1、甘肃农业大学工学院 农业水利工程系系城镇给排水课程教案第一篇给水工程第一章 城镇给水工程第一节 城镇用水标准与用水量城镇用水量可分为生活用水量、生产用水量、 消防用水量和其他用水量一、用水标准（城市的）（一）生活用水标准与生活水平、生活习惯、气候条件、水费、水质等有关。（二）工业生产用水量标准用水标准由工艺专业提供。 工艺不同差异很大，同一种工艺也也因为地域不同而不同，用水量由工艺专业提供。（三）消防用水量标准 建筑设计防火规范（GB50016-2006） 高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）（2005版本）（1）城镇居住区室外消防用水量（同一时间内火灾次数的概念）（2）工厂、仓库
2、和民用建筑的室外消防用水量，应按同一时间内的 火灾次数（教科书3）（注意备注）（3）建筑物的室外消火栓用水量，不应小于表8.2.2-2的规定（教科书3）（注意备注）（四）其他用水量标准（教科书3） （1）浇洒、绿化 （2）汽车冲洗 （3）未预见水量及管阀漏失水量，分别按最高日用水量的8%-12%，和10%-12%计算。二、用水量变化 引入此概念的前提：每天用水量早晚不同，每年各季节不同。三、用水量计算q即给水管网须提供的最高日最高时的平均秒流量，城市给水管网以它作为设计流量。符号意义见教课书第4页第二节 水源与取水工程一、 水源的选择 水源地应设在水量、水质有保障和易于实施水源保护的地段。选用
3、地表水作水源时，水源地应在城镇和工业区上游，地下水水源地应选在不易污染的蓄水地段。二、水源的卫生防护 （1）地下水的卫生防护 （2）地表水的卫生防护 三、取水工程（一）地下水取水构筑物 1.管井 2.大口井 3.渗渠（二）地表水取水构筑物 1.固定式取水构筑物（水量大） （1）岸边式 （2）河床式 2.活动式取水构筑物（水量小） （1）浮船式 （2）缆车式第三节 净水与输配水工程一、水质标准 国家以规范的形式制定了水质标准，生活饮用水常规检验项目及限值。城镇供水是以生活饮用水标准要求的。二、净化工艺与净水厂（目的使原水水质达到饮用水标准） 1.净水工艺流程（对于不同水源原水，净化工艺有所不同）
4、（1）地面水处理工艺流程（较繁）（2）地下水处理工艺流程2.净水工艺（1）混凝沉淀 （2）过滤 （3）消毒工艺 3.净水厂三、输水与配水工程 输水与配水系统有输水泵站。中途升压站、输水管、配水管和调节构筑物组成。 1.输水泵站（二次泵站）与中途升压站 2.输水管（向城镇配水管网送水的总管） 3.配水管网（向用户供水的管道： a树枝式b环式） 4.管网上的附属设备 （1）阀门 （2）室外消火栓 5.调节构筑物 （1）清水池（水厂内） （2）高地水池或水塔第四节 给水管道、配件及设备一、金属管 （一）铸铁管 （二）刚管（焊接钢管、无缝钢管、热镀锌钢管） （三）铜管与不锈钢管二、非金属管 （一）钢筋
5、混凝土管 （二）石棉水泥管 （三）塑料管 （四）玻璃钢管三、管道配件及附属设备 （一）管道连接配件 （二）控制及调节配件 （三）配水配件（各种用水器具上的放水水龙头、冷热水龙头 感应式冲洗阀 、自闭式冲洗阀） （四）量测仪表 1.压力表、真空表、温度表（一般只测量不记录） 2.水量量测：水表、电磁水表、超声波流量计、孔板、文氏表第二章给水管网工程设计2.1 管段设计流量计算2.2 初拟管径2.3 管网平差2.4 管网水力计算2.5 输水管设计2.6 管网校核2.7 最大闭合差的环校正法和多水源管网平差2.8 设计成果整理管网计算会遇到两类课题：1管网设计计算（最高时）第一类课题2管网复核计算（
