城市排水工程系統(tǒng)規(guī)劃

城市排水工程系統(tǒng)規(guī)劃,第二節(jié) 城市污水工程系統(tǒng)規(guī)劃,一、城市污水管網(wǎng)布置 確定排水區(qū)界，劃分排水流域；確定污水排放系統(tǒng)的形式：大城市適合分散布置，中小城市適合集中布置 選定污水廠和出水口的位置； 進(jìn)行污水管道系統(tǒng)的定線； 確定需要抽升區(qū)域的泵站位置； 確定管道在街道上的位置等。一般按主干管、干管、支管的順序進(jìn)行布置。,1確定排水區(qū)界、劃分排水流域,排水區(qū)界是污水排水系統(tǒng)設(shè)置的界限。它是根據(jù)城市規(guī)劃的設(shè)計(jì)規(guī)模確定的。在排水區(qū)界內(nèi)，一般根據(jù)地形劃分為若干個(gè)排水流域。（1）在丘陵和地形起伏的地區(qū)：流域的分界線與地形的分水線基本一致，由分水線所圍成的地區(qū)即為一個(gè)排水流域。（2）在地形平坦無(wú)明顯分水線的地區(qū)：可按面積的大小劃分，使各流域的管道系統(tǒng)合理分擔(dān)排水面積，并使干管在最大合理埋深的情況下，各流域的絕大部分污水能自流排出。 每一個(gè)排水流域內(nèi)，可布置若干條干管，根據(jù)流域地勢(shì)標(biāo)明水流方向和污水需要抽升的地區(qū)。,2選定污水廠和出水口位置,現(xiàn)代化的城市，需將各排水流域的污水通過(guò)主干管輸送到污水廠，經(jīng)處理后再排放，以保護(hù)受納水體。應(yīng)遵循如下原則選定污水廠和出水口的位置。,（1）出水口應(yīng)位于城市河流下游。當(dāng)城市采用地表水源時(shí)，應(yīng)位于取水構(gòu)筑物下游，并保持100 m以上的距離。 （2）出水口不應(yīng)設(shè)在回水區(qū)，以防止回水污染。,（3）污水廠要位于河流下游，并與出水口盡量靠近，以減少排放渠道的長(zhǎng)度。（4）污水廠應(yīng)設(shè)在城市夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，并與城市、工礦企業(yè)和農(nóng)村居民點(diǎn)保持300 m以上的衛(wèi)生防護(hù)距離。（5）污水廠應(yīng)設(shè)在地質(zhì)條件較好，不受雨洪水威脅的地方，并有擴(kuò)建的余地。,3污水管道定線,在城市規(guī)劃平面圖上確定污水管道的位置和走向，稱為污水管道系統(tǒng)的定線。主要原則：采用重力流排除污水和雨水，盡可能在管線最短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。影響因素：城市地形、豎向規(guī)劃、排水體制、污水廠和出水口位置、水文地質(zhì)、道路寬度、大出水戶位置等。, 地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高線布置，在地勢(shì)較低處，沿河岸邊敷設(shè)，以便于收集干管來(lái)水。 地形較陡，主干管可與等高線垂直，這樣布置主干管坡度較大，但可設(shè)置數(shù)量不多的跌水，使干管的水力條件改善，避免受到嚴(yán)重沖刷。 避開(kāi)地質(zhì)條件差的地區(qū),（1）主干管, 盡量設(shè)在地勢(shì)較低處，以便支管順坡排水； 地形平坦或略有坡度，干管與等高線垂直（減小埋深） 地形較陡，干管與等高線平行（減少跌水井?dāng)?shù)量） 一般沿城市街道布置。通常設(shè)置在污水量較大、地下管線較少、地勢(shì)較低一側(cè)的人行道、綠化帶或慢 車道下，并與街道平行。當(dāng)街道寬度40m，可考慮在街兩側(cè)設(shè)兩條污水管，以減少連接支管的長(zhǎng)度和數(shù)量。,（2）干管,（3）支管,1）低邊式： 當(dāng)街坊面積較小而街坊內(nèi)污水又采用集中出水方式時(shí)，支管敷設(shè)在服務(wù)街坊較低側(cè)的街道下。,取決于地形和街坊建筑特征，并應(yīng)便于用戶接管排水。