第五章-市政工程之城市排水工程

1、城市排水工程水体污染巢湖水体污染水体污染巢湖水体污染水体污染太湖水体污染水体污染造纸厂废水排放水体污染造纸厂废水排放水体污染生活废水排放水体污染生活废水排放城市降水北京内涝城市降水北京内涝城市降水北京内涝城市降水武汉内涝城市降水武汉内涝城市降水合肥内涝城市降水合肥内涝 一、排水工程规划（一）排水工程规划的任务 根据城市自然环境和用水状况，合理确定规划期内污水处理量、污水处理设施的规模与容量、降水排放设施的规模与容量；科学布局污水处理厂等各种污水处理与收集设施、排涝泵站等雨水排放设施以及各级雨、污水管网；制定水环境保护、污水利用等对策与措施。 排水系统：将城市污水、降水有组织地排除与处理的工程设

2、施。2.城市分区规划中的主要内容估算分区的雨、污水排放量；按照确定的排水体制划分排水系统；确定排水干管的位置、走向、服务范围、控制管径以及主要工程设施的位置和用地范围；3.城市详细规划中的主要内容对污水排放量和雨水量进行具体的统计、计算；对排水系统的布局、管线走向、管径进行计算、复核，确定管线平面位置、主要控制点标高；对污水处理工艺提出初步方案。（二）排水工程规划的主要内容1.总规中的主要内容确定排水制度；划分排水区域，估算雨、污水总量，制定不同地区污水排放标准；进行排水管渠系统规划布局，确定雨、污水主要泵站数量、位置及水闸位置；确定污水处理厂数量、分布、规模、处理等级以及用地范围；确定排水干

3、管渠的走向和出口位置；提出污水综合利用措施。概论污水管道系统设计雨水管道系统设计合流制管渠系统设计排水管渠要求及附属构筑物-排水工程概念、内容、作用、排水体制、排水 系统的布置形式等-污水管道的设计步骤及 注意事项、设计举例-雨水管道的设计步骤及 注意事项、设计举例-合流制管道的使用条件、 水力计算、改造途径等 -排水管渠断面形式、接口、基础、附属构筑物等 重点一、排水工程的发展历史河南省淮阳的古城下，发掘出公元前2800年埋下 的陶制排水管，比公元前2500年埃及发现的排水沟 早300年河北省易县出土了战国后期的圆形陶制排水管陕西西安出土秦代五角形陶制排水渠，在皇宫内出 现了明渠和暗渠相结合

4、的排水系统唐代长安建造了较为完整的雨水排水系统江苏扬州发现了唐代建造的多功能的排水渠明、清时代的北京城，排水管渠系统比较发达一、排水工程的发展历史（续）在近代我国排水工程发展缓慢，建国前全国103个 城市建有排水设施，管线总长6034.8km，全国只 有上海、南京建有城市污水处理厂，日处理能力 为4万吨。1921年上海北区污水厂，是我国最早的 活性污泥法水厂。建国后，排水工程事业发展较快，城市下水道普 及率达60%以上。至2006年，全国排水管道总长26 万km，城市污水处理厂814座，日处理能力6310 万吨，全国污水处理率达57%，集中处理率达 44%。国内大城市排水系统简介上海市排水系统

5、上海市排水体制是合流制与分流制并存，规划排水系统341个。已建和在建的排水系统中，有67个合流制排水系统，114个分流制排水系统。中心城污水管网的普及率约为64。上海市已建成的污水处理设施普遍存在设施利用效率不高的问题。主要原因是收集系统不完善。 上海城区铺设排水管道已有相当长的历史。旧的管道系统建设标准低，均采用刚性接口，管道接口技术比较落后。在越来越重视和控制点源污染的时候，雨水径流的非点源污染变得越来越严重。污染物质未加处理直接排入河道中，极大地污染了河道。国内大城市排水系统简介北京市排水系统北京市城市排水系统分为合流制与分流制两大类。北京市形成了9个大小不等的污水系统。同时修建了一些雨

