第2章 城市排水管网设计

第2章排水管网设计2.1排水系统体制及其确定排水系统的体制一般有分流制和合流制两种类型。合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统；分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。从环境保护方面来看，如果采用合流制，从控制和防止水体污染来看，是较好的，但这时截流主干管很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也了相应增加。采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体，水体受到污染。分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对城市水体会造成污染，这是它的缺点。但分流制可以减小晴天和雨天时流入污水厂的水质水量变化，减小污水厂运行管理的复杂性；还可以保持管内的流速，不致发生沉淀。同时，分流制比较灵活，容易改造，能适应社会发展的需要，一般又能符合城市卫生的要求，在国内外都有较广泛的应用。从造价方面来看，合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%~40%，但是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。从维护管理方面来看，晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天才接近满管流，因而雨天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。但根据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲走，这样合流制管道的维护费用可以降低。但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。经过综合考虑，采用分流制排水系统。2.2管网定线原则定线应遵循的主要原则：应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。1.尽量利用地势，由高到低布置；管线总长度尽可能短，同时使最大服务面积的雨污水得以排除；管中水流时间尽可能短，尽量不要迂回；2.污水处理厂选址设置在城市水体下游；3.尽量不穿越或少穿越河流、铁路等障碍，尽量不设和少设提升泵站；4.雨水就近排放，尽可能利用湖泊和河流；5.主干管尽量靠近工业企业等排污大户，并设置在主干道下。2.3污水管道平面布置首先根据地形划分排水区域。从镇区规划图中可以看出，地形较平缓，河流位于市区东部。因为甲、乙两个工厂排水量大，故将主干管设置在便于其排水的地方。其次，处理用水的排放点应位于河流的下游，以免对城市的生活用水取用产生影响。可以根据街区面积的大小及城市布局来划分排水区域，以使各管道能合理分担排水面积，使干管在最小合理埋深的情况下，流域内污水能以自流方式接入。其次，确定污水管道的布置形式，主干管、干管、支管的位置和流向，并确定污水处理厂及出水口的位置。经过考虑，将主干管布置在机场南延街和纬七路，在东西向设置九条干管，南北向设置一条，分别连接至主干管。将污水厂设置在河流下游，整个市区的东南部。污水管道系统的具体布置参见附图1城镇污水管网平面布置图。2.4污水管道的水力计算2.4.1街区编号及面积将各街区编上号码（编号见附录），并按各街区的平面范围计算面积，将结果列入表2.1中。表2.1街区编号及面积街区编号街区面积（ha）街区编号街区面积（ha）街区编号街区面积（ha）街区编号街区面积（ha）113.672518.124911.15733.90218.222611.03504.75747.35311.38279.57517.78758.17415.882810.19527.94769.07516.04295.325310.73773.02617.14309.30547.92785.77710.26319.375512.64793.8089.81325.61564.44801.8599.913316.48574.85813.401013.223411.63583.66828.07112.61354.99599.90833.05123.30362.88603.68845.54133.62375.47619.91855.90144.85385.73623.68861.92156.09396.846310.17873.81165.35406.02644.74883.95174.674111.10659.00898.16184.99428.07665.30193.48439.96673.00202.91444.806810.04214.73458.876917.83224.574610.74702.96238.55474.96715.39248.20489.25725.982.4.2设计流量的计算居住人口密度为230人/ha，居民生活污水定额为160L/（人·d），则城市生活污水定额5.148165%90nL/（人·d），则生活污水比流量3953.03600242305.148360024nqsL/(s·hm2)居民生活污水量变化系数KZ按1107.2.zQK计算。1.各管段的本段流量q1q1=q0·F（2.4a）式中：q1—设计管段的本段流量（L/s）；F—设计管段服务的街区面积（ha），见表2.1。2.转输流量q2转输流量为下游管段接受的上游管段和旁侧管段流来的污水量，由上游管段的流量累加而得。合计平均流量q为本段流量q1再加上转输流量q2，则生活污水设计流量：Q1=q·KZ(2.4b)3.集中流量q3：是从工业企业或者其他大型公共建筑流来的污水量。则生活污水设计流量Q1再加上集中流量q3，为该管段的设计流量Q。即管段设计流量Q=Q1+q3如设计管段6~7，有本段流量（街坊39）q1、转输5~6干管的流量q2、转输集中流量q3三部分组成：街坊39的面积为6.84ha（见表2.1），故本段平均流量为L/s7.284.6395301.Fqqs。