布置形式有：,4泵站位置,（1）中途泵站：當(dāng)管道的埋深超過(guò)最大允許埋深時(shí)， 應(yīng)設(shè)置泵站以提高下游管道的管位； （干管或主干管中途）（2）局部泵站：地形復(fù)雜的城市，往往需要將地勢(shì)較 低處的污水抽升至地勢(shì)較高地區(qū)的污 水管道中；（局部低洼地區(qū)）（3）總泵站（或終點(diǎn)泵站）：污水管道系統(tǒng)終點(diǎn)的埋深一般都很大，而污水廠的第一個(gè)處理構(gòu)筑物一般埋深較淺，或設(shè)在地面以上，這就需要將管道系統(tǒng)輸送來(lái)的污水抽升到第一個(gè)處理構(gòu)筑物中。（污水廠起端）,5確定污水管道在街道下的具體位置,由于污水管道為重力流管道，其埋深大，連接支管多，使用過(guò)程中難免滲漏損壞。所有這些都增加了污水管道的施工和維修難度，還會(huì)對(duì)附近建筑物和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)造成危害，甚至污染生活飲用水。 因此，污水管道與建筑物應(yīng)有一定間距，與生活給水管道交叉時(shí)，應(yīng)敷設(shè)在生活給水管的下面。,(1)覆土厚度：管底可埋在冰凍線以上0.15m，最小覆土厚度不宜小于0.7m，最大不宜大于6m，理想為1-2m(2)埋設(shè)深度：干燥土壤中，最大埋深不超過(guò)78m；多水、流砂、石灰?guī)r地層中，不超過(guò)5m?？刂泣c(diǎn)應(yīng)采取措施來(lái)減少管道的埋深，如增加管道的強(qiáng)度，填土提高地面高程以保證最小覆土厚度。,管線綜合規(guī)劃時(shí)，所有地下管線都應(yīng)盡量設(shè)置在人行道、非機(jī)動(dòng)車道和綠化帶下，只有在不得已時(shí)，才考慮將埋深大，維修次數(shù)較少的污水、雨水管道布置在 機(jī)動(dòng)車道下。 各種管線在平面上布置的次序一般是，從建筑規(guī)劃線向道路中心線方向依次為：電力電纜 通信電纜 燃?xì)?管道 給水管道熱力管道雨水管道 污水管道。,若各種管線布置時(shí)發(fā)生沖突，處理的原則是：未建讓已建的，臨時(shí)讓永久的，小管讓大管，壓力管讓無(wú)壓管，可彎管讓不可彎管。,二、城市污水量預(yù)測(cè)和計(jì)算,污水管道系統(tǒng)是由污水管道及管道系統(tǒng)上的附屬構(gòu)筑物組成。污水管（渠）道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：1劃分排水流域，進(jìn)行管網(wǎng)定線；2劃分設(shè)計(jì)管段，確定各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量；3進(jìn)行管（渠）道的水力計(jì)算，確定管徑、坡度、流速及埋深等；4繪制管（渠）道平面圖及剖面圖。,污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算 污水設(shè)計(jì)流量是污水管道系統(tǒng)及附屬構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的依據(jù)。,居民生活污水定額和綜合生活污水定額,居民生活污水定額指居民每人每日所排出的平均污水量。綜合生活污水定額指居民生活污水和公共設(shè)施排出污水兩部分的總和。我國(guó)現(xiàn)行室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，可按當(dāng)?shù)赜盟~的8090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)。注意：采用平均日污水量定額。,1、居民生活污水設(shè)計(jì)流量,式中： Q1 居民生活污水設(shè)計(jì)流量，Ls； n 居民生活污水量定額，L(capd)； N 設(shè)計(jì)人口數(shù)，cap； KZ生活污水量總變化系數(shù)； 人口密度，cap/hm2； F居住區(qū)面積，hm2；,（一）生活污水設(shè)計(jì)流量,污水量的變化,通常用變化系數(shù)來(lái)反映城鎮(zhèn)污水量的變化程度?？紤]污水處理廠和污水泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模和管徑系數(shù)。 日變化系數(shù)Kd：在一年中最大日污水量與平均日污水量的比值稱為日變化系數(shù)。 