[整理]5市政排水管道工程

1、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.

2、1排水系统的组成和布置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。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、n、川一排水流域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

3、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。 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。 街道污水管道系统敷设在街道下用以排

4、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。 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）图5-2污水泵站的设置地点b）、c）所示。因设置了泵站，则需相应的压力管

5、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）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。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

6、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

7、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。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

8、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5-3 a）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5-3 b）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

9、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5-3 c）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5-3 d）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

10、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5-3 e）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 5-3 f）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。1河1b)a)c)d)灌溉_J-灌溉e)f)图5-

11、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排水系统的体制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。（

12、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

13、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。521.2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。

14、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

15、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 5-6 a）、b）所示a）b）图5-6完全分流制及不完全分流制a）完全分

16、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。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。下面从不同角度进行分 析比较：（1）环境保护方面采用合流制将城市的生活污水、工业废水和雨水全部截流至污水厂，经处理 后再排放，可防止水体污染，但截流主干管的尺寸很大，污水厂的容量过高，建 设费用也相应地增高。采用截流式合流制

17、可降低截流主干管的尺寸和污水厂的容量，但雨天仍有部分混合污水通过溢流井直接排入水体，使受纳水体遭受严重的周期性污染。分流制是将城市污水全部输送至污水厂进行处理，其水质和水量变化小，有利于污水厂运行管理，但初降雨水未经处理就直接排入水体， 也会对受纳水体造 成污染。但分流制比较灵活，容易适应社会发展的需要，是城市排水系统体制发 展的方向。(2) 造价方面据经验数据表明，合流制排水管道系统的造价比完全分流制一般要低20%-40%,但其泵站和污水厂却比分流制的造价高。由于管道造价在排水系统总造价 中占70%80%，所以从总造价来看完全分流制一般要比合流制咼。而不完全分 流制因初期只建污水排水系统，可

18、节省投资，缩短工期，发挥工程效益也快。因 此，我国许多城市的居住区和工业区均采用不完全分流制排水系统。(3) 维护管理方面合流制管道中晴天时污水是非满流，雨天时接近或达到满流，因晴天时合流 制管道内流速较低，易产生沉淀，但沉淀物在暴雨时易被雨水冲走，此时合流制 管道的维护管理费用可以降低。但晴天和雨天时进入污水厂的水质水量变化很 大，增加了污水厂运行管理的复杂性。分流制系统可以保持管内的流速， 不致产生沉淀，同时，进入污水厂的水质 和水量变化比合流制小，便于污水厂的运行管理。总之，排水系统体制的选择，应从全局出发，根据城市规划、环境保护要求、 污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候

19、和受纳水体等条件，在 满足环境保护的前提下，通过技术经济比较，综合考虑确定。5.3排水管网系统的设计步骤与设计流量的确定排水系统主要有分流制与合流制两种，其中分流制系统的设计包括污水管道 系统和雨水管道系统的设计；合流制排水系统包括合流干管与截流主干管的设 计。污水管道系统的设计1管道定线：根据地形地质条件、污水厂位置及管道规划设计原则，依次 确定主干管、干管及支管的位置与敷设方向。2划分干管与支管的服务面积，进行编号，同时计算各服务面积的大小3确定干管、支管及检查井的位置与编号，并计算管道总长度及各设计管段长度。4计算各管段的设计流量5进行管道的水力计算6绘制管道的平面及剖面图污水设计流量的

20、确定污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量称为污水设计流量。通常以设计期限终期的最大日最大时流量作为设计流量，其单位为L/s。流量的设计是污水管道系统设计的首要任务，其包括生活污水设计流量和工业废水设计流 量。设计规划的年限要适中，年限过长，则不易切合实际；过短，则易很快满负 荷或超负荷，造成重复建设的浪费。一般分为短期510年和长期1020年。生活污水设计流量生活污水设计流量包括居住区居民生活污水设计流量、大型公共建筑生活污 水设计流量和工业生产区生活污水设计流量。(1)居住区居民生活污水设计流量 Qi计算公式如下：QinNK24 3 60 0(5-1)式中 Q1居住区生活污水设计流

