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1、城市排水系统概论城市排水系统概论本节重点本节重点l排水体制的概念排水体制的概念l排水体制的分类及各排水体制的特点排水体制的分类及各排水体制的特点排水系统的体制及选择排水系统的体制及选择l对生活污水、工业废水和降水所采取的对生活污水、工业废水和降水所采取的不同排除方式所形成的排水系统，称做不同排除方式所形成的排水系统，称做排水系统的体制（简称排水体制）。排水系统的体制（简称排水体制）。l排水体制一般分为合流制和分流制两种排水体制一般分为合流制和分流制两种类型。类型。合流制合流制排水体制l直排式合流制l截流式合流制分流制排水系统分流制排水系统l完全分流制l不完全分流制城市污水管道系统城市污水管道系
2、统 设计与计算设计与计算本章本章主要内容主要内容确定污水设计流量确定污水设计流量污水管道平面布置污水管道平面布置确定确定污水管段的设计流量污水管段的设计流量污水管道水力计算污水管道水力计算 绘图绘图本章重点本章重点污水设计流量计算：污水设计流量计算：Q=Q1+Q2+Q3+Q4污水管段设计流量计算：污水管段设计流量计算：水力计算：两个公式，水力计算图（表）水力计算：两个公式，水力计算图（表）设计规定：设计规定：vDh/D I 埋深衔接埋深衔接生活污水设计流量生活污水设计流量l居住区生活污水设计流量居住区生活污水设计流量 QQ1 1居住区生活污水设计流量（居住区生活污水设计流量（居住区生活污水设计
3、流量（居住区生活污水设计流量（L/sL/s）n n 居住区生活污水定额（居住区生活污水定额（居住区生活污水定额（居住区生活污水定额（L/L/capcapcapcapd d）N N设计人口数设计人口数设计人口数设计人口数 KKZ Z 生活污水量总变化系数生活污水量总变化系数生活污水量总变化系数生活污水量总变化系数 公共建筑生活污水设计流量公共建筑生活污水设计流量常作为集中污水量单独计算常作为集中污水量单独计算Q2工业企业生活污水及淋浴污水设计流量工业企业生活污水及淋浴污水设计流量工业废水设计流量工业废水设计流量Q Q3 3：工业废水设计流量（：工业废水设计流量（L/sL/s）m m：生产工程中每
4、单位产品的废水量（：生产工程中每单位产品的废水量（L/L/单位产品）单位产品）MM：产品的平均日产量：产品的平均日产量 K KZ Z：总变化系数：总变化系数T T：每日生产时数（：每日生产时数（h h）地下水渗入量地下水渗入量地下水位较高的地区，通常需考虑地地下水位较高的地区，通常需考虑地下水的渗入量。下水的渗入量。一般取污水量的一般取污水量的10102020城市污水设计总流量城市污水设计总流量Q=Q1+Q2+Q3+Q4污水管道的水力计算污水管道的水力计算 计算目的：计算目的：合理的、经济的选择管道的合理的、经济的选择管道的断面尺寸、坡度和埋深断面尺寸、坡度和埋深。水力计算的设计数据水力计算的
5、设计数据设计原则不冲刷不冲刷不淤积不淤积不溢流不溢流通风通风基本公式流量公式：Q=A v流速公式：曼宁公式：设计充满度：设计充满度：在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。的比值。引起污水中悬浮物沉淀的决定性因素。引起污水中悬浮物沉淀的决定性因素。设计流速：设计流速：与设计流量、设计充满度相应的水流平均流速。与设计流量、设计充满度相应的水流平均流速。最小流速：保证管内不致发生淤积的流速最小流速：保证管内不致发生淤积的流速 0.6m/s0.6m/s最大流速：保证管道不被冲刷损坏的流速最大流速：保证管道不被冲刷损坏的流速 10m/s10m/s（金
6、属管道）（金属管道）5m/s 5m/s（非金属管道）（非金属管道）最小管径最小管径在街坊和厂区内：在街坊和厂区内：DN200mmDN200mm在街道下：在街道下：DN300mmDN300mm最小设计坡度：最小设计坡度：相应于管道内流速为最小流速的管道坡度相应于管道内流速为最小流速的管道坡度埋设深度埋设深度埋深：管道内壁底到地面的埋深：管道内壁底到地面的 距离。距离。覆土厚度：管道外壁顶部到覆土厚度：管道外壁顶部到 地面的距离。地面的距离。最小覆土厚度：最小覆土厚度：必须防止管道内的污水冰冻或土壤冻涨而损坏管道。必须防止管道内的污水冰冻或土壤冻涨而损坏管道。必须防止管道内的污水冰冻或土壤冻涨而损
