污水管道系统

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,排水工程（,1,）,*,Template Documentation,2011-2012学年第一学期,学年第一学期,第三章,污水管道系统设计,2021-2021学年第一学期学年第一学期,1,污水管道系统的设计步骤,设计资料,的调查,设计方案,确实定,污水管网,设计计算,设计图纸,的绘制,污水管道系统的规划布置3-2 ,污水设计流量的计算3-3 ,污水管网水力计算各管段直径、埋深、衔接设计与计算 、污水提升泵站的设置3-5,各设计管段划分及其设计流量计算3-4,3-1,3-6,2021-2021学年第一学期学年第一学期,2,3-1,设计资料的调查,明确设计任务的资料：城市的总体规划及其他根底设施情况,自然资料：,地形资料，包括地形图、等高线,气象资料，包括气温、风向、降雨量等,水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位,地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级,工程资料：,道路、通讯、供水、供电、煤气等,2021-2021学年第一学期学年第一学期,3,1.,有关明确任务的资料,了解与本规程有关的城镇地区的总体规划以及道路、交通、给水、排水、电力、电信、防洪、环保、燃气、园林绿化等各项专业工程的规划；,明确工程的设计范围、设计年限、设计人口数；,拟用的排水体制、污水处置方式；,受纳水体的位置及防治污染的要求。,一、设计资料,2021-2021学年第一学期学年第一学期,4,各类污水量定额及其主要水质指标；,现有雨水、污水管道系统的走向，排出口位置和高程，存在问题；,与给水、电力、电信、燃气等工程管线及其它市政设施可能的交叉；,工程投资情况等,2021-2021学年第一学期学年第一学期,5,2.,有关自然因素方面的资料,1地形图,初步设计,大型排水工程，在初步设计阶段要求有设计地区和周围25-30km范围的总地形图，比例尺为1:10000和1:25000，等高线间距为1-2m。,中小型设计，城镇可采用比例尺1:5000-1:10000，等高线间距1-2m；工厂可采用比例尺1:500-1:2000，等高线间距为0.5-2m。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,6,施工图设计,街区平面图，要求有比例尺,1:500-1:2000,，等高线间距,0.5-1m,；,设置排水管道的沿线带状地形图，比例尺,1:200-1:1000;,拟建排水泵站和污水厂处，管道穿越河流、铁路等障碍物处的地形图要求更加详细，比例尺通常为,1:100-1:500,，等高线间距,0.5-1m,。另还需排出口附近河床横断面图。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,7,2气象资料,气温平均气温、极端最高气温和最低气温、雨量公式；日照；湿度、风向、风速等。,3水文资料,接纳污水的河流的流量、流速、水位记录，水面比降，洪水情况和河水水温、水质分析化验资料，城市、工业取水及排污情况，河流利用情况及整治规划情况。,4地质资料,主要包括设计地区的地表组成物质及其承载力，地下水分相及其水位、水质；管道沿线的地质柱状团；当地的地质烈度资料。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,8,3.,有关工程情况的资料,道路的现状和规划，如道路等级，路面等级、路面宽度及材料；,地面建筑物和地铁、其它地下建筑的位置和高程；,给水、排水、电力、电信电线、燃气等各种地下管线的位置；,本地区建筑材料、管道制品、电力供给的情况和价格；,建筑、安装单位的等级和装备情况等。,4.,资料的索取,甲方及有关单位提供；,现场踏勘、收集、分析、整理、补充。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,9,(1) 不同方案的提出,在掌握了较为完整可靠的设计根底资料后，设计人员根据工程的要求和特点，对工程中一些原那么性的、涉及面较广的问题提出了不同的解决方法，这样就构成了不同的设计方案。,设计方案的提出,2021-2021学年第一学期学年第一学期,10,(2),优选方案需考虑的因素,环保；,投资；,材料、资源；,施工条件；,维护管理费用；,社会总体经济效益、社会效益、环境效益综合考虑。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,11,(3)方案比较的主要内容,工程投资和经常费用。应比较哪个方案经济上合算，而且应按复利计算法进行比较。所谓工程总投资应包括与方案有关的一切附属工程费用；,工程的技术水平，一般在经济合算的原那么下，比较其技术是否适用和合理；,运行和维护管理。运行是否平安可靠，操作管理是否方便，维修保养是否简便；,系统平安程度；,土石方工程量和劳动力。占用土地面积。包括永久用地和施工临时用地均应进行比较。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,12,3-2,污水设计流量的计算,1.,污水设计流量,指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，污水设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量。,生活污水设计流量,居住区生活污水,公共建筑生活污水,工业企业生活污水及淋浴污水,工业废水设计流量,2021-2021学年第一学期学年第一学期,13,2.,生活,污水设计流量的计算,1居住区生活污水量计算,式中：Q1居住区生活污水设计流量，L/s；,n居住区生活污水量标准定额L/(d.