排水系统概论建筑给水排水工程课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,#,#,第一部分 概论,排水工程的发展历史,排水工程的概念及内容,污水的分类及特性,城市排水管网系统的作用,排水系统的主要组成部分,排水系统的体制,排水系统的布置形式,工业企业排水系统与城市排水系统的关系,废水的综合治理和区域排水系统,排水系统的设计程序,一、排水工程的发展历史,河南省淮阳的古城下，发掘出公元前,2800,年埋下,的陶制排水管，比公元前,2500,年埃及发现的排水沟,早,300,年,河北省易县出土了战国后期的圆形陶制排水管,陕西西安出土秦代五角形陶制排水渠，在皇宫内出,现了明渠和暗渠相结合的排水系统,唐代长安建造了较为完整的雨水排水系统,江苏扬州发现了唐代建造的多功能的排水渠,明、清时代的北京城，排水管渠系统比较发达,一、排水工程的发展历史（续）,在近代我国排水工程发展缓慢，建国前全国,103,个,城市建有排水设施，管线总长,6034.8km,，全国只,有上海、南京建有城市污水处理厂，日处理能力,为,4,万吨。,1921,年上海北区污水厂，是我国最早的,活性污泥法水厂。,建国后，排水工程事业发展较快，城市下水道普,及率达,60%,以上。至,1995,年，全国排水管道总长,11,万,km,，城市污水处理厂,838,座，日处理能力,1645.4,万吨。,二、排水工程的概念与内容,排水工程的概念：,指为保护环境而建设的一整套用于收集、输送、处理和利用污水的工程设施 （在现代化的城市及工业企业用以,收集,、,输送,、,处理和利用,污水的一整套市政建设设施）。,收集、输送 （管理） 处理和利用（处理厂）,排水工程的内容：,一是污水的收集、输送部分,排水管网,二是污水的处理、利用部分,污水处理,本课程内容,城市,污水厂,排水管道系统,城市产生的污水,连接纽带,污水厂要处理的污水,生活污水,人们在生活活动中产生的污水。,1,、物理性质,含水量在,90,以上，主要含菜屑、棉丝、废渣、纸屑、油脂、粪便等。,2,、化学性质,含有尿素、碳水化合物及氨氮等,有机物,（,C,XHYOZ,）。,3,、微生物含量,含有大量成千上万的细菌，尤其是致病菌。,结论：基于生活污水化学成分中含有大量的有机物质，极易腐败发臭、恶化环境，其内含有大量的细菌（尤其是致病菌），故而对生活污水必须加以处理。经处理完的有机物质可以利用其作为农肥。,致病菌有：伤寒、霍乱、痢疾,(,肠道,),，结核病菌,三、污水的分类及其特性,工业废水,人们在生产活动中产生的污水,结论,：鉴于工业废水中含有一定量的对人们健康有害的铬、镍、铜、汞、铅等重金属离子或放射性物质，故而对工业废水必须予以处理，而处理后的工业废水中又可以提炼出有用的物质（有价值的重金属）。,注：凡是比重大于,4,的便成为重金属物质。,雨水,雨水中主要含有无机杂质，水质较为洁净，可不经处理而直接泄入水体,。,四、排水工程的作用,保护环境免受污染，使城市免受污水之害,和洪水之灾,促进工农业生产，保证城市可持续性发展,保护人民的身体健康与正常生活,1.,保护环境免受污染，使城市免受污水之害和洪水之灾。,湖南永州遭遇洪涝灾害,2.,卫生防疫，保证人们健康安全,污水危害方式：,含有致病菌，传播疾病,含有毒害物质，导致公害,3.,经济方面,污水资源化，节约用水，创造价值,污水处理、排洪有利于工农业发展,室内污水管道系统与设备,室外污水,管道系统,污 水,处理厂,出水口,污水,泵站,手盆、便器、水封管、立管、出户管,小区管道、街道污水管道,附属构筑物等,事 故,排出口,五、排水系统的组成部分,1.室,内,污水管道系统与设备,卫生器具、水封管、支管、立管、出户管,手盆、便器等卫生器具：用水器具，污水承受器具，也是生活污水排水系统的开始设备。然后污水从水封、支管、竖管和出户管排入室外小区排水系统。,排水系统的主要组成部分,2.,室外污水管道系统与设备,居住小区管道、街道污水管道、附属构筑物等,居住小区污水管道系统,敷设在居住小区内，连接建筑物出户管的污水管道系统，称居住小区污水管道系统。它分为,接户管、小区支管和小区干管,。,接户管,是指布置在建筑物周围接纳建筑物各污水出水管的污水管道。,小区污水支管,是指布置在居住组团内与接户管连接的污水管道，一般布置在组团内道路下。,小区污水干管,是指在居住小区内，接纳各居住组团内小区支管流来的污水的污水管道，一般布置小区道路或市政道路下。,排水系统的主要组成部分,街道污水管道系统,敷设在街道下，用以排除居住小区管道流来的污水。在一个,市区内它由,城市支管、干管、主干管,等组成。,支管,是承受居住小区干管流来的污水或集中流量排出的污水。在排水区界内，常按分水线划分成几个排水区域。,在各排水流域内，,干管,是汇集输送由支管流来的污水，也常称流域干管。,主干管,是汇集输送由两个或两个以上干管流来的污水管道。,排水系统的主要组成部分,2.管道系统上的附属构筑物,检查井、跌水井、倒虹管等,检查井：,在管道连接、转弯、管渠尺寸发生变化处设置，用于日常维护管理。,跌水管：,进行消能的检查井。,倒虹管：,遇到河流、洼地等障碍物时无法按原有坡度埋设需要按下凹折线方式从障碍物下通过。,排水系统的主要组成部分,排水系统的主要组成部分,3.,污水泵站与压力管道,污水以重力流排除，但有时由于输送困难就需要加泵站加压输送。