第7章-污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

第7章污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算2021/5/91第9章

污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

城鎮(zhèn)污水由城鎮(zhèn)綜合生活污水和工業(yè)廢水組成。綜合生活污水由居民生活污水和公共建筑污水組成。居民生活污水指居民家庭日常生活中產(chǎn)生的污水。公共建筑污水指機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓、娛樂場所、賓館、浴室、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)等產(chǎn)生的污水。工業(yè)廢水是工業(yè)企業(yè)內(nèi)產(chǎn)生的工業(yè)廢水和生活污水及淋浴污水。污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：1）污水管網(wǎng)的布置和定線；1）污水管網(wǎng)總設(shè)計(jì)流量及各管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算；2）污水管網(wǎng)各管段直徑、埋深、銜接設(shè)計(jì)與水力計(jì)算；3）污水提升泵站設(shè)置與設(shè)計(jì)；4）污水管網(wǎng)施工圖繪制等。廠區(qū)排水建筑排水2021/5/92城市排水管道敷設(shè)現(xiàn)場照片2021/5/939.1污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算9．1．1設(shè)計(jì)污水量定額居民生活污水定額和綜合生活污水定額《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50014-2006

規(guī)定，可按當(dāng)?shù)赜盟~的80％～90％采用。對(duì)給排水系統(tǒng)完善的地區(qū)可按90％計(jì)，一般地區(qū)可按80％計(jì)。居民生活污水定額是指居民每人每日所排出的平均污水量。居民生活污水定額與居民生活用水定額、建筑內(nèi)給排水設(shè)施水平及排水系統(tǒng)普及程度等因素有關(guān)。綜合生活污水定額包括公共建筑排放的污水（公共建筑用水量定額－《建筑給水排水》）。2021/5/949.1.2污水量的變化日變化系數(shù)Kd：在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，最大日污水量與平均日污水量的比值。時(shí)變化系數(shù)Kh：在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，最大時(shí)污水量與該日平均時(shí)污水量的比值?？傋兓禂?shù)Kz：在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，最大時(shí)污水量與平均日平均時(shí)污水量的比值。Kz=Kd·Kh圖9.1某城市一日用水量和排水量統(tǒng)計(jì)

圖9.2排水量日變化統(tǒng)計(jì)曲線圖2021/5/95（1）居民生活污水量變化系數(shù)污水平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000總變化系數(shù)Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3計(jì)算公式式中Qd――平均日污水流量（L/s）。生活污水量總變化系數(shù)KZ

表9.12021/5/96工業(yè)種類冶金化工紡織食品皮革造紙時(shí)變化系數(shù)Kh1.0~1.11.3~1.51.5~2.01.5~2.01.5~2.01.3~1.8工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水量變化系數(shù)生活污水：一般車間3.0，高溫車間2.5。淋浴污水：下班后1小時(shí)使用，不考慮變化。（2）工業(yè)廢水量變化系數(shù)

工業(yè)廢水量變化與生產(chǎn)工藝有密切聯(lián)系，需要通過實(shí)地調(diào)查和分析求得。大部分工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝與氣候、溫度關(guān)系不大，生產(chǎn)廢水量比較均勻，日變化系數(shù)較小，多數(shù)情形下，日變化系數(shù)Kd可近似取值為1。下表列出了部分工業(yè)生產(chǎn)廢水量時(shí)變化系數(shù)Kh，可供參考使用。部分工業(yè)生產(chǎn)廢水的時(shí)變化系數(shù)表9.2（3）工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水量變化系數(shù)

工業(yè)企業(yè)生活污水量按每工作班污水量定額計(jì)算，變化系數(shù)與工業(yè)企業(yè)生活用水量變化系數(shù)基本相同，一般車間采用3.0，高溫車間采用2.5。

工業(yè)企業(yè)淋浴污水量按每個(gè)工作班污水量定額計(jì)算，每班考慮在1h之內(nèi)使用，均勻用水和排水。2021/5/979.1.3污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算（1）居民生活污水設(shè)計(jì)流量Q1居民生活污水最大日設(shè)計(jì)流量Q1用下式計(jì)算：式中q1i―平均日居民生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(cap·d)；N1i―各排水區(qū)域服務(wù)人口數(shù)，cap；KZ1―生活污水量的總變化系數(shù)。平均日設(shè)計(jì)流量Qd為(9.4)(9.3)（2）公共建筑污水設(shè)計(jì)流量Q2：公共建筑排放的污水量比較集中，例如公共浴室、旅館、醫(yī)院、學(xué)校住宿區(qū)、洗衣房、餐飲娛樂中心等。污水量定額參照有關(guān)公共建筑的用水量標(biāo)準(zhǔn)采用。污水設(shè)計(jì)流量Q2用下式計(jì)算：式中q2i—最高日污水量標(biāo)準(zhǔn)（L/用水單位·d）；N2i—服務(wù)單位數(shù)；Kh2i—時(shí)變化系數(shù)。T2i―排水小時(shí)數(shù)，h。(9.5)（3）工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量工業(yè)廢水的設(shè)計(jì)流量Q3：

式中q3i―廢水量定額；N3i―產(chǎn)品單位；T3i―生產(chǎn)小時(shí)數(shù)，h；f3i―重復(fù)利用率；K3i―時(shí)變化系數(shù)。2021/5/989.1.3