人)，也可,按该地区居民生活用水定额的80%90%选用,N设计人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数,选用；常用人口密度和效劳面积相乘得到,KZ总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日,平均时污水量的比值,2021-2021学年第一学期学年第一学期,14,居住区生活污水排水定额,卫生设备情况,室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备,室内有给水排水卫生设备和淋浴设备,室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供给,分 区,一,二,三,四,五,生活污水每人每日排水定额L,55-90,90-125,130-170,60-95,100-140,140-180,65-100,110-150,145-185,65-100,120-160,150-190,55-90,100-140,140-180,注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大局部，河北、山西、陕西偏北的一小局部，宁夏偏东 的一局部；,第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大局部，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小局部；,第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大局部，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；,第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大局部，福建、云南的南部；,第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大局部，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小局部,2021-2021学年第一学期学年第一学期,15,K,d,日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值,K,h,时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时,污水量的比值,K,Z,=K,d,K,h,生活污水量总变化系数,因为一般城市缺乏日变化系数和时变化系数的数据，要直接采用上式计算总变化系数有困难。,总变化系数与平均流量之间有一定的关系。 平均流量越大，总变化系数越小。,污水平均日流量（,L/s,）,5,15,40,70,100,200,500,1000,总变化系数（,K,Z,）,2.3,2.0,1.8,1.7,1.6,1.5,1.4,1.3,2.7 / Q0.11 5 L/s Q1000 L/s,1.3,Q,1000,L/s,时,也可按照以下公式求：,K,Z,=,2.3,Q,5,L/s,时,2021-2021学年第一学期学年第一学期,16,2公共建筑生活污水量计算,式中：Q2公共建筑生活污水设计流量，L/s；,S公共建筑最高日生活污水量标准L/(d.人)，一般按?建,筑给水排水设计标准?中有关公共建筑的用水量标准选用，,排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用。,Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水,量的比值,公共建筑生活污水量的计算可与居民生活污水量合并计算，也可单独计算。合并计算时，生活污水量定额应选用综合生活污水量定额可参考该地区综合生活用水定额的80%90%选用。,单独计算时，那么用以下公式计算：,2021-2021学年第一学期学年第一学期,17,3工业企业生活污水及淋浴污水量计算,式中：,Q,3,工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，,L/s,；,A,1,一般车间最大班职工人数，人；,B,1,一般车间职工生活污水量标准，为,25(L/(,人,.,班,),；,T,每班工作时数，,h,。,K,1,一般车间生活污水量时变化系数，以,3.0,计；,A,2,热车间最大班职工人数，人；,B,2,热车间职工生活污水量标准，为,35(L/(,人,.,班,),；,K,2,热车间生活污水量时变化系数，以,2.5,计；,C,1,一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人；,D,1,一般车间的淋浴污水量标准，为,40(L/(,人,.,班,),；,C,2,热车间最大班使用淋浴的职工人数，人；,D,2,热车间的淋浴污水量标准，为,60(L/(,人,.,班,),；,2021-2021学年第一学期学年第一学期,18,2,、工业废水设计流量的计算,工业废水设计流量计算公式,式中：Q4工业废水设计流量，L/s；,m生产过程中每单位产品的废水量标准，,L/单位产品；,M产品的平均日产量；,T每日生产时数；,KZ总变化系数，与工业企业性质有关。,日变化系数为1，时变化系数可以实测最大时流量/平均时流量，也可以按经验值选用见P28页。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,19,3,、污水总设计流量的计算,Q=Q,1,+Q,2,+Q,3,+Q,4,+Q,渗,Q渗指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位效劳面积公顷计算。,该方法是假定排出的各种污水，都是在同一时间内出现最大流量的，即采用简单累加法来计算流量的。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,20,例：某城镇居住小区污水管网设计 该居住小区街坊总面积,50.20hm,2,人口密度为,350cap/hm,2,，居民生活污水量定额为,120L/cap.d;,有两座公共建筑，火车站和公共浴室的污水设计流量分别为,3.00L/s,和,4.00L/s,；有两个工厂，工厂甲的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为,25.00L/s,，工厂乙的的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为,6.00L/s,。全部污水统一送至污水厂处理。试计算该小区污水设计总流量。