1、第章污水管网设计与计算第第9章章 污水管网设计与计算污水管网设计与计算 城镇污水由城镇综合生活污水和工业废水组成。城镇污水由城镇综合生活污水和工业废水组成。综合生活污水由居民生活污水和公共建筑污水组成。综合生活污水由居民生活污水和公共建筑污水组成。居民生活污水指居民家庭日常生活中产生的污水。居民生活污水指居民家庭日常生活中产生的污水。公共建筑污水指机关、学校、医院、办公楼、娱乐场所、宾馆、浴室、商业公共建筑污水指机关、学校、医院、办公楼、娱乐场所、宾馆、浴室、商业网点等产生的污水。网点等产生的污水。工业废水是工业企业内产生的工业废水和生活污水及淋浴污水。工业废水是工业企业内产生的工业废水和生活
2、污水及淋浴污水。污水管网设计的主要任务是：污水管网设计的主要任务是：1污水管网的布置和定线；污水管网的布置和定线；1污水管网总设计流量及各管段设计流量计算；污水管网总设计流量及各管段设计流量计算；2污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算；污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算；3污水提升泵站设置与设计；污水提升泵站设置与设计；4污水管网施工图绘制等。污水管网施工图绘制等。厂区排水厂区排水建筑排水建筑排水城市排水管道敷设现场照片城市排水管道敷设现场照片 9.1 9.1 污水设计流量计算污水设计流量计算9 91 11 1 设计污水量定额设计污水量定额居民生活污水定额和综合生活污水定额居
3、民生活污水定额和综合生活污水定额?室外排水设计标准室外排水设计标准?GB50014-2006?GB50014-2006 规定，可按当地用规定，可按当地用水定额的水定额的80809090采用。对给排水系统完善的地区采用。对给排水系统完善的地区可按可按9090计，一般地区可按计，一般地区可按8080计。计。居民生活污水定额是指居民每人每日所排出的平均污水居民生活污水定额是指居民每人每日所排出的平均污水量。量。居民生活污水定额与居民生活用水定额、建筑内给排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。水设施水平及排水系统普及程度等因素有关。综合生活污水定额包括
4、公共建筑排放的污水公共建筑综合生活污水定额包括公共建筑排放的污水公共建筑用水量定额用水量定额?建筑给水排水建筑给水排水?。污水量的变化污水量的变化日变化系数日变化系数Kd：在设计年限内，最大日污水量与平均日污水量的比值。在设计年限内，最大日污水量与平均日污水量的比值。时变化系数时变化系数Kh：在设计年限内，最大时污水量与该日平均时污水量的比值。在设计年限内，最大时污水量与该日平均时污水量的比值。总变化系数总变化系数Kz：在设计年限内，最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。在设计年限内，最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。Kz=Kd Kh图图9.1 某城市一日用水量和排水量统计某城市一日用
5、水量和排水量统计 图图9.2 排水量日变化统计曲线图排水量日变化统计曲线图1 1居民生活污水量变化系数居民生活污水量变化系数污水平均日流污水平均日流量（量（L/s）51540701002005001000总变化系数总变化系数Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3计算公式计算公式10003.1100057.253.211.0ddddzQQQQK式中式中Qd平均日污水流量平均日污水流量L/s。生活污水量总变化系数生活污水量总变化系数KZ 表表9.1工业种类工业种类冶金冶金化工化工纺织纺织食品食品皮革皮革造纸造纸时变化系数时变化系数Kh1.01.11.31.51.52.01.52.01
6、.52.01.31.8工业企业生活污水和淋浴污水量变化系数工业企业生活污水和淋浴污水量变化系数 生活污水：一般车间生活污水：一般车间3.03.0，高温车间，高温车间2.52.5。淋浴污水：下班后淋浴污水：下班后1 1小时使用，不考虑变化。小时使用，不考虑变化。2工业废水量变化系数工业废水量变化系数 工业废水量变化与生产工艺有密切联系，需要通过实地调查和分析求得。工业废水量变化与生产工艺有密切联系，需要通过实地调查和分析求得。大局部工业产品的生产工艺与气候、温度关系不大，生产废水量比较均匀，大局部工业产品的生产工艺与气候、温度关系不大，生产废水量比较均匀，日变化系数较小，多数情形下，日变化系数日
7、变化系数较小，多数情形下，日变化系数Kd可近似取值为可近似取值为1。下表列出了局部工业生产废水量时变化系数下表列出了局部工业生产废水量时变化系数Kh，可供参考使用。，可供参考使用。局部工业生产废水的时变化系数局部工业生产废水的时变化系数 表表9.23工业企业生活污水和淋浴污水量变化系数工业企业生活污水和淋浴污水量变化系数 工业企业生活污水量按每工作班污水量定额计算，变化系数与工业企业生活用水量工业企业生活污水量按每工作班污水量定额计算，变化系数与工业企业生活用水量变化系数根本相同，一般车间采用变化系数根本相同，一般车间采用3.0，高温车间采用，高温车间采用2.5。工业企业淋浴污水量按每个工作班
8、污水量定额计算，每班考虑在工业企业淋浴污水量按每个工作班污水量定额计算，每班考虑在1h之内使用，均匀之内使用，均匀用水和排水。用水和排水。污水设计流量计算污水设计流量计算1居民生活污水设计流量居民生活污水设计流量Q1 居民生活污水最大日设计流量居民生活污水最大日设计流量Q1用下式计算：用下式计算：3600241111iizNqKQ式中式中q1i 平均日居民生活污水量标准，平均日居民生活污水量标准，L/(capd)；N1i各排水区域效劳人口数，各排水区域效劳人口数，cap；KZ1生活污水量的总变化系数。生活污水量的总变化系数。平均日设计流量平均日设计流量Qd为为36002411iidNqQ(9.
