污水管道系统的设计课件

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1、第2章 污水管道系统的设计,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,污水管道系统的设计内容,1、设计基础数据的确定(包括设计地区的面积、设计人口数、污水定额、防洪标准等)； 2、污水管道系统的平面布置； 3、污水管道设计流量和水力计算； 4、污水管道系统上某些附属构筑物的设计计算，如泵站、倒虹管、管桥等； 5、污水管道在街道横断面上位置的确定； 6、绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。,第1节 设计资料的调查及方案确定,2.1.1 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

2、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,2.1.2 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,第1节 设计资料的调查及方案确定,第2节 污水设计流量的确定,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，进行污水管道系统设计时常采用最大日最大时流量为设计流量，单位为L/s。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,工业企业生活污水及淋浴污水,工业废水设计流量,、居住区生活污水量计

3、算,式中：Q1居住区生活污水设计流量，L/s； n居住区生活污水定额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； 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,第2节 污水设计流量的确定,2.2.1 生活污水设计流量,a、居民生活污水定额 指居民每人每日所排出的平均污水量。与室内卫生设备情况、当地气候、生活水平以及生活习惯等因素有关。 我国现行室外排水设计规范规定，可按当地用水定额的8090采用。对给排水系统完善的地区可按90计，

4、一般地区可按80计。 b、设计人口 指污水排水系统设计期限终期的规划人口数。常用人口密度与服务面积相乘得到。,式中 人口密度，即居住区单位面积上的人口数，人/ha； F 排水区域的面积。,第2节 污水设计流量的确定,、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（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； 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,一、生活污水设计流量,Kd日变化系

5、数，是最大日污水量与平均日污水量的比值,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,KZ=Kd Kh,生活污水量总变化系数,污水平均日流量（L/s）,总变化系数（KZ）,5,2.3,15,2.0,40,1.8,70,1.7,100,1.6,200,1.5,500,1.4,1000,1.3,总变化系数与平均流量有一定关系，平均流量愈大，总变化系数愈小。生活污水量总变化系数宜按现行室外排水设计规范规定采用。,c、生活污水量变化系数,z的公式计算 该式是我国在多年观测资料的基础上进行综合分析总结出的计算公式。它反映了我国总变化系数与平均流量之间的关系：,式中 平均日平均时污水量

6、（L/s）。,KZ=Kd Kh,2、工业企业生活污水及淋浴污水量计算,式中：Q工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； 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

7、工作时数，h。,第2节 污水设计流量的确定,一、生活污水设计流量,2.2.2 工业废水设计流量计算,式中：Q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。,第2节 污水设计流量的确定,工业废水量日变化系数较小，接近1。KZ=Kh,时变化系数表,Q=Q1+Q2+Q3+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%。,第2节 污水设计流量的确定,2.2.3 污水管道系统设计总流量计算,第节 污水管道的水力计

8、算,（1）大多数情况下，管道内部靠重力流动； （2）污水水分在99%以上，污水的流动符合一般液体的流动规律； （3）直线管段内污水的流动状态接近均匀流。,2.3.1 污水管道中污水流动的特点,2.3.2 水力计算基本公式,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i）； n 管壁粗糙系数，混凝土和钢筋混凝土管渠一般采取0.014。,流量公式： 流速公式：,第节 污水管道的水力计算,第节 污水管道的水力计算,2.3.3 污水管道系统设计参数,1、设计充满度h/D,污水管道的设计有按

9、满流和非满流两种方法。在我国，按非满流进行设计。原因如下：,在设计流量下，污水管道中的水深 h与管道直径 D的比值称为设计充满度（或水深比）。当 h/D时称为满流；当 h/D1时称为不满流。,原因是： 污水的流量很难精确确定，而且雨水或地下水可能渗入污水管道增加流量，因此选用的污水管道断面面积应留有余地，以防污水溢出； 污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体，需留出适当的空间，以利管道内的通风，排除有害气体 便于管道的疏通和维护管理。,最大设计充满度的规定如下表,最大设计充满度,在进行水力计算时，所选用的充满度，应小于或等于表中所规定的数值。,2、设计流速,与设计流量和设计充满度相应的污

10、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，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。,第节 污水管道的水力计算,第节 污水管道的水力计算,原因： （1）养护方便：一般在污水管道的上游部分，设计流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，根据养护经验表明，管径过小易堵塞，使养护管道的费用增加。