,压送从泵站出来的污水至高地自流管道或至污水厂的承压管段，称压力管道。,排水系统的主要组成部分,4.,污水厂,供处理和利用污水、污泥的一系列构筑物及附属构筑物的综合体称污水处理厂。在城市常称污水厂，在工厂中常称废水处理站。城市污水厂一般设置在城市河流的下游地段，并与居民点或公共建筑保持一定的卫生防护距离。,排水系统的主要组成部分,5.,出水口及事故排出口,污水排入水体的渠道和出口称出水口，它是整个城市污水排水系统的终点设备。事故排出口是指在污水排水系统的中途，在某些易于发生故障的组成部分前面，例如在总泵站的前面，所设置的辅助性出水渠，一旦发生故障，污水就通过事故排出口直接排入水体。,五、排水系统的组成部分（续,1,）,工业废水排水系统的组成部分,车间内部管道系统与设备,污水泵站或压力管道,厂区管道系统,废水处理站,主要部分组成：,1.,车间内部管道系统和设备,主要用于收集各生产设备排出的工业废水，并将其排送至车间外部的厂区管道系统中。,2.,厂区管道系统,敷设在工厂内，用以收集并输送各车间排出的工业废水的管道系统。厂区工业废水的管道系统，可根据具体情况设置若干个独立的管道系统。,排水系统的主要组成部分,3.,废水泵站及压力管道。,4.,废水处理站。是回收和处理废水与污泥的场所。,在管道系统上，同样也设置检查井等附属构筑物。在接入城市排水管道前宜设置检测设施。,五、排水系统的组成部分（续,2,）,雨水收集系统与设备,街坊或厂区,雨水管道系统,街道雨水管道系统,出水口,排洪沟,雨水泵站,雨水口、天沟、雨水斗,雨水排水系统的组成部分,排水系统的主要组成部分,1.,建筑物的雨水管道系统和设备,主要是收集工业、公共或大型建筑的屋面雨水，并将其排入室外的雨水管渠系统中去。,屋面雨水由雨水斗或天沟收集。地表雨水由雨水口收集。,雨水斗,承雨斗,檐沟,立管,排水系统的主要组成部分,天沟,检查井,所谓天沟，是指屋面上在构造上形成的排水沟，接受屋面的雨雪水。雨雪水沿天沟流向建筑物的两端，经墙外的立管排到地面或排到雨水道。,排水系统的主要组成部分,天沟,检,查,井,雨水斗,第一章 第三节 排水系统的主要组成部分,排水系统的主要组成部分,2.,居住小区或工厂雨水管渠系统。,3.,街道雨水管渠系统。,4.,排洪沟。,5.,出水口。,城市生活污水排水系统,室内污水管道系统及设备,城市生活污水排水系统,室外污水管道系统,污水泵站及压力管道,污水厂,出水口及事故排出口,六、排水系统的体制,污水的概念与分类：,在使用过程中受到了不同程度的污染，改变,了原来的化学成分和物理性质的水，叫污水。,按来源分,生活污水,工业废水,雨水（降雨和降雪）,城市污水,污水的最终出路,排放水体,灌溉农田,重复使用,自然复用,间接复用,直接复用,自然归宿,污水利用,补充地下，防止地陷,污水处理后做饮用水、工业用水、杂用水（中水）,沿河流域的城市,六、排水系统的体制（续,2,）,排水系统体制的概念：,生活污水、工业废水和雨水可以采用一个管渠,来排除，也可以采用两个或两个以上独立的管,渠来排除，污水的这种不同排除方式所形成的,排水系统，称为排水体制。,排水系统体制的分类：,合流制：直排式、完全截流式和部分截流式三种,分流制：完全分流制和非完全分流制,排水体制一般可分为,合流制,和,分流制,两种类型。,合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管内排除的系统。可分为,直排式合流制排水系统,和,截留式合流制,排水系统。,分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。排除生活污水和工业废水的系统称为污水排水系统，排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据排除雨水的方式不同，可分为,完全分流制排水系统,、,不完全分流制排水系统,。,直排式合流制排水系统,截留式合流制排水系统,完全分流制排水系统,不完全分流制排水系统,排水体制的选择,室外排水设计规范,（,GBJ14-87,）,明确规定：,排水体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水文条件，综合考虑确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。,新建地区的排水系统宜采用分流制。,六、排水系统的体制（续,3,）,合流制和分流制的比较：,环保方面：全部截流式合流制对环境的污染最小；部分截,留式合流制雨天时部分污水溢流入水体，造成,污染；分流制在降雨初期有污染。,造价方面：合流制管道比完全分流制可节省投资,20%,40%,，,但合流制泵站和污水处理厂投资要高于分流制，,总造价看，完全分流制高于合流制。而采用不,完全分流制，初期投资少、见效快，在新建地,区适于采用。,维护管理：合流制污水厂维护管理复杂。晴天时合流制管,道内易于沉淀，在雨天时沉淀物易被雨水冲走，,减小了合流制管道的维护管理费。,排水系统及其组成,排水系统,排水的收集、输送、处理和排放等设施以一定方式组合成的总体，称为,排水系统,。,通常，排水系统是由,城市生活污水排水系统、工业废水排水系统和雨水排水系统,组成。城市生活污水排水系统和工业废水排水系统一般可以合并为,城市污水排水系统,。