9、4)(9.3)2公共建筑污水设计流量公共建筑污水设计流量Q2：公共建筑排放的污水量比较集中，例如公共浴室、旅馆、医院、学校住宿区、洗公共建筑排放的污水量比较集中，例如公共浴室、旅馆、医院、学校住宿区、洗衣房、餐饮娱乐中心等。污水量定额参照有关公共建筑的用水量标准采用。污水设计衣房、餐饮娱乐中心等。污水量定额参照有关公共建筑的用水量标准采用。污水设计流量流量Q2用下式计算：用下式计算：222223600iih iiq N KQT式中式中 q2i最高日污水量标准最高日污水量标准L/用水单位用水单位d；N2i效劳单位数；效劳单位数；Kh2i时变化系数。时变化系数。T2i排水小排水小时时 数，数，h。
10、(9.5)3工业废水设计流量工业废水设计流量工业废水的设计流量工业废水的设计流量Q3：333333(1)3.6iiiiiK q NfQT式中式中q3i废水量定废水量定额；额；N3i产品单位；产品单位；T3i生产小时生产小时数，数，h；f3i重复利用率；重复利用率；K3i时变化系数。时变化系数。设计设计流量计算续设计设计流量计算续4 4工业企业生活污水量和淋浴污水设计流量工业企业生活污水量和淋浴污水设计流量Q4Q4工业企业生活污水和淋浴污水的设计流量工业企业生活污水和淋浴污水的设计流量Q4Q4用下式计算：用下式计算：式中式中q4ai一生活用水量定额，一生活用水量定额，L/cap班；班；q4bi一
11、淋浴用水量定额，一淋浴用水量定额，L/cap班；班；N4ai一生活用水总人数，一生活用水总人数，cap；N4bi一淋浴用水总人数，一淋浴用水总人数，cap；T4ai每班工作小时数，每班工作小时数，h；Kh4ai生活污水量变化系数，一般车间生活污水量变化系数，一般车间3.0，高温车间，高温车间2.5。(9.7)在地下水位较高的地区，应考虑地下水渗入管道的水量。缺乏测定资料时，可按平均在地下水位较高的地区，应考虑地下水渗入管道的水量。缺乏测定资料时，可按平均日综合生活污水和工业废水总量的日综合生活污水和工业废水总量的 1015计算。计算。课本课本P159例例7.14444444()36003600
12、aiaih aibibiaiqNKqNQT5城市污水设计总流量城市污水设计总流量 污水设计总流量采用直接求和的方法计算，如下式：污水设计总流量采用直接求和的方法计算，如下式：4321QQQQQh(9.8)9.2 管段设计流量计算管段设计流量计算 污水管网的节点与管段污水管网的节点与管段 污水管网的管道分类：污水管网的管道分类：连接管连接管-连接用户的污水管道；连接用户的污水管道；污水支管污水支管-收集连接管中污水输送至干管的管道；收集连接管中污水输送至干管的管道；污水干管污水干管-主要承担污水输送功能的大型管道又可分为主干管和干管。主要承担污水输送功能的大型管道又可分为主干管和干管。节点和管段
13、：节点和管段：应用管网图论方法，将污水管网图形简化为节点和管段两类元素，并进行应用管网图论方法，将污水管网图形简化为节点和管段两类元素，并进行分类编码，即可以定义污水管网模型。分类编码，即可以定义污水管网模型。节点：管道交叉点、管径变化点、高程变化点、方向变化点等；节点：管道交叉点、管径变化点、高程变化点、方向变化点等；管段：在两个节点之间，管道直径、流量和坡度保持不变的一段管道单元。管段：在两个节点之间，管道直径、流量和坡度保持不变的一段管道单元。如图如图9.3，可以用管段编码，可以用管段编码1，2，3，NP和节点编码和节点编码1，2，3，NN，其中，其中，NP35为管段为管段总数，总数，N
14、N36为节点总数，对于枝为节点总数，对于枝状管网，状管网，NN=NP+1。图图9.3管段的上游端汇入污水流量和该管段管段的上游端汇入污水流量和该管段的收集污水量作为管段的输水流量，的收集污水量作为管段的输水流量，称为管段设计流量。称为管段设计流量。污水管网为不含回路的树状管网。污水管网为不含回路的树状管网。列出各管段对应的上游和下游节点编号列出各管段对应的上游和下游节点编号的集合，加上各节点的地理平面坐标位置的集合，加上各节点的地理平面坐标位置和高程，即可唯一地确定管网的图形，并和高程，即可唯一地确定管网的图形，并构造管网图形的关联矩阵。图构造管网图形的关联矩阵。图9.3所示管网所示管网的管段
