排水管網(wǎng) 第四章

排水管網(wǎng)第四章第1頁/共52頁排水管網(wǎng)第四章第2頁/共52頁第四章污水管網(wǎng)設(shè)計與計算污水管道系統(tǒng)的設(shè)計步驟設(shè)計資料的調(diào)查設(shè)計方案的確定設(shè)計計算設(shè)計圖紙的繪制污水管網(wǎng)設(shè)計的主要任務(wù)與內(nèi)容：1.設(shè)計資料的調(diào)查和設(shè)計方案的確定2．污水管網(wǎng)總設(shè)計流量及各設(shè)計管段流量計算；3．污水管網(wǎng)各管段直徑、埋深、銜接設(shè)計與水力計算；4．污水提升泵站設(shè)置與設(shè)計；5．污水管網(wǎng)施工圖繪制。第3頁/共52頁第一節(jié)設(shè)計資料的調(diào)查及方案確定設(shè)計資料調(diào)查設(shè)計任務(wù)資料：有關(guān)的法令、法規(guī)、制度；城市的總體規(guī)劃及其他基礎(chǔ)設(shè)施情況自然資料：地形資料，包括地形圖、等高線氣象資料，包括氣溫、風(fēng)向、降雨量等水文資料，受納水體流量、流速、洪水位地質(zhì)資料，包括地下水位、地耐力、地震等級工程資料：道路、通訊、供水、供電、煤氣等設(shè)計方案確定：包括排水體制的選擇、排水系統(tǒng)的布置形式。第4頁/共52頁第二節(jié)污水設(shè)計流量的計算一、設(shè)計污水量定額污水設(shè)計流量——指污水管道及其附屬構(gòu)筑物能保證通過的最大流量，設(shè)計流量包括生活污水量和工業(yè)廢水量。2、污水定額包括居民生活污水定額綜合生活污水定額工業(yè)廢水定額第5頁/共52頁第二節(jié)污水設(shè)計流量的計算3、污水定額確定（1）居民生活污水定額和綜合生活污水定額可由手冊查得，也由用水定額來確定（排放系數(shù)采用80%-90%，排放系數(shù)采用0.8-0.9）。（2）工業(yè)廢水定額由國家和行業(yè)的用水量和廢水量查得，也可參考同行業(yè)單位的廢水量情況。第6頁/共52頁注意：污水管網(wǎng)是最高日最高時污水排放流量進(jìn)行設(shè)計，用水量是按最高日用水定額和時變化系數(shù)確定的，而污水量是按平均日污水量和相應(yīng)的總變化系數(shù)確定的。二、污水量的變化日變化系數(shù)Kd——在設(shè)計年限內(nèi)，最高日污水量與平均日污水量的比值。KZ=KdKh時變化系數(shù)Kh——在設(shè)計年限內(nèi)，最高日最高時污水量與

該日平均時污水量的比值?？傋兓禂?shù)Kz——在設(shè)計年限內(nèi)，最高日最高時污水量與

平均日平均時污水量的比值。第7頁/共52頁二、污水量的變化經(jīng)驗數(shù)值表經(jīng)驗計算公式（1）居民生活污水總變化系數(shù)的確定：污水平均日流量（L/s）總變化系數(shù)（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.410001.32.3Qd≤5L/S1.3Qd≥5L/S5L/S＜Qd＜1000L/S第8頁/共52頁（3）工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水總變化系數(shù)的確定：（2）工業(yè)廢水總變化系數(shù)的確定：二、污水量的變化經(jīng)驗數(shù)值表（Kd=1）實地調(diào)查研究和分析工業(yè)種類總變化系數(shù)（KZ）冶金1.0-1.1化工1.3-1.5紡織1.5-2.0生活污水：一般車間采用3.0，高溫車間采用2.5。淋浴污水：1h之內(nèi)流量不變化。第9頁/共52頁三、污水設(shè)計流量計算（1）居民生活污水設(shè)計流量式中：Q1——居住生活污水設(shè)計流量，L/s；

q1i——居住生活污水量標(biāo)準(zhǔn)（L/(d.人)），按《室外排水設(shè)計規(guī)范》選用，歐洲的典型值為200（L/(d.人)），美國的典型值為250~450（L/(d.人)）；