設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流量計(jì)算（續(xù)）（4）工業(yè)企業(yè)生活污水量和淋浴污水設(shè)計(jì)流量Q4工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水的設(shè)計(jì)流量Q4用下式計(jì)算：式中q4ai一生活用水量定額，L/（cap·班）；q4bi一淋浴用水量定額，L/（cap·班）；N4ai一生活用水總?cè)藬?shù)，cap；N4bi一淋浴用水總?cè)藬?shù)，cap；T4ai―每班工作小時(shí)數(shù)，h；Kh4ai―生活污水量變化系數(shù)，一般車間3.0，高溫車間2.5。(9.7)在地下水位較高的地區(qū)，應(yīng)考慮地下水滲入管道的水量。缺乏測定資料時(shí)，可按平均日綜合生活污水和工業(yè)廢水總量的10％～15％計(jì)算。課本P159[例7.1]（5）城市污水設(shè)計(jì)總流量污水設(shè)計(jì)總流量采用直接求和的方法計(jì)算，如下式：(9.8)2021/5/992021/5/9102021/5/9119.2管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算

9.2.1污水管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)與管段□污水管網(wǎng)的管道分類：連接管---連接用戶的污水管道；污水支管---收集連接管中污水輸送至干管的管道；污水干管---主要承擔(dān)污水輸送功能的大型管道（又可分為主干管和干管。□節(jié)點(diǎn)和管段：應(yīng)用管網(wǎng)圖論方法，將污水管網(wǎng)圖形簡化為節(jié)點(diǎn)和管段兩類元素，并進(jìn)行分類編碼，即可以定義污水管網(wǎng)模型。節(jié)點(diǎn)：管道交叉點(diǎn)、管徑變化點(diǎn)、高程變化點(diǎn)、方向變化點(diǎn)等；管段：在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，管道直徑、流量和坡度保持不變的一段管道單元。

如圖9.3，可以用管段編碼[1]，[2]，[3]，…，[NP]和節(jié)點(diǎn)編碼1，2，3，…，NN，其中，NP＝35為管段總數(shù)，NN＝36為節(jié)點(diǎn)總數(shù)，對(duì)于枝狀管網(wǎng)，NN=NP+1。圖9.3管段的上游端匯入污水流量和該管段的收集污水量作為管段的輸水流量，稱為管段設(shè)計(jì)流量。污水管網(wǎng)為不含回路的樹狀管網(wǎng)。2021/5/912

列出各管段對(duì)應(yīng)的上游和下游節(jié)點(diǎn)編號(hào)的集合，加上各節(jié)點(diǎn)的地理平面坐標(biāo)位置和高程，即可唯一地確定管網(wǎng)的圖形，并構(gòu)造管網(wǎng)圖形的關(guān)聯(lián)矩陣。圖9.3所示管網(wǎng)的管段上游和下游節(jié)點(diǎn)編號(hào)集合如表9.4。2021/5/913管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算

1．設(shè)計(jì)管段的劃分（1）設(shè)計(jì)管段：兩個(gè)檢查井之間的管段，如果采用的設(shè)計(jì)流量不變，且采用同樣的管徑和坡度，則稱它為設(shè)計(jì)管段。（2）劃分設(shè)計(jì)管段：只是估計(jì)可以采用同樣管徑和坡度的連續(xù)管段，就可以劃作一個(gè)設(shè)計(jì)管段。根據(jù)管道的平面布置圖，凡有集中流量流入，有旁側(cè)管接入的檢查井均可作為設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)。設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)應(yīng)依次編上號(hào)碼。2021/5/914．設(shè)計(jì)管段設(shè)計(jì)流量的確定

每一設(shè)計(jì)管段的污水設(shè)計(jì)流量可能包括以下幾種流量。1）本段流量q1——是從本管段沿線街坊流來的污水量；2）轉(zhuǎn)輸流量q2——是從上游管段和旁側(cè)管段流來的污水量；3）集中流量q3——是從工業(yè)企業(yè)或其它產(chǎn)生大量污水的公共建筑流來的污水量。

對(duì)于某一設(shè)計(jì)管段，本段流量是沿管段長度變化的，即從管段起點(diǎn)的零逐漸增加到終點(diǎn)的全部流量。為便于計(jì)算，通常假定本段流量從管段起點(diǎn)集中進(jìn)入設(shè)計(jì)管段。而從上游管段和旁側(cè)管流來的轉(zhuǎn)輸流量q2和集中流量q3對(duì)這一管段是不變的。2021/5/915本段流量是以人口密度和管段的服務(wù)面積來計(jì)算，公式如下：式中q1——設(shè)計(jì)管段的本段流量（L/s）；

