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1、第第9章章 污水管网设计与计算污水管网设计与计算污水管网设计的主要任务污水管网设计的主要任务污水管网总设计流量及各管段设计流量计算污水管网总设计流量及各管段设计流量计算污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算力计算污水提升泵站设计污水提升泵站设计污水管网施工图绘制等污水管网施工图绘制等9.1 污水设计流量计算污水设计流量计算 污水量定额与城市用水量定额之间有一定的比例关系，称为排放系数。污水量定额与城市用水量定额之间有一定的比例关系，称为排放系数。一般，生活污水和工业废水约为用水量一般，生活污水和工业废水约为用水量6080%。但由于地下水和地面雨。但由
2、于地下水和地面雨水从接口、裂隙进入，使实际污水量增大。水从接口、裂隙进入，使实际污水量增大。居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据用水定额，结居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据用水定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。工业企业生活污水和淋浴污水量按有关规定协调。工业企业生活污水和淋浴污水量按有关规定协调。工业企业废水量根据工艺特点确定。工业企业废水量根据工艺特点确定。9.1.1 设计污水量定额设计污水量定额9.1.2 污水量的变化污水量的变化K Kd d日变化系数，最大日污水量与平均日污水日变化系数，最大日污
3、水量与平均日污水量的比值量的比值 K Kh h时变化系数，最大日最大时污水量与最大时变化系数，最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值日平均时污水量的比值 K KZ Z 总变化系数，总变化系数，最高日最高时污水量最高日最高时污水量与平均日平均时污水量的比值与平均日平均时污水量的比值KZ=Kd Kh污水量变化可以用变化系数和变化曲线来描述。污水量变化可以用变化系数和变化曲线来描述。（1）居民生活污水量变化系数）居民生活污水量变化系数生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）总变化系数（KZ）52.3152.040701.71001.62001.55001.41000以上1.31.8（2）工
4、业废水量变化系数）工业废水量变化系数 和产品种类和生产工艺有关和产品种类和生产工艺有关。（3）工业企业生活污水和淋浴污水量变化系）工业企业生活污水和淋浴污水量变化系数数 生活污水：一般车间生活污水：一般车间3.0，高温车间，高温车间2.5。淋浴污水：近似均匀排水。淋浴污水：近似均匀排水。9.1.3 污水设计流量计算污水设计流量计算（1）居民生活污水设计流量）居民生活污水设计流量式中：中：q q1i1i各排水区域居民各排水区域居民平均日生活污水平均日生活污水 量标准量标准，L/(L/(cap.dcap.d)；N N1i 1i 各排水区域的人口数，各排水区域的人口数，capcap；K Kz1z1
5、总变化系数。总变化系数。注意：注意：q q1i1i按平均日污水量定额，按平均日用水按平均日污水量定额，按平均日用水量定额的量定额的808090%90%确定。确定。（2）工业废水设计流量）工业废水设计流量式中：式中：q2i 废水量废水量定额，定额，m3/万元、万元、m3/产量产量单单 位或位或m3/单位生产设备；单位生产设备；N2i 最高日最高日产值产值，万元，或产量，台、，万元，或产量，台、件等，或生产设备数量，台等；件等，或生产设备数量，台等；T2i 最高日生产小时数，最高日生产小时数，h；f2i 生产用水重复利用率；生产用水重复利用率；K2i 时变化系数时变化系数。（3）工业企业生活污水及
