1、第四章第四章 污水管道系统设计污水管道系统设计第一节第一节 设计资料、设计方案设计资料、设计方案第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算第四节第四节 污水管道的设计污水管道的设计第五节第五节 污水管道的设计计算举例污水管道的设计计算举例第一节第一节 设计资料、设计方案设计资料、设计方案 一、概一、概 述述二、资料的调查二、资料的调查三、设计方案的考虑三、设计方案的考虑 一、概述一、概述1 1、污水管道系统是收集和输送城镇或企业产生的、污水管道系统是收集和输送城镇或企业产生的污水的管道及其附属构筑物。污水的管道及其附属构筑物。2 2、污
2、水管道系统的设计依据是城镇或工业企业总、污水管道系统的设计依据是城镇或工业企业总体规划及排水工程总体规划。体规划及排水工程总体规划。3 3、污水管道系统设计的主要内容如下：、污水管道系统设计的主要内容如下：设计基础数据的确定设计基础数据的确定设计方案确定设计方案确定划分排水流域，布置管道系统划分排水流域，布置管道系统计算污水设计流量计算污水设计流量确定断面尺寸、设计坡度、埋深确定断面尺寸、设计坡度、埋深绘制管道平面图和纵剖面图绘制管道平面图和纵剖面图第一节第一节 设计资料、设计方案设计资料、设计方案 二、资料的调查二、资料的调查（1 1）有关明确任务的资料有关明确任务的资料（2 2）有关自然因
3、素方面的资料有关自然因素方面的资料 地形图地形图 气象资料气象资料 水文资料水文资料 地质资料地质资料（3 3）有关工程情况的资料有关工程情况的资料第一节第一节 设计资料、设计方案设计资料、设计方案 三、设计方案的确定三、设计方案的确定 当掌握比较可靠的设计资料后，会提出不同的解决方案，设计方案应力求做到投资少、建设快、用料少、效果好，在综合比较设计方案时，应考虑如下问题：采用区域排水系统或是采用城镇单独排水系统采用区域排水系统或是采用城镇单独排水系统城市生活污水与工业废水是分开处理或合并处理（排水城市生活污水与工业废水是分开处理或合并处理（排水体制）体制）城市污水是分散处理或集中处理；城市污
4、水是分散处理或集中处理；近期建设和远期发展如何结合；近期建设和远期发展如何结合；方案是否体现环境保护的方针和设计规范方案是否体现环境保护的方针和设计规范方案的技术经济比较方案的技术经济比较第一节第一节 设计资料、设计方案设计资料、设计方案第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定定义：污水管道及其附属构筑物能保证通过的污定义：污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量称为污水设计流量。水最大流量称为污水设计流量。说明：污水设计流量的确定是污水管道系统设计说明：污水设计流量的确定是污水管道系统设计的首要任务；通常以最大日最大时平均秒流量的首要任务；通常以最大日最大时平均秒流量流量作为
5、污水管道系统的设计流量，单位流量作为污水管道系统的设计流量，单位 L/sL/s一、生活污水量计算公式一、生活污水量计算公式1、居住区生活污水设计流量计算Q1=(nNKz)/243600 Q1-居民区生活污水设计流量(L/s)n-居住区生活污水量标准(L/capd)N-设计人口数 Kz-总变化系数 cap-人的计量单位第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定居住区生活污水计算的几个相关概念居住区生活污水计算的几个相关概念n（1 1）居住区生活污水定额）居住区生活污水定额 1 1）居民生活污水定额）居民生活污水定额:居民每人每天日常生活中居民每人每天日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水
6、量洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水量(L/capd)2 2）综合生活污水定额：居民生活污水和公共设施）综合生活污水定额：居民生活污水和公共设施（包括娱乐场所、宾馆、学校、商业网点、浴室、（包括娱乐场所、宾馆、学校、商业网点、浴室、办公楼等）排出的污水两部分总和办公楼等）排出的污水两部分总和(L/capd)按用水定额确定污水定额，通常居民生活污水按按用水定额确定污水定额，通常居民生活污水按80809090用水定额来确定，公共建筑污水定额和用水用水定额来确定，公共建筑污水定额和用水定额取值相同。定额取值相同。第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定居住区生活污水计算的几个相关概念居住区生活污
7、水计算的几个相关概念n（2 2）设计人口）设计人口 1 1）污水排水系统设计期限终期的规划人口数，是）污水排水系统设计期限终期的规划人口数，是计算污水设计流量的基本数据计算污水设计流量的基本数据 2 2）设计人口人口密度（分总人口密度和街区人）设计人口人口密度（分总人口密度和街区人口密度）口密度）服务面积服务面积 第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定居住区生活污水计算的几个相关概念居住区生活污水计算的几个相关概念n（3 3）生活污水量变化系数：体现污水量变化程度）生活污水量变化系数：体现污水量变化程度 1 1）K Kd d （日变化系数）（日变化系数）2 2）K Kh h （小时