時(shí)變化系數(shù)Kh：最大日中最大時(shí)污水量與該日平均時(shí)污水量的比值，稱為時(shí)變化系數(shù)。 總變化系數(shù)Kz：最大日最大時(shí)污水量與平均日平均時(shí)污水量的比值稱為總變化系數(shù)。,Kz= Kd Kh,2、工業(yè)企業(yè)的生活污水和淋浴污水設(shè)計(jì)流量,Q2工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計(jì)流量，L/s；A1 一般車間最大班職工人數(shù)，cap；B1一般車間職工生活污水定額，以25L/(cap班)計(jì)；K1一般車間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以3.0計(jì)；A2熱車間和污染嚴(yán)重車間最大班職工人數(shù)，cap；B2熱車間和污染嚴(yán)重車間職工生活污水量定額，以35L(cap班)計(jì)；K2熱車間和污染嚴(yán)重車間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以2.5計(jì)；C1一般車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，cap； D1一般車間的淋浴污水量定額，以40L(cap班)計(jì)；C2熱車間和污染嚴(yán)重車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，cap；D2熱車間和污染嚴(yán)重車間的淋浴污水量定額，以60L(cap班)計(jì)；T 每工作班工作時(shí)數(shù)，h。淋浴時(shí)間按60min計(jì)。,（二）工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量,Q4 工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量，Ls； m 生產(chǎn)過(guò)程中每單位產(chǎn)品的廢水量定額，L單位產(chǎn)品； M 產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量，單位產(chǎn)品/d； T 每日生產(chǎn)時(shí)數(shù)，h； KZ總變化系數(shù)。,（三）地下水滲入量,地下水滲入量Q4一般以單位管道延長(zhǎng)米或單位服務(wù)面積公頃計(jì)算。城市污水設(shè)計(jì)總流量,城市污水工程規(guī)模和污水處理廠規(guī)模應(yīng)根據(jù)平均日污水量確定，而城市排水管渠斷面尺寸應(yīng)根據(jù)規(guī)劃期排水規(guī)劃的最大秒流量并考慮城市遠(yuǎn)景發(fā)展的需要確定,【例題】,河北某中等城市一屠宰廠每天宰殺活牲畜260t，廢水量定額為10m3/t，工業(yè)廢水的總變化系數(shù)為1.8，三班制生產(chǎn)，每班8h。最大班職工人數(shù)800cap，其中在污染嚴(yán)重車間工作的職工占總?cè)藬?shù)的40%，使用淋浴人數(shù)按該車間人數(shù)的85%計(jì)；其余60%的職工在一般車間工作，使用淋浴人數(shù)按30%計(jì)。工廠居住區(qū)面積為10ha,人口密度為600cap/ha。各種污水由管道匯集輸送到廠區(qū)污水處理站，經(jīng)處理后排入城市污水管道，試計(jì)算該屠宰廠的污水設(shè)計(jì)總流量。(假定該廠區(qū)給水排水系統(tǒng)比較完善),【解】 該屠宰廠的污水包括居民生活污水、工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水、工業(yè)廢水三種，因該廠區(qū)公共設(shè)施情況未給出，故按綜合生活污水計(jì)算。,1綜合生活污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算查綜合生活用水定額，河北位于第二分區(qū)，中等城市的平均日綜合用水定額為110180L/(capd)，取165 L/(capd)。假定該廠區(qū)給水排水系統(tǒng)比較完善，則綜合生活污水定額為16590%=148.5 L/(capd)，取為150L/(capd)。