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1、城市排水工程系统规划城市排水工程系统规划第二节第二节 城市污水工程系统规划城市污水工程系统规划一、城市污水管网布置一、城市污水管网布置 确定排水区界，划分排水流域；确定排水区界，划分排水流域；确定污水排放系统的形式：大城市适合分散布置，确定污水排放系统的形式：大城市适合分散布置，中小城市适合集中布置中小城市适合集中布置 选定污水厂和出水口的位置；选定污水厂和出水口的位置； 进行污水管道系统的定线；进行污水管道系统的定线； 确定需要抽升区域的泵站位置；确定需要抽升区域的泵站位置； 确定管道在街道上的位置等。确定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。一般按主干管、干管、支管
2、的顺序进行布置。1 1确定排水区界、划分排水流域确定排水区界、划分排水流域 排水区界排水区界是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规是污水排水系统设置的界限。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域。分为若干个排水流域。（1）在丘陵和地形起伏的地区：在丘陵和地形起伏的地区：流域的分界线与地形的流域的分界线与地形的分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水流域。流域。（2）在地形平坦无明显分水线的地区：在地形平坦无明显分水线的地区：可按面积的大小可按面积的
3、大小划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能自流排出。自流排出。 每一个排水流域内，可布置若干条干管，根每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。2选定污水厂和出水口位置选定污水厂和出水口位置 现代化的城市，需将各排水流域的污水通现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。应遵
4、循如下原则选定污水厂和保护受纳水体。应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。出水口的位置。 （1）出水口应位于城市河流下游。当城市采）出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持持100 m以上的距离。以上的距离。 （2）出水口不应设在回水区，以防止回水污）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。染。 （3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。靠近，以减少排放渠道的长度。（4）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城
5、市、工矿企业和农村居民点保持并与城市、工矿企业和农村居民点保持300 m以以上的卫生防护距离。上的卫生防护距离。（5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。威胁的地方，并有扩建的余地。 3 3污水管道定线污水管道定线o在城市规划平面图上确定污水管道的位置和在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。走向，称为污水管道系统的定线。o主要原则主要原则：采用重力流排除污水和雨水，尽采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。大区域
6、的污水能自流排出。o影响因素：影响因素：城市地形、竖向规划、排水体制、城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。大出水户位置等。 地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便高线布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收集干管来水。于收集干管来水。 地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布置主干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水，置主干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水，使干管的水力条件改善，避免受到严