15、上游和下游节点编号集合如表的管段上游和下游节点编号集合如表9.4。节点设计流量计算节点设计流量计算设计流量：最高日最高时的污水流量。设计流量：最高日最高时的污水流量。管段设计流量计算管段设计流量计算从上游起端节点向下游节点，依次计算管段设计流量，直到末端节点，假定从上游起端节点向下游节点，依次计算管段设计流量，直到末端节点，假定居民生居民生活污水、工业废水、工业企业生活与沐浴污水、公共建筑污水等四类污水活污水、工业废水、工业企业生活与沐浴污水、公共建筑污水等四类污水的最高小的最高小时流量同时出现，设计流量直接累加，时流量同时出现，设计流量直接累加，得到污水管网管段设计流量的计算公式：得到污水管
16、网管段设计流量的计算公式：节点流量：该节点所接入的集中污水流量和该节节点流量：该节点所接入的集中污水流量和该节点下游管段所连接用户的污水流量之和。前者称点下游管段所连接用户的污水流量之和。前者称为集中流量，后者称为本段流量。为集中流量，后者称为本段流量。前述四类污水流量中有三类工业废水、工业企前述四类污水流量中有三类工业废水、工业企业职工生活污水和淋浴排水、公共建筑污水作业职工生活污水和淋浴排水、公共建筑污水作为集中流量处理，只有居民生活污水是本段沿为集中流量处理，只有居民生活污水是本段沿线流量。线流量。如图如图9.4所示，沿线流量按照管段效劳面积或管所示，沿线流量按照管段效劳面积或管长比例分
17、配，全部加到上游节点作为节点流量长比例分配，全部加到上游节点作为节点流量不同于给水管网计算时均分到两端节点上。不同于给水管网计算时均分到两端节点上。式中式中q1i居民生活污水平均日流量，居民生活污水平均日流量，L/s；q2i工业废水设计流量，工业废水设计流量，L/s；q3i工业企业生活与淋浴污水设计流量，工业企业生活与淋浴污水设计流量，L/s；q4i公共建筑生活污水设计流量，公共建筑生活污水设计流量，L/s；Kzli居民生活污居民生活污水量总变化系数，根据水量总变化系数，根据q1i查表查表9.1或用式或用式9.2计算；计算；M污水管网中的管段总数。污水管网中的管段总数。q4i条管段输送的公共建
18、筑生活污水设计流量，条管段输送的公共建筑生活污水设计流量，L/s，它们在管网中满足连，它们在管网中满足连续性条件；续性条件；Kzli条管段输送的居民生活污水量总变化系数，根据条管段输送的居民生活污水量总变化系数，根据q1i查表查表9.1或用式或用式9.2计算；计算；M污水污水管网中的管段总数。管网中的管段总数。图图9.4 管段效劳面积划分图管段效劳面积划分图 MiqqqqKqiiiiizi,2,143211L/s 9.9 本段流量计算本段流量计算Fqqs1设计流量计算o 式中 n:生活污水定额L/人d；o p:人口密度人/ha。o 某一设计管段的设计流量可由下式计算：o 式中 q ij:某一设
19、计管段的设计流量L/s；o q1:本段流量L/s；o q2:转输流量L/s；o q3:集中流量L/s；o kz:生活污水总变化系数。86400nqsqqqkqijz123o 将街坊依次编号并计算其面积，将街坊依次编号并计算其面积，列入表中。用箭头标出各街坊污水排列入表中。用箭头标出各街坊污水排出的方向。出的方向。河至污水厂火车站浴工厂甲工厂乙街坊面积汇总表街坊面积汇总表 2转输流量 q2 是从上游管段和旁侧管段流来的污水量；8、11、15三点的埋深可由冰冻深度及最小覆土厚度的限值决定，但因干管与等高线垂直布置，干管坡度可与地面坡度相近，因此埋深增加不多，整个管线上又无个别低洼点，故8、11、1
20、5三点的埋深不能控制整个主干管的埋设深度。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。实验室模拟实验说明，溶解性COD的去除效率可高达80-90%。三种衔接方法：管底平接、水面平接和管底平接；图上还应有图例、主要工程工程表和施工说明。技术设计时，要进行所有管道的水力计算。在剖面图的下方要画一表格，表中列出检查井号、管道长度、管径、管道设计坡度、设计地面高程、设计管内底高程、埋设深度、管道材料、接口形式和根底类型。6绘制管道平面图和纵剖面图1在街坊平面图上布置污水管道工业企业生活污水和淋浴污水的设计流量Q4用下式计算：9 污水管道期望坡度使确定的管道坡度
