排水工程复习.doc

大道沟系统、可持续城市排水系统1、排水工程现代城市中用来收集、输送、处理和处置污水以及降水的一整套工程设施，包括管道系统和污水处理系统。重要作用：保护和改善环境，消除污水危害；保障人民的健康，提高生活质量；保护水资源，开发水资源，实现可持续发展；2、排水系统的体制排水系统的体制即排水体制，不同的排水体制排除生活污水，工业废水以及雨水等的方式也不相同。城市排水体制一般有合流制和分流制两种类型。合流制：将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的排水系统。分流制：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渠内排除的系统。合流制排水系统（1）直排式合流制排水系统（2）截流式合流制排水系统分流制排水系统（1）完全分流制排水系统（2）不完全分流制排水系统（3）截流式分流制排水系统3、排水体制的选择 体制选择：在新建地区，一般采用分流制；分流制：初期雨水的污染应引起重视；截流式合流制：雨天污染的应对措施：设贮水池等暂存雨水，雨后用水泵提升至污水厂；工业企业：分质分流，清污分流；大型城市：混合排水系统；项目建设：近远期结合；多方案技术经济比较4、区域排水系统：指将两个以上城镇地区的污水统一排出或处理的系统优点：1.污水厂数量少，处理设施大型集中化，每单位水的基建和运行管理费用低；2.污水厂占地面积小，节省土地；3.水质、水量变化小，有利于运行管理；4.河流等水资源利用与污水排放的体系合理化，能形成统一的水资源管理体系。缺点：1.当排入大量工业废水时，有可能使污水处理发生困难；2.工程设施规模大，造成运行管理困难，一旦污水厂运行管理不当，对整个河流影响较大；3.因工程设施规模大，发挥事业效益慢。5、排水系统的布置布置原则：一般顺序：主干管干管支管；尽可能在路线较短和埋深较小的情况下让最大区域的污水自流排出。几种布置形式：（1） 正交式 适用于地势平坦，略向一边倾斜地区。干管长度短，管径小，污水排出快。（2） 平行式 适用于地形向河道坡度较大地区。可避免干管坡度过大。（3） 截流式 正交式发展的结果，适于分流制污水排放系统、区域排水系统。减轻对水体污染，改善和保护环境。（4） 分区式 适于地形高低起伏，相差较大地区。充分利用地形排水，节省能源。（5） 分散式 适于中间高周围低的地形；城市周围有河流；地形平坦的大城市。干管长度短管径小，管道埋深可能浅，便于污水灌溉。（6）环绕式 适于区域排水系统、大规模污水处理厂。环境保护，节约土体，经济。主要影响因素：地形，竖向规划，污水厂位置，水体的分布，道路的宽度，地下管线及构筑物的位置，工业企业及产生大量污水的建筑物等；6、排水系统的组成（城市污水排水系统、工业废水排水系统、雨水排水系统）城市污水排水系统的组成 室内污水管道及设备室外污水管道系统（庭院街坊或居住小区管道系统、街道污水管道系统、管道系统上的附属构筑物）污水泵站及压力管道污水处理厂出水口及事故排放口工业废水排水系统组成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废水处理站雨水排水系统组成房屋的雨水管道系统和设备街坊或厂区雨水管渠系统街道雨水管渠系统排洪沟泵站出水口7、排水工程规划任务及内容任务：规划设计收集、输送、处理和利用各种污水的一整套工程设施和构筑物；分为：排水管道系统和污水厂两部分。