之協(xié)調(diào)

9、。（三）地下水滲入量 在地下水位較高地區(qū)，因當(dāng)?shù)赝临|(zhì)，管道及借口材料，施工質(zhì)量等因素的影響，一般均存在地下水滲入現(xiàn)象，設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)時(shí)宜適當(dāng)考慮地下水滲入量。地下水滲入量一般以單位管道延長(zhǎng)米或單位服務(wù)面積公頃計(jì)算。日本規(guī)程（指針）規(guī)定采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：每人每日最大污水量的10%-20%。（四）城市污水設(shè)計(jì)總流量計(jì)算根據(jù)室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50013-2006，城鎮(zhèn)旱流污水設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按下列公式計(jì)算： Qdr = Qd + Qm （4-4）式中 Qdr-截留井以前的旱流流水設(shè)計(jì)流量（L/s） Qd- 設(shè)計(jì)綜合生活污水量（L/s） Qm- 設(shè)計(jì)工業(yè)廢水量（L/s）以上Qd為Q1與Q2之和，Qm即為Q

10、3。城市污水總的設(shè)計(jì)流量是居住區(qū)生活污水，工業(yè)企業(yè)生活污水和工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量三部分之和。在地下水位較高地區(qū)，還應(yīng)加入地下水滲入量。因此，城市污水設(shè)計(jì)總流量一般為： Q=Q1+Q2+Q3+ Q4 (4-5) 上述求污水總的設(shè)計(jì)流量的方法是假定排出的各種污水，都在同一時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)最大流量的。污水管道設(shè)計(jì)是采用這種簡(jiǎn)單累加法來(lái)計(jì)算流量的，但在設(shè)計(jì)污水泵站和污水廠時(shí)，如果也采用各項(xiàng)污水最大流量之和最為設(shè)計(jì)依據(jù)，將很不經(jīng)濟(jì)。因此，早城市排水工程規(guī)劃規(guī)范GB50318-2000中規(guī)定，城市污水最宜根據(jù)城市綜合用水量（平均日）乘以城市綜合生活污水排放系數(shù)確定。城市工業(yè)廢水量最宜根據(jù)城市工業(yè)用水量（平均日）乘以

11、城市工業(yè)廢水排放系數(shù)，或由城市污水量減去城市綜合生活污水量確定。二、城市污水管網(wǎng)布置定線：在進(jìn)行城市污水管道的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，先要在在城市總平面圖上進(jìn)行管道系統(tǒng)的平面布置。 主要內(nèi)容：確定排水區(qū)界，劃分排水流域；選擇污水廠和出水口的位置；擬定污水干管及主干管的路線；確定需要抽升的排水區(qū)域和設(shè)置泵站的位置。返回（一）污水管網(wǎng)布置形式污水管道平面布置，一般按先確定主干管，再確定干管，最后確定支管的順序進(jìn)行。在總體規(guī)劃中，只決定污水主干管、干管的走向與平面位置。在詳細(xì)規(guī)劃中，還要覺(jué)得污水支管的走向及位置。1、污水干管的布置形式 按干管與地形等高線的關(guān)系分為平行式和正交式。 正交式：正交式布置是干管與地形

12、等高線垂直相交，而主干管與等高線平行敷設(shè)，適應(yīng)地形平坦略向一邊傾斜的城市。平行式：平行式布置是污水干管與等高線平行，而主干管則與等高線基本垂直，適應(yīng)城市地形坡度很大時(shí)，可以減少管道的埋深，避免設(shè)置過(guò)多的跌水井，改善干管的水力條件。2、污水支管的布置形式污水支管的平面布置取決于地形、建筑特征和用戶接管的方便 支管 低邊式，圍坊式，穿坊式圍坊式 用于地勢(shì)平坦的大面積街坊低邊式 地形傾斜明顯，街坊面積不大的情況穿坊式 管線較短，用于集中規(guī)劃的新區(qū)（二）污水管道布置原則盡可能在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域上的污水自流排出。定線時(shí)應(yīng)充分利用地形，在整個(gè)排水區(qū)域較低的地方，如集水線或河岸低處敷設(shè)

