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1、第十章 城市污水管道系统的 规划设计,10.1 设计资料的调查及设计方案的确定10.2 污水设计流量的确定10.3 污水管道系统的布置10.4 污水管道的水力计算10.5 排水泵站10.6 排水管材及管道附属构筑物,10.1设计资料的调查及设计方案的确定,污水管道系统的设计是依据批准的当地城镇和工业企业总体规划及排水工程总体规划进行的。设计的主要内容是根据确定的设计方案，在适当比例的总体布置图上，划分排水流域，布置管道系统；根据设计人口数、污水量标准，计算污水设计流量；进行污水管道水力计算，确定管道断面尺寸、设计坡度、埋设深度；确定污水管道在道路横断面上的位置；绘制管道平面图和纵剖面图。,10
2、.1.1 设计资料的调查 作好污水管道系统的规划设计必须以可靠的资料为依据。设计人员接受设计任务后，需作一系列的准备工作。一般应先了解、研究设计任务书或批准文件的内容，弄清本工程的范围和要求，然后赴现场踏勘，分析、核实、收集、补充有关的基础资料。进行污水管道系统设计时，通常需要有以下几方面的基础资料。,(一) 有关明确任务的资料凡进行城镇或工业企业的排水工程新建、改建和扩建工程的设计，一般需要了解与本工程有关的城镇或工业企业的总体规划以及道路交通、给水排水、电力电讯、防洪、燃气、园林绿化等各项专业工程的规划。这样可进一步明确本工程的设计范围、设计期限、设计人口数；拟用的排水体制；污水处置方式；
3、受纳水体的位置及防治污染的要求；主,要公共建筑和其它污水量大的排放口的位置、高程、排放特点；各类污水量标准及其主要水质指标；道路等级、宽度、纵坡；与给水、电力电讯、防洪等其它工程设施可能的交叉等以及工程投资情况。(二)有关自然因素方面的资料1地形图 进行大型排水工程设计时，在初步设计阶段要求有设计地区和周围2530km范围的总地形图，比例尺为1:100001:25000，等高线间距12m。,中小型排水工程设计，要求有设计地区总体布置图，城镇可采用比例尺1:50001:10000，等高线间距12m；工厂可采用比例尺1:5001:2000，等高线间距为0.52m。在施工图阶段，要求有比例尺1:50
4、01:2000的街区平面图，等高线间距0.5lm；设置排水管线的道路平面图，比例尺1:2001:1000；拟建排水泵站和污水厂址，以及穿越河流、铁路等障碍物处的地形图要求更加详细，比例尺通常采用1:100l:500，等高线间距0.5lm。,2气象资料包括设计地区的气温(平均气温、极端最高气温和最低气温)；风向和风速；降雨量资料或当地的雨量公式；日照情况。3水文资料包括接纳污水的河流流量、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。 4地质资料主要包括设计地区的地表组成物质的类别及其承载力；地下水的分布，水量、水质和水位；地震等级等。,(三) 有关工程情况的资料包括道路的现状
5、或规划，如道路等级，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、电力电讯电缆、煤气等各种地下管线的位置；本地区建筑材料、管道制品、电力供应的情况和价格；建筑、安装单位的等级和装备情况等。污水管道系统设计所需的资料范围比较广泛，为了取得准确可靠充分的设计基础资料，设计人员必须到现场进行实地调查勘测，必要时还应去提供原始资料的气,象、水文、勘测等部门查询。将收集到的资料进行整理分析，补充以至修改。10.1.2 设计方案的确定在掌握了较为完整可靠的设计基础资料后，设计人员根据工程的要求和特点，提出了不同的设计方案。这些方案除满足相同的工程要求外，在技术经济上是互相补充、互
6、相对立的。因此必须对各设计方案深入分析其利弊和产生的各种影响。分析时，对一些带,方针政策性的问题，必须从社会及国民经济发展的总体利益出发考虑。比如，城镇的生活污水与工业废水是分开处理还是合并处理的问题；城市污水是分散成若干个污水厂还是集中成一个大型污水厂进行处理的问题；城市排水管网建设与改造中体制的选择问题；污水处理程度和污水排放标准问题；设计期限的划分与相互结合的问题等。,此外，还应从各方案内部与外部的各种自然的、技术的、经济的和社会方面的联系与影响出发，综合考虑它们的利与害。进行方案比较与评价的步骤和方法是：(一) 建立方案的技术经济数学模型建立主要技术经济指标与各种技术经济参数、各种参变