内容：估算城市各种污水排放量制定各种污水排除方案制定污水处理处置方案和污水厂、出水口位置进行排水系统的平面布置估算造价和年经营费用8、排水工程规划原则符合城市或者工业企业总体规划；充分发挥原有排水设施的作用；考虑污水回用；考虑技术、经济方面的要求；近期和远期相结合；符合设计规范、有关标准和规定；与邻近区域的排水系统协调。9、排水工程基本建设程序项目建议书阶段；可行性研究阶段；计划任务书阶段；设计阶段；施工阶段；竣工验收交付使用。10、排水工程的设计阶段初步或扩大初步设计阶段：满足审批，控制投资和编制施工图等要求施工设计阶段：满足施工安装加工的要求11、排水管网布置应遵循哪些原则？污水管网与雨水管网布置比较。a. 根据城市整体规划，结合当地实际情况布置排水管网，并进行多方案技术经济比较；b. 先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，按照从干管到支管的顺序进行布置；c. 充分利用地形，采用重力流排除雨水和污水，并使管线最短和埋深最小；d. 协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系，并考虑好与企业内部管网的衔接；e. 规划设计要考虑到管道施工、运行维护的方便；f. 规划设计要近远期结合，考虑发展，尽可能安排分期实施。比较：相同处，都要确定排水区界划分排水流域，选择出水口的位置，拟定主干管及干管的路线，并确定泵房的位置等。不同处，污水管网布置需要在顺坡情况下使埋深较小把较大面积上的污水送往污水厂处理；雨水管网布置中应使雨水能够及时顺畅地从城区或厂区排除，充分利用地形，雨水就近排入水体，尽可能避免设置雨水泵站，结合街区及道路规划布置；同时选择适当的河湖水面作为调蓄池以调节洪峰；此外，近山麓处还应考虑在规划地区设置排洪沟。12、排水管网布置的两种常见形式正交式 适用于地势平坦，略向一边倾斜地区。干管长度短，管径小，污水排水出快。平行式 适用于地形向河道坡度较大地区。可避免干管坡度过大。13、覆土厚度和埋深覆土厚度：管道外壁顶部至地面埋深：管道内壁底至地面最小覆土厚度要求：（三者取最大值）荷载要求冰冻要求管道衔接要求14、污水管道起点埋深的确定污水汇流方向：房屋街区市政管道污水厂；房屋排出管最小埋深h：0.550.65m15、不计算管段（书p178）一般可根据最小管径在最小设计流速和最大设计充满度情况下能通过的最大流量值，计算出设计管段服务的排水面积，若设计管段服务面积小于此值，即直接最小管径和相应的最小坡度而不再进行水力计算，这种管段。在这些管段中，若有适当的冲洗水源，可考虑设冲洗井。16、污水管道水力计算的目的合理的、经济的选择管道的断面尺寸（D）、坡度I、埋深H。17、暴雨强度与哪些因素有关？推求暴雨强度公式的意义？因素：降雨历时、降雨面积、雨量分布意义：暴雨强度是描述暴雨特征的重要指标，是推求城市暴雨强度公式的直接依据，也是决定雨水设计流量的主要因素。暴雨强度公式是用数学形式表达暴雨强度i、降雨历时t、重现期P三者之间的关系的经验函数，是设计雨水管渠的重要依据。18、推理公式：Q=qF暴雨强度公式：推理公式的假定1）降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的；2）降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变；3）汇水面积随集流时间增长的速度为常数。极限强度法原理：承认降雨强度随降雨历时的增长而减小；认为汇水面积的增长与降雨历时成正比；汇水面积随降雨历时的增长较降雨强度随降雨历时增长而减小的速度更快。19、设计降雨历时：汇水面积最远点的雨水流达设计断面的时间，包括地面流行时间和管内流行时间。