排水管网设计步骤.docx

一．污水管道系统的设计:
1污水处理厂厂址选择
在城市总体规划中，污水厂的位置范围已有规定，但是，在污水厂的总体设计时，对具体厂址的选择，仍须进行深入的调查研究和详尽的技术经济比较，应遵循下列各原则：
（1） 厂址与规划居住区公共建筑群的卫生防护距离应根据当地具体情况，与有关部门协商确定，一般不小于300米。
（2） 厂址应在城市集中供水水源的下游至少500米。
（3） 厂址应尽可能少占农田或不占良田，且便于农田灌溉和消纳污泥。
（4） 厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。
（5） 厂址应设在地形有适当坡度的城市下游地区，使污水有自流的可能，节约动力消耗。
（6） 厂址应考虑汛期不受洪水的威胁。
（7） 厂址的选择应考虑交通运输、水电供应地质、水文地质等到条件。
（8） 厂址的选择应结合城市总体规划，考虑远景发展，留有充分的扩建余地。

本设计中污水处理厂布置在XXXX，位于主导风向的下风向，城市河流的下游，靠近岸边，周围300m内无居住区。见城市污水系统总平面图，其依据是：
① 地区常年主导风向为XX风。厂址选在城市的XX角，可以减小污水厂所产生臭气对城市环境的影响。
②污水厂建在河流的下游，这样避免对城市取用水水质的影响。
③污水厂布置在地势较低处，有利于污水管道的重力流动，故设在河流下游的岸边。

2 管道定线
定线原则：应尽可能地在管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。
排水管网的布置原则既要使管道工程量为最小，又要使水流畅通节省能量。
（1） 支管、干管、主干管的布置要顺直，水流不要绕弯。
（2） 充分利用地形地势，最大可能采用重力流形式，避免提升。
（3） 在起伏较大的地区，应将高区系统与低区系统分离，高区不宜随便跌 水，应直接重力流入污水厂，并尽量减少管道埋深。至于个别低洼地区应局部提升，做到高水高排。
（4） 尽量减少中途加压站的个数。如果遇山岗尽量采用隧洞方式。若须经过土壤不良地段，应根据具体情况采用不同的处理措施，以保证地基与基础有足够的承载能力。当污水管道无法避开铁路、河流或其它地下建（构）筑物时，管道最好垂直穿过障碍物，并根据具体情况采用倒虹管、管桥或其它工程设施。
若各种管线布置发生矛盾，处理的原则是，新建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让重力管，可弯让不可弯的，检修次数小让检修次数多的。
3 污水管道设计规定
（1）最大设计充满度：
表1 管径与最大充满度的关系
管径 D（mm）
最大设计充满度h/D
200~300
0．60
350~450
0．70
500~900
0．75
≥1000
0． 80
（2）最小坡度：管径300mm的最小设计坡度000.3。
（3）设计流速：最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的流速。污水管道的最小流速定为0.6m/s.金属管道的最大设计流速为 10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s.。

（4）最小管径：
① 厂区内的工业废水管、生活污水管、街坊内的生活污水管200mm。
② 城市街道下的生活污水管300mm。
（5）覆土：
① 冰冻要求：在0.7m以上（本设计无冰冻要求）。
② 最大覆土：不宜大于6m。
③ 理想覆土：在满足各方面要求的前提下，争取维持在1~2m。
④ 荷载要求：最小覆土在车行道下一般不小于0.7m。

（6）连接：
① 管道在检查井内连接。
② 管道管径相同时的连接方式用水面平接，管径不同时用管顶平接。
③ 在任何情况下进水管底不得低于出水管底，若出现三条管段连接的情况，选择出水管管内底标高低的一条管段连接。

（7）坡度骤变的处理：
① 管道坡度骤然变陡，可由大管径变小管径。
② 当D=200~300mm时，只能按生产规格减小一级。
③ 当D≥400mm时，应根据水力计算确定，但减小不能超过二级。
④ 管道坡度骤然变缓，应逐渐过渡。

（8）小管核算：
当有公建筑物位于管线始端时，应加入该集中流量进行满流复核。
流量很小而地形又较平坦的上游支线，可采用非计算管段，采用最小管 径，按最小坡度控制。
（9）溢流：污水管道在进入泵站或处理厂前，当条件允许时，可设事故溢流口，但必须取得当地有关部门的同意。
（10）在充满度过高的管段、跌水井、大浓度污水接入的井位以及污水管线上每隔500 m左右的井位处宜设通风管。
4污水管道布置与敷设
（1） 从该城区的平面图可知该区地势自X向X倾斜，坡度较小，该市被铁路分隔为X个区域，根据自然地形管道顺坡排水。Ⅰ区污水主干管垂直穿过铁路后沿程收集Ⅱ区污水量进入污水处理厂，整个管道系统呈截流式形式布置，见城市污水系统总平面图。
（2） 干管敷设在所服务排水区域的较低处，便于支管的污水自流接入。
在地形较平坦处，将干管敷设在低区，使得污水能以最短距离排入干管，从而使支管最短，由于支管的管径较小，保持最小流速所需坡度较大，所以减小支管长度能有效地减小整个管网的埋深。
5管道穿越铁路
（1） 管道垂直穿过铁路。
（2） 结构尺寸按照相应的外部荷载计算，并经当地铁路交通管理部门同意。
（3） 在穿越重要铁路干线时，管道设在套管中，并设事故排出口；套管两端设检
查井。
顶管或套管管顶与铁路轨底之间的垂直距离不小于1.2m。