居住區(qū)人口數(shù)為60010=6000 cap。則綜合生活污水平均流量為： L/s。用內(nèi)插法查總變化系數(shù)表，得Kz=2.24。于是綜合生活污水設(shè)計(jì)流量為Q1=10.42.24=23.30 L/s。,2、工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算,由題意知：一般車間最大班職工人數(shù)為80060%=480人，使用淋浴的人數(shù)為48030%=144人；污染嚴(yán)重車間最大班職工人數(shù)為80040%=320人，使用淋浴的人數(shù)為32085%=272人。所以工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計(jì)流量為：,3工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量計(jì)算,該廠區(qū)污水設(shè)計(jì)總流量,在計(jì)算城市污水管道系統(tǒng)的污水設(shè)計(jì)總流量時(shí)，由于城市排水區(qū)界內(nèi)的匯水面積較大，因此需按各排水流域分別計(jì)算，將各排水流域居住區(qū)生活污水、工業(yè)廢水和工廠生活污水設(shè)計(jì)流量列表進(jìn)行計(jì)算，最后再匯總得出污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總流量。,（三）污水管道的敷設(shè)主要考慮的因素有在管線綜合時(shí)，應(yīng)首先考慮污水管道在平面和垂直方向上的位置；由于污水管道滲漏的污水會(huì)對(duì)其他管線產(chǎn)生影響，所以應(yīng)考慮管道損壞時(shí)，不影響附近建筑物、構(gòu)筑物的基礎(chǔ)或污染生活飲用水。管道之間的最小凈距要求見(jiàn)管線綜合部分；管道頂部允許作適當(dāng)壓縮。管道的埋設(shè)深度指管底內(nèi)壁到地面的距離，通常在干燥土壤中，最大埋深不超過(guò)78m；在多水、流砂、石灰?guī)r地層中，不越過(guò)5m；管道的覆土厚度是管道外壁頂部到地面的距離；最小覆土厚度由所在地區(qū)的凍土深度、管道外部荷載、房屋連接管的埋深等確定。規(guī)定：無(wú)保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的廢水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m平行道下最小覆土厚度不宜小于0.7m，通常最大覆土厚度不宜大于6m；在滿足各方面要求的前提下，理想覆土厚度為1一2m；,在排水區(qū)域內(nèi)，對(duì)管道系統(tǒng)的埋設(shè)深度起控制作用的點(diǎn)稱為控制點(diǎn)，一般是每條管道的起點(diǎn)。這些控制點(diǎn)中距離出水口或污水廠最遠(yuǎn)的一點(diǎn)，是整個(gè)系統(tǒng)的控制點(diǎn)。一般是該排水管道系統(tǒng)的最高點(diǎn)，是控制整個(gè)系統(tǒng)標(biāo)高的起點(diǎn)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采取一些措施來(lái)減少控制點(diǎn)管道的埋深。如：增加管道強(qiáng)度，減少埋深；填土提高地面高程以保證最小覆土厚度；必要時(shí)設(shè)置泵站，提高管位等。,三、城市污水管網(wǎng)的水力計(jì)算平面布置后方可進(jìn)行水力計(jì)算水力計(jì)算：合理經(jīng)濟(jì)的選擇管道管徑、坡度和埋深,（一）、水力計(jì)算設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù),為什么要規(guī)定最小管徑？（1）一般污水管道系統(tǒng)的上游部分流量很小，若根據(jù)流量計(jì)算管徑也將很小，而管徑小極易堵塞。（2）采用較大管徑可選用較小的坡度，使管道埋深減小。