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,21,解： 1居民区生活污水设计流量：,N=35050.20=17570cap,Qd=12017570243600=24.40L/s,KZ=2.7 Qd 0.11=2.7 24.40 0.11=1.9,Q1=24.401.9 =46.36 L/s,2021-2021学年第一学期学年第一学期,22,2公共建筑生活污水设计流量：题目已直接给出,Q2=3.00+4.00=7.00 L/s,3Q3+Q4=25.00+6.00=31.00 L/s,4将各项污水求和得该小区污水设计总流量：,Q1+Q2+Q3+Q4=46.36+7.00+31.00=84.36 L/s,2021-2021学年第一学期学年第一学期,23,一、 污水管道中污水流动的特点,枝状管网；,重力流；,含有有机物和无机物；,比重小的漂浮，较重的悬浮，最重的沿着管底移动或者沉积；,污水中水分一般在,99%,以上，可假定污水的流动按照一般液体流动的规律；,假定管道内水流是均匀流；,污水管道中实测流速是有变化的。同时流量也在变化，因此污水管道内水流实际不是均匀流。,3-3,污水管道水力计算,2021-2021学年第一学期学年第一学期,24,2021-2021学年第一学期学年第一学期,25,二、水力计算的目的,合理、经济地选择管道管径、流速、坡度和埋深；,在设计与施工中注意改善管道的水力条件，可使管内污水的流动状态尽可能地接近均匀流，以及变速流公式计算的复杂性和污水流动的变化未定，即使采用变速流公式计算也很难保证精确；,因此，为了简化计算工作，目前在排水管道的水力计算中仍采用均匀流公式。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,26,常用的均匀流根本公式,式中： Q 流量，m3/s；,A 过水断面面积，m2；,v 流速，m/s；,R 水力半径过水断面积与湿周的比值，m；,I 水力坡度即水面坡度，等于管底坡度；,C 流速系数，或谢才系数。,C值一般按曼宁公式计算，即,n,管壁粗糙系数,流量公式,流速公式,2021-2021学年第一学期学年第一学期,27,换算后得：,n,管壁粗糙系数,2021-2021学年第一学期学年第一学期,28,2021-2021学年第一学期学年第一学期,29,三、污水管道水力计算的设计参数,设计充满度h/D,设计流速v,最小管径D,最小设计坡度i,污水管道的埋设深度,污水管道的衔接,2021-2021学年第一学期学年第一学期,30,1、设计充满度h/D,指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。,h/D,=1,时，满流,h/D,1,时，非满流,?室外排水设计标准?规定，最大充满度为：,h,D,管径（,D,）或暗渠高（,H,） （,mm,）,最大充满度（,h/D,）,200300,350450,500900,1000,0.55(0.60),0.65(0.70),0.70(0.75),0.75(0.80),对于明渠流：设计标准规定，设计超高不小于0.2米,2021-2021学年第一学期学年第一学期,31,做最大设计充满度规定原因,1预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，为未 预见水量的增长留有余地；,2有利于管道内的通风；,3便于管道的疏通和维护管理。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,32,2、设计流速v,与设计流量和设计充满度相对应的污水平均流速。,最小设计流速：,是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为，我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为,0.6m/s,。,最大设计流速：,是保证管道不被冲刷破坏的流速，与管道材料有关；金属管道的最大流速为,10m/s,，非金属管道的最大流速为,5m/s,。,国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,33,3、最小管径D,1、为什么要规定最小管径？,管径过小，管道容易堵塞。如： 150mm与200mm的管道比较，前者堵塞的次数有时是后者的2倍，使管道的养护管理费用增加；而在相同的埋深下，施工费用相差不多。,假设将计算出的150mm改为200mm的管道的话，维护费用减少，而且，管道的坡度可减小，使管道的埋深减小。,街坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。,2、什么叫不计算管段？,在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,34,4、最小设计坡度i,相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。,1,2,3,规定：管径,200mm,的最小设计坡度为,0.004,；管径,300mm,的最小设计坡度为,0.003,；管径,400mm,的最小设计坡度为,0.0015,。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,35,5,、污水管道的埋设深度,1管道的埋设深度有两个意义：,覆土厚度、埋设深度,覆土厚度,埋设深度,3决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？,冰冻线的要求,满足地面荷载的要求,满足街坊管连接要求,地面,管道,2管网造价,在实际工程中，污水管道的造价由选用的管道材料、管道直径、施工现场地质条件、管道埋设深度等四个主要因素决定。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,36,?室外排水设计标准?规定：无保温措施的生活污水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。,国外标准规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经验确定。