,七、排水系统的布置形式,排水系统的布置原则,充分利用地形、地势，就近排入水体，以减小管道埋深、降低工程造价,排水系统布置的影响因素,地形地势,土壤情况,河流情况,气候情况,城市总体规划,七、排水系统的布置形式,(,续,1),正交式,截流式,平行式,分区式,分散式,环绕式,地势平坦的管道布置,1.,支管,2.,干管,3.,主干管,4.,溢流口,5.,泵站,6.,出口渠渠头,7.,污水厂,8.,污水灌溉田,9.,河流,地势倾斜时的管网布置,1.,支管,2.,干管,3.,支干管,4.,主干管,5.,泵站,6.,污水厂,7.,污水灌溉田,8.,河流,排水系统的布置形式,-,正交式,1.,城市边界,2.,排水流域分界线,3.,干管 正交式（干管与河流垂直）,排水系统的布置形式,-,截流式,1.,城市边界,2.,排水流域分界线,3.,干管,4.,主干管,5.,污水厂,6.,出水口,排水系统的布置形式,-,平行式,1.,城市边界,2.,排水流域分界线,3.,干管,4.,污水厂,5.,出水口,排水系统的布置形式,-,分区式,1.,城市边界,2.,排水流域分界线,3.,干管,4.,泵站,5.,污水厂,1.,城市边界,2.,干管,3.,主干管,4.,污水厂,排水系统的布置形式,-,分散式,1.,城市边界,2.,排水流域分界线,3.,干管,4.,主干管,5.,污水厂,6.,出水口,排水系统的布置形式,-,环绕式,排水系统的设计规模与期限,根据区域规划以及城市和工业企业规划方案的设计规模和设计期限而定。,设计年限：,设计现状年（设计水平年）（以五年为单位）,设计水平年（近期,5,10,年）,远期规划年（,10,15,年）,城市污水处理厂,城市污水厂的分类：,小型污水处理厂：,日处理能力,5,万吨,中型污水处理厂：日处理能力为,510,万吨,大型污水处理厂：日处理能力,10,万吨,八、工业企业排水系统与城市排水系统的关系,工业企业排出的废水应采取的措施,改革生产工艺，进行技术革新，力求把有害物质消除在生产过程之中，做到不排或少排废水 。,尽量采用循环或重复利用系统，以减小废水排放量,回收废水中的有用物质，节省能源、创造财富,尽量以废治废,八、工业企业排水系统与城市排水系统的关系,(,续,1,）,工业废水排入城市排水系统应考虑的问题,尽量考虑直接将工业废水排入城市排水系统，在污水处理厂统一进行处理,工业废水排入后，不应影响排水管渠和污水处理厂的正常运行，对某些废水应进行预处理,工业废水排入后，不应对养护人员造成危害,当城市污水处理厂为生物处理时，工业废水中抑制生物活性的有害物质浓度，不能超过有关规定,九、,废水的综合治理和区域排水系统,废水的综合治理,指对废水进行统一规划，多重治理。其主要内容有：,减少和控制废水及污染物的排放量,城市规划与生产布局合理化,充分利用水体、土壤的环境容量,发展经济、节能的水处理技术。,废水中有用物质的回收及综合利用,发展区域性废水及水污染整治系统,十、,排水系统的设计程序,基本建设程序：,可行性研究阶段,计划任务书阶段,设计阶段,组织施工阶段,竣工验收交付使用,论证项目技术经济可行性,确定基建项目编制设计文件,设计图纸与概预算,项目实施,第二部分,污水管道系统设计,污水管道系统的设计步骤,设计资料的调查,设计方案的确定,设计计算,设计图纸的绘制,一、设计资料的调查及方案确定,设计资料调查,设计任务资料：,有关的法令、法规、制度；城市的总,体规划及其他基础设施情况,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,设计方案确定,包括排水体制的选择、排水系统的布置形式，应通过技术、经济比较，确定最优的方案。,二、污水管网的平面布置,管网的定线,1,、污水管网定线的原则,污水管网系统涉及到一些原则性问题的方案比较,设计区考虑的远近期关系的处理：是按照近期修建一条较小的管径待到远期另行铺设一条较小的管径；,还是,按照远期规划要求一次铺设一条大管径。, 当设计区污水干管通过河流、铁路、重要建筑物等障碍物时，管道是绕道铺设；,还是,开挖沟槽直通或采用顶管技术直通。, 当大河将设计区隔为两区时，是于任一区设置污水厂，另一区设置污水干管将该区污水收集输送，并采用过河方法汇入任一区所设置的污水厂；,还是,两区分别设置污水处理厂，各自设置污水管网系统？即所谓的“,集中处理,”与“,分散处理,”关系的处理。,污水经处理后，系进行综合利用,还是,供作农田灌溉,或者,直接排入排放水体。,2.,污水管网定线的原则,在满足,管线短、埋深浅,的条件下，使最大区域的污水按,重力流,排放。,3.,污水管网定线,（,1,）影响管网定线的主要因素,地形、排水体制、污水厂位置,、,排放水体位置、工程地质条件、水文地质条件,。,地形条件,A,、在地形坡度比较小时，尽量使,i=j,，即管坡与地形平行。,优点：埋深浅，造价小。,B,、在地形比较陡峭的地区，尽可能设置小管径，以减少跌水井的位置。优点：节省投资。,C,、对于地面比较平坦或逆坡时，尽可能选用大管径，可以减少埋深。,污水处理厂的位置,”,归宿点,”,确定污水处理厂的因素：,A,、首先应该在设计区常年主导风向的下方向。,B,、设计在流经设计区河流的下游。,C,、临河（靠近河岸）布置，但又不致水淹，距离,河岸最小距离不小于,300,米。,D,、污水处理厂距离设计区界外缘不小于,200,米。,（,2,）污水管网定线的,基本要点,在保证管距尽可能短，埋深较浅的条件下，使最大区域污水以重力流排出。