排水管网设计Word格式.docx
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本城市中的工业污水来源于居住Ⅰ区中的A工厂和居住Ⅱ区中的B工厂。
工业废水主要各个工厂的最大班排水量；
工业生活污水指各个工厂中一般车间和热车间的生活污水总量；
工业淋浴用水指各个工厂中一般车间和热车间的淋浴用水总量。
1.3降水
在地面上径流的雨水和冰雪融化水。
其中含淋洗大气及冲洗建筑物、地面、废渣、垃圾所挟带的各种污集物：
降水比较清洁，但初期雨水通常比较脏，含有较多污染物。
雨水时间集中、径流量大，特别是暴雨会造成灾害，需及时排除。
另外，冲洗街道水，消防用后水，因性质与雨水相似，也并入雨水。
通常雨水不需处理，可直接就近排入水体。
2.城市排水系统的体制及其选择
排水系统的体质一般分为合流制和分流制。
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个管渠内排除的系统。
现在常采用截流式合流制排水系统，是在临河边建造一条截流干管，同时在合流干管与截流干管相交前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水厂。
从环境保护方面考虑，采用合流制将生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂的处理，然后排放，较好地从控制防止水体污染，但截流干管尺寸很大，污水厂的容量也增加很多，建设的费用也相应增加。
采用截流式合流制时，在暴雨径流之初，原沉淀在合流管渠的污泥被大量冲起，经溢流井溢入水体，同时，雨天时有部分混合污水经溢流井溢入水体。
实践证明，采用截流式合流制的城市，水体仍然遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。
分流制排水系统，是将生活污水、工业废水和降水分别采用两个或两个以上各自独立的管渠系统排除的系统。
排除生活污水、城市污水或工业废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。
分流制是将污水全部送至污水厂进行处理。
但初雨径流未加处理就直接排入水体，对城市水体也会造成污染，有时候很严重。
分流制虽然具有这个缺点，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，而且从造价方面来看完全分流制比合流制的费用可能要高，但发挥工程的效益也快。
综上所述，本工程采用完全分流制系统。
本设计说明书为其中的污水管网设计说明书。
3城市污水管网的初步设计（方案比较）
3.1城镇排水管渠系统布置原则
城市排水管渠系统是城市的一项重要基础设施，是城市建设的重要部分，同时也是控制水污染、改善和保护水环境的重要工程措施。
在进行城镇排水管渠系统的规划和布置时，通常应遵循以下原则：
1.排水管道系统的规划设计应符合城市总体规划，并应与其它单项工程建设密切配合，相互协调。
2.经济合理地确定管网密度，排水管渠尽量分散，避免集中，排水路线尽量短捷。
3.截流干管尽可能布置在河岸成水体附近较低处，以便于干管接入。
4.城镇污水管渠应考虑城市工业废水的接入，满足排入城市下水道水质标准的工业废水直接排入下水道，不满足标准的在厂内进行须处理后排入下水道。
5.排水管渠应尽量避免穿越不易通过的地带和构筑物；
也不宜穿越有待规划和发展的大片变地，以避免影响整块地的功能和价值。
6.排水管渠系统应与地形地势变化相适应，顺坡排水，尽量使污水重力排除，不设或少设中途提升泵站。
7.合理比较和选择整个排水系统的控制点及控制点标高，以便整个管网系统埋深与投资合理。
3.2城镇排水管渠系统布置方案
根据城市的地形及河流情况，将城市污水管道系统初定为以下两个方案，进行方案比选。
方案一：
采用完全分流制,遵循让就近排出的原则，划分为两个排水流域，以铁路为分界线，铁路的南面为Ⅰ区，北面为Ⅱ区。
在河的下游设计一个污水厂，将两个区各自的生活污水、工业废水通过敷设在街道上的污水干管收集再进入铺设的两条主干管。
两条主干管再汇总成一条主干管后流入河下游的污水处理厂。
这种方案有条3条主干管，18条干管。
方案二：
区域划分和污水厂的建立与方案一相同。
设置一条主干管沿河铺设，另外在居住Ⅰ区和Ⅱ区各设3条干管。
这种方案有条1条主干管，6条干管。
方案二中干管都顺着地势降布置，能够充分利用地形，都遵循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的定线原则。
且主干管和干管数量较少。
而方案一虽然每条干管长度较短，但大多是干管都平行于等高线，且主干管和干管数量较多，埋深可能较大。
故方案二优于方案一，本设计采用方案二为最终方案。
4.污水管网设计原始资料
1．华南地区B市1：
10000城市平面图
2．城市各地区人口密度
Ⅰ区：
485人／公顷；
Ⅱ区：
525人／公顷；
3．城市居住房中的卫生设备情况:
Ⅰ区:
室内有给水排水卫生设备和淋浴设备；
Ⅱ区:
室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应；
具体各街区的对应人口，面积和生活污水流量见另表4.1和4.2
火车站排水量：
1100m3/d。
4.城市土壤种类：