21、在满足最小设计流速的前提下，既不使管道的埋深过大，又便于旁侧支管的接入。a水面平接 b管顶平接污水干管-主要承担污水输送功能的大型管道又可分为主干管和干管。降落量iL(m)o 各设计管段的设计流量应列表进行计算。各设计管段的设计流量应列表进行计算。o 本例中，居住区人口密度为本例中，居住区人口密度为350350人人/ha/ha，居民污，居民污水定额为水定额为120 L/120 L/人人dd，那么生活污水比流量为，那么生活污水比流量为【例【例9.2】例】例9.1的居住小的居住小区污水管网设计如图区污水管网设计如图9.5所所示，街坊划分为示，街坊划分为27个，箭个，箭头表示各街坊污水排出方头表示各
22、街坊污水排出方向，各街坊汇水面积见表向，各街坊汇水面积见表9.5。该小区自北向南倾斜，。该小区自北向南倾斜，坡度较小，街道支管布置坡度较小，街道支管布置在较低一侧，干管根本与在较低一侧，干管根本与等高线垂直，布置在小区等高线垂直，布置在小区南面河岸低处，根本与等南面河岸低处，根本与等高线平行。污水管网平面高线平行。污水管网平面采用截流式形式布置，初采用截流式形式布置，初步设计方案如图步设计方案如图9.5所示。所示。试计算干管各管段污水设试计算干管各管段污水设计流量。计流量。图图9.5【解解】本管网中主干管为本管网中主干管为17，可分为，可分为6个管段，其个管段，其中管段中管段12输送工厂甲集输
23、送工厂甲集中流量，管段中流量，管段56输送工输送工厂乙集中流量，管段厂乙集中流量，管段23、34、45和和67分别接纳分别接纳街坊街坊24、25、26和和27的生的生活污水。三条干管为活污水。三条干管为82、114和和166，均没有直接，均没有直接的本段流量。的本段流量。居民生活污水平均日流量居民生活污水平均日流量按面积分配，比流量为：按面积分配，比流量为：管段设计流量计算见表管段设计流量计算见表9.6。486.020.5040.24idAAQq9.3污水管道设计参数污水管道设计参数 为了保证污水管道的正常运行，为了保证污水管道的正常运行，?室外排水设计标准室外排水设计标准?GB50014-2
24、006对相关设对相关设计参数作了相应规定。计参数作了相应规定。图图9.6充满度示意图充满度示意图 设计充满度设计充满度 在一个设计管段中，污水在管道中的水深在一个设计管段中，污水在管道中的水深h和管道直径和管道直径D的比值的比值称为设计充满度，如图称为设计充满度，如图9.6 所示。当所示。当h/D=1时称为满管流，当时称为满管流，当h/D1时称为非满管流。时称为非满管流。污水管道应按非满管流设计，为未预见水量留有余地，防止污污水管道应按非满管流设计，为未预见水量留有余地，防止污水溢出；排除有害气体；便于管道的疏通和维护。设计标准规定污水溢出；排除有害气体；便于管道的疏通和维护。设计标准规定污水
25、管道的最大设计充满度见表水管道的最大设计充满度见表9.7。最大设计充满度最大设计充满度 表表9.7管径管径D或渠道高度或渠道高度H(mm)最大设计充满度最大设计充满度h/D或或h/H2003000.553504500.655009000.7010000.75 在计算污水管道充满度时，设计流量不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，在计算污水管道充满度时，设计流量不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于但当管径小于或等于300mm时，应按短时间内的满管流复核，保证污水不溢流到地时，应按短时间内的满管流复核，保证污水不溢流到地面。对于明渠，设计标准规定设计超高不小于面。对于明渠，设计
26、标准规定设计超高不小于0.2m。设计流速设计流速 为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速应限制最大和最小设计流速。为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速应限制最大和最小设计流速。最小设计流速：管道不淤积流速，与污水中所含悬浮物的成分和粒度有关。最小设计流速：管道不淤积流速，与污水中所含悬浮物的成分和粒度有关。?室室外排水设计标准外排水设计标准?规定污水管渠最小设计流速为规定污水管渠最小设计流速为0.6m/s，含有金属、矿物固体或重油，含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道，其最小设计流速宜适当加大；明渠的最小设计流速为杂质的生产污水管道，其最小设计流速宜适当加大；明渠的最小设计流速为0.4