二 雨水管道设计
1 雨水管道设计一般规定
（1） 充满度：一般按满流计算
（2） 流速：
① 满流时最小流速一般不小于0.75m/s
② 起始管段地形平坦，最小设计流速不可小于0.6m/s
③ 最大允许流速同污水管道
（3） 最小管径、坡度：
①雨水支干管最小管径300mm，最小设计坡度0.003；
②水口连络最小管径200mm，设计坡度不小于0.002。
（4） 覆土或挖深：①最小覆土在车行道下一般不小于0.7m
②局部条件不允许时，须对管道进行包封加固
③最大覆土与理想覆土同污水管道
（5） 管渠连接与构筑物的连接：
①管道在检查井内连接，一般采用管顶平接。
②相同管径的管段可以采用水面平接；不同断面管道必要时也可采用局部管段管底平接。
④ 任何情况下，进水管底不得低于出水管底。
2雨水管道布置与敷设
从该城区的平面图和资料知该城区地形平坦，无明显分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分。河流的位置确定了雨水出口的位置。雨水出口位于河岸边。由于河流的洪水位低于该地区地面的平均标高，所以雨水可以靠重力排入河流，不用设雨水泵站。
河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水出水口位于河岸边，由于该地区地势以一定坡度坡向河流，地形对排除雨水有利，拟采用分散出口的雨水管道布置形式，雨水干管基本垂直于等高线，即正交式布置，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。正交式布置的干管长度短、管径小，因而经济，雨水排出较迅速。
雨水管道布置平面图详见城市雨水系统总平面图。
雨水管道的设计计算见：雨水管水力计算表
注：1、雨水管道各设计管段在高程上采用管顶平接
2、出现下游管段的设计流量小于上游管段设计流量的情况，取上一管段的设计流量作为下游管段的设计流量
3、在支管与干管相接的检查井处，会有两个∑t2值和两个管底标高值，再继续计算相交后的下一个管段时，取大的那个∑t2值和小的那个管底标高值。

雨水管道敷设方式同污水管道敷设方式，当雨水管道与污水管道交叉布置时，应小管让大管，必要时设置倒虹管。
三 构筑物
排水管渠上的附属构筑物包括检查井、跌水井、倒虹管、雨水口、溢流井、排出口等。
（1） 检查井
排水系统中设置检查井，主要用于连接管渠和定期检查清通。检查井通常设在管渠交汇、转弯、尺寸或坡度改变、跌水以及相隔一定距离的直线管渠上。直线管渠上检查井之间的距离如下表：

表2 污水、雨水管道上检查井间距
管别
管径或暗渠净高
（mm）
最大间距
（m）
常用间距
（m）
污水管道
≤400
500~900
1000~1400
40
50
75
20~35
35~50
50~60
雨水管道合流管道
≤600
700~1100
1200~1600
50
65
90
25~40
40~55
55~70
检查井一般采用圆形，由井底、井深和井盖三部分组成，建筑材料主要有混凝土、砖、石或钢筋混凝土。
（1） 跌水井
跌水井是设有消能设施的检查井。跌水井的设置条件：当遇到下列情况且跌差大于1m时应设跌水井：
① 管道中的流速过大，需要加以调节处理；
② 管道垂直于陡峭地形的等高线布置，按照原定坡度将要露出地面处；
③ 接入较底的管道处；
④ 管道遇到地下障碍物，必须跌落通过处；
⑤ 当淹没排放时，在出口前设一个井。

（2） 雨水口
雨水口主要在雨水管渠系统中收集雨水，地面雨水先经雨水口流入连接管再流入排水管渠。雨水口一般设在交叉路口、广场、路侧边沟以及道路低洼地段，以防止雨水漫过道路。雨水口间距一般为25~50 m。

（3） 倒虹管
当排水管渠遇到河流或地下构筑物等障碍物时，不能按原有的坡度埋设时，必须设置倒虹管。倒虹管应尽可能与障碍物轴线垂直，并设在地质条件较好处。

（4） 出水口
在江河边设置出水口时，应保持与取水构筑物，游泳区及家畜饮水区有一定距离，同时也应不影响下游居民点的卫生和饮用。出水口的位置和形式应取得当地卫生监督、水体管理和交通管理等部门同意。污水管渠的出水口一般采用淹没式，以使污水与水体较好地混合，必要时污水出水口可以长距离分散伸入水体，以使混合更充分，同时要征得航运部门的同意。雨水出水口可以采用非淹没式，其底标高最好在水体最高水位以上，一般在常水位以上，以避免水体倒灌。