6、消防时、事故时及最大转输时等）第二类课题第一类课题第二类课题已知条件管网定线图、设计流量 管网定线图、设计流量、管径 拟定内容节点流量Qi、管段流量qij节点流量Qi、管段流量qij计算内容Dij、hij、hijhij、hij最终目的Dij、Ht、Hp复核最高时确定的水泵能否满足其他工况时Q、H的要求2.1 管段设计流量计算1、沿线流量 是指沿线分配给用户的流量。 管网配水情况比较复杂，高峰流量各异。计算时加以简化。比流量法，假定小用水户的流量沿线均匀分布。（1）长度比流量 假定水量沿管网长度均匀流出。管线单位长度上的配水流量，称为长度比流量，记作qcb。 则每一计算管段沿线流量记作qy为：。
7、该管段的计算长度，式中m )/( iicbylsllqq=（2）面积比流量 假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为面积比流量，记作qmb则每一计算管段沿线流量记作qy为：qy=qmb*Ai每一管段所负担的供水面积可按分角线法和对角线法划分。注意：1）面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响，计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。2）当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量应分别计算。3）同一管网，比流量的大小随用水量变化而变化。各种工况下需分别计算。2、节点
8、流量（1）、沿线流量为什么要转化为节点流量 但是，实际的管段并没有喇叭口形状的，管径也是不连续的，所以，仔细去计算每一个沿线流出去的流量已经没有实际意义了。沿线流量只有当其累积到一定量，足以引起管径变化的时候计算起来才有实际意义。这样，就可以不考虑实际沿线配水的情况，而把一定长度管段上的沿线流量用一个等效的流量来代替，即节点流量。（2）沿线流量如何转换成节点流量沿线流量划成节点流量公式（3）沿线流量转换成节点流量的依据假设沿线出流是均匀的，则管道的任一断面上的流量沿程水头损失将 ql移至两端点，分别为管道内流量为沿程水头损失根据水力等效原则 （2）、节点流量计算公式节点流量包括两部分：由沿线流
9、量划成节点流量和该节点的集中流量【例题】某城市最高时总用水量为260L/s，其中集中供应的工业用水量120 L/s（分别在节点2、3、4集中出流40 L/s）。各管段长度（单位为m）和节点编号见图。管段1-5、2-3、3-4为一侧供水，其余为双侧供水。试求：（1）比流量；（2）各管段的沿线流量；（3）各节点流量。解：1配水干管计算总长度2配水干管比流量3沿线流量： 各 管 段 沿 线 流 量 计 算管段编号管段计算总长度 （m） 比 流 量 (L/s.m) 沿 线 流 量 (L/s) 1-2 2-3 3-4 1-5 3-5 4-6 5-6 6-7 800 0.5600=300 0.5600=3
10、00 0.5600=300 800 800 600 500 0.03182 25.45 9.55 9.55 9.55 25.45 25.45 19.09 15.91 合 计 4400 140.004节点流量计算： 各 管 段 节 点 流 量 计 算节点节点连的管段节 点 流 量(L/s)集 中 流 量(L/s)节点总流量 (L/s)12345671-2 , 1-5 1-2 , 2-32-3 , 3-4 , 3-53-4 , 4-61-5 , 3-5 , 5-64-6 , 5-6 , 7-66-70.5(25.45+9.55)=17.500.5(25.45+9.55)=17.500.5(9.55