13、主干管及干管。地形較復(fù)雜時(shí)，宜布置成幾個(gè)獨(dú)立的排水系統(tǒng)。污水主干管的走向與數(shù)目應(yīng)根據(jù)污水廠和出水口的位置與數(shù)目確定。若區(qū)域內(nèi)幾個(gè)城鎮(zhèn)合建污水廠，則需建造相應(yīng)的區(qū)域污水管道系統(tǒng)。盡可能采用重力流形式，避免提升。選擇最適當(dāng)?shù)亩ň€位置，減小管道埋深，節(jié)約管道長(zhǎng)度。管道應(yīng)減少與河流、山谷、鐵路及各種地下構(gòu)筑物相交叉，并考慮地質(zhì)條件的影響。污水干管一般沿城市道路布設(shè)。道路寬度大于40米時(shí)，可以考慮在道路兩側(cè)各設(shè)一條污水管。污水干管最好以排放大量工業(yè)廢水的工廠（和污水量大的公共建筑）為起端，以較快發(fā)揮效用和保證良好的水力條件。管線布置不要繞彎，并避免在平坦地段布置流量小而長(zhǎng)度大的管道。管線布置考慮城市的遠(yuǎn)

14、、近期規(guī)劃及分期建設(shè)的安排，與規(guī)劃年限相一致。對(duì)不同重要性的管道，其設(shè)計(jì)年限應(yīng)有差異。污水管道的敷設(shè)重力管道，首先保證其平面和垂直方向的布置不影響其它管道最大埋深（不超過(guò)7-8m，干燥；不超過(guò)5m，多水）最小覆土厚度（管底在冰凍線以上0.15m；0.7m；支管起點(diǎn) 0.6-0.7m）合理選擇控制點(diǎn)返回返回三、城市污水管網(wǎng)的水力計(jì)算 在完成了污水管道系統(tǒng)的平面布置后，便可進(jìn)行污水管道的水力計(jì)算。污水管道水力計(jì)算的目的，在于合理經(jīng)濟(jì)地選擇管道管徑、坡度和埋深。（一）管道水力計(jì)算的基本公式 污水管道中污水流動(dòng)的特點(diǎn)重力流均勻流：水流運(yùn)動(dòng)中過(guò)水?dāng)嗝娴拿恳粭l流線上的流速大小，方向沿流程不變。管道水力學(xué)的

15、兩個(gè)基本公式（均勻流）：流量公式 Q 流速公式 C RJQ 設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量（ms）；設(shè)計(jì)管段的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m）；過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄魉伲╩s）；R 水力半徑（過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值）（m）；J 水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；C 流速系數(shù)（或謝才系數(shù)）。 C 1/n R1/6n管壁粗糙系數(shù)，由管渠材料定，可查表。函數(shù)關(guān)系 ： Q f1（D,h/D, ） 1/n R2/3 1/2 f2(n,D,h/D, )六個(gè)水利要素中，Q、n已知，其余未知，當(dāng)選定管材和管徑后，若已知其余任意兩個(gè)因素，可查水力計(jì)算圖和水力計(jì)算表確定另外兩個(gè)。陶土管 鋼筋混凝土管 鋼管鑄鐵管干砌塊石渠道漿砌塊石渠道（二

16、）管渠的斷面和銜接 排水管渠的斷面形式： 常用管渠的斷面形式有圓形、半橢圓形、馬蹄形、矩形梯形及蛋型等。圓形具有水力條件好，能適應(yīng)流量變化，并且便于預(yù)制和運(yùn)輸，受力條件好，用材省等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用廣泛。 排水管道的斷面形式須滿足靜力學(xué)、水力學(xué)及經(jīng)濟(jì)和養(yǎng)護(hù)管理上的要求。 污水管道在管徑坡度高程方向發(fā)生變化及支管接入的地方都需設(shè)檢查井，其中在考慮檢查井內(nèi)上下流管道銜接時(shí)應(yīng)遵循以下原則：(1) 盡可能提高下游管段的高程，以減少埋設(shè)，降低造價(jià)；(2) 避免上游管段中形成回水而造成淤積；(3) 不允許下游管段的管底高于上游管段的管底。排水管渠的銜接方法： 主要有水面平接、管頂平接、管底平接（特殊情況） 城市污