,在地形平坦地区，污水,主干管,宜布设于,临河街道地势低,处。,新建管网与改、扩建管网结合考虑，充分利用,原有管网设施,。,污水管道尽可能布置于人行道或绿化带下，有困难时，亦可布设于非机动车道下，不得已时，才敷设于机动车道下。,应避免或尽量减少管道穿越障碍物次数。,污水管道距建筑物外缘距离,3m,，污水管道与其他管道所保持的水平净距及垂直净距应符合规范要求。,污水管道宜靠近排水大户一侧布置，当街宽,40m,时，可酌情考虑沿街宽双侧敷设污水干管。,当污水管道转弯、分支及变径、变坡时，应设置,检查井,，在直线管线上，检查井间距为,40,50m,；污水支管与干管交汇时，支管与干管水流方向的夹角,90,。,三、污水设计流量的计算,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，设计流量包括生活污水量和工业废水量。,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,1,、居住区生活污水量计算 （,Q,居生,）,方法一：按设计人口求定,式中：,Q,居生,居住区生活污水设计流量，,L/s,；,n,居住区生活污水量标准（,L/(d.,人,),），按,室,外排水设计规范,选用，欧洲的典型值为,200,（,L/(d.,人,),），美国的典型值为,250450,（,L/(d.,人,),）；,N,设计人口数，按规划部门根据统计资料提供,的参数选用；,（按设计水平年取值）,K,Z,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,K,Z,=K,d,K,h,生活污水量总变化系数,年限：,设计现状年（现状水平年）（以,5,年单位）,设计水平年（近期,5,10,年）,远期规划年（,10,15,年）,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,d,日变化系数，是一年中最大日污水量与平均日污水量的比值,污水平均日流量（,L/S,）,5,15,40,70,100,200,500,1000,总变化系数,2.3,2.0,1.8,1.7,1.6,1.5,1.4,1.3,注：当,Q5L/s,时，,K,Z=2.3,；,Q,1000L/s,，,KZ=1.3,排水量标准,：居住区每天排出的,平均,生活污水流量。,（与气候、建筑物室内设备、人口的用水习惯等相关）,注：设计流量取最大日最大时的秒流量。,总变化系数,：,1,、最大日最大时的污水流量与平均日平均时的比值称为。,2,、最大日流量：,Q,平越大，总变化系数越小。,方法二：按,比流量,（,q,比,）求定,式中：,p ,人口密度（人,/ha,）,F ,汇水面积（,ha,）,比流量,（,q,比,）,-,单位面积上排除的平均生活污水量。,2,、工业企业生活污水及淋浴污水量计算,式中：,A1 ,一般车间最大班职工人数，人；,A2 ,热车间最大班职工人数，人；,B1 ,一般车间职工生活污水量标准，为,25(L/(,人,.,班,),；,B2 ,热车间职工生活污水量标准，为,35(L/(,人,.,班,),；,K1 ,一般车间生活污水量时变化系数，以,3.0,计；,K2 ,热车间生活污水量时变化系数， 以,2.5,计；,C1 ,一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人；,C2 ,热车间最大班使用淋浴的职工人数，人；,D1 ,一般车间的淋浴污水量标准，为,40(L/(,人,.,班,),；,D2 ,热车间的淋浴污水量标准，为,60(L/(,人,.,班,),；,T ,每班工作时数，,h,。,（,1,）工厂生活污水流量与工厂淋浴污水量,式中：,N,1 ,一般车间最大班职工人数，人；,N,2 ,热车间最大班职工人数，人；,25 ,一般车间职工生活污水量标准，为,25(L/(,人,.,班,),；,35 ,热车间职工生活污水量标准，为,35(L/(,人,.,班,),；,Kh ,工厂生活污水时变化系数，采用,2.5,3.0,。,推荐公式 ：,式中：,N,3 ,一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人；,N,4 ,热车间最大班使用淋浴的职工人数，人；,40 ,一般车间的淋浴污水量标准，为,40(L/(,人,.,班,),；,60 ,热车间的淋浴污水量标准，为,60(L/(,人,.,班,),。,推荐公式 ：,（,2,）工业废水设计流量计算,式中：,Q,工产,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,每日生产时间（,h,）；,K,Z,总变化系数，与工业企业性质有关。,一般工厂日变化系数视为,1,或,1.05,。,式中：,m ,单位产品污水量标准，,m3/t,；,M ,产品日平均产量，,t,；,T,日,每日生产时间，,h,；,K,h ,产品生产污水时变化系数。,推荐公式 ：,3,、公共建筑生活污水量计算 （按集中流量排入管中）,工业污水和公共建筑的污水量按集中到一个检查井来计算。,式中：,Q,公共,公共建筑生活污水设计流量，,L/s,；,S,公共建筑生活污水量标准（,L/(d.,人），一般按,室内给水排水和热水供应设计规范,推荐的参数选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用。