6、水干沟。北京市建造污水截流工程后仍有大量污水溢流入河，关键问题在于污水截流工程中的截流设施。北京市的污水截流则不是在合流沟出口处设截流井，而是在各个污水支管进合流沟干管(沟)处设截流井。国内大城市排水系统简介广州市排水系统目前正在同时推进四个污水治理项目的建设，城市污水处理的能力在2005年达到162万吨/天。广州市排水体制的混乱和脆弱既有城市发展历史的原因，又有污水处理和城市排水系统建设长期严重滞后的原因。 污水系统的直接排放和通过合流制及雨污混接方式的污水排放是造成城市水体环境恶化的主要原因。 污水厂及管道系统规划建设不配套。一方面，污水主干管建设滞后于支管建设；另一方面，主干管建设滞后于

7、污水处理厂的建设。 合流制中心管道淤积情况严重，在清掏不及时的情况下，遇暴雨则出现“水增阶”。 国内大城市排水系统简介深圳市排水系统深圳特区共建成4座污水处理厂，设计平均日处理污水56万m3，设计污水处理率应达到60，但实际还达不到30。深圳特区市政排水管网以分流制为主，但存在雨污合流现象。污水管网没有统一管理，住宅区排水系统与市政排水系统衔接混乱，污水管道质量问题多国内大城市排水系统的特点历史欠账多，弱点明显涉及地域大，问题复杂雨污合流多，污染较大水系破坏重，排涝困难发展不均衡，混接较多综合利用少，有待加强经济实力强，发展较快发达国家城市排水系统简介美国1980年美国污水处理率达到70%。

8、美国主要大城市的排水体制均为分流制，在已建的合流拱沟中都搞了污水和雨水的完整的截流设施。美国发现污水、雨水分开排放后，雨水管道的初期雨水和在道路上造成迳流的小雨水也严重污染水体，认为不仅在合流制管道中要截流初期雨水进行处理，而完全分流制的雨水管的污浊雨水也应当截流到污水处理厂进行处理 。发达国家城市排水系统简介日本日本的排水体系基本是采用分流制。 日本的排水管道密度一般在2030 km/km2，高的地区可达50 km/km2 。从1965年起日本就开始有计划地处理和利用雨水，截止1993年，使用雨水作为杂用水的设施日本共有28处，使用水量为500万吨/天。1992年日本颁布了“第二代城市下水总

9、体规划”，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。发达国家城市排水系统简介德国德国的排水系统是分流制和合流制并存的 。德国是欧洲极力主张进行雨水利用的国家之一。德国城市雨水利用技术已进入标准化、产业化阶段，并逐步向集成化综合化方向发展。 德国的雨水系统包括屋面雨水集蓄和屋顶花园利用系统、雨水截污和渗透系统发达国家城市排水系统发展趋势发展基础好综合利用多环保理念强城乡差距小二、排水工程的概念与内容排水工程的概念：指为保护环境而建设的一整套用于收集、输送、 处理和利用污水的工程设施 排水工程的内容：一是污水的收集、输送部分排水管网二是污水的处理、利用部分污水处理三、排水工程的作用保

10、护环境免受污染，使城市免受污水之害 和洪水之灾促进工农业生产，保证城市可持续性发展保护人民的身体健康与正常生活四、排水系统的体制（*）污水的概念与分类：在使用过程中受到了不同程度的污染，改变 了原来的化学成分和物理性质的水，叫污水。按来源分生活污水工业废水降水（降雨和降雪）城市污水四、排水系统的体制（续1）污水的最终出路有三：一是排放水体二是灌溉农田三是重复使用自然复用间接复用直接复用1.3 排水管网系统的体制 排水系统的体制是指在一个地区内收集和输送废水的方式，简称排水体制（制度）。 它有合流制和分流制两种基本方式。 1.3.1 合流制 所谓合流制是指用同一种管渠收集和输送生活污水、工业废水

