第四部分 合流制管渠系统的设计合流制管渠系统 是指在同一管渠内排除生活污水、工业废水和雨水的管渠系统. 合流制管渠系统特点 • 结构简单，管渠总长度小• 与分流制相比，截流干管管径大，泵站和污水处理厂规模大• 雨天径流时，部分生活污水也溢流到水体，造成一定程度的污染• 晴天时，管渠内流量小，流速低，易淤积 截流式合流截流式合流管渠管渠在沟系造价上投资较省，在沟系造价上投资较省，沟系养护较简单沟系养护较简单地下管线可减少，不存在雨水管与污水管地下管线可减少，不存在雨水管与污水管的误接问题的误接问题合流制污水处理厂的造价比分流制污水厂合流制污水处理厂的造价比分流制污水厂高，处理养护也较复杂高，处理养护也较复杂截流式合流制在卫生上比分流制差，环境截流式合流制在卫生上比分流制差，环境污染较大污染较大截流式合流管渠与分流制系统相比的优缺点截流式合流管渠与分流制系统相比的优缺点 合流制管渠系统的使用条件 • 排水区域内有水源充沛的水体，足够大的环境容 量，使污染程度控制在允许范围之内• 街道比较完善，必须采用暗管排除雨水，而街道又 比较狭窄，管渠的设置位置受到限制时，可以考虑 采用合流制 合流制管渠布置时注意问题 • 管渠的布置应能使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，并尽可能以最短距离坡向水体• 截流干管与水体平行布置，在适当位置设置溢流井• 合理控制溢流井的数目和位置• 在上游，尽量利用边沟排除雨水 当溢流井离排放水当溢流井离排放水体较近且溢流井不受高体较近且溢流井不受高水位倒灌影响时，原则水位倒灌影响时，原则上宜多设溢流井。
上宜多设溢流井 当溢流井受高水位当溢流井受高水位倒灌影响时，宜减少溢倒灌影响时，宜减少溢流井数量，并在溢流管流井数量，并在溢流管上设潮门，必要时设泵上设潮门，必要时设泵站排水应使雨水及早溢入水体，以降低下游干沟的设计流量应使雨水及早溢入水体，以降低下游干沟的设计流量截流式合流沟系的布置原则截流式合流沟系的布置原则 合流制排水管渠的设计流量 第一个溢流井上游管渠设计流量式中：Qs——生活污水设计流量 Qi——工业废水设计流量 Qr——雨水设计流量 分别为生活污水和工业废水的平均流量称为旱流流量Qf 由于 Q f相对较小，Q 计算所得的管径、坡度和流速，应用旱流流量 Q f进行校核，检查管道在输送旱流流量时是否满足最小流速的要求 溢流井下游管渠的设计流量 式中:n0——截流倍数 Q1——溢流井下游排水面积上的雨水设计流量 Q2——溢流井下游排水面积上的生活污水平均 流量与工业废水最大班平均流量之和 截流倍数 n0溢流井后，不从溢流井泄出的雨水量，通常按旱流流量的指定倍数计算，该指定倍数称为截流倍数n0 我国《室外排水设计规范》规定采用n0 为1~5工程实际中，我国多数城市都采用n0 =3美国、日本等多采用n0 =3~5 从溢流井溢出的混合污水设计流量从溢流井溢出的混合污水设计流量 当溢流井上游管段的设计流量超过溢流井下游当溢流井上游管段的设计流量超过溢流井下游管段的截流能力后，就会有一部分混合污水从溢流管段的截流能力后，就会有一部分混合污水从溢流井处溢流泄出，通过排放渠道泄入水体。
该溢流的井处溢流泄出，通过排放渠道泄入水体该溢流的混合污水设计流量为：混合污水设计流量为： Q =（（Q s + Q i + Q r ）－（）－（ n0 + 1）） Q f 合流污水水质与截流倍数合流污水水质与截流倍数合流制污合流制污水的水质水的水质特点特点 雨污混合水的雨污混合水的BODBOD5 5与与OCOC的平均浓度的平均浓度与晴天污水并无很大的差异（见左下表与晴天污水并无很大的差异（见左下表 ））雨污混合水的雨污混合水的SSSS平均为晴天时的平均为晴天时的2 2倍倍雨污混合水水质的统计见右下表雨污混合水水质的统计见右下表项目晴天雨天范围平均范围平均BOD550～195.9112.86.45～267.23119.67OC29.9～135.858.912.43～181.3474.26SS41.1～175.284.688.13～394.97209.91项目项目水样几水样几率率/%范围范围/（（mg·L-1））平均平均/ mg·L-1））BOD55033~243907058~29512190112~402189OC5027~174547042~213719063~244110SS5066~28913770144~48021590184~859376 晴天污水的浓度，最大值大多在平均值的晴天污水的浓度，最大值大多在平均值的2 2～～3 3倍内，雨污倍内，雨污混合水浓度变化很大，最大值可超过平均值的混合水浓度变化很大，最大值可超过平均值的1010倍以上，倍以上，这是因沟道晴天时的淤积在雨天时被冲刷所致。
这是因沟道晴天时的淤积在雨天时被冲刷所致一般雨天时的加权平均一般雨天时的加权平均BODBOD5 5值约为晴天时的值约为晴天时的7070％，很少％，很少会超过晴天时的浓度；雨天时的加权平均会超过晴天时的浓度；雨天时的加权平均OCOC值约为晴天值约为晴天时的时的8080％，但因地区不同，也有可能会超过晴天浓度的；％，但因地区不同，也有可能会超过晴天浓度的；对于对于SSSS，雨天时的加权平均浓度约为晴天时的，雨天时的加权平均浓度约为晴天时的2 2倍，低于倍，低于晴天浓度的现象极为少见晴天浓度的现象极为少见当截流雨水量增大，溢流污染物将急剧减少，当截流雨水当截流雨水量增大，溢流污染物将急剧减少，当截流雨水量到达量到达2 2～～3mm/h3mm/h时，溢流污染物将显著减少；当截流雨时，溢流污染物将显著减少；当截流雨水量超过水量超过2 2～～3mm/h3mm/h时，溢流污染物的减少就不明显时，溢流污染物的减少就不明显研究认为采用截流雨水量研究认为采用截流雨水量2mm/h2mm/h比较适当，按全国最大小比较适当，按全国最大小时污水平均量时污水平均量1mm/h1mm/h计，则截流雨水量为最大小时污水量计，则截流雨水量为最大小时污水量的的2 2倍，截流管按倍，截流管按3 3倍最大小时污水量设计。
倍最大小时污水量设计 流出负荷量与溢流负荷量流出负荷量与溢流负荷量 我国近年来有部分沟道系统改造成截流式合流沟道系统，但我国近年来有部分沟道系统改造成截流式合流沟道系统，但改造后的截流式合流沟道并不理想，污染仍极严重，只是污染程改造后的截流式合流沟道并不理想，污染仍极严重，只是污染程度有所减轻而已，原因如下：度有所减轻而已，原因如下：我国合流沟道系统的工作情况与改造问题我国合流沟道系统的工作情况与改造问题 规范规定截流雨水量倍数规范规定截流雨水量倍数n n0 0一般用一般用1 1～～5 5，实际上为节省，实际上为节省投资，一般用投资，一般用0.50.5～～1.01.0，截流倍数过小，致使大量污染物，截流倍数过小，致使大量污染物泄入水体，远远超过水体的自净能力泄入水体，远远超过水体的自净能力城市污水厂处理能力不足目前城市污水厂按晴天污水城市污水厂处理能力不足目前城市污水厂按晴天污水量设计，甚至在晴天污水量下也已经超负荷运行，因雨量设计，甚至在晴天污水量下也已经超负荷运行，因雨天处理能力依旧，迫使大量雨污混合水不经处理直接流天处理能力依旧，迫使大量雨污混合水不经处理直接流出。
出目前大量工业废水并没有达到进入城市排水沟道的水质目前大量工业废水并没有达到进入城市排水沟道的水质要求，特别是一些水量大、浓度高或有毒的废水未经处要求，特别是一些水量大、浓度高或有毒的废水未经处理直接排入城市沟道理直接排入城市沟道我国北方河流的流量较小，流量的季节性变化很大我国北方河流的流量较小，流量的季节性变化很大 将合流沟系改造成分流制一般需具备三个技术条件将合流沟系改造成分流制一般需具备三个技术条件（3）城市街道要有足够的地下空间，使有可能实现铺设雨水和污水两个沟系（2）工厂内部的雨水和冷却水等排水系统与工业、生活污水系统分开（1）所有街坊与庭院都需具有雨水与污水两个沟道系统，严格分流（（1 1）、（）、（2 2）两条件难以具备，并且要改建几乎所有的接户管）两条件难以具备，并且要改建几乎所有的接户管, ,要破坏大量路面，改造工作量极大，需要很长时间才可能完要破坏大量路面，改造工作量极大，需要很长时间才可能完成，因此合流制改造成分流制在实践中较难实现从技术和经成，因此合流制改造成分流制在实践中较难实现从技术和经济两个角度看，污水不经处理直接排入水体的合流沟道，主济两个角度看，污水不经处理直接排入水体的合流沟道，主要的改造方向是向截流式合流沟道过渡。