8、变化系数）（小时变化系数）2 2）K Kz z （总变化系数）（总变化系数）1 1）一年中最大日污水量与平均日污水量的比值）一年中最大日污水量与平均日污水量的比值称为日变化系数称为日变化系数 2 2）最大日中最大时污水量与该日的平均时污水）最大日中最大时污水量与该日的平均时污水量比值为时变化系数量比值为时变化系数 3 3）总变化系数）总变化系数 K Kz z K Kd d K Kh h 第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定一、生活污水量计算公式一、生活污水量计算公式2、公共建筑生活污水量计算公式Q1=(sNKh)/t3600 Q2公共建筑生活污水设计流量(L/s)s公共建筑生活污
9、水量标准(L/capd)N-设计人口数 Kh小时变化系数 cap-人的计量单位 t 使用时间第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定2、工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量Q2=(A1 B1 K1+A2 B2 K2)/3600T+(C1 D1+C2 D2)/3600 Q2-工业企业生活污水及淋浴污水设计流量(L/s)A1 A2一般车间和热车间最大班职工人数(cap)B1 B2一般车间和热车间职工生活污水定额，分别取25(L/cap班)、35(L/cap班)K1 K2一般车间和热车间生活污水量时变化系数，分别取3.0、2.0 C1 C2一般车间和热车间最大班使用淋浴的职工人数(cap)
10、D1 D2一般车间和热车间淋浴用水定额，分别取40、60(L/cap班)T-每班工作时数 第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定二、工业废水量计算公式二、工业废水量计算公式Q3=(mMKz)/3600TQ3-工业废水设计流量(L/s)m-单位产品废水量定额 (L/单位产品)M-产品的平均日产量T-每日生产时数(h)Kz-总变化系数第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定三、地下水渗入量（三、地下水渗入量（Q Q4 4)四、城市污水设计总流量四、城市污水设计总流量 Q Q1+Q2+Q3+Q4 简单累加法适合污水管道的设计，不适合污水简单累加法适合污水管道的设计，不适合污水泵
11、站和处理厂的设计泵站和处理厂的设计第二节第二节 污水设计流量的确定污水设计流量的确定第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算一、污水管道中污水流动的特点一、污水管道中污水流动的特点二、水力计算的基本公式二、水力计算的基本公式三、污水管道水力计算的设计规定三、污水管道水力计算的设计规定四、污水管道的埋设深度四、污水管道的埋设深度五、污水管道水力计算的方法五、污水管道水力计算的方法一、污水管道中污水流动的特点一、污水管道中污水流动的特点1 1、污水由支管流入干管，由干管注入主干管，、污水由支管流入干管，由干管注入主干管，由主干管流入污水处理厂，管道由小到大，分由主干管流入污水处理厂，管道
12、由小到大，分布类似河流，呈树枝状；布类似河流，呈树枝状；2 2、污水在管道中一般是靠管道两端的水面高差、污水在管道中一般是靠管道两端的水面高差从高向低处流动，即重力流动；从高向低处流动，即重力流动；第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算3 3、虽然污水在管内的流速是变化的，但、虽然污水在管内的流速是变化的，但在设计中看作是均匀流；在设计中看作是均匀流；4 4、管道交汇处产生回水，造成上流部分、管道交汇处产生回水，造成上流部分流速减小；流速减小；5 5、管道跌水造成下部分流速增加；、管道跌水造成下部分流速增加；6 6、管道的接缝和管道内可能产生沉淀；、管道的接缝和管道内可能产生沉淀；
13、第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算VCR I污水管道水力计算的目的在于合理的经济的选择管道断污水管道水力计算的目的在于合理的经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深。面尺寸、坡度和埋深。Q流量(m3/s)A过水断面面积(m2)v流速(m/s)R水力半径(过水断面面积与湿周的比值m)I水力坡度（管底坡度或水面坡度）n-管壁粗糙系数，与管渠材料有关C 流速系数或谢才系数二、污水管道水力计算的基本公式二、污水管道水力计算的基本公式 QA v161CRn 第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算三、污水管道水力计算的设计数据三、污水管道水力计算的设计数据（一）设计充满度一）设计充满
