环境工程水污染污水管道课程设计Word下载.docx
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环境污染会给生态系统造成
直接的破坏和影响，如沙漠化、森林破坏、也会给生态系统和人类社会造成间接
的危害，有时这种间接的环境效应的危害比当时造成的直接危害更大，也更难消
除。
当然，环境污染的最直接、最容易被人所感受的后果是使人类环境的质量下
降，影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。
例如城市的空气污染造成空气
污浊，人们的发病率上升等等；
水污染使水环境质量恶化，饮用水源的质量普遍
下降，威胁人的身体健康，引起胎儿早产或畸形等等。
严重的污染事件不仅带来
健康问题，也造成社会问题。
随着污染的加剧和人们环境意识的提高，由于污染
引起
的人群纠纷和冲突逐年增加。
目前在全球范围内都不同程度地出现了环境
污染问题，具有全球影响的方面有大气环境污染、海洋污染、城市环境问题等。
随着经济和贸易的全球化，环境污染也日益呈现国际化趋势，近年来出现的危险
废物越境转移问题就是这方面的突出表现。
为了系统地排除和处置各种废水而建设的一整套工程设施称为排水系统。
排
水系统主要有合流制和分流制两种系统。
合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套管渠内排除的
系统。
早期的合流制排水系统是将排除的混合污水不经处理和利用，就近直接排
入水体，故称为直排式合流制排水系统。
以往国内外老城市几乎都是采用这种排
水系统，对水体污染严重。
改造老城市直排式合流制排水系统时，常采用截流式
合流制排水系统。
这是在早期建设的基础上，沿水体岸边增建一条截流干管，并
在干管末端设置污水厂。
同时，在截流干管与原干管相交处设置溢流井。
晴天和
初雨时，所有污水都排入污水厂，经处理后排放入水体，随着雨量的增加，雨水
径流相应增加，当来水流量超过截流干管的输水能力时，将出现溢流，部分混合
污水经溢流井直接溢入水体。
这种排水系统虽比直排式有了较大的改进，但在雨
天，仍可能有部分混合污水因直接排放而污染水体。
分流制排水系统是将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的管渠内排
除的系统。
排除生活污水、工业废水或城市污水的系统称污水排水系统；
排除雨
水的系统称雨水排水系统。
由于排除雨水的方式不同，分流制排水系统又分为完
全分流制、不完全分流制和半分流制三种。
排水体制的选择是城市和工业企业排水系统设计中的重要问题，不仅从根本
上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境
保护影响深远，同时也影响排水系统工程的总投资和初期投资费用以及维护管理
费用。
排水制度（分流制或合流制）的选择，应根据城镇的总体规划，结合当地的地
形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理
后出水利用等（因素）综合考虑后确定。
同一城镇的不同地区可采用不同的排水制
度。
新建地区的排水系统宜采用分流制。
排水系统体制的选择是一项很复杂很重要的工作，环境保护应是选择排水体
制时所考虑的主要问题，通常应根据城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、
污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件，从全局
出发，济比较，综合考虑确定。
在满足环境保护的前提下，通过技术经济比较，
综合考虑确定。
城市排水作为现代化城市不可缺少的基础设施,也是整个水污染控制和水生
态环境保护体系中的重要环节。
城市排水系统经历了漫长的发展形成了一定的模
式,但目前在工程实践中仍然暴露出许多难以得到科学解答和技术支持的矛盾和
问题,城市雨水径流的严重污染、雨水资源的大量流失并由此带来的一系列城市
环境和生态问题等。
改革开放以来,我国经济快速发展,城市建设日新月异,许多城市的新区如雨后
春笋般出现。
这些新区基本采用分流制排水体制,然而由于建设和管理上的原因,
使分流制体系出现了上述问题,因此,必须具有全局性和超前性的建设理念,才能
顺利实施分流制排水体制,让我国的水环境得到有效保护,使得巨额市政投资收到