7、重冲刷。使干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。 避开地质条件差的地区避开地质条件差的地区（1 1）主干管）主干管 尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水；尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水； 地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减小埋深）小埋深） 地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数量）量） 一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或地下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢慢 车道下，并与街道平行。当街道宽度车道下，
8、并与街道平行。当街道宽度40m，可，可考虑在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长考虑在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和数量。度和数量。（2 2）干管）干管（3）支管）支管 1）低边式：）低边式： 当街坊面积较当街坊面积较小而街坊内污水又小而街坊内污水又采用集中出水方式采用集中出水方式时，支管敷设在服时，支管敷设在服务街坊较低侧的街务街坊较低侧的街道下。道下。(a)取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。布置形式有：排水。布置形式有：4泵站位置泵站位置（1）中途泵站中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时，当管道的埋深超过最大允许埋深
9、时， 应设置泵站以提高下游管道的管位；应设置泵站以提高下游管道的管位； （干管或主干管中途）（干管或主干管中途）（2）局部泵站：局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较地形复杂的城市，往往需要将地势较 低处的污水抽升至地势较高地区的污低处的污水抽升至地势较高地区的污 水管道中；（局部低洼地区）水管道中；（局部低洼地区）（3）总泵站（或终点泵站）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来
10、的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）5确定污水管道在街道下的具体位置确定污水管道在街道下的具体位置 由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。所有这些接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。活饮用水。 因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，
11、应敷设在生活给水管的下生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。面。o(1)(1)覆土厚度：管底可埋在覆土厚度：管底可埋在冰冻线以上冰冻线以上0.150.15m，最小覆土厚度不宜小于最小覆土厚度不宜小于0.7m0.7m，最大不宜大于最大不宜大于6m6m，理想为，理想为1-2m1-2mo(2)(2)埋设深度：干燥土壤中，最大埋深不埋设深度：干燥土壤中，最大埋深不超过超过7 78m8m；多水、流砂、石灰岩地层中，；多水、流砂、石灰岩地层中，不超过不超过5m5m。o控制点应采取措施来减少管道的埋深，控制点应采取措施来减少管道的埋深，如增加管道的强度，填土提高地面高程如增加管道的强度，填土提高地面
12、高程以保证最小覆土厚度。以保证最小覆土厚度。v 管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行道、非机动车道和绿化带下，只有在不得在人行道、非机动车道和绿化带下，只有在不得已时，才考虑将埋深大，维修次数较少的污水、已时，才考虑将埋深大，维修次数较少的污水、雨水管道布置在雨水管道布置在 机动车道下。机动车道下。v 各种管线在平面上布置的各种管线在平面上布置的次序次序一般是，从建一般是，从建筑规划线向道路中心线方向依次为：筑规划线向道路中心线方向依次为：电力电缆电力电缆 通信电缆通信电缆 燃气燃气 管道管道 给水管道给水管道热力管热力管道道雨水管道雨水管道