F——設(shè)計(jì)管段的本段服務(wù)面積（ha）；

qs——比流量（L/s·ha）。比流量是指單位面積上排出的平均污水量?？捎孟率接?jì)算：式中n——生活污水定額（L/人·d）；

——人口密度（人/ha）。2021/5/9169.2.2

節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量計(jì)算設(shè)計(jì)流量：最高日最高時(shí)的污水流量。9.2.3管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算從上游起端節(jié)點(diǎn)向下游節(jié)點(diǎn)，依次計(jì)算管段設(shè)計(jì)流量，直到末端節(jié)點(diǎn)，假定居民生活污水、工業(yè)廢水、工業(yè)企業(yè)生活與沐浴污水、公共建筑污水等四類污水的最高小時(shí)流量同時(shí)出現(xiàn)，設(shè)計(jì)流量直接累加，得到污水管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量的計(jì)算公式：節(jié)點(diǎn)流量：該節(jié)點(diǎn)所接入的集中污水流量和該節(jié)點(diǎn)下游管段所連接用戶的污水流量之和。前者稱為集中流量，后者稱為本段流量。前述四類污水流量中有三類（工業(yè)廢水、工業(yè)企業(yè)職工生活污水和淋浴排水、公共建筑污水）作為集中流量處理，只有居民生活污水是本段（沿線）流量。如圖9.4所示，沿線流量按照管段服務(wù)面積或管長比例分配，全部加到上游節(jié)點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)流量（不同于給水管網(wǎng)計(jì)算時(shí)均分到兩端節(jié)點(diǎn)上）。式中q1i―居民生活污水平均日流量，L/s；q2i―工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量，L/s；q3i―工業(yè)企業(yè)生活與淋浴污水設(shè)計(jì)流量，L/s；q4i―公共建筑生活污水設(shè)計(jì)流量，L/s；Kzli―居民生活污水量總變化系數(shù)，根據(jù)q1i查表9.1或用式（9.2）計(jì)算；M―污水管網(wǎng)中的管段總數(shù)。

q4i―條管段輸送的公共建筑生活污水設(shè)計(jì)流量，L/s，它們?cè)诠芫W(wǎng)中滿足連續(xù)性條件；Kzli―條管段輸送的居民生活污水量總變化系數(shù)，根據(jù)q1i查表9.1或用式（9.2）計(jì)算；M―污水管網(wǎng)中的管段總數(shù)。圖9.4管段服務(wù)面積劃分圖（L/s）（9.9）2021/5/917管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算1．設(shè)計(jì)管段的劃分（1）設(shè)計(jì)管段：兩個(gè)檢查井之間的管段，如果采用的設(shè)計(jì)流量不變，且采用同樣的管徑和坡度，則稱它為設(shè)計(jì)管段。（2）劃分設(shè)計(jì)管段：只是估計(jì)可以采用同樣管徑和坡度的連續(xù)管段，就可以劃作一個(gè)設(shè)計(jì)管段。根據(jù)管道的平面布置圖，凡有集中流量流入，有旁側(cè)管接入的檢查井均可作為設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)。設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)應(yīng)依次編上號(hào)碼。2021/5/9182．設(shè)計(jì)管段設(shè)計(jì)流量的確定每一設(shè)計(jì)管段的污水設(shè)計(jì)流量可能包括以下幾種流量。（1）本段流量q1——

是從本管段沿線街坊流來的污水量；（2）轉(zhuǎn)輸流量q2——

是從上游管段和旁側(cè)管段流來的污水量；（3）集中流量q3——

是從工業(yè)企業(yè)或其它產(chǎn)生大量污水的公共建筑流來的污水量。2021/5/919本段流量計(jì)算對(duì)于某一設(shè)計(jì)管段，本段流量是沿管段長度變化的，即從管段起點(diǎn)的零逐漸增加到終點(diǎn)的全部流量。為便于計(jì)算，通常假定本段流量從管段起點(diǎn)集中進(jìn)入設(shè)計(jì)管段。而從上游管段和旁側(cè)管流來的轉(zhuǎn)輸流量q2和集中流量q3對(duì)這一管段是不變的。本段流量是以人口密度和管段的服務(wù)面積來計(jì)算，公式如下：式中q1:設(shè)計(jì)管段的本段流量（L/s）；

F:設(shè)計(jì)管段的本段服務(wù)面積（ha）；

qs:比流量（L/s·ha）。比流量是指單位面積上排出的平均污水量。可用下式計(jì)算：2021/5/920設(shè)計(jì)流量計(jì)算式中n:生活污水定額（L/人·d）；

p:人口密度（人/ha）。某一設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量可由下式計(jì)算：式中qij:某一設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量（L/s）；

q1:本段流量（L/s）；

q2:轉(zhuǎn)輸流量（L/s）；

q3:集中流量（L/s）；

kz:生活污水總變化系數(shù)。2021/5/921污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例某市一個(gè)區(qū)的街坊平面圖。居住區(qū)街坊人口密度為350人/ha，居民生活污水定額為120L/人·d?；疖囌竞凸苍∈业奈鬯O(shè)計(jì)流量分別為3L/s和4L/s。工廠甲排除的廢水設(shè)計(jì)流量為25L/s。工廠乙排除的廢水設(shè)計(jì)流量為6L/s。生活污水和經(jīng)過局部處理后的工業(yè)廢水全部送至污水廠處理。工廠廢水排出口的管底埋深為2m，該市冰凍深度為1.40m。試進(jìn)行該區(qū)污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（要求達(dá)到初步設(shè)計(jì)深度）。2021/5/9222021/5/923排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)方法和步驟如下：1．在街坊平面圖上布置污水管道

該區(qū)地勢(shì)北高南低，坡度較小，無明顯分水線，可劃分為一個(gè)排水流域。支管采用低邊式布置，干管基本上與等高線垂直，主干管布置在市區(qū)南部河岸低處，基本上與等高線平行。整個(gè)管道系統(tǒng)呈截流式布置。2021/5/9242．街坊編號(hào)并計(jì)算其面積