无养护资料时，采用如下数值：管径小于500mm，管底在冰冻线上0.3m；管径大于500mm，为0.5m。,2冰冻线的要求,1满足地面荷载的要求,车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于,0.7,m,。非车行道下，污水管的最小覆土厚度可适当减小。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,37,3满足街坊管连接要求,2021-2021学年第一学期学年第一学期,38,H=,h,+,IL,+,Z,1,Z,2,+,h,式中：,H,街道污水管网起点的最小埋深，,m,；,h,街坊污水管起点的最小埋深，,0.60.7m,；,Z,1,街道污水管起点检查井检查井处地面标高，,m,；,Z,2,街坊污水管起点检查井检查井处地面标高，,m,；,I,街坊污水管和连接支管的坡度；,L,街坊污水管和连接支管的总长度，,m,；,h,连接支管与街道污水管的管内底高差，,m,。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,39,2衔接的方式,水面平接 管顶平接 跌水连接 泵站连接,6,、污水管道的衔接,2衔接的原那么,尽可能地提高低游管段的高程，减小埋深，降低造价；,防止上游管段回水淤积；,不允许下游管段管底标高高于上游管段管底标高。,1检查井,清通维护和衔接设施；设置位置：一般在管渠尺寸、坡度、高程、方向发生变化及管渠相交汇时，必须设置检查井以满足结构和维护管理。当设置检查井只是为了解决管渠尺寸、坡度、方向变化及清通维护需要时，常有管顶平接和水面平接方式。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,40,2021-2021学年第一学期学年第一学期,41,2021-2021学年第一学期学年第一学期,42,水面平接：上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平，即上游管段和下游管段起端的水面标高相同。,适用于：相同尺寸管渠、地形平坦及地下水位高的地区；,优缺点：可以适当减小下游管渠的埋深，但由于上游小管径管段水面变化较大，管渠中上、下游可能发生回水现场。,管顶平接：上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。,一般在规划设计中采用，防止了管渠上下游较多的无必要的充满度连接计算。,上游管段一般不产生回水，但下游管段的埋深将增加。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,43,跌水连接：地形坡度较大，管渠坡度小于地面坡度，当管渠埋深到达最小允许埋深时，必须加大下游管渠埋深，这时上下游管渠采用跌水井连接。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,44,泵站连接：在地形平坦地区，管渠坡度大于地面坡度，当管渠埋深到达允许最大埋深时，必须减小管渠埋深，这时上下游管渠采用提升泵站连接。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,45,7,、水力学算图,利用流量、管径、坡度、流速充满度和粗糙系数各水力因素之间的关系绘制而成的水力计算图。,对每一章图而言，D和n，图上曲线表示Q、v、I、h/D之间的关系。知道2个，可得出另2个(P163)。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,46,例：n=0.014、Q=60L/s，v=0.8m/s;,求：D、I和h/D。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,47,对于每一个具体的设计管段，从上述三个不同的因素出发，可以得到三个不同的管底埋深或管顶覆土厚度值，这三个数值中的最大一个值就是该管段的允许最小埋设深度或最小覆土厚度。,除考虑最小埋深外，还应考虑最大埋深：,在枯燥土壤中，一般不超过78 m；,在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过5 m。,5、污水管道的埋设深度续,2021-2021学年第一学期学年第一学期,48,主要内容：,一、确定排水体制和排水区界，划分排水流域；,二、管道定线,拟定污水干管及主干管的路线；支管的布置与定线；,三、选择污水厂和出水口的位置；,四、确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置等。,五、控制点确实定,3-4,污水管道设计,2021-2021学年第一学期学年第一学期,49,一、确定排水体制和排水区界，划分排水流域,1.排水体制确实定,根据?室外排水设计标准?规定，一般新建的城市和地区排水系统采用分流制；对老城区排水系统的改建可采用合流制,并兼顾考虑环境保护的要求、造价和维护管理等方面。,2.确定排水区界,排水区界是污水排水系统设置的界限。但凡采用完善卫生设备的建筑区都应设置污水管道。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,50,3.,划分排水流域,排水流域：,排水区界内由山坡、河流、沟渠等分水线所分割而成的排水小区；,在丘陵及地形起伏的地区，通常根据等高线划分排水区域；,在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分；,有河流或铁路等障碍物贯穿时，应根据地形和周围水体情况划分；,每一个排水流域内要有一个或一个以上的干管，并根据流域地势确定水流方向和污水需要抽升的地区。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,51,2021-2021学年第一学期学年第一学期,52,二、管道定线和平面布置的组合, 在城镇地区总平面图上确定污水管道的位置和走向，称污水管道系统定线。,意义：,正确的定线是合理地、经济地设计污水管道系统的设计条件，是污水管道系统设计的重要环节。,步骤：,管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行,。