11、+9.55+25.45)=22.280.5(25.45+9.55)=17.500.5(9.55+25.45+19.09)=27.050.5(25.45+19.09+15.91)=30.220.5(15.91)=7.95 40 40 40 17.50 57.50 62.28 57.50 27.05 30.22 7.95合计140.00120.00260.002.2 初拟管径1、管段设计流量分配目的：确定各管段中的流量，进而确定管段直径。流量分配要保持水流的连续性，每一节点必须满足节点流量的平衡条件：流入任一节点的流量等于流离该节点的流量，若以流入为“一”，流离为“+”，则Q=0。a. 枝状网 水
12、流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有节点流量总和。b. 环状网 流量分配有多种组合方案基本原则：满足供水可靠性前提下，兼顾经济性。方法和步骤： 确定控制点位置，管网主导流向； 参照主导流向拟定各管段水流方向，以最短距离供水到大用户或边远地区； 尽量使平行的主要干管分配相近的流量（防止某些管段负荷过重），连接管要少分配流量，满足沿线配水为限（主要作用是干管损坏时转输流量） 各干管通过的流量沿主要流向逐渐减少，不要忽多忽少； 可以起端开始或从末端，满足节点流量的平衡条件。此分配值是预分配，用来选择管径，真正值由平差结果定。2、初拟管径确定管网中每一管段的直径是输水和配水系统设计计算
13、的主要课题之一。管段的直径应按分配后的流量确定。 在设计中，各管段的管径按下式计算：式中 q为管段流量，m3/s；V为管内流速，m/s。由上式可知，管径不但和管段流量有关，而且还与流速有关。因此，确定管径时必须先选定流速。为了防止管网因水锤现象而损坏，在技术上最大设计流速限定在2.53.0m/s范围内；在输送浑浊的原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，最低流速通常应大于0.60m/s，由此可见，在技术上允许的流速范围是较大的。因此，还需在上述流速范围内，根据当地的经济条件，考虑管网的造价和经营管理费用，来选定合适的流速。从公式可以看出，流量一定时，管径与流速的平方根成反比。如果流速选用的大
14、一些，管径就会减小，相应的管网造价便可降低，但水头损失明显增加，所需的水泵扬程将增大，从而使经营管理费（主要指电费）增大，同时流速过大，管内压力高，因水锤现象引起的破坏作用也随之增大。相反，若流速选用小一些，因管径增大，管网造价会增加。但因水头损失减小，可节约电费，使经营管理费降低。因此，管网造价和经营管理费（主要指电费）这两项经济因素是决定流速的关键。求一定年限t（称为投资偿还期）内，管网造价和经营管理费用之和为最小的流速，称为经济流速），以此来确定的管径，称为经济管径。各城市的经济流速值应按当地条件，如水管材料和价格、施工条件、电费等来确定，不能直接套用其他城市的数据。另外，管网中各管段的
15、经济流速也不一样，须随管网图形、该管段在管网中的位置、该管段流量和管网总流量的比例等决定。因为计算复杂，有时简便地应用“界限流量表”确定经济管径，见界限流量表 。由于实际管网的复杂性，加上情况在不断的变化，例如流量在不断增加，管网逐步扩展，诸多经济指标如水管价格、电费等也随时变化，要从理论上计算管网造价和年管理费用相当复杂且有一定难度。在条件不具备时，设计中也可采用由各地统计资料计算出的平均经济流速来确定管径，得出的是近似经济管径，见平均经济流速表 界 限 流 量 表管径/mm界限流量/Ls 1管径/mm界限流量/Ls 110094501301681509155001682372001528.
