1、第二章第二章 污水管道系统的设计污水管道系统的设计污水管道系统的设计步骤（分流制） 设计资料的调查设计方案的确定设计计算设计图纸的绘制2.1.1设计资料调查设计资料调查 设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的总 体规划及其他基础设施情况 自然资料： 地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、风向、降雨量等水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级工程资料： 道路、通讯、供水、供电、煤气等 2.1设计资料的调查及设计方案的确定设计资料的调查及设计方案的确定2.1设计资料的调查及设计方案的确定设计资料的调查及设计方案的确定2.1.2 设计方案的确定：设
2、计方案的确定：(1)排水体制的选择；(2)排水系统的布置形式；(3)方案的技术经济比较；(4)综合评价确定最优的方案。2.2污水设计流量的确定污水设计流量的确定2.2.1生活污水设计流量计算。生活污水设计流量计算。2.2.2工业废水设计流量计算。工业废水设计流量计算。2.2.3地下水渗入量计算。地下水渗入量计算。2.2.4城市污水设计总流量计算城市污水设计总流量计算2.2.5污水管道设计流量计算污水管道设计流量计算污水设计流量 指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，设计流量包括生活污水量和工业废水量。 生活污水设计流量 居住区生活污水 公共建筑生活污水 工业企业生活污水及淋浴污水 工业
3、废水设计流量 2.2污水设计流量的确定污水设计流量的确定工业地下水渗入量地下水位较高的地区地下水位较高的地区工厂生产废水工厂生产废水居住区生活污水排水定额卫生设备情况室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设备和淋浴设备室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应分 区一二三四五生活污水每人每日排水定额（L）55-9090-125130-17060-95100-140140-18065-100110-150145-18565-100120-160150-19055-90100-140140-180注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的
4、一小部分，宁夏偏东 的一部分； 第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分； 第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部； 第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部； 第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小部分居民生活污水定额和综合生活污水定额居民生活污水定额和综合生活污水定额N： 设计人口数：设计人口数：污水排水系统设计期限终期的规划人口数，常用人口密度与服务面积相乘得到。P
5、AN Kd日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值 Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时 污水量的比值 KZ=Kd Kh生活污水量总变化系数变化表污水平均日流量（L/s）总变化系数（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.410001.3KZ生活污水量总变化系数污水管道内水流特点 重力流非满流近似均匀流2.3.1 污水管道中污水流动的特点污水管道中污水流动的特点污水含有一定的杂质，但通常假定污水含有一定的杂质，但通常假定管内水流是均匀流。为了使管内接管内水流是均匀流。为了使管内接近均匀流，在设计和施工的时候尽近均匀流，在设计和施工的时候
6、尽量改善管道的水力条件。量改善管道的水力条件。一般采用无压重力流，节省能耗一般采用无压重力流，节省能耗一般采用非满流，预留一定空间一般采用非满流，预留一定空间污水管道的特点 流量逐渐增加流速逐渐增大水面标高逐渐降低2.3.1 污水管道中污水流动的特点污水管道中污水流动的特点枝状管网污水由支管流入干管，由干管流入主干管，污水由支管流入干管，由干管流入主干管，再由主干管流入污水处理厂，由大到小呈再由主干管流入污水处理厂，由大到小呈现树枝状，有别于给水管网的环状。现树枝状，有别于给水管网的环状。2.3.2污水管道水力学设计的原则1. 非满流（充满度h/D）2. 不淤积（Vmin）3. 不冲刷管壁（V
7、max）4. 要注意通风（充满度h/D）2.3.4污水管道水力计算的设计数据1.设计充满度(h/D)2.设计流速(Vmin、Vmax)3.最小管径(Dmin)4.最小设计坡度(Imin)5.污水管道的埋设深度注：参照室外给排水设计规范(GBJ14-87 1997)1.设计充满度设计充满度(1)概念概念： 在设计流量下，污水管道中的水深h和管道直径D的比值称为设计充满度(或水深比)，当h/D为1时称为满流，1时称为非满流。(2)最大设计充满度最大设计充满度：管径(D)或安渠高(H)(cm)最大设计充满度(h/D或h/H)2003000.553504500.655009000.7010000.75
