污水管网规划设计指南专家讲座.pptx

第第7章章 污水管网设计与计算污水管网设计与计算污水管网规划设计指南第1页污水管网设计主要任务污水管网设计主要任务污水管网总设计流量及各管段设计流量计算污水管网总设计流量及各管段设计流量计算污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算；力计算；污水提升泵站设计与设计；污水提升泵站设计与设计；污水管网施工图绘制等。污水管网施工图绘制等。污水管网规划设计指南第2页10.1 排水管网系统规划布置排水管网系统规划布置布置标准：布置标准：（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置，进）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置，进行多方案技术经济比较；行多方案技术经济比较；（2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，从干管到支管次序布置；从干管到支管次序布置；（3）充分利用地形，采取重力流排除污水和雨水，并）充分利用地形，采取重力流排除污水和雨水，并使管线最短和埋深最小；使管线最短和埋深最小；（4）协调好与其它管道、电缆和道路等工程关系；）协调好与其它管道、电缆和道路等工程关系；（5）规划时要考虑使管渠施工、运行和维护方便；）规划时要考虑使管渠施工、运行和维护方便；（6）近远期结合，留有发展余地，考虑分期实施可能）近远期结合，留有发展余地，考虑分期实施可能性。性。污水管网规划设计指南第3页排水管网布置形式排水管网布置形式正交式正交式排水干管与等高线垂直相交，主干管与等高线平行排水干管与等高线垂直相交，主干管与等高线平行铺设。铺设。适应于地形平坦略向一边倾斜地域适应于地形平坦略向一边倾斜地域。1.支管 2.干管 3.主干管 4.溢流口 5.泵站 6.出口渠渠头 7.污水厂8.污水浇灌田 9.河流 污水管网规划设计指南第4页排水干管与等高线平行，主干管与等高线基本垂直。排水干管与等高线平行，主干管与等高线基本垂直。适应于地形坡度很大地域适应于地形坡度很大地域。1.支管 2.干管 3.支干管 4.主干管 5.泵站 6.污水厂 7.污水浇灌田 8.河流 排水管网布置形式排水管网布置形式平行式平行式污水管网规划设计指南第5页污水管网布置污水管网布置主要内容：主要内容：确定排水区界，划分排水流域；确定排水区界，划分排水流域；选择污水厂和出水口位置；选择污水厂和出水口位置；拟订污水干管和总干管路线；拟订污水干管和总干管路线；确定需要提升排水区域和设置泵站位置确定需要提升排水区域和设置泵站位置 污水管网规划设计指南第6页（1）确定排水区界，划分排水流域）确定排水区界，划分排水流域排水区界排水区界是污水排水系统设置界限。是污水排水系统设置界限。排水流域排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分不是指在排水区界内，按照一定要求所划分不一样排水区域。（通常依据等高线划分排水区域，一样排水区域。（通常依据等高线划分排水区域，在地形平坦地域可按照面积大小进行划分。）在地形平坦地域可按照面积大小进行划分。）每一个排水流域应有一根或一根以上干管。每一个排水流域应有一根或一根以上干管。污水管网规划设计指南第7页污水管网规划设计指南第8页 污水管网规划设计指南第9页 IIIIIIIV污水管网规划设计指南第10页（2）选择污水厂出水口位置）选择污水厂出水口位置标准标准城市下风向城市下风向水体下游水体下游离开居住区和工业区离开居住区和工业区污水管网规划设计指南第11页（3）干管布置和定线）干管布置和定线影响污水管平面布置主要原因：影响污水管平面布置主要原因：地形和水文地质条件；地形和水文地质条件；城市总体规划、竖向规划和分期建设情况；城市总体规划、竖向规划和分期建设情况；排水体制、线路数目；排水体制、线路数目；污水处理利用情况、处理厂和排放口位置；污水处理利用情况、处理厂和排放口位置；排水量大工业企业和公建情况；排水量大工业企业和公建情况；道路和交通情况；道路和交通情况；地下管线和构筑物分布情况。