要的改造方向是向截流式合流沟道过渡 直接排放型的合流沟道改造为截流式合流沟道，直接排放型的合流沟道改造为截流式合流沟道，需规划设计的几个方面：需规划设计的几个方面：截流倍数的选用要适当提高，我国截流倍数的选用要适当提高，我国《《规范规范》》建议的建议的截流倍数截流倍数1 1～～5 5较低，所用较低，所用n n0 0值宜根据不同地区的水值宜根据不同地区的水体稀释能力和自净能力作不同程度的提高体稀释能力和自净能力作不同程度的提高合流沟系污水处理厂的设计，应对截流污水作适当合流沟系污水处理厂的设计，应对截流污水作适当处理，处理能力应与截流量相适应处理，处理能力应与截流量相适应溢流井的位置、构造要得当，发挥其应有的作用溢流井的位置、构造要得当，发挥其应有的作用溢流口附近可设置雨污混合水调节池，以截取初雨溢流口附近可设置雨污混合水调节池，以截取初雨径流，改善溢流污水水质，在晴天时把调节池中混径流，改善溢流污水水质，在晴天时把调节池中混合污水送至处理厂处理合污水送至处理厂处理截流干沟的布置应与市内河道的整治和城市防洪排截流干沟的布置应与市内河道的整治和城市防洪排涝规划相结合涝规划相结合。
q’v = ( n0 + 1) qvh + q’vh + q’vyqv ＝ qvs＋ qvg＋ qvy＝ qvh＋qvy第一个溢流井上游沟道的设计流量qv：溢流井下游沟道的设计流量q’v：截流式合流沟道的设计流量截流式合流沟道的设计流量qvs——平均生活污水量，L / s qvg——工业废水的平均最大班流量，L / s qvy——设计雨水径流量，L / s qvh——qvh＝qvs +qvg，旱流污水量，L / sq’vh——溢流井以后的污水设计流量，L / s q’vy——溢流井以后汇水面积的设计雨水径流量，L/s n0——截流倍数 合流制排水管渠的水力计算要点 • 按满流进行设计• 重现期应适当放大，因为混合污水有污染• 应合理确定截流倍数n0 溢流井形式 截流槽式 溢流堰式 跳跃堰式 截流式合流沟道的水力学计算截流式合流沟道的水力学计算 合合 流流 沟沟 道道 的的 设设 计计 标标 准准按设计流量计算按最大生产班内 的设计流量计算溢流井上游的沟段： 按最大径流量计算溢流井下游的沟段：按 被截流的雨水量计算按设计流量满流计算0.75m/s，另需校核旱流时沟内流速应比同一情况下的雨 水沟道设计适当提高生活污水量工业废水量 雨水量 设计流量设计流量 设计充满度设计充满度设计最小流速设计最小流速设计重现期设计重现期 溢流井水力学设计溢流井水力学设计 截留干沟按满流设计，满流时堰口开始溢流。
水力学设计上，溢流开始时，二条入流管和一条截流出水管的水位应在同一高程，即堰口高程（截流沟段采用沟顶平接）溢流井构造二条入流管：上游合流干沟，上游截流干沟二条出流管：下游截流干沟，溢流管 上游合流污水流量上升时，溢流井中水位随着上升，溢流量逐渐加大这时，截流干沟从重力流转入压力流，流量随着变动截流干沟终端应设窨井控制流量，以免污水厂出现来水过多而泛滥溢流过程 确定堰口高程：以堰口高程的确定和堰口长度的核算为目的的溢流井水力学设计溢流井下游沟道的设计流量q’v：堰口与上游合流干沟（D一般大于1m）垂直时，堰口长度L = D估计与设计流量相应的堰口水头H，若H过大，适当增加堰口长度，改变溢流井平面布置堰口流量的公式：式中：v2/2g为堰口附近流速水头,可采用上游合流干沟的设计流速水头；C值和H值最好用实测确定；C可采用1.86 上游合流干沟设计流量qv1等于径流设计流量qv与污水设计流量qvw之和： qv1 = qv + qvw下游截流干沟设计流量qv2 = n0 qvw或(n0 + 1)qvw，n0称稀释倍数，决定于环境质量要求和经济条件。
