污水泵站设计.doc

第三章污水沟道系统的设计
第一节 污水设计流量的确定
污水设计流量：污水沟道的设计流量是设计期限(20~30年)终了时的最大日(或最大班)最大时的污水流量,它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。
一. 生活污水设计流量的确定：城镇居住区和工厂居住区的生活污水设计流量是按每人每日平均排出的污水量、使用沟道的设计人数和总变化系数计算的，
（一）居住区

式中：qv——居住区的生活污水设计流量；
qvn——居住区的生活污水量标准（见附录二）；
N——使用沟道的设计人数；
K总——总变化系数。
1. 居住区的生活污水量标准qvn的取值
与①室内卫生设备的情况②当地气候③生活水平④生活习惯有关。
（1）从总体规划中查得；（2）采用《居住区生活污水量标准》（见附录二）；（3）按本地区或相似地区实际统计得居住取用水量预测。
2. 设计人口数N：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。
估算方法(1)按城市总体规划确定的人口密度计算：

式中：P——人口密度，即单位面积上的人口数，人/ hm2 ，分为城市人口密度和街坊人口密度；
A——排水区域的面积，公顷（hm2）。
估算方法(2)按人口自然增长率估算：

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。
3. 总变化系数K总
居住区的生活污水量标准qvn是一个平均值。流入污水管道的污水量时刻在变化，变化程度通常用变化系数表示。
日变化系数K日——一年中最大日污水流量与平均日污水量的比值。
时变化系数K时——最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值。
总变化系数K总——最大日中最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。
K总＝Kd×Kh
①qvn一定，N↑, K总↓；
②N一定，qvn↑，K总↓；
③qvn×N↑，K总↓；↑，K总↓
K总＝（见教材66页）
4. 比流量：设计沟道单位排水面积的平均流量（见教材66页）
设计沟段的排水面积A的确定——划分街坊的泄水面积——方式：
围坊式：通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接沟。
低侧式：通常假定整块街坊的污水排入在其低侧的街沟中。
对边式：通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。
N=P×A→P=N/A
A1——城区总面积，N/A1城市人口密度（方案和初步设计）
A2——街坊面积，N/A2街坊人口密度（精确设计）
（二）工业企业生活污水以及淋浴污水设计流量
见67页公式（3－5）
二. 工业废水设计流量
包括两部分：①工业企业内生活污水量、淋浴污水量。②工业企业的工业废水量。
①工业企业内生活污水量、淋浴污水量。
工厂生产区的生活污水流量不大，收集和输送这部分污水的沟管可以采用最小管径（200mm），不需要进行计算，当流量较大需要计算时，可参考书中表3－2 ，或用67页公式（3－5）
②工业企业的工业废水量。
按工厂或车间每日产量和单位产品（每件产品，每吨产品等）的废水量计算。