13、污水管道。污水管道。v若各种管线布置时发生冲突，处理的若各种管线布置时发生冲突，处理的原则原则是：是：未建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压未建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让无压管，可弯管让不可弯管。力管让无压管，可弯管让不可弯管。二、城市污水量预测和计算二、城市污水量预测和计算o污水管道系统是由污水管道及管道系统上的附属构筑污水管道系统是由污水管道及管道系统上的附属构筑物组成。物组成。o污水管（渠）道设计的主要内容包括：污水管（渠）道设计的主要内容包括：o1划分排水流域，进行管网定线；划分排水流域，进行管网定线；o2划分设计管段，确定各设计管段的设计流量；划分设计管段，确定
14、各设计管段的设计流量；o3进行管（渠）道的水力计算，确定管径、坡度、进行管（渠）道的水力计算，确定管径、坡度、流速及埋深等；流速及埋深等；o4绘制管（渠）道平面图及剖面图。绘制管（渠）道平面图及剖面图。1、居民生活污水设计流量、居民生活污水设计流量 式中：式中： Q Q1 1 居民生活污水设计流量，居民生活污水设计流量，L Ls s； n n 居民生活污水量定额，居民生活污水量定额，L L( (capdcapd) )； N N 设计人口数，设计人口数，capcap； KZKZ生活污水量总变化系数；生活污水量总变化系数； 人口密度，人口密度，cap/hm2cap/hm2； FF居住区面积，居住区
15、面积，hm2hm2；FN （一）生活污水设计流量（一）生活污水设计流量Q2工业企业生活污水和淋浴污水设计流量，L/s；A1 一般车间最大班职工人数，cap；B1一般车间职工生活污水定额，以25L/(cap班)计；K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；A2热车间和污染严重车间最大班职工人数，cap；B2热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L(cap班)计；K2热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计；C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数，cap； D1一般车间的淋浴污水量定额，以40L(cap班)计；C2热车间和污染严重车间最大班使用淋浴的职工人数，cap；D2热车
16、间和污染严重车间的淋浴污水量定额，以60L(cap班)计；T 每工作班工作时数，h。淋浴时间按60min计。 Q4 工业废水设计流量，Ls； m 生产过程中每单位产品的废水量定额，L单位产品； M 产品的平均日产量，单位产品/d； T 每日生产时数，h； KZ总变化系数。（三）地下水渗入量（三）地下水渗入量o地下水渗入量地下水渗入量Q4一般以单位管道延长米或单位服一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算。务面积公顷计算。)/(4321sLQQQQQ城市污水工程规模和污水处理厂规模城市污水工程规模和污水处理厂规模应根据应根据平均日污平均日污水量水量确定，而城市确定，而城市排水管渠断面尺寸排水管
17、渠断面尺寸应根据规划期排应根据规划期排水规划的水规划的最大秒流量最大秒流量并考虑城市远景发展的需要确定并考虑城市远景发展的需要确定【解解】 该屠宰厂的污水包括居民生活污水、工业企业生活污水和淋浴污水、工业废水三种，因该厂区公共设施情况未给出，故按综合生活污水计算。o1综合生活污水设计流量计算综合生活污水设计流量计算o查综合生活用水定额，河北位于第二分区，中等城市的平均查综合生活用水定额，河北位于第二分区，中等城市的平均日综合用水定额为日综合用水定额为110180L/(capd)，取，取165 L/(capd)。假定该厂区给水排水系统比较完善，则综合生。假定该厂区给水排水系统比较完善，则综合生活
18、污水定额为活污水定额为16590%=148.5 L/(capd)，取为，取为150L/(capd)。o居住区人口数为居住区人口数为60010=6000 cap。o则综合生活污水平均流量为：则综合生活污水平均流量为： L/s。o用内插法查总变化系数表，得用内插法查总变化系数表，得Kz=2.24。o于是综合生活污水设计流量为于是综合生活污水设计流量为Q1=10.42.24=23.30 L/s。2、工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算、工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算 o由题意知：一般车间最大班职工人数为由题意知：一般车间最大班职工人数为80060%=480人，人，使用淋浴的人数为使用淋浴的