16、560023735525028.545700355490300456880049068535068969006858224009613010008221120平 均 经 济 流 速 表管径/mm平均经济流速e/Ls 1D=1004000.60.9D4000.91.4在使用各地区提供的经济流速或按平均经济流速确定管网管径时，需考虑以下原则：1）一般大管径可取较大的经济流速，小管径可取较小的经济流速；2）首先定出管网所采用的最小管径（由消防流量确定），按e确定的管径小于最小管径时，一律采用最小管径；3）连接管属于管网的构造管，应注重安全可靠性，其管径应由管网构造来确定，即按与它连接的次要干管管径相
17、当或小一号确定；4）由管径和管道比阻之间的关系可知，当管径较小时，管径缩小或放大一号，水头损失会大幅度增减，而所需管材变化不多；相反，当管径较大时，管径缩小或放大一号，水头损失增减不很明显，而所需管材变化较大。因此，在确定管网管径时，一般对于管网起端的大口径管道可按略高于平均经济流速来确定管径，对于管网末端较小口径的管道，可按略低于平均经济流速确定管径，特别是对确定水泵扬程影响较大的管段，适当降低流速，使管径放大一号，比较经济；5）管线造价（含管材价格、施工费用等）较高而电价相对较低时，取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，在求经济管径时，考虑了抽水所需
18、的电费。重力供水时，由于水源水位高于给水区所需水压，两者的标高差H可使水在管内重力流动。此时，各管段的经济管径应按输水管和管网通过设计流量时，供水起点至控制点的水头损失总和等于或略小于可利用的水头来确定。4.3 管网平差4.3.1 什么叫管网平差上一节课已经根据管网各节点流量进行了流量的初分配，并且已经根据初分配流量和经济流速初拟了管径。由于初分流量时是严格按照节点流量平衡来进行的，所以连续性方程能够满足，但是能量方程就有可能不满足，即环内正反两个方向的水头损失不相等。环内正反两个方向的水头损失之差称作闭合差。调整管段流量，减少闭合差到一定精度范围的过程就叫管网平差连续性方程能量方程4.3.2
19、 为什么要进行管网平差实际管网中的流量分配总是自动的满足连续性方程和能量方程，如果初分流量不能满足能量方程，那只能说明我们初分的流量在管网的实际流量中永远都不会发生，所以就不能根据这个初分流量进行后面的水力计算。这就要求对初分流量进行调整，使之符合实际情况。4.3.3 如何进行管网平差管网平差有下面3中方法（1）解环方程组法 原理：在初步分配流量的基础上，逐步调整管段流量以满足能量方程。L个非线性的能量方程N初步分配的流量一般不满足能量方程： N初步分配流量与实际流量的的差额为q，实际流量应满足能量方程：N将函数在分配流量上展开，并忽略高阶微量N方程组左边的第一部分即为我们初分流量时环内正反两
20、个方向水头损失差，称为闭合差：n将闭合差项移到方程组的左边，得到关于流量误差（校正流量）的线性方程组：N利用线性代数的多种方法可求解出校正流量。因为忽略了高阶项，得到的解仍然不能满足能量方程，需要反复迭代求解，直到误差小于允许误差值。 环方程组解法特点 ：l 方程数目少l 要求输入的参数的多适合于手工平差（2）解节点方程组法 原理：在初步拟订节点压力的基础上，逐步调整节点水压以满足连续性方程。 节点流量应该满足连续性方程：个连续性方程：N第二篇 排水篇第一章排水沟道系统课程学习目标和基本要求：(1)全面掌握和了解城镇排水工程系统规划的基本概念、常识。(2)准确掌握有关城镇排水管网设计的基本原理