,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都需要設(shè)置檢查井，考慮到檢查井內(nèi)上下流 管道銜接時(shí)應(yīng)遵循相應(yīng)的原則,（二）、管渠的銜接,1）、盡可能提高下游管段的高程，以減少埋深，降低造價(jià)2）、避免上游管段中形成回水而造成淤積3）、不允許下流管段的管底高于上游管段的管底,（二）、管渠的銜接,水面平接：污水管道水力計(jì)算中，上下游管段的水面高程相同。同管徑管段往往是下游管段的充盈深度大于上游管段的充盈深度，為避免上游管段回水而采用水面平接。在平坦地區(qū)，為減少管道埋深，異管徑的管段有時(shí)也采用水面平接。管頂平接：上下游管道的管頂內(nèi)壁位于同一高程?？梢员苊馍嫌喂芏萎a(chǎn)生回水，但增加了下游管段的埋深。一般用于不同口徑管道的銜接。管底平接：下游管段的管徑小于上游管段的管徑，而不能用上兩種連接方式時(shí)?？煞乐瓜掠喂芏蔚墓艿赘哂谏嫌喂芏蔚墓艿?。城市污水管道一般都采用管頂平接法。在坡度較大的地段，可采用階梯連接或跌水井連接。原則：下游管段的水面和管底部都不應(yīng)高于上游管段的水面和底部。,（三）、污水管道在街面上的位置,城市雨水工程系統(tǒng)規(guī)劃,一、雨水管渠系統(tǒng)布置（一）城市雨水管渠系統(tǒng)規(guī)劃的內(nèi)容地面徑流 ：降落至地面上的雨水,部分被植物截流、滲入土壤和填充洼地,其余部分沿地面流入雨水管渠和水體，這部分雨水稱為地面徑流。雨水管渠系統(tǒng)任務(wù)：及時(shí)排除暴雨形成的地面徑流城市雨水管渠系統(tǒng)是由雨水口、雨水管渠、檢查井、出水口等構(gòu)筑物組成。,二、雨水管渠水力計(jì)算（一）設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇1、暴雨強(qiáng)度公式降雨量降雨的絕對(duì)量，用深度h（mm）表示降雨強(qiáng)度某一連續(xù)降雨時(shí)間段內(nèi)的平均降雨量，用 i 表示。暴雨強(qiáng)度公式（1）：,i 降雨強(qiáng)度（mm/min）t 降雨歷時(shí)，即連續(xù)降雨的時(shí)段（min）h 相應(yīng)于降雨歷時(shí)的降雨量（mm）,暴雨強(qiáng)度公式一般采用下列形式（2）：,2、重現(xiàn)期暴雨強(qiáng)度的頻率:等于或大于該暴雨強(qiáng)度發(fā)生的機(jī)會(huì)，以N（%）表示。重現(xiàn)期指等于或大于該暴雨強(qiáng)度發(fā)生一次的平均時(shí)間間隔，以P表示，以年為單位。強(qiáng)度大的暴雨，發(fā)生的平均時(shí)間間隔長(zhǎng)即重現(xiàn)期長(zhǎng)強(qiáng)度小的暴雨，發(fā)生的平均時(shí)間間隔短，重現(xiàn)期短規(guī)范規(guī)定，一般地區(qū)重現(xiàn)期為0.5 3年，重要地區(qū)為35年,3、集水時(shí)間降雨歷時(shí)：連續(xù)降雨的時(shí)段稱為降雨歷時(shí)。設(shè)計(jì)中通常用匯水面積最遠(yuǎn)點(diǎn)雨水流到設(shè)計(jì)斷面時(shí)的集水時(shí)間作為設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)。對(duì)管道的某一設(shè)計(jì)斷面，集水時(shí)間t由兩部分組成 ：(1)、從匯水面積最遠(yuǎn)點(diǎn)流到第一個(gè)雨水口點(diǎn)的地面集水時(shí)間t1。(2)從雨水口流到設(shè)計(jì)斷面的管內(nèi)雨水流行時(shí)間 t2,從匯水面積最遠(yuǎn)點(diǎn)流到第一個(gè)雨水口點(diǎn)的地面集水時(shí)間t1,從雨水口流到設(shè)計(jì)斷面的管內(nèi)雨水流行時(shí)間 t2,集水時(shí)間計(jì)算公式 ：,式中：t1受地形、地面鋪砌、地面種植情況和街區(qū)大小等因素的影響，一般為5l5min。 m：為折減系數(shù)，規(guī)范中規(guī)定:管道用2，明渠用1.2。,t2：為雨水在上游管段內(nèi)的流行時(shí)間。計(jì)算公式：,4、徑流系數(shù)徑流系數(shù)：徑流量與降雨量之比。,5、雨水管渠設(shè)計(jì)流量公式 確定降雨強(qiáng)度i或q、徑流系數(shù)、排水面積F，即可計(jì)算管段的設(shè)計(jì)流量,