5市政排水管道工程.docx

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5市政排水管道工程

5市政排水管道工程

本章学习目标：

1.了解排水系统的分类，熟悉各排水系统的组成，掌握排水系统的6种布置形式；

2.熟悉排水体制的选择，掌握合流制排水系统及分流制排水系统；

3.掌握各类污水设计流量的计算；

4.了解污水管道水力计算的设计参数，熟悉各参数的确定原则；

5.掌握污水管道计算方法

6.了解对排水管材的要求，熟悉各类管材的特点；

7.了解排水管道系统的附属构筑物，熟悉各构筑物的结构特点；

8.熟悉雨量分析要素，掌握暴雨强度曲线意义及暴雨强度计算公式；

9.了解雨水管网系统的平面布置原则

10.了解雨水管道设计流量参数的确定，掌握雨水系统设计计算步骤；

11.熟悉合流制排水管道的水力计算

5.1排水系统的组成和布置

5.1.1排水系统的组成

排水系统是指收集、输送、处理、利用废水以及把废水排入水体的所有工程设施的总称。

包括城市污水、工业废水和雨水等排水系统。

5.1.1.1城市污水排水系统

城市污水是指排入城镇污水管道的生活污水和工业废水。

城市污水排水系统由五部分组成，包括室内污水管道系统和设备、室外污水管道系统、污水泵站及压力管道、污水厂、出水口及事故排出口。

如图5-1所示。

图5-1城市污水排水系统总平面示意图

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ—排水流域

1—干管2—排水流域分界线3—城市边界4—支管5—工厂6—主干管

7—总泵站8—事故排出口9—压力管道10—城市污水厂11—出水口

（1）室内污水管道系统和设备

其作用是收集建筑物内的生活污水并将其排至室外居住小区或街坊水管道中去。

住宅及公共建筑内，各种卫生设备是生活污水排水系统的起始设备，是人们用水和承受污水的容器。

生活污水从这里经水封管、横支管、立管和出户管等室内管道系统流入室外居住小区管道系统。

（2）室外污水管道系统

该系统分布在地面以下，依靠重力将污水输送至泵站、污水厂或水体。

由居住小区或街坊管道系统、街道管道系统及附属构筑物组成。

①居住小区或街坊管道系统

居住小区管道系统是指敷设在居住小区内连接建筑物出户管的污水管道系统。

街坊管道系统是指敷设在一个街坊地面以下，并连接一群房屋出户管或整个街坊内房屋出户管的管道系统称。

②街道污水管道系统

敷设在街道下用以排除居住小区或街坊管道流来的污水。

在市区内它由支管、干管和主干管等组成。

支管承接居住小区干管或街坊污水管道流来的污水；按分水线将排水区界划分成几个排水流域，各排水流域内，干管汇集输送由支管流来的污水，常称流域干管；主干管则是汇集输送由两个或两个以上干管流来的污水，并将污水输送至总泵站、污水厂、出水口等的管道。