將街坊依次編號(hào)并計(jì)算其面積，列入表中。用箭頭標(biāo)出各街坊污水排出的方向。2021/5/9252021/5/926街坊面積匯總表街坊編號(hào)1234567街坊面積（ha）1.211.702.081.982.202.201.43街坊編號(hào)891011121314街坊面積（ha）2.211.962.042.402.401.212.28街坊編號(hào)15161718192021街坊面積（ha）1.451.702.001.801.661.231.53街坊編號(hào)222324252627街坊面積（ha）1.711.802.201.382.042.402021/5/9273．劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量

根據(jù)設(shè)計(jì)管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)（一般定為街坊兩端）、集中流量及旁側(cè)支管進(jìn)入的點(diǎn)，作為設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)的檢查井并編上號(hào)碼。2021/5/928各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量應(yīng)列表進(jìn)行計(jì)算。本例中，居住區(qū)人口密度為350人/ha，居民污水定額為120L/人·d，則生活污水比流量為2021/5/9292021/5/9302021/5/931【例9.2】例9.1的居住小區(qū)污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)如圖9.5所示，街坊劃分為27個(gè)，箭頭表示各街坊污水排出方向，各街坊匯水面積見表9.5。該小區(qū)自北向南傾斜，坡度較小，街道支管布置在較低一側(cè)，干管基本與等高線垂直，布置在小區(qū)南面河岸低處，基本與等高線平行。污水管網(wǎng)平面采用截流式形式布置，初步設(shè)計(jì)方案如圖9.5所示。試計(jì)算干管各管段污水設(shè)計(jì)流量。圖9.52021/5/932【解】本管網(wǎng)中主干管為1~7，可分為6個(gè)管段，其中管段1~2輸送工廠甲集中流量，管段5~6輸送工廠乙集中流量，管段2~3、3~4、4~5和6~7分別接納街坊24、25、26和27的生活污水。三條干管為8~2、11~4和16~6，均沒有直接的本段流量。居民生活污水平均日流量按面積分配，比流量為：管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算見表9.6。2021/5/9339.3污水管道設(shè)計(jì)參數(shù)

為了保證污水管道的正常運(yùn)行，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006）對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)作了相應(yīng)規(guī)定。

圖9.6充滿度示意圖

9.3.1設(shè)計(jì)充滿度在一個(gè)設(shè)計(jì)管段中，污水在管道中的水深h和管道直徑D的比值稱為設(shè)計(jì)充滿度，如圖9.6所示。當(dāng)h/D=1時(shí)稱為滿管流，當(dāng)h/D<1時(shí)稱為非滿管流。污水管道應(yīng)按非滿管流設(shè)計(jì)，為未預(yù)見水量留有余地，避免污水溢出；排除有害氣體；便于管道的疏通和維護(hù)。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定污水管道的最大設(shè)計(jì)充滿度見表9.7。最大設(shè)計(jì)充滿度表9.7管徑D或渠道高度H

(mm)最大設(shè)計(jì)充滿度h/D或h/H200~3000.55350~4500.65500~9000.70≥10000.75在計(jì)算污水管道充滿度時(shí)，設(shè)計(jì)流量不包括淋浴或短時(shí)間內(nèi)突然增加的污水量，但當(dāng)管徑小于或等于300mm時(shí)，應(yīng)按短時(shí)間內(nèi)的滿管流復(fù)核，保證污水不溢流到地面。對(duì)于明渠，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)超高不小于0.2m。2021/5/9349.3.2設(shè)計(jì)流速為了防止管道中產(chǎn)生淤積或沖刷，設(shè)計(jì)流速應(yīng)限制最大和最小設(shè)計(jì)流速。最小設(shè)計(jì)流速：管道不淤積流速，與污水中所含懸浮物的成分和粒度有關(guān)?！妒彝馀潘O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定污水管渠最小設(shè)計(jì)流速為0.6m/s，含有金屬、礦物固體或重油雜質(zhì)的生產(chǎn)污水管道，其最小設(shè)計(jì)流速宜適當(dāng)加大；明渠的最小設(shè)計(jì)流速為0.4m/s。