应有的经济效应和环保效应。
（1）统一规划,同步建设和实施
污水收集系统的建设不仅要与厂区建设同步,而且要使已埋设的污水管道尽
快形成系统,以便有效地减轻对城市及周围水体污染,并为城市污水的集中处理打
下必备的基础。
在进行道路下的污水管道设计时,应尽量先修建污水干管,这样有
利于后继道路的污水支管接入,使污水管道尽快形成系统,使排水系统的建设真正
与形势发展相适应,与开发步骤相配合。
2
（2）小区分流制排水系统建设
分流制排水体制的重要环节是对雨、污水的分类收集,小区是分流制排水体
系的收集源头,必须严格按照分流制体制建设管网。
小区排水分为粪便污水、生
活废水和雨水
类。
鼓励小区新建雨水蓄水池,屋顶雨水可收集到蓄水池用于小
区绿化,多余雨水和小区路面雨水管合并后排入雨水管网,这样可减轻市政雨水管
的排涝压力。
小区生活污水必须接入污水管道,粪便污水经化粪池处理后接入污
水管网,但城市污水处理厂建成投产后,粪便污水可经超越管直接接入污水管网,
这样可提高市政污水
COD、BOD
等指标的浓度,既利于污水处理厂生物脱氮除磷,
又减少了化粪池的管理工作。
（3）雨水管排入水体出口必须建截污设施
由于我市的排水分流制体系是污水与雨水分别收集,污水经处理后排放,雨水
分散排入水体。
因此,有必要在雨水管排入受纳水体的出口处设置截污井和截污
闸,将截污管和市政污水干管相接,这是从实际出发,保护城市水环境的需要。
原
因主要有:
①由于分流制排水体制在建设中遇到种种问题,雨、污混接的情况还在
相当一段时间内长期存在,就是理想的分流制排水系统其雨污错接率也不可能为
零,不能保证雨水管道不流淌污水。
②在中国,特别是乡镇企业较为发达的珠江三
角洲地区,许多城市的不但人口和工业密度都高,且高度混杂,大量制造业企业混
杂在住宅区之中,因此,在暴雨径流已经被各种各样的污染源严重污染,在降雨初
期,雨水径流就受到严重污染,其水质甚至与城市污水相近。
为了保护接受雨水的
受纳水体,现在的暴雨径流也需要处理,否则受纳水体会受到严重污染。
从长远来看,城市雨水的收集、处理和利用必定会越来越受到社会的重视。
因此,在雨水排水出口设置截污井、截污闸或拍门,通过截污管将雨水管涵中流入
水体的旱季污水和雨天的初期雨水一并送至污水处理厂处理,是较为现实的办法,
但截污倍数必须根据各地的具体情况而定,并且截污管必须设置防倒流设施,防止
湖水和河水倒灌。
3
工程概况
背景资料
洛阳市某居住区位于洛阳市西工区，目前正处于规划建设中，而居住区排水
系统的设计建设必须同步进行，以及时排除居住区的污水和雨水，使居民免受污
水之害和暴雨积水之灾。
本设计是对于该居住区的污水管道系统进行初步工程设
计。
该居住区是洛阳首座大型山水园林社区，规划建筑面积约
58
万平方米，共
分三期开发。
一期规划
8
栋小高层，建筑面积约
10
万平方米；
二期规划
6
栋高
层，建筑面积约
三期规划
栋高层，建筑面积约
7
万平方米。
该居住区的污水全部经管道收集后，排入上阳路的市政管网，最后排入附近
的城市污水处理厂。
该居住区地势平坦，地面高程按
0.000m
排水体制的选择
排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情
况、原有排水设施、水质、水量、地形等条件确定。
（1）从环境保护方面来看
如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，
从控制和防止水体的污染来看，是较好的，但这使截流主干管很大，污水厂容量
也增加很多，建设费用也相应增加。
采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水
经溢流井溢入水体，水体受到污染。
分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对水体也会造
成污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，故应采用分流制。
（2）从造价方面来看
合流制排水管道的造价比分流制一般要低
20%～40%，可是合流制的泵站和
污水厂却比分流制的造价要高。
（3）从维护管理方面来看
4
晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而雨天时