11、和雨水的排水方式。 根据污水汇集后的处置方式不同，又可把合流制分为下列三种情况： （）直排式合流制： 管道系统的布置就近坡向水体，分若干排出口，混合的污水未经处理直接排入水体，我国许多老城市的旧城区大多采用的是这种排水体制。 特点：对水体污染严重，系统简单。这种直排式合流制系统目前不宜采用。 （）截流式合流制 ： 这种系统是在沿河的岸边铺设一条截流干管，同时在截流干管上设置溢流井，并在下游设置污水处理厂。 晴天和初降雨时污水污水处理厂排入水体或再利用 当混合污水的流量截流干管的输水能力， 特点：比直排式有了较大的改 进，但在雨天时，仍有部 分混合污水未经处理而直 接排放，成为水体的污染 源而使

12、水体遭受污染。 适用于对老城市的旧合流制 的改造 （）完全合流制 是将污水和雨水合流于一条管渠，全部送往污水处理厂进行处理。特点: 卫生条件较好,在街道下，管道综合也比较方便，但工程量较大，初期投资大，污水厂的运行管理不便。因此，采用者不多。1.3.2 分流制 所谓分流制是指用不同管渠分别收集和输送生活污水、工业废水和雨水的排水方式。 排除生活污水、工业废水的系统称为污水排水系统;排除雨水的系统称为雨水排水系统。 根据雨水的排除方式不同，分流制又分为下列两种情况：（）完全分流制 既有污水管道系统，又有雨水管渠系统 生活污水工业废水污水厂排入水体或再利用雨水排入水体雨水排水系统污水排水系统特点：

13、比较符合环境保护的要求，但对城市管渠的一次性投资较大。适用于新建城市。污水管道雨水管道出水口（）不完全分流制 这种体制只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统。各种污水通过污水排水系统送至污水厂，经过处理后排 如城镇的地势适宜，不易积水时，或初建城镇和小区可采用不完全分流制，先解决污水的排放问题，待城镇进一步发展后，再建雨水排水系统，完成完全分流制的排水系统。这样可以节省初期投资，有利于城镇的逐步发展。 入水体；雨水沿道路边沟，地面明渠和小河，然后进入较大的水体。原有渠道雨水渠道污水管道（3）半分流制： 既有污水排水系统，又有雨水排水系统。 初降雨水污水厂排入水体或再利用后续雨水排入水体雨水排

14、水系统雨水跳跃井特点：可以更好地保护水 环境，但工程费用较大，目前使用不多。适用于污染较严重地区。 既有分流制，又有合流制，这种体制可称为混合制。 1.3.3 混合制 合流制和分流制的比较环保方面：全部截流式合流制对环境的污染最小；部分截 留式合流制雨天时部分污水溢流入水体，造成 污染；分流制在降雨初期有污染。 造价方面：合流制管道比完全分流制可节省投资20%40%， 但合流制泵站和污水处理厂投资要高于分流制， 总造价看，完全分流制高于合流制。而采用不 完全分流制，初期投资少、见效快，在新建地 区适于采用。 维护管理：合流制污水厂维护管理复杂。晴天时合流制管 道内易于沉淀，在雨天时沉淀物易被雨

15、水冲走， 减小了合流制管道的维护管理费。 1.4 排水体制的选择合流制仅有一条管渠系统，对地下建筑相互间的矛盾较小，占地少，施工方便。分流制管线多，对地下建筑的竖向规划矛盾较大。（2）从环境保护方面看：直排式合流制不符合卫生要求，新建的城镇和小区已不再采用；完全合流制排水系统卫生条件较好，但工程量大，初期投资大，污水厂的运行管理不便，特别是在我国经济实力还不雄厚的城镇和地区，更是无法采用；（1）从城市规划方面看： 在老城市的改造中，常采用截流式合流制，充分利用原有的排水设施，与直排式相比，减小了对环境的危害，但仍有部分混合污水通过溢流井直接排入水体。分流制排水系统的管线多，但卫生条件好，有利于

