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1、第九章污水管网设计与计算（1）污水管网总设计流量及各管段设计流量计算；（2）污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算；（3）污水提升泵站设置与设计；（4）污水管网施工图绘制等。9.1污水设计流量计算9.11设计污水量定额设计污水量定额应根据相关规范选取。在计算设计污水量时应明确，污水管网是按最高日最高时污水排放流量进 行设计。9.1.2污水量的变化污水量日变化系数Kd：指设计年限内，最高日污水量与平均日污水量的比值；污水量时变化系数Kh：指设计年限内，最高日最高时污水量与该日平均时污水量的比值；污水量 总变化系数Kz：指设计年限内，最高日最高时污水量与平均日平均时污水量的比值。（1）居民生
2、活污水量变化系数（2）工业废水量变化系数9.1. 3污水设计流量计算(1) 居民生活污水设计流量：(2) 工业废水设计流量：(3) 工业企业生活污水量和淋浴污水的设计流量：(4) 公共建筑污水设计流量：(5) 城市污水设计总流量：9.2管段设计流量计算9.2. 1污水管网的节点与管段在设计计算时，将污水管网中流量和管道敷设坡度不变的一段管道称为管 段；将该管段的上游端汇入污水流量和该管段的收集污水量作为管段的输水流 量，称为管段设计流量；每个设计管段的上游端和下游端称为污水管网的节点。9.2.2节点设计流量计算污水管网的节点流量是该节点下游的一条管段所连接的用户污水流量与该 节点所接纳的集中污
3、水流量之和，前者称为本段流量，后者称为集中流量。9.2.3管段设计流量计算9.3污水管道设计参数9.3.1设计充满度在一个设计管段中，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计 充满度。当h/D=1时，称为满管流；当h/DV1时，称为非满管流。9.3.2设计流速与设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度称为设计流速。最小设计流速是保证管道内不产生淤积的流速。最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。9.3.3最小管径根据设计流量设计管径，在污水管网上游部分，管径很小，极易堵塞，为 了养护工作方便，常规定一个允许的最小管径。在街区和厂区内最小管径为200mm，在街道下的最小管径为300mm。
4、9.3.4最小设计坡度将相应与最小设计流速的管道坡度称为最小设计坡度。9.3. “5污水管道埋设深度污水管道埋设深度是指管道的内壁底部离开地面的垂直距离，也称管道埋 深。管道的顶部离开地面的垂直距离称为覆土厚度。污水管道的最小覆土厚度，一般应满足下述三个因素的要求：（1）防止管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道；（2）防止地面荷载而破坏管道；（3）满足街区污水连接管衔接的要求。9.3.6污水管道的衔接管道衔接要遵循两个原则：（1）避免上游管道形成回水，造成淤积；（2）在平坦地区应尽可能提高下游管道的标高，以减少埋深。管道常用衔接方法：（1）水面平接：在确定上、下游管道直径和设计充满度后，设
5、计管道的埋深时使上、下游 管道内的设计水面保持等高。（2）管顶平接：上、下游管道顶部保持相等高度。9.4污水管网水力计算确定管段直径和坡度是污水管网设计的主要内容，也是决定污水管网技术 合理性和经济性的关键步骤。（1）不计算管段的确定（2）较大坡度地区管段设计（3）平坦或反坡地区管段设计（4）管段衔接设计（5）水力计算时应注意的问题9.5绘制管道平面图和纵剖面图污水管网的平面图和纵剖面图，是污水管网设计的主要图纸。初步设计阶段的管道平面图就是管道总体布置图，施工阶段的管道平面图 要求更为详细确切。管道纵剖面图反映管道沿线的高程位置，和平面图相对应。排水管道的布置形式1. 正交式布置在地势向水体
