第一章 排水沟道系统.ppt

上篇排水管渠系统 第一章排水管渠系统 第一节排水系统的体制和组成一 排水系统的体制1 基本概念1 沟道 排水沟渠和排水管道的合称 2 排水系统 系统地收集 输送 处理 排放或处置 如再利用 各种污 废 水而建设的一整套工程设施 3 排水体制 采用不同的污水排除方式所形成的排水系统 也称排水制度 例如 生活污水 工业废水 雨水是采用同一条沟道混合来排除 合流制 还是采用两套或以上独立的沟道来排除 分流制 2 排水体制的分类 合流制 分流制 a 合流制分类 直排式合流制 老城市 截留式合流制 老城市改造 b 分流制分类 完全分流制 不完全分流制 半分流制 截流式分流制 完全分流制 污水 雨水系统完全分开 图1 3 污水 污水排水系统 污水处理厂 处理后排入水体 雨水 雨水排水系统 直排水体 不完全分流制 只有污水排水系统 没有完整的雨水排除系统 图1 4 污水 污水排水系统 污水处理厂 处理后排入水体 雨水 地面漫流 小河沟 较大的水体 水从地势高处 地势低处漫流 新建工程中禁止使用合流制管网系统 溢流井 半分流制 截流式分流制 在完全分流制的雨水干沟上设置雨水跳跃井 见图1 5 初期雨水 街道冲洗污水 雨水跳跃井 污水排水系统 污水处理厂 处理后排入水体 当雨水量大于截流管流量时 雨水 雨水跳跃井 雨水排水系统 直排水体 少量污水排水系统 污水处理厂 处理后排入水体 半分流制 实际工程中 应根据当地的具体情况 通过技术经济比较决定排水管道体制 各种排水系统使用情况对比 直排式合流制排水系统截留式合流制排水系统不完全分流制排水系统完全分流制排水系统半分流制排水系统 技术经济分析 是在满足工程建设目标的条件下 技术上可行 计算方案的经济费用 技术经济分析方法 数学分析法 是将工程方案构成工程费用最小化数学模型 将工程费用作为函数 将工程技术要求作为约束条件 通过数学最优化求解计算 使目标函数达到最优解 方案比较法 通过多方案的比较 从有限个方案中需求经济效果最佳的方案 给水或排水管网 数学分析法给水或排水工程整体系统 方案比较法通常采用工程项目的年计算费用值 在项目投资计算期内的建设投资费用和运行费用之和的年平均值 来表达 年平均费用值最低的工程方案为最佳方案 如 静态年计算费用法 工程建设投资 建设投资 运行费用 式中 W 年计算费用 元 a C 工程项目投资额 元 T 投资偿还期 a 15 20年 Y 年运行费 元 a 例 某排水管网工程项目建设投资为5800万元 年运行费用为245万元 年 求 1 投资偿还期为20年的静态年计算费用值 解 静态年计算费用值为 万元 a 此外 还有动态年计算费用法 有兴趣者自学 二 排水系统的组成部分 1 污 废 水 雨水排水系统的组成污 废 水排水系统的组成 由沟道系统 污水处理系统 处理水排放口系统组成 雨水排水系统的组成 由沟道系统 排放口系统组成 沟道系统 收集及输送污水的沟道 污水泵站等 污水处理系统 采用物理 化学 生物处理方法的水处理设施 处理水排放口系统 污水处理厂出水管道及排放口 2 排水系统的分类排水系统分城市污水排水系统 工厂废水排水系统 雨水排水系统三部分 1 城市污水排水系统由建筑物污水管道系统 城市污水沟道系统 污水泵站 污水处理厂 处理水排放口组成 建筑物污水管道系统 卫生器具 室内排水管道 