19、人数为48030%=144人；污染严重车间最大人；污染严重车间最大班职工人数为班职工人数为80040%=320人，使用淋浴的人数为人，使用淋浴的人数为32085%=272人。人。o所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为：所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为：)/(85.852 .5435. 83 .23321sLQQQQ该厂区污水设计总流量该厂区污水设计总流量 在计算城市污水管道系统的污水设计总流量时，由于城市排水区界内的汇水面积较大，因此需按各排水流域分别计算，将各排水流域居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量列表进行计算，最后再汇总得出污水管道系统的设计总流量。o（三）污水管
20、道的敷设（三）污水管道的敷设o主要考虑的因素有主要考虑的因素有n在管线综合时，应首先考虑污水管道在平面和垂直方向上在管线综合时，应首先考虑污水管道在平面和垂直方向上的位置；的位置；n由于污水管道渗漏的污水会对其他管线产生影响，所以应由于污水管道渗漏的污水会对其他管线产生影响，所以应考虑管道损坏时，不影响附近建筑物、构筑物的基础或污染考虑管道损坏时，不影响附近建筑物、构筑物的基础或污染生活饮用水。管道之间的最小净距要求见管线综合部分；管生活饮用水。管道之间的最小净距要求见管线综合部分；管道顶部允许作适当压缩。道顶部允许作适当压缩。n管道的埋设深度指管底内壁到地面的距离，通常在干燥土管道的埋设深度
21、指管底内壁到地面的距离，通常在干燥土壤中，最大埋深不超过壤中，最大埋深不超过78m；在多水、流砂、石灰岩地层；在多水、流砂、石灰岩地层中，不越过中，不越过5m；n管道的覆土厚度是管道外壁顶部到地面的距离；最小覆土管道的覆土厚度是管道外壁顶部到地面的距离；最小覆土厚度由所在地区的冻土深度、管道外部荷载、房屋连接管的厚度由所在地区的冻土深度、管道外部荷载、房屋连接管的埋深等确定。埋深等确定。o规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的废水管道，管底可埋设在冰冻线以上废水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15mo平行道下最小覆土厚度不宜小于
22、平行道下最小覆土厚度不宜小于0.7m，通常最大覆土厚度，通常最大覆土厚度不宜大于不宜大于6m；在满足各方面要求的前提下，理想覆土厚度；在满足各方面要求的前提下，理想覆土厚度为为1一一2m；n在排水区域内，对管道系统的埋设深度起控制作在排水区域内，对管道系统的埋设深度起控制作用的点称为控制点，一般是每条管道的起点。这些用的点称为控制点，一般是每条管道的起点。这些控制点中距离出水口或污水厂最远的一点，是整个控制点中距离出水口或污水厂最远的一点，是整个系统的控制点。一般是该排水管道系统的最高点，系统的控制点。一般是该排水管道系统的最高点，是控制整个系统标高的起点。在规划设计时，尽量是控制整个系统标高
23、的起点。在规划设计时，尽量采取一些措施来减少控制点管道的埋深。如：增加采取一些措施来减少控制点管道的埋深。如：增加管道强度，减少埋深管道强度，减少埋深；填土提高地面高程以保；填土提高地面高程以保证最小覆土厚度；必要时设置泵站，提高管位等。证最小覆土厚度；必要时设置泵站，提高管位等。o三、城市污水管网的水力计算三、城市污水管网的水力计算n平面布置后方可进行水力计算平面布置后方可进行水力计算o水力计算：合理经济的选择管道管径、坡度和埋深水力计算：合理经济的选择管道管径、坡度和埋深（一）、水力计算设计相关参数（一）、水力计算设计相关参数为什么要规定最小管径？为什么要规定最小管径？（1）一般污水管道系
24、统的上游部分流）一般污水管道系统的上游部分流量很小，若根据流量计算管径也将很小，量很小，若根据流量计算管径也将很小，而管径小极易堵塞。而管径小极易堵塞。（2）采用较大管径可选用较小的坡度，）采用较大管径可选用较小的坡度，使管道埋深减小。使管道埋深减小。污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方都需要设置检查井，考虑到检查井内上下流都需要设置检查井，考虑到检查井内上下流 管道衔接时应遵循相管道衔接时应遵循相应的原则应的原则（二）、管渠的衔接（二）、管渠的衔接1）、尽可能提高下游管段的高程，以减少埋深，降低造价）、尽可能提高下游
25、管段的高程，以减少埋深，降低造价2）、避免上游管段中形成回水而造成淤积）、避免上游管段中形成回水而造成淤积3）、不允许下流管段的管底高于上游管段的管底）、不允许下流管段的管底高于上游管段的管底（二）、管渠的衔接（二）、管渠的衔接n水面平接水面平接：污水管道水力计算中，上下游管段的水面高程污水管道水力计算中，上下游管段的水面高程相同。同管径管段往往是下游管段的充盈深度大于上游管段相同。同管径管段往往是下游管段的充盈深度大于上游管段的充盈深度，为避免上游管段回水而采用水面平接。在平坦的充盈深度，为避免上游管段回水而采用水面平接。在平坦地区，为减少管道埋深，异管径的管段有时也采用水面平接。地区，为减