21、以及相关的计算方法。第一节 城市排水系统的体制和组成排水系统：为了系统地排除和处置各种废水而建设的一整套工程设施。排水体制：污水不同的排出方式所形成的排水系统。一、规划与定线排水沟道系统应根据城市规划和建设情况统一考虑，分期建设。排水沟道系统使用年限长，改建困难，因此，应按远期水量设计，远期的规划年限应与城市的总体规划相协调。排水沟道系统的平面布置，应根据地形、道路建设情况、原有和规划的地下设施，施工条件以及城市污水处理厂的位置等许多因素综合考虑确定。排水沟道的流向与在街道上的位置应与街道的坡度协调、配合。（堵塞溢流）在一般情况下，排水沟道应尽量避免设在车行道下，如不可避免，应充分考虑施工对交
22、通和路面建设的影响。二、排水系统的体制合流制排水系统将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套沟道内排除的系统。分直排式合流制排水系统和截流式合流制排水系统两种。分流制排水系统将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的沟道内排除的系统。分完全分流制排水系统、不完全分流制排水系统和半分流制排水系统。1、 直排式合流制排水系统（见图11）将排除的混合污水不经处理和利用就近直接排入水体。以往的老城市差不多都是采用这种排水体制。特点：对水体污染严重；沟道建设相对较少，又不建污水厂，所以投资较低；不能满足环境保护的需要，一般不宜采用。改造这种系统时，常采用截流式合流制排水系统。2、 截流式合流制排水系统（见
23、图12）在早期建设的基础上，沿水体岸边增建一条截流干沟，并在干沟末端设置污水厂。同时，在截流干沟与原干沟相交处设置溢流井。特点：投资比直排式高；比直排式有了较大的改进；但在雨天，仍可能有部分混合污水因直接排放而污染水体，在多雨地区，污染可能仍然严重；随着环境质量标准的提高，这种系统也将满足不了要求。3、 完全分流制排水系统（见图13）生活污水和工业废水通过污水排水系统排至污水厂，经处理后排入水体；雨水则通过雨水排水系统直接排入水体。特点：投资一般比截流式高；雨水污水分流，环保效益较好；将导致初污雨水直接进入水体形成污染；适用于工矿企业和新建的城市。4、 不完全分流制排水系统（见图14）只设有污
24、水排水系统，没有完整的雨水排水系统，各种污水通过污水排水系统排至污水厂，经处理后排入水体；雨水则通过地面漫流进入不成系统的明沟和小河，然后进入水体。特点：无雨水排水系统，投资比较少；受地形的限制；适用于发展中的城镇、工业区和居住区（可分步投资，先建污水系统，再完善雨水系统）。5、半分流制排水系统（见图14）在完全分流制排水系统的基础上改进的。在雨水干沟上设置雨水跳跃井可截留初污雨水进入污水沟道。雨水干沟流量不大时，雨水与污水一起进入污水处理厂处理；雨水干沟流量超过截流量时，跳跃截流口经雨水出流干沟排入水体。特点：环境效益最好；在生活水平高、环境质量要求高的城镇可以采用。目前尚无实例。排水体制的
25、选择原则：三、 排水系统的组成部分排水系统是收集、输送、处理、利用及排放废水的全部工程设施。排水系统（图16） 沟道系统收集和输送废水的工程设施 污水厂改善水质和回收利用污水的工程设施 出水口废水排入水体的工程设施 （一） 城市污水系统城市污水系统的作用是收集住宅和公共建筑的污水并输送至污水厂，由五部分组成。1、房屋污水管道系统联结室内用水设备和室外沟道，以排除用过的水。（见教材）。污、废水在排水管系中的流动并不是一相流，而是呈现复杂的气水两相流。水封高度存水弯中存有的水柱的高度。水封层越厚，防止气体穿透的能力越强；但水封层太高，又会使存水弯底部容易产生沉积脏物，且安装也较困难。水封高度按不同
26、的卫生器具类型宜在25100mm范围内选用。2、城市污水沟道系统分坊内沟道和坊外沟道。有支沟、干沟和总干沟以及一些附属设施组成。为了便于清通，每段沟道都呈直线，段与段之间设窨井。倒虹管等，第三节会学到。3、污水泵站及压力管道4、污水厂5、出水口和事故排放口（二） 工厂排水系统工厂排水系统的作用是收集各车间及其他排水对象所排出的废水，送至回收利用、处理构筑物，或直接排入城市排水系统。由五部分组成。 1、车间内部沟道系统和设备（见教材） 2、厂内沟道系统（见教材，详细讲解图111）（其他的组成部分与城市污水系统相同）3、污水泵站及压力管道4、污水厂5、出水口和事故排放口（三） 雨水排水系统雨水排水