27、m/s。最大设计流速：管道不冲刷流速。该值与管道材料有关，金属管道的最大设计流最大设计流速：管道不冲刷流速。该值与管道材料有关，金属管道的最大设计流速为速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为，非金属管道的最大设计流速为5m/s。明渠最大设计流速按表明渠最大设计流速按表9.8采用。采用。最小管径最小管径为了养护方便，规定采用允许最小管径。在居住区和厂区内，为了养护方便，规定采用允许最小管径。在居住区和厂区内，污水支管最小管径为污水支管最小管径为200mm，干管最小管径为干管最小管径为300mm。城镇道路下的污水管道最小管径为城镇道路下的污水管道最小管径为300mm。假设设计管段效劳面积小，可
28、直接采用最小管径，称为不计算管段。假设设计管段效劳面积小，可直接采用最小管径，称为不计算管段。明渠最大设计流速表明渠最大设计流速表9.8明渠类别明渠类别最大设计流速最大设计流速(m/s)明渠类别明渠类别最大设计流速最大设计流速(m/s)粗砂或低塑性粉质粘土粗砂或低塑性粉质粘土0.8草皮护面草皮护面1.6粉质粘土粉质粘土1.0干砌块石干砌块石2.0粘土粘土1.2浆砌块石或浆砌砖浆砌块石或浆砌砖3.0石灰岩或中砂岩石灰岩或中砂岩4.0混凝土混凝土4.0最小设计坡度最小设计坡度 为防止管道内产生沉淀，规定最小设计流速，相应的管道坡度称为最小为防止管道内产生沉淀，规定最小设计流速，相应的管道坡度称为最
29、小设计坡度。设计坡度。设计坡度与设计流速的平方成正比，与水力半径的设计坡度与设计流速的平方成正比，与水力半径的4/3次方成反比，不同管径次方成反比，不同管径的污水管道应有不同的最小坡度。设计充满度条件下，管径越大，最小设的污水管道应有不同的最小坡度。设计充满度条件下，管径越大，最小设计坡度值越小计坡度值越小 标准规定最小设计坡度：管径标准规定最小设计坡度：管径200mm的最小设计坡度为的最小设计坡度为0.004；管径；管径300mm的最小设计坡度为的最小设计坡度为0.003。当管道坡度不满足不淤流速时，应有防淤、。当管道坡度不满足不淤流速时，应有防淤、清淤措施。清淤措施。钢筋混凝土管的建议最小
30、设计坡度见表钢筋混凝土管的建议最小设计坡度见表 9.9。钢筋混凝土管的建议最小设计坡度见表钢筋混凝土管的建议最小设计坡度见表 9.9。常用管径的最小设计坡度钢筋混凝土管非满流常用管径的最小设计坡度钢筋混凝土管非满流 表表9.9污水管道埋设深度污水管道埋设深度 污水管道埋设深度：管道内壁底部离开地面的垂直距离，是一个重要设污水管道埋设深度：管道内壁底部离开地面的垂直距离，是一个重要设计参数。计参数。覆土厚度：管道顶部离开地面的垂直距离，见图覆土厚度：管道顶部离开地面的垂直距离，见图9.7。埋设深度分为起点。埋设深度分为起点埋深、终点埋深和平均埋深，平均埋深是起点埋深和终点埋深的平均值。埋深、终点
31、埋深和平均埋深，平均埋深是起点埋深和终点埋深的平均值。最小覆土厚度：保证管道不受外界压力和冰冻的影响和破坏的覆土厚度最小覆土厚度：保证管道不受外界压力和冰冻的影响和破坏的覆土厚度最小限值，这一最小限值。最小限值，这一最小限值。污水管道的最小覆土厚度，一般应满足下述三个要求：污水管道的最小覆土厚度，一般应满足下述三个要求：1防止管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道防止管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道?室外排水设计标准室外排水设计标准?规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，管底可埋设在冰冻线以上水接近的工业废水管道
32、，管底可埋设在冰冻线以上0.15m。有保温措施或水。有保温措施或水温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以加大。温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以加大。2防止地面荷载破坏防止地面荷载破坏 车行道下管最小覆土厚度不宜小于车行道下管最小覆土厚度不宜小于0.7m。非车行道下的管道最小覆土厚。非车行道下的管道最小覆土厚度可减小。度可减小。3满足街区污水连接管衔接要求满足街区污水连接管衔接要求 从安装技术考虑，建筑物首层卫生设备的污水出户从安装技术考虑，建筑物首层卫生设备的污水出户连接管最小埋深一般采用连接管最小埋深一般采用0.50.7m，所以污水支管起点，所以污水支管起点最小埋深也应有最小埋深也