转输流量q2=91.77L/s，则6~7管段的合计平均流量为L/s47.9477.917.221qqq，总变化系数64.147.947.27.211.011.0qKz，故该管段的生活污水设计流量为Q1=q·Kz=94.47×1.64=154.66L/s。转输集中流量138.89+115.74=254.63L/s。故管段6~7的设计流量Q=154.66+254.63=409.29L/s其余各管道设计流量的计算方法与上述方法相同。计算结果如表2.2所示。表2.2污水管网设计流量计算表管段编号居民区生活污水量（或综合生活污水量）集中流量q3设计流量/(L/s)本段流量q1转输流量q2/(L/s)合计平均流量q2/(L/s)总变化系数KZ生活污水设计流量/(L/s)本段/(L/s)转输/(L/s)街坊编号街坊面积/hm2比流量qsL/(s·hm2)流量q1/(L/s)1234567891011121~2————————138.89—138.8913~14————10.6310.632.0822.13——22.1314~15————16.9716.971.9833.56——33.5615~16————19.1019.101.9537.28——37.2816~2————20.2720.271.9439.31——39.312~3————20.2720.271.9439.31—138.89178.2017~18————6.46.42.2014.12——14.1218~19————11.111.12.0723.06——23.0619~20————17.717.71.9734.77——34.7720~3————21.121.11.9340.75——40.753~4————41.3741.371.7974.17—138.89213.0621~22————5.55.52.2412.26——12.26续表2.2管段编号居民区生活污水量（或综合生活污水量）集中流量q3设计流量/(L/s)本段流量q1转输流量q2/(L/s)合计平均流量q2/(L/s)总变化系数KZ生活污水设计流量/(L/s)本段/(L/s)转输/(L/s)街坊编号街坊面积/hm2比流量qsL/(s·hm2)流量q1/(L/s)12345678910111222~23————10.910.92.0822.69——22.6923~4————18.118.11.9635.59——35.594~5————59.4759.471.72102.44—138.89241.3324~25————6.26.22.2113.70——13.7025~26————12.112.12.0524.83——24.8326~5————15.215.22.0030.42——30.425~6————74.6774.671.68125.45115.74138.89380.0827~28————3.73.72.38.6——8.628~29————10.610.62.122.1——22.129~30————15.615.62.031.2——31.230~6————17.117.12.033.8——33.86~7396.840.39532.791.7794.471.64154.66—254.6409.2631~32—————4.062.319.39——9.39续表2.2管段编号居民区生活污水量（或综合生活污水量）集中流量q3设计流量/(L/s)本段流量q1转输流量q2/(L/s)合计平均流量q2/(L/s)总变化系数KZ生活污水设计流量/(L/s)本段/(L/s)转输/(L/s)街坊编号街坊面积/hm2比流量qsL/(s·hm2)流量q1/(L/s)12345678910111232~33————6.406.402.2014.08——14.0833~34————10.7210.722.0822.31——22.3134~35————13.9713.972.0228.22——28.2235~36————21.1321.131.9340.79——40.7936~7————25.4925.491.8948.20——48.207~8444.80.39531.90119.96121.861.59193.99—254.6448.5937~38—————5.402.2412.12——12.1238~39————11.6811.682.0624.07——24.0739~40————15.5615.562.0031.06——31.0640~41————20.9520.951.9340.4840.4841~42————24.7324.731.9046.92——46.9242~43————28.7628.761.8753.67——53.6743~8————30.8730.871.8557.15——57.15续表2.2管段编号居民区生活污水量（或综合生活污水量）集中流量q3设计流量/(L/s)本段流量q1转输流量q2/(L/s)合计平均流量q2/(L/s)总变化系数KZ生活污水设计流量/(L/s)本段/(L/s)转输/(L/s)街坊编号街坊面积/hm2比流量qsL/(s·hm2)流量q1/(L/s)1234567891011128~9474.960.39531.96152.73154.691.55239.87—254.60494.4744~45—————7.202.1715.65——15.6545~46————13.5413.542.0327.45——27.4546~47————17.4617.461.9734.42——34.4247~48————21.9621.961.9242.21——42.2148~49————25.6425.641.8948.44——48.4449~50————29.3429.341.8654.63——54.6350~9————31.5631.561.8558.28——58.289~10————186.25186.251.52282.98—254.6537.5851~52—————4.502.2910.29——10.2952~53————11.2711.272.0723.32——23.3253~54————15.19