水污染控制工程第三章污水沟道系统的设计

1、 第一节 污水设计流量的确定设计流量 污水沟道的设计流量是设计期限(2030年)终了时的最大日(或最大班)最大时的污水流量,它包括生活污水设计流量和工业废水设计流量,在地下水位较高的地区，宜适当考虑地下水渗入量。居住区的生活污水设计流量的确定 式中：qv居住区的生活污水设计流量； qvn居住区的生活污水量标准； N使用沟道的设计人数； K总总变化系数。 城镇居住区和工厂居住区的生活污水设计流量是按每人每日平均排出的污水量、使用沟道的设计人数和总变化系数计算的，公式如下：总KNqq360024nvv居住区的生活污水量标准qvn设计期限终了时每人每日排出的生活污水量按现行相关设计规范采用室内卫生设

2、备的情况当地气候生活水平生活习惯与有关 设计人口数N：设计期限终了时的预估人口数，与城市的发展规模及人口的增长率有关。 估算方法(1)按城市总体规划确定的人口密度计算:式中：P人口密度，即单位面积上的人口数，人/ hm2 ，分为城市人口密度和街坊人口密度；A排水区域的面积，hm2。PAN 设计人口数N：设计期限终了时的预估人口数，与城市的发展规模及人口的增长率有关。 式中：N设计人口数，即n年后的估计人口数；N0现在人口数；人口自然增长率；n设计期限，2030年。 nNN)1 (0 估算方法(2)按人口自然增长率估算：日变化系数K日一年中最大日污水流量与平均日污水量的比值。时变化系数K时最大日

3、中最大时污水量与该日平均时污水量的比值。总变化系数K总最大日中最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。K总=K日K时 居住区的生活污水量标准qvn是一个平均值。流入污水管道的污水量时刻在变化，变化程度通常用变化系数表示。总KNqq360024vnvPAN 式中：qv0比流量，L/(s hm2)；A设计沟段的排水面积，hm2。总KAPqq360024nvv总KAqq0vv方式划分街坊的泄水面积设计沟段的排水面积A的确定围坊式通常用各街角的角平分线划分街坊成4块，每块街坊的污水假定排入相近的接沟低侧式通常假定整块街坊的污水排入在其低侧的街沟中对边式通常将街坊面积用中线划分，被划分的街坊的污水假定排

4、入邻近的街沟中工厂生产区的生活污水设计流量的确定 工厂生产区的生活污水流量不大，收集和输送这部分污水的沟管可以采用最小管径（200mm），不需要进行计算，当流量较大需要计算时，可参考下表 。车间性质每班每人的生活污水量标准/L时变化系数每班每人淋浴污水量标准/L热车间352.560一般车间253.040 工厂生产区的生活污水流量较大时，可用下式计算：36006040360085 . 2350 . 3254321vNNNNq式中：qv工厂生产区的生活污水设计流量，L/s； N1一般车间最大班的职工总人数（一个或几个车间的总人数）； N2热车间最大班的职工总人数（一个或几个热车间的总人数）； N3

5、一般车间最大班使用淋浴的职工总人数（一个或几个车间的总人数）； N4热车间最大班使用淋浴的职工总人数（一个或几个热车间的总人数）。工业废水量的确定方法按工厂或车间的每日产量和单位产品（每件产品，每吨产品等）的废水量计算按生产设备的数量和每一生产设备的每日废水量进行计算总KTMmq36001000v式中：qv工业废水设计流量，L/s；m生产每单位产品的平均废水量，m3；M产品的平均日产量；T每日生产时数；K总总变化系数，因为K日=1，所以，K总=K时。污水沟道系统的平面布置确定排水区界，划分排水流域选择污水厂出水口的位置拟定污水干沟及总干沟的路线确定需要抽升的排水区域和设置泵站的位置确定排水区界

6、，划分排水流域排水区界是排水系统敷设的界限通常排水流域边界应与分水线相符合具体根据地形及城市和工业企业的竖向规划划分排水流域 IIIIIIIV选择污水厂出水口的位置原则城市的下风向水体的下游离开居住区和工业区拟定污水干沟及总干沟的路线应遵循的主要原则：应尽可能在路线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。地形和竖向规划排水体制和其他管线的情况污水厂和出水口位置水文地质条件道路宽度地下管线及构筑物的位置工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况以及发展远景和修建顺序 拟定污水干沟及总干沟的路线定线时考虑的因素：几种具体情况分析拟定污水干沟及总干沟的路线地形具有适中的坡度地形坡度较陡流域

7、范围大，且地形较平坦地形将城市划分成高低二区地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形具有适中的坡度地形将城市划分成高低二区地形将城市划分成高低二区地形将城市划分成高低二区排水泵站的布置中途泵站：位置根据沟道的最大合理埋深决定终点泵站：一般设在污水厂内处理构筑物之前局部泵站：比较低洼地区，高楼地下室，地下铁道和其他地下建筑物中支管定线 街坊狭长或地形有倾斜时：低侧式地形平坦且面积较大：围坊式 建筑已定和街坊管道自成体系：穿坊式 与房屋、树木保持一定距离，避免渗漏而影响房屋基础，避免树根挤坏沟管； 污水沟道应设在道路上，街区连接支沟较多、地下管