14、度1 1、污水在管道中的水深、污水在管道中的水深h h和管道直径和管道直径D D的比值称的比值称为设计充满度，为设计充满度，当当h/D=1h/D=1时称为满流；时称为满流；当当h/D1h/D1时称为不满流。时称为不满流。2 2、污水管道应按不满流设计，不同管径，其最、污水管道应按不满流设计，不同管径，其最大设计充满度不同（大设计充满度不同（室外排水设计规范室外排水设计规范）第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算三、污水管道水力计算的设计数据三、污水管道水力计算的设计数据3 3、规定污水管道充满度小于、规定污水管道充满度小于1 1的原因：的原因：为未预见水量增长留有余地：水量变化；地
15、下为未预见水量增长留有余地：水量变化；地下水、雨水入渗水、雨水入渗有利通风、排出有害有毒气体有利通风、排出有害有毒气体便于管道的疏通和维护管理便于管道的疏通和维护管理第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算 （二）设计流速二）设计流速污水在管内流动缓慢时，污水中所含杂质可污水在管内流动缓慢时，污水中所含杂质可能下沉，产生淤积，当污水流速增大时，能下沉，产生淤积，当污水流速增大时，可能产生冲刷现象，甚至损坏管道可能产生冲刷现象，甚至损坏管道1 1、污水管道最小允许流速、污水管道最小允许流速 自清流速自清流速 一般为一般为0.6m/s0.6m/s，是保证管道内不致发生淤积的流速；是保证管
16、道内不致发生淤积的流速；2 2、最大允许流速是保证管道不被冲刷损坏的流速，、最大允许流速是保证管道不被冲刷损坏的流速，金属管道为金属管道为10m/s10m/s，非金属管道为，非金属管道为5m/s5m/s。第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算 （三）最小设计坡度（三）最小设计坡度1 1、在均匀流情况下，水力坡度等于水面坡度，也、在均匀流情况下，水力坡度等于水面坡度，也等于管底坡度；等于管底坡度；2 2、最小设计坡度是保证管道不发生淤积时的坡度；、最小设计坡度是保证管道不发生淤积时的坡度；3 3、通常对同一直径的管道只规定一个最小坡度、通常对同一直径的管道只规定一个最小坡度4 4、管
17、径越大，坡度越小、管径越大，坡度越小第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算（四）最小管径（四）最小管径1 1、采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管、采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小；道埋深减小；2 2、为了养护工作方便，常规定一个最小管径，、为了养护工作方便，常规定一个最小管径，污水管道的最小管径在街区和厂区为污水管道的最小管径在街区和厂区为200mm200mm；在道路下为在道路下为300mm300mm3 3、如果计算所得的管径小于最小管径，则采用、如果计算所得的管径小于最小管径，则采用规定的最小管径。规定的最小管径。第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力
18、计算四、污水管道的埋深四、污水管道的埋深1 1、管道埋设深度的含义：、管道埋设深度的含义：覆土厚度覆土厚度管道外壁顶部到地面的距离管道外壁顶部到地面的距离埋设深度埋设深度管道内壁底到地面的深度管道内壁底到地面的深度2 2、污水管网占污水工程总投资的、污水管网占污水工程总投资的505075%75%，管道埋深越大，造价越高，所以管道埋深管道埋深越大，造价越高，所以管道埋深越小越好越小越好第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算3 3、限定管道的最小埋深的原因、限定管道的最小埋深的原因（1 1）防止污水冰冻和土壤冻）防止污水冰冻和土壤冻胀损坏管道；胀损坏管道；（2 2）防止地面荷载对管道）
19、防止地面荷载对管道的破坏；的破坏；（3 3）满足管道衔接上的要求。）满足管道衔接上的要求。第三节第三节 污水管道系统水力计算污水管道系统水力计算 出户管街区内污水管连接支管街道管街道污水管最小埋深示意图12HhI LZZh街区管道最小埋深计算公式街区管道最小埋深计算公式H H：街道污水管网起点最小埋深（：街道污水管网起点最小埋深（m m）。）。h h：街区管道起点最小埋深（：街区管道起点最小埋深（m m）。）。Z Z1 1：街道污水管起点检查井地面标高（：街道污水管起点检查井地面标高（m m）Z Z2 2：街区污水管起点检查井地面标高（：街区污水管起点检查井地面标高（m m）I:I:街区污水管
20、和连接支管坡度（街区污水管和连接支管坡度（m m）L:L:街区污水管和连接支管总长度（街区污水管和连接支管总长度（m m）:连接支管与街道污水管管内底高差（连接支管与街道污水管管内底高差（m m）12HhI LZZhh第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算五、污水管道水力计算的方法五、污水管道水力计算的方法n通常已知计算通常已知计算公式中的几个公式中的几个量，通过查水量，通过查水力计算图或水力计算图或水力计算表来确力计算表来确定未知量（见定未知量（见课本例题课本例题1.2）第三节第三节 污水管道的水力计算污水管道的水力计算第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计一、确定排