排水出户管 化粪池 小区沟道 或街坊沟道 城市污水沟道系统 小区沟道 或街坊沟道 干沟 总干沟 污水泵站 污水处理厂 处理水排放口 建筑物污水收集管道系统 街坊污水管道系统 收集设施 排水管网 水量调节池 提升泵站 废水输水管 渠 排放口 1 集水管网 2 水量调节池 3 提升泵站 4 输水管 渠 城市污水管网系统的构成 2 工厂废水排水系统由车间内部沟道系统 厂内沟道系统 废水处理站 处理水排放口组成 车间内部沟道系统 车间内部收集和输送生产用水设备排放的废水 厂内沟道系统 收集和输送各车间排放的废水 较干净的废水 如循环水 直接排入雨水管道 受污染的水送至废水处理站处理后回用或排入城市排水系统 工厂排水系统平面图 3 雨水排水系统由建筑雨水管道系统 街坊或厂区雨水沟道系统 街道雨水沟道系统 雨水泵站及压力管道组成 建筑雨水管道系统 收集建筑物屋面雨水 并将其排入室外的雨水沟道 街坊或厂区雨水沟道系统 汇集各建筑物屋面雨水排出管的雨水 并引入至街道雨水沟道系统 街道雨水沟道系统 收集建筑物屋面雨水和地面雨水 其系统中的附属构筑物有检查井 跌水井 雨水口 出水口 雨水泵站及压力管道 将汇总的雨水 若沟道埋深较深 提升至水体排放 第二节排水管渠及管渠系统上的构筑物沟道分为排水沟和排水管道 排水沟分为明沟和暗沟 管道一般暗埋 1 排水沟明沟 沿地面一般为修筑 常设在道路旁 可为敞开式或上加盖板 盖板上设有排水槽的铸铁雨水蓖盖板 明沟断面一般常用的为梯形或矩形 暗沟 沟顶加设盖板 分为地面式暗沟和地下暗沟 a 地面式暗沟为一种无覆土盖板渠 盖板上一般设有泄水孔 主要排除雨水 也可用以排除冷却水 但不宜用以排除污水 b 地面式暗沟的全部或大部处于冰冻层内 因此应考虑防冻问题 一般在侧壁外加填焦渣等保温 排水沟通常在现场浇制或砌装 使用的材料可为混凝土 钢筋混凝土 砖 石 混凝士块 钢筋混凝土块等 1 圆形 2 半圆形 3 马蹄形 4 拱顶矩形 5 蛋形 6 矩形 7 弧形流槽的矩形 8 带低流槽的矩形 9 梯形 常用渠道断面 路面狭窄地区的排水沟槽以及排洪沟道常采用矩形断面形式 凹底矩形断面的管渠 适用于合流制排水系 以保持一定的充满度和流速 减轻淤积的程度 梯形断面适用于明渠 它的边坡取决于土壤性质和铺砌材料 2 排水管排水管一般为预制的圆形水泥制品管道 只有特殊情况下采用金属管道 圆形排水管的特性 a 圆形断面水力条件好 便于制造 b 材料经济 c 能承受较大荷载 运输 养护方便 材质 常用的有素混凝土管 钢混管 陶土管 其它 石棉水泥管 沥青混凝土管 1 素混凝土管 1 特点 a 可预制或现场制作 b 用于排除雨水 污水 c 抗蚀性差 不耐酸碱 抗渗性能差 d 管节短 接头多 管径一般小于450mm 管长一般1m 2 接口形式 承插 启口 平口三种 见图1 12 2 钢筋混凝土管 1 特点 a 需预制 抗压强度大 b 用于排除雨水 污水 c 抗蚀性尚好 耐一般酸碱 抗渗性能较好 d 管节长 接头少 管径一般500mm 2400mm 管长一般1 3m 2 接口形式 承插 启口 平口三种 3 陶土管 1 特点 a 耐火粘土制造经烧制而成 但抗压强度差 b 用于排除雨水 污水 特别适用于排除酸性废水 c 抗蚀性好 抗渗性能较好 d 管节短 接头多 管径一般 600mm 管长一般 1m 2 接口形式 