33、应有0.60.7m。最大埋深：管道允许埋设深度的最大值称为最大允许埋最大埋深：管道允许埋设深度的最大值称为最大允许埋深，应根据技术经济指标及施工方法而定。一般在枯燥深，应根据技术经济指标及施工方法而定。一般在枯燥土壤中，最大埋深不超过土壤中，最大埋深不超过78m；在多水、流砂、石灰岩；在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过地层中，一般不超过5m。图图9.7管道埋深示意图管道埋深示意图污水管道的衔接污水管道的衔接 检查井设置原那么：污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的检查井设置原那么：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及直线管段每隔一定距离。地方及直线管段每
34、隔一定距离。污水管道在检查井中衔接，遵守两个原那么：污水管道在检查井中衔接，遵守两个原那么：一防止上游管道形成回水，造成淤积；一防止上游管道形成回水，造成淤积；二在平坦地区应尽可能提高低游管道的标高，以减少埋深。二在平坦地区应尽可能提高低游管道的标高，以减少埋深。管道的常用衔接方法：水面平接，管顶平接、管底平接。管道的常用衔接方法：水面平接，管顶平接、管底平接。水面平接：确定上、下游管道直径和设计充满度后，使上、下游管道内的设计水水面平接：确定上、下游管道直径和设计充满度后，使上、下游管道内的设计水面保持等高。适用于上、下游管道直径相同时，特别是在平坦地区采用，可使下游管面保持等高。适用于上、
35、下游管道直径相同时，特别是在平坦地区采用，可使下游管道埋深小。水面平接法如图道埋深小。水面平接法如图9.8(a)所示。所示。管顶平接：设计时使上、下游管道顶部保持等高，使上、下游管道内水平有一定管顶平接：设计时使上、下游管道顶部保持等高，使上、下游管道内水平有一定落差，不容易产生回水，但下游管道的埋深可能增加。适用于地面坡度较大或下游管落差，不容易产生回水，但下游管道的埋深可能增加。适用于地面坡度较大或下游管道直径大于上游管道直径时采用。管顶平接法如图道直径大于上游管道直径时采用。管顶平接法如图9.8(b)所示。所示。a水面平接 b管顶平接图9.8污水管道衔接示意图 特殊情况下，如下特殊情况下
36、，如下游管道地面坡度急增时，下游管径可能小于上游管道游管道地面坡度急增时，下游管径可能小于上游管道，此时应采用，此时应采用管底管底平接平接方法，保持上下游管道底部等高。方法，保持上下游管道底部等高。o 注意：o 1下游管段起端的水面和管内底标高都不得高于上游管段终端的水面和管内底标高。o 2当管道敷设地区的地面坡度很大时，为调整管内流速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减少上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。o 3在旁侧管道与干管交汇处，假设旁侧管道的管内底标高比干管的管内底标高相差1m以上时，为保证干管有良好的水力条件，最好在旁侧管道上先设跌水井后再与
37、干管相接。o 由于生活污水对管材无特殊要求，且管道的敷设条由于生活污水对管材无特殊要求，且管道的敷设条件较好，故在本设计中，件较好，故在本设计中，DN400 mm的管道采用的管道采用混凝土管，混凝土管，DN400 mm以上的管道采用钢筋混凝土以上的管道采用钢筋混凝土管。管。o 在各设计管段的设计流量确定后，便可按照污水管在各设计管段的设计流量确定后，便可按照污水管道水力计算的方法，从上游管段开始依次进行各设计管道水力计算的方法，从上游管段开始依次进行各设计管段的水力计算。段的水力计算。o 水力计算步骤的方法和步骤水力计算步骤的方法和步骤 o 方法：方法：o 确定设计流量后，即从上游管段开始，进