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,53,在总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向与平面布置。,在详细规划中，除以上内容外，还要决定污水支管的走向及位置。,定线首要原那么：,应尽可能在管线较短、埋深较浅的情况下，让最大区域的污水能自流排出。,为了实现这一原那么，在定线时，应尽可能研究各种影响因素，使拟定的路线能利用有利因素，防止不利因素。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,54,定线详细原那么,1排水管道系统的规划设计应符合城市总体规划，并应与其它单项工程建设密切配合，相互协调；,2经济合理地确定管网密度，排水管渠尽量分散，防止集中，排水路线尽量短捷；,3截流主干管尽量布置在河岸附近或水体附近较低处，以便与干管接入；,4城镇污水管渠应考虑城市工业废水的接入，满足排入城市下水道水质标准的工业废水直接排入下水道，不满足标准的在厂内进行预处理后排入城市污水管道；,2021-2021学年第一学期学年第一学期,55,5排水管渠应尽量防止穿越不易通过的地带和构筑物；也不宜穿越有待规划和开展的大片空地，以防止影响整块地的功能和价值；,6排水管渠系统应与地形地势变化相适应，顺坡排水，尽量使污水重力排除，不设或少设中途提升泵站；,7合理比较和选择整个排水系统的控制点及控制点标高，以使整个管网系统埋深与投资合理；,8在条件允许时，分流制排水系统的雨水，特别是初期雨水，可考虑初步处理后排入水体，合流制排水系统化可修建溢流井，以尽量减少对受纳水体的影响；,9充分考虑污水厂位置对管线的影响。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,56,管道定线的影响因素,1地形,在定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，顺坡排水。在排水区域较低处，敷设主干管或干管，这样干管或支管的污水能自流接入。,如：在地形平坦稍向一侧倾斜时，常采用正交式的布置方式,如：在地形倾向河道的坡度较大时，常采用平行式的布置方式,2021-2021学年第一学期学年第一学期,57,2污水厂和出水口的数目和位置,污水厂和出水口的数目与位置，将影响到主干管的数目和位置。,3所采用的排水体制,分流制系统一般有两个或两个以上的管道系统，定线时必须在平面上和高程上互相配合；,采用合流制要确定截流干管及溢流井的位置；,采用混合体制时，那么要考虑两种体制管道的连接方式。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,58,管道定线时本卷须知,主干管布置在坚硬密实土壤中,尽量少穿河流、铁路、山谷和高地,防止与地下构筑物交叉,不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下,通常设在污水量较大一侧或地下管线较少一侧的人行道、绿化带或慢车道下，当道路宽度超过40米时，可考虑在道路两侧各设一条污水管,集中流量尽量排入上游,2021-2021学年第一学期学年第一学期,59,干管、主干管的定线,正交、截流、平行、分区、分散、环绕,支管的定线,平坦地形：防止小流量横支管长距离平行于等高线敷设；干管垂直等高线，主干管平行于等高线。,大坡度地区：主干管垂直等高线，干管平行于等高线。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,60,地形将城市划分成上下二区,2021-2021学年第一学期学年第一学期,61,地形将城市划分成上下二区,2021-2021学年第一学期学年第一学期,62,地形将城市划分成上下二区,2021-2021学年第一学期学年第一学期,63,地形具有适中的坡度,2021-2021学年第一学期学年第一学期,64,2021-2021学年第一学期学年第一学期,65,2021-2021学年第一学期学年第一学期,66,2021-2021学年第一学期学年第一学期,67,2021-2021学年第一学期学年第一学期,68,2021-2021学年第一学期学年第一学期,69,支管的布置形式,低 边 式,街区面积不太大，街区污水管可采用集中出水方式时，街道支管敷设在效劳街区较低侧的街道下，称为低边式布置。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,70,围 坊 式周边式,街区面积较大且地势平坦时，宜在街区四周的街道敷设污水支管，建筑物的污水排出管可与街道支管连接，称为周边式布置。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,71,穿坊式,街区已按规划确定，街区内污水管网按各建筑的需要设计，组成一个系统，再穿过其它街区并与所穿街区的污水管网相连，称为穿坊式布置。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,72,污水厂厂址选择,污水处理厂的厂址应根据城市总体规划，结合污水厂规模和城市地形等因素综合考虑。在一个城市中，如果地形条件允许，应尽可能将污水集中，减少污水厂个数。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,73,污水厂确实定应考虑因素,1污水厂处于城市下风向，并与居住区之间有一定间距。厂址区周围有充分的绿化空间，以保护周边环境；,2污水厂厂址在城市较低处，以防止管网中过多设置中途泵站；,3污水厂通常按远期规模征地，因此厂址区应具有足够的面积；,4厂址区有较好的地质条件；,5厂址区易于做到“三通一平；,6处理出水能自流排入受纳水体，受纳水体具有足够的环境容量。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,74,I,III,II,IV,选择污水厂出水口的位置,2021-2021学年第一学期学年第一学期,75,污水提升泵站设置,在排水管道系统中，由于地形条件等因素的影响，通常可能需设置中途泵站，局部泵站和终点泵站。,泵站设置地点,中途泵站,局部泵站,总泵站,泵站设置的具体位置应考虑环境卫生、地质、电源和施工条件等因素，并应征询规划、环保、城建等部门的意见。