6、适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离沿与水体 大体垂直相交的方向布置，这种布置称为正交式布置。正交布置的干管长度 短、管径小，造价经济，污水排出迅速。但污水未经处理直接排放会使水体遭 受严重污染。因此。在现代城市中，直接排放形式仅用于雨水排除。2. 截流式布置在正交式布置的基础上，沿河岸再敷设总干管将各干管的污水截流并输送 至污水厂，这种布置称为截流式布置。截流式布置对减轻水体污染、改善和保 护环境有重大作用，适用于分流制的污水排水系统。将生活污水和工业废水经 处理后排入水体，也适用于区域排水系统。此种情况下，区域性的管截流总干 管需要截流区域内各城镇的所有污水输送至区域污水厂进行处理
7、。对于截流式 合流制排水系统，因雨天有部分混合污水泄入水体，对水体有所污染，这就是 合流制的缺点。3. 平行式布置在地势向河流方向有较大倾斜的地区，为了避免干管坡度及管内流速过 大，使管道受到严重冲刷，可使干管与等高线及河道基本平行、主干管与等高 线及河道成一定斜角的形式敷设，这种布置称为平行式布置。但是，能否采用 上述的平形式布置，取决于城镇规划道路网的形态。4. 分区式布置在地势高低相差较大地区，当污水不能靠重力流流至污水厂时，可采用分 区式布置。分区式布置的含义是：分别在地形较高区和地形较低区依各自的地形和路网情况敷设独立的管道 系统。高地区污水靠重力流直接流入污水厂，低地区污水用水泵抽
8、送至高地区 干管或污水厂。这种布置只能用于个别阶梯地形或起伏很大的地区，其优点是能充分利用 地形较高区的地形排水，节省能源。5. 分散式布置当城市周围有河流，或城市中央部分地势较高、地势向四周倾斜的地区， 各排水流域的干管常采用放射状分散式布置，各排水流域具有独立的排水系 统。这种布置具有干管长度短、管径小、管道埋深浅等优点，但污水厂和泵站 （如需要设置时）的数量将会增多。在地形平坦的大城市，采用辐射状分散布置也 可能是比较有利的。6. 环绕式布置在分散式布置的基础上，沿城市四周布置截流总干管，将各干管的污水截 流送往污水厂，这种布置称为环绕式布置。在环绕式布置中，便于实现只建一 座大型污水厂
9、，避免修建多个小型污水厂，可减少占地、节省基建投资和运行 管理费用。应当注意的是城市的地形是非常复杂的，加之多种因素的影响，在实际中 单独采用一种形式布置管道的情况较少，通常是根据当地条件，因地制宜地采 用各种形式综合布置。将两个以上城镇地区的污水统一排除和处理的系统，称作区域（或流域）排水 系统。这种系统是以一个大型区域污水厂代替许多分散的小型污水厂，不仅能 够降低污水厂的基建和运行管理费用，而且能可靠地防止工业和人口稠密地区 的地面水污染，改善和保护环境。实践证明，生活污水和工业废水的混合处理 效果以及控制的可靠性，大型区域污水厂比分散的小型污水厂要好。在工业和人口稠密的地区，将全部对象的
10、排水问题同本地区的国民经济发 展、城市建设和工业扩大、水资源综合利用以及水体污染控制的卫生技术措施 等各种因素，进行综合考虑研究解决，是经济合理的。区域排水系统就是由局 部单项治理发展至区域综合治理，是控制水污染、改善和保护环境的新发展。污水管道定线污水管道定线应尽可能地在管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。地形一般是影响管道定线的主要因素。定线时应充分利用地形。使管道的 走向符合地形坡向的趋势，有利顺坡排水。在整个排水区域较低的地方敷设主 干管及干管，便于支管的污水自流接入，而横支管的坡度尽可能与地面坡度一 致。在地形平坦地区，应避免小流量的横支管长距离平行于等高线敷设
11、，宜让 其尽早接入干管。干管宜与等高线垂直，主干管与等高线平行敷设。由于主干 管管径较大，保持最小流速所需坡度小，其走向与等高线平行是合理的。当地形倾向河道的坡度很大时，主干管与等高线垂直，干管与等高线平 行，这种布置虽然主干管的坡度较大，但可少设置跌水并，从而使干管的水力 条件得到改善。地形比较复杂时，宜布置成几个独立的排水系统。如由于地形 中间隆起而布置成两个排水系统；地势起伏较大，宜布置成高低区排水系统； 高区不宜随便设置跌水井，应优先保证向污水厂的重力流输水的实现；个别低 洼地区采取局部泵站提升。污水总干管的走向和数目取决于污水厂和出水口的位置和数目。在大城市 或地形复杂的城市，可能需