N1i——設(shè)計使用年限所服務(wù)的人口數(shù)，按規(guī)劃部門根據(jù)統(tǒng)計資料提供；KZ——總變化系數(shù)。第10頁/共52頁三、污水設(shè)計流量計算（2）工業(yè)廢水設(shè)計流量式中：Q2——工業(yè)廢水設(shè)計流量，L/s；

q2i——各工礦企業(yè)廢水量定額（m3/單位水量）；

N2i——各工礦企業(yè)最高日生產(chǎn)量；

T2i——各工礦企業(yè)最高日生產(chǎn)小時數(shù)，h；

f2i——各工礦企業(yè)生產(chǎn)用水重復(fù)利用率；

K2i——各工礦企業(yè)廢水量的時變化系數(shù)。第11頁/共52頁三、污水設(shè)計流量計算（3）工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計流量式中：Q3——工企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計流量，L/s；

q3ai——各工礦企業(yè)車間職工生活用水定額[（L/cap.班）一般車間：

25，高溫車間:35。]；

q3bi——各工礦企業(yè)車間職工淋浴用水定額[（L/cap.班）一般車間：

40，特殊車間:60。]；

N3ai；N3bi——各工企業(yè)最高日職工生活用水和淋浴用水總?cè)藬?shù)；

T3ai——各工礦企業(yè)最高日每班工作小時數(shù)，h；

f2i——各工礦企業(yè)生產(chǎn)用水重復(fù)利用率；

Kh3ai——各工礦企業(yè)車間最高日生活污水量班內(nèi)時變化系數(shù)，一般車間:3.0，高溫車間:2.5。第12頁/共52頁三、污水設(shè)計流量計算（4）公共建筑污水設(shè)計流量式中：Q4——公共建筑污水設(shè)計流量；

q4i——各公共建筑最高日污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/（用水單位.每天），一般按《室內(nèi)給水排水和熱水供應(yīng)設(shè)計規(guī)范》推薦的參數(shù)選用，排水量大的建筑也可以通過調(diào)查或參考相近建筑選用。；

T4i——各公共建筑最日排水小時數(shù)，h；

N4i——設(shè)計使用年限所服務(wù)的用水單位數(shù)，按規(guī)劃部門根據(jù)統(tǒng)計資料提供；Kh4i——各公共建筑污水時變化系數(shù)。第13頁/共52頁生活污水設(shè)計流量居民生活污水公共建筑生活污水工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水工業(yè)廢水設(shè)計流量三、污水設(shè)計流量計算（4）城市污水設(shè)計總流量Qh=Q1+Q2+Q3+Q4+Q滲Q滲指地下水滲入量，一般以單位管道延長米或單位服務(wù)面積公頃計算，日本規(guī)定采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，按每人每日最大污水量的10%-20%。第14頁/共52頁課堂復(fù)習(xí)污水設(shè)計流量的計算：（1）居民生活污水設(shè)計流量

（2）工業(yè)廢水設(shè)計流量

（3）工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計流量

（4）公共建筑污水設(shè)計流量第15頁/共52頁第三節(jié)管段設(shè)計流量的計算管段——指污水管網(wǎng)中流量和管道敷設(shè)坡度不變的一段管道稱為管段。管段設(shè)計流量——指管段上游端匯入污水流量和該管段的收集污水量作為管段的輸水流量，稱為管段設(shè)計流量。節(jié)點(diǎn)——每個設(shè)計管段的上游端和下游端被稱為污水管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)一般設(shè)有檢查井。一、污水管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)與管段第16頁/共52頁第三節(jié)管段設(shè)計流量的計算二、節(jié)點(diǎn)設(shè)計流量計算分類本段流量集中流量1234ABCDq5轉(zhuǎn)輸流量第17頁/共52頁第三節(jié)管段設(shè)計流量的計算三、管段設(shè)計流量計算1234ABCDq5注意：管段流量進(jìn)行疊加時，集中流量是設(shè)計流量直接的加和，本段流量和轉(zhuǎn)輸流量是平均流量的加和后，經(jīng)Kz調(diào)整才為設(shè)計流量。Q管段=KzQ平均+Q工廢+Q工生+淋浴+Q公建第18頁/共52頁原始資料：給定某市的街坊平面圖，居住區(qū)街坊人口密度為350人/公頃，污水量標(biāo)準(zhǔn)為120L/(人.d)，火車站和公共浴室的設(shè)計污水量分別為3L/s和4L/s，工廠甲和工廠乙的工業(yè)廢水設(shè)計流量分別為25L/s與6L/s。生活污水及經(jīng)過局部處理的工業(yè)廢水全部送至污水處理廠進(jìn)行處理。工廠甲廢水排出口的管底埋深為2.0m