27、系统的作用是收集雨水径流，排入水体。由五部分组成。 1、房屋雨水管道系统收集屋面雨水，并将其排入室外的雨水沟道系统。2、街坊或厂区雨水沟道系统窨井、控制井等。3、街道雨水沟道系统有检查井、跌水井、出水口和雨水口等。4、排洪沟5、雨水泵站及压力管必要时抽升部分或全部雨水。 第二节 沟道及沟道系统上的构筑物一、概述见教材沟道的基本要求（对管材的要求）：1、 不渗水否则将降低沟道的排水能力或是污染邻近的地下水。2、 抗腐蚀和耐冲刷磨损某些污水和地下水有侵蚀性，杂质有冲刷磨损作用。3、 水力性能好内壁面整齐光滑，减少水流阻力，保持水流畅通。4、 能承担外压力土压力、车辆压力和内部水压，而且在运输和施工
28、中不致破裂。5、价格便宜，易于施工，使用寿命长应就地取材，考虑预制管件和快速施工的可能性，以降低造价以及运输和施工费用，从而降低整个沟道系统的造价。二、 沟管 通常是圆形的非金属管子。圆形：水力性能好。在一定坡度下，在指定断面面积下，水力半径最大，因此流速大，流量也大。此外，便于预制，使用材料经济，对外压抵抗力较强。能获得较高的稳定性，运输、施工和养护方便。非金属：抗腐蚀性、耐冲刷磨损性和经济性都优于金属管。只有在外力很大或对渗漏要求特别高的场合才采用金属管。 (一) 混凝土管混凝土管适用于排除雨水、污水。管径一般小于450 mm，长度为0.61 m。管口有承插式、企口式和平口式（见图1-12
29、）。前两种方式适用于中、小口径的管道，后一种适用于大口径的管道。管间连接方式管节间用水泥砂浆或沥青油膏填封，前者为刚性，强度高，适用于一般废水管道和水头低于5 m的低压管，后者为柔性，适用于地基较差的管道连接，能承受微量的不均匀沉陷（下同）。 混凝土管一般在专门的工厂预制，也可以现场浇制。混凝土管的制造方法有捣实法、压实法和振荡法。优点：原料较易获得，设备、制造工艺简单。缺点：抗蚀性较差，既不耐酸也不耐碱；抗渗性也较差；管节短、接头多，施工复杂。(二) 钢筋混凝土管 钢筋混凝土管适用于排除雨水、污水。管径一般5002400 mm，长度在13 m之间。口径在700 mm以上时，采用内外两层钢筋，
30、钢筋的混凝土保护层为25 mm。当管道埋深较大或敷设在土质条件不良的地段，以及穿越铁路、河流、谷地时，都可采用钢筋混凝土管（还可以用金属管）。除用于无压管外，亦可用作倒虹管以及泵站的压力管。其它优缺点同混凝土管。 管口：承插、企口和平口。制造方法：捣实法、压实法和振荡法。其它优缺点同混凝土管。(三) 陶土管 陶土管差不多适用于各种水质，特别是酸性废水。缺点是质脆易碎，不宜敷设在松土和地质不稳定地区（如土崩或地震地区）。 烧制过程 管径 管长 外形（图113）(四) 金属管铸铁管、钢管在外力很大或对渗漏要求特别高的场合下才采用金属管。在压力管线上和施工特别困难的场合也常采用。优点：质地坚固，抗压
31、抗震抗渗透性好，水流阻力小（内壁光滑），管节长、接头少。缺点：价格昂贵，抗腐蚀性差。(五) UPVC管（白色塑料管） (六) 玻璃钢管 (七) HDPE管合理选择管材的原则1、 静力学方面，必须具有较大的稳定性，在承受荷载时应是稳定的和坚固的。2、 水力学方面，应具有最大的排水能力，在一定的流速下不产生沉淀物。3、 经济方面，市场供应充足，单长造价较低。4、 养护方面，应便于冲洗和清淤，使用寿命长。5、 适用性方面，不易被腐蚀和磨损。特别说明：生活污水以及中性或弱碱性（pH=810）的工业废水，上诉管材都适用，当生活污水沟道，河流污水沟道采用混凝土或钢筋混凝土管材时，由于沉积污泥会析出硫化氢腐
