城市排水工程系统规划计算部分

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1、城市排水工程系统规划,第二节 城市污水工程系统规划,一、城市污水管网布置确定排水区界，划分排水流域； 确定污水排放系统的形式：大城市适合分散布置，中小城市适合集中布置选定污水厂和出水口的位置；进行污水管道系统的定线；确定需要抽升区域的泵站位置；确定管道在街道上的位置等。 一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。,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。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域。 （1）在丘陵和地形起伏的地区：流域的分界线与地形的分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水流域。 （2）在地形平坦无明显分水线的地

2、区：可按面积的大小划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能自流排出。 每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。,2选定污水厂和出水口位置,现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。,（1）出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持100 m以上的距离。（2）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。,（3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。 （4）污水

3、厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城市、工矿企业和农村居民点保持300 m以上的卫生防护距离。 （5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。,3污水管道定线,在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。 主要原则：采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。 影响因素：城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。, 地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收集干管来水。 地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布置主

4、干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水，使干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。 避开地质条件差的地区,（1）主干管, 尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水； 地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减小埋深） 地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数量） 一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢 车道下，并与街道平行。当街道宽度40m，可考虑在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和数量。,（2）干管,（3）支管,1）低边式：当街坊面积较小而街坊内污水又采用集中出水方式时，支管敷设在服务街坊较低侧的街道下。,取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户

5、接管排水。布置形式有：,4泵站位置,（1）中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时，应设置泵站以提高下游管道的管位；（干管或主干管中途） （2）局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较低处的污水抽升至地势较高地区的污水管道中；（局部低洼地区） （3）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）,5确定污水管道在街道下的具体位置,由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物

6、和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。,(1)覆土厚度：管底可埋在冰冻线以上0.15m，最小覆土厚度不宜小于0.7m，最大不宜大于6m，理想为1-2m (2)埋设深度：干燥土壤中，最大埋深不超过78m；多水、流砂、石灰岩地层中，不超过5m。 控制点应采取措施来减少管道的埋深，如增加管道的强度，填土提高地面高程以保证最小覆土厚度。,管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行道、非机动车道和绿化带下，只有在不得已时，才考虑将埋深大，维修次数较少的污水、雨水管道布置在 机动车道下。各种管线在平面上布置的次序

7、一般是，从建筑规划线向道路中心线方向依次为：电力电缆 通信电缆 燃气 管道 给水管道热力管道雨水管道 污水管道。,若各种管线布置时发生冲突，处理的原则是：未建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让无压管，可弯管让不可弯管。,二、城市污水量预测和计算,污水管道系统是由污水管道及管道系统上的附属构筑物组成。 污水管（渠）道设计的主要内容包括： 1划分排水流域，进行管网定线； 2划分设计管段，确定各设计管段的设计流量； 3进行管（渠）道的水力计算，确定管径、坡度、流速及埋深等； 4绘制管（渠）道平面图及剖面图。,污水设计流量计算污水设计流量是污水管道系统及附属构筑物设计的依据。,居民生活污水定

8、额和综合生活污水定额,居民生活污水定额指居民每人每日所排出的平均污水量。 综合生活污水定额指居民生活污水和公共设施排出污水两部分的总和。 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，一般地区可按80计。 注意：采用平均日污水量定额。,1、居民生活污水设计流量,式中： Q1 居民生活污水设计流量，Ls；n 居民生活污水量定额，L(capd)；N 设计人口数，cap；KZ生活污水量总变化系数；人口密度，cap/hm2；F居住区面积，hm2；,（一）生活污水设计流量,污水量的变化,通常用变化系数来反映城镇污水量的变化程度。考虑污水处理厂和污水泵站的

9、设计规模和管径系数。日变化系数Kd：在一年中最大日污水量与平均日污水量的比值称为日变化系数。时变化系数Kh：最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值，称为时变化系数。总变化系数Kz：最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数。,Kz= Kd Kh,2、工业企业的生活污水和淋浴污水设计流量,Q2工业企业生活污水和淋浴污水设计流量，L/s； A1 一般车间最大班职工人数，cap； B1一般车间职工生活污水定额，以25L/(cap班)计； K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； A2热车间和污染严重车间最大班职工人数，cap； B2热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，

10、以35L(cap班)计； K2热车间和污染严重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，cap； D1一般车间的淋浴污水量定额，以40L(cap班)计； C2热车间和污染严重车间最大班使用淋浴的职工人数，cap； D2热车间和污染严重车间的淋浴污水量定额，以60L(cap班)计； T 每工作班工作时数，h。 淋浴时间按60min计。,（二）工业废水设计流量,Q4 工业废水设计流量，Ls；m 生产过程中每单位产品的废水量定额，L单位产品；M 产品的平均日产量，单位产品/d；T 每日生产时数，h；KZ总变化系数。,（三）地下水渗入量,地下水渗入量Q4一般以单位管