地面流行时间：指雨水从汇水面积上最远点流到第一个雨水口的时间。管内流行时间：雨水在管渠内的流行时间。20、折减系数：m=苏林系数（1.2）*管道调蓄利用系数（1.7）原因：a.大多数雨水管渠中雨水流行时间比按最大流量计算的流行时间大20% b.各管段的洪峰流量不会同时出现，会回水，故使管内实际水流时间增长在坡度过大地区，不能利用管道空隙容量，缓冲和调蓄能力有所降低，所以在地面坡度大于0.03的地区，折减系数不能用2而只采用1.2.21、雨水管道为什么按满流计算？雨水性质不同于污水，主要含泥沙等无机物质，较污水清澈得多，加上暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，为减小工程投资，暴雨时允许地面积水，因此管道设计充满度应按满流计算。22、下游管段的设计流量小于上游出现于何种情况？如何解决？应用推理公式计算雨水管段设计流量时，随着计算管段数量的增加，汇水面积的不断增大，但降雨强度却逐渐减小，此时可能会出现上述情况。当出现这种情况时，应设定下游管段设计流量等于其上游管段设计流量。23、雨水径流调节有何意义目的：调节洪峰流量，减小管道尺寸和泵站规模调节方式：利用天然洼地、池塘、公园水池等的蓄水能力；人工设置调节池（溢流堰式调节水池和底部流槽式调节水池）24、城市立交道路排水特点：处于主要干道上，车辆多，速度快；位于下层道路最低点，且道路纵坡大，易积水。主要解决降雨形成的地面径流和必须排除的地下水。25、排洪沟的作用以及如何确定排洪沟的设计标准？a.为尽量减少洪水造成的危害，保护城市、工厂的工业生产和人民生命财产安全，将洪水引出保护区，排入附近水体。b.防洪工程的规模是根据洪峰流量拟定的，需要综合考虑该工程的性质、范围以及重要性等因素来确定防洪设计标准。实际工作中一般常用重现期衡量设计标准的高低，即重现期越大，则设计标准越高，工程规模也就越大；反之，设计标准越低，工程规模越小。c.其设计标准比雨水管渠的设计标准高得多，由于山区地形坡度大，集水时间短，洪水历时也不长，所以水流急，流势猛，且水流中夹带大量砂石等杂质，冲刷力大，造成的损失大。26、防洪措施a. 调蓄湖库：泄蓄兼顾，以泄为主修筑提防：整治河床，提高泄洪能力b.山洪防治：因势利导，宜顺不宜挡，上游缓蓄、截洪，中游疏导，下游泄洪或滞洪。27、合流制的适用条件a. 排水区域内有一处或多处水源充沛的水体，其流量和流速都足够大，一定量的污水排入水体造成的污染在允许的范围内；b. 街坊和街道的建设比较完善，必须采用暗埋管渠排除雨水，而街道的横断面又窄，管渠的设置位置受到限制；地面有一定的坡度倾向水体，当水体高水位时，岸边不受淹没。污水在中途不需要设泵站。28、截流式合流制的布置原则：a. 所有的污水雨水都能够合理地排入管渠，并能以可能的最短的距离坡向水体；b. 沿水体岸边布置与水体平行的截流干管，在截流干管的适当位置设置截流井，使超过截流干管的设计输送能力的那部分混合污水能顺利地通过截流井就近排入水体；必须合理的确定截流井的位置和数目，以尽可能减少对水体的污染、减少截流干管的断面尺寸和缩短排放渠道的长度。29、合流制管渠改造的必要性：雨水能够稀释污染物浓度，也能冲刷管渠底部的污染物，使水质恶化；对于污水厂，水量水质不断变化，运行管理复杂。30、如何改造a. 改为分流制（建筑内具有完善的卫生设备，便于将生活污水与雨水分流；工厂内部可以清污分流；街道横断面有足够的位置）b. 保留合流制，修建截流干管c. 对溢流混合污水进行适当处理d. 