平口及钟口均带齿纹 4 金属管 1 特点 a 铸铁管或钢管 但抗压强度好 b 用于排除雨水 污水 不适用于排除腐蚀性废水 c 抗渗性能较好 但不耐腐蚀 d 管节长 接头少 管径不限 管长一般 6m e 价格较昂贵 2 接口形式 焊接 合理选择管道 三方面考虑 市场供应情况经济上的考虑技术上的要求 二 沟道上的附属构筑物1 检查井 窨井 a 作用 连接管道 检查和清通管道用 b 设置条件 管道方向转折处 管道坡度改变处 管道端面 尺寸 形状 材质 变化处 管道交会处 直线管道上每隔一定距离处 参见室外排水规范表3 4 2 街坊污水管道系统 表1 1检查井的最大间距 检查井一般采用圆形 由井底 包括基础 井身和井盖 包括盖底 3部分组成 检查井井底材料一般采用低标号混凝土 基础采用碎石 卵石 碎砖夯实或低标号混凝土 为使水流流过检查井时阻力较小 井底宜设半圆形或弧形流槽 城市的管渠养护经验说明 每隔一定距离 200m左右 检查井井底做成落底0 5 1 0m的沉泥槽 对管渠的清淤是有利的 检查井底流槽的形式 检查井井身的材料可采用砖 石 混凝土或钢筋混凝土 我国目前则多采用砖砌 以水泥砂浆抹面 井身的平面形状一般为圆形 但在大直径管道的连接处或交汇处 可做成方形 矩形或其他各种不同的形状 扇形检查井 井身的构造与是否需要工人下井有密切关系 不需要下人的浅井 构造很简单 一般为直壁圆筒形 需要下人的井在构造上可分为工作室 渐缩部和井筒3部分 工作室直径不应小于0 7m 检查井井盖可采用铸铁或钢筋混凝土材料 在车行道上一般采用铸铁 为防止雨水流入 盖顶略高出地面 盖座采用铸铁 钢筋混凝土或混凝土材料制作 轻型铸铁井盖及盖座 轻型钢筋砼井盖及盖座 2 跌水井a 作用 在检查井上下游管道落差大时作为消能用 b 设置条件 1 管道跌水水头1 2m时 宜设跌水井 跌水水头 2m时 必须设跌水井 2 跌水井的进水管管径 200mm时 跌水水头高度不得大于6m 管径300 400mm时 一次跌水水头高度不宜大于4m 管径 400mm时 跌水水头高度及方式应按水力计算确定 3 跌水井宜设在直线段 管道转弯处不宜设置 冲刷井体 c 构造要求无固定形式 多为竖管式或矩形阶梯式 1 竖管式 用带有四通的铸铁竖管将上游管道与流槽连接 2 矩形阶梯式 采用阶梯台阶逐级消能 d 一般设置要求管径 400mm时采用竖管式 管径 400mm时采用矩形阶梯式 3 水封井a 作用 阻火 防爆 b 设置条件 在排水中含有易燃的挥发性物质时 c 构造要求参见图1 24 水封井 d 设置要求1 水封高度应保持0 25m 井上应设通风设施 井底应设沉泥槽 2 水封井以及同一管道系统中的其它检查井均不应设在车行道和行人众多的地段 并应适当远离产生明火的场地 水封井设在排放含有易燃 挥发性物质处及干管上每隔适当距离处 4 溢流井a 作用 在截留式合流制排水系统中 晴天时合流管道中水量小 均通过截留管道送至污水处理厂处理 雨天时 合流管道中水量大 除部分雨污水通过截留管道送至污水处理厂外 超过截留管道设计流量的雨污水则进入溢流管而直排水体 溢流井就是完成截流和溢流的作用 b 设置条件 设置于截流沟道与溢流沟道的交接处 c 构造要求多数采用截流槽式或溢流堰式 参见图1 25 对于截流槽式 槽顶应与截流干管管顶相平或与上游截流干管管顶相平 5 