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,76,2021-2021学年第一学期学年第一学期,77,2021-2021学年第一学期学年第一学期,78,控制点确实定,在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的点，通常在管道起点或最低最远点。,各条管道的起点大都是该条管道的控制点。这些控制点中离污水厂最远的那点，通常是整个系统的控制点。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,79,确定控制点的标高,一方面，根据城市的竖向规划，保证排水区域内各点的污水都能够排出，并考虑开展，在埋深上为下游管段适当留有余地；,另一方面，不能因为照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。对此通常采取一些措施：加强管材强度；填土提高地面高程以保证最小覆土厚度；设置泵站提高管位等方法，减小控制管道的埋深，从而减小整个管道系统的埋深，降低高程造价。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,80,一、设计管段及其划分,在排水管网中，为了管道连接和清通方便，需要设置检查井。,一般检查井的设置位置有：,流量汇入、管径变化、p坡度变化、管道转弯的地方、或在直管段管径长度较长时30-100m。,3-5,设计管段划分及其设计流量计算,2021-2021学年第一学期学年第一学期,81,从理论上讲，计算管道的设计流量时，应该把两个检查井之间的管道作为一个计算管段。,为了简化计算，不需要把每个检查井都作为计算节点，有流量汇入的检查井才作为计算节点。计算节点之间的管道称为一个计算管段。,计算管段：,两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,82,二、设计管段的设计流量,设计流量,本段流量,转输流量,集中流量,1,2,3,4,A,B,工厂,D,q,1本段流量q1：是从管段沿线街坊流来的污水量,2转输流量q2 ：是从上游管段和旁侧管段流来的污水量,5,3集中流量q3：是从工业企业或其他大型公共建筑物流来的,污水量包括工业企业的工业废水、生活污,水、淋浴污水量,C,居住区生活污水设计流量,集中流量,本段流量,转输流量,本段流量,转输流量,2021-2021学年第一学期学年第一学期,83,式中：q1设计管段的本段流量，L/s；,F设计管段效劳的街坊面积，ha；,q0单位面积的本段平均流量，即比流量，L/s.ha,KZ生活污水量总变化系数；,式中：,n,污水量标准，,L/(cap.d),；,p,人口密度，人,/ha,。,本段流量,q,1,可用下式计算,A,1,2,q,0,可用下式求得,初步设计时，只计算干管和主干管的流量，技术设计时，应计算全部管道的流量,2021-2021学年第一学期学年第一学期,84,与房屋、树木保持一定距离，避免渗漏而影响房屋基础，避免树根挤坏沟管；,污水沟道应设在道路上，街区连接支沟较多、地下管线较少一侧；,街道宽度,40,时，可以考虑设置两条排水管；,地下设施拥挤或交通极其繁忙场合，可以把地下管线集中在隧道中,(,共同沟,)。,沟道在街道下面设置时应遵循的原则：,3-6,管道在街道上的位置,2021-2021学年第一学期学年第一学期,85,街道地下管线的布置,2021-2021学年第一学期学年第一学期,86,管线隧道,(,共同沟,),2021-2021学年第一学期学年第一学期,87,一般布置方式：,给水管在沟管之上；,电力线、煤气管、热水管、热气管在给水管之上；,地下管线交叉时的处理原那么：,小管让大管；,有压管让无压管；,新建管线让已建管线；,临时管线让永久管线；,柔性结构管线让刚性结构管线。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,88,四、污水管道的水力计算方法,在进行污水管道水力计算时，各管段的设计流量为。,污水管网水力计算包括两方面内容：,1、确定各管段的直径和坡度 流速和充满度,确定出的管段直径和坡度，必须符合设计标准要求，即：计算得来的一定管径在一定坡度的敷设下，通过设计流量时，流速要满足最小流速、最大流速的要求，充满度要满足最大充满度的要求。,2、 确定各管段始点和终点的埋设深度水面标高、管底标高,处理好各管段之间的衔接设计,2021-2021学年第一学期学年第一学期,89,1,、确定各管段的直径和坡度,确定管段的直径和坡度，应从上游管段开始，依次向下游管段计算。,在具体计算时，设计流量Q和管道粗糙系数n， 还有管径D 、充满度h/D、管道坡度I和流速v是未知的，因此需要先假定2个求其它两个，这样的数学计算非常复杂，而且经常要试算。为了简化计算，常采用水力计算图进行。见附表。,对每一张水力计算图而言，管径D和粗糙系数n是的，图上的曲线表示的是Q、v、I、 h/D之间的关系，这四个因素中，只要确定两个因素，就可以通过图查出其它两个因素。计算时， Q为，D不知，应确定D。只要再知道一个因素就可以查图计算了，通常情况下先想方法假定坡度I。,由Q和I，就可查图得出v、h/D 复核v、h/D 的设计规定假设符合，那么该管段的D、I(v、h/D)即确定。假设不符合，重新设定I或管径D进行计算。,计算中涉及到管径的假定。坡度和管径的假定是相互制约的。,Q、v、D、 n 、h/D、I,2021-2021学年第一学期学年第一学期,90,管道坡度可以先假定为地面坡度，管径的选择越小越好。选择时，采用,污水管道直径选用图,，,1 在有较大坡度地区时，先假定管道的敷设坡度I ，然后求出管径,在该图中，根据设计流量和坡度可以确定一个点，根据该点所处的区域即可选定一个适宜管径。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,91,管道的直径采用,污水管道直径选用图选择,。,2 在平坦或反坡地区时，先假定管道的直径，然后求出敷设坡度I,2021-2021学年第一学期学年第一学期,92,按上述方法，可以暂时确定出每一个管段的管径和坡度。确定出的管径和坡度还要进行复核。,复核时，可以根据水力计算图进行查图计算，当计算出的v、h/D 符合设计规定时，那么初步确定的管径和坡度即为所求，此时管道的v、h/D 也就计算出来了。