16、环境保护，虽然初降雨水对水体有污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城镇卫生的要求，所以在国内外得到推荐应用，而且也是城镇排水系统体制发展的方向；不完全分流制排水系统，初期投资少，有利于城镇建设的分期发展，在新建城镇和小区可考虑采用这种体制；半分流制卫生情况比较好，但管渠数量多，建造费用高，一般仅在地面污染较严重的区域（如某些工厂区等）采用。（3）从投资方面看： 分流制比合流制高。合流制只敷设一条管渠，其管渠断面尺寸与分流制的雨水管渠相差不大，管道总投资较分流制低20%40%，但合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。由于管道工程的投资占给排水工程总投资的70%80%，

17、所以总的投资分流制比合流制高。 如果是初建的城镇和小区，初期投资受到限制时，可以考虑采用不完全分流制，先建污水管道而后建雨水管道系统，以节省初期投资，有利于城镇发展，且工期短，见效快，随着工程建设的发展，逐步建设雨水排水系统。（4）从排水系统的管理上看： 合流制管道系统在晴天时只是部分流，流速较低，容易产生沉淀，据经验，管中的沉淀物易被暴雨水流冲走，这样以来合流制管道系统的维护管理费用可以降低，但是，流入污水厂的水量变化较大，污水厂运行管理复杂。 分流制管道系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，污水厂的运行管理也易于控制。 新建的城镇和小区宜采用分流制和不完全分流制；老城镇可采用截流式合

18、流制；在干旱少雨地区；或街道较窄地下设施较多而修建污水和雨水两条管线有困难的地区，也可考虑采用合流制。 排水系统体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件，在满足环境保护的前提下，全面规划，按近期设计，考虑远期发展，通过技术经济比较，综合考虑而定。 五、排水系统的组成部分城市生活污水排水系统工业废水排水系统雨水排水系统五、排水系统的组成部分城市生活污水排水系统的组成部分室内污水管道系统与设备室外污水管道系统污水处理厂出水口事故排出口污水泵站或压力管道手盆、便器、水封管、立管、出户管街坊管道、街道污水管道、附属构筑物等室内污水

19、管道系统及设备卫生设备和厨房设备、存水弯（水封）、支管、竖管、出流管 室外污水管道系统污水泵站城市污水处理厂城市污水厂的分类：小型污水处理厂：日处理能力5万吨中型污水处理厂：日处理能力为5-10万吨大型污水处理厂：日处理能力10万吨出水口工业废水排水系统的组成部分车间内部管道系统与设备污水泵站或压力管道厂区管道系统废水处理站雨水收集系统与设备街坊或厂区雨水管道系统街道雨水管道系统出水口排洪沟雨水泵站雨水口、天沟、雨水斗雨水排水系统的组成部分建筑物的雨水管道系统及设备六、排水系统的布置(*)排水系统的布置原则 充分利用地形、地势，就近排入水体，以减小管道埋深、降低工程造价 排水系统布置的影响因素

20、地形地势土壤情况河流情况气候情况城市总体规划六、排水系统的布置(*)6.1 污水管道系统的平面布置6.2 排水系统布置的影响因素 6.3 排水系统的布置原则与形式 排水管网布置原则 排水管网布置形式6.1 污水管道系统的平面布置6.1.1确定排水区界，划分排水流域； 6.1.2选择污水厂出水口位置；6.1.3拟订污水干管和总干管的路线；6.1.4确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置 6.1.1确定排水区界，划分排水流域 排水区界是指排水系统设置的边界，它决定于区域、城市和工业企业规划的建筑界限。 排水流域的划分是在排水区界内根据具体情况进行的。6.1.2选择污水厂出水口位置 污水厂和出水口要