最大設(shè)計(jì)流速：管道不沖刷流速。該值與管道材料有關(guān)，金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為10m/s，非金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為5m/s。明渠最大設(shè)計(jì)流速按表9.8采用。9.3.3最小管徑為了養(yǎng)護(hù)方便，規(guī)定采用允許最小管徑。在居住區(qū)和廠區(qū)內(nèi)，污水支管最小管徑為200mm，干管最小管徑為300mm。城鎮(zhèn)道路下的污水管道最小管徑為300mm。若設(shè)計(jì)管段服務(wù)面積小，可直接采用最小管徑，稱為不計(jì)算管段。明渠最大設(shè)計(jì)流速表9.8明渠類別最大設(shè)計(jì)流速(m/s)明渠類別最大設(shè)計(jì)流速(m/s)粗砂或低塑性粉質(zhì)粘土0.8草皮護(hù)面1.6粉質(zhì)粘土1.0干砌塊石2.0粘土1.2漿砌塊石或漿砌磚3.0石灰?guī)r或中砂巖4.0混凝土4.02021/5/935選用最小管徑的原因：（1）養(yǎng)護(hù)方便：一般在污水管道的上游部分，設(shè)計(jì)流量很小，若根據(jù)流量計(jì)算，則管徑會(huì)很小，根據(jù)養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)表明，管徑過小易堵塞，使養(yǎng)護(hù)管道的費(fèi)用增加。而小口徑管道直徑相差一號(hào)在同樣埋深下，施工費(fèi)用相差不多。（2）減小管道的埋深：此外采用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。最小管徑可見下表。2021/5/936不計(jì)算管段：在污水管道的上游，由于設(shè)計(jì)管段服務(wù)的排水面積較小，所以流量較小，由此而計(jì)算出的管徑也很小。如果某設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量小于在最小管徑、最小設(shè)計(jì)坡度（最小流速）、充滿度為0.5時(shí)管道通過的流量時(shí)，這個(gè)管段可以不必進(jìn)行詳細(xì)的水力計(jì)算，直接選用最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度，該管段稱為不計(jì)算管段。在有沖洗水源時(shí)，這些管段可考慮設(shè)置沖洗井定期沖洗以免堵塞。2021/5/9379.3.4最小設(shè)計(jì)坡度為防止管道內(nèi)產(chǎn)生沉淀，規(guī)定最小設(shè)計(jì)流速，相應(yīng)的管道坡度稱為最小設(shè)計(jì)坡度。設(shè)計(jì)坡度與設(shè)計(jì)流速的平方成正比，與水力半徑的4/3次方成反比，不同管徑的污水管道應(yīng)有不同的最小坡度。（設(shè)計(jì)充滿度條件下，管徑越大，最小設(shè)計(jì)坡度值越小）規(guī)范規(guī)定最小設(shè)計(jì)坡度：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.004；管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。當(dāng)管道坡度不滿足不淤流速時(shí)，應(yīng)有防淤、清淤措施。鋼筋混凝土管的建議最小設(shè)計(jì)坡度見表9.9。

2021/5/938

鋼筋混凝土管的建議最小設(shè)計(jì)坡度見表9.9。常用管徑的最小設(shè)計(jì)坡度（鋼筋混凝土管非滿流）表9.92021/5/9399.3.5污水管道埋設(shè)深度

污水管道埋設(shè)深度：管道內(nèi)壁底部離開地面的垂直距離，是一個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)。

覆土厚度：管道頂部離開地面的垂直距離，見圖9.7。埋設(shè)深度分為起點(diǎn)埋深、終點(diǎn)埋深和平均埋深，平均埋深是起點(diǎn)埋深和終點(diǎn)埋深的平均值。

最小覆土厚度：保證管道不受外界壓力和冰凍的影響和破壞的覆土厚度最小限值，這一最小限值。污水管道的最小覆土厚度，一般應(yīng)滿足下述三個(gè)要求：（1）防止管道內(nèi)污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞管道《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的工業(yè)廢水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m。有保溫措施或水溫較高的管道，管底在冰凍線以上的距離可以加大。（2）防止地面荷載破壞車行道下管最小覆土厚度不宜小于0.7m。非車行道下的管道最小覆土厚度可減小。（3）滿足街區(qū)污水連接管銜接要求從安裝技術(shù)考慮，建筑物首層衛(wèi)生設(shè)備的污水出戶連接管最小埋深一般采用0.5~0.7m，所以污水支管起點(diǎn)最小埋深也應(yīng)有0.6~0.7m。最大埋深：管道允許埋設(shè)深度的最大值稱為最大允許埋深，應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工方法而定。一般在干燥土壤中，最大埋深不超過7~8m；在多水、流砂、石灰?guī)r地層中，一般不超過5m。圖9.7管道埋深示意圖2021/5/9409.3.6污水管道的銜接檢查井設(shè)置原則：污水管道在管徑、坡度、高程、方向發(fā)生變化及支管接入的地方及直線管段每隔一定距離。污水管道在檢查井中銜接，遵守兩個(gè)原則：（一）避免上游管道形成回水，造成淤積；（二）在平坦地區(qū)應(yīng)盡可能提高下游管道的標(biāo)高，以減少埋深。

管道的常用銜接方法：水面平接，管頂平接、管底平接。

水面平接：確定上、下游管道直徑和設(shè)計(jì)充滿度后，使上、下游管道內(nèi)的設(shè)計(jì)水面保持等高。適用于上、下游管道直徑相同時(shí)，特別是在平坦地區(qū)采用，可使下游管道埋深小。水面平接法如圖9.8(a)所示。

管頂平接：設(shè)計(jì)時(shí)使上、下游管道頂部保持等高，使上、下游管道內(nèi)水平有一定落差，不容易產(chǎn)生回水，但下游管道的埋深可能增加。適用于地面坡度較大或下游管道直徑大于上游管道直徑時(shí)采用。管頂平接法如圖9.8(b)所示。（a）水面平接（b）管頂平接圖9.8污水管道銜接示意圖