8、线较少一侧； 街道宽度40时，可以考虑设置两条排水管； 地下设施拥挤或交通极其繁忙场合，可以把地下管线集中在隧道中(共同沟)。沟道在街道下面设置时应遵循的原则：街道地下管线的布置 管线隧道(共同沟)一般布置方式： 给水管在沟管之上； 电力线、煤气管、热水管、热气管在给水管之上；地下管线交叉时的处理原则： 小管让大管； 有压管让无压管； 新建管线让已建管线； 临时管线让永久管线； 柔性结构管线让刚性结构管线。沟道具有允许的压缩高度 污水沟道水力学设计任务 根据已经确定的沟道路线，计算和确定各设计沟段的设计流量、管径、坡度、流速、充满度和沟底高程。原则 不冲刷、不淤积、不溢流、要通风。计算步骤 确

9、定控制点开始，从上游到下游，计算和确定各个设计沟段的有关数据。基本概念控制点对整个沟道系统的高程起控制作用的点，其埋深影响整个沟道系统的埋深，故应尽量降低控制点的埋深控制点的位置离污水厂或出水口最远处；排水流域中，地面高程最低处；沟道埋深有特殊要求处(如地下室)减小控制点埋深方式加强沟管强度；提高控制点处的地面高程；设置局部泵站提升水位基本概念设计流量组成设计沟段两个检查井之间的沟段（中间可以有其他检查井），沟段可以转向，要求采用的设计流量不变或基本不变，采用同样的管径和坡度沿线流量本沟段服务的街坊流量集中流量工厂或公共建筑的流量转输流量上游沟段和旁侧沟段转输流量污水沟道水力学计算示例将沟道划

10、分为若干设计沟段，从污水厂开始标定每个设计沟段起讫点上的窨井编号计算步骤一确定各设计沟段的设计流量计算步骤二从上游沟段开始进行各设计沟段的水力学计算计算步骤三步骤1：根据污水干沟平面布置图，从上游至下游将设计沟段编号列入表中第1行步骤2：从沟道平面图上量出每一段沟段的长度，注在图上，并列入表中第2行步骤3：将各设计沟段的设计流量列入表中第3行步骤4：从该城镇的总体规划图中，求得设计沟段起迄点引颈出地面高程，注在图上，并列入表中第10、11两行步骤5：计算每一设计沟段的地面坡度=地面高程差/距离，列入表中第18行步骤6：根据流量和各个沟段的地面坡度，查水力算图，将需要的管径、坡度、流速、充满度并

11、列入表中第4、5、6、7四行步骤7：算出水深，h=(4)(7),列入表中第8行步骤8：根据求得的沟道坡度，计算沟段上端至下端的沟底降落量iL=(5)(2)，列入表中第9行步骤9：根据现场条件，选择起点沟底标高，并根据各种平接方式，计算水面标高，各数据分别列入表中第12、13、14、15四行步骤10：计算覆土厚度，覆土厚度=地面高程-沟底高程-管径-管壁厚度，各数据分别列入表中第16、17行步骤11：将求得的管径、沟底高程直接标注在沟道平面布置图上沟道施工图沟道平面图沟道剖面图比例尺1:500水平比例尺1:1000 垂直比例尺1:100内容初步设计平面图上的项目现有的地面设施所有的现存地下各种管

12、线初步设计剖面图上的项目沟道材料和基础做法与沟道直交的其他地下管线的资料设计沟道的走向和改向角度内容沟道平面图(技术设计)沟道总剖面图(技术设计) 泵组的选择进水池容积计算确定泵站的建筑设想及泵组与管道的布置起重设备的选择和布置电器设备和自动化设备的选择施工方法的确定泵站的建筑与结构设计污水泵站是排水系统中的重要构筑物排水泵站设计中要解决的问题 根据最大时、平均时、最小时流量及相应的全扬程，按照水泵的特性曲线选择水泵，要求选用的水泵在以上各种情况下能高效运转。污水泵的选择泵型工作泵数量/台备用泵数量/台同一型号1415612 62两种型号141562(各一)62(各一) 不小于最大一台泵的5m

13、in出水量，进水池大小要满足管道与设备的安装要求。 人工操作每小时不宜多于4次，自动操作每小时不多于6次。进水池 进水池最高水位和最低水位之间的容积。有效容积有效容积设计要求格栅位置进水池污水入口处作用阻挡粗大物质，保护水泵清渣方式人工、机械，目前一般采用机械格栅栅面与水面成60 70角，过栅流速0.6 1.0m/s，栅间空隙10 20mm(随水泵类型和大小而定)参数粗 格 栅细 格 栅弧形格栅除污机吸水管安装要求吸水管中流速0.71.5m/s每台泵布置单独的吸水管，力求短而直，以减小阻力损失吸水口设置喇叭口吸水口水平部分顺水流方向略微抬高与水泵连接处采用偏心大小头自灌式布置的水泵，吸水管上应

14、安装闸阀出水管泵站进水池或上游窨井中设有应急出水口时采用一条总出水管泵站进水池或上游窨井中没有应急出口或泵站很大时采用两条总出水管出水管中流速0.82.5m/s不能小于0.7m/s出水管的所有管道应不妨碍交通、检修等，便于安装和拆卸泵组间水泵机组的平面布置一般按单排布置；泵组多时，可采用两排或交叉排列布置影响泵组间布置的因素水泵型号 外形尺寸 水泵台数 泵站建筑形式布置要求泵组之间、泵组与墙壁之间有一定的距离，满足维修和安装需要污水泵站建筑要求泵组间的高度应便于设置的吊装泵站的地上部分一般采用自然通风，在地下间应设置机械通风设备无吊车起重设备的泵组间室内净高不小于3.0m有吊车起重设备的泵组间吊起物件与地面物件间有不小于0.5m的净空有高压配电设备的泵组间高度应根据电器设备要求确定污水泵站建筑形式按泵站与集水井的组合方式区分