7、坏管道。必须防止管道内的污水冰冻或土壤冻涨而损坏管道。必须防止管壁因地面负荷而受到破坏。必须防止管壁因地面负荷而受到破坏。必须防止管壁因地面负荷而受到破坏。必须防止管壁因地面负荷而受到破坏。必须满足街坊污水连接管衔接的要求。必须满足街坊污水连接管衔接的要求。必须满足街坊污水连接管衔接的要求。必须满足街坊污水连接管衔接的要求。最大埋深：最大埋深：干燥土壤：干燥土壤：7 78m8m多水、流沙、石灰岩地层：多水、流沙、石灰岩地层：5m5m管段设计流量及其确定管段设计流量及其确定lq1本管段沿线污水流量；本管段沿线污水流量；lq2转输沿线污水流量；转输沿线污水流量；lq3集中污水流量集中污水流量 本段
8、集中流量转输集中流量本段集中流量转输集中流量lQ=q1+q2+q3；q1Qq3本段流量本段流量本管段服务区的全部污水量。本管段服务区的全部污水量。q q1 1=F=F q q0 0 K KZ ZF:F:设计管段服务的街坊面积（设计管段服务的街坊面积（ha)ha)q q0 0:比流量比流量(L/s(L/s haha)q q0 0=(n=(n p)/86400p)/86400K KZ Z:生活污水量总变化系数生活污水量总变化系数转输流量：从上游管段或旁侧管段流来转输流量：从上游管段或旁侧管段流来的污水量。的污水量。集中流量：从工业企业或其它大型的公集中流量：从工业企业或其它大型的公共建筑物流来的污
9、水量。共建筑物流来的污水量。污水管道的衔接原则原则尽可能提高下游管段高程，以减小埋深尽可能提高下游管段高程，以减小埋深尽可能提高下游管段高程，以减小埋深尽可能提高下游管段高程，以减小埋深避免在上游管段中出现回水造成淤积避免在上游管段中出现回水造成淤积避免在上游管段中出现回水造成淤积避免在上游管段中出现回水造成淤积 方法方法水面平接水面平接水面平接水面平接管顶平接管顶平接管顶平接管顶平接水水面面平平接接适用于等管径相适用于等管径相适用于等管径相适用于等管径相接或小管径接大接或小管径接大接或小管径接大接或小管径接大管径管径管径管径 管管顶顶平平接接适用于小管径接适用于小管径接适用于小管径接适用于小
10、管径接大管径大管径大管径大管径 跌水连接跌水连接适用于地面坡度很大的地区适用于地面坡度很大的地区控制点的确定控制点的确定v定义 对管道系统的埋深起控制作用的地点v位置 离出水口最远点 具有相当深度的工厂排出口 低洼地区的管道起点城市雨水管道系统城市雨水管道系统 设计与计算设计与计算本章小结本章小结1.雨水设计流量的确定：雨水设计流量的确定：重点重点暴雨强度公式，极限强度法原理暴雨强度公式，极限强度法原理推理公式，各参数的确定（推理公式，各参数的确定（PtPt）2.雨水管渠的布置特点雨水管渠的布置特点3.雨水管渠的计算：雨水管渠的计算：重点重点 设计规定，计算公式，计算方法设计规定，计算公式，计
11、算方法4.特殊地区雨水系统的设计特点特殊地区雨水系统的设计特点5.排洪沟排洪沟暴雨强度暴雨强度 指某一连续降雨时段内的平均降雨量，指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度。即单位时间的平均降雨深度。工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体工程上常用单位时间内单位面积上的降雨体积表示积表示q(L/haq(L/ha s)s)。我国暴雨强度公式我国暴雨强度公式q:q:设计暴雨强度（设计暴雨强度（设计暴雨强度（设计暴雨强度（L/sha)P:L/sha)P:设计重现期（设计重现期（设计重现期（设计重现期（a a）t t：降雨历时（：降雨历时（：降雨历时（：降雨历时（minmin）A A1