跳跃井a 作用 在截留式合流制排水系统中 小雨或初雨时 雨水量不大 全部雨水被截流送至污水处理厂 当大雨时 雨水量大 雨水越过截流管而进入下游雨水管排入水体 b 设置条件 设置于截流沟道与雨水沟道的交接处 c 构造要求其构造参见图1 27 6 冲洗井a 作用 防止淤泥在管道中沉积而设置贮水冲洗的冲洗井 b 设置条件 设置于管道内流速不能保证管道自清时 排水管渠自清流速应遵循下以规定 1 污水管道在设计充满度下为0 6m s 2 雨水管道和合流管道在满流时为0 75m s 3 明渠为0 4m s c 构造要求工程中多采用人工冲洗井 其构造参见教材图1 28 冲洗原理 依靠上游污水或自来水使冲洗井中保持一定容积的水 冲洗井的出流管上设有闸门 井内溢流管以防止井中水溢流出井口 冲洗时提拉闸门控制绳索即可 d 注意点1 采用自来水灌水时 自来水管口应高于溢流管管口约20cm 2 冲洗井一般适用于管径小于400mm的较小管道 冲洗长度一般为250m 7 潮门井a 作用 防止潮水或河水倒灌入排水沟道 b 设置条件 设置于排水沟道排放口上游 c 构造要求在潮门井上游管道的出口处设置防潮闸门 俗称拍门 当排水沟道中无水时 靠钢制或铸铁制防潮闸门的自重关闭 上游来水时水流顶开防潮闸门将水排入水体 涨潮时或水体水位升高时 水体的水压使防潮闸门顶闭 潮水则不倒灌 其构造参见图1 29 d 注意点安装倾斜度一般为1 10 1 20 8 雨水口a 作用 收集路面雨水并导流到雨水沟道 b 设置条件 应能保证迅速有效地收集地面雨水 一般设置如下 1 宜设置于汇水点上 如道路上的汇水点 交叉路口 街坊中的低洼处 沿街建筑物雨落管附近 2 宜设置于截水点上 如道路上每隔一定距离的地方 沿街单位出入路口或人行横道线上游 3 雨水口的布置应根据地形及汇水面积确定 否则布置太密会造成浪费 c 构造要求1 由雨水蓖 井身 连接管组成 雨水蓖一般为钢制或高分子材料制成 也有采用混凝土结构 2 雨水口不宜过深 否则带来养护困难 投资加大 一般不宜大于1m 雨水口深度指雨水口井盖至连接管管底的距离 不含沉泥槽深度 3 雨水口连接管管径一般为DN200 管坡为1 同一连接管上的雨水口数量不宜超过3个 d 类型和特点一般由平蓖雨水口 边沟式 立蓖雨水口 侧石式 和两者联合的三种形式 其构造参见图1 34 1 35 1 36 特点 平蓖雨水口 水流通畅 但暴雨时易被树枝等杂物堵塞 影响收水能力 单个雨水排泄量为15 30l s 一般安装时低于路面数公分 立蓖雨水口 不易堵塞 但边沟需保持一定水深 但城市逐年维修道路会使路面抬高而使蓖面断面减小 影响收水功能 平蓖 立蓖联合雨水口 扩大进水面积 提高进水能力 由双蓖联合式或三蓖联合式 9 倒虹管a 敷设位置及要求 排水沟道穿过河道 旱沟 洼地或地下构筑物等障碍物不能按原高程径直通过时 应设倒虹管 从障碍物下通过 b 构造要求由进水井 倒虹沟道 出水井三部分组成 c 类型和特点分折管式和直管式两种形式 其构造参见图1 39 1 40 特点 折管式 由进水井 下降管 中部管段 上升管 出水井组成 施工复杂 养护困难 适用于河床较宽 较深的情况 直管式 由进水井 倒虹管 溢流管 出水井组成 施工 养护较折管式简单 e 设置条数倒虹管宜敷设两条以上 以便一条发生故障时 另一条可继续使用 平时也能逐条清通