21、水区界，划分排水流域；一、确定排水区界，划分排水流域；二、管道定线和平面布置的组合；二、管道定线和平面布置的组合；三、控制点的确定和泵站的设置地点三、控制点的确定和泵站的设置地点四、确定设计管段和设计流量、选择管径四、确定设计管段和设计流量、选择管径五、绘制管道纵剖面图五、绘制管道纵剖面图 一、确定排水区界，划分排水流域一、确定排水区界，划分排水流域1、排水区界是污水排水系统设置的界限；、排水区界是污水排水系统设置的界限；2、一般按地形分水线划分排水流域；、一般按地形分水线划分排水流域；3、在地形起伏及丘陵地区，流域分界线与分水、在地形起伏及丘陵地区，流域分界线与分水线基本一致，在地形平坦无显
22、著分水线的地区，线基本一致，在地形平坦无显著分水线的地区，可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积。系统能合理分担排水面积。第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计二、管道定线和平面布置（回顾第三章相关内容）二、管道定线和平面布置（回顾第三章相关内容）1、在总体图上确定污水管道的位置和走向，称污水管道系统的定线。2、管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。3、布置连接管：街道排水管一般是在街坊规划未定时布置的，所以街道排水管上每隔80-120m需设置连接管伸入街坊人行道下，管径一般采用300mm,最小设计坡度0.00
23、3.第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计二、管道定线和平面布置（回顾第三章相关内容二、管道定线和平面布置（回顾第三章相关内容）4 4、管道定线时通常考虑的几个因素：、管道定线时通常考虑的几个因素：（1）城市规划）城市规划n（2）地形）地形n（3）污水处理厂及出水口位置）污水处理厂及出水口位置n（4）水文地质条件）水文地质条件n（5）道路宽度）道路宽度n（6）地下管线及构筑物的位置）地下管线及构筑物的位置地形一般是影响管道定线的主要因地形一般是影响管道定线的主要因素，一般宜顺坡排水。素，一般宜顺坡排水。第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计三、控制点的确定和泵站的设置地
24、点三、控制点的确定和泵站的设置地点（一）、控制点确定（一）、控制点确定1 1、在污水排水区域内，对管道系统的埋深、在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。起控制作用的地点称为控制点。2 2、各管道的起点一般为这条管道的控制点。、各管道的起点一般为这条管道的控制点。3 3、控制点中离出水口最远的一点，通常就、控制点中离出水口最远的一点，通常就是整个系统的控制点。是整个系统的控制点。4 4、确定控制点的标高，一方面应保证排水、确定控制点的标高，一方面应保证排水区域内各点的污水都能够排出，并考虑发展，区域内各点的污水都能够排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地。在埋深上适当留有
25、余地。第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计n5 5、不能因照顾个别控制点而增加整个管道系、不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统埋深。统埋深。（加强管材强度或填土抬高地面高程等）（加强管材强度或填土抬高地面高程等）n 对个别控制点进行的工程处理对个别控制点进行的工程处理n 加强管材强度加强管材强度n 填土提高地面高程填土提高地面高程n 设置泵站，提高个别点水位设置泵站，提高个别点水位第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计n（二）、泵站的设置二）、泵站的设置n1 1、中途泵站、中途泵站n当超过最大埋深时，应设置泵站来提高下游管道的位当超过最大埋深时，应设置泵站来提高下游
26、管道的位置，这种泵站称为中途泵站置，这种泵站称为中途泵站n2 2、局部泵站、局部泵站n抽升局部地区污水的泵站称为局部泵站抽升局部地区污水的泵站称为局部泵站n3 3、终点泵站或总泵站、终点泵站或总泵站:污水管道系统终点的埋深通常污水管道系统终点的埋深通常很大，污水处理构筑物受受纳水体水位的限制，一般很大，污水处理构筑物受受纳水体水位的限制，一般需埋深很浅或设置在地面上，因此设置泵站将污水抽需埋深很浅或设置在地面上，因此设置泵站将污水抽升至处理构筑物这类泵站称为终点泵站或总束站。升至处理构筑物这类泵站称为终点泵站或总束站。第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计四、设计管段及设计流量的确
