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1、第二部分 排水工程一、排水系统概论1、掌握排水体制和排水系统的组成。1.1掌握排水体制排水系统体制分类：合流制，分流制，混合制。从环保方面看：合流制在降雨时会把大量城市污水直接排入河流，造成水体严重污染；分流制把雨水直接排入河流，污水则经过处理厂的处理后排入河流，污染相对较小。从造价方面看：合流制管道少，造价底；分流制管道多，造价高。从维护管理方面看：合流制雨污混合，不易淤积，容易维护管理；分流制污水管道易造成淤积，加大了管理难度。混合制的优缺点介于分流制和合流制之间。考虑到目前环保是主要的影响因素，所以现在新建排水系统的体制多为分流制。1.2掌握排水系统的组成。排水系统是指排水的收集、输送、
2、处理和利用，以及排放等设施以一定方式组合成总体。1.2.1城市污水排水系统的主要组成部分城市污水包括排入城镇污水管道的生活污水和工业废水。将工业废水排入城市城市生活污水排水系统，就组成城市污水排水系统。城市生活污水排水系统主要由下列几个主要部分组成：（1）室内污水管道系统及设备。其作用是收集生活污水，并将其排送至室外居住小区污水管道中去。（2）室外污水管道系统。分布在地面下的依靠重力流输送至泵站、污水厂或水体的管道系统统称为室外污水管道系统。它又分为居住小区管道系统及街道管道系统。（3）污水泵站及压力管道。污水一般以重力流排除，但往往由于受到地形等条件的限制而发生困难，这时就需要设置泵站。泵站
3、分为局部泵站、中途泵站、和总泵站。（4）污水厂。供处理和利用污水、污泥的一切构筑物及附属构筑物的综合体称为污水处理厂。（5）出水口及事故排出口。1.2 .2工业废水排水系统的主要组成部分。（1）车间内部管道系统和设备。主要用于收集各生产设备排出的工业废水，并将其排送至车间外部的厂区管道系统中去。（2）厂区管道系统。敷设在工厂内，用以收集并输送个车间排出的工业废水的管道系统。厂区工业废水的管道系统，可根据具体情况设置若干个独立的管道系统。（3）污水泵站及管道压力。（4）废水处理站。是回收和处理废水与污泥的场所。1.2.3 雨水排水系统的主要组成部分（1）建筑物的雨水管道系统和设备。主要是收集工业
4、、公共或大型建筑的屋面雨水，并将其排入室外的雨水管渠系统中去。（2）居住小区或工厂雨水管道系统。（3）街道雨水管道系统。（4）排洪沟。（5）出水口。2、熟悉城市排水系统的规划原则和任务。2.1 排水系统的规划原则：（1）排水工程的规划应符合区域规划以及城市和工业企业的总体规划，并应与城市和工业企业中其他的单项工程建设密切配合，互相协调。（2）排水工程的规划与设计，要与邻近区域内的污水和污泥的处理和处置协调。一个区域的污水系统，可能影响邻近水域，特别是影响下游区域的环境质量，故在确定规划区域的处理水平的处置方案时，必须在较大区域内综合考虑。（3）排水工程规划与设计，应处理好污染源治理与集中治理的
5、关系。（4）城市污水是可贵的淡水资源，在规划中要考虑污水经再生后的回用方案。（5）如设计排水区域尚需考虑给水和防洪问题时，污水排水工程应与给水工程协调，雨水排水工程应与防洪工程协调，以节省总投资。（6）排水工程的设计应全面规划，按近期设计，考虑远期发展有扩建的可能。并根据使用要求和技术经济的合理性等因素，对近期工程作出分期建设的安排。（7）对于城市和工业企业原有的排水工程在进行改建和扩建时，应从实际出发，在满足环境保护的要求下，充分利用和发挥其效能，有计划、有步骤地加以改造，使其逐步达到完善和合理化。（8）在规划与设计排水工程时，必须认真贯彻执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范或规定