。污水管道的設(shè)計舉例第19頁/共52頁平面圖第20頁/共52頁管道定線第21頁/共52頁計算步驟及過程：比流量（單位面積上的平均流量）的計算：生活污水流量（本段流量、轉(zhuǎn)輸流量）的計算：生活污水設(shè)計流量的計算：第22頁/共52頁第23頁/共52頁污水管道水力計算的設(shè)計參數(shù)：設(shè)計充滿度（h/D）設(shè)計流速（v）最小管徑（D）最小設(shè)計坡度（i）第三節(jié)污水管道的設(shè)計參數(shù)埋設(shè)深度第24頁/共52頁設(shè)計充滿度（h/D）——指設(shè)計流量下，管道內(nèi)的有效水深與管徑的比值。h/D=1時，滿流h/D<1時，非滿流《室外排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，最大充滿度為：管徑（D）或暗渠高（H）（mm）最大充滿度（h/D）200~300350~450500~900≥10000.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80)hD第25頁/共52頁為什么污水管道應(yīng)按非滿管流設(shè)計？1、預(yù)留一定的過水能力，防止水量變化的沖擊，為未預(yù)見水量的增長留有余地；2、有利于管道內(nèi)的通風(fēng)；3、便于管道的疏通和維護(hù)管理。第26頁/共52頁設(shè)計流速——與設(shè)計流量和設(shè)計充滿度相應(yīng)的污水平均流速。最小設(shè)計流速：是保證管道內(nèi)不發(fā)生淤積的流速，與污水中所含雜質(zhì)有關(guān)；國外很多專家認(rèn)為最小流速為0.6-0.75m/s，我國根據(jù)試驗結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗確定最小流速為0.6m/s。雜質(zhì)水的生產(chǎn)管道適當(dāng)加大，明渠為0.4m/s。最大設(shè)計流速：是保證管道不被沖刷破壞的流速，與管道材料有關(guān)；金屬管道的最大流速為10m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。***國內(nèi)一些城市污水管道長期運(yùn)行的情況說明，超過上述最高限值，并未發(fā)生沖刷管道的現(xiàn)象。第27頁/共52頁最小管徑1、為什么要規(guī)定最小管徑？

街坊管最小管徑為200mm，街道管最小管徑為300mm。2、什么叫不計算管段？

在管道起端由于流量較小，通過水力計算查得的管徑小于最小管徑，對于這樣的管段可不用再進(jìn)行其他的水力計算，而直接采用最小管徑和相應(yīng)的最小坡度，這樣的管段稱為不計算管段。有適當(dāng)沖洗水源時，可考慮設(shè)沖洗井。第28頁/共52頁最小設(shè)計坡度——相應(yīng)于最小設(shè)計流速的坡度為最小設(shè)計坡度，最小設(shè)計坡度是保證不發(fā)生淤積時的坡度。規(guī)定：管徑200mm的最小設(shè)計坡度為0.004；管徑

300mm的最小設(shè)計坡度為0.003；管徑400mm

的最小設(shè)計坡度為0.0015。（1）（2）（3）第29頁/共52頁污水管道的埋設(shè)深度兩個意義：決定污水管道最小覆土厚度的因素：冰凍線的要求地面荷載滿足街區(qū)連接管連接要求覆土厚度埋設(shè)深度地面管道覆土厚度埋設(shè)深度第30頁/共52頁《室外排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。污水管道的埋設(shè)深度規(guī)范要求：0.15m埋設(shè)深度管道冰凍線0.15m地面