地下管线和构筑物分布情况。污水管网规划设计指南第12页1.地形地形是影响管道定线主要原因是影响管道定线主要原因充分利用地形，使污水自流接入；充分利用地形，使污水自流接入；地下复杂易布置成几个独立排水系统；地下复杂易布置成几个独立排水系统；地势起伏大易布置成高低区排水系统；地势起伏大易布置成高低区排水系统；个别低洼地域应局部提升。个别低洼地域应局部提升。污水管网规划设计指南第13页2.污水主干管走向与数目取决于污水主干管走向与数目取决于污水厂污水厂和出水口位置和数目和出水口位置和数目3.污水干管普通沿污水干管普通沿城市道路城市道路布置。通常设布置。通常设在污水量较大或地下管线较少一侧人行在污水量较大或地下管线较少一侧人行道、绿化带或慢车道下。道、绿化带或慢车道下。道路超出道路超出40m，可考虑在道路两侧各设，可考虑在道路两侧各设一条污水管。一条污水管。污水管网规划设计指南第14页排水系统布置形式排水系统布置形式-正交式正交式1.城市边界 2.排水流域分界限 3.干管 正交式（干管与河流垂直）污水管网规划设计指南第15页排水系统布置形式排水系统布置形式-截流式截流式 1.城市边界 2.排水流域分界限 3.干管4.主干管 5.污水厂 6.出水口 污水管网规划设计指南第16页排水系统布置形式排水系统布置形式-平行式平行式1.城市边界 2.排水流域分界限 3.干管 4.污水厂 5.出水口污水管网规划设计指南第17页排水系统布置形式排水系统布置形式-分区式分区式1.城市边界 2.排水流域分界限 3.干管 4.泵站 5.污水厂 污水管网规划设计指南第18页排水系统布置形式排水系统布置形式-分散式分散式1.城市边界 2.干管 3.主干管 4.污水厂 污水管网规划设计指南第19页排水系统布置形式排水系统布置形式-围绕式围绕式1.城市边界 2.排水流域分界限 3.干管 4.主干管 5.污水厂 6.出水口 污水管网规划设计指南第20页支管定线 街坊狭长或地形有倾斜时：低侧式地形平坦且面积较大：围坊式 建筑已定和街坊管道自成体系：穿坊式污水管网规划设计指南第21页低 侧 式污水管网规划设计指南第22页围 坊 式污水管网规划设计指南第23页穿坊式污水管网规划设计指南第24页排水泵站布置中途泵站：位置依据沟道最大合理埋深决定终点泵站：普通设在污水厂内处理构筑物之前局部泵站：比较低洼地域，高楼地下室，地下铁道和其它地下建筑物中污水管网规划设计指南第25页泵站设置地点中途泵站终点泵站局部泵站污水管网规划设计指南第26页雨水管渠布置雨水管渠布置 雨水管渠系统组成雨水管渠系统组成：雨水口、雨水管渠、检：雨水口、雨水管渠、检验井、出水口等构筑物。验井、出水口等构筑物。城市雨水管渠规划布置得主要内容城市雨水管渠规划布置得主要内容：确定排水流域和排水方式；确定排水流域和排水方式；进行雨水管渠定线；进行雨水管渠定线；确定雨水泵房、雨水调整池、雨水排放口位确定雨水泵房、雨水调整池、雨水排放口位置。置。污水管网规划设计指南第27页雨水管渠系统布置考虑原因雨水管渠系统布置考虑原因充分利用地形，就近排入水体。充分利用地形，就近排入水体。尽可能防止设置雨水泵站。尽可能防止设置雨水泵站。结合街区及道路规划布置结合街区及道路规划布置。雨水管渠采取明确和暗管相结合形式。雨水管渠采取明确和暗管相结合形式。雨水出口设置。雨水出口设置。调蓄水体布置。调蓄水体布置。考虑设置排洪沟。考虑设置排洪沟。污水管网规划设计指南第28页废水综合治理和区域排水系统废水综合治理和区域排水系统 废水综合治理应该对废水进行全方面规划和废水综合治理应该对废水进行全方面规划和综合治理。