21、量，L/s ;n居住区生活污水定额，L/(cap );N设计人口数；Kz生活污水量总变化系数。 居民区生活污水定额该定额与居民生活用水定额、居住区给水排水系统的完善程度、气候、居住条件、生活习惯、生活水平及其他地方条件等诸多因素有关，包括居民生活污水 定额和综合生活污水定额。前者指居民每人每天日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水量L/(cap d);后者指居民生活污水和公共设施 (包括学校、机关办 公室、娱乐场所、宾馆、商业网点等地方)排出污水的总和L/(capd)。居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的用水定额， 并结合 建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。 一

22、般地区可按当地用 水定额的80%计，对于给排水系统完善的地区可按 90%h实际设计时，为简化计算，有些设计部门将市区内的污水量按比流量计算， 即从单位面积上排出的日平均污水流量，以L/(s 104m)或L/(s ha)表示。该值是根据人口密度和居民生活污水定额等情况定出的一个单位居住面积上排出 的污水流量综合性指标。 设计人口数即污水排水系统设计期限终期居住区居民的人口数，作为计算污水设计流量的基本数据，取决于城市和工业企业的发展规模。计算公式如下：N 二 pF(5-2)式中 N设计人口数，人；p人口密度，单位面积上的居民数，人/104m2;F排水区域的面积，104m2。人口密度分为总人口密度

23、与街坊人口密度。若所用的地区面积包括街道、公园、运动场、水体等在内时，称总人口面积；若所用的面积为街坊内的建筑面积， 即为街坊人口密度。规划或初步设计时，应根据总人口密度计算污水量；而技术设计或施工图设计，需要计算各管段所承受的污水量时， 一般采用街坊人口密度 来计算。 生活污水量总变化系数由于居民区的生活污水量标准是一个平均值，而实际生活中，污水量是在不断变化的，因此引入变化系数(日、时、总变化系数)来表示污水量的变化程度。a日变化系数Kd： 一年中最大日污水量与平均日污水量的比值；b时变化系数Kh：最大日最大时污水量与该日平均时污水量的比值；c总变化系数Kz：最大日最大时污水量与平均日平均

24、时的污水量的比值。三者关系为:(5-3)总变化系数值可按下表查的:表5-1生活污水量总变化系数污水平均日流量/L/s 1000总变化系数Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3注：1.当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内插法求的;2.当居民区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。0.11总变化系数与平均流量Q 之间的关系为：2 7Kz 而（5-4）Q（2）公共建筑生活污水设计流量 Q2某些大型公共建筑的生活污水量比较大，例如宾馆、饭店、医院、学校、公共浴池等，设计时，常将这些建筑的污水量作为几种污水量单独计算。计算方法应按建筑给水排水设计规范（GB 50015-20

25、03）的规定进行计算。（3）工业企业生活污水设计流量 Q3A1B1K1 A2B2K2360T)C1D1 C2 D2- -3600(5-5)式中 Q3工业企业生活污水和淋浴污水设计流量，L/s ；A1一般车间最大班职工人数，人;B1一般车间职工生活污水定额，以25L/ （人班）计；K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；A2热车间和污染严重车间最大班职工人数，人；B2热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L/ （人班）计;K2热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计；Di一般车间的淋浴污水量定额，以40L/ （人班）计；C2 热车间和污染严重车间最大班使用淋浴的职工人数

26、，人；D2热车间和污染严重车间的淋浴污水量定额，以60L/ （人班）计；T每工作班工作时数，h;淋浴按1h计。5.322工业废水设计流量Q4m M KQ4（5-6）3 6 OTO式中 Q4工业废水设计流量，L/s ;m生产过程中每单位产品的废水量标准，L/单位产品;M产品的平均日产量，单位产品/d;T每日生产时数，h;Kz总变化系数。工业废水量标准是指生产单位产品或加工单位数量原料所排出的平均废水 量。该标准取决于产品种类、生产工艺、单位产品用水量以及给水方式等，各个 工厂的工业废水量标准有很大区别，污水综合排放标准（GB8978-1996对部 分行业最高允许排水定额作了明确规定。一般情况下，

27、工业废水量的日变化较小，日变化系数可取 1,而时变化系数 则可通过实测废水量最大的一天各小时流量计算确定。一些工业企业废水量的时变化系数如表5-2所示。表5-2 工业企业废水量的是变化系数工业类别冶金化工纺织食品皮革造纸城市污水管道系统设计总流量城市污水管道系统设计总流量为居住区居民生活污水设计流量Q1、公共建筑生活污水设计流量 Q2、工业企业生活污水设计流量 Q3及工业废水设计流量 Q44部分之和：= Q1 Q2 Q3 Q4（ 5-7）此计算方法的前提是假定各种污水在同一时间出现最大流量，对于管道设计理论上是合理的，但实际上各种污水的高峰流量可能相互错开而得到调节，假定的情况出现的概率非常小