國外規(guī)范規(guī)定：污水管道最小埋深，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)護(hù)經(jīng)驗確定。無養(yǎng)護(hù)資料時，采用如下數(shù)值：管徑小于500mm，管底在冰凍線上0.3m；管徑大于500mm，為0.5m。第31頁/共52頁防止地面荷載破壞管道的要求：動荷載靜荷載0.7m第32頁/共52頁H=h+IL+Z1-Z2+Δh（0.6-0.7）滿足街坊管連接要求式中：H——街道污水管網(wǎng)起點(diǎn)的最小埋深，m；

h——街坊污水管起點(diǎn)的最小埋深，0.6~0.7m；

Z1——街道污水管起點(diǎn)檢查井檢查井處地面標(biāo)高，m；

Z2——街坊污水管起點(diǎn)檢查井檢查井處地面標(biāo)高，m；

I——街坊污水管和連接支管的坡度；

L——街坊污水管和連接支管的總長度，m；

Δh——連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差，m。

第33頁/共52頁（五）污水管道的銜接銜接的原則：避免上游管段回水淤積；盡可能地提高下游管段的高程，減小埋深，降低造價。銜接的方式水面平接管頂平接跌水連接（＞1m時，可設(shè)跌水井）管底平接（特殊情況）第34頁/共52頁污水管道在街道上的位置

與其他管線、構(gòu)筑物有一定的距離；與給水管相交時，設(shè)于給水管下方；盡量避免敷設(shè)在機(jī)動車道下，設(shè)在人行道下。第35頁/共52頁污水管道在街道上的位置第36頁/共52頁課堂小結(jié)本節(jié)主要掌握的內(nèi)容：管段設(shè)計流量的計算設(shè)計參數(shù)設(shè)計充滿度（h/D）設(shè)計流速（v）最小管徑（D）最小設(shè)計坡度（i）埋設(shè)深度第37頁/共52頁原始資料：給定某市的街坊平面圖，如下頁圖。居住區(qū)街坊人口密度為350人/公頃，污水量標(biāo)準(zhǔn)為120L/(人.d)，火車站和公共浴室的設(shè)計污水量分別為3L/s和4L/s，工廠甲和工廠乙的工業(yè)廢水設(shè)計流量分別為25L/s與6L/s。生活污水及經(jīng)過局部處理的工業(yè)廢水全部送至污水處理廠進(jìn)行處理。工廠甲廢水排出口的管底埋深為2.0m

污水管道的設(shè)計舉例第38頁/共52頁平面圖第39頁/共52頁管道定線第40頁/共52頁劃分設(shè)計管段，計算設(shè)計流量（請翻開書48頁）管道的水力計算（請翻開書50頁）繪制圖紙（平面圖和管道縱剖面圖）五、污水管道的設(shè)計舉例第41頁/共52頁水力計算注意問題

控制點(diǎn)選擇管道坡度與地面坡度設(shè)計流速與設(shè)計管徑注意水頭損失旁側(cè)支管連接第42頁/共52頁污水回用意義污水回用目標(biāo)與水質(zhì)污水回用處理技術(shù)六、城市污水回用工程第43頁/共52頁地球上水的總量1.361018m3淡水儲量僅為3.51016m3不足全球總水量的3%易開發(fā)利用的淡水儲量為4.01015m3，占淡水的11%世界水資源概況世界水資源研究所：全世界有26個國家2.32

億人口面臨缺水的威脅聯(lián)合國發(fā)出警報：世界范圍內(nèi)的缺水問題將嚴(yán)重制約本世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并有可能導(dǎo)致國家和地區(qū)間發(fā)生沖突和戰(zhàn)爭第44頁/共52頁我國水資源現(xiàn)狀

人均水資源占有量2200立方米約為世界平均水平的1/4

排名世界第112位每年因缺水而造成的經(jīng)濟(jì)損失約

2000~3000億元第45頁/共52頁解決水資源缺乏的途徑

海水淡化修建水庫，貯存