1. m的取值
（1） 参考相似已有企业的数据
（2） 用《工业用水量标准》来估算
（3） 实测
2. M的取值：由工厂企业提供
3. K总＝Kd×Kh Kd＝1.0 ∴K总＝Kh
Kh：①实测；②参考经验。
按生产设备的数量和每一生产设备的每日废水量进行计算。（具体情况具体分析）
第二节 污水沟道系统的平面布置
沟道系统的平面布置包括：确定排水区界，划分排水流域→选择污水厂出水口的位置→拟定污水干沟及总干沟的路线→确定需要抽升的排水区域和设置泵站的位置。
一. 确定排水区界，划分排水流域
1. 排水区界：排水系统敷设的界限。
2. 排水流域：通常排水流域边界应与分水线相符合。具体根据地形及城市和工业企业的竖向规划划分排水流域。
（1）有明显的分水线：由排水区界内分水线所局限而成的区域；
（2）无明显的分水线：依据面积划分，使各个流域所承担的面积比较均衡。
二. 选择污水厂出水口的位置
原则：城市的下风向；水体的下游；离开居住区和工业区
三. 管道定线——拟定污水干沟及总干沟的路线
定义：在总体平面图上确定污水沟道系统的位置和走向，叫管道定线，（不准确定位）
应遵循的主要原则：应尽可能在路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. 地形 在一定条件下，地形一般是影响沟道定线的主要因素。P69abc。
2. 排水体制
①分流制注意定线时平面，高程相配合；②合流制确定截流干管及溢流井的位置；③混合制考虑两种管线的衔接。
3. 地质条件
①尽量避免和减少穿越高地，基岩浅露，土壤不良地带。解决途径：绕道或用
污水泵加压输送通过。
②尽量避免和减少与河道，山谷，铁路及地下构筑物交叉。（施工不便，维护管理困难）
4. 路面宽度
①≥40m，两侧各设一根；②<40m，只设一根。
详见布置形式
5.污水泵站（见教材71页上面图）
中途泵站，终点泵站，局部泵站。
6.选择最优方案，绘制污水沟道初步设计阶段的平面布置图。P70。地形影响最大，但街坊的建筑特征也要考虑（三种形式）。
三. 控制点的确定和泵站的设置地点
1.控制点：污水排水系统中，对沟道系统的埋深起控制作用的点。
控制点的位置：离污水厂或出水口最远处；排水流域中，地面高程最低处；沟道埋深有特殊要求处(如地下室)。
①对单线沟道：地形平坦取起点；地形有低洼处，取低洼处。
②有旁入沟道，：有时取旁入管作为控制点。
2. 如何减小控制点埋深
（1）降低最小埋深Hmin
①如果由冰冻深度确定：对上游部分沟道局部保温；②如果由外荷载确定：局部加固或改快车道下为人行道下；③由衔接原则决定：局部泵站提升。
（2）局部低洼地区：局部填高。
（3）适当增加管径D，Imin↓，埋深↓。
四. 沟道布置形式
（一）干沟及主干沟
1. 正交式；2. 截流式；3. 平行式；4. 分区式；5. 分散式；6. 环绕式。
（二）支沟
1. 围坊式
适用：街坊地势平坦而且面积较大时采用。
特点：71页①②
2. 低侧式（在街坊较低一侧布置支沟）
适用：街坊狭长或地形倾斜时。
特点：71页①②
3. 穿坊式
适用：①街坊内建筑基本定型，或内部沟道自成体系；②恰好有一条街坊小道横穿两个街坊。
特点：71页①②
第三节 沟道在街道上的位置
一. 与市政部门和规划部门协调安排（由甲方协调），也可采用综合管道（共同沟）。1833粘最早用于巴黎；50年代我国北京，天津，平顶山设共同沟，最长1Km，最短50m。
二. 与其它管线及构筑物保持一定距离（附录三）
三. 路侧选择：B<40m，布置在用户较多，地下管线少，排水量大的一侧；B≥40m，设两条。
沟道在街道下面设置时应遵循的原则：
①与房屋、树木保持一定距离，避免渗漏而影响房屋基础，避免树根挤坏沟管；
②污水沟道应设在道路上，街区连接支沟较多、地下管线较少一侧；
③街道宽度＞40ｍ时，可以考虑设置两条排水管；
④地下设施拥挤或交通极其繁忙场合，可以把地下管线集中在隧道中(共同沟)。
图3－5和图3－6。
地下管线交叉时的处理原则：
小管让大管；有压管让无压管； 新建管线让已建管线；临时管线让永久管线；柔性结构管线让刚性结构管线。
一般布置方式：
①给水管在沟管之上；②电力线、煤气管、热水管、热气管在给水管之上；
沟道具有允许的压缩高度（表3－3）
第四节 污水沟道的水力学设计
任务：根据已经确定的沟道路线，计算和确定各设计沟段的设计流量、管径、坡度、流速、充满度和沟底高程。
原则：不冲刷、不淤积、不溢流、要通风。
计算步骤：确定控制点，从控制点开始，从上游到下游，计算和确定各个设计沟段的有关数据。
设计沟段：两个检查井之间的沟段（中间可以有其他检查井），沟段可以转向，要求采用的设计流量不变或基本不变，采用同样的管径和坡度
设计流量组成（可能）：
①沿线流量：本沟段服务的街坊流量。q1
②集中流量：工厂或公共建筑的流量。q2
③转输流量：上游沟段和旁侧沟段转输流量。
污水沟道水力学计算示例
计算步骤一: 将沟道划分为若干设计沟段，从污水厂开始标定每个设计沟段起讫点上的窨井编号；
计算步骤二: 确定各设计沟段的设计流量；
计算步骤三：从上游沟段开始进行各设计沟段的水力学计算