计算在截流干沟满流时，上游合流干沟中的充满度 h / D溢流井堰口高程=上游合流干沟沟底高程 + h 合流制排水管渠设计计算举例 城市旧合流制排水管渠系统的改造 改合流制为分流制 改为截流式合流 对溢流的混合污水量进行控制 泰安、曲阜、潍坊、杭州泰安、曲阜、潍坊、杭州 四城市旧区都没有排水沟道，借天然地四城市旧区都没有排水沟道，借天然地形、地面水体和下渗排除雨水形、地面水体和下渗排除雨水 泰安：泰山南麓雨水多由冲沟宣泄旧城泰安：泰山南麓雨水多由冲沟宣泄旧城区地层为冲积层，由砂砾和粉砂质黏土组区地层为冲积层，由砂砾和粉砂质黏土组成，渗水性良好城区雨水沿地面和街道成，渗水性良好城区雨水沿地面和街道流淌，并无沟道，总不积水岱庙地表无流淌，并无沟道，总不积水岱庙地表无铺盖，设互连甬道以便行走，甬道拱起，铺盖，设互连甬道以便行走，甬道拱起，高于路边泥地，虽雨天也可行走高于路边泥地，虽雨天也可行走 曲阜：曲阜以孔庙、孔府和孔林成名孔曲阜：曲阜以孔庙、孔府和孔林成名孔林南侧有洙水河流过，城区有明渠，从城内林南侧有洙水河流过，城区有明渠，从城内北部向东绕城东部沿城南部向西接洙水河北部向东绕城东部沿城南部向西接洙水河。
孔府、孔庙原无排水沟道，因出现积水，于孔府、孔庙原无排水沟道，因出现积水，于19781978年孔庙、孔府修建了排水暗沟，在孔府年孔庙、孔府修建了排水暗沟，在孔府中，暗沟常穿屋而过，天井中也加设雨水口中，暗沟常穿屋而过，天井中也加设雨水口 泰安、曲阜、潍坊、杭州泰安、曲阜、潍坊、杭州 潍坊：潍坊旧城区无暗沟，也无砖砌的明潍坊：潍坊旧城区无暗沟，也无砖砌的明沟雨水沿地面流淌庭院雨水从大门门侧沟雨水沿地面流淌庭院雨水从大门门侧墙洞流至街面群屋间杂有砖瓦的坑塘，雨墙洞流至街面群屋间杂有砖瓦的坑塘，雨天进水城的北区内有池塘城的北区内有池塘 泰安、曲阜、潍坊、杭州泰安、曲阜、潍坊、杭州 杭州：杭州旧城排水方式极为少见，采用杭州：杭州旧城排水方式极为少见，采用渗水土坑，称天井沟土坑筑在天井中靠渗水土坑，称天井沟土坑筑在天井中靠房屋一边，坑壁用砖干砌，坑顶用条石覆房屋一边，坑壁用砖干砌，坑顶用条石覆盖，留进水口雨天从不积水，日常生活盖，留进水口雨天从不积水，日常生活污水也排入渗坑污水也排入渗坑泰安、曲阜、潍坊、杭州泰安、曲阜、潍坊、杭州 苏苏 州州 苏州古城城内水道纵横，河浜都有舟楫苏州古城城内水道纵横，河浜都有舟楫之利，直通四乡，交通方便。
之利，直通四乡，交通方便 紫禁城（故宫）、北京 紫禁城是明清两代的皇宫，已有约紫禁城是明清两代的皇宫，已有约600600年历史，其排水方式足为我国旧城传统方式年历史，其排水方式足为我国旧城传统方式的典范 北京内城：内城基本上每街有沟，另有北京内城：内城基本上每街有沟，另有两条纵向明渠，自北向南注入前三门护城河两条纵向明渠，自北向南注入前三门护城河内城沟道尾闾除护城河外，尚有中南海、北内城沟道尾闾除护城河外，尚有中南海、北海、什刹海等湖塘排水效果良好海、什刹海等湖塘排水效果良好 城市排水是城市建设的一部分，融合于城市的总体城市排水是城市建设的一部分，融合于城市的总体规划和高程规划之中，与房屋建筑设计与道路设计规划和高程规划之中，与房屋建筑设计与道路设计相结合城市用地规划中，布置一定数量的水体，既有提高城市用地规划中，布置一定数量的水体，既有提高环境质量的作用，又便于雨水的排泄，有条件时还环境质量的作用，又便于雨水的排泄，有条件时还可起交通上的作用可起交通上的作用充分利用当地自然条件，简化排水设施地势有利充分利用当地自然条件，简化排水设施地势有利时，借地面排水；地质有利时，用渗坑排水。
时，借地面排水；地质有利时，用渗坑排水阴沟与道路组合；阴沟溢流时雨水顺道路排泄，道阴沟与道路组合；阴沟溢流时雨水顺道路排泄，道路高程精心设计路高程精心设计在无害的前提下，容许低洼处雨天短期积水具体在无害的前提下，容许低洼处雨天短期积水具体方法是室内地面高于室外，建筑设培弄或院场设甬方法是室内地面高于室外，建筑设培弄或院场设甬道 归纳我国传统排水方式，条述如下：归纳我国传统排水方式，条述如下： 。