21、设在城市的下风向，水体的下游，离开居住区和工业区。应通过环境影响评价最终确定。 污水厂和出水口的位置和数目会影响污水主干管的数目和走向。 6.1.3拟订污水干管和总干管的路线 确定污水管道系统的路线，又称为污水管道系统的定线 。 定线原则： 尽可能以最短距离敷设，尽量避免穿越山谷、河流、铁路和高等级公路。 污水管道定线注意事项（1）定线时应充分利用地形。（2）管道定线时，应考虑地质条件因素。 （3）管道定线时应尽量避免或减少与各种地下构筑物交叉。（4）在一般情况下，污水管道沿道路敷设。在无道路的场地，管道不应直接穿过，而必须沿道路绕过它。（5）污水干管一般不宜在交通繁忙而狭窄的街道下。（6）管

22、道定线还应考虑居住区和工业企业的远近期规划以及分期建设的安排。（7）尽量减少污水泵站的数量。 正交式： 在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置。特点： 干管长度短，管径小，较经济，污水排出也迅速。由于污水未经处理就直接排放，会使水体遭受严重污染，影响环境。适用：雨水排水系统。 截流式： 沿河岸再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂，是正交式发展的结果。特点： 减轻水体污染，保护环境。适用：分流制污水排水系统。（3）平行式： 在地势向河流方向有较大倾斜的地区，可使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成一倾斜角敷设。 特点：保证干管较

23、好的水力条件，避免因干管坡度过大以至于管内流速过大，使管道受到严重冲刷或跌水井过多。适用：地形坡度大的地区。 分区式： 在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流至污水厂时采用。分别在高地区和低地区敷设独立的管道系统。高地区的污水靠重力流直接流入污水厂，而低地区的污水用水泵抽送至高地区干管或污水厂。优点：能充分利用地形排水，节省电力。适用：个别阶梯地形或起伏很大的地区。分散式： 当城镇中央部分地势高，且向周围倾斜，四周又有多处排水出路时，各排水流域的干管常采用辐射状布置，各排水流域具有独立的排水系统。 特点： 干管长度短，管径小，管道埋深浅，便于污水灌溉等，但污水厂和泵站（如需设置时）的数量

24、将增多。适用：在地势平坦的大城市(6) 环绕式： 可沿四周布置主干管，将各干管的污水截流送往污水厂集中处理，这样就由分散式发展成环绕式布置。特点：污水厂和泵站（如需设置时）的数量少。基建投资和运行管理费用小。6.1.4确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置 在管道定线时，应选择适当的定线位置，使之能尽量节省埋深，又可少建泵站。 污水泵站一般分为中途泵站和终点泵站，有时也有局部泵站。 5确定污水管道在街道下的具体位置 由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。 因此

25、，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。(1)覆土厚度：管底可埋在冰冻线以上0.15m，最小覆土厚度不宜小于0.7m，最大不宜大于6m，理想为1-2m(2)埋设深度：干燥土壤中，最大埋深不超过78m；多水、流砂、石灰岩地层中，不超过5m。控制点应采取措施来减少管道的埋深，如增加管道的强度，填土提高地面高程以保证最小覆土厚度。 管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行道、非机动车道和绿化带下，只有在不得已时，才考虑将埋深大，维修次数较少的污水、雨水管道布置在 机动车道下。 各种管线在平面上布置的次序一般是，从建筑规划线向道路中心线方向依次为：电力电缆

26、 通信电缆 燃气 管道 给水管道热力管道雨水管道 污水管道。若各种管线布置时发生冲突，处理的原则是：未建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让无压管，可弯管让不可弯管。七、工业企业排水系统与城市排水系统的关系工业企业排出的废水应采取的措施改革生产工艺，进行技术革新，力求把有害物质消除在生产过程之中，做到不排或少排废水 尽量采用循环或重复利用系统，以减小废水排放量 回收废水中的有用物质，节省能源、创造财富 尽量以废治废 七、工业企业排水系统与城市排水系统的关系(续1）工业废水排入城市排水系统应考虑的问题 尽量考虑直接将工业废水排入城市排水系统，在污水处理厂统一进行处理 工业废水排入后，不应影响排水管渠和污水处理厂的正常运行，对某些废水应进行预处理 工业废水排入后，不应对养护人员造成危害 当城市污