特殊情況下，如下游管道地面坡度急增時(shí)，下游管徑可能小于上游管道，此時(shí)應(yīng)采用管底平接方法，保持上下游管道底部等高。2021/5/941注意：（1）下游管段起端的水面和管內(nèi)底標(biāo)高都不得高于上游管段終端的水面和管內(nèi)底標(biāo)高。（2）當(dāng)管道敷設(shè)地區(qū)的地面坡度很大時(shí)，為調(diào)整管內(nèi)流速所采用的管道坡度將會(huì)小于地面坡度。為了保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，可根據(jù)地面坡度采用跌水連接。（3）在旁側(cè)管道與干管交匯處，若旁側(cè)管道的管內(nèi)底標(biāo)高比干管的管內(nèi)底標(biāo)高相差1m以上時(shí)，為保證干管有良好的水力條件，最好在旁側(cè)管道上先設(shè)跌水井后再與干管相接。2021/5/9424．管渠材料的選擇由于生活污水對(duì)管材無特殊要求，且管道的敷設(shè)條件較好，故在本設(shè)計(jì)中，DN≤400mm的管道采用混凝土管，DN400mm以上的管道采用鋼筋混凝土管。5．各管段的水力計(jì)算在各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量確定后，便可按照污水管道水力計(jì)算的方法，從上游管段開始依次進(jìn)行各設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算。2021/5/943水力計(jì)算步驟的方法和步驟方法：確定設(shè)計(jì)流量后，即從上游管段開始，進(jìn)行各設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算。已知設(shè)計(jì)流量Q及管道粗造系數(shù)n，求管徑D、設(shè)計(jì)充滿度h/D、管道坡度i和流速v。為了簡化管道水力計(jì)算，常使用水力計(jì)算簡圖。在進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，對(duì)于每一個(gè)管段，有六個(gè)水力因素：設(shè)計(jì)流量Q及管道粗造系數(shù)n，求管徑D、設(shè)計(jì)充滿度h/D、管道坡度i和流速v。計(jì)算時(shí)采用水力計(jì)算表（Q

和n已知），D、v、i、h/D四個(gè)參數(shù)中，知道兩個(gè)就可以查到其他的兩個(gè)。2021/5/944根據(jù)水力計(jì)算簡表計(jì)算水力參數(shù)1、已知n=0.014，D=300mm，i=0.004，Q=30L/s，求v和h/D;2、已知n=0.014，D=400mm，v=0.9m/s，Q=41L/s，求i和h/D;3、已知n=0.014，D=300mm，h/D=0.60，Q=32L/s，求i和v;2021/5/945步驟：

(1)從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計(jì)管段的長度，列入表中第2項(xiàng)。（2）將各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量填入表中第3項(xiàng)。設(shè)計(jì)管段起止點(diǎn)檢查井處的地面標(biāo)高列入表中第10、11項(xiàng)。（3）計(jì)算每一設(shè)計(jì)管段的地面坡度，作為確定管道坡度時(shí)的參考。（4）根據(jù)管段的設(shè)計(jì)流量Q，參照地面坡度I，確定各設(shè)計(jì)管段的管徑D、設(shè)計(jì)流速V、設(shè)計(jì)坡度i和設(shè)計(jì)充滿度h/D。

2021/5/946

污水主干管水力計(jì)算表

管

段

編

號(hào)管道

長度

L

（m）設(shè)計(jì)

流量

Q

(L/s)管道

D

(mm)坡度

i流速

ν

（m/s）充滿度降落量

i·L

(m)標(biāo)高（m）埋設(shè)深度

（m）

h/DH(m)

地面水面管內(nèi)底上端下端上端下端上端下端上端下端12345678910111213141516171～211025.003000.00300.700.510.1530.33086.2086.1084.35384.02384.20083.8702.002.232～325038.093500.00280.750.520.1820.70086.1086.0584.00283.30283.82083.1202.282.933～417039.563500.00280.750.530.1860.47686.0586.0083.30282.82683.11682.6402.933.364～522060.924000.00240.800.580.2320.52886.0085.9082.82282.29482.59082.0623.413.845～624066.924000.00240.820.620.2480.57685.9085.8082.29481.71882.04681.4703.854.336～724084.364000.00230.850.600.270.55285.8085.7081.69081.13881.42080.8684.384.832021/5/947

其余各設(shè)計(jì)管段的管徑、坡度、流速和充滿度的計(jì)算方法與上述方法相同。在水力計(jì)算中，由于Q、D、I、v、h/D各水力因素之間存在著相互制約的關(guān)系，因此，在查水力計(jì)算圖時(shí)，存在著一個(gè)試算過程，最終確定的D、I、v、h/D要符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。（5）根據(jù)設(shè)計(jì)管段的長度和設(shè)計(jì)坡度求管段的降落量。如管段1～2的降落量為I·L＝0.002×110＝0.22m，列入表中第9項(xiàng)。（6）根據(jù)管徑和設(shè)計(jì)充滿度求管段的水深。如管段1～2的水深h＝D·h/D＝0.35×0.447＝0.16m，列入表中第8項(xiàng)。2021/5/948(7)求各設(shè)計(jì)管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高和埋設(shè)深度?？刂泣c(diǎn)：是指在污水排水區(qū)域內(nèi)，對(duì)管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的點(diǎn)。各條干管的起點(diǎn)一般都是這條管道的控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)中離出水口最遠(yuǎn)最低的點(diǎn)，通常是整個(gè)管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)。具有相當(dāng)深度的工廠排出口也可能成為整個(gè)管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)，它的埋深影響整個(gè)管道系統(tǒng)的埋深。2021/5/949確定控制點(diǎn)的管道埋深應(yīng)根據(jù)城市的豎向規(guī)劃，保證排水區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的污水都能自流排出，并考慮發(fā)展，留有適當(dāng)余地；不能因照顧個(gè)別點(diǎn)而增加整個(gè)管道系統(tǒng)的埋深。