对一流混合污水量进行控制排水管渠及附属构筑物一、排水管渠的断面及材料1、排水管渠的断面形式要求 静力学上，具有一较大的稳定性和强度水力学上，排水能力大，不产生沉积物经济上，管道单长造价低管理维护上，便于冲洗和清通淤积2、排水管渠的断面形式 圆形：水力特性好；排水能力大；抗压能力强；便于预制；节省材料；运输安装方便 半椭圆形：抗压能力强；节省材料；适用于污水流量大且变化小；管径大于2m 马蹄形：高度小于宽度；可减小埋深；造价低、易淤积；适用流量大、变化小、出水位置受限制 矩形：水力条件差；承受荷载能力差；可现场预制；可深埋可浅埋；费工费料；适用于排洪沟等明渠或路面狭窄地区 梯形：适用于地面明渠、城郊明渠；造价低，维护施工方便；水力条件不好蛋形：下部窄；流量小时流速也较大；不淤积；断面冲洗清通比较苦难3、排水管渠材料的要求 具有一定的强度，抗压抗折；耐冲刷、耐磨损、抗腐蚀；不透水；内壁光滑、阻力小；就地取材，货源充足、价格便宜4、常用的排水管渠(1)混凝土和钢筋混凝土管优点：制造方便，成本低，抗压能力强，适用于大管径缺点：抗酸、碱侵蚀能力低；渗透性能低；管节短，接头多，施工困难；重量大，搬运不便 承插式；企口式；平口式(2)陶土管（承插式；平口式）优点：内外壁光滑，水流阻力小；不透水性能好，耐磨损、抗腐蚀；缺点：强度低，质地脆。不宜远运；抗弯抗拉强度低；管节短，接口多，施工麻烦费用高；适用条件：居民区室外排水管、算碱性较强的工业废水中 (3)金属管(钢管 和铸铁管)特点：成本高，较少采用；质地坚固，抗高压、抗渗透能力强；内壁光滑，阻力小；长度大，接头少；抗酸、碱腐蚀和抗地下水侵蚀能力差，需作防腐处理适用条件：震区，地下水位高，流沙严重，对渗透要求高的地区 (4) 砖石浆砌或钢混大型管渠使用材料：砖石，陶土块，钢筋混凝土等断面形式：圆形，矩形，半椭圆形等特点：现场浇筑，适用性强，抗压、抗震、抗腐蚀能力强，无法预制，总费用降至最低。适用条件：大管径，设计断面大于1.5-2.0m (5)石棉水泥管特点：表面光滑、不透水；抗腐蚀性强；重量轻；质脆，易折断，不耐磨损 (6) 塑料管：硬质聚氯乙烯管（UPVC)：单层实壁管、芯层发泡管、径向加筋管、螺旋缠绕管、双壁波纹管聚乙烯管（PE）（HDPE MDPE LDPE）：单层实壁管、城市排水常用（螺旋缠绕管、双壁波纹管）玻璃钢夹砂管（RPM）改性聚丙烯管（FRPP）(7)其他管渠：木，竹，玻璃钢等二、排水管渠的接口1. 排水管渠接口的要求足够的强度；不透水；抗腐蚀、侵蚀；具有一定的弹性 2. 排水管渠接口的分类柔性接口：允许有3-5mm的纵向交错或较小的角度。适用于地基软硬不一、受力不均匀的无压管道，震区等地。但施工复杂，造价高。如沥青卷材、橡胶圈刚性接口：不允许有相对的位移。适用于地基条件好有带型基础的无压管道，施工简单，应用广泛，如水泥砂浆抹带接口、钢丝网水泥砂浆抹带接口半柔半刚性接口：介于柔性和刚性之间，如预制套环石棉水泥接口 三、排水管渠基础地基：指沟槽底的土壤部分，承受荷载基础：管道和地基间的设施，均布荷载管座：管道下侧与基础之间的部分，越大，基础所承受的单位面积压力越小。分类：砂土基础：适用于土壤条件非常好、无地下水的地区，管道直径小于600mm，管顶覆土厚度在0.7-2.0m之间的管道，不在车行道下的次要管道及临时性管道。混凝土枕基：建在管道接口处。适用于土壤条件较好、无地下水的地区，是一局部基础。混凝土带形基础：沿管道全长敷设。适用土壤条件差、震区、重要管道处。按管座的形式，分为90度、135度、180度三种管座基础 四、其他附属构筑物1. 排水管渠附属构筑物-雨水口雨水口的作用：收集雨水的构筑物2. 排水管渠附属构筑物-检查井为了便于对管道进行检查和清通，必须设置检查井。检查井一般设在管渠交汇、