假设v、h/D 中有一个不符合设计规定时，那么要调整管径或管道坡度重新计算。,另外，在计算时，还要注意一点，就是不计算管段的水力计算。不计算管段一般在管网的起端，当街坊起端流量小于9.19L/s，街道起端流量小于14.63L/s时，管道分别采用200mm和300mm的管径。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,93,2、 确定各管段始点和终点的埋设深度水面标高、管底标高,即衔接设计，衔接设计也是由上游管段向下游管段进行的。,1首先确定第一个管段的起点、终点的埋深管底标高、水面标高,a、确定出第一个管段的起点埋深H1：,第一个管段的起点通常是管网的控制点。根据埋深的三个要求，确定出第一个管段的起点埋深H1,b 、起点的管底标高 =起点的地面标高E1起点埋深H1,c、起点的水面标高 =起点的管底标高 +管中水 深h,d 、终点的管底标高起点的管底标高 IL,e 、终点的水面标高终点的管底标高 +管中水 深h,f 、终点的埋深H2=终点的地面标高E2终点的管底标高,覆土厚度,埋设深度,地面,管道,2021-2021学年第一学期学年第一学期,94,2确定第二个管段的起点、终点的埋深管底标高、水面标高,首先应确定与第一个管段的衔接关系根据具体情况选用一种 ,如管顶平接上游管段的终点与下游管段的起点管顶标高相同,第二管段起点的管底标高上游终点的管底标高+上游管径下游管径,第二管段起点的水面标高起点的管底标高+管中水深h,第二管段起点的埋深H1=起点的地面标高E1起点的管底标高,即可求出第二管段终点的管底标高、水面标高、埋设深度,如水面平接上游管段的终点与下游管段的起点水面标高相同,第二管段起点的管底标高上游终点的水面标高下游管中的水深,同理可依次求出后续下游管段的起点和终点埋深,2021-2021学年第一学期学年第一学期,95,五、污水管道水力计算应注意的问题,1确定管道的管径和坡度应与确定管道的起点终点埋深交错进行。,2必须仔细研究管网系统的控制点。,控制点常位于区域的最远或最低处。各条管道的起点、低洼地区的个别街坊、污水出水口较深的工业企业或公共建筑都是研究的对象。,3 水力计算从上游依次向下游进行,一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也应相应增加或不变。但是，当管道坡度突然变小时，设计流速才允许减小。,另外，随着设计流量逐段增加，设计管径也应相应增加或不变。但是，当管道坡度突然增大时，管径也可以减小，减小的范围不得超过50100mm。,2021-2021学年第一学期学年第一学期,96,4跌水井的设置,在地面坡度太大时，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。这就有可能使下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在适当的点可设置跌水井。,在旁侧管与干管的连接处。要考虑干管的埋深是否允许旁侧管接入，根据情况设置跌水井。,5泵站的设置,在枯燥土壤中，管道的埋深一般不超过78 m；在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过5 m。如果超过，那么要设置泵站。,五、污水管道水力计算应注意的问题,2021-2021学年第一学期学年第一学期,97,2,6,设计图纸的绘制,2021-2021学年第一学期学年第一学期,98,2021-2021学年第一学期学年第一学期,99,3,6,污水管道的设计计算举例,原始资料：,给定某市的街坊平面图，如下页图。居住区街坊人口密度为,350,人,/,公顷,，污水量标准为,120L/(,人,.d),，,火车站和公共浴室的设计污水量分别为,3L/s,和,4L/s,，工厂甲和工厂乙的废水总设计流量分别为,25L/s,与,6L/s,。生活污水及经过局部处理的工业废水全部送至污水处理厂进行处理。工厂甲废水排出口的管底埋深为,2.0m,2021-2021学年第一学期学年第一学期,100,平面图,浴,2021-2021学年第一学期学年第一学期,101,一、在平面图上布置污水管道,污水厂,2021-2021学年第一学期学年第一学期,102,二、街坊编号并计算街坊面积,污水厂,1,2,3,4,5,6,7,12,13,18,27,2021-2021学年第一学期学年第一学期,103,计算街坊面积并填入下表,街坊编号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,街坊面积（公顷）,1.21,1.70,2.08,1.98,2.20,2.20,1.43,2.21,1.96,2.04,2.40,街坊编号,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,街坊面积（公顷）,2.40,1.21,2.28,1.45,1.70,2.00,1.80,1.66,1.23,1.53,1.71,街坊编号,23,24,25,26,27,街坊面积（公顷）,1.80,2.20,1.38,2.04,2.40,街坊面积见教材表2-11,2021-2021学年第一学期学年第一学期,104,三、划分设计管段，计算设计流量,污水厂,1,2,3,4,5,6,1,、划分设计管段,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,2021-2021学年第一学期学年第一学期,105,2,、计算各管段的设计流量,污水干管设计流量计算表见教材P48表2-12,管段,编号,居 住 区 生 活 污 水 量,Q,1,本 段 流 