28、。若按此种方法设计，将会在污水泵站及污水厂的设计 中产生巨大浪费，因此，以各种污水混合后的最大时流量作为上述两者的设计流 量才是经济合理的。5.4污水管道的水力计算污水管道中污水流动的特点通常污水靠重力流动，由支管流入干管，之后汇流于主干管，最终流入污水 处理厂。污水的分布类似河流，呈树枝状，与给水管网的环流贯通截然不同。污水中含有一定量的悬浮物及有机物和无机物，悬浮物或漂浮于水上，或悬浮于水中，或沉积在管底内壁；有机物和无机物则按比重的不同分布在水流断面 上。由于以上原因导致污水与清水的流动有所不同，但污水中水分一般占99%以上，所含悬浮物很少，因此可假定污水的流动遵循一般流体流动的规律，即

29、假定管道内水流是均匀流，工程设计是仍按水力学公式计算。水力计算的基本公式污水管道水力计算是为了合理、经济地选择管道尺寸，坡度和埋深。为简化计算，排水管道的水力计算采用均匀流公式，如下所示：流量公式为：(5-1)流速公式为:式中 Q流量（m /s）；3过水断面面积（m2）；u流速（m/s）;R水力半径（过水断面面积与湿周的比值，m）;I水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）；C流速系数或称谢才系数。通常i 6C R6（ 5-3）n= -R3I 2（ 5-4）n式中 n管壁粗糙系数。n值根据管壁材料确定，见表5-1 o混凝土和钢筋混凝土污水管道粗糙系数一般采用0.014.表5-1排水管道粗糙系数

30、管道种类n值陶土管0.013混凝土管、钢筋混凝土管0.0130.014石棉水泥管0.012铸铁管0.013钢管0.012水泥砂浆抹面渠道0.0130.014管道种类n值浆砌砖渠道0.015浆砌块石渠道0.017干砌块石渠道0.0200.025土明渠0.0250.030木槽0.0120.014污水管道水力计算的设计参数由水力计算公式可知，设计流量与设计流速及过水断面面积有关，而流速则与管壁粗糙系数、水力半径及水力坡度有关。为了保证污水管道的正常运行，室 外排水设计规范（GBJ14-87/1997）中对这些因素综合考虑，提出如下的计算控 制参数。543.1设计充满度在设计流量下，污水在管道中的水深

31、 h与管道直径D的比值（h/D）称为设 计充满度，如图5-7所示。该值表示污水在管道中的充满程度。当h/D=1时称为满流；h/D V 1时称为不满流。我国按不满流进行设计，其最大设计充满度的规 定如表5-2所示。图5-7充满度示意图D Ah表5-2最大设计充满度管径（D）或暗渠高（H） /mm最大设计充满度（h/D ）或（h/H ）2003000.603504500.70500 9000.75 10000.80注：在计算污水管道充满度时， 不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核。这样规定是为了确保流量变化的安全，而且有利于管道通风，便于管道的疏 通和

32、维护管理。虽有些国家污水管道按满流设计，但此时还应包括雨水和地下水 的渗入量。设计流速即与设计流量、设计充满度相应的水流平均速度。若污水流动缓慢，则其中的悬浮物等杂质宜沉淀淤积；若流速太快， 则可能对管壁产生冲刷。为防止上述 两种情况的发生，室外排水设计规范规定了污水管道的最小和最大流速，则 污水管道的流速应在两者范围内。最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的流速。根据我国实际情况，并结合国外经验，污水管道的最小设计流速定为 0.6m/s。含有金属、矿物固体或重油 杂质的生产污水管道，最小设计流速宜适当加大，且应根据试验或运行经验确定。最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。该值与管道材料有