③附属构筑物

包括检查井、跌水井、倒虹管等。

（3）污水泵站及压力管道

污水一般以重力流排除，但常因受到地形等条件限制而欲将污水提升到高处时，此时需设置泵站。

泵站分为局部泵站、中途泵站和总泵站等，如图5-2a）、b）、c）所示。

因设置了泵站，则需相应的压力管道，即压送泵站出来的污水至高地自流管道或污水厂的承压管段。

a）

b）

c）

图5-2污水泵站的设置地点

a）中途泵站b）局部泵站c）终点泵站

（4）污水处理厂

指供处理和利用污水、污泥的一系列构筑物及附属构筑物的综合体。

城市污水厂一般设置在城市河流的下游地段，与居民点和公共建筑保持一定的卫生防护距离。

（5）出水口及事故排出口

出水口是指污水排入水体的渠道和出口，与接纳废水的水体连接。

事故排出口是指在污水排水系统的中途所设置的辅助性出水渠，一般设置在某些易于发生故障的组成部分前面（例如在总泵站前设置）。

当发生故障时，污水将通过事故排出口直接排入水体。

5.1.1.2工业废水排水系统

工业废水排水系统是由车间内部管道系统和设备、厂区管道系统、污水泵站及压力管道以及废水处理站组成的。

（1）车间内部管道系统和设备

用于收集各个生成设备排出的工业废水，并将废水排至车间外部的产区管道系统中。

（2）厂区管道系统

敷设在工厂内、车间外，用于汇集并输送各车间排除的工业废水。

应根据废水的性质将其排入到城市污水管网、水体或厂区废水处理厂进行处理或利用。

若废水水质较好且符合《室外排水规范》规定的排放标准，可直接排入水体；若废水性质符合《室外排水规范》中的相应规定，可将工业废水直接排入城镇排水管道中，与城镇污水合并在城镇污水厂处理后排放水体；若不符合相应规定，则应在厂区的废水处理站处理后排放水体。

（3）污水泵站及压力管道

在地形需要时设置。

（4）废水处理站

供处理和利用废水及污泥的一系列构筑物及附属构筑物的综合体。

（5）出水口

5.1.1.3雨水排水系统

该系统由建筑物的雨水管道系统和设备、街坊小区或厂区雨水管道系统、街道雨水管道系统、排洪沟和出水口等构成。

降落在地面的用雨水口收集；降落在屋面上的雨水由天沟或雨水斗收集，通过落水管输送至地面，同降落在地面上的雨水一起形成地表径流，然后通过雨水口收集流入街坊小区、厂区或街道的室外雨水管道系统，通过出水口排入附近水体。

雨水一般既不处理也不利用，直接就近排入水体。

除非必要，否则一般应尽量不设或少设雨水泵站。

5.1.2排水系统的布置形式

排水系统的平面布置是结合地形、竖向规划、污水厂位置、土壤条件、河流情况、污水种类和污染程度等因素而定。

其中地形是影响布置形式的主要因素，从该角度出发，介绍以下几种布置形式。

（1）正交式布置

各排水流域的干管以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置（如图5-3a）所示），适用于地势向水体适当倾斜的地区。

此种布置形式干管长度短、管径小，造价经济实惠且污水排出迅速，但由于污水未经处理直接排放，易污染水体，影响环境。

因此，常适用于排除雨水。

（2）截流式布置

以正交布置为基础，沿河岸再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂的布置形式（如图5-3b）所示）。

该布置形式可减轻水体污染，适用于分流制污水排水系统，也适用于区域排水系统。

（3）平行式布置

在地势向水体有较大倾斜的地区，为了避免因主干管坡度和管内流速过大，而使干管受到严重冲刷，可采用干管与等高线或水体基本平行，主干管与等高线或水体成一定倾斜角度敷设的方式，此种布置形式即平行式布置（如图5-3c）所示）。

（4）分区式布置

对于排水区地势高低相差很大，污水不能靠重力流至污水厂的地区，可采用分区式布置（如图5-3d）所示）。

高地势地区的污水靠重力流直接进入污水厂，而低地势地区的污水则靠泵站提升至高地势地区干管或污水厂。

此种布置形式能充分利用地形排水，节省能源，但只能用于个别阶梯地形或地形起伏很大的地区。

（5）分散式布置

当城市周围有河流，或城市中央部分地势高并且地势向周围倾斜的地区，各排水流域的干管常采用辐射状分布，各排水流域均具有独立的排水系统，即为分散式布置（如图5-3e）所示）。