粘土；
地下水位深度-1.9米；
冰冻线深度0:
米；
常年主导风向：
西南风；
城市最高温度：
34.2；
最低温度：
2.3；
年平均温度：
17.8。
5．污水设计流量的计算
污水管道及其附属构筑物能保证通过污水最大流量称为污水设计流量。
进行污水管道系统设计时采用最高日最高时流量为设计流量，其单位为L/S。
合理确定设计流量是污水管道系统设计的主要内容之一，也是作好设计的关键。
污水设计流量包括生活污水和工业废水两大类（地下水渗入量忽略）。
1.居住区生活污水设计流量按下式计算：
（3-1）
式中——居住区生活污水设计流量（L/S）；
n——居住区生活污水定额（L/（cap•d））；
N——设计人口数；
Kz——生活污水量总变化系数；
cap——“人”的计量单位
（1）居住区生活污水定额选取。
经过计算求得该市总人口数为437026人，总人口小于50万，属于中小城市。
由《给水排水设计手册.第02期.建筑给水排水》第6页表1-9：
已知居住Ⅰ区住宅房中有给水排水卫生设备和淋浴设备，该区取生活用水定额为170L/（cap•d）；
Ⅱ区住宅房中有给水排水卫生设备、淋浴设备和集中热水供应，区生活用水定额为200L/（cap•d）。
两区排水系统较完善，计算采用综合生活用水定额的90%计：
Ⅰ区居民生活污水定额n1=170×
90%=153L/（cap.d）；
Ⅱ区居民生活污水定额n2=200×
90%=641.47L/（cap.d）
（2）设计人口：
居住Ⅰ区总面积为437.69公顷，人口密度为485人／公顷
设计人口=485×
437.69=212278人
居住Ⅱ区总面积为428.09公顷，人口密度为525人／公顷
设计人口=525×
428.09=224748人
各街区具体人口数见表4.1和表4.2.
（3）总变化系数Kz的确定：
采用的居住区生活污水量变化系数值见表3.1。
生活污水量总变化系数也可用下式进行计算：
式中Q――平均日平均时污水量（L/s）。
当Q<
5L/s时，
＝2.3；
当Q>
1000L/s，
=1.3。
表5.1生活污水量总变化系数
污水平均日流量（L/s）
5
15
40
70
100
200
500
1000
总变化系数（
）
2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
注：
1当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内差法求得。
2当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。
5.2工厂污水设计流量
工业废水设计流量：
A厂的最大排水量为QA=2500m3/d=28.94L/
B厂的最大排水量为QB=2250m3/d=26.04L/
生活污水设计流量：
Q2=
淋浴污水设计流量：
Q3=
式中
——工业企业生活污水（L/s）；
Q3——沐浴污水的设计流量（L/s）；
——一般车间最大班职工人数（cap）；
——热车间最大班职工人数（cap）；
——一般车间职工生活污水定额，以25（L/cap·
班）计；
——热车间职工生活污水定额，以35（L/cap·
——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；
——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计；
——一般车间最大班使用沐浴的职工人数（cap）；
——热车间最大班使用沐浴的职工人数（cap）；
——一般车间的沐浴污水定额，以40（L/cap·
——高温、污染严重车间的沐浴污水定额，以60（L/cap·
T——每班工作时数（h）。
沐浴时间以60min计。
表5.2工业污水设计流量表
工厂以及车间类型
每班时长/h
生活污水
淋浴污水
工业废水流量（L/s）
设计流量
（L/s）
最大班人数
污水量标准（L）
时变化系数Kh
最大流量合计（L/s）
A厂
热车间
8
22
35
2.5
0.58
60
0.97
28.94
30.49
一般车间
198
25
3.0
54
B厂
43
0.77
1.22
26.04
28.03
247
45
5.3主干管和各干管管段设计流量
在城市排水管网中对主干管和各个干管中的检查井采取了独立编号的形式。
主干管有1条，沿河铺设，检查井编号自南向北分别为1~13；
干管有6条，Ⅰ区和Ⅱ区各3条。
每条干管从接入主干管前的第一个检查井开始编号，编号从1开始一直编至干管末端。
主干管中有干管接入的检查井的编号同时也是该条接入干管的编号，例如主干管上的编号“3”，指主干管上的编号为“3”的检查井，也表示与之相连的干管的编号也为“3”。
具体各管段设计流量另见表5.3
6.主干管和部分干管水力计算
6.1水力计算要素的选取
6.1.1排水管渠粗糙度（n）的选取
表6.1排水管渠粗糙系数表
管渠种类
n值
陶土管铸铁管
0.013
混凝土和钢筋混凝土管、水泥砂浆抹面渠道
0.013~0.014
石棉水泥管钢管
0.012
浆砌砖渠道
0.015
浆砌块石渠道
0.017
干砌块石渠道
1.0.025
土明渠
0.025~0.030
本设计污水管网采用钢筋混凝土管，排水管渠粗糙度选取n=0.014
6.1.2设计充满度
我国的污水管道设计按照不满流设计，即充满度小于1
