下水道系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計課件

下水道系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計A.污水下水道計畫：策訂污水下水道之處置計畫，應(yīng)考慮：(a)在訂有水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)

應(yīng)考慮以能達其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)

應(yīng)考慮與該水域有關(guān)之其他下水道系統(tǒng)及個別工廠廢水處理系統(tǒng)之配合問題(b)未訂有水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)

考慮現(xiàn)在及將來之水利用狀況，預(yù)測該水域之水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1下水道計畫B.雨水下水道計畫－收集並排除市區(qū)之地面逕流（目的）

－策訂計畫時應(yīng)配合計畫區(qū)內(nèi)之河川、灌排水路等區(qū)域排水系統(tǒng)－都市之雨水排水系統(tǒng)十分複雜，須加以充分調(diào)查，並與各河川管理機構(gòu)協(xié)調(diào)，檢討、改變或

廢棄現(xiàn)有系統(tǒng)C.下水道基本規(guī)劃1.計畫目標(biāo)年－設(shè)計容量以長期觀測為準(zhǔn)（雨/污水）－依下列三原則決定

設(shè)施使用年限

建設(shè)期間長短

擴充之難易－以＞20年為原則2.計畫區(qū)域

可都市化之範(fàn)圍－即計畫目標(biāo)年可達都市化之地區(qū)為範(fàn)圍

不受行政區(qū)域限制－以符合該水域之水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)－考慮整體性及流域性－跨越行政區(qū)者，須與他縣市協(xié)調(diào)

新闢下水道系統(tǒng)應(yīng)與舊市區(qū)下水道配合3.收集系統(tǒng)之選擇（分流or合流）原則上採「分流制」，但若能合乎放流水域之條件，亦可用「合流制」4.放流口包含：處理廠處理水放流口合流制雨水溢流口及抽水站放流口分流制雨水放流口及抽水站放流口決定放流口之位置及構(gòu)造物時應(yīng)考慮：對水域(Receivingwaterbody)之水位、流量、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及河川整治計畫應(yīng)加以充分調(diào)查以不影響承受水體之用途5.下水道設(shè)備之配置、構(gòu)造及功能之決定應(yīng)考慮：地形及地質(zhì)等自然條件操作管理放流水域之狀況施工條件工程費6.法律依據(jù)下水道法都市計畫法水利法水污染防治法……2基本調(diào)查1.自然條件之調(diào)查（初步調(diào)查）

地形及地質(zhì)

a.幹線系統(tǒng)的位置、幹/支線的連接、抽水站及處理廠之位置，須標(biāo)明：道路高地

湖泊河川之「位置」及「地面高程」

b.為決定幹管、處理廠、抽水站之位置及基礎(chǔ)型式，須調(diào)查：

鑽探地質(zhì)調(diào)查

地下水位

附近地盤狀況

→

以預(yù)知〝工程之難易度〞水文及氣象

a.

放流口位置、抽水站揚程之決定，Need

水域之流量

水位

b.河川水文調(diào)查

高水位、平水位、低水位

高流量、低流量

c.湖泊

高、平、低水位d.海域

歷年最高潮

年間最高潮e.雨水下水道－依降雨強度計算逕流量（調(diào)查過去20yrs）f.抽水站及處理廠有散發(fā)臭味及噪音問題，

Need：

季節(jié)性風(fēng)向調(diào)查2.細(xì)部調(diào)查（P208~P209）

地下調(diào)查（有無其他管線/巖盤/地下水位）地面調(diào)查（路面之鋪設(shè)情形/性質(zhì)‥‥）

承受水體之涵容能力（水質(zhì)現(xiàn)況/流量調(diào)查）其他調(diào)查（古蹟、地震）3.系統(tǒng)佈置（P209）初步之佈置圖（大小管線之佈置），包括：

佈置圖要參考將來土地之利用

盡量用重力式（以減少抽水）決定出水口位置及承受水體根據(jù)地形圖、街道坡度決定水之流向

埋設(shè)位置（一邊或二邊）；要與自來水管線分開

埋設(shè)深度（符合最小埋深，以減少挖方）不能太淺→

破壞4.細(xì)部設(shè)計

依幹管將計畫區(qū)域分成若干排水區(qū)管渠編號、面積計算管線尺寸計算、坡度（S）

劃出管線位置圖及剖面圖成本計算下水道材料、施工方法土方、材料數(shù)量編列施工設(shè)計3下水道系統(tǒng)之類型－合流制（Combinedsystem）－分流制（Separatesystem）1.合流制早期：－雨水下水道以「排除雨水」為主，糞便則由糞坑處理（不允許排入下水道）－並無「污水下水道」中期：－糞便污水單獨處理已不可能，∴雨水下水道亦允許「糞便」及「污水」之排入造成「雨水＋污水」之「合流制」合流制下水道之演進