27、定四、设计管段及设计流量的确定 1 1、设计管段划分、设计管段划分 估计可以采用估计可以采用同样管径同样管径和和坡度坡度的的连续连续管管段，就可以作为一个设计管段，就可以作为一个设计管段段;直线管段上及管道转弯处和旁侧管道接入直线管段上及管道转弯处和旁侧管道接入处均需设检查井，有旁侧管接入情况下设置的处均需设检查井，有旁侧管接入情况下设置的检查井可作为设计管段的起讫点。检查井可作为设计管段的起讫点。第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计四、设计管段及设计流量的确定四、设计管段及设计流量的确定 2 2、设计流量、设计流量n 本段流量本段流量q q1 1从管段沿线街坊流来的从管段沿线街
28、坊流来的污水量污水量n 转输流量转输流量q q2 2从上游管段和旁侧管从上游管段和旁侧管段流来的污水量段流来的污水量n 集中流量集中流量q q3 3从工业企业或大型公从工业企业或大型公共建筑流来的污水量共建筑流来的污水量第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计189工厂三种流量示意图三种流量示意图第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计五、污水管道的衔接(一一)污水管道在管径、坡度、高程发生变化及支管接入污水管道在管径、坡度、高程发生变化及支管接入的地方都需要设置检查井，井内上下游管道衔接的原的地方都需要设置检查井，井内上下游管道衔接的原则有两个则有两个 1 1、尽可能提高
29、下游管道的高程，以减少管道埋深，降、尽可能提高下游管道的高程，以减少管道埋深，降低造价低造价 2 2、避免上游管道中形成回水而造成淤积、避免上游管道中形成回水而造成淤积 (二二)污水管道在管径、坡度、高程发生变化及支管接入污水管道在管径、坡度、高程发生变化及支管接入的地方都需要设置检查井，井内上下游管道衔接的原的地方都需要设置检查井，井内上下游管道衔接的原则有两个则有两个 1 1、水面平接、水面平接 上游管段终端和下游管段起端水面标上游管段终端和下游管段起端水面标高相平高相平 2 2、管顶平接、管顶平接 上游管段终端和下游管段起端管顶标上游管段终端和下游管段起端管顶标高相平高相平水面平接示意图
30、 管顶平接示意图管顶平接示意图 管道衔接应注意的几点：管道衔接应注意的几点：1 1、下游管段起端水面和管底标高不得高于上游管段终端水面和管底、下游管段起端水面和管底标高不得高于上游管段终端水面和管底标高标高2 2、当管道敷设地区的地面坡度很大时，为了调整管内流所采用的管、当管道敷设地区的地面坡度很大时，为了调整管内流所采用的管道坡度将会小于地面坡度，为了保证下游管段的最小覆土厚度和道坡度将会小于地面坡度，为了保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。减少上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。3 3、若旁侧管段的管底标高比干管的管底标高大很多时，为保证干管
31、、若旁侧管段的管底标高比干管的管底标高大很多时，为保证干管有良好的水力条件，在旁侧管道上先设跌水井后再与干管连接。有良好的水力条件，在旁侧管道上先设跌水井后再与干管连接。反之，干管的管底标高高于旁侧管道的管底标高，则干管需要在反之，干管的管底标高高于旁侧管道的管底标高，则干管需要在交汇处设跌水井，增大干管埋深。交汇处设跌水井，增大干管埋深。六、污水管道在街道上的位置 管线布置的顺序一般是，从建筑红线向道管线布置的顺序一般是，从建筑红线向道 路中心线方向为路中心线方向为城市道路两侧控制沿街建筑物或构筑物城市道路两侧控制沿街建筑物或构筑物（如外墙（如外墙 台阶等）靠临街面的界线，又称建筑控制线。台
32、阶等）靠临街面的界线，又称建筑控制线。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建筑红建筑红线线道路中心线道路中心线第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计六、污水管道在街道上的位置 如果管道布置发生矛盾时，处理的原则是：新建让已如果管道布置发生矛盾时，处理的原则是：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，建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让重力流管，可弯的让不可弯的，检修次数少的让检修次数多的；可弯的让不可弯的，检修次数少的让检修次数多的；在地下设施拥挤的街道下，把污水管和其它管线集中在地下设施拥挤的街道下，把污水管和其它管线集中安置在隧道中，但雨水管一般不设在隧道中，与隧道平安置在隧道中，但雨水管一般不设在隧道中，与隧道平行敷设。行敷设。第四节第四节 污水管道系统的设计污水管道系统的设计n第五节第五节 污水管道的设计计算举例污水管道的设计计算举例(课本课本P293)P293)