和许多原因相关：综合治理。和许多原因相关：合理生产布局和城市区域功效规划合理生产布局和城市区域功效规划合理利用水头、土壤等自然环境自净能力合理利用水头、土壤等自然环境自净能力严格控制废水和污染物排放量严格控制废水和污染物排放量做好区域性综合治理及建立区域排水系统做好区域性综合治理及建立区域排水系统污水管网规划设计指南第29页9.1 污水设计流量计算污水设计流量计算 污水量定额与城市用水量定额之间有一定百分比关系，称为排放系数。污水量定额与城市用水量定额之间有一定百分比关系，称为排放系数。普通，生活污水和工业废水约为用水量普通，生活污水和工业废水约为用水量6080%。但因为地下水和地面雨。但因为地下水和地面雨水从接口、裂隙进入，使实际污水量增大。水从接口、裂隙进入，使实际污水量增大。居民生活污水定额和综合生活污水定额应依据用水定额，结居民生活污水定额和综合生活污水定额应依据用水定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等原因确定。合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等原因确定。工业企业生活污水和淋浴污水量按相关要求协调。工业企业生活污水和淋浴污水量按相关要求协调。工业企业废水量依据工艺特点确定工业企业废水量依据工艺特点确定9.1.1 设计污水量定额设计污水量定额污水管网规划设计指南第30页9.1.2 污水量改变污水量改变K Kd d日改变系数，最大日污水量与平均日污水日改变系数，最大日污水量与平均日污水量比值量比值 K Kh h时改变系数，最大日最大时污水量与最大时改变系数，最大日最大时污水量与最大日平均时污水量比值日平均时污水量比值 K KZ Z 总改变系数，总改变系数，最高日最高时污水量最高日最高时污水量与平均日平均时污水量比值与平均日平均时污水量比值KZ=Kd Kh污水量改变能够用改变系数和改变曲线来描述。污水量改变能够用改变系数和改变曲线来描述。污水管网规划设计指南第31页（1）居民生活污水量改变系数）居民生活污水量改变系数生活污水量总改变系数污水平均日流量（L/s）总改变系数（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.410001.3污水管网规划设计指南第32页（2）工业废水量改变系数）工业废水量改变系数 和产品种类和生产工艺相关和产品种类和生产工艺相关（3）工业企业生活污水和淋浴污水量改变系）工业企业生活污水和淋浴污水量改变系数数 生活污水：普通车间生活污水：普通车间3.0，高温车间，高温车间2.5。淋浴污水：近似均匀排水。淋浴污水：近似均匀排水。污水管网规划设计指南第33页9.1.3 污水设计流量计算污水设计流量计算（1）居民生活污水设计流量）居民生活污水设计流量q1i居民平均日生活污水量标准平均日生活污水量标准，L/(cap.d)N1i 人口数，cap；KZ1 总改变系数总改变系数 注意：q1i按平均日污水量定额，按平均日用水量定额8090%确定。污水管网规划设计指南第34页（2）工业废水设计流量）工业废水设计流量q2i 废水量废水量定额，定额，m3/万元、万元、m3/产量单位或产量单位或m3/生产设备单位生产设备单位.d；N2i 最高日最高日产值产值，万元，万元/d，或产量，产品单位，或产量，产品单位/d，或生产设备数量，生产设备单位；，或生产设备数量，生产设备单位；T2i 最高日生产小时数，最高日生产小时数，h；f2i 生产用水重复利用率；生产用水重复利用率；K2i 时改变系数时改变系数。污水管网规划设计指南第35页（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算）工业企业生活污水及淋浴污水量计算 q q3ai3ai职职员员生生活活污污水水量量标标准准,普普通通车车间间25(L/(25(L/(人人.