對(duì)個(gè)別點(diǎn)應(yīng)采取加強(qiáng)管材強(qiáng)度；填土提高地面高程以保證管道所需的最小覆土厚度；設(shè)置泵站提高管位等措施，減小控制點(diǎn)的埋深.2021/5/950首先確定管網(wǎng)系統(tǒng)的控制點(diǎn)。本例中離污水廠較遠(yuǎn)的干管起點(diǎn)有8、11、15及工廠出水口1點(diǎn)，這些點(diǎn)都可能成為管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)。1點(diǎn)的埋深受冰凍深度和工廠廢水排出口埋深的影響，由于冰凍深度為1.40m，工廠排出口埋深為2.0m，1點(diǎn)的埋深主要受工廠排出口埋深的控制。8、11、15三點(diǎn)的埋深可由冰凍深度及最小覆土厚度的限值決定，但因干管與等高線垂直布置，干管坡度可與地面坡度相近，因此埋深增加不多，整個(gè)管線上又無個(gè)別低洼點(diǎn)，故8、11、15三點(diǎn)的埋深不能控制整個(gè)主干管的埋設(shè)深度。對(duì)主干管埋深起決定作用的控制點(diǎn)則是1點(diǎn)。2021/5/9516．繪制管道平面圖和縱剖面圖

污水管道平面圖和縱剖面圖的繪制方法見本章第五節(jié)。本例題的設(shè)計(jì)深度僅為初步設(shè)計(jì)，所以，在水力計(jì)算結(jié)束后將求得的管徑、坡度等數(shù)據(jù)標(biāo)注在管道平面圖上。同時(shí)，繪制出主干管的縱剖面圖。2021/5/952在進(jìn)行管道的水力計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意如下問題：①慎重確定設(shè)計(jì)地區(qū)的控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)常位于本區(qū)的最遠(yuǎn)或最低處，它們的埋深控制該地區(qū)污水管道的最小埋深。各條管道的起點(diǎn)、低洼地區(qū)的個(gè)別街坊和污水排出口較深的工業(yè)企業(yè)或公共建筑都是控制點(diǎn)的研究對(duì)象。②研究管道敷設(shè)坡度與管線經(jīng)過的地面坡度之間的關(guān)系。使確定的管道坡度在滿足最小設(shè)計(jì)流速的前提下，既不使管道的埋深過大，又便于旁側(cè)支管的接入。2021/5/953③水力計(jì)算自上游管段依次向下游管段進(jìn)行，隨著設(shè)計(jì)流量逐段增加，設(shè)計(jì)流速也應(yīng)相應(yīng)增加。如流量保持不變，流速不應(yīng)減小。只有當(dāng)坡度大的管道接到坡度小的管道時(shí)，下游管段的流速已大于1.0m/s（陶土管）或1.2m/s（混凝土、鋼筋混凝土管道）的情況下，設(shè)計(jì)流速才允許減小。

設(shè)計(jì)流量逐段增加，設(shè)計(jì)管徑也應(yīng)逐段增大，但當(dāng)坡度小的管道接到坡度大的管道時(shí)，管徑才可減小，但縮小的范圍不得超過50～100mm，并不得小于最小管徑。2021/5/954④在地面坡度太大的地區(qū)，為了減小管內(nèi)水流速度，防止管壁遭受沖刷，管道坡度往往小于地面坡度。這就可能使下游管段的覆土厚度無法滿足最小限值的要求，甚至超出地面，因此應(yīng)在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置跌水井。當(dāng)?shù)孛嬗啥钙峦蝗蛔兙彆r(shí)，為了減小管道埋深，在變坡處應(yīng)設(shè)跌水井。2021/5/955⑤水流通過檢查井時(shí)，常引起局部水頭損失。為了盡量降低這項(xiàng)損失，檢查井底部在直線管段上要嚴(yán)格采用直線，在轉(zhuǎn)彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不考慮局部水頭損失。⑥在旁側(cè)管與干管的連接點(diǎn)上，要考慮干管的已定埋深是否允許旁側(cè)管接入。同時(shí)為避免旁側(cè)管和干管產(chǎn)生逆水和回水，旁側(cè)管中的設(shè)計(jì)流速不應(yīng)大于干管中的設(shè)計(jì)流速。⑦初步設(shè)計(jì)時(shí)，只進(jìn)行干管和主干管的水力計(jì)算。技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行所有管道的水力計(jì)算。2021/5/9569.4污水管網(wǎng)水力計(jì)算目的：根據(jù)管段設(shè)計(jì)流量，由上游管段開始，進(jìn)行管段水力計(jì)算，確定管段直徑和坡度。-管道坡度盡可能與地面平行，減少埋深；-保證合理的設(shè)計(jì)流速，不發(fā)生淤積和沖刷；-造價(jià)經(jīng)濟(jì)。9.4.2較大坡度地區(qū)管段設(shè)計(jì)當(dāng)自然地形坡度可以利用時(shí)，管道可以沿著地面坡度敷設(shè)，如圖9.9所示，節(jié)約工程費(fèi)用。由管段設(shè)計(jì)流量和最大充滿度約束條件，可計(jì)算管段直徑D。計(jì)算過程如下：9.4.1不計(jì)算管段的確定不計(jì)算管段：規(guī)范規(guī)定，在街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)最小管徑為200mm，在街道下的最小管徑為300mm。當(dāng)設(shè)計(jì)污水流量小于一定值時(shí)，可以不計(jì)算而直接采用最小管徑，在平坦地區(qū)還可以直接采用最小設(shè)計(jì)坡度。通過計(jì)算可知，當(dāng)管道粗糙系數(shù)為n=0.014時(shí)，對(duì)于街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)管道，最小設(shè)計(jì)坡度為4‰，當(dāng)設(shè)計(jì)流量小于9.19L/s時(shí)，可以直接采用最小管徑200mm；對(duì)于街道下管道，最小設(shè)計(jì)坡度為3‰，當(dāng)設(shè)計(jì)流量小33L/s時(shí)，可以直接采用最小管徑300mm。圖9.9污水管道期望坡度2021/5/957式中E1、E2―管段上、下游節(jié)點(diǎn)地面高程，m；H1、H2―管段上、下游節(jié)點(diǎn)埋深，m；L―管段長度，m。9.4.2較大坡度地區(qū)管段設(shè)計(jì)（續(xù)）（1）根據(jù)地形和管段兩端節(jié)點(diǎn)處的埋深條件，用下式計(jì)算期望坡度i：圖9.9污水管道期望坡度(9.10)（2）計(jì)算管徑D：(9.11)（3）選取標(biāo)準(zhǔn)管徑，計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)管徑對(duì)應(yīng)的θ值、充滿度和流速。污水管道直徑選用圖：附圖1所示，由已知設(shè)計(jì)流量（橫坐標(biāo)）和坡度（縱坐標(biāo)），可選定一個(gè)合適的管徑。以設(shè)計(jì)流量q=200L/s，坡度I=6‰為例，從圖中可以確定，合適的管徑為D=600mm。2021/5/9589.4.3平坦或反坡地區(qū)管段設(shè)計(jì)

