第4章合流制管渠系统的设计

第四章、合流制管渠系统设计概述定义：在同一管渠内排除生活污水，工业废水，及雨水的管渠系统。分类：完全合流制截流式合流制？第1节使用条件和布置特点使用条件：（1）接纳污水的水体水量充沛。（2）街道建设完善，街道窄，无法分流。（3）地面坡向水体，不需泵汲。截流式合流制布置特点1、管渠的布置应使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理的排入管渠，能以可能的最短距离坡向水体。2、沿水体岸边布置与水体平行的截留干管，在截留干管的适当位置上设置溢流井，使超过截留干管的设计能力的那部分混合污水能顺利地通过溢流井就近排入水体。3、必须合理地确定溢流井的数目和位置，以便尽可能的减少对水体的污染、减少截留干管的尺寸和缩短排放渠道的长度。4、在合流制管渠系统的上游排水区域内，如果雨水可沿地面的街道边沟排泄，则该区域可设置污水管道。水力特性合流制管渠的断面尺寸是按雨天设计流量确定的，旱流时，流速很小，沉淀现象较为严重。雨天，大量悬浮污染物随雨污混合废水经溢流井排入水体，污染严重。合流制管渠必须同时考虑雨水和城市污水的接入，其埋深较雨水管渠为深；为了尽量在晴天旱流流量下减少沉淀，管道的坡度也较雨水管渠增大。截流干管的输水能力是同城市污水处理厂雨天最大处理能力相一致的。由于受污水处理厂处理规模和管理条件的限制，雨天送往污水厂的雨污混合水量不能与旱流流量过于悬殊，相差多少取决于保护水体的标准。截流干管的设计流量适用情况旧城改造，采用截流式合流制新区规划，采用分流制工业企业，超标——分流达标——合流第2节合流管渠系统的设计流量合流管渠的设计步骤从定线到检查井编号基本同污水管渠的设计布置形式：如上图工作过程：t雨Q径t初Q干Q截污水入厂t中Q干Q截截流进厂，溢流进河t雨Q径Q干Q截混合污水进厂Q径=0Q干≪Q截仅污水进厂特点：管线单一，总长小，施工方便，投资小（管道部分）管径大，污水厂规模大，投资大溢流污染水体，晴天淤，雨天冲刷Q=Qs+Qg+Qy式中Qs——生活污水平均流量；Qg——工业废水最大班平均流量；Qy——雨水设计流量(1)第一个溢流井上游管渠的设计流量为另：当Qs+Qg5%Qy时，可以认为Qs+Qg=0旱流流量：取生活污水平均流量和最大生产班内的平均日工业废水量之和但在要求较高的地区，旱流量也可以取最大时生活污水量和最大班内的最大时工业废水量之和Q=(n0+1)Qh+Q1+Q2式中n0为截流倍数；Qh为旱流量，即Qh＝Qs+Qg；Q1为溢流井下游排水面积上的雨水设计流量；Q2为溢流井下游排水面积上的旱流量。(2)溢流井下游管渠的设计流量为合理选择n0从环境保护的角度出发，为使水体少受污染，应采用较大的截流倍数。从经济上考虑，裁流倍数过大，会大大增加截流干管、提升泵站以及污水厂的造价；同时造成进入污水厂的污水水质和水量在晴天和雨天的差别过大，给运转管理带来相当大的困难。n0的确定我国《室外排水设计规范》规定采用1~5，并规定，采用的截流倍数必须经当地卫生主管部门的同意。在工作实践中，我国多数城市一般都采用n0=3。美国、日本及西欧各国，多采用n0＝3~5；前苏联按排放条件的不同来规定n0值，如表4-1所示。目前，由于人们越来越关心水体的保护，采用的n0值有逐渐增大的趋势，例如美国，对于供游泳和游览的河段，采用的n0值甚至高达30以上。第3节合流管渠的水力计算计算内容：溢流井上游合流管渠计算截留干管和溢流井计算晴天旱流量校核合流管渠的水力计算基本同雨水管渠系统，只是在计算设计流量时应加上旱流量合流管渠按满流设计：最小管径与最小坡度、最小流速、最大流速、覆土、连接等规定同雨水管渠。1.一般规定溢流井计算截流槽式溢流井溢流堰式截流井跳越堰式溢流井溢流堰式溢流井计算当溢流堰的堰顶线与截流干管中心平行时：式中Q——溢流堰溢出流量(m3/s)；l——堰长(m)；h——溢流堰末端堰顶以上水层高度(m)；M——溢流堰流量系数，薄壁堰一般采用2.2。跳越堰式溢流井外曲线：内曲线：适用条件是：(1)进水合流管渠的直径Dg＜3m、坡度i＜0.025、流速v＝0.3~3.0m/s；(2)当进水合流管渠仅通过旱流流量时，水流深度小于0.35m；(3)内曲线纵坐标为0.15~1.5m，外曲线纵坐标小于1.5m。旱流校核旱流时的流速vmin=0.2~0.5m/s当不能满足这一要求时，可在管渠底设低流槽以保证旱流时的流速，或者加强养护管理，利用雨天流量刷洗管渠，以防淤塞。第4节、计算举例见P125P=1at1=10minψ=0.45n0=3qs=0.231L/s·ha暴雨强度公式计算步骤(1)从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度。(2)计算各设计管段的汇水面积并列入水力计算表中。(3)计算第一个溢流井以前各管段的设计流量。(4)计算各设计管段的地面坡度，将管段上下游地面标高列入水力计算表。(5)根据设计流量和一般规定．查雨水水力计算图表．求得各管段的管径、坡度、管道的输水能力。(6)计算各管段的降落量。(7)根据确定的管渠起点埋深，计算第一个溢流井以前各管渠的上下游管内底标高及埋深。确定系统的截留倍数l~5计算第一个溢流井后各管渠的设计流量，由此再开始下游管段的水力计算。(8)旱流量校核：应使旱流时的流速满足管渠最小流速的要求。当不满足这一要求时，可考虑修改管径和坡度，或改变管渠截面形式，或增设冲洗设施。2.02.0085.8885.8885.88260.88455.46515.59123.16382.160第五节、城市旧合流制系统改造常见改造途径：1．改合流制为分流制2．保留合流制，修建合流管渠截流管3．对溢流的混合污水进行适当处理（生态）4．对溢流的混合污水量进行控制（绿地或改性土壤）