班班),),热车间热车间35(L/(35(L/(人人.班班)；N N3ai3ai 最高日最高日生活用水总人数；生活用水总人数；T T3ai3ai 最高日最高日每班工作小时数，每班工作小时数，h h；K Kh3aih3ai生生活活污污水水量量时时改改变变系系数数，普普通通车车间间3.03.0，热热车车间间2.52.5；q q3bi3bi职职员员淋淋浴浴用用水水量量标标准准，普普通通车车间间40(L/(40(L/(人人.班班，热车间热车间60(L/(60(L/(人人.班班)；N N3bi3bi 最高日淋浴用水总人数最高日淋浴用水总人数污水管网规划设计指南第36页（4）公共建筑污水设计流量）公共建筑污水设计流量q4i 各公共建筑各公共建筑最高日污水量标准最高日污水量标准，L/(用水单位用水单位.d）；）；N4i 用水单位数；用水单位数T4i 最高日排水小时数，最高日排水小时数，h；Kh4i 污水量污水量时改变系数时改变系数。（5）城市污水设计总流量）城市污水设计总流量污水管网规划设计指南第37页已知某城镇最高日排放污水量已知某城镇最高日排放污水量Q1，平均日排，平均日排放污水量放污水量Q2，最高日最高时排放污水量为，最高日最高时排放污水量为Q3，日改变系数，日改变系数Kd，时改变系数，时改变系数Kh，总改变系，总改变系数数Kz，求排水管网设计流量为多少？，求排水管网设计流量为多少？解：设计流量Q=Q3 Q=Q1*Kh Q=Q2*Kz Q=Q2*Kd*Kh污水管网规划设计指南第38页9.2 管段设计流量计算管段设计流量计算 连接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。连接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。普通检验井设置位置有：流量汇入地方、管径改变普通检验井设置位置有：流量汇入地方、管径改变地方、转弯、或在直管段管径长度较长时地方、转弯、或在直管段管径长度较长时（3070m）。水流为重力流，需满足一定水力坡度。水流为重力流，需满足一定水力坡度。管道埋深太大时设提升泵站（平坦地域，反坡）；管道埋深太大时设提升泵站（平坦地域，反坡）；坡度较大，设置跌水井。坡度较大，设置跌水井。9.2.1 污水管网节点与管段污水管网节点与管段污水管网规划设计指南第39页 污水管网设计任务：计算不一样地点污水污水管网设计任务：计算不一样地点污水流量、各管段污水流量，确定管径、埋深和衔流量、各管段污水流量，确定管径、埋深和衔接方式等。接方式等。管段：污水管网中流量和坡度不变管道。管段：污水管网中流量和坡度不变管道。管段设计流量：管段设计流量：管段上游端汇入污水量和该管段上游端汇入污水量和该管段搜集污水量管段搜集污水量。节点：管段上游端和下游端。节点：管段上游端和下游端。污水管网规划设计指南第40页 节点流量：节点流量：该节点下游本段沿线污水流量（生活污水）该节点下游本段沿线污水流量（生活污水）集中流量（工业废水、工业生活污水与淋浴污水、集中流量（工业废水、工业生活污水与淋浴污水、公建污水）公建污水）9.2.2 节点设计流量节点设计流量污水管网规划设计指南第41页9.2.3 管段设计流量管段设计流量污水管网规划设计指南第42页本段流量：式中：q1设计管段本段流量，L/s；F设计管段服务街坊面积，公顷；KZ生活污水量总改变系数；q0单位面积本段平均流量，比流量，L/s.公 顷式中：n污水量标准，L/(人.d)；p人口密度，人/公顷。