8、 最大设计充满度最大设计充满度 表表2-7室外排水设计规范规定，最大充满度为：(3)规定最大设计充满度原因规定最大设计充满度原因：o 污水量很难精确计算，应该为未预见水量的增长留有余地；o 有利于管内通风，排除有害气体，防止爆炸；o 便于管道的疏通和维护管理 。2.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：是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为0.6-0.75m/s，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：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
9、5m/s。3.最小管径（1）为什么要规定最小管径？ 街坊（区）管和厂区管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。（2）什么叫不计算管段？ 在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，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；管径400mm 的最小设计坡度为0.0015。5.污水管道的埋设深度污水管道的埋设深
10、度(1)埋设深度的两个意义埋设深度的两个意义 覆土厚度； 管道埋设深度(2)最小覆土厚度应满足的三个因素：最小覆土厚度应满足的三个因素： 冰冻线要求冰冻线要求必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道; 室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。地面荷载要求必须防止管壁因地面荷载而受到破坏 规范要求：街道管覆土厚度大于0.7米管道连接要求必须满足街区、街道污水管衔接要求。(3)最大埋深：最大埋深：干燥土壤中最大不超过78m；多水、流砂、石灰岩地层中不超过5m。水面逐渐降低，埋深逐渐增加(4)街道污水管满足连接要
11、求的最小埋深街道污水管满足连接要求的最小埋深:H=h+IL+Z1-Z2+h式中：H街道污水管网起点的最小埋深，m； h街坊污水管起点的最小埋深，0.60.7m； Z1街道污水管起点检查井检查井处地面标高，m； Z2街坊污水管起点检查井检查井处地面标高，m； I街坊污水管和连接支管的坡度； L街坊污水管和连接支管的总长度，m； h连接支管与街道污水管的管内底高差，m。 2.3.6 污水管道的衔接污水管道的衔接(1)污水管道衔接时应遵循的原则：污水管道衔接时应遵循的原则：尽可能提高下游管道的的高程，以减少管道埋深，降低造价；避免上游管段中造成回水而造成淤积。(2)管道衔接的方法：（水面平接、管顶平
12、接、跌水连接）管道衔接的方法：（水面平接、管顶平接、跌水连接） 水面平接； 管顶平接。注：注：衔接要保证下游管道起端的水面和管底标高不得高于上游管段终端的水面和管底标高； 有的连接可设跌水井。2.4 污水管道的设计污水管道的设计2.4.1划定排水区界2.4.2管道定线和平面布置的组合2.4.3控制点的确定和泵站的设置地点2.4.4设计管段及设计流量的确定2.4.5污水管道的衔接2.4.6污水管道在街面上的位置某市污水排水系统平面某市污水排水系统平面0.排水区界；、.排水流域编号；1、2、3、4.各排水区域干管；5.污水处理厂管道定线方法定线顺序：主干管 干管 支管目的：减小埋深（尽量顺坡排水）
13、 减少管长通过综合比较降低投资o 主干管：布置在地势较低处，沿集水线、河岸线布置，地形平坦时平行等高线。o 干管：地形平坦时垂直等高线； 地形陡峭时平行等高线。干管集水方式o 双侧集水：支管由双侧接入，适合等高线与道路（干管）平行，干管间距8001000mo 单侧集水:支管由单侧接入，适合等高线与道路（干管）呈一定角度，干管间距500800m IIIIIIIV IIIIIIIV地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形坡度较陡地形坡度较陡地形将城市划分成高低二区地形将城市划分成高低二区地形将城市划分成高低二区河100制糖公司纺织厂玉米加工厂101102103104管道布置实例管道布置实例1516
14、1718192021222324252627283031323334353637383940414243444546474849505251535556571234567891011121314L=340D=400i=1.38L=D=1000i=0.71L=240D=600i=1.46L=240D=600i=1.45L=200D=300i=0.70L=D=1000i=0.71L=400D=1000i=0.69L=400D=1000i=0.67L=420D=1000i=0.66L=D=600i=1.31L=D=600i=1.31L=D=600i=1.32L=D=600i=1.32L=280D=1
15、200i=0.69L=280D=1200i=0.68L=340D=1100i=0.73L=240D=600i=1.33L=400D=1200i=0.66L=140D=1100i=0.71L=500D=1100i=0.70L=240D=600i=1.36L=500D=500i=1.61L=600D=600i=1.47L=460D=450i=1.47L=240D=600i=1.37L=180D=600i=1.42L=260D=500i=1.53L=260D=500i=1.32L=380D=450i=1.19L=360D=350i=1.70L=240D=600i=1.36L=340D=600i=1.