33、关，通常 金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为 5m/s。543.3最小设计坡度污水管道系统设计时，通常要使管道埋设坡度与设计地区地面坡度一致，应注意的是为防止管道内杂质沉淀，管道坡度所造成的流速应该大于或等于最小流 速。因此，最小设计坡度指的就是相应于最小设计流速时的管道坡度。在给定设计充满度的情况下，管径越大，相应的最小设计坡度值也就越小。 所以只需规定最小管径的最小设计坡度值即可。我国室外排水设计规范规定:管径为200mm时，最小设计坡度为0.004；管径为300mm时，其值为0.003。543.4最小管径通常污水管道系统的上游污水设计量很小，若根据流量计算，则

34、管径很小， 但管径过小极易造成堵塞，并增加了管道的清通次数，给用户带来不便；若采用较大管径则可选用较小的设计坡度，使管道埋深减小。因此，常规定一个允许的最小管径。我国室外排水设计规范规定：在街坊和厂区内的最小管径为 200mm,在街道下的最小管径为 300mm。管道设计过程中，若计算设计流量小于最小管径、最小设计坡度及充满度为 0.5时可以通过的流量时，此管段称为不设计管段。设计时不再进行水力计算， 而直接采用最小管径和最小坡度即可。污水管道的埋设深度即指管道内壁底部距离地面的垂直距离。管道顶部距离地面的垂直高度称为 覆土厚度，如图5-8所示。管道的造价与四个主要因素有关，即管材、管径、施 工

35、现场地质条件和管道埋设深度。度深设埋图5-8管道埋深示意图为了降低造价，管道的埋设深度要求越小越好，但不能过小，其覆土厚度有一个最小的极限，称为最小覆土厚度，其值的确定应满足如下要求：(1) 防止管内污水和土壤冰冻膨胀而损坏管道据实测可知，污水水温即使在冬季也不会低于 4C,且管道有一定的坡度， 内部污水具有一定的流速，故管内污水及周围泥土不会解冻，没有必要将整个污 水管道埋设在冰冻线以下。我国室外排水设计规范规定：无保温措施的生活 污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，管底可埋设在冰冻线以上 0.15m；有保温措施或水温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以加大，其 数值应根据该地区或

36、条件相似地区的经验确定。(2) 防止管道因地面荷载而破坏埋设的管道承受其上覆盖土壤的静载荷及地面上车辆运行产生的动载荷。因此，其上必须有一定的覆土厚度，具体数值取决于管材强度、地面载荷大小及在 和的传递方式等因素。室外排水设计规范规定：在车行道下，污水管道最小 覆土厚度不宜小于0.7m。(3) 满足街坊污水连接管衔接的要求要使城市住宅及公共建筑内产生的污水顺畅排入街道污水管网， 各部分管道 的埋设深度关系如图5-9所示。一般污水出户管的最小埋深采用 0.50.7m，街 坊污水管道起点最小埋深为0.60.7 m。因此街道管网起点的最小埋深为：H -h IL Z, Z2：h(5-5)式中 H街道污

37、水管网起点的最小埋深(m)；h街坊污水管起点的最小埋深（ m）;L街坊污水管和连接支管的总长度（ m）;Zi街道污水管起点检查井处地面标高（m）;Z2街道污水管起点检查井处地面标高（m）；ch连接支管和街道污水管的管内底高差（m ）。I乙街道管 连接支管街区内污水管出户管图5-9街道污水管最小埋深示意图对于某一个具体的管道，若从上述三方面出发，可得到三个不同的管底埋深 或管顶覆土厚度值，此时应取其中最大的值作为该管道的允许最小埋设深度或最 小覆土厚度。污水管道的衔接在污水管道的管径、高程、坡度、方向发生变化及支管接入的地方需设置检查井，并且需考虑检查井内上下游管道衔接时的高程关系问题。管道的衔

38、接在检查井内进行，遵循的原则如下：（1）尽可能提高下游管段的高程，从而减少管道埋深，降低造价；（2）避免上游管段中形成回水造成淤积。衔接方法分为水面平接和管顶平接两种。如图5-10 a）、b）所示妊舄養王丁 7?：-二一：丁t 匚 .厂 円;jq： .巳 二二 -. - ” ._ _ _ - - . - _ :. :.,2匕r. 7 二 * 匚.? I _ _ !_M _ _ B3 1a）b）图5-10污水管道的衔接a）水面平接 b）管顶平接水面平接指的是在水力计算中，使污水管道上游管段终端和下游管段起端在 在指定的充满度条件下的水面相平， 即两者的水面标高相同。一般用于上下游管 径相同的污水