步骤1：根据污水干沟平面布置图，从上游至下游将设计沟段编号列入表中第1行。
步骤2：从沟道平面图上量出每一段沟段的长度，注在图上，并列入表中第2行。
步骤3：将各设计沟段的设计流量列入表中第3行。
步骤4：从该城镇的总体规划图中，求得设计沟段起迄点引颈出地面高程，注在图上，并列入表中第10、11两行。
步骤5：计算每一设计沟段的地面坡度=地面高程差/距离，列入表中第18行。
步骤6：根据流量和各个沟段的地面坡度，估计需要的管径（300mm或350mm），查水力算图，将需要的管径、坡度、流速、充满度并列入表中第4、5、6、7四行
步骤7：算出水深，h=(4)×(7),列入表中第8行
步骤8：根据求得的沟道坡度，计算沟段上端至下端的沟底降落量iL=(5)×(2)，列入表中第9行
步骤9：根据现场条件，选择衔接方式，确定各个沟段上下端的沟底标高，并根据各种衔接方式，计算水面标高，各数据分别列入表中第12、13、14、15四行
步骤10：计算覆土厚度，覆土厚度=地面高程-沟底高程-管径-管壁厚度，各数据分别列入表中第16、17行
步骤11：将求得的管径、沟底高程直接标注在沟道平面布置图上
第五节 沟道施工图的绘制
沟道施工图包括沟道平面图和沟道剖面图。
沟道平面图的比例尺通常为1:500，内容包括初步设计平面图上的项目，现有的地面设施和所有的现存地下各种管线。
沟道剖面图的水平比例尺为1:1000，垂直比例尺为1:100。内容包括初步设计剖面图上的项目，沟道材料和基础做法，与沟道直交的其他地下管线的资料和设计沟道的走向和改向角度。还包括旁入管道的位置，与其它管线构筑物交叉的位置。
第五节 污水泵站的设计
污水泵站是排水系统中的主要构筑物，污水泵站泵站的设计是排水设计的重要组成部分。排水泵站设计中要解决的问题有：
泵组的选择
进水池容积计算确定
泵站的建筑设想及泵组与管道的布置
起重设备的选择和布置
电器设备和自动化设备的选择
施工方法的确定
泵站的建筑与结构设计
污水泵的选择

根据最大时、平均时、最小时流量及相应的全扬程，按照水泵的特性曲线选择水泵，要求选用的水泵在以上各种情况下能高效运转。
泵型
工作泵
数量/台
备用泵
数量/台
同一型号
1～4
1
5～6
1～2
≥ 6
2
两种型号
1～4
1
5～6
2(各一)
>6
2(各一)
进水池
1有效容积：进水池最高水位和最低水位之间的容积。
2有效容积设计要求：不小于最大一台泵的5min出水量，
进水池大小要满足管道与设备的安装要求。
人工操作每小时不宜多于4次，自动操作每小时不多于6次。

吸水管
1安装要求
（1）每台泵布置单独的吸水管，力求短而直，以减小阻力损失
（2）吸水口设置喇叭口
（3）吸水口水平部分顺水流方向略微抬高
（4）与水泵连接处采用偏心大小头
（5）自灌式布置的水泵，吸水管上应安装闸阀
2吸水管中流速0.7~1.5m/s
出水管
1泵站进水池或上游窨井中设有应急出水口时。采用一条总出水管
2泵站进水池或上游窨井中没有应急出口或泵站很大时。采用两条总出水管
3出水管中流速0.8~2.5m/s不能小于0.7m/s
4出水管的所有管道应不妨碍交通、检修等，便于安装和拆卸
出水管
1水泵机组的平面布置一般按单排布置；泵组多时，可采用两排或交叉排列布置
2影响泵组间布置的因素
(1)水泵型号(2)外形尺寸 (3)水泵台数（4）泵站建筑形式
3布置要求
污水泵站建筑要求
1泵组之间、泵组与墙壁之间有一定的距离，满足维修和安装需要
泵组间的高度应便于设置的吊装
2无吊车起重设备的泵组间。室内净高不小于3.0m
3有吊车起重设备的泵组间。吊起物件与地面物件间有不小于0.5m的净空
4有高压配电设备的泵组间。高度应根据电器设备要求确定
泵站的地上部分一般采用自然通风，在地下间应设置机械通风设备
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