污水管网设计计算：
1 污水管网水力计算
（1） 将各街区编上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积， 列入下表中。
表3 街区面积表
街区编号
街区面积ha
街区编号
街区面积ha
街区编号
街区面积ha
街区编号
街区面积ha
街区编号
街区面积ha
街区编号
街区面积ha
1
0.70
5
0.70
9
1.17
13
1.36
17
2.17
21
0.87
2
0.70
6
1.21
10
0.92
14
1.27
18
1.93
22
0.83
3
1.50
7
0.64
11
0.99
15
1.70
19
0.76
23
0.30
4
0.70
8
0.58
12
0.83
16
1.03
10
1.30
24
1.20
（2）污水流量的计算
污水平均日流量L/s

查表得
居住区生活污水设计流量按下式计算：
本区人口XX万人，街区面积XX ha，所以居住区人口密度XX,居民生活污水定额XXL/(cap·d),则每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：

集中流量的计算：

工业废水的设计流量

公共建筑污水设计流量

城市污水设计总流量：

表4 污水干管设计流量计算表
管段编号
居住区生活污水量Q1
集中流量

本段流量
转输流量q2
合计平均流量（L/s)
总变化系数kz
生活污水设计流量Q1(L/s)
本段(L/s)
转输(L/s)
设计流量(L/s)
街区编号
街区面积(ha)
比流量q0
流量q1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1～2

9～10

10～11

表5 污水干管水力计算表
管段编号
管段
设计
管径
坡度
流速
充满度
降落量
长度
流量
D

v
h/D
h
I·L
L(m)
Q(L/s)
(mm)
I
(m/s)
(m)
(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1～2

2～3

3～4

管段编号
标高(m)
埋设深度
地面
水面
管内底
(m)
上端
下端
上端
下端
上端
下端
上端
下端
1
10
11
12
13
14
15
16
17
1～2

2～3

3～4

排水管道的材料、接口及基础
（1） 管材：由于该地区地质条件良好，采用钢筋混凝土圆管
（2） 接口：主干管、干管采用钢丝网水泥砂浆抹带接口，支管采用水泥砂浆 抹带接口，该地区地质情况良好，可以采用刚性接口
（3） 基础：由于接口采用刚性接口，所以基础采用混凝土带形基础，管座型式分为90°、135°、180°，其中当管顶覆土厚度在0.7~2.5m时采用90°管座基础; 管顶覆土厚度在2.6~4m时用135°基础；当覆土厚度在4.1~6m时采用 180°管座基础。
污水管渠的出水口
污水管出水口一般采用淹没式，以使污水与水体较好地混合，必要时污水出水口可以长距离分散伸入水体，以使混合更充分，同时要征得航运部门的同意。根据设计资料，最低水位XXm，出水口要低于XXm。

雨水管网设计计算:
1划分设计管段
根据管道的具体位置，划分设计管段，将各管段的检查井依次遍上号码，各检查井的地面标高、各设计管段长度见下表。

表6 雨水干管各检查井的地面标高
检查井编号
地面标高（m）

表7 雨水干管管段长度
管段编号
管段长度（m）
管段编号
管段长度（m）

～雨水口

2 计算各设计管段的汇水面积
每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管道的原则划分。将每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向标注在图中。各设计管段的汇水面积计算见下表。

表8 汇水面积表
设计管段编号
本段汇水面积编号
本段汇水面积(ha)
转输汇水面积(ha)
总汇水面积(ha)

3 主要设计参数
① 暴雨强度(storm smear)公式：

②径流系数：

式中：Fi—汇水面积上各类地面的面积（ha）
Ψi—相应于各类地面的径流系数
F—全部汇水面积（ha）

表9 城市地面覆盖情况
地面种类
各类屋面
混凝土与沥青路面
碎石路面
非铺砌土路面
公园与绿地
覆盖情况
0.3
0.4
0.1
0.1
0.2
径流系数Ψ
0.90
0.90
0.45
0.30
0.15

=
=0.74

4 雨水干管水力计算

表10 雨水干管水力计算表
汇水面积(ha)

管内雨水流行时间(min)
径流量q0
设计流量Q(L/s)
管径D(mm)
坡度I(‰)
流速v(m/s)
∑t2
=∑L/v
t2=L/v

3
4
5
6
7
8
9
10

管道输水能力
坡降I·L(m)
设计地面标高(m)
单位面积
埋深(m)

起点
终点
起点
终点
起点
终点
11
12
13
14
15
16
17
18

根据雨水干管水力计算结果，画雨水干管平面图以及剖面图。

5雨水出水口
雨水出水口可以采用非淹没式，其底标高最好在水体最高水位XXm以上，一般在常水位XXm以上，以避免水体倒灌。