,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 。,Q=Q,居生,+Q,工生,+Q,工淋,+Q,工产,+ Q,公共,+Q,渗,Q,渗,指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算，日本规定采用经验数据，按每人每日最大污水量的,10%-20%,。,习题：,1.,已知某工厂最大班职工人数为,1000,人，其中热车间的工人占,25,，使用淋浴人数按,70,计。一般车间的工人占,75,，使用淋浴人数按,10,计。该工厂居住人口为,4000,人，平均污水量为,80,升,/,人,.,日，试求该工厂排出的生活污水总流量为多少？,解：生活污水总量包括：居住区生活污水量、工厂生活污水流量、工厂淋浴污水量,（,1,）居住区生活污水量,由于,Q,平,5L/S,，取,K,Z,=2.3;,（,2,）工厂生活污水流量,工厂,K,h,-,时变化系数（,2.5,3.0,）记忆,故该工厂排出的生活污水总流量,Q=8.52+2.71+3.75=14.98L/S,（,3,）工厂淋浴水量,2.,自贡市某住宅区有室内上下水道卫生设施，人口密度为,500,人,/,公顷，住宅面积为,10,公顷，区内设有公共浴室一座，其最大排水量为,5,升,/,秒，试求该住宅区排出的生活污水流量。,故该住宅区排出的生活污水总流量,Q=15.13+5=20.13L/S,四、污水管网的水力计算,污水管道内水流特点,重力流,非满流,近似均匀流,水力计算的基本公式,式中：,Q,流量，,m,3,/s,；,过水断面面积，,m,2,；,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,（,2-1,）,（,2-2,）,（,2-3,）,将公式（,2-3,）代入（,2-1,）和（,2-2,）得：,式中：,n,管壁粗糙系数。该值根据管渠材料而定。混凝土和钢筋混凝土污水管道的管壁粗糙系数一般采用,0.014,。,排水管渠粗糙系数,（,2-4,）,（,2-5,）,管渠种类,n,陶土管、铸铁管,0.013,混凝土和钢筋混凝土管、水泥砂浆抹面渠道,0.013,0.014,石棉水泥管 钢管,0.012,浆砌砖渠道,0.015,浆砌快石渠道,0.017,干砌块石渠道,0.020,0.025,土明渠（带或不带草皮）,0.025,0.030,1,、污水管网几个技术参数的规定：,（,1,）最大设计充满度（,h/D,）,max,（,2,）设计流速（,v,min,）,（,3,）最小管径（,d,min,）,（,4,）最小设计坡度（,i,min,）,（,5),最小复土深度要求（,h,min,）,（,1,）设计允许充满度（,h/D,）,max,指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。,（或水深比）,h/D,=1,时，满流,h/D,1,时，非满流,室外排水设计规范,规定，最大充满度为：,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),h,D,注：,DN3001000,中带,5,的管道已经取消,为什么要做最大设计充满度的规定？,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（即,适应短时间的超负荷运行,）；,2,、生活污水中含有,有机物质,，有空气防止有机物质 腐烂发臭，有利于管道内的通风；,3,、工业污水中含有石油、苯、汽油等易燃易爆的气体，不预留空间，可能会发生,爆炸,；,4,、便于管道的,疏通,和,维护管理,。,（,2,）最小设计流速（不淤流速）,Vmin,有时亦称自净流速，即管道内不产生淤积的流速。,与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。,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,0.6-0.75m/s,，（最好采用,0.75m/s,）；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,（注：流速太大对管道冲刷太大）。,*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。,（,3,）最小管径,dmin,（基于养护管理）,为什么要规定最小管径？,厂区或庭院管最小管径为,200mm,，街道管最小管径为,300mm,。,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。,（当一些管段的流速,v,vmin,，不能按计算得出其管径的那段管段称为非计算管道）,非计算管道管理方法：,将检查井的间距缩短，可以,25,30m,设一个检查井。,将非计算管段的管坡适当放大，,i=0.003,0.005,。,在非计算管段应该设置落底式检查井。,（,4,）最小设计坡度（管坡）,i,min,（与最小管径对应的管坡）,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,0.002,，管径,400mm,00mm,的最小设计坡度为,0.001,。