↓落伍2.分流制－河川污染日益嚴(yán)重－考慮雨水應(yīng)可不必處理；而污水要處理

∴發(fā)展成雨、污水分開之分流制下水道為一必然趨勢。但臺灣市街發(fā)展已相當(dāng)擁擠→

不易規(guī)劃分流制雨水道也含有相當(dāng)成分之有機/無機物→應(yīng)處理∴也許使用「合流制」較適合？究竟應(yīng)採「合」或「分」流制→

透過「數(shù)理分析」定義：Q1≡晴天污水量；污水濃度C1Q2≡雨水量；雨水濃度C2C1：initialC1'：剩下1－β=WWTP去除率∴剩下βC1=C1'β=C1'/C1C'≡合流制流入WWTP之污染物濃度（雨＋汙）aQ1=截流量，a≈3~6

（汙＋雨）fQ1=污水；（aQ1－fQ1）=(a－f

)Q1=雨水f=合流制降雨時，「污水」被截流至處理廠之比率

=Q1/(Q1＋Q2)W=C2/C1=雨水濃度/污水濃度λ=Q2/Q1=雨水量/污水量A.分流制(1)晴天時：Q1only∴排放污染物於河川之總量=βQ1C1(2)雨天時

M1=βQ1C1＋Q2C2-----(＊)B.合流制截流溢流(Q1＋Q2)－aQ1=Q2

－(a－1)Q1

(原來)(截流)（剩下）

fig

aQ1；C'?

fQ1；C1

（污）（aQ1－f

Q1）；C2

（雨）fig

(Q1－fQ1)；C1

(污)Q2－(aQ1－fQ1)；C2

(雨)C3(Q1＋Q2)－aQ1被截流之污水被截流之雨水(1)晴天時

（Q1only）

∴排放污染物於河川之總量=βQ1C1

(同分流制)(2)雨天時

(a)C'=？(流入處理廠之濃度)由figbalance------

(b)C3=？

直接溢流之濃度由figbalance------

(c)流入河川之總污染量M2=？

截流：(aQ1)(βC')=------

溢流：[Q2－(a－1)Q1](C3)=[λ－(a－1)]C3Q1=---

eq

eq

(d)M2=截流＋溢流=eq

＋eq

=---

(e)合流制較分流制排污量之增加率：Let；-----

＊＊

eq

≡使用合流制時，在雨天，承受水體可能增加之污染物比率與WWTP處理效率(1－β)

；f；a；λ；W

有關(guān)＊優(yōu)先使用合流制系統(tǒng)之W條件為：

i,e

由eq

中(∵1－β＞0

；

λW＋β＞0)∴(1－

f)－(a－f)W＜0或其中考慮暴雨時（Q2/Q1甚大；i,e

λ→∞）∴f

→

0雨污‥可使用合流‥不足以稀釋→要分流例(保守)污雨例；；

i,e

「污水濃度」不能太大，頂多可為「雨水濃度」的3~6倍4下水道之佈置型式A.考慮因素：

(1)地形、地質(zhì)、水文條件

(2)下水道系統(tǒng)之制度（合/分流）

(3)行政區(qū)域之劃分

(4)街道情形

(5)路權(quán)問題

(6)處理廠位置及出口B.下水道佈置型式之種類及適用時機：(1)直交式(Perpendiculartype)－適用於：都市有河川穿越or外圍有河流經(jīng)過－優(yōu)點：路線最短，直接排至河川－缺點：排放口太多(Need防潮閘門以防潮水)(2)截流式(Interceptingsystem)(3)分區(qū)截流式(Zonesystem)－〝分區(qū)〞,以減少低地區(qū)截流管之必需抽水設(shè)備(4)扇形式(Fantype)－面對河流or湖泊之谷地(i,e

中間低、兩邊高

)

將幹管埋在中央，形成扇形收集系統(tǒng)高高低(5)輻射式(Radialtype)高低低低－中間高、四郊地區(qū)較低※實際上，應(yīng)視都市地形，判斷合適方式，可利用

〝數(shù)種組合〞方式5下水道之埋設(shè)位置及深度A.「合流制」下水道之埋設(shè)位置(1)道路中央

→

兩邊之接管距離相近

→負(fù)擔(dān)費用相同(2)道路兩側(cè)

→

接管距離較短，問題少

→埋設(shè)管線不必在馬路下，影響交通小

→

缺點→Need

二管B.「分流制」下水道之埋設(shè)位置(a)雨水管and污水管均在中央(b)雨水管與污水管分別埋於馬路之一側(cè)(c)雨水管埋於中央污水管兩側(cè)埋設(shè)(使其接管較短→環(huán)境衛(wèi)生問題↓)(d)雨水與污水均分兩側(cè)埋設(shè)雨水大管∵流量大污水管之深度＞雨水管之深度a.小管徑開挖施工容易∴可深

b.污水含有環(huán)境衛(wèi)生問題∴埋深

c.雨水管大部分已先設(shè)置完成

∴後期之污水管→

深層∵6下水道之設(shè)計準(zhǔn)則1.流量Q

(a)分流式污水管

(家庭污水＋工業(yè)廢水＋地下滲水量)