11、而小口径管道直径相差一号在同样埋深下，施工费用相差不多。 （2）减小管道的埋深：此外采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。最小管径可见下表。,3、最小管径,最小管径和最小设计坡度,不计算管段：在污水管道的上游，由于设计管段服务的排水面积较小，所以流量较小，由此而计算出的管径也很小。如果某设计管段的设计流量小于在最小管径、最小设计坡度（最小流速）、充满度为0.5时管道通过的流量时，这个管段可以不必进行详细的水力计算，直接选用最小管径和最小设计坡度，该管段称为不计算管段。 在有冲洗水源时，这些管段可考虑设置冲洗井定期冲洗以免堵塞。,第节 污水管道的水力计算,第节 污水管道的水力计算,4

12、、最小设计坡度,最小设计坡度：相应于管内最小设计流速时的坡度 叫做最小设计坡度，即保证管道内 污物不淤积的坡度。,I min=f（v min，管道的水力半径R）。,不同管径的污水管道应有不同的最小设计坡度，管径相同的管道，由于充满度不同，也可以有不同的最小设计坡度。在表中规定了最小管径管道的最小设计坡度。,第节 污水管道的水力计算,2.3.4 污水管道的埋设深度,在污水管道工程中，管道的埋设深度愈大，工程造价愈高，施工期愈长。 、含义 覆土厚度指管外壁顶部到地面的距离； 埋设深度指管内壁底部到地面的距离。,2、最小埋深 确定污水管道最小埋设深度时，必须考虑下列因素： 防止管内污水冰冻或土壤冰冻

13、而损坏管道 ； 保证管道不致因为地面荷载而破坏 满足街坊污水管衔接的要求,第节 污水管道的水力计算,3、最大埋深 管道的最大埋深，应根据设计地区的土质、地下水等自然条件，再结合经济、技术、施工等方面的因素确定。 一般在土壤干燥的地区，管道的最大埋深不超过78 ；在土质差、地下水位较高的地区，一般不超过5 。 当管道的埋深超过了当地的最大限度值时，应考虑设置排水泵站提升，以提高下游管道的设计高程，使排水管道继续向前延伸。,2.3.5 污水管道水力计算的方法 水力计算图 计算原则： 管道尽可能与地面坡度平行，以减小管道埋深； 保证设计流速，使管道不发生淤积或冲刷； (1)水力要素：管径 、粗糙系数

14、 、充满度 、水力坡度即管底坡度 、流量 和流速 。 (2)例题 (3)查图技巧 查图时，在一般情况下宜选用两条虚线交点处或接近交点又在两条虚线上方的数据。当管道管径和流量以知时，宜选用流量线和最小流速交点处或流量线和最大允许充满度线交点处的数据。,第节 污水管道的水力计算,第4节 污水管道的设计,2.4.1 确定排水区界，划分排水流域,排水区界是排水系统敷设的界限 通常排水流域边界应与分水线相符合 具体根据地形及城市和工业企业的竖向规划划分排水流域,第4节 污水管道的设计,2.4.2 管道定线和平面布置的组合,污水管道系统的定线：在城镇（地区）总平面图上确定污水管道的位置和走向。,应遵循的主

15、要原则：,应尽可能在路线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。,定线时通常考虑的因素：地形和用地布局；排水体制和线路数目；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工厂企业和产生大量污水的建筑物的分布位置。,几种具体情况分析,地形对定污水管道定线的影响,地形具有适中的坡度,地形具有适中的坡度,地形坡度较陡,地形坡度较陡,流域范围大，且地形较平坦,流域范围大，且地形较平坦,地形将城市划分成高低二区,地形将城市划分成高低二区,地形将城市划分成高低二区,第4节 污水管道的设计,2.4.2 管道定线和平面布置的组合,污水管道系统的定线：在城镇（地区）总平面图上确定污水管道的位置和走向。,应遵循的主要原则：,应尽可能在路线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。,定线时通常考虑的因素：地形和用地布局；排水体制和线路数目；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工厂企业和产生大量污水的建筑物的分布位置。,选择污水厂出水口的位置,原则,第4节 污水管道的设计,2.4.3 控制点的确定和泵站的设置地点,污水管道系统的控制点：在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点。 一般选择具有相当深度的工厂排出口或某些低洼地区的管道起点。 排水泵站的布置