排水工程(合流制管渠系统的设计)

第四部分合流制管渠系统的设计合流制管渠系统是指在同一管渠内排除生活污水、工业废水和雨水的管渠系统.合流制管渠系统特点•结构简单，管渠总长度小•与分流制相比，截流干管管径大，泵站和污水处理厂规模大•雨天径流时，部分生活污水也溢流到水体，造成一定程度的污染•晴天时，管渠内流量小，流速低，易淤积合流制管渠系统的使用条件•排水区域内有水源充沛的水体，足够大的环境容量，使污染程度控制在允许范围之内•街道比较完善，必须采用暗管排除雨水，而街道又比较狭窄，管渠的设置位置受到限制时，可以考虑采用合流制合流制管渠布置时注意问题•管渠的布置应能使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，并尽可能以最短距离坡向水体•截流干管与水体平行布置，在适当位置设置溢流井•合理控制溢流井的数目和位置•在上游，尽量利用边沟排除雨水合流制排水管渠的设计流量sirQQQQ=++第一个溢流井上游管渠设计流量式中：Qs——生活污水设计流量Qi——工业废水设计流量Qr——雨水设计流量sirQQQQ=++isQQ和分别为生活污水和工业废水的平均流量。siQQ+称为旱流流量Qf溢流井下游管渠的设计流量012()sisiQnQQQQQQ=+++++式中:n0——截流倍数Q1——溢流井下游排水面积上的雨水设计流量Q2——溢流井下游排水面积上的生活污水平均流量与工业废水最大班平均流量之和截流倍数n0溢流井后，不从溢流井泄出的雨水量，通常按旱流流量的指定倍数计算，该指定倍数称为截流倍数n0我国《室外排水设计规范》规定采用n0为1~5工程实际中，我国多数城市都采用n0=3美国、日本等多采用n0=3~5合流制排水管渠的水力计算要点•按满流进行设计•重现期应适当放大，因为混合污水有污染•应合理确定截流倍数n0溢流井形式截流槽式溢流堰式跳跃堰式城市旧合流制排水管渠系统的改造改合流制为分流制改为截流式合流对溢流的混合污水量进行控制第五部分排水管渠及附属构筑物排水管渠的断面形式要求•静力学上，具有一定的抗荷载能力，坚固稳定，抗压抗折，不破裂、不变形•水力学上，尽可能大的排水能力，不淤积，不沉淀•经济上，造价低•管理维护上，便于疏通、清洗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度三种管座基础排水管渠附属构筑物-雨水口雨水口的作用:收集雨水的构筑物雨水口的组成进水箅:通常为铸铁制，也有混凝土制。一般一个平箅雨水口可排泄15~20L/s的地面径流量。进水箅设在道路交叉口、低洼地、路侧边沟等处，间距25~50m井筒:通常采用砖砌结构，或钢筋混凝土浇制，深度小于1.0m。其形式有带沉泥井的和不带沉泥井的两种连接管:连接管的管径大于200mm，坡度大于0.01，长度小于25m。在同一连接管上雨水口的个数不多于3个排水管渠附属构筑物-检查井为了便于对管道进行检查和清通，必须设置检查井。检查井一般设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠上检查井的组成井底:基础为卵石、碎石或混凝土浇筑，井底为半圆形或弧形，水力条件好，减小阻力井身:砖砌结构，水泥砂浆抹面。通常为圆形，在大管径交汇处，可用矩形、扇形井盖:为铸铁或混凝土制。为防止雨水流入，通常高于地面排水管渠附属构筑物-倒虹管穿越河流、洼地、铁路、地下构筑物时，需按下凹的折线方式敷设管道，称为倒虹管。倒虹管由进水井、下行管、平行管、上行管和出水井组成倒虹管设计时注意事项•进水井应设事故排出口，堵塞时污水有出路•倒虹管与河流等障碍物尽量垂直布置，减小距离•倒虹管布置时，一般并列设置两条•倒虹管与河床底的垂直距离不小于0.5m防止倒虹管淤积措施•设计流速规定为1.2~1.5m/s，最小不能小于0.9m/s•在进水井设置冲洗措施，冲洗流速大于1.2m/s•进入进水井前，应设置沉积槽•上行与下行管与水平夹角不应大于30度•最小管径为200mm•在进水井中设置闸门，以调节流量•在虹吸管内设置防沉装置