表6.2最大设计充满度
管径或渠高（mm）
最大设计充满度
200～300
350～450
500～900
≥1000
0.55
0.65
0.70
0.75
本设计中用到的管道管径从300mm~1200mm不等，在进行水力计算时选用的充满度应小于或等于表中对于数值。
6.1.3设计流速
最小流速：
为了让污水中的污染物不沉积，管道中最小设计流速为0.6m/s；
最大流速：
为了防止污水冲刷管道，金属管流速应不大于10m/s，非金属管流速不大于5m/s。
本设计采用的设计流速均在0.6~5m/s。
6.1.4最小管径
一般情况下，采用较大的管径，可选用较小的坡度，是管道埋深减小。
街区和厂区内的最小管径为200mm，在街道下为300mm。
本设计中的干管管径均在300mm或300mm以上，主干管应流量较大，管径从700mm开始选取，逐渐递增至1200mm。
6.1.5最小设计坡度
小管径有对应的最小设计坡度，200mm管径的最小设计坡度为4‰，300mm管径的最小设计坡度为3‰,300mm以上的设计管径根据设计流量，满足最小设计流速和最大设计充满度而定。
一般管径超过300mm的管段设计坡度不会超过3‰。
6.1.6管道埋设深度
最小埋设深度：
污水管道的埋设深度应满足以下三个因素的要求：
a.必须养殖管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道。
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）规定：
无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水相接近的工业废水管道，管道可埋设在冰冻线0.15m。
b.必须防止关闭因地面荷载而受到破坏。
更具经验车行道最小覆土厚度不宜小于0.7m。
c.必须满足街区污水连接管衔接的要求。
污水出乎管的最小埋深一般采取0.5~0.7m，街坊污水管道起点最小埋深应有0.6~0.7m。
最大埋深深度：
一般在干燥土壤中，最大埋设深度不超过7~8m
6.2干管的水力计算
本设计原始资料中说明了该城市的土壤类型是粘土，冰冻线深度为0米。
这里选取了干管1和干管8进行水力计算，见《另表6.2部分干管水力计算》。
干管1中的最末端检查井（编号为13）处的起始管段埋深为1m。
经计算，干管1在于主干管交接处的埋深为2.73m，所以主干段的第一个管段起点的埋深为2.73m（即主干管上的检查井1埋深为2.73m）。
干管8连接在主干管的中间管段，通过对管段8的水力计算能较好地对主干管进行校核。
6.3主干管的水力计算
主干管的水力计算结果见《另表6.3主干管水力计算》
从表6.3中我们可以发现，主干管铺设至管段4~5末端时埋深将近5m，到检查井6处的埋深为4.93m。
主干管中的6~7管段为穿越铁路段；
在检查井7处设立污水泵站将主干管中的污水提升3m，此处的干管埋深由5.3m减至2.3m。
经过泵站提升后的主干管铺设至检查井8时埋深为2.82m，而经过水力计算可知此处接入的干管8埋深为2.66m，管底标高高于主干管，故污水的提升高度符合要求。
7.主干管穿越铁路管段的处理
参考《给水排水设计手册.第05期.城镇排水》P30关于管道穿越铁路应该满足以下几点条件：
a.管线应垂直于铁路；
b.穿越的管道在可能条件下宜争取敷设在铁路桥或已有涵洞中。
c.穿越铁路货公路的管道，器断面，坡度、流速、流量等设计数据宜与上下游管段相同或相当，高程应相衔接。
但管道尺寸应按照响应的外部荷载计算，并经当地有关铁路交通部门同意。
d.车流量大的铁路采用顶管法；
车流量很小可争取采用开槽法。
采用顶管施工时应注意副图厚度、土质情况、地下水位等条件。
棺材一般采用加固管，管径不小于900mm。
e.压力管或带有侵蚀性的污水管道，在穿越重要铁路干线或公路是，管道宜设在套管或地沟中，并设世故排出口和为排除套管或地沟内积水的措施。
两端设检查井，井为宜在车轮活荷载压力线以外，并在路堤坡脚或路堑顶以外
f.顶管或套管灌顶与铁路轨底之间的垂直距离应不小于1.2m
主干管中的6~7管段为穿越铁路段，施工时应注意如下几点注意事项：
（1）在征得当地有关铁路交通部门同意后，此管段才能开始铺设。
（2）采用顶管法施工，管线应垂直于铁路。
管材采用加固管，管径取900mm。
（3）穿越铁路段的坡度，流速和流量等设计数据与上下游相当，所以该段的埋深不会有很大变化。
由表6.3可知该管段埋深为4.93~5.30m远远超过1.2m（顶管或套管灌顶与铁路轨底之间的最小垂直距离），已达到要求。
8.提升泵站的设立
查《给水排水设计手册.第05期.城镇排水》P191关于污水泵站的特点及一般规定，可总结出将污水泵设立在主干管的检查井7处的几点优越性：
（1）如果不设置污水泵提升，则主干管铺设到最后的埋深深度将超过8m，增大施工难度和成本。
（2）检查井7位于于主干管的中部，在此处设立污水泵站能使整段主干管的埋深均不超过6m（最深的仅为5.3m）；
（3）与其他检查井点相比，检查井7与居住区较远，在这里设置污水泵站可通过加强绿化减少对周围环境的影响。
考虑到此处污水流量大，提升高度小的特点，可以将雨污水泵站合建在一起，成为合流泵站。
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