排水工程(污水管道系统)

南京大学环境学院2009年4月排水工程(一)DrainageEngineering吴军污水管渠系统SewerSystem第1章排水系统概论•排水系统的体制及其选择•排水系统的主要组成部分•排水系统的布置形式•排水系统的规划设计原则和任务排水系统的体制（一）•合流制排水系统：–生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠系统中排除；–国内外老城市早期采用混合污水不经处理就近排放水体的合流制排水系统；–截流式合流制排水系统；截流式合流制溢流井示意图ThesewermuseuminParis.It'slocatedintheactualsewersystem.Afascinatingplace,evenifalittlequirkyandsmelly.THENEWARKSEWERSYSTEM排水系统的体制（二）•城市分流制排水系统：–生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠系统中排除。–完全分流制；–不完全分流制；•工业企业分流制排水系统：–分质分流；–清污分流；合理选择排水系统体制•合流制排水体制主要存在于老城区，新建城区很少采用；•截流式合流制排水体制存在雨天部分混合污水下河造成受纳水体污染的问题；•分流制排水体制是排水系统体制的主流，但存在初期雨水污染受纳水体的问题；•不完全分流制可节省初期投资，且施工周期短，工程发挥效益快，我国很多新建城区应用较多；•排水系统的体制及其选择•排水系统的主要组成部分•排水系统的布置形式•排水系统的规划设计原则和任务排水系统的主要组成部分(1)•城市污水排水系统主要组成：–室内生活污水排水管道系统及设备；–室外污水管道系统；–污水泵站及压力管道；–污水处理厂；–出水口及事故排放口；排水系统的主要组成部分(2)•雨水排水系统的主要组成：–建筑物的雨水管道系统和设备；–居住小区及工业企业雨水管渠系统；–街道雨水管渠系统；–排洪沟；–出水口；室内生活污水排水管道系统及设备污水提升泵站ChicagoSewerSystemPumpsWastewaterTreatmentPlantDiagramofPlantOverview排放口•排水系统的体制及其选择•排水系统的主要组成部分•排水系统的布置形式•排水系统的规划设计原则和任务排水系统的布置形式•正交式；•截流式；•平行式；•分区式；•分散式；•环绕式；(1)正交式；(2)截流式(3)平行式；(4)分区式(5)分散式；(6)环绕式•排水系统的体制及其选择•排水系统的主要组成部分•排水系统的布置形式•排水系统的规划设计原则和任务排水系统规划设计任务•排水管渠系统是水污染控制工程的重要组成部分；•排水工程的设计对象是需要新建、改建或扩建排水工程的城市、工业企业，设计任务是规划设计排水管渠系统和污水处理厂；排水工程规划建设基本程序(1)•排水工程规划和建设的基本建设程序：–可行性研究阶段；–计划书阶段；–设计阶段；–组织施工阶段；–竣工验收交付使用阶段；排水工程规划建设基本程序(2)•设计阶段组成：–初步设计；–技术设计；–施工图设计；排水工程规划设计的基本原则应符合城市和工业企业总体规划，并与其他单项工程规划设计密切配合，互相协调；要与相邻区域的污水和污泥处置协调；城市污水处理应以点源治理和集中处理相结合，以集中处理为主的原则实施；规划中要考虑污水再生后回用的方案；污水排水工程与给水工程协调；雨水工程与防洪工程协调；排水工程的设计应全面规划，按近期设计，现时考虑远期扩建的可能性；第2章污水管道系统设计•设计资料的调查及设计方案的确定；•污水设计流量的确定；•污水管道的水力计算；•污水管道的设计；•污水管道平面图及纵剖面图的绘制设计资料的调查和收集•首先研究设计任务书或批准文件的内容；•然后赴现场踏勘，分析、核实、收集、补充有关的基础资料：–明确设计任务的资料；–有关自然因素方面的资料，包括地形图、气象资料、水文资料、地质资料及水文地质资料等；–有关工程情况的资料；•1自然环境资料1)地形、地貌资料(地形图)；2)气象水文(资料主导风向，河流常水位，最高水位，最低水位，平均气温，最高气温，最低气温)；3)工程地质资料(地质勘探报告)；4)水文地质资料(地下水位)；2排水系统现状1)排水体制；2)排水管道总平面布置图；3)近、远期规划；设计方案的确定•设计方案是指设计人员根据工程的要求和特点，对工程中一些原则性的、涉及面较广的问题提出的不同解决方案，即设计方案；•深入分析不同设计方案的利弊和影响，并进行技术经济比较；•最后作出总的评价和决策，确定最佳方案。•设计资料的调查及设计方案的确定；•污水设计流量的确定；•污水管道的水力计算；•污水管道的设计；•污水管道平面图及纵剖面图的绘制生活污水设计流量的确定•居住区生活污水设计流量3600241zKNnQ•式中Q1－－居住区生活污水设计流量（L/s）;•n－－居住区生活污水定额(L/(capd);•N－－设计人口数；•Kz－－生活污水总变化系数；设计人口•设计人口是指排水系统设计期限终期的规划人口数；•由城镇（地区）总体规划确定；•初步设计时设计人口数按总人口密度计算；施工图设计时按街区人口密度计算；生活污水量总变化系统•总变化系数等于日变化系数与时变化系数的乘积hdzKKK注：1.