6、。同时，也必须执行国家关于新建、改建、扩建工程，实行把防止污染措施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的“三同时”规定，这是制定控制污染发展的重要政策。2.2 排水系统的任务它的主要任务是规划设计、收集、输送、处理和利用各种污水的一整套工程设施和构筑物，即排水管道系统和污水厂的规划与设计。二、污水管道系统的设计1、掌握污水设计流量的计算。（1）生活污水设计流量（含公共建筑）Q1 = nNKz/86400 = nPFKz/86400n生活污水定额，L/（人d） N设计人口数，人P人口密度，人/ha F服务面积，haKz=KhKd=2.7/Q平均0.11(Q平均1000 L/s则Kz=1.3，Q
7、平均5 L/s则Kz=2.3)（2）工企业生活污水及淋浴污水设计流量Q2：人数定额/时间，生活污水需乘变化系数，淋浴污水不需要。（3）工业废水设计流量Q3 = mMKz/3600T m生产过程中每单位产品的废水量（L/单位产品）；M 产品的平均日产量；（4）地下水渗入量Q4：一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算。（5）城市总水设计总流量Q=Q1+Q2+Q3+Q42、熟悉污水管网的水力计算方法。水力计算的基本公式：流速公式,流量公式Q=AvC 值一般按曼宁公式计算，,代入上式得，Q流量，m3/s；A过水断面面积，m2；v流速，m/s；R水力半径，m，R=A/湿周；I管道坡度；C谢才系数；n
8、管壁粗糙系数。在进行污水管道水力计算时，通常污水设计流量为已知值，需要确定管道的断面尺寸和敷设坡度。为使水力计算获得较为满意的结果，必须认真分析设计地区的地形等条件，并充分考虑水力计算设计数据的有关规定。所选择的管道断面尺寸，必须要在规定的设计充满度（非满流，根据管径不同最大充满度不同）和设计流速的情况下，能够排泄设计流量。管道坡度应参照地面坡度和最小坡度的规定确定。一方面要使管道尽可能与地面坡度平行敷设，这样可不增大埋深。但同时管道坡度又不能小于最小设计坡度的规定（DN200最小坡度0.004，DN300最小坡度0.003），以免管道内流速达不到最小设计流速（0.6m/s）而产生淤积。当然也
9、应避免若管道坡度太大而使流速大于最大设计流速（金属管最大设计流速为10m/s；非金属管最大设计流速为5m/s），也会导致管壁受冲刷。在具体计算中，已知设计流量Q 及管道粗糙系数n，需要求管径D、水力半径R、充满度h/D、管道坡度I 和流速v。为简化计算，常采用水力计算图。所谓水力计算图，是指将流量、管径、坡度、流速、充满度、粗糙系数各水力因素之间绘成计算图。对每一张图表而言，D 和n 是已知数，图上的曲线表示Q、v、I、h/D 之间的关系。在这4 个因素中，只要知道2 个就可以查出其它2 个。3、熟悉城市污水回用系统组成及设计要求。城市污水回用一般由污水收集系统、再生水厂、再生水输配系统和回用
10、水管理等部分组成。污水收集系统：是收集输送回用原水的管道系统。污水收集一般靠城市排水管网进行，管道不宜采用明渠。排水系统可采用分流制或合流制，将回用原水从回用水源以最佳路线输送至再生水厂。再生水厂：它是以回用为目的对污水进行再生处理的污水处理厂。其处理工艺流程，应通过试验或参考实际经验 ，根据回用水水质标准，通过技术经济比较确定。再生水厂一般包括深度处理或仅深度处理。深度处理是进一步去除常规二级处理不能完全去除的污水中杂质的净化过程，通常由混凝、沉淀（澄清）、过滤、活性类吸附、离子交换、反渗透、电渗析、氨吹脱、臭氧氧化、消毒等单元技术组合而成。城市污水厂的再生水厂可采用一级处理、二级处理、混凝
11、沉淀（澄清）、过滤和消毒等基本工艺流程，当有试验依据或回用水水质有特殊要求时，可采用其它工艺。再生水厂宜靠近回用水源收集区或用户集中地区，以便于原水收集和缩短输水距离。也可设在城市污水处理厂内、工业区内、或某一特定用户内。再生水厂规模应超过计划用水量的20以上。再生水输配系统：应建成独立系统。可新建再生管道，或利用原有给水管道输送再生水，而新建给水管道、再生水输水管道应防止微生物腐蚀，一般以非金属为宜，当采用金属管道时，应做好防腐处理。再生水的配水系统由用户自行配置。用户的用水管理：应根据用水设施的要求确定。当用于工业冷却时，一般包括水质稳定处理、菌藻处理和进一步改善水质的其它特殊处理。当用于
