轻院 污水管道水力学设计

第三章污水管道系统设计四、基本建设程序：可行性研究阶段计划任务书阶段设计阶段组织施工阶段竣工验收交付使用论证项目技术经济可行性确定基建项目编制设计文件设计图纸与概预算项目实施第一节污水设计流量的确定•设计流量选取的原则•选取设计期限(20~30年)内的最大日(或最大班)最大时的污水流量作为设计流量。•(包括生活污水设计流量和工业废水设计流量，在地下水位较高的地区，宜适当考虑地下水渗入量)•城市污水设计流量•城市污水设计总流量一般采用直接求和的方法进行计算。•即直接将上述各项污水设计流量（居民生活污水、公共建筑生活污水、工业企业内部生活污水及淋浴污水、工业废水）计算结果相加，作为污水管网设计的依据，其中不排入城市污水管道的工业废水不予计算。•在地下水位较高的地区，还应适当加上地下水渗入量。一、污水设计流量——指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，设计流量包括生活污水量和工业废水量。生活污水设计流量居住区生活污水公共建筑生活污水工业企业生活污水及淋浴污水工业废水设计流量二、居住区的生活污水设计流量的确定总KAPqQdd360024式中：dQ——居住区的生活污水设计流量，L/s；dq——居住区生活污水量标准(每人每日平均排出的污水量，可查阅《建筑给水排水设计规范》)；P——人口密度，单位面积上人口数，人/2hm；A——排水区域面积，2hm。K总——总变化系数。居住区生活污水量标准dq为设计期限终了时，每人每日排出的平均污水量，按《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）采用。居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的用水定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。可按当地相关用水定额的80%～90%采用。对给水排水系统完善的地区可按当地用水定额的90％采用，一般地区可按当地用水定额的80％计。居住区生活污水排水定额卫生设备情况室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设备和淋浴设备室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应分区一二三四五生活污水每人每日排水定额（L）55-9090-125130-17060-95100-140140-18065-100110-150145-18565-100120-160150-19055-90100-140140-180注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东的一部分；第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分；第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部；第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小部分设计人口数N设计人口数N为设计期限终了时的预估人口数，与城市的发展规模及人口的增长率有关。其估算方法有二：(1)按城市总体规划确定的人口密度计算N=PA式中：P——人口密度，即单位面积上的人口数，人/2hm；A——排水区域面积，2hm。(2)按人口自然增长率计算nNN)1(0式中：N——设计人口数，即n年后的估计人口数；N0——现在人口数；γ——人口自然增长率；n——设计期限(20~30年)。K总(1)概念K总是污水流量的总变化系数。日变化系数平均日污水量最大日污水量＝日K时变化系数最大日平均时污水量最大日最大时污水量＝时K总变化系数：时日总最大日平均时污水量最大日最大时污水量）平均日污水量（）一年中最大日污水量（KKK24/24/•K总的选取•①可按当地实际生活污水量变化资料采用，没有测定资料时，可查表或计算确定。•②查阅《室外排水设计规范》（GB50014-2006）(已知平均日流量时使用)生活污水量总变化系数K总平均日流量/(L·s-1)5154070100200500≥1000总变化系数K总2.32.01.81.71.61.51.41.3注：a.当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内插法求得；b.当平均日流量小于5L/s，则K总取2.3；当大于1000L/s，则K总取1.3经验公式计算：由于一般城市缺乏K日和K时的数据，可用下式计算。该式是我国在多年观测资料的基础上进行综合分析得出的计算公式计算K总。2.3Qd≤5L/s11.07.2dQK总5Qd1000L/s(Qd为平均日平均时流量)1.3Qd≥1000L/s比流量0q总总KAqKAPqQdd0360024其中：比流量360024Pqqdo，其含义为：设计沟道单位排水面积的平均流量。•设计沟段排水面积A•常通过划分街坊的泄水面积来确定设计沟段的排水面积。•具体划分方法有：围坊式、低侧式和对边式。•当街坊采用围坊布置时，常用各街角的角平分线划分街坊成4块，每块街坊的污水假定排入相近的街沟；•当街坊采用低边布置时，常假定整块街坊的污水排入在其低侧的街沟中；•当街坊采用对边布置时，常将街坊面积用中线划分，被划分的街坊的污水假定排入邻近的街沟中。关于总KAqQv0的使用原则特大排污户单独计算，其余用0q算。三、公共建筑生活污水设计流量公共建筑生活污水量可与居民生活污水量合并计算，此时应选综合生活污水量定额，也可单独计算。公共建筑生活污水量按下式计算：ihiiiTKNSQ3600式中：Q——公共建筑生活污水设计流量，L/s；Si——各公共建筑最高日生活污水量标准，L/(用水单位·d)，一般按《室内给水排水设计规范》推荐的参数选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参考相似建筑选用；Ni——各公共建筑在设计使用年限终期所服务的用水单位数；hiK——各公共建筑污水量的时变化系数；Ti——各公共建筑最高日排水小时数，h。