38、确定设计流量后，即从上游管段开始，进行各设计管段的水力计算。行各设计管段的水力计算。设计流量设计流量Q及管及管道粗造系数道粗造系数n，求管径，求管径D、设计充满度、设计充满度h/D、管道坡度、管道坡度i和流速和流速v。o 为了简化管道水力计算，常使用水力计算简为了简化管道水力计算，常使用水力计算简图。在进行水力计算时，对于每一个管段，图。在进行水力计算时，对于每一个管段，有六个水力因素：设计流量有六个水力因素：设计流量Q及管道粗造系及管道粗造系数数n，求管径，求管径D、设计充满度、设计充满度h/D、管道坡、管道坡度度i和流速和流速v。计算时采用水力计算表。计算时采用水力计算表 Q 和和n，D、
39、v、i、h/D四个参数中，知四个参数中，知道两个就可以查到其他的两个。道两个就可以查到其他的两个。根据水力计算简表计算水力参数根据水力计算简表计算水力参数o 1、n=0.014，D=300mm，i=0.004，Q=30L/s，o 求求v和和h/D;o 2、n=0.014，D=400mm，v=0.9m/s，Q=41L/s，o 求求i和和h/D;o 3、n=0.014，D=300mm，h/D=0.60，Q=32L/s，o 求求i和和v;o 步骤：步骤：o (1)从管道平面布置图上量出每一设计管从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中第段的长度，列入表中第2项。项。o 2将各设计管段的设计
40、流量填入表中第将各设计管段的设计流量填入表中第3项。设计管段起止点检查井处的地面标高项。设计管段起止点检查井处的地面标高列入表中第列入表中第10、11项。项。o 3计算每一设计管段的地面坡度，作计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时的参考。为确定管道坡度时的参考。o 4根据管段的设计流量根据管段的设计流量Q，参照地面，参照地面坡度坡度I，确定各设计管段的管径，确定各设计管段的管径D、设计流、设计流速速V、设计坡度、设计坡度i和设计充满度和设计充满度h/D。污水主干管水力计算表污水主干管水力计算表 管管段段编编号号管道管道长度长度 L L（m m）设计设计流量流量Q Q(L/s)(L/s
41、)管道管道D D(mm)(mm)坡度坡度i i流速流速（m/sm/s）充满度充满度降落量降落量iLiL(m)(m)标高（标高（m m）埋设深度埋设深度（m m）h/Dh/DH H(m)(m)地面地面水面水面管内底管内底上端上端下端下端上端上端下端下端上端上端下端下端上端上端下端下端1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212131314141515161617171 12 2 11011025.00 25.00 3003000.0030 0.0030 0.70 0.70 0.51 0.51 0.1530.153 0.330 0.330 86.20 86.20
42、86.10 86.10 84.353 84.353 84.023 84.023 84.200 84.200 83.870 83.870 2.00 2.00 2.23 2.23 2 23 3 25025038.09 38.09 3503500.0028 0.0028 0.75 0.75 0.52 0.52 0.1820.182 0.700 0.700 86.10 86.10 86.05 86.05 84.002 84.002 83.302 83.302 83.820 83.820 83.120 83.120 2.28 2.28 2.93 2.93 3 34 4 17017039.56 39.56
43、 3503500.0028 0.0028 0.75 0.75 0.53 0.53 0.1860.186 0.476 0.476 86.05 86.05 86.00 86.00 83.302 83.302 82.826 82.826 83.116 83.116 82.640 82.640 2.93 2.93 3.36 3.36 4 45 5 22022060.92 60.92 4004000.0024 0.0024 0.80 0.80 0.58 0.58 0.2320.232 0.528 0.528 86.00 86.00 85.90 85.90 82.822 82.822 82.294 82.