7、数之间的函数关系。也就是通常所说的目标函数及相应的约束条件方程。由于排水工程技术问题的,复杂性，基础技术经济资料匮乏等原因，建立技术经济数学模型多数情况下较为困难。同时在实际工作中对已建立的数学模型也存在应用上的局限性与适用性。当前在缺少合适的数学模型的情况下，可以凭经验选择合适的参数。(二) 解技术经济数学模型这一过程为优化计算的过程。从技术经济角度讲，首先必须选择有代表意义的主要技术经济指标为,评价目标，其次正确选择适宜的技术经济参数，以便在最好的技术经济情况下进行优选。由于实际工程的复杂性，有时可采用用各种近似计算方法，如图解法、列表法等。(三) 方案的技术经济评价根据技术经济评价原则和
8、方法，在同等深度下计算出各方案的工程量、投资以及其它技术经济指标，然后进行各方案的技术经济评价。,(四) 综合评价与决策在上述分析评价的基础上，对各设计方案的技术经济、方针政策、社会效益、环境效益等作出总的评价与决策，以确定最佳方案。综合评价的项目或指标，应根据工程项目的具体情况确定。,进行方案比较与评价的步骤只反映了技术经济分析的一般过程，实际上各步之间有时是相互联系的，有时根据问题的性质或者受条件限制时，不一定非要依次逐步进行，而是可以适当省略或者是采取其它办法。比如，可省略建立数学模型与优化计算步骤，根据经验选择适宜的参数。经过综合比较后所确定的最佳方案即为最终的设计方案。,10.2 污
9、水设计流量的确定,污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量称为污水设计流量。污水设计流量包括生活污水和工业废水两大类。 10.2.1 居住区生活污水设计流量1.居住区生活污水量标准居住区生活污水量标准，是指在居住区污水排水系统设计中所用的每人每日所排出的平均污水量。,表10-1,我国GBJl4-87室外排水设计规范,注： 1.表列数值已包括居住区内小型公共建筑物的污水量。但属全市性的独立公共建筑的污水量未包括在内。2.在选用表列各项水量时 , 应按所在地的分区 , 考虑当地气 候、居住区规模、生活习惯及其它因素。3.第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西
10、偏北的一小部分， 宁夏偏东的部分。,第二分区包括：北京、天津、问北、山东、山西、陕西的大部分甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南的北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分。第三分区包括：上海 , 浙江的全部 , 江西、安徽、江苏的大部分，福建北部 , 湖南、湖北的东部，河南南部。第四分区包括：广东、台湾的全部。广西的大部分，福建、云南的南部。,第五分区包括：贵州的全部，四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部 , 陕西和甘肃在秦岭以南的地区 ，广西偏北的一小部分。4.其他地区的生活污水量标准，根据当地气候和人民生活习惯等具体情况，可参照相似地区的标准确定。,居住区生活污水量标准应根据城市排水现状资料 , 按城市
11、的近、远期规划年限并综合考虑各影响因素确定。一般可按表10-1中规定采用。在选用生活污水量标准时，应注意与本城市采用的用水量标准相协调。有些城市的设计部门，除将排水量特别大的工业企业单独计算外，对市区内居住区(包括公共建筑、小型工厂在内)的污水量按比流量计算。比流量是指从单位面积上排出的平均日污水流量。,2. 设计人口设计人口指污水排水系统设计期限终期的规划人口数，是计算污水设计流量的基本数据。计算污水管道服务的设计人口，常用人口密度与服务面积相乘得到。人口密度表示人口分布的情况，是指住在单位面积上的人口数。若人口密度所用的地区面积包括街道、公园、运动场、水体等在内时，该人口密度称做总人,口密