量,街区编号,街区,面积,ha,比流量,q,0,(L/(sha),流量,q,1,(L/s),转输流量,q,2,(L/s),合计平均,流量,q,1,+q,2,(L/s),总变化,系数,Kz,生活污水,设计流量,Q,1,(L/s),集中流量,q,3,本段,流量,(L/s),转输,流量,(L/s),设计,流量,(L/s),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,11,12,25.00,25.00,89,1.41,1.41,2.3,3.24,3.24,910,3.18,3.18,2.3,7.31,7.31,102,4.88,4.88,2.3,11.23,11.23,23,24,2.20,0.486,1.07,4.88,5.95,2.2,13.09,25.00,38.09,34,25,1.38,0.486,0.67,5.95,6.62,2.2,14.56,25.00,39.56,1112,3.00,3.00,比流量q0=12035086400=0.486,2021-2021学年第一学期学年第一学期,106,四、管道的水力计算,管段,编号,管段,长度,L,(m),设计流量,q,(L/s),管段,直径,D,(mm),管段,坡度,I,(),管内流速,v,(m/s),充满度,h/D,(%),h,(m),降落量,I,L,(m),标高,(m),地面,水面,管内底,埋设深度,(m),上端,上端,上端,上端,下端,下端,下端,下端,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,1、首先将管段的编号、长度、设计流量、上下端地面标高等数据填入下表中,12,110,25,86.20,86.10,23,250,38.09,86.10,86.05,34,170,39.56,86.05,86.00,1首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段12的地面坡度为86.2086.10110=0.0009,2选择管径根据管径选择图，流量为25 L/s的最大管径为300mm,在管径选择图上，对应的坡度为2.01 。查300mm水力计算图可以得出v=0.61m/s,充满度为h/D=55.75%.,2、确定12管段的管径、坡度流速、充满度,300,3.00,0.70,51,3,、进行,12,管段的衔接设计,:,计算管段起点,1,点的管底标高：,86.20 -2.00=84.20m,0.153,0.330,水深,h=0.300.51=0.153m,。,84.20,上端水面标高,=84.20+0.153=84.353m,84.353,2.00,管段的降落量,=IL=0.003110=0.330m,可求出下端的管内底、水面标高、埋设深度,83.870,84.023,2.23,调整坡度为,3.00,，管径不变。,查,300mm,水力计算图可以得出,v=0.70m/s,充满度为,h/D=51%.,符合要求，填入下表,2021-2021学年第一学期学年第一学期,107,管段,编号,管段,长度,L,(m),设计流量,q,(L/s),管段,直径,D,(mm),管段,坡度,I,(),管内流速,v,(m/s),充满度,h/D,(%),h,(m),降落量,I,L,(m),标高,(m),地面,水面,管内底,埋设深度,(m),上端,上端,上端,上端,下端,下端,下端,下端,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,12,110,25,86.20,86.10,23,250,38.09,86.10,86.05,34,170,39.56,86.05,86.00,1首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段23的地面坡度为86.1086.05250=0.0002,2选择最大管径根据管径选择图，流量为38.09 L/s的最大管径为350mm,在管径选择图上，对应的坡度为1.54 。查350mm水力计算图可以得出v=0.61m/s,充满度为h/D=62.7%，不符合要求，调整v=0.70m/s,重新查表计算,得坡度为2.32 ,充满度为h/D=55.0%,填入下表,4、确定23管段的管径、坡度流速、充满度,300,3.00,0.70,51,5,、进行,23,管段的衔接设计,:,12,管段与,23,管段的管径不相同，应采用管顶平接。,0.153,0.33,水深,h=0.350.55=0.193m,。,84.20,上端管内底标高,=84.17,0.35=83.82m,84.353,2.00,管段的降落量,=IL=0.00232250=0.58m,可求出下端的管内底标高,=83.82,0.58=83.24m,83.870,84.023,2.23,350,2.32,0.70,55.0,管顶平接即12管段终点的管顶标高与23管段起点的管顶标高相同。23管段上端的管顶标高=12管段末段的管顶标高即83.870+0.3=84.17m),84.013,0.193,83.82,83.24,同理，可求出下端的水面标高,=84.013,0.58=83.433m,83.433,最后求出管段上下端的埋深,2.28,2.81,0.58,2021-2021学年第一学期学年第一学期,108,管段,编号,管段,长度,L,(m),设计流量,q,(L/s),管段,直径,D,(mm),管段,坡度,I,(),管内流速,v,(m/s),充满度,h/D,(%),h,(m),降落量,I,L,(m),标高,(m),地面,水面,管内底,埋设深度,(m),上端,上端,上端,上端,下端,下端,下端,下端,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,12,110,25,86.20,86.10,23,250,38.09,86.10,86.05,34,170,39.56,86.05,86.00,300,3.00,0.70,51.0,0.153,0.33,84.20,84.353,2.00,83.87,84.023,2.23,350,2.32,0.70,55.0,84.013,0.193,83.82,83.24,83.433,2.28,2.81,350,2.24,0.70,57.5,83.433,0.201,83.232,0.493,0.58,82.94,82.739,2.818,3.261,6、确定34管段的管径、坡度流速、充满度,1首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段34的地面坡度为86.0586.00170=0.0003,2选择最大管径根据管径选择图，流量为39.56 L/s的最大管径为350mm,在管径选择图上，对应的坡度为1.50 。查350mm水力计算图可以得出v=0.60m/s,充满度为h/D=66.1%，不符合要求，重新调整计算。,调整,v=0.70m/s,重新查表计算得,坡度为