以最大時污水量Qmax．hour為設(shè)計基準(zhǔn)

(b)分流式雨水管以2~5年一次暴雨之雨量強度(I)所得之計畫雨水量為設(shè)計基準(zhǔn)

(c)合流制?以Q雨天時下水量

加Qmax．hour

為設(shè)計基準(zhǔn)

?污水截流管→3~6倍Q晴天污水2.最小管徑(Dmin)

雨水管：250~300mm

污水管：150~200mm3.最小坡度(Smin)

由Vmin

決定?from曼寧公式4.Velocity(a)Vmax

≈0.75~3m/s=75~300cm/s(i,e33secfor100m)(b)Vmin?滿流：60cm/sec(污水)；90cm/sec(雨水)?不滿流：45cm/sec(污水)；60cm/sec(雨水)常含大量砂石5.覆土深度(d)

→避免太淺損害水管

(a)最小?污水管：2m?雨水管：1~1.6m

(b)最大：4~5m6.曼寧粗糙係數(shù)(n)D＜600mm?n=0.015D＞600mm?n=0.0137.管底高程(IE)IE=GE－d－( D＋t)t?D?

可忽略8.收集面積劃分IE=invertelevationd=覆土深度t=管厚7污水下水道計畫1.計畫人口數(shù)

a.計畫人口數(shù)預(yù)測（過去/未來）

b.人口分佈預(yù)測

c.日間人口數(shù)2.計畫污水量

a.家庭污水量

b.工業(yè)廢水污水量

c.地下水入滲污水量

d.計畫最大日污水量

e.計畫最大時污水量f.計畫平均日污水量3.計畫水質(zhì)4.流達率5.下水道計畫之河川流量6.污染負(fù)荷削減量7.下水道收集處理量8.處理方法

→二級處理9.抽水站計畫－不浸水－不散發(fā)臭氣、噪音合流式抽水站：以雨天時計畫下水量為準(zhǔn)分流式抽水站：以計畫最大時污水量為準(zhǔn)10.處理廠計畫

(a)處理廠數(shù)以少設(shè)為宜

∵大規(guī)模處理廠建設(shè)及維護管理費用高

(b)處理廠之位置應(yīng)考慮－放流水域之水利用狀況－計畫區(qū)域之地形、周圍條件－距住宅區(qū)遠(yuǎn)

(c)應(yīng)保留足夠用地（二級）

→擴充三級（未來）8雨水下水道計畫1.計畫雨水量

(a)計畫逕流量

合理公式法：Q=0.278CIA尖峰逕流量(m3/s)

逕流係數(shù)排水面積(km2)雨量強度(mm/hr)(b)暴雨公式

Talbot

Shermana,b,n由圖解之seeP31(c)逕流係數(shù)(C)seeP36table2-5(d)頻率年數(shù)

?以1~5年為原則?最少20年之降雨資料(e)集流時間

(中)流入時間≈5~10min流過時間=最上游之管渠起點至管渠設(shè)計點之流過時間

=距離/流速(f)排水面積

=計畫區(qū)之總面積－排水區(qū)內(nèi)之河川、湖泊面積9設(shè)計實例如fig5-8

所示，為一污水下水道系統(tǒng)之設(shè)計實例：人口密度

=10000人/km2

Qmax=1.5lpcd(含入滲量)最小管徑

=200mm最小埋深

=2m最小流速

=0.6m/sec最大流速

=3.0m/secn=0.013?上游污水管至第5號人孔之管徑為300mm，供5725人排污之用。?第5號人孔之地面高程為95.69m，

管底高程為93.23m。?直線管上之人孔上、下游管底高程採2cm之落差；

方向改變處但管徑不變者採3cm落差；若管徑改變則用管頂齊平方式；若有分支則與大管之頂齊平。圖5-8污水下水道系統(tǒng)設(shè)計實例表5-8

污水下水道系統(tǒng)設(shè)計實例之?dāng)?shù)據(jù)設(shè)計之計算過程如表5-8所示，其編號說明如下：(1)及(2)：管線位置，由人孔編號示之(3)及(4)：管線長與收集面積，由圖上量得(5)：人口數(shù)，(4)×10000人/km2(6)：該段管線負(fù)責(zé)排污之人口總數(shù)(7)：污水量，(6)×1500lpcd÷1000÷1440(8)及(9)：人孔上、下游端之地面高程(