污水管网规划设计指南第43页污水管道水力计算污水管道水力计算水力水力 计算计算目标目标 管径管径坡度坡度高程高程污水管网规划设计指南第44页 过水断面过水断面A=A（D，h/D）水力半径水力半径R=R(D,h/D)设为均匀流，采取谢才公式计算水头损失，将曼设为均匀流，采取谢才公式计算水头损失，将曼宁公式代人并转换：宁公式代人并转换：由流量和流速关系得：由流量和流速关系得：hD （1）水力计算公式）水力计算公式（参见：（参见：3.3 非满流管渠水力计算）非满流管渠水力计算）污水管网规划设计指南第45页5个水力参数个水力参数q、D、h、I、v,已知其中已知其中3个才能求出另个才能求出另2个个，水力计算很复杂。，水力计算很复杂。非满流水力计算简化方法：非满流水力计算简化方法：（1）水力计算图表）水力计算图表（2）借助满流水力计算公式并经过一段百分比变换进）借助满流水力计算公式并经过一段百分比变换进行计算行计算污水管网规划设计指南第46页流量流量坡度坡度充满度充满度流速流速水力学算图水力学算图污水管网规划设计指南第47页5个水力参数个水力参数q、D、h、I、v,已知其中已知其中3个才能求出个才能求出另另2个个水力计算时，普通水力计算时，普通q已知已知？?室外排水设计规范对一些设计参数作了对应要求室外排水设计规范对一些设计参数作了对应要求污水管网规划设计指南第48页9.3 污水管道设计参数污水管道设计参数污水管道水力计算设计数据 设计充满度（h/D）设计流速（v）最小管径（D）最小设计坡度（i）污水管网规划设计指南第49页（1）设计充满度（）设计充满度（h/D）指设计流量下，管道内有效水深与管径比值。h/D=1时，满流时，满流h/D 1时，非满流时，非满流室外排水设计规范要求，最大充满度为：管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大充满度（h/D）2003003504505009001000 0.550.650.700.75hD污水管网规划设计指南第50页为何要做最大设计充满度要求？1、预留一定过水能力，预防水量改变冲击，为未预见水量增加留有余地；2、有利于管道内通风；3、便于管道疏通和维护管理。污水管网规划设计指南第51页（2）设计流速）设计流速与设计流量和设计充满度对应污水平均流速。最小设计流速：最小设计流速：是确保管道内不发生淤积流速，与污水中所含杂质相关；我国依据试验结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s。最大设计流速：最大设计流速：是确保管道不被冲刷破坏流速，与管道材料相关；金属管道最大流速为10m/s，非金属管道最大流速为5m/s。污水管网规划设计指南第52页（3）最小管径）最小管径 为何要要求最小管径？街坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。什么叫不计算管段？在管道起端因为流量较小，经过水力计算查得管径小于最小管径，对于这么管段可不用再进行其它水力计算，而直接采取最小管径和对应最小坡度，这么管段称为不计算管段。污水管网规划设计指南第53页（4）最小设计坡度）最小设计坡度对应于最小设计流速坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是确保不发生淤积时坡度。（1）（2）（3）要求：管径200mm最小设计坡度为0.004；管径300mm最小设计坡度为0.003。设计充满度一定时，管径越大，最小设计坡度越小。污水管网规划设计指南第54页（5）污水管道埋设深度）污水管道埋设深度管道埋设深度有两个意义：覆土厚度埋设深度决定污水管道最小覆土厚度原因：冰冻线要求地面荷载满足街坊管连接要求地面管道污水管网规划设计指南第55页满足地面荷载要求：满足地面荷载要求：车行道下最小覆土厚度车行道下最小覆土厚度0.7m0.7m满足防冰冻要求：满足防冰冻要求：室外排水设计规范要求：无保温办法生活污水管室外排水设计规范要求：无保温办法生活污水管道，管底可埋设在冰冻线以上道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m0.15m；有保温办法或；有保温办法或水温较高管道距离能够加大。