17、水管道一般采用管頂平接法。無(wú)論采用哪種銜接方法，下游管段的水面和管底部都不應(yīng)該高于上游管段的水面和管底。水面平接；污水管道水力計(jì)算，上、中、下游管段的高程相同。 特點(diǎn)：為了避免上游管段回水。在平坦地區(qū)，為減少管道埋深，異管徑的管段有時(shí)也采用水面平接。管頂平接；污水管道水力計(jì)算，上、中、下游管段的管頂內(nèi)壁位于同一高程。 特點(diǎn)：可以避免上游管段回水，但增加了下游管段的埋深，管頂平接一般用于不同口徑管道的銜接。 城市污水管道一般都采用管頂平接法。在坡度較大的地段，污水管道可采用階梯連接或跌水井連接。（三）污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1. 設(shè) 計(jì) 充 滿 度 污水管道是按不滿流的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在設(shè)計(jì)流

18、量下，管道中的水深h和管徑D的比值稱為設(shè)計(jì)充滿度（圖413）。設(shè)計(jì)充滿度有一個(gè)最大的限值，及規(guī)范中規(guī)定的最大設(shè)計(jì)充滿度（表46）。明渠的 超高（渠中最高設(shè)計(jì) 水面至渠頂?shù)母叨龋?應(yīng)不小于0.2m。 2. 設(shè) 計(jì) 流 速 設(shè)計(jì)流速指管渠在設(shè)計(jì)充滿度情況下，排泄設(shè)計(jì)流量時(shí)的平均流速。為防止管道因積而堵塞或因沖刷而損壞，規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)流速規(guī)定了最低限制，即最小設(shè)計(jì)流速（又稱自凈流速或不淤流速）及最高限值，即最大設(shè)計(jì)流速（表46）。就整個(gè)污水管道系統(tǒng)來(lái)講，各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流速?gòu)纳嫌蔚较掠巫詈檬侵饾u增加的。 3. 最 小 管 徑 一般污水管道系統(tǒng)的上游部分流量很小，若根據(jù)流量計(jì)算，管徑也將很小。管徑過(guò)小極易

19、堵塞。另外，采用較大管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。因此規(guī)定了一個(gè)允許的最小管徑。若按計(jì)算所得的管徑小于最小管徑，則采用最小管徑。規(guī)范中最小管徑作了規(guī)定（表47）。 4. 最 小 設(shè)計(jì) 坡 度 坡度和流速之間存在著一定的關(guān)系，同最小設(shè)計(jì)流速相應(yīng)的坡度是最小設(shè)計(jì)坡度（表47）。相同直徑的管道，如果充滿度不同，可以有不同的最小設(shè)計(jì)坡度。 當(dāng)設(shè)計(jì)流量很小而采用最小管徑的設(shè)計(jì)管段稱為不計(jì)算管段。由于這種管段不進(jìn)行水力計(jì)算，沒(méi)有設(shè)計(jì)流速，因此直接規(guī)定管道的最小設(shè)計(jì)坡度（表47）。 返回（四）污水管道水力計(jì)算的方法 污水管道系統(tǒng)水平面布置完成后，即可劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算每個(gè)管段的設(shè)計(jì)流量，以便進(jìn)行水力計(jì)算。水力計(jì)算的任務(wù)是計(jì)算的任務(wù)是計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的管徑、坡度、流速、充滿度和井底高程。 污水管道中，任意兩個(gè)檢查井間的連續(xù)管段，如果流量基本不變，管道坡度不變，則可選擇相同的管徑。這種管段稱為設(shè)計(jì)管段，作為水力計(jì)算中的一個(gè)計(jì)算單元。通常根據(jù)管道平面布置圖，以街坊污水支管及工廠污水出水管等接入干管的位置作為起迄點(diǎn)，劃分設(shè)計(jì)管段。管段的起訖點(diǎn)須設(shè)置檢查井。