6、淋浴污水量计算）工业企业生活污水及淋浴污水量计算 q q3ai3ai职职工工生生活活污污水水量量标标准准,一一般般车车间间25L/(25L/(人人班班),),热热车间车间35L/(35L/(人人班班)；N N3ai3ai 最高日最高日生活用水总人数，人；生活用水总人数，人；T T3ai3ai 最高日最高日每班工作小时数，每班工作小时数，h h；K Kh3aih3ai生生活活污污水水量量时时变变化化系系数数，一一般般车车间间3.03.0，热热车车间间2.52.5；q q3bi3bi职职工工淋淋浴浴用用水水量量标标准准，一一般般车车间间40L/(40L/(人人班班），热车间热车间60L/(60L/
7、(人人班班)；N N3bi3bi 最高日淋浴用水总人数，人。最高日淋浴用水总人数，人。式中：式中：（4）公共建筑污水设计流量）公共建筑污水设计流量式中：式中：q4i 各公共建筑各公共建筑最高日污水量标准最高日污水量标准，L/(用水单位用水单位 d）；）；N4i 用水单位数；用水单位数；T4i 最高日排水小时数，最高日排水小时数，h；Kh4i 污水量污水量时变化系数时变化系数。（5）城市污水设计总流量）城市污水设计总流量9.2 管段设计流量计算管段设计流量计算 连接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。连接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管道一般
8、检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管道坡度变化处、管径变化处、转弯、或在一定的直线坡度变化处、管径变化处、转弯、或在一定的直线管道长度内（管道长度内（3070m）。水流为重力流，管道需要有一定的下降坡度。水流为重力流，管道需要有一定的下降坡度。管道埋深太大时设提升泵站（平坦地区，反坡），管道埋深太大时设提升泵站（平坦地区，反坡），管道坡度较大，设置跌水井。管道坡度较大，设置跌水井。9.2.1 污水管网的节点与管段污水管网的节点与管段 污水管网设计任务：计算不同地点污水流污水管网设计任务：计算不同地点污水流量、各管段污水流量，确定管径、埋深和衔接量、各管段污水流量，确定管径、埋深和衔接方式等。
9、方式等。管段：污水管网中流量和坡度不变的管道。管段：污水管网中流量和坡度不变的管道。管段设计流量：管段设计流量：管段上游端汇入的污水量和管段上游端汇入的污水量和该管段收集的污水量该管段收集的污水量。节点：管段的上游端和下游端。节点：管段的上游端和下游端。节点流量：节点流量：该节点下游本段沿线污水流量（生活污水）该节点下游本段沿线污水流量（生活污水）集中流量（工业废水、工业生活污水与淋浴污水、集中流量（工业废水、工业生活污水与淋浴污水、公建污水）公建污水）9.2.2 节点设计流量节点设计流量9.2.3 管段设计流量管段设计流量污水管网管段设计流量设计管道的总沿线流量：式中：q1管道的总沿线流量，
10、L/s；F设计及其上游管道服务街坊面积，公顷；KZ生活污水量总变化系数；q0单位面积平均日平均时流量，比流量，L/s公 顷。式中：n居民平均日生活污水量排放定额，L/(人 d)；p总人口数，人；s 污水管道服务的总街坊面积，公顷。9.3 污水管道设计参数污水管道设计参数污水管道水力计算的设计数据 设计充满度（h/D）设计流速（v）最小管径（D）最小设计坡度（i）1）设计充满度（）设计充满度（h/D）指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。h/D=1时，满流时，满流h/D 1时，非满流时，非满流室外排水设计规范规定，最大充满度为：管径（D）（mm）最大充满度（h/D）200300350450
11、5009001000 0.550.650.700.75hD为什么要做最大设计充满度的规定？1）预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，为未预见水量的增长留有余地；2）有利于管道内的通风；3）便于管道的疏通和维护管理。2）设计流速）设计流速与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。最小设计流速：最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s。最大设计流速：最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的流速，与管道材料有关；金属管道的最大流速为10m/s，非金属管道的最大流速为5m/s。3）最小管径）最小管径 为什么要规定最小管径？街