32、蚀沟道，可在沟道内加入专门的衬层（多由沥青，煤焦油或环氧树脂材料做成）；如果是碱性（pH10）的工业废水，用陶土管或砖渠；如果是较强酸性（pH5）的工业废水，用陶土管、耐酸水泥砌的砖渠或内壁涂有塑料或环氧树脂衬层的管道；其它情况下，可根据各管材的优缺点进行选择。 三、 沟渠常用沟渠断面（见图1-14），各断面优缺点见教材。四、管道基础 常用的管道基础有：砂土基础、灰土基础、混凝土基础。各种基础的形式、做法和适用条件参见给水排水标准图集S222。五、窨井各种检查井窨井，又称检查井，主要是为了检查、清通和连接沟道而设置的（见图1-15）。文字说明在p24检查井的位置：沟道交汇、转弯处；管道尺寸、标
33、高或坡度变化处；直线沟道上每隔一段距离处；特殊用途处。具体技术说明见教材p23 窨井井身和井盖的材料见教材p23和p24。井身与地面的距离见教材p25。 标准设计参见给水排水标准图集S231 S232 S233六、跌水井当上下游沟段出现较大的落差(大于1m)时，一般窨井不再适用，改用跌水井连接。管道直径小于等于200mm时，一次落差不宜超过6m，管道直径为300400mm时，一次落差不宜超过4m，管径大于400mm时，其一次跌水高度和跌水方式应通过水力计算确定。跌水井是设有消能设施的窨井，它可以克服水流跌落时产生的巨大冲击力，宜设在直线沟段（转弯处不宜设）。跌水井的构造见教材。跌水井有多种形式
34、：竖管式、竖槽式、阶梯式和堰坝式。标准设计参见给水排水标准图集S234图1-20竖管式跌水井和图1-21阶梯式跌水井七、水封井当工业废水中含有易燃的挥发性物质时（如汽油类物质），它的沟道水面空间常充满空气和易燃气体的混合物，易发生爆炸，并点燃水面浮油，火有窜入车间的危险。为防止这种气体进入车间，在连接车间内、外沟段的窨井中应设置水封，这种窨井叫水封井（图1-22）。当排泄这类废水的沟道很长时，在沟道适当的位置也应设置水封井。这类沟道具有危险性，定线时要注意安全问题。水封的深度一般为0.25m，井上设通风管（其管径不得小于100mm），井底设沉泥槽。八、溢流井(见教材)在合流沟道与截留沟道的交接
35、处，设置溢流井以完成截留(晴天)和溢流(雨天)的作用。截流槽式溢流井（图1-23）溢流井示意图（图1-24）九、跳越井(见教材)一般用于半分流制排水系统，设在截留沟道与雨水沟道的交接处（图1-25）。十、冲洗井(见教材)当污水在沟道内的流速不能保证自清时，为防止淤积可设置冲洗井。冲洗井一般适用于管径小于400mm的较小沟道，冲洗沟道长度一般为250m左右（见图1-26）。十一、潮门井(见教材)为防止潮水或河水倒灌进排水沟道，在排水沟道出水口上游的适当位置应设置潮门井，潮门井是装有防潮闸门的窨井（见图1-27）。十一、雨水口雨水口是在雨水沟道或合流沟道上收集地面雨水的构筑物。设在交叉路口、路侧边
36、沟的一定距离处以及设有道路边石的低洼地方(宜设在汇水点或截水点，不宜设在汇水很少或不便的地方)。雨水口的形式和数量应按汇水面积上所产生的径流量和雨水口的泄水能力来确定。雨水口包括进水篦、井身和连接管三部分。形式：边沟雨水口（进水篦稍低于边沟底水平放置图1-28）、侧石雨水口（进水篦嵌入边石垂直放置图1-29）和联合式雨水口图1-30。汇水能力与适用条件p31 间距p31 篦面高p31 与窨井的连接p31雨水口井身一般不大于1.0m，一般为0.60.8m。其泄水能力及适用条件见给水排水标准图集S235。图1-28边沟雨水口 图1-29侧石雨水口十二、 倒虹管定义：倒虹管由进水井、沟管及出水井组成
37、。分直管式和折管式。位置：穿越河道、铁路、洼地、或地下构筑物等障碍物不能按原高程通过；尽可能与障碍物轴线垂直。数目：穿越小河，旱沟，洼地时可设1条；穿越河道时一般设两条，1用1备（穿过河道的倒虹管，应选择在河床和河岸较稳定、不易被冲刷的地段及埋深较小的部位敷设。管顶与河床的垂直距离一般不小于0.5m。）；穿越特殊重要的构筑物时应设3条，2用1备。长度： 角度： 管材和管径选择： 流速： 进出水井： 图1-34避开地下管道的直式倒虹管图1-33穿越道河的折管式倒虹管防止倒虹管内污泥淤积的措施（前面都已经讲了，这里再次强调）(1) 提高倒虹管内的设计流速：一般采用1.21.5m/s；(2) 最小管