合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。
但据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲
走，这样，合流管道的维护费用可降低。
但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量
变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。
而分流制系统可以
保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化
小得多，污水厂的运行易于控制。
综合考虑各个因素，为了更好的保护环境，适应以后的发展，且便于污水厂
的运行管理，该居住区采用分流制排水系统，即采用两个（雨水、污水）管道系
统。
设计内容
在本设计中，居住区污水经管道收集输送到街道的污水干管，然后通过市政
管网输送到城市污水处理厂进一步处理，因此，污水管道系统设计主要是连接室
内排水设施和居住区外街道干管的管道设计。
设计目标
（1）通过多方案技术经济比较，确定污水管道的最佳设置方案。
（2）对污水管道进行规划设计，进行管道布线，划分设计管段。
（3）污水管进行设计水力学计算，确定水力学参数。
（4）对本工程的工程造价进行估算。
5
污水管道系统的设计
污水管道系统的设计应先根据地形进行管道布线，划分设计管段，根据人口
计算各设计管段的设计流量；
再确定检查井地面高程，设计管段长度以及设计管
段的地面坡度，根据以上条件利用水力学算图进行水力学计算。
污水管道布线
管道布线的原则：
确定污水管道体统的路线，又称污水管道系统的定线。
正
确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道系统设计
的重要环节。
管道定线一般按总干管、干管、支管顺序依次进行。
定线应遵循的
主要原则是：
应尽可能的在路线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能
自流排除。
定线时通常考虑的因素是：
地形与竖向规划；
排水体制和其他管线的
情况；
污水厂和出水口位置；
水文地质条件；
道路宽度；
地下管线和构筑物的位
置；
工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况，发展远景和修建顺序等。
在一定条件下，地形一般是影响管道定线的主要因素，定线时应充分利用地
形。
管道定线时，也应考虑地质条件这一因素。
污水管道，特别是总干管，应尽
量不知在坚硬密实得土壤中。
为了降低施工费用，缩短工期及减少日后养护工作
的困难，管道定线时应尽量避免或减少与河道、山谷、铁路及各种地下构筑物交
叉。
在一般情况下污水管道是沿道路敷设的，在无道路的场地，如堆场等空旷地
段，管道不应直接穿过，而必须沿道路饶过它，以免管道被将来的建筑物或堆物
压在下面，造成渗漏和养护的困难。
管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况，
污水干管一般不宜在交通繁忙而狭窄的街道下敷设。
管道定线还应考虑居住区和
工业企业的近远期规划以及分期建设的安排。
其布置与敷设应满足近期建设的要
求，同时，还应考虑远期有无扩建的可能。
污水管道的布置及各楼房污水的流向见“某居住区污水管道平面布置图”
设计管段的划分及设计流量的计算
流量计算表，在管道布线完成后，将其划分为不同的管段，根据楼的层数、每层
的户数、每户的人数以及每人的用水量计算总的用水量，然后排水量按用水量的
6
设计管段
沿线流量
变化系数
集中流量
设计流量
a—b
3.24
2.35
8
b—c
6.84
2.25
15
c—d
13.68
2.01
27
d—e
20.52
1.96
40
e—f
23.94
1.93
46
f—g
27.36
1.91
52
g—h
29.67
1.88
56
g—i
2.31
2.38
h—o
17.4
73
j—h
17
A—3
4.18
2.32
10
B—3
3—4
8.36
2.20
18
1—2
3.47
2.346
C—2
2—D
7.56
2.22
D—E
11.83
2.10
25
E—4
16.01
32
4—5
24.37
47
F—G
G—H
H—5
12.54
2.07
26
平均日流
量
70
100
