污水管网设计及计算清楚明了

9污水管网设计与计算

综述功能为收集与输送城市区域中的市政污水，生活污水所占比例较大。污水管网设计的主要任务为：污水管网总设计流量与各管段设计流量计算污水管网管段管径、埋深、接口设计与水力计算污水提升泵站的设置与提升污水管网施工图绘制等。

9.1设计污水量定额排放系数：城市用水量与排放量之间的关系；一般为60-80%，在干旱季节低达50%。但雨水可进入，以及企业与用户自备水源未统计部分进入，使得实际污水量增大。根据相关设计规定，污水量可按照当地设计用水定额的80-90%计算；工业企业生活污水量与淋浴水量可参照有关设计规范规定。工业废水量定额一般以单位产值、单位数量产品或单位生产设备所排出的废水量表示。污水管网按照最高日最高时污水排放流量进行设计。污水管网设计流量与供水管网设计流量的不同点在于供水管网设计流量采用最高日最高时用水量乘以总变化系数，而污水管网设计流量采用平均日污水量定额乘以相应的总变化系数。9.2污水量的变化系数污水量的变化可采用变化系数与变化曲线表示污水量日变化系数Kd：在设计年限内，最高日污水量与平均日污水量的比值。污水量时变化系数Kh：设计年限内，最高日最高时污水量与该日平均时污水量的比值。污水量总变化系数Kz：设计年限内，最高日最高时污水量与平均日平均时污水量的比值。Kz=Kd×Kh9.2污水量的变化系数居民生活污水量变化系数工业废水量变化系数变化较小，可近似取为1。工业企业生活污水和淋浴污水量变化生活污水量一般按照每个工作班污水量定额计算，相应的变化系数班内给出，且与工业企业生活用水量变化系数相同，一般车间为3，高温车间为2.5。淋浴污水量计算方法同上，每班考虑在1h之内使用，且不考虑1h之内流量变化。Kz=2.3Qd<=51000>Qd>51.3Qd>10009.3污水流量计算1居民生活污水设计流量主要因素为生活设施条件、设计人口和污水流量变化。设计人口指设计年限终期所服务的人口数量。同一城市也存在多个排水服务区域，有时污水量标准不同，分别计算。2工业废水设计流量考虑水的重复利用率。3工业企业生活污水量和淋浴污水设计流量4公共建筑污水设计流量9.3污水流量计算某大型企业年产值为10亿元，废水产生量定额为100t/万元，总变化系数为1.2；该厂三班制生产，每班工作8小时，最大班职工人数为2000cap，其中在高温及重污染车间工作的职工占总人数的30%，使用淋浴人数按照85%计算，其余70%在一般车间工作，使用淋浴人数按照30%计算，工厂居住区面积为50×104m2，人口密度为550cap/104m2，生活污水量标准为150L/（cap·d）。该厂设置污水处理站，所有污水由管道汇集进入污水处理站，请计算该厂的最大时污水设计流量。9.3污水流量计算分析：本题主要针对某工厂的废水量进行计算。对于本题，用水主要集中在以下几方面：1）工业生产排水；2）居住区居民生活污水；3）工人上班生活污水；4）工人下班淋浴污水。工业污水量的计算方法为：1）单位产品排水量；2）单位产值排水量；3）单位生产设备排水量。本题给定了单位产值排水量；在工业污水量的计算中还要注意是否存在水的重复利用率，本题不存在；也要注意时变化系数与日变化系数之关系和向公式中应该带入的值（？？）生活污水量的计算较简单，可根据定额与人口数量计算；唯一注意的是总变化系数的求解。工人上班时的生活污水量计算较简单，但要注意其班数及班时间；工人下班淋浴水量计算较简单，不管何种情况均按照淋浴持续一小时计算；但要注意一般车间和高温车间的用水量定额。9.3污水流量计算计算工业废水设计流量：

日变化系数为近似为1，由于总变化系数为1.2，即时变化系数为1.2；则工业废水设计流量为380.52L/s；居民区生活污水流量总变化系数的计算380.52L/s=47.74L/s则生活污水设计流量=84.25L/s；

高温与重度污染车间生活污水量与淋浴用水量计算+=10.32L/s；一般车间生活污水量与淋浴用水量计算+=8.31L/s则本厂总设计流量为=380.52+84.25+10.32+8.31=483.4L/s。