其优点是干管长度短、管径小、埋深浅等，但污水厂和泵站的数量较多，因此较有利于在地势平坦的大城市中布置。

（6）环绕式布置

基于分散式布置，沿城市四周布置主干管，把各干管的污水截流送至污水厂的布置形式为环绕式布置（如图5-3f）所示）。

采用此种布置形式，通过建造大型污水厂可节省用地和减少投资。

在现实的排水工程中，由于地形复杂等多方面原因，通常是根据当地条件，因地制宜地采用综合布置形式。

并逐步发展为区域综合治理，从而控制水污染，来达到保护和改善环境的目的。

a）

b）

c）

d）

e）

f）

图5-3排水系统的布置形式

a）正交式；b）截流式c）平行式d）分区式e）分散式f）环绕式

1—城市边界2—排水流域分界线3—干管

4—主干管5—污水厂6—出水口7—污水泵站

5.2排水系统的体制及选择

5.2.1排水系统的体制

5.2.1.1排水分类

城镇居民的生活和生产过程中使用的水由于受到不同程度的污染，改变了原有的成分，故称为污水或废水，此外还包括雨水及冰雪融化水。

可按照污水来源的不同，将其分为生活污水、工业废水和雨水三类。

（1）生活污水

即居民日常生活中排出的废水，包括从厕所、浴室、厨房、食堂等处排出的水。

生活污水中含有大量的有机物质、肥皂和合成洗涤剂、病原微生物等，故这类污水需经处理后才能排入水体、灌溉农田或再利用。

（2）工业废水

即是在工业企业的生产过程中排出的水，包括生产废水和生产污水两类。

生产废水是在生产过程中未受污染或受轻微污染以及水温稍有升高的工业废水；生产污水是在生产过程中被污染的工业废水，还包括水温过高，排放后造成热污染的工业废水。

前者一般需经某些简单处理后或不需经过处理，即可重复使用或直接排入水体；后者大都需经适当处理后才可重复使用或排放。

（3）雨水

这类水所含杂质主要是无机物，对环境危害较小，但径流量大，若不及时排除会使居住区和工业区等遭受淹没，或者交通受阻。

通常暴雨水的危害最严重，是排水的主要对象之一；街道冲洗水和消防水的性质与雨水相似，也并入雨水。

且不需要处理，可直接就近排入水体。

（4）城市污水

即指排入城市污水系统的生活污水和工业废水，是一种混合污水。

其性质随各种污水的混合比例以及污水中污染物质特性而不断变化，需经过处理后才能排入水体、灌溉农田或再利用。

5.2.1.2排水体制

生活污水、工业废水和雨水既可采用同一个管道系统来排除，又可采用两个或两个以上各自独立的管道系统来排除，这种污水的收集和输送方式称为排水制度，又称排水体制。

包括合流制和分流制两种基本方式。

（1）合流制排水系统

合流制是用同一个管道系统收集和输送污废水的排水方式，可分为直排式合流制和截流式合流制排水系统。

直排式合流制排水系统是将混合污水不经任何处理就近排入水体，严重污染受纳水体，不宜采用。

截流式合流制排水系统是在临河岸边建造截流干管，并在合流干管与截流干管相交前或相交处设置溢流井，同时在截流干管下游设置污水厂。

晴天和降雨初期时，所有污水被输送至污水厂处理后排入水体；降雨量的增加而引起雨水径流也增加时，混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，就有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体，如图5-4所示。

若可保证受纳水体不遭受污染时，可采用此种排水系统；但若雨量大时，会有部分混合污水未处理直接排放，将严重污染受纳水体。

如图5-4截流式合流制排水系统

1—合流干管2—截流主干管3—溢流井4—污水处理厂5—出水口6—溢流出水口

（2）分流制排水系统

该系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管道内排除，分为排除生活污水和工业废水的污水排水系统，以及雨水排水系统，如图5-5所示。

如图5-5分流制排水系统

1—污水干管2—污水主干管3—污水处理厂4—出水口5—雨水干管

根据排除雨水方式的不同，分流制排水系统又分为完全和不完全分流制排水系统。

前者具有污水排水系统和雨水排水系统；而后者只具有污水排水系统，雨水沿天然地面、街道边沟、水渠等原有渠道系统排泄，或通过修建部分雨水管道来补充原有渠道系统输水能力的不足，待条件满足后再修建雨水排水系统，使其转变成完全分流制排水系统，如图5-6a）、b）所示。

a）

b）

图5-6完全分流制及不完全分流制

a）完全分流制b）不完全分流制

1—污水管道2—雨水管道3—原有管道4—污水厂5—出水口

老城区一般采用合流制，新城区或城市的新建部分一般采用分流制。

在一个城市中，有时合流制和分流制并存。

5.2.1.3排水体制的选择

排水体制的选择是城市排水管道系统规划和设计的重要问题。

不仅对城市的规划和环境保护影响深远，也影响排水管道系统的设计、施工和维护管理，以及排水管道系统的工程总投资、初期投资和维护管理费用。

下面从不同角度