16、36L=320D=600i=1.42L=380D=500i=1.37L=420D=500i=1.42L=380D=400i=1.32L=360D=350i=1.89L=460D=450i=1.29L=360D=350i=2.35L=400D=350i=1.63L=360D=300i=3.00L=400D=350i=2.31L=500D=400i=1.48L=400D=500i=1.37L=400D=450i=1.23L=320D=600i=1.42L=340D=600i=1.33L=300D=700i=1.12L=340D=700i=1.20L=340D=600i=1.53L=300D=500
17、i=1.28L=340D=500i=1.40L=320D=450i=1.18L=460D=350i=1.76L=300D=450i=1.22D=600i=1.48L=240D=600i=1.46L=240D=600i=1.47河L=260L=500D=1400i=0.64水厂管长管径坡度L=200D=1200i=0.003100101102103104图例污水管线污水泵站说明1.图中标高及管长以米计，管径以毫米计，i为坡度的1000倍。2.水厂仅为示意，非实际大小。甲厂乙厂丙厂54第一套设计方案第一套设计方案第二套设计方案第二套设计方案26272816454647484940414243442
18、93031185051525354323334205758353637226059613925621234567891011121314L=340D=400i=1.38L=80D=1000i=0.79L=240D=400i=1.55L=240D=400i=1.40L=220D=1000i=0.79L=280D=900i=0.89L=400D=900i=0.87L=400D=900i=0.86L=420D=900i=0.84L=224D=600i=1.31L=216D=600i=1.31L=264D=600i=1.32L=276D=600i=1.32L=280D=1000i=0.82L=280D
19、=1000i=0.80L=340D=1000i=0.66L=240D=450i=1.27L=400D=1000i=0.79L=140D=1000i=0.64L=500D=1000i=0.62L=240D=500i=1.40L=240D=1000i=0.79L=180D=1000i=0.81L=460D=450i=1.47L=240D=400i=1.38L=180D=350i=1.88L=260D=500i=1.32L=380D=450i=1.19L=360D=350i=1.70L=240D=450i=1.16L=420D=500i=1.42L=380D=400i=1.32L=360D=350i
20、=1.89L=460D=450i=1.29L=360D=350i=2.35L=400D=350i=1.63L=360D=300i=3.00L=400D=350i=2.31L=500D=400i=1.48L=400D=400i=1.40L=320D=450i=1.31L=340D=500i=1.24L=300D=700i=1.22L=340D=600i=1.42L=340D=600i=1.53L=300D=500i=1.28L=340D=500i=1.40L=320D=450i=1.18L=460D=350i=1.76D=300i=3.00L=240D=350i=1.76L=240D=350i=
21、2.13河L=260L=500D=1400i=0.54水厂管长管径坡度L=200D=1200i=0.003100101102103104图例污水管线污水泵站说明1.图中标高及管长以米计，管径以毫米计，i为坡度的1000倍。2.水厂仅为示意，非实际大小。甲厂乙厂丙厂38151719212324545556L=180D=350i=1.58L=220D=350i=1.67L=220D=300i=3.00L=500D=350i=1.68L=220D=500i=1.40L=340D=500i=1.45L=300D=600i=1.39L=340D=700i=1.12L=340D=800i=0.94L=40