当汗水平均日流量为中间数值时，用内插法求得；2.当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据确定；工业企业生活污水及淋浴污水设计流量3600360022112221112DCDCTKBAKBAQ工业废水设计流量TKMmQz36003地下水渗入量•对于地下水位较高地区，均存在地下水渗入现象；•设计时地下水渗入量Q4宜根据测定资料确定（GB50014-2006室外排水设计规范）。城市污水设计总流量•为居住区生活污水、工业企业生活污水和工业废水设计流量三部分之和，地下水位较高地区还应加上地下水渗入量。4321QQQQQ问题：计算方法是按照所有排水最大值在同一时间发生考虑的，但实际情况并非如此！•设计资料的调查及设计方案的确定；•污水设计流量的确定；•污水管道的水力计算；•污水管道的设计；•污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道水力计算（一）•污水管道中污水流动特点–大多数情况下，污水管道内部不承压，利用管道两端的水位差从高向低处流动；–污水含有一定数量的悬浮物，悬浮物可能造成管道的淤积；–水力计算均假定污水流动为均匀流，计算公式也采用明渠均匀流的计算公式；污水管道水力计算（二）•水力计算基本公式vAQIRCv611RnC21321IRnv21321IRAnQ污水管道水力计算（三）•水力计算的设计数据–设计充满度h/D–设计流速–最小管径–最小设计坡度污水管道的埋设深度•污水管道工程占排水工程总投资的50－75%；•污水管道的埋设深度是影响污水管道工程造价的重要因素，合理确定管道埋深是降低工程造价的重要措施；•污水管道最小覆土厚度的确定：–须防止污水发生冰冻及土壤冻胀损坏管道；–须防止管道因地面荷载造成破坏；–须满足街区污水管道衔接的需要；污水管道水力计算（四）•污水管道水力计算方法–已知设计流量，需要确定管道断面尺寸和敷设坡度；–首先要满足规定的设计充满度和设计流速；–管道坡度参照地面坡度和最小坡度；–通常采用水力计算图的方法；•设计资料的调查及设计方案的确定；•污水设计流量的确定；•污水管道的水力计算；•污水管道的设计；•污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道的设计(1)•确定排水区界，划分排水流域；–污水排水系统设置的界限即排水区界，是由城镇总体规划的设计规模确定的–排水流域是根据地形确定：地形起伏的地区分水线即流域界线；地形平坦地区则尽量均匀地划分排水流域污水管道的设计(2)•管道定线和平面布置；–按主干管、干管和支管的顺序定线–主要原则：管线较短，埋深较小，让最大区域的污水能够自流排放–通常考虑的主要因素：污水处理厂及排放口位置；排水体制和地形；大流量污水用户分布；工程地质及水文地质条件；地下管线及障碍物的位置等管道定线的地形因素•充分利用地形，顺坡排水；•在排水区域较低的地方设置主干管或干管，使支管或干管的污水自流接入；•宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行敷设；•相对独立的流域可设置独立的排水系统；•管道定线要作方案比较，特别是需要建污水提升泵站时；污水管道的设计(3)•控制点的确定和泵站的设置地点；–对管道系统埋深起控制作用的点称为控制点。各条管道的起点均为控制点，而距离出水口最远的控制点为整个排水系统的控制点；–控制点标高的确定既要尽量实现自流接入和排放，同时也要避免出现因个别控制点增加整个排水系统埋深的现象；–中途泵站、终点泵站、局部泵站污水管道的设计(4)•设计管段和设计流量的确定；–相同设计流量、相同材质的相同管径、相同设计坡度的管段称为设计管段；–设计管段的设计流量包括本段流量、转输流量和集中流量；•污水管道的衔接；–水面平接–管顶平接排水检查井的设置及管道的衔接•排水管道在管径、坡度、高程、水流方向、有支管接入及规定距离的直管段处应设置排水检查井；•排水管道在检查井衔接的原则：–尽可能提高下游管道高程，减小管道埋深，降低工程造价；–避免上游管道形成回水造成淤积；污水管道的衔接方式排水管道的跌水连接•当地形坡度大于管道坡度时应考虑采用跌水连接。《室外排水设计规范》具体规定如下：–4.5.1管道跌水水头为1.0～2.0m时，宜设跌水井；跌水水头大于2.0m时，应设跌水井。管道转弯处不宜设跌水井。–4.5.2跌水井的进水管管径不大于200mm时，一次跌水水头高度不得大于6m；管径为300～600mm时，一次跌水水头高度不宜大于4m。跌水方式可采用竖管或矩形竖槽。管径大于600mm时，其一次跌水水头高度及跌水方式应按水力计算确定。污水管道的设计(5)•城市道路下的各种管线包括：给水管、污水管、雨水管、煤气管、热力管、电力电缆、电讯电缆等；同时还会有地铁等地下设施；•地下管线发生矛盾时遵循的原则：–压力流让重力流–可弯曲的让不可弯曲的–新建让已建的–临时的让永久的–检修次数少的让检修次数多的污水管道在街道上的位置•除非万不得已，所有地下管线布置在非机动车道、人行道和绿化带下。•设计资料的调查及设计方案的确定；•污水设计流量的确定；•污水管道的水力计算；•污水管道的设计；•污水管道平面图及纵剖面图的绘制谢谢!