12、度。若所用的面积只是街区内的建筑面积时，该人口密度称做街区人口密度；在规划或初步设计时，计算污水量是根据总人口密度计算。而在技术设计或施工图设计时，一般采用街区人口密度计算。3. 变化系数城市生活污水量逐年、逐月、逐日、逐时都在变化，是不均匀的。但是，在城市污水管道规划设计中,通常都假定在一小时内污水流量是均匀的。因为管道有一定容量，这样假定不致影响运转。 日变化系数 Kt = 最高日污水量平均日污水量 时变化系数 Ks =最高日最高时污水量最高日平均时污水量 总变化系数平均日污水量 Kz = Kt * Ks,表10-2,污水量变化系数随污水流量的大小而不同。污水流量愈大，其变化幅度愈小，变化
13、系数较小；反之则变化系数较大。生活污水量总变化系数一般按表10-2采用。当污水平均日流量为表中所列污水平均日流量中间数值时，其总变化系数可用内插法求得。4. 居住区生活污水量的计算城市污水管道规划设计中需要确定居住区生活污水的最高日最高时污水流量 ,常由平均日污水量与总变化系数求得。,1) 居住区平均日污水量的计算 QP =qo*N/ (24* 3600） 式中QP -居住区平均日污水量升 / 秒 ；qo - 居住区生活污水量标准升 / 人日 ；N - 居住区规划设计人口数 ( 人。由于表 10-1 中未包括全市性的独立公共建 筑的污水量 ,因此这部分污水量应单独计算。,式中 Q1-居住区最高
14、日最高时污水量 ( 升 / 秒 ；Kz-总变化系数 , 按 Qp 查表 10-2；Ng- 某类公共建筑生活污水量单位的数量 , 相当于用水量单位。其含义见表 3-2。qg- 某类公共建筑生活污水量标准，按表3-2生活用水量标准采用(升/日. 污水量单位的数量);KH- 小时变化系数，按表3-2采用。,Q1=Qp*Kz+Ng*qg*KH24*3600,2) 最高日最高时污水量的计算,为了便于计算有些城市的设计部门制定相应的综合性指标。这项指标也称为污水的面积比流量 , 是指城市单位面积(包括公共建筑及小型工厂)每日排出的污水量。10.2.2 工业企业生活污水量的计算工业企业职工的生活污水量标准应
15、根据车间性质确定，一般采用2535升/人班，时变化系数为 2.53.0。淋浴污水量标准按表4-2淋浴用水量中规定确定。淋浴污水在每班下班后一小时均匀排出。,Q2=25*3.0A1+35*2.5A2+40A3+60A48*3600 3600,工业企业生活污水量用下式计算 :,式中 Q2- 工业企业职工的生活污水量(升 / 秒)；A1- 一般车间最大班的职工总人数(人) ；A2- 热车间最大班的职工总人数(人) ;A3- 三、四级车间最大班使用淋浴的人数(人) ；A4- 一、二级车间最大班使用淋浴的人数(人)。,工业企业废水量通常按工厂或车间的日产量和单位产品的废水量计算 , 其计算公式为：Q3=
16、m*M*K总3600*T式中 Q3 - 工业废水量(升 / 秒);m - 生产单位产品排出的平均废水量(升/单位产品);T - 每日生产的小时数 ( 小时 );K总- 总变化系数。,10.2.3 工业废水量的计算,工业废水量也可按生产设备的数量和每一设备单位时间排出的废水量计算。10.2.4 城市污水量的计算在城市污水管道系统规划设计中，城市污水量通常是将上述几项污水量累加计算 ： Q=Q1+Q2+Q3式中 Q -城市污水管道设计污水流量(升 / 秒)。工业废水量 Q3中 , 凡不排入城市污水管道的工业废水量均不予计算。,10.3 污水管道系统的布置,10.3.1 污水管道系统平面布置规划设计城市排水管道系统 , 首先要在城市总平面图上进行管道系统平面布置 , 也称为排水管道系统的定线。定线工作主要是确定管道的平面位置和水流方向。污水管道平面布置 , 一般按先确定主干管、再定干管、最后定支管的顺序进行。在城市排水总体规划中, 只决定污水主干管、干管的走向与平面位置。在详细规划中 , 还要决定污水支管的走向及位置。,