38、径采用200mm；(3) 在进水井或靠近进水井的上游沟道的窨井底部设沉淀槽；(4) 折管式倒虹管的上升管与水平线夹角应不大于30 。十三、 管桥沟道穿过谷地时，可以不变更坡度而用栈桥或桥梁承托沟管，这种构筑物称为管桥。十四、 出水口（见教材）（沟道出水口的位置和形式应根据出水水质、水体的水位及其变化幅度、水流方向、下游用水情况、边岸变迁(冲、淤)情况和夏季主导风向等因素确定，并要取得当地卫生主管部门和航运管理部门的同意。污水和受水水体需充分混合时，出水口常长距离伸入水体。 雨水出水口设在常水位以上。污水出水口应尽可能在常水位以下。 出水口与河道连接处，一般设置护坡或土墙。 出水标高比水体水面高
39、出很多时，应考虑设置单级或多级跌水设施。）第二章 城市污水管道系统的规划设计第一节 沟道中的水流情况污水在沟道系统中的流动特点1. 管网呈树枝状且沿程流量递增；2. 靠重力流动；3. 污水中含有杂质（清水；过水断面面积变化；粗糙系数发生变化。）近似按清水出厂管计算；4. 沟道中流速沿程有变化：（沿程流量有变化；转弯，交叉，变径等处流速有变化。）近似按稳定均匀流计算。第二节 污水沟道水力学设计的原则沟道水力学设计：根据水力学原理确定沟道的管径，坡度和高程。一.设计原则（见教材）1.不溢流 2.不淤积 3.不冲刷沟壁 4.要注意通风第三节 沟道水力学计算用的基本公式一. 水力计算公式1. 流量公式
40、：Q=Av(4.2.1)式中：Q设计流量（m3/s）；A水流有效断面面积（m2）；v流速（m/s）。2. 流速公式：式中：v流速（m/s）；R水力半径（m）；I水力坡降；n粗糙系数。3. 方程组：流速公式；qv=二.污水设计流量计算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。污水管（渠）道设计的主要内容包括：划分排水流域，进行管网定线；划分设计管段，确定各设计管段的设计流量；进行管（渠）道的水力计算，确定管径、坡度、流速及埋深等；绘制管（渠）道平面图及剖面图。2.1污水设计流量计算污水设计流量是污水管道系统及附属构筑物设计的依据。2.1.1设计污水量定额居民生活污水定额是指居民每人每
41、日所排出的平均污水量。居民生活污水定额与居民生活用水定额、建筑内给排水设施水平及排水系统普及程度等因素有关。我国现行室外排水设计规范规定，可按当地用水定额的8090采用。对给排水系统完善的地区可按90计，一般地区可按80计。综合生活污水定额(还包括公共建筑排放的污水)注意：采用平均日污水量定额。工业企业工业废水和职工生活污水和淋浴废水定额：与给水定额相近，可参考。2.1.2污水量的变化通常用变化系数来反映城镇污水量的变化程度。变化系数有日变化系数、时变化系数和总变化系数。日变化系数Kd：在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。 时变化系数Kh：最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值，称为时变化系数。 总变化系数Kz：最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数。Kz= Kd Kh1居民生活污水量变化系数总变化系数与平均流量有一定关系，平均流量愈大，总变化系数愈小。生活污水量总变化系数宜按现行室外排水设计规范规定采用。（1）查表生活污水量总变化系数 污水平均日流量（L/s）51540701002005001000总变化系数Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3注：1.当污水平均日流量为中间