12、生活杂用水或景观河道补充水时，可直接使用，不需要再进一步处理。三、排水管渠系统1、熟悉暴雨强度公式应用。暴雨强度公式（L/sha）（2）设计重现期P雨水管渠设计重现期的选用，应根据汇水面积的地区建设性质（广场、干道、厂区、居件区）、地形特点、汇水面积和气象特点等因素确定、一般选用0.53a，对于重要于道，立交道路的重要部分，重要地区或短期积水即能引起较严重损失的地区，宜采用较高的设计重现期，一般选用25a，并应和道路设计协调。对于特别重要的地区可酌情增加，而且在同一排水系统中也可采用同一设计重现期或不同的设计重现期。雨水管渠设计重现期规定的选用范围，是根据我国各地目前实际采用的数据，经归纳综合
13、后确定的。我国地域辽阔，各地气候、地形条件及排水设施差异较大。因此，在选用雨水管渠的设计重现期时，必须根据当地的具体条件合理选用。（3）集水时间t对于管道的某一设计断面来说，集水时间t 由地面集水时间t1和管道雨水流行时间t2两部分组成：t = t1mt21）地面集雨时间t1的确定地面集水时间是指雨水从汇水面积上最远点流到第1个雨水口的时间。地面集水时间受地形坡度、地面铺砌、地面种植情况、水流路程、道路纵坡和宽度等因素的影响，这些因素直接决定着水流沿地面或边沟的速度。此外，也与暴雨强度有关，因为暴雨强度大，水流时间就短。但在上述各因素中，地面集水时间主要取决于雨水流行距离的长短和地面坡度。在实
14、际的设计工作中，要难确地计算t1值是困难的，故一般不进行计算，而采用经验数值。根据室外排水设计规范规定：地面集水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定，般采用t1515min。按照经验，一般对在建筑密度较大、地形较陡、雨水口分布较密的地区或街区内设置的雨水暗管，宜采用较小的t1值，可取t158min 左右。而在建筑密度较小、汇水面积较大、地形较平坦、雨水口布置较稀疏的地区，宜采用较大值，一般可取t11015min。起点井上游地面流行距离以不超过120150m 为宜。2）管道雨水流行时间t2的计算管内雨水流行时间 t2=（L/60v）， min。 L各管段的长度，m。 v各管段满流时的水流速
15、度，m/s3）折减系数的确定：当降雨历时等于流域集流时间时，雨水流量最大。降雨初期没有达到这样的设计情况，随着降雨历时的增长形成满流。通过资料分析，建议用大于1的系数乘以用满流算出的管内雨水流行时间。该系数也叫苏林系数。通常暗管的折减系数为2，明渠的折减系数为1.22、掌握雨水管渠设计流量计算及系统设计和计算；了解雨水利用对城市排水系统设计的影响。2.1雨水管渠设计流量计算Q = qF （L/s）径流系数；q暴雨强度，（L/sha）；F汇水面积，ha。降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面的洼地截留，一部分渗入土壤，余下的一部分沿地面流入雨水管渠，这部分进入雨水管渠的雨水量称做径流量。径流量与降雨量的比值称径流系数，其值常小于1。径流系数的值因汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌等情况的不同而异。如屋面为不透水材料覆盖， 值大；沥青路面的 值也大；而非铺砌的土路面 值就较小。地形坡度大，雨水流动较快，其值也大；种植植物的庭园，由于植物本身能截留一部分雨水，其 值就小等等。但影响 值的主要因素则为地面覆盖种类的透水性。此外，还与降雨历时、暴雨强度及暴雨类型有关。如降雨历时较长，由于地面渗透损失减少， 就大些；暴雨强度大，其 值也大；最