•四、工业企业污水设计流量的确定•工业企业生活污水及淋浴污水量确定•工业废水量确定•1、工业企业生活污水及淋浴污水量确定•工业企业内部生活污水，主要来自生产区的食堂、浴室、厕所等。其污水量与工业企业的性质、污染程度、卫生要求等因素有关。•工业企业职工的生活污水量和淋浴污水量的标准及厂内公共建筑物生活污水量标准应与符合现行国家标准《建筑给水排水设计规范》（GB50015）的有关规定。•工业企业职工的生活污水量标准应根据车间性质确定，一般采用25～35L/(人·班)，时变化系数为2.5~3.0。淋浴污水在每班下班后1h均匀排出。总KNqQdd36002436006040360085.2350.3254321NNNNqv式中：qv——工厂生产区的生活污水设计流量，L/s；N1——一般车间最大班的职工总人数(一个或几个车间的总人数)；N2——热车间最大班的职工总人数(一个或几个热车间的总人数)；N3——一般车间最大班使用淋浴的职工总人数(一个或几个车间的总人数)；N4——热车间最大班使用淋浴的职工总人数(一个或几个热车间的总人数)；2、工业废水量确定工业废水设计流量一般是按工厂或车间的每日产量和单位产品(每件产品，每吨产品等)的废水量计算。总KTMqQmm36001000式中：mQ——工业废水设计流量，L/s；mq——生产每单位产品的平均废水量，m3；M——产品的平均日产量；T——每日生产时数；K总——总变化系数，因为K日=1，所以K总=K时。第二节污水管道系统的平面布置•一、城市排水工程的设计原则•排水工程的规划设计应符合国家城市建设的方针政策，遵循以下原则：•(1)满足城市总体规划方面的要求，并与其它单项工程建设密切配合，互相协调。•(2)符合环境保护的要求。•要全面安排，首先从工业布局上考虑，做到合理布局，尽可能减少污染源。开展污(废)水综合利用，化害为利，变“废”为宝。•(3)处理好远近期的关系。•应全面规划，按近期设计，考虑远期发展有扩建的可能，并应根据使用要求和技术经济的合理性等因素，对近期工程作出分期建设的安排。•(4)要考虑现状，充分发挥原有排水设施的作用。•(5)排水工程的规划与设计应处理好污染源治理与集中处理的关系。•城市污水应以点源治理与集中处理相结合，以城市集中处理为主的原则加以实施。•(6)注意工程建设中经济方面的要求•如规划中尽量使各种排水管网系统简单，埋深浅，减少或避免污、雨水输送过程的中途提升等。要为污水和废水的处理和合理利用创造有利的条件。•(7)在规划与设计排水工程时，必须认真贯彻执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范或规定。同时也必须执行国家关于新建、改建、扩建工程，实行把防治污染设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的“三同时”规定，这是控制污染发展的重要政策。•二、排水工程设计资料•1、与设计任务有关的资料•(1)了解与本工程有关的城镇(地区)的总体规划以及道路、交通、给水、排水、电力、电信、防洪、环保、燃气、园林绿化等各项专业工程的规划。明确本工程的设计范围，设计年限，设计人口数；拟用的排水体制；•(2)了解受纳水体的环保要求，确定污水处理处置方式；(3)了解现有雨水、污水管道系统的走向，排水出口位置和高程；(4)了解与给水、电力、电信、燃气等工程管网及其它市政设施可能交叉的情况，确定污水管道在街道纵横断面的布置；(5)根据工程投资情况，确定适当设计标准。•2、有关自然因素方面的资料•(1)地形图•(2)气象资料•(3)水文资料•(4)工程地质资料•3、有关工程情况的资料•包括•道路的现状和规划（如道路等级、路面宽度及材料）；•地面构筑物和地铁，其它地下建筑的位置和高程；•各种地下管线的位置；本地区建筑材料，管道制品，电力供应的情况和价格；•建筑、安装单位的等级和装备情况等。•三、平面布置的主要内容•1）确定排水区界，划分排水流域；•2）选择污水厂出水口位置；•3）拟定污水干沟及总干沟的路线；•4）确定需要抽升的排水区域和泵站位置的设置。•四、设计步骤•1、确定排水区界(区界既定，排水规模亦定)•原则：凡是有完善卫生设备的建筑区都应设置污水管道。•2、划分排水流域•原则：•一般来说，流域边界应与分水线相符合。•分水岭最高点的连线（或等高线向外凸出部分顶点的连线）称为分水线（或分水界）。如，秦岭的山脊线即是长江和黄河的分水线。降落在分水线两侧的降水分别流入两个流域。•①地形起伏及丘陵地区，流域分界线与分水线基本一致；•②地形平坦无显著分水线地区，让管网合理均衡负担整个排水面积，尽量使绝大部分污水能自流排水；•③如有铁路或河流等障碍物贯穿，要有方案比较而择优（决定是否分为几个排水区域）。•3、确定污水厂、出水口的位置•原则：•①选城市的下风向，水体的下游；•②离开居民区和工业区约300m。•4、污水管道系统的定线——确定污水管道的位置和走向•按总干沟，干沟、支沟顺序依次进行。•(1)定线时考虑的因素•①城市规划•②地形和用地布局•③排水体制和线路数目•④污水厂和出水口位置•⑤水文地质条件•⑥道路宽度•⑦地下管线和构筑物的位置•⑧工业企业和产生大量污水的构筑物的分布情况•⑨排水方式的选择•(2)应遵循的原则•①尽量用最短的管线，在较小的埋深下，能把最大面积的污水、废水自流送往污水处理厂和水体。•②尽量充分利用地形•③污水总干沟的走向与数目取决于污水厂和出水口的位置和数目，所有管线都应朝出水口方向铺设并组成枝状管网。•④尽量回避不良地质地段及、穿越其他管线、建筑物•⑤污水干管一般沿城市道路布置，不宜设在交通繁忙的快车道和狭窄的街道下，也不宜设在无道路的空地上，而通常设在污水量较大或地下管线较少一侧的人行道、绿化带或慢车道下。•⑥管线布置应简洁顺直，不要绕弯，避免在平坦地段布置流量小而长度长的管道，尽可能不设或少设中途泵站。•(3)污水干沟和总干沟的布置•①地形具有适中的坡度(地形平坦略向一边倾斜)•②地形倾向河道坡度较大•③流域范围大，且地形较平坦•④地形将城市划分成高低二区•(4)污水支沟布置——考虑街坊特征污水支沟的布