12、 1、c c、b b、n n：地方参数：地方参数：地方参数：地方参数雨水管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量的确定 式中：式中：QQ雨水设计流量雨水设计流量(L/s)(L/s)径流系数，其数值小于径流系数，其数值小于1 1；FF汇水面积汇水面积(ha)(ha)q q设计暴雨强度设计暴雨强度(L/(sha)(L/(sha)极限强度法原理极限强度法原理 承认降雨强度随降雨历时的增长而减小承认降雨强度随降雨历时的增长而减小的规律性的规律性汇水面积的增长与降雨历时成正比汇水面积的增长与降雨历时成正比汇水面积随降雨历时的增长较降雨强度汇水面积随降雨历时的增长较降雨强度随降雨历时增长而减小的速度更快随降雨历
13、时增长而减小的速度更快 雨水管渠汇流量分析雨水管渠汇流量分析0：雨水径流从最远点雨水径流从最远点出口出口断面经历的时间。断面经历的时间。分析：分析：当当t0时，时，t增大，增大，F不变，不变，q减小，减小，Q减小。减小。因此，因此，t=0时全面积汇流，时全面积汇流，产生最大汇流量。产生最大汇流量。极限强度理论的内容极限强度理论的内容当当汇水面积上最远点的雨水达集流点时，汇水面积上最远点的雨水达集流点时，全面积汇流，雨水管渠的流量最大。全面积汇流，雨水管渠的流量最大。当降雨历时等于当降雨历时等于汇水面积上最远点的雨水汇水面积上最远点的雨水达集流点的集流时间时，雨水管道的雨量达集流点的集流时间时，
14、雨水管道的雨量最大。最大。假设条件假设条件降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变汇水面积随集流时间增长的速度为常数汇水面积随集流时间增长的速度为常数 集水时间的确定集水时间的确定t=t1+mt2 t1:地面集水时间地面集水时间 t2:管内雨水流行时间管内雨水流行时间 m:m:折减系数折减系数 地面集水时间地面集水时间t t1 1的确定的确定 影响因素：影响因素：地形坡度地形坡度、地面铺砌、地面种植情况、地面铺砌、地面种植情况、水流路程水流路程、道路纵坡和宽度、暴雨强度、道路纵坡和宽度、暴雨强度等。
15、等。室外排水设计规范室外排水设计规范规定：一般采用规定：一般采用t1=515min。管渠内雨水流行时间管渠内雨水流行时间t2的确定的确定 L L：各管段的长度：各管段的长度(m)(m)；v v：各管段满流时的水流速度：各管段满流时的水流速度(m/s)(m/s)；6060：单位换算系数，：单位换算系数，1min=60s 1min=60s 折减系数折减系数m值的确定值的确定 按按极限强度法计算的重力流雨水管道存在空隙容量。极限强度法计算的重力流雨水管道存在空隙容量。折减系数折减系数m实际是苏林系数与管道调蓄利用系数两实际是苏林系数与管道调蓄利用系数两者的乘积。者的乘积。室外排水设计规范室外排水设计
16、规范建议：暗管建议：暗管m=2.0，明渠明渠m=1.2。在陡坡地区，暗管在陡坡地区，暗管m=1.22.0。径流系数的确定径流系数的确定影响因素：影响因素：地面覆盖情况地面覆盖情况、地面坡度、地貌、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌、降雨历时、暴建筑密度的分布、路面铺砌、降雨历时、暴雨强度、暴雨雨型等雨强度、暴雨雨型等 v平均径流系数平均径流系数vv区域综合径流系数区域综合径流系数 一般市区的综合径流系数取一般市区的综合径流系数取=0.5=0.50.80.8，郊区取郊区取=0.4=0.40.6 0.6 设计重现期的确定设计重现期的确定影响因素：影响因素：汇水面积的地面建设性质、地形特点、汇
17、水面汇水面积的地面建设性质、地形特点、汇水面积和气象特点等。积和气象特点等。重现期一般选用重现期一般选用0.50.53a3a，对于重要地区，一对于重要地区，一般选用般选用2 25a5a。在同一个排水系统中可采用同一个设计重现在同一个排水系统中可采用同一个设计重现期或不同的设计重现期。期或不同的设计重现期。设计充满度设计充满度 管道设计充满度按满流考虑管道设计充满度按满流考虑 明渠超高明渠超高0.20m0.20m 街道边沟超高街道边沟超高0.03m0.03m雨水管渠水力计算的设计参数雨水管渠水力计算的设计参数 设计流速设计流速最小流速：最小流速：管道管道0.75m/s0.75m/s 明渠明渠0.