44、294 82.590 82.590 82.062 82.062 3.41 3.41 3.84 3.84 5 56 6 24024066.92 66.92 4004000.0024 0.0024 0.82 0.82 0.62 0.62 0.2480.248 0.576 0.576 85.90 85.90 85.80 85.80 82.294 82.294 81.718 81.718 82.046 82.046 81.470 81.470 3.85 3.85 4.33 4.33 6 67 7 24024084.36 84.36 4004000.0023 0.0023 0.85 0.85 0.60
45、0.60 0.270.270.552 0.552 85.80 85.80 85.70 85.70 81.690 81.690 81.138 81.138 81.420 81.420 80.868 80.868 4.38 4.38 4.83 4.83 o 其余各设计管段的管径、坡度、流速和充满度的其余各设计管段的管径、坡度、流速和充满度的计算方法与上述方法相同。计算方法与上述方法相同。o 在水力计算中，由于在水力计算中，由于 Q、D、I、v、h/D各水力各水力因素之间存在着相互制约的关系，因此，在查水力计算因素之间存在着相互制约的关系，因此，在查水力计算图时，存在着一个试算过程，最终确定的图时，
46、存在着一个试算过程，最终确定的 D、I、v、h/D要符合设计标准的要求。要符合设计标准的要求。o 5根据设计管段的长度和设计坡度求管段的降落量根据设计管段的长度和设计坡度求管段的降落量。如管段。如管段12的降落量为的降落量为IL0.0021100.22 m，列入表中第，列入表中第9项。项。o 6根据管径和设计充满度求管段的水深。如管段根据管径和设计充满度求管段的水深。如管段12的水深的水深 hDh/D0.350.4470.16 m，列入表中第列入表中第8项。项。o(7)求各设计管段上、下端的管内底标高和埋设深度。o 确定控制点的管道埋深确定控制点的管道埋深o 应根据城市的竖向规划，保证排水区域
47、内各点的污应根据城市的竖向规划，保证排水区域内各点的污 o 水都能自流排出，并考虑开展，留有适当余地；水都能自流排出，并考虑开展，留有适当余地；o 不能因照顾个别点而增加整个管道系统的埋深。不能因照顾个别点而增加整个管道系统的埋深。o 对个别点对个别点o 应采取加强管材强度；应采取加强管材强度；o 填土提高地面高程以保证管道所需的最小覆土厚度；填土提高地面高程以保证管道所需的最小覆土厚度；o 设置泵站提高管位等措施，减小控制点的埋深设置泵站提高管位等措施，减小控制点的埋深.o 污水管道平面图和纵剖面图的绘制方污水管道平面图和纵剖面图的绘制方法见本章第五节。本例题的设计深度仅法见本章第五节。本例
48、题的设计深度仅为初步设计，所以，在水力计算结束后为初步设计，所以，在水力计算结束后将求得的管径、坡度等数据标注在管道将求得的管径、坡度等数据标注在管道平面图上。同时，绘制出主干管的纵剖平面图上。同时，绘制出主干管的纵剖面图。面图。9.4污水管网水力计算污水管网水力计算目的：目的：根据管段设计流量，由上游管段开始，进行管段水力计算，确定管段直径和坡度。根据管段设计流量，由上游管段开始，进行管段水力计算，确定管段直径和坡度。-管道坡度尽可能与地面平行，减少埋深；管道坡度尽可能与地面平行，减少埋深；-保证合理的设计流速，不发生淤积和冲刷；保证合理的设计流速，不发生淤积和冲刷；-造价经济。造价经济。较
49、大坡度地区管段设计较大坡度地区管段设计当自然地形坡度可以利用时，管道可以沿当自然地形坡度可以利用时，管道可以沿着地面坡度敷设，如图着地面坡度敷设，如图9.9所示，节约工所示，节约工程费用。程费用。由管段设计流量和最大充满度约由管段设计流量和最大充满度约束条件，可计算管段直径束条件，可计算管段直径D。计算过程如。计算过程如下：下：不计算管段确实定不计算管段确实定不计算管段：标准规定，在街区和厂区内最小管径为不计算管段：标准规定，在街区和厂区内最小管径为200mm，在街道下的最，在街道下的最小管径为小管径为300mm。当设计污水流量小于一定值时，可以不计算而直接采用最。当设计污水流量小于一定值时，
50、可以不计算而直接采用最小管径，在平坦地区还可以直接采用最小设计坡度。小管径，在平坦地区还可以直接采用最小设计坡度。通过计算可知，当管道粗糙系数为通过计算可知，当管道粗糙系数为n=0.014时，对于街区和厂区内管道，最小时，对于街区和厂区内管道，最小设计坡度为设计坡度为4，当设计流量小于，当设计流量小于9.19L/s时，可以直接采用最小管径时，可以直接采用最小管径200mm；对于街道下管道，最小设计坡度为对于街道下管道，最小设计坡度为3，当设计流量小，当设计流量小33L/s时，可以直接采时，可以直接采用最小管径用最小管径300mm。图图9.9 污水管道期望坡度污水管道期望坡度 式中式中E1、E2