（,给排水手册,第五册）,污水管道的埋设深度,管道的埋设深度有两个意义：,覆土厚度,埋设深度,决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？,冰冻线的要求,地面荷载,满足街坊管连接要求,地面,管道,（,5,）最小复土深度要求,hmin,地面荷载要求：,hmin=0.7m,。,P(,动荷载,),F,（土压力）,W,N,G-,管道自重,W-,管道内水重,N-,地基土支撑力,冰冻深度：可以在冰冻深度以上,15cm,。 污水的温度比较高，深冬一般为,4c,平时为,14,16c,。,注：,给水管道一定要布置在冰冻线以下，污水管道可以布置在冰冻线以上，因污水管道水温高，有流速，有坡度。,结论：（了解）,东北寒冷地区城镇冬季生活污水水温在,4-15,度之间，以地表水为给水水源所排出的生活污水水温在,4-10,度之间，以地下水为水源排出的生活污水水温在,8-15,之间。,出户管及起始端污水支管容易发生冰冻，主要是因为流量小，坡度小，容易产生沉积堵塞而发生冰冻。加大污水管坡度，可使容易冰冻的污水支管不发生冰冻。,污水管埋深必须避开有严重破坏能力的冻胀层或对冻胀层加以处理。粗砂和砂砾层冰冻时，水向下流，不具有冻胀性。,室外排水设计规范,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。,国外规范规定：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,。,考虑街坊内部的情况，用,H=h+iL+Z,1,-Z,2,+h,计算埋深，综合上面三种因素，看哪一种情况最不利，按最不利点计算，其它必满足。,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,。,街道污水管最小埋深示意图,注,:,（,1,）街坊内部距控制井最远的检查井的埋深，通常采用,0.550.6m;,（,2,）街坊的最后一个井为控制井；,（,3,）街坊内部,i=5,；,（,4,）,h,连接支管与街道污水管的管内底高差（,m,）。,一般取,0.10.3m,。,L,应记忆以下数据：,（,1,）（,h/D,）,max=0.6,，,DN300,时；,（,2,）,v,min=0.6m/s,（,3,）,d,min,（,4,）街坊内部采用,i=5;,（,5,）距离控制井最远的检查井的埋深为,0.6m,。,、设计管段设计流量的求定,设计管段,两个检查井之间通过的流量相同、管径相同、管坡相同的管段称为设计管段。,设计假定条件,全部汇水面积上的污水均由管段的起端流入。各个工厂按集中流量流入管段。,1,5,工厂乙,11,10,大饭店,6,4,3,2,8,9,工,厂,甲,7,医院,1,2,3,4,5,6,8,7,污水管道水力计算的方法,1,、需要确定的参数,流量,Q,、管径,D,、坡度,i,、流速,v,、充满度,h/D,。,2,、确定方法：已知三个可求两个。,在方程式 和 ，有,5,个未知数，因此必须先假定,3,个求其他,2,个，这样的数学计算极为复杂，为了简化计算，常采用水力计算图（见附录,2-2,）,可用水力计算图来计算（,P161,）或水力计算表来计算。,首先根据已知资料，计算出流量,Q,，根据,Q,值可初步确定管径,D,；然后，根据,Q,、,D,值，求,I,、,h/D,、,v,值。在这三个未知数中，还需知道一个参数，才能求得另外两个，此时可以在三个参数中先假设一个值，比如流速为最小流速，或是坡度为最小坡度，或是充满度满足一定要求等，之后进行查表或查图，就可得出其余两个未知数；最后要进行校核，若得出的两个参数满足其规定的要求，则计算完成，若不满足要求，则需调整假设值，甚至管径,D,，重新进行计算。,例,1,已知,n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求,v,和,h/D,。,例,1,已知,n=0.014,D=300mm, h/D =0.55,Q=32L/s,求,v,和,I,。,水力计算注意问题,控制点选择,管道坡度与地面坡度,设计流速与设计管径,注意水头损失,旁侧支管连接,四、污水管道的设计,1,、确定排水区界，划分排水流域,2,、管道定线,3,、污水管网控制点及其处理,5,、设计管段及设计流量的确定,4,、上下游污水管道在检查井处的连接,6,、,污水管网,水力计算,基本要点,1,、确定排水区界，划分排水流域,排水区界是污水排水系统设置的界限。,排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的不同排水区域。（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。）,2,、管道定线,在总平面图上确定污水管道的位置和走向。,管道定线的影响因素,地形,污水厂和出水口的位置,所采用的排水体制,管道定线时注意事项,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,避免与地下构筑物交叉,不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下,集中流量尽量排入上游,3,、污水管网控制点及其处理,（,1,）控制点,对整个污水管网的高程（埋深）起控制作用的那个点。