水温较高管道，距离能够加大。满足街坊污水连接管衔接要求：满足街坊污水连接管衔接要求：污水管网规划设计指南第56页从以上三个原因出发，能够得到三个不一样覆土从以上三个原因出发，能够得到三个不一样覆土厚度，最大值就是这一沟段允许最小覆土厚度。厚度，最大值就是这一沟段允许最小覆土厚度。最大埋深最大埋深依据技术经济指标及施工方法决定。依据技术经济指标及施工方法决定。在干燥土壤中，沟道最大埋深普通不超出在干燥土壤中，沟道最大埋深普通不超出78m；在多水、流沙、石灰岩地层中，普通不超出在多水、流沙、石灰岩地层中，普通不超出5m。污水管网规划设计指南第57页衔接标准：衔接标准：（1 1）尽可能提升下游沟段高程，以降低埋深，从而）尽可能提升下游沟段高程，以降低埋深，从而降低造价，在平坦地域这点尤其主要；降低造价，在平坦地域这点尤其主要；（2 2）防止在上游沟段中形成回水而造成淤积；）防止在上游沟段中形成回水而造成淤积；（3 3）不允许下游沟段沟底高于上游沟段沟底。）不允许下游沟段沟底高于上游沟段沟底。（6）污水管道衔接）污水管道衔接污水管网规划设计指南第58页衔接衔接方法方法沟顶平接沟顶平接水面平接水面平接沟底平接沟底平接污水管网规划设计指南第59页普通情况下，普通情况下，异管径沟段采取沟顶平接。异管径沟段采取沟顶平接。同管径沟段采取水面平接。同管径沟段采取水面平接。污水管网规划设计指南第60页特殊情况，特殊情况，同管径，坡度变陡，沟顶平接。同管径，坡度变陡，沟顶平接。下游管径小于上游管径（坡度变陡），沟底平接。下游管径小于上游管径（坡度变陡），沟底平接。下游沟底高于上游沟底下游沟底高于上游沟底下游水位高于上游水位下游水位高于上游水位不应不应发生发生污水管网规划设计指南第61页9.4 污水管道水力计算污水管道水力计算分析设计地域地形等实际情况分析设计地域地形等实际情况考虑规范要求设计参数考虑规范要求设计参数流量流量 管径管径坡度坡度污水管网规划设计指南第62页管道坡度确实定管道坡度确实定尽可能与地面坡度平行，减小管道埋深；尽可能与地面坡度平行，减小管道埋深；确保合理设计流速，不淤积和冲刷。确保合理设计流速，不淤积和冲刷。在确保流速和充满度前提下：在确保流速和充满度前提下：管径大，坡度小；管径大，坡度小；管径小，坡度大。管径小，坡度大。矛盾，考虑经济性问题。矛盾，考虑经济性问题。污水管网规划设计指南第63页（1）较大坡度地域管段设计）较大坡度地域管段设计沿地面坡度敷设，满足最小流速。沿地面坡度敷设，满足最小流速。流量流量期望坡度期望坡度 管径，流速（百分比换算法，附图管径，流速（百分比换算法，附图1）最大充满度最大充满度流量流量期望坡度期望坡度 充满度和流速（百分比换算法，水力图）充满度和流速（百分比换算法，水力图）管径管径（1）污水管网规划设计指南第64页（2）平坦或反坡地域管段设计）平坦或反坡地域管段设计一定流量，一定流量，管径大，坡度小；管径大，坡度小；管径过大，流速过小。管径过大，流速过小。（2）（3）设计流量(L/s)最大管径(mm)9.192009.19-16.625039.72-51.88400污水管网规划设计指南第65页平坦或反坡地域管段设计平坦或反坡地域管段设计流量流量最大管径最大管径 充满度，坡度（百分比换算法；充满度，坡度（百分比换算法；最小流速最小流速 水力图）水力图）流量流量管径（附图管径（附图1）充满度，流速（百分比换算法；充满度，流速（百分比换算法；坡度坡度 水力图）水力图）污水管网规划设计指南第66页（3）管段衔接设计）管段衔接设计 污水管网设计污水管网设计 流量流量 管径，坡度管径，坡度 衔接方式，计算埋深衔接方式，计算埋深污水管网规划设计指南第67页