26、少管道埋深，异管径的管段有时也采用水面平接。n管顶平接管顶平接：上下游管道的管顶内壁位于同一高程。可以避上下游管道的管顶内壁位于同一高程。可以避免上游免上游管段产生回水管段产生回水，但增加了下游管段的埋深。一般用于，但增加了下游管段的埋深。一般用于不同口径管道的衔接。不同口径管道的衔接。n管底平接管底平接：下游管段的管径小于上游管段的管径，而不能下游管段的管径小于上游管段的管径，而不能用上两种连接方式时。可防止下游管段的管底高于上游管段用上两种连接方式时。可防止下游管段的管底高于上游管段的管底。的管底。o城市污水管道一般都采用管顶平接法。在坡度较大的城市污水管道一般都采用管顶平接法。在坡度较大
27、的地段，可采用阶梯连接或跌水井连接。地段，可采用阶梯连接或跌水井连接。o原则原则：下游管段的水面和管底部都不应高于上游管段：下游管段的水面和管底部都不应高于上游管段的水面和底部。的水面和底部。（三）、污水管道在街面上的位置（三）、污水管道在街面上的位置城市雨水工程系统规划城市雨水工程系统规划o一、雨水管渠系统布置一、雨水管渠系统布置o（一）城市雨水管渠系统规划的内容（一）城市雨水管渠系统规划的内容n地面径流地面径流 ：降落至地面上的雨水降落至地面上的雨水,部分被植物截部分被植物截流、渗入土壤和填充洼地流、渗入土壤和填充洼地,其余部分沿地面流入其余部分沿地面流入雨水管渠和水体，这部分雨水称为地面
28、径流。雨水管渠和水体，这部分雨水称为地面径流。n雨水管渠系统任务：雨水管渠系统任务：o及时排除暴雨形成的地面径流及时排除暴雨形成的地面径流n城市雨水管渠系统是由雨水口、雨水管渠、检城市雨水管渠系统是由雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物组成。查井、出水口等构筑物组成。o二、雨水管渠水力计算二、雨水管渠水力计算o（一）设计参数的选择（一）设计参数的选择o1、暴雨强度公式、暴雨强度公式n降雨量降雨量降雨的绝对量，用深度降雨的绝对量，用深度h（mm）表示）表示n降雨强度降雨强度某一连续降雨时间段内的平均降雨量，用某一连续降雨时间段内的平均降雨量，用 i 表示。表示。o暴雨强度公式（暴雨强度公式（
29、1）：）：thi i 降雨强度（降雨强度（mm/min）t 降雨历时，即连续降雨的时段（降雨历时，即连续降雨的时段（min）h 相应于降雨历时的降雨量（相应于降雨历时的降雨量（mm）o暴雨强度公式一般采用下列形式（暴雨强度公式一般采用下列形式（2）：）：o2、重现期、重现期n暴雨强度的频率暴雨强度的频率:等于或大于该暴雨强度发生的机会，等于或大于该暴雨强度发生的机会，以以N（%）表示。）表示。n重现期重现期指等于或大于该暴雨强度发生一次的平均时指等于或大于该暴雨强度发生一次的平均时间间隔，以间间隔，以P表示，以年为单位。表示，以年为单位。n强度大的暴雨，发生的平均时间间隔长即重现期长强度大的暴
30、雨，发生的平均时间间隔长即重现期长n强度小的暴雨，发生的平均时间间隔短，重现期短强度小的暴雨，发生的平均时间间隔短，重现期短o规范规定，一般地区重现期为规范规定，一般地区重现期为0.5 3年，重年，重要地区为要地区为35年年o3、集水时间、集水时间n降雨历时：连续降雨的时段称为降雨历时。降雨历时：连续降雨的时段称为降雨历时。n设计中通常用汇水面积设计中通常用汇水面积最远点最远点雨水流到雨水流到设计断面设计断面时的集水时时的集水时间作为设计降雨历时。间作为设计降雨历时。o对管道的某一设计断面，集水时间对管道的某一设计断面，集水时间t由两部分组成由两部分组成 ：n(1)、从汇水面积最远点流到第一个
31、雨水口点的地面集水时、从汇水面积最远点流到第一个雨水口点的地面集水时间间t1。n(2)从雨水口流到设计断面的管内雨水流行时间从雨水口流到设计断面的管内雨水流行时间 t2从汇水面积最远点流到第一个雨水口点的地面集水时间从汇水面积最远点流到第一个雨水口点的地面集水时间t1从雨水口流到设计断面的管内雨水流行时间从雨水口流到设计断面的管内雨水流行时间 t2集水时间计算公式集水时间计算公式 ：式中：式中：t1受地形、地面铺砌、地面种植情况和街受地形、地面铺砌、地面种植情况和街区大小等因素的影响，一般为区大小等因素的影响，一般为5l5min。 m：为折减系数，规范中规定为折减系数，规范中规定:管道用管道用2，明渠用明渠用1.2。 t2：为雨水在上游管段内的流行时间。为雨水在上游管段内的流行时间。计算公式：计算公式：o4、径流系数、径流系数n径流系数径流系数：径流量与降雨量之比。：径流量与降雨量之比。o5、雨水管渠设计流量公式、雨水管渠设计流量公式 确定降雨强度确定降雨强度i或或q、径流系数、径流系数、排水面积排水面积F，即可计即可计算管段的设计流量算管段的设计流量