,（,2,）控制点设置地点：,距排放水体边远且地势低处。,地形逆坡处。,1m,1m,103.82m,102.67m,101.36m,L=200m,i=0.005,L=400m,i=0.005,L=200m,i=0.005,L=200m,i=0.005,管段,3,2,起点管底标高,103.82-1.0,102.82m;,管段,3,2,终点管底标高,102.82-0.005400,100.82m;,管段,1,2,起点管底标高,101.36-1.0,100.36m;,管段,1,2,终点管底标高,100.36-0.005200,99.36m;,注：到交汇点，管底标高值小的或埋深深的是控制点。,具有足够埋深的工厂污水排出口,（注：工厂按集中流量，就近排入污水管段，工厂的污水排放最低为,2m,）,（,3,）控制点在实际工程中处理措施,覆土提高管位：,增加管道强度，采取保温措施保证覆土深度要求；,采用水泵抽升提高管位。,结论：在污水管网设计中，认真而慎重的确定控制点的位置系设计的首要问题，控制点处污水能以重力流排放，管网各处污水方能以重力流排放，在实际工程中采用一些措施是十分必要的，只有控制点埋深不致过大，整个管网埋深才会降低。,4,、上下游污水管道在检查井处的连接,（,1,）连接应遵循的原则,尽量提高下游管段,起点标高,，以达到减小下游管段埋深的目的。,尽量避免上游管段产生回水现象，防止上游管道产生淤积。下游管道的管底标高与上游管道的管底标高相同，称为,管底平接,。但会产生回水现象，因此采用,管顶平接,。,水位高，产生回水现象,管底平接,管顶平接,（,2,）连接方式,管径相异时,采用,“管顶平接”,管顶平接,实质,：下游管段起点管底标高上游管段终点管底标高管径差,管径相同时,采用“,水面平接,”,水面平接,实质,：下游管段起点的水面标高上游管段终点的水面标高。,跌水井连接,：上下游高差大于,1,米时采用跌水井连接。,例题：下图为某设计区污水管道纵断面图。已知管段,1-2,起点埋深为,2.0m,，试根据图中示出数据，求定管段,1-2,、,2-3,、,3-4,起点与终点的埋深各为多少？,D=400,h=0.2m;,i=0.005,L=200m,107.60m,108.50m,107.90m,106.80m,D=500,h=0.24m;,i=0.005,L=200m,D=500,h=0.25m;,i=0.005,L=200m,解：管段,1,2,起点管底标高,108.50-2.0,106.50m;,管段,1,2,终点管底标高,106.50-0.005200,105.50m;,管段,2,3,和管段,1,2,管径相异,，故采用,管顶平接,的方法，则：,管段,2,3,起点管底标高,105.50-0.1,105.40m;,管段,2,3,终点管底标高,105.40-0.005400,103.40m;,管段,3,4,和管段,2,3,管径相同,，故采用,水面平接,的方法，则：,管段,3,4,起点管底标高,103.40+0.24-0.25,103.39m;,管段,3,4,终点管底标高,103.39-0.005200,102.39m;,注：埋深管顶标高管底标高,5,、设计管段及设计流量,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。,一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长时（,30,70m,）,。,设计流量,本段流量,转输流量,集中流量,1,2,3,4,A,B,C,D,q,式中：,q,1,设计管段的本段流量，,L/s,；,F,设计管段服务的街坊面积，公顷；,K,Z,生活污水量总变化系数；,q,0,单位面积的本段平均流量，即比流量，,L/s.,公 顷,可用下式求得。,式中：,n,污水量标准，,L/(,人,.d),；,p,人口密度，人,/,公顷。,6,、污水管网,水力计算,基本要点,（,1,）合理处理好管径,d,，埋深,H,及造价,E,的关系，即,dHE,关系是进行污水管网设计非常重要的问题。,（,2,）慎重确定,控制点,的位置，处理好控制点的技术措施。,（,3,）自上游管段至下游管段，随着流量的沿程增加，其管内,流速应当沿程增大,；但遇到大管坡管段接小管坡管段时，当下游管段流速达到,1.0m/s,（陶土管）或,1.2m/s,（混凝土或钢筋混凝土管）时，下游管道可酌情减少。,（,4,）自上游管段至下游管段，随着流量的沿程增加，,其管径应当沿程增大,；但遇到小管坡管段接大管坡管段时，为了保证下游管道覆土深度或减少设置跌水井，下游管段的管径可酌情减少，但较上游管径的减少数不超过,100mm,。（管径越来越大，至少相等，要是减少不能超过,100mm,）,（,5,）支管接入干管需要,跌水,时，其跌水井不能设置在支干管交汇检查井上，而应设置在交汇井之前的支管上。,（,6,）为保证干管水力条件，支管接入干管时，其,支管流速必须小于干管流速,。,d,v,i,H,土方造价省,管道造价,反之亦然,注意：当小管坡 大管坡，要设跌水井保证必备的覆土深度，,或者减小管径，则埋深增加。,跌水井：造价高，必须设置旁通井，还需增加跌水措施。,地下水位下可施工，可如此进行：,（,1,）增加泵站排水,（,2,）基础要增加强度，要变成高强度的混凝土基础,当支管接入干管时，不能直接接入，应该设跌水井，同时跌水井不能在交汇处设置，而应在交汇点之前设置，如下图的,E,点。