12、坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。什么叫不计算管段？在管道起端由于流量较小，通过水力计算得到的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。4）最小设计坡度）最小设计坡度相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。（1）（2）（3）规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径300mm的最小设计坡度为0.003。设计充满度一定时，管径越大，最小设计坡度越小。5）污水管道的埋设深度）污水管道的埋设深度覆土厚度埋设深度决定污水管道最小覆土厚度的因素：冰冻线的要求地面荷
13、载满足街坊管连接要求地面管道满足地面荷载要求：满足地面荷载要求：车行道下最小覆土厚度车行道下最小覆土厚度0.7m0.7m满足防冰冻要求：满足防冰冻要求：室外排水设计规范室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污水规定：无保温措施的生活污水管道，管底可埋设在冰冻线以上管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m0.15m；有保温措施；有保温措施或水温较高的管道，或水温较高的管道，冰冻线以上冰冻线以上距离可以加大。距离可以加大。满足街坊污水连接管衔接要求：满足街坊污水连接管衔接要求：从以上三个因素出发，可以得到三个不同的覆土从以上三个因素出发，可以得到三个不同的覆土厚度，最大值就是这一管段的允许最小覆土厚
14、度。厚度，最大值就是这一管段的允许最小覆土厚度。最大埋深最大埋深根据技术经济指标及施工方法决定。根据技术经济指标及施工方法决定。在干燥土壤中，管道最大埋深一般不超过在干燥土壤中，管道最大埋深一般不超过78m；在多水、流沙、石灰岩地层中，一般不超过在多水、流沙、石灰岩地层中，一般不超过5m。衔接原则：衔接原则：（1 1）尽可能提高下游沟段的高程，以减少埋深，从）尽可能提高下游沟段的高程，以减少埋深，从而降低造价，在平坦地区这点尤其重要；而降低造价，在平坦地区这点尤其重要；（2 2）避免在上游沟段中形成回水而造成淤积。）避免在上游沟段中形成回水而造成淤积。6）污水管道的衔接）污水管道的衔接衔接衔接
15、方法方法管管顶平接顶平接水面平接水面平接管管底平接底平接管顶平接管顶平接管底平接管底平接一般情况下，一般情况下，异管径异管径管管段采用管段采用管顶平接。顶平接。同管径同管径管管段采用水面平接。段采用水面平接。管管 顶顶 平平 接接9.4 污水管道水力计算污水管道水力计算分析设计地区的地形等实际情况分析设计地区的地形等实际情况考虑规范规定的设计参数考虑规范规定的设计参数流量流量 管径管径坡度坡度管道坡度的确定管道坡度的确定尽可能与地面坡度平行，减小管道埋深；尽可能与地面坡度平行，减小管道埋深；保证合理的设计流速，不淤积和冲刷。保证合理的设计流速，不淤积和冲刷。在保证流速和充满度的前提下：在保证流
16、速和充满度的前提下：管径大，坡度小；管径大，坡度小；管径小，坡度大。管径小，坡度大。矛盾，考虑经济性问题。矛盾，考虑经济性问题。（1）较大坡度地区管段设计）较大坡度地区管段设计沿地面坡度敷设，满足最小流速。沿地面坡度敷设，满足最小流速。流量流量期望坡度期望坡度 管径，流速（比例换算法，附图管径，流速（比例换算法，附图1）最大充满度最大充满度（1）（2）平坦或反坡地区管段设计）平坦或反坡地区管段设计一定流量，一定流量，管径大，坡度小；管径大，坡度小；管径过大，流速过小。管径过大，流速过小。（2）（3）设计流量(L/s)最大管径(mm)9.192009.19-16.625039.72-51.88400平坦或反坡地区管段设计平坦或反坡地区管段设计流量流量最大管径最大管径 充满度，流速充满度，流速最小坡度最小坡度（3）管段衔接设计）管段衔接设计 根据管道起点埋深、管道流量、管径、坡度、根据管道起点埋深、管道流量、管径、坡度、管道长度和衔接方式，计算管道终点埋深。管道长度和衔接方式，计算管道终点埋深。管顶平接管顶平接管管底底平接平接