39、管道的衔接。但采用此种衔接方式时，由于上游管段水面变化较大， 在上游管段内的实际水面标高有可能低于下游管段的实际水面标高，从而造成上游管段中的污水形成回水而导致沉淀淤积。管顶平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相 同。一般用于上下游管径不同的污水管道的衔接。采用此种衔接方式时，不会在上游管段产生回水，但将增加下游管段的埋深。无论采用何种衔接方式，下游管段起端的睡眠和管内底标高都不得高于上游 管段终端的睡眠和管内底标高。546污水管道水力计算方法污水管道设计计算采用公式（5-1 ）及（5-4），公式中管道的设计流量 Q、n 是已知的，需要确定管径 D和水力半径R、充满度h

40、D、管道坡度i和流速：， 计算比较复杂。为了简化管道的水力计算，将各个水力要素：流量、管径、充满 度、水力坡度及管道粗糙度等制成水力计算图表，供计算时查用。例 5-1】已知 n -0.014，D = 250mm, I =0.006，Q =26L/s，求 和 hD。解（1）采用D =250mm的水力计算图（见附录 A-2）;（2）该图上有4组线条：竖的线条代表流量，横的代表坡度。从左向右下倾的斜线代表流速，从右向左下倾的斜线代表充满度。 首先从纵轴上的数字中找 到0.006,从而找出代表I =0.006的横线；(3) 从横轴上找出代表Q=26L/s的竖线；(4) 两条线相交得到一点，这一点正好落

41、在代表流速0.9m/s的斜线上，也 正好落在代表充满度为0.55的斜线上。因此求的：=0.9m/s，h =0.55例 5-2】已知 n =0.014，D = 300mm, I =0.004，Q=30L/s，求.和 h。【解】(1) 采用D = 300mm的水力计算图(见附录 A-3);(2) 在纵轴上找到代表I =0.004的横线；(3) 在横轴上找到代表Q=30L/s的竖线；(4) 两条线相交得到一点，这一点落在代表流速 0.8m/s与0.85m/s两条斜 线之间，按内插法计算0.82m/s ;同时该点还落在设计充满度hD =0.5与 hD =0.55的两条斜线之间，按内插法计算h D= 0

42、.52。5.5排水管材与附属构筑物5.5.1 排水管材对排水管材有如下要求：(1) 必须具有足够强度来承受外部土壤压力、内部水压及运输过程中的动 载荷。(2) 具有较好的防渗性能，以避免污水渗出污染地下水及附近地表水体， 同时防止地下水渗入管道，降低排水能力。(3) 水力条件好，管道材料表面光滑，以减少水流阻力。(4) 耐磨、耐腐、抗冲刷，增加管道使用寿命。(5) 管材应就地取用，价廉、易于加工，以降低工程造价。常用的排水管道材料(1)金属管常用的金属管有铸铁管和钢管。金属管质地坚固，强度高，抗震性能好，管 壁光滑，水流阻力小，管节长，接口少，且运输和养护方便。但是价格昂贵，抗腐蚀能力较差，在

43、城市排水管网中较少采用。(2) 混凝土管与钢筋混凝土管上述两种管材较易获得，价格低廉，适用于排输雨水、污水。但抗腐蚀能力差，不宜输送酸、碱性较强的工业废水，抗沉降、抗震性能差，管节短、接头多混凝土管与钢筋混凝土管可在预制厂预制或可现场烧制，制造方法分为捣实 法、压实法和振荡法。捣实法即用人工捣实管模中的混凝土； 压实法即是用机器 压实管坯；振荡法则是用振荡器振动管模中的混凝土，使其密实。混凝土管的管径一般小于450m m，长度一般为1m，用捣实法制造的管长仅为0.6m。钢筋混凝土管的直径从5001800mm最大管径可达2400mqT管长在13m之间。两者一般米用圆形断面,沁定、hDD1 fh世