,E,点检查井为跌水井，跌水井离交汇点为,2030m,，跌水井跌落高度为 。,支管接入干管，支管的流速必须小于干管的流速。,V,支,V,干，目的是使干管的流速不受阻碍。,干管,和平路,油坊街,陡坡管设计的原则,：,（,1,）当其管径,2m,时，采用铸铁管而不用混凝土管，防止流速的冲击。,（,2,）陡坡管终点要设检查井。因为陡坡管以后流量要突然减小，容易产生涡流，建议使用落地式检查井，可以定期打捞，检查井落下大约,1520cm,。,（,3,）当检查井下游管段要比上游管径小一号管径，但必须注意，不能小的太多。,d,1,d,1,i,3,i,1,i,2,陡坡管,i,1i3,i2,，,d,1,d2,d2,比,d1,小一号管径,注意：,当标高差,30cm,不采用陡坡管或者跌水井，,内抹水泥砂浆,；,当标高差,h=30cm1m,，采用,陡坡管,；,当标高差,1m,，采用,落底式跌水井,。,水泥砂浆抹面,五、污水管道的设计举例,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,，工厂甲和工厂乙的工业废水设计流量分别为,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,。,平面图,管道定线,污水管道的详细规划,1.,污水管道设计要点提示,（,1,）在水力计算过程中,污水管道的管径一般应沿途增大。但是当管道穿过陡坡地段时,由于管道坡度增加很多,根据水力计算,管径可以由大变小。当管径为,250-300mm,时,只能减小一级,管径大于或等于,300mm,时,按水力计算确定,但不得超过两级。,（,2,）在支管与干管的连接处,要求干管的埋深保证支管接人的要求。,（,3,）当地面高程变化、坡度很大时,可采用跌水井,一般当污水管道跌落差大于,1.0m,时,应设跌水井。,（,4,）在城市污水管道详细规划时,不仅要确定管道的平面位置、管径等,还要考虑管道的高程布置。,2.,污水管的计算程序和步骤,（,1,）第一步规划与定线,即在比例适合并绘有规划总图的地形图上,确定排水区界,按地形排水流域,结合远景发展规划进行排水管网定线,制成绘有排水管线的平面布置图。,（,2,）第二步对污水管道系统进行水力计算,污水管道水力计算原则,:,不冲刷、不淤积、不溢流、要通风。,污水管道水力计算程序如下,:,在平面图上编号,量出各设计管段的长度,定出它们端点的标高,将此注于平面图上,并记入水力计算表中。,根据规划人口、排水定额,计算各管段的设计流量,并记入水力计算表中。,根据各管段流量和地面坡度,运用水力计算,确定管径和管坡,并计算出各项水力控制参数。如,v,、,h/D,、,H,等。,确定各管段两侧端点管底的标高,计算埋设深度。,3.,污水管道规划图的绘制,城市污水管道系统总规划图是排水系统总体规划图的重要组成部分,应根据城市总体规划图绘制,一般只画出污水主干管和干管。在管线上应画出设计管段起终点检查井的位置并编号,注明管道长度、管道断面尺寸及管道坡度。城市小区污水管道详细规划图,除按总体规划图的要求外,尚需画出支管及工业企业、大型公共建筑等集中污水量出口位置,其比例尺可与城市小区详细规划图的比例尺一致,一般采用,1/2000-1/5000,。,街坊面积计算,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）,1.80,2.20,2.04,2.40,1,4,3,2,5,A,B,D,C,E,F,注：第（,1,）种和第（,2,）方法均可以，但第一种方法较合理，更经济。建议采用。,划分设计管段，计算设计流量（,48,页,）,管道的水力计算（,50,页,）,绘制图纸（,平面图和管道纵剖面图,）,确定标高的方法：,（,1,）搞初步设计，可以用原设计的标高来确定设计点的标高。,（,2,）搞施工图设计，进行实地测量。,污水管网设计流量计算表,管段标号,q,比,（,L/S.ha,）,汇水面积,F,（,ha,）,Q,平,（,L/S,）,K,Z,Q,居生,（,L/S,）,Q,集中,（,L/S,）,Q,（,L/S,）,六、绘制管道平面图和纵剖面图,见,P52,六、城市污水回用工程,污水回用意义,污水回用目标与水质,污水回用处理技术,地球上水的总量,1.36,10,18,m,3,淡水储量仅为,3.510,16,m,3,不足全球总水量的,3%,易开发利用的淡水储量为,4.010,15,m,3,，占淡水的,11%,世界水资源概况,世界水资源研究所：全世界有,26,个国家,2.32,亿人口面临缺水的威胁,联合国发出警报：世界范围内的缺水问题将严重制约本世纪的经济发展，并有可能导致国家和地区间发生冲突和战争,我国水资源现状,人均水资源占有量,2200,立方米,约为世界平均水平的,1/4,排名世界第,112,位,每年因缺水而造成的经济损失约,20003000,亿元,解决水资源缺乏的途径,海水淡化,修建水库，贮存雨水,长距离引水,开发地下水,节约用水,污水回用,污水回用对象,污水回用于农业灌溉,污水回用于工业：如冷却水,污水回用于城市生活：即建筑中水,（ 市政用水、生活杂用水）,由于生活污水水量大且流量稳定，成为主要的回用研究对象,我国生活杂用水水质标准,日本的中水水质标准,项 目,单 位,标准值,臭气,色度,浊度,总蒸发残渣,悬浮物,