18、40m/s0.40m/s最大流速：最大流速：管道：金属管道管道：金属管道10m/s10m/s 非金属管道非金属管道5m/s 5m/s 最小管径及最小设计坡度最小管径及最小设计坡度 雨水管道：雨水管道：DNDNminmin=300=300 i iminmin=0.003=0.003雨水口连接管：雨水口连接管：DNDNminmin=200=200 i iminmin=0.010=0.010最大埋深最大埋深 干燥土壤：干燥土壤：7 78m8m多水、流沙、石灰岩地层：多水、流沙、石灰岩地层：5m5m管道衔接方式管道衔接方式管顶平接管顶平接立体交叉道路排水立体交叉道路排水尽量缩小汇水面积尽量缩小汇水面积
19、取用较高的排水设计标准取用较高的排水设计标准雨水口的布设位置要便于拦截径流雨水口的布设位置要便于拦截径流管道布置应于其它市政管道综合考虑管道布置应于其它市政管道综合考虑适当加大管道断面适当加大管道断面设置排水及降低地下水位的措施设置排水及降低地下水位的措施城市合流制管道系统城市合流制管道系统 设计与计算设计与计算本章重点本章重点l合流制排水管渠的设计流量计算合流制排水管渠的设计流量计算l截流倍数的定义截流倍数的定义l旧合流制系统的改造途径旧合流制系统的改造途径l第一个溢流井中上游管渠的设计流量第一个溢流井中上游管渠的设计流量 Q=QQ=Qs s+Q+Qi i+Q+Qr rQ Qs s：生活污水
20、设计流量：生活污水设计流量 Q Qi i：工业废水设计流量：工业废水设计流量Q Qr r：雨水设计流量：雨水设计流量合流制排水管渠的设计流量合流制排水管渠的设计流量l实际工程中，若实际工程中，若Q Qs s+Q+Qi i5 5 Q Qr r，则，则Q Qs s、Q Qi i可不计。可不计。：生活污水平均流量：生活污水平均流量：工业废水最大班平均流量：工业废水最大班平均流量 旱流流量旱流流量溢流井下游管渠的设计流量溢流井下游管渠的设计流量l雨水设计流量雨水设计流量Q QQ Qr r r r：溢流井下游排水面积上的雨水设计流量：溢流井下游排水面积上的雨水设计流量：溢流井下游排水面积上的雨水设计流量
21、：溢流井下游排水面积上的雨水设计流量n n n n0 0 0 0：截流倍数，溢流时截流的雨水与旱流流量之比。：截流倍数，溢流时截流的雨水与旱流流量之比。：截流倍数，溢流时截流的雨水与旱流流量之比。：截流倍数，溢流时截流的雨水与旱流流量之比。与污水水量、水质以及总变化系数，水体的卫生要与污水水量、水质以及总变化系数，水体的卫生要与污水水量、水质以及总变化系数，水体的卫生要与污水水量、水质以及总变化系数，水体的卫生要 求、水文、气象等有关。求、水文、气象等有关。求、水文、气象等有关。求、水文、气象等有关。规范规定取用规范规定取用规范规定取用规范规定取用1 1 1 15 5 5 5，通常采用，通常采
22、用，通常采用，通常采用n n n n0 0 0 03 3 3 3。l溢流井下游管渠的设计流量合流制排水管渠的水力计算合流制排水管渠的水力计算 l水力计算内容 合理确定溢流井的位置和数目合理确定溢流井的位置和数目溢流井上游合流管渠的计算溢流井上游合流管渠的计算截流干管和溢流井的计算截流干管和溢流井的计算晴天旱流情况校核晴天旱流情况校核l计算方法计算方法 溢流井上游合流管渠的计算与雨水管溢流井上游合流管渠的计算与雨水管 渠的计算基本相同渠的计算基本相同 按满流进行计算按满流进行计算 合流制雨水重现期一般比同一情况下合流制雨水重现期一般比同一情况下 雨水设计重现期提高雨水设计重现期提高10102525设计参数的选择设计参数的选择充充 满满 度度流流 速速管管 径径埋埋 深深同雨水管道同雨水管道0.20.5m/s对于平底管道宜在沟底做低水流槽对于平底管道宜在沟底做低水流槽旱流流速旱流流速旧合流制改造途径旧合流制改造途径l改合流制为分流制比较彻底的改造方法l改直排式合流制为截流式合流制l对溢流混合污水进行适当处理 l修建全部处理的污水处理厂