當(dāng)管道敷設(shè)地點(diǎn)地形比較平坦甚至是反坡時(shí)，減小下游管段埋深，可以降低造價(jià)。采用較大管徑可以減小坡度，計(jì)算最小坡度條件下的不同管徑和不同粗糙系數(shù)n值的非滿管流的流量，選取對(duì)應(yīng)的最大管徑，見表9.10。2021/5/9599.4.4管段銜接設(shè)計(jì)首先確定管段起點(diǎn)埋深，對(duì)于非起點(diǎn)管段，應(yīng)確定它與上游管段的銜接關(guān)系；三種銜接方法：管底平接、水面平接和管底平接；根據(jù)管段設(shè)計(jì)管徑、坡度、充滿度及管段長度，推求管段末端埋深，作為下游管段的銜接條件。管段末端埋深計(jì)算公式為：(9.12)水力計(jì)算自上游管段依次向下游逐段進(jìn)行。當(dāng)坡度大的管道接到坡度小的管道時(shí)，下游管段的流速已大于1m/s（陶土管）或1.2m/s（混凝土、鋼筋混凝土管道）的情況下，設(shè)計(jì)流速允許減小。當(dāng)坡度小的管道接到坡度大的管道時(shí)，管徑可以減小，但縮小的范圍不得超過50~100mm?！纠?.3】繼續(xù)進(jìn)行例9.2污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)。擬采用混凝土排水管材，粗糙系數(shù)n=0.01４，已知節(jié)點(diǎn)1最小埋深為2.0m，管網(wǎng)其它起點(diǎn)最小埋深要求均小于1.0m，因此節(jié)點(diǎn)1作為主干管的起點(diǎn)控制埋深。試進(jìn)行主干管1~7的水力計(jì)算。【解】從節(jié)點(diǎn)1開始，從上游管段依次向下游管段進(jìn)行水力計(jì)算，見表9.11。2021/5/9602021/5/961

污水主干管水力計(jì)算表

管

段

編

號(hào)管道

長度

L

（m）設(shè)計(jì)

流量

Q

(L/s)管道

D

(mm)坡度

i流速

ν

（m/s）充滿度降落量

i·L

(m)標(biāo)高（m）埋設(shè)深度

（m）

h/DH(m)

地面水面管內(nèi)底上端下端上端下端上端下端上端下端12345678910111213141516171～211025.003000.00300.700.510.1530.33086.2086.1084.35384.02384.20083.8702.002.232～325038.093500.00280.750.520.1820.70086.1086.0584.00283.30283.82083.1202.282.933～417039.563500.00280.750.530.1860.47686.0586.0083.30282.82683.11682.6402.933.364～522060.924000.00240.800.580.2320.52886.0085.9082.82282.29482.59082.0623.413.845～624066.924000.00240.820.620.2480.57685.9085.8082.29481.71882.04681.4703.854.336～724084.364000.00230.850.600.270.55285.8085.7081.69081.13881.42080.8684.384.832021/5/9629.5管道平面圖和縱剖面圖繪制□平面圖和縱剖面圖是排水管道設(shè)計(jì)的主要組成部分。污水管道設(shè)計(jì)和雨水管道設(shè)計(jì)均應(yīng)繪制相應(yīng)的管道平面