200
500
1000
以
上
总变化系
数
2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
80%计算，计算出来的是平均排水量，然后查下表：
7
5—6
36.91
1.82
67
I—J
J—6
6—7
45.27
1.78
81
H—7
7—0
49.45
1.77
88
0—8
79.12
1.67
150
管径或渠高/mm
最大设计充满度
200—300
0.55
350—450
0.65
500—900
0.70
>
=1000
0.75
水力学参数选择的原则
为了解决在已定设计流量下采用什么管径，什么坡度，什么流速最好的问题，
需要对设计数据做一些规定，满足下列要求：
1、
不溢流（最大充满度）
2、
不淤积（最小流速）
3、
不冲刷管壁（最大流速）
4、
要注意通风（充满度）
一、设计充满度
污水管渠时按不满流的情况进行设计的。
在设计流量下，管渠中的水深
h
和
管径
D（或渠高
H）的比值称为设计充满度。
设计充满度有一个最大的限制，即
《室外排水设计规范》规定的最大设计充满度，见下表：
对于明沟，《规范》规定超过不得小于
0.2m。
二、设计流速
设计流速是管渠中流量达到设计流量时的水流速度。
为了防止管渠因淤积二
堵塞或因冲刷而损坏，通常我们对设计流速规定了一个范围，其最低限值称
为最小设计流速，其最高限值称为最大设计流速。
《规范》规定：
污水管渠
的最小设计流速为
0.6m/s；
明渠的最小设计流速为
0.4m/s。
最大设计流速和
管道类别
最小管径/mm
相应最小设计坡度
污水管
300
塑料管
0.002，其他管
0.003
雨水管和合流管
雨水口连接管
0.01
压力输泥管
—
重力输泥管
管道的材料有关，一般情况下，金属管道内的最大设计流速为
10m/s；
非金
属管道内的最大设计流速为
5m/s；
明渠最大设计流速可根据《规范》选取。
就整个污水管渠系统来讲，各设计管段的设计流速从上游到下游最好是逐渐
增加的。
三、最小管径
通常，在管道系统的上游部分流量很小，如果根据流量计算，管道的管径也
很小。
但是管径过小极易堵塞，疏通频繁，人力耗费很大。
所以根据经验规定一
个允许的最小管径。
按计算确定的管径如小于最小管径，就采用最小管径，《规
范》规定污水管道的最小管径见下表：
四、
最小设计坡度和不计算管段的最小设计坡度
坡度和流速存在着一定的关系，同最小设计流速相应的坡度就是最小设计坡
相同直径的管道，如果充满度不同，可以有不同的最小设计坡度。
因设计流量很小而采用最小管径的设计管段称为不计算管段。
由于这种管段
不进行水力计算，没有设计流速，因此就直接规定管道的最小设计坡度。
最小设
计坡度见上表。
五、管道的埋设深度和覆土厚度
管道的埋设深度是指管底的内壁到地面的距离。
管道的埋设深度对整个管道
系统的造价和施工影响很大。
管道越深，造价越贵，施工期越长。
所以，管道的
埋设深度小些好，并有一个最大限值，这个限值称为最大埋深。
在干燥土壤中，
管道的最大埋深一般不超过
7—8
米；
在多水、流沙、石灰岩地层中，一般不超
过
5
米。
管道的覆土厚度是指管顶的外壁到地面的距离。
尽管管道埋深小些好，但是
管道的覆土厚度有一个最小限值，称为最小覆土厚度。
最小覆土厚度决定于下列
9
管段编
号
长度
设计流
管径
管坡
流速
充满度
水深
管底降
落
a--b
0.0038
0.47
0.09
0.27
b--c
80
250
0.0029
0.60
0.52
0.13
0.23
c--d
0.0026
0.66
0.17
0.21
d--e
83
350
0.0016
0.61
e--f
400
0.0014
0.59
0.24
0.10
f--g
132
0.0013
0.26
g--h
112
0.18
g--i
28
0.0045
0.38
0.08
h--0
304
450
0.29
0.40
j--h
0.14
A--3
175
0.0034
0.56
0.11
B--3
60
0.20
3--4
117
1--2
84
0.32
C--2
0.25
2--D
63
D--E
0.0024
0.64
0.42
E--4
0.0017
0.19
4--5
0.16
F--G
135
0.46
G--H
0.6
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