11、道延长米或单位服务面积公顷计算。城市污水设计总流量,城市污水工程规模和污水处理厂规模应根据平均日污水量确定，而城市排水管渠断面尺寸应根据规划期排水规划的最大秒流量并考虑城市远景发展的需要确定,【例题】,河北某中等城市一屠宰厂每天宰杀活牲畜260t，废水量定额为10m3/t，工业废水的总变化系数为1.8，三班制生产，每班8h。最大班职工人数800cap，其中在污染严重车间工作的职工占总人数的40%，使用淋浴人数按该车间人数的85%计；其余60%的职工在一般车间工作，使用淋浴人数按30%计。工厂居住区面积为10ha,人口密度为600cap/ha。各种污水由管道汇集输送到厂区污水处理站，经处理后排入

12、城市污水管道，试计算该屠宰厂的污水设计总流量。(假定该厂区给水排水系统比较完善),【解】 该屠宰厂的污水包括居民生活污水、工业企业生活污水和淋浴污水、工业废水三种，因该厂区公共设施情况未给出，故按综合生活污水计算。,1综合生活污水设计流量计算 查综合生活用水定额，河北位于第二分区，中等城市的平均日综合用水定额为110180L/(capd)，取165 L/(capd)。假定该厂区给水排水系统比较完善，则综合生活污水定额为16590%=148.5 L/(capd)，取为150L/(capd)。 居住区人口数为60010=6000 cap。 则综合生活污水平均流量为： L/s。用内插法查总变化系数表

13、，得Kz=2.24。 于是综合生活污水设计流量为Q1=10.42.24=23.30 L/s。,2、工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算,由题意知：一般车间最大班职工人数为80060%=480人，使用淋浴的人数为48030%=144人；污染严重车间最大班职工人数为80040%=320人，使用淋浴的人数为32085%=272人。 所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为：,3工业废水设计流量计算,该厂区污水设计总流量,在计算城市污水管道系统的污水设计总流量时，由于城市排水区界内的汇水面积较大，因此需按各排水流域分别计算，将各排水流域居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量列表进行计算，最后

14、再汇总得出污水管道系统的设计总流量。,（三）污水管道的敷设 主要考虑的因素有 在管线综合时，应首先考虑污水管道在平面和垂直方向上的位置； 由于污水管道渗漏的污水会对其他管线产生影响，所以应考虑管道损坏时，不影响附近建筑物、构筑物的基础或污染生活饮用水。管道之间的最小净距要求见管线综合部分；管道顶部允许作适当压缩。 管道的埋设深度指管底内壁到地面的距离，通常在干燥土壤中，最大埋深不超过78m；在多水、流砂、石灰岩地层中，不越过5m； 管道的覆土厚度是管道外壁顶部到地面的距离；最小覆土厚度由所在地区的冻土深度、管道外部荷载、房屋连接管的埋深等确定。 规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接

15、近的废水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m 平行道下最小覆土厚度不宜小于0.7m，通常最大覆土厚度不宜大于6m；在满足各方面要求的前提下，理想覆土厚度为1一2m；,在排水区域内，对管道系统的埋设深度起控制作用的点称为控制点，一般是每条管道的起点。这些控制点中距离出水口或污水厂最远的一点，是整个系统的控制点。一般是该排水管道系统的最高点，是控制整个系统标高的起点。在规划设计时，尽量采取一些措施来减少控制点管道的埋深。如：增加管道强度，减少埋深 ；填土提高地面高程以保证最小覆土厚度；必要时设置泵站，提高管位等。,三、城市污水管网的水力计算 平面布置后方可进行水力计算 水力计算：合理经济的选择管

16、道管径、坡度和埋深,（一）、水力计算设计相关参数,为什么要规定最小管径？ （1）一般污水管道系统的上游部分流量很小，若根据流量计算管径也将很小，而管径小极易堵塞。 （2）采用较大管径可选用较小的坡度，使管道埋深减小。,污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方都需要设置检查井，考虑到检查井内上下流 管道衔接时应遵循相应的原则,（二）、管渠的衔接,1）、尽可能提高下游管段的高程，以减少埋深，降低造价 2）、避免上游管段中形成回水而造成淤积 3）、不允许下流管段的管底高于上游管段的管底,（二）、管渠的衔接,水面平接：污水管道水力计算中，上下游管段的水面高程相同。同管径管段往往是下游管段的充盈深度大于上游管段的充盈深度，为避免上游管段回水而采用水面平接。在平坦地区，为减少管道埋深，异管径的管段有时也采用水面平接。 管顶平接：上下游管道的管顶内壁位于同一高程。可以避免上游管段产生回水，但增加了下游管段的埋深。一般用于不同口径管道的衔接。 管底平接：下游管段的管径小于上游管段的管径，而不能用上两种连接方式时。可防止下游管段的管底高于上游管段的管底。 城市污水管道一般都采用管顶平接法。在坡度较大的地段，可采用阶梯连接或跌水井连接。 原则：下游管段的水面和管底部都不应高于上游管段的水面和底部。,