12、要建几个独立的污水厂分别处理与利用污水，这就 需要敷设几条总干管。在小城市或地形倾向一方的城市，通常只设一座污水厂，则只需敷设一条总干管。若相邻城镇联合建造污水厂，则需建造相应的区 域性截流污水总干管道。如果适当增大起端干管的直径，可能减小管道敷设坡度而减少整个管道系 统的埋深，则适当增大干管上游段的直径是有利的。管道定线时还应考虑街道宽度及交通情况。污水干管一般不宜敷设在交通 繁忙而狭窄的街道下。若街道宽度超过40 m时，为了减少连接支管穿越街道的 次数以及与其他地下管线的交叉次数，可考虑在街道的两侧分别设置一条相互 平行的污水管道（街道双侧敷管）。污水支管的平面布置取决于地形、街坊平面和建
13、筑规划，并应便于用户接 管排水。当街区面积不太大，街区污水管网可采用集中出水方式时，街道支管 敷设在服务街区较低侧的街道下，称为低边式布置。当街区面积较大且地势平 坦时，宜在街区四周的街道敷设污水支管，称为周边式布置。街区内污水管网 按各建筑的需要设计，组成一个系统，再穿过其他街区并与所穿街区的污水管 网相连，称为穿坊式布置。考虑到地质条件、地下构筑物以及其他障碍物对管道定线的影响，应将管 道，特别是主干管布置在坚硬密实的土壤中，尽量避免或减少管道穿越高地、 基岩浅露地带或基质土壤不良地带；尽量避免或减少与河道、山谷、铁路及各 种地下构筑物的交叉，以降低施工费用、缩短工期及减少日后养护工作的困
14、 难。管道定线时，若管道必须经过高地，可采用隧洞或设提升泵站的方法解 决；若需经过土壤不良地段，应根据具体情况采取不同的地基处理措施，以保 证地基与管道基础有足够的承载能力。当污水管道无法避开铁路、河流、地铁 或其他地下建（构）筑物时，管道最好垂直穿过障碍物，并根据具体情况采用倒虹 管、管桥或其他工程措施。选择采用的排水体制也影响管道定线。分流制系统一般有两个或两个以上 的排水管道系统，定线时必须在平面和高程上互相配合。采用合流制时要确定 截流干管及溢流井的正确位置。若采用混合体制，则在定线时应考虑两种体制管道的衔接方式。污水管道设计参数设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值称为设
15、计充满度 (或水深比)。当h/D=1时称为满流；h/D1称为非满流。我国室外排水设计规范规定，污水管道应按非满流进行设计，对管道 的最大设计充满度有相应的限制，污水管道设计充满度指的是h/D。对于明渠， 设计规范还规定了设计超高(即渠中水面到渠顶或渠道翼墙顶的高度)不小于0. 2m。各种管道的允许最大设计充满度在室外排水设计规范(GB 50014-2006 )中有明确的规定。在计算配置污水管道的管径时，管道的设计流量中不包括淋浴或短时间内 突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应复核当其满流时是否能 满足设计流量的通过要求。2) 设计流速对应于设计流量、设计充满度的管道内的水流平均速度叫做设计流速。为 了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，最好在最大和最小 设计流速范围之内。最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的控制流速。室外排水设计规范(GB 50014-2006)规定了污水管道在设计充满度下的最小 设计流速定为0.“6m/s。含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道，其最小设计流 速宜适当加大，其值要根据试验或调查研究决定。明渠的最小设计流速为0.“4m/s。最大设计流速与管材相关，是保证管道不因