44、菱出I-:it:，计LLb)c)米用的接口形式有承插式、企口式和平口式,如图5-11混凝土管和钢筋混凝土管管口形式a)承插式b)企口式 c)平口式(3) 陶土管是用含石英和铁质等杂质较多的低质粘土及瘠性料经成型、烧成的多孔性陶器，在焙烧过程中向窑内加入食盐，使其与粘土发生化学反应，在管子内外表面 形成一种酸性釉，从而使管子光滑、耐磨、耐腐蚀、不透水。该管可用于排输污 水、废水、雨水、灌溉用水或排输酸性、碱性废水等，在世界各国应用广泛。但 陶土管质脆易碎，抗压、抗弯、抗拉强度低，不能承受内压，管节短，施工不方 便。该管的管径若太大则烧制时易产生变形，因此一般不超过600mm，管长般在0.81.0

45、m左右。(4) 塑料管塑料排水管在排水管道工程中逐渐普及并得到广泛应用，这是由于该种管材 具有质量轻、表面光滑、耐腐蚀、加工及搬运方便、漏水率低及价格便宜等优点。 但塑料管材强度低、易老化。其主要品种包括聚乙烯（PE管、高密度聚乙烯（HDPE 管、硬聚氯乙烯（UPVC管、聚丙烯（PP）管、聚丁烯（PB管、苯乙烯（ABS 工程塑料）管、玻璃钢夹砂管（RPMP等。前三者应用较广，其中 HDPEt由于 其特殊的结构与性能，较小的投资，在排水管领域内倍受青睐。（5）石棉水泥管此管是用石棉纤维与水泥制成的，具有强度大、表面光滑、重量轻、管节长抗腐蚀性强、易于加工等优点，但质地较脆、不耐磨。此管的直径在5

46、0600mm之间，长度在2.54m之间。（6）大型排水管道当排水管道设计口径大于1.5m时，就需要现场浇筑、现场砌筑或预制装配 等。常采用的材料有砖、石、混凝土块、陶土块、钢筋混凝土或钢筋混凝土块等。 一般大型排水管道断面多采用矩形、拱形、马蹄形、半椭圆形等，其形式有单孔、 双孔、多孔。合理选择管道材料，将直接影响工程造价和使用年限，应从市场供应、技术、 经济等方面综合考虑。例如，若管道穿越铁路，就必须采用钢管或预应力钢筋混 凝土管；若输送酸碱性稍强的工业废水，适宜选用陶土管、UPVC管；若在施工条件差（地下水位高或有流沙等）的地段，可采用较长的管道，可以减少接头， 降低施工费用。排水管道系统

47、的附属构筑物为了能够及时有效地收集、输送以及排除污水及雨水，保证排水系统的正常 工作，除管道本身之外，还需在管道系统上设置必要的构筑物， 主要包括检查井、 跌水井、倒虹管、水封井、溢流井、冲洗井、雨水口及出水口等。合理设计以上 构筑物对整个系统的运行有很大影响。5.5.2.1 检查井检查井用于连接上下游排水管道，便于对管道系统作定期的检查与清通。一般设置在管道交汇、转弯和管径的尺寸、方向、坡度及高程变化处。检查井在 直线管路上的最大间距如表 5-3所示。表5-3直线管道上检查井最大间距管别管径或暗渠净高/mm最大间距/m常用间距/m污水管道 150010065 80雨水管道、合流管道 1800

48、12070 85注：管径或暗渠高于 2000mm时，检查井最大间距可适当增大。检查井通常是有井基、井底、井身和井盖和井盖座等部分组成。如图5-12 所示。*JF图5-12 检查井1井底2 井身3 井盖井基采用碎石、卵石、碎砖夯实或低标号混凝土。井底材料一般采用低标号混凝土，作为检查井的最重要的组成部分，为减小水流通过检查井时的阻力， 井底宜设计成半圆形或弧形流槽，流槽直壁向上伸展。污水管道的检查井流槽顶与 上、下游管道的管顶相平，或与 0.85倍的管径高处相平，雨水管道和河流管道 的检查井流槽顶可与0.5倍管径处相平。流槽两侧至检查井避间的地板（称沟肩） 应有一定的宽度，一般不能小于200mm

49、,以便于养护人员下井操作，并应有0.020.05的坡度坡向流槽，防止检查井积水时产生淤泥沉积。在管道转弯或多条管道交汇处，为使水流畅通，流槽中心线的弯曲半径应按转角大小和管径大小确定,但不能小于大管的管径。检查井底各种流槽的平面形式如图5-13所示图5-13 检查井底流槽的平面形式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，构造简单， 一般为直壁圆筒形，直径在 500700mm如图5-14所示；需要下人进行检修的 井在构造上分为工作室、渐缩部和井筒三部分，其直径一般大于 800mn为宜。工 作室是养护人员进行临时操作的地方，不宜过分狭窄，直径不能小于1m高度在1.8m或更高一些