22、0D=800i=0.95L=260D=900i=0.83L=240D=900i=0.85L=200D=900i=0.862.4.5污水管道的衔接污水管道的衔接(1)污水管道衔接时应遵循的原则：污水管道衔接时应遵循的原则：尽可能提高下游管道的的高程，以减少管道埋深，降低造价；避免上游管段中造成回水而造成淤积。(2)管道衔接的方法：管道衔接的方法： 衔接要保证下游管道起端的水面和管底标高不得高于上游管段终端的水面和管底标高； 有时可采用跌水井连接。衔接的方式水面平接：管径相同时水面平接：管径相同时管顶平接：管径不同时管顶平接：管径不同时跌水连接：地面坡度较大时跌水连接：地面坡度较大时水面平接 管顶
23、平接跌水连接2.4.6 污水管道在街面上的位置污水管道在街面上的位置1. 从建筑红线到道路中心线官线的布置的顺序一般从建筑红线到道路中心线官线的布置的顺序一般是：是：电力电缆电信电缆煤气管道热力管道给水管道污水管道雨水管道。2. 矛盾处理原则：矛盾处理原则：新建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让重力流管，可弯让不可弯的，检修次数少的让检修次数多的。3. 管线隧道：管线隧道：在繁忙街道，可以把各种管道集中安置在隧道中；雨水管道可以与隧道平行敷设。管道平面图管道平面图(技术设计技术设计)管道纵剖面图管道纵剖面图(技术设计技术设计)2.6污水管道平面图和纵剖面图的绘制污水管道平面图和纵剖面
24、图的绘制污水管道平、剖面（扩大初步设计）污水管道平、剖面（扩大初步设计）排水管渠的断面形式 圆形半椭圆形马蹄形水力特性好排水能力大抗压能力强便于预制节省材料 抗压能力强节省材料用于污水流量大且变化小管径大于2m 高度小于宽度可减小埋深造价低、易淤积适用大流量、变化小、出水位置受限制 排水管渠的断面形式 矩形水力条件差可现场预制适用于排洪沟等明渠或路面狭窄地区 梯形只适用于明渠 蛋形下部窄流量小时流速也较大不淤积清通养护方便 排水管渠材料的要求 具有一定的强度，抗压抗折 抗冲刷、耐磨损 有抗腐蚀，浸蚀能力 不透水 内壁光滑、阻力小 货源充足、价格便宜 常用的排水管渠 混凝土和钢筋混凝土管陶土管金
25、属管砖石浆砌或钢混大型管渠石棉水泥管其他管渠,包括木管,竹管,塑料管,玻璃钢管等(1)混凝土和钢筋混凝土管 优点： 制造方便，成本低，抗压能力强，适用于大管径 缺点： 抗酸、碱和浸蚀能力低；抗渗透性能低；管节 短，接头多，施工困难；重量大，搬运不便 乘插式企口式平口式(2)陶土管特点：内外壁光滑；不透水性能好，耐磨损、抗腐蚀；强度低，抗压抗折能力差，管径较小，一般在300mm以下适用条件：居民区室外排水管、工业废水中 (3)金属管(钢管 和铸铁管)特点：成本高，较少采用；抗高压、抗渗透能力强；内壁光滑，阻力小；长度大，接头少；抗酸、碱腐蚀和抗地下水浸蚀能力低，需作防腐处理适用条件：震区，对渗透
26、要求高的地区 特点：现场浇筑，抗压、抗震、抗腐蚀能力强，无法预制适用条件：大管径，管径大于2.0m (4)砖石浆砌或钢混大型管渠(5)石棉水泥管特点：表面光滑、不透水；抗腐蚀性强；重量轻；质脆，易折断，不耐磨损 (6)其他管渠:木,竹,塑料,玻璃钢等管渠材料的选择管渠材料应尽可能就地取材，便于供应和运输考虑管材的造价根据输送水质情况，进行比较选择考虑管材的适用条件排水管渠接口的要求 足够的强度 不透水 抗腐蚀、浸蚀 具有一定的弹性 排水管渠接口的分类柔性接口：允许有3-5mm的纵向交错或较小的角度。适用于地基 软硬不一、受力不均匀，震区等地。但施工复杂，造 价高。如沥青卷材、橡胶圈刚性接口：不允许有相对的位移。适用于地基条件好的地区，施 工简单，应用广泛，如水泥砂浆接口半柔半刚性接口：介于柔性和刚性之间，如石棉水泥接口 排水管渠基础的组成管道管座基础垫层地基排水管渠基础的种类砂土基础 适用于土壤条件非常好、无地下水的地区，管道直径小于600mm，管顶覆土厚度在0.7-2.0m之间的管道，不在车行道下的次要管道及临时性管道。混凝土枕基 建在管道接口处。适用于土壤条件较好、无地下水的地区，是一局部基础。混凝土带形基础 沿管道全长敷设。适用土壤条件差、震区、重要管道处。按管座的形式，分为90度、135度、180度三种管座基础