50、。为减低造价，井筒直径比工作室小，其值不应小于 0.7m。 井筒和工作室之间可采用锥形渐缩部连接，渐缩部的高度一般采用0.60.8m，也可在工作室顶偏向出水管一边加钢筋混凝土盖板梁，井筒砌筑在其上。图5-14不需下人的检查井检查井的尺寸大小，应按管道埋深、管径和操作要求确定，详见给水排水 标准图集。跌水井当检查井内衔接的上下游管道的管底标高落差大于1m是，为消减水流速度,防止冲刷，检查井内需采取消能设施， 该种检查井称跌水井。当管道跌水高度在1m以内时，可不设置跌水井，只需将检查井井底做成斜坡即可；跌水井也不宜 设置在管道的转弯处。常用的跌水井有竖管式、溢流堰式和阶梯式，如图5-15 a）、b

51、）、c）所示1-1剖面图平面图图5-15 a）竖管式跌水井图5-15 b）溢流堰式跌水井1-1剖面图2-2剖面图22图5-15 c）阶梯式跌水井竖管式跌水井构造较简单，一般不需作水力计算，适用于管径小于400mm的管道。此种跌水井的允许跌落高度与管径有关，当管径小于等于200mm时，一次落差不超过6m；当管径为300400mn时，一次落差不超过4m。溢流堰式和阶梯式跌水井的尺寸则需要通过水力计算求得。两者可应用于大管径的管道上，采用溢流堰或多阶梯逐步消能。为防止因跌水水流的冲刷而造成 损坏或减少跌水井的使用寿命，溢流堰的底板或每级阶梯的底板均要采取加固措 施。5.523水封井因工业废水能产生引

52、起爆炸或火灾的气体，所以排水管道上必须设置水封井，即设有水封的检查井，以阻隔易燃易爆气体的流通及阻隔水面游火，防止其蔓延。水封井应设置在产生易燃易爆气体的废水成产装置、 贮罐区、原料贮运场地、 成品仓库、容器洗涤车间等废水排出口处和适当距离处的干管上； 由于此管道的 危险性，应远离有明火的地方，不能设在车行道和行人众多的地段。水封深度一般为0.25m左右，井上设通风管，井底设沉泥槽，深度一般采用 0.50.6m。如图5-16所示一 L进水管DN= 50200O&AZ H抹面层厚20排水管DN= 50200C8细石混凝土150支架150C8混凝土10010005240 10002401 1图5-

53、16竖管式水封井碎石垫层厚100，下为素地夯实换气井污水中的有机物常在管道中沉积而厌氧发酵，发酵分解产生甲烷、硫化氢、 二氧化碳等气体，若雨一定体积的空气混合，在点火条件下将会产生爆炸，甚至引起火灾。因此为防止此类事故的发生，也为保证在检修排水管道时工作人员能 较安全的进行操作，有时在街道排水管的检查井上设置通风管，使有害气体在住宅竖管的抽风作用下，随同空气延庭院管道、出户管及竖管排入大气中。此种设有通风管的检查井称为换气井。冲洗井为防止管道内产生淤积现象，可设置冲洗井。包括自动冲洗和人工冲洗井， 但自动清洗井采用虹吸式，构造复杂，造价很高，很少采用。人工冲洗井结构简 单，具有一定的容积。此井适用于管径不大于400mm的管道上。构造如图5-17所示。1拉阀的线索 2 溢流管3 供水管4 出流管5.526雨水口雨水口是在雨水管道或合流管道上收集地面雨水的构筑物，如图5-18所示i= 0.01进水算i=0.01K/J井筒连接管图5-18 雨水口雨水口的构造包括进水算、井筒和连接管。进水算可用铸铁或钢筋混凝土制 成，井筒用砖砌或混凝土制成。雨水口的设置位置应能保证迅速有效低收集地面雨水。一般设置在交叉路口、路测边沟的一定距离处，以及没有道路边石的低洼地区，用以防止雨水漫过 道路，造成道路及低洼地区积水而妨碍交通，如图5-19所示。T