9.3污水流量计算9.3污水流量计算几点讨论1.由上述讲解可知，，通过分析城市污污水的组成可以计计算总量；计算总总量的目的在于确确定城市污水处理理厂的规模。在这一点上，与给给水的设计是相似似的。2.所不同的在于居民民生活污水量需要要乘以总变化系数数；而工业污水、、工厂生活污水以以及公共建筑污水水要分别乘以各自自的时变化系数或或班内变化系数。。而给水总用水量是是加权所有的水量量后，在平均时流流量上乘以总变化化系数。这一点是是两者所不同的。。3.当计算企业排水时时，需要考虑水的的复用系数。下述两点教材中未未考虑或讲述有些些偏差，我提出来来共同讨论：1.关于企业自备水源源的问题。在当今今设计排水管网时时已经对于水量要要进行调查，并非非听之任之。2.污水管网的普及问问题。在教材中未未涉及到此问题；；城市的排水管网网一定是完善的吗吗？若不完善是否否应该有一个普及率？？？？我认为在计算总量量时，不管是城市市居民生活污水抑抑或企业排水或公公共建筑排水均存存在是否排入管网网的问题，若不排排入应该扣除。9.4管段设计流量计算算9.4.1节点与管段将污水管网中流量量与埋设坡度不变变的一段管道叫做做管段。管道的两端点叫做做节点。一般在节点上肯定定存在水的流态或或流速的变化；比比如跌水井、提升升泵站等。节点处肯定设置检检查井。污水管段很容易出出现事故，为了检检修方便每间隔一一定距离在管段上上需要设置检查井井；若管段长度过过大可设置若干检检查井，这也说明明检查井未必是节节点。9.4管段设计流量计算算9.4.2节点设计流量计算算由于污水管网水的的流态为重力流；；故为降低水头损损失，最好的办法法就是增大管径。如何增大管径呢呢？只有唯一的办办法是增大管段设计流量量；于是这就决定了了污水节点的设计计流量与给水管网网的不同。在污水管网设计中中，流量也分为两两种沿线流量和集集中流量；但在污污水管网中，沿线线流量被叫做本段流量。在污水管网设计中中，节点流量是该该节点下游一条管段所连接的用户污水水流量与该节点所所接纳的集中污水流量之和。如下图所示意。9.4管段设计流量计算算集中流量本段流量量节点流量量的合并并计算9.4管段设计计流量计计算由上图也也可看出出；污水水管网和和给水管管网节点点设计流流量方法法是不同同的。在污水管管网设计计中，管管段起端端节点流流量为本本节点收收集的集集中水量量和本段段流量之之和。那么，本本段流量量如何计计算呢？？和给水管管网相似似，计算算比流量量，按照照面积或或管段长长度分配配本段流流量。要牢记一一点：本段流量量是完全全加到管管段起端端节点，，而非一一分为二二。9.4管段设计计流量计计算9.4.3管段设计计流量计计算前面讲到到，污水水管网的的设计按按照最高高时设计计；但最最高时未必同时出现现。前面也得得知，变变化系数数主要针针对生活活污水而而言较复复杂，每每一管段段流量不不同，其其变化系系数也是是不同的的；故对对于管段段设计流流量而言言，污水管网网节点不不会满足足流量连连续性条条件；但分配的的平均时时流量满满足质量量守恒。。这也是是污水管管网与给给水管网网相比的的最大不不同之处处。污水管网网水力计计算，从从上游起起端节点点向下游游节点进进行。污水管网网进行计计算时，，节点与与管段的的流量也也应满足足流量连连续性方方程。但但污水管管网的设设计流量量却不满满足流量量连续性性方程；；原因在在于设计计流量为为最高时时流量，，它们一一般不会会同时出出现，连连续性条条件只能能对同一一时段内内的流量量运用。。在计算算和分配配居民生生活污水水量时，，对平均均日流量量满足流流量连续续性；每每条管段段又乘以以各自的的总变化化系数作作为设计计流量。。为降低计计算复杂杂性，总总是假定定居民生生活污水水、工业业废水、、工业企企业生活活污水和和淋浴污污水、公公共建筑筑污水等等四大类类污水的的最高时时流量同同时出现现，其设设计流量量可直接接叠加。。管段设计计流量计计算式如如下：i=1，2，3……M9.4管段设计计流量计计算9.5污水管道道设计参参数由水力学学公式可可知，设设计流量量与设计计流速及及过水断断面积有有关；流流速是管管壁粗糙糙系数、、水力半半径以及及水力坡坡度的函函数。1设计充满满度非满管流流设计：：污水流流量随时时变化，，雨水或或地下水水可能随随时渗入入，有必必要保留留部分空空间给未未预见水水量，防防止污水水溢出。。管道内内沉积的的污泥可可能分解解出一些些有害气气体，要要留出适适当空间间进行通通风排气气。管道道的疏通通与管理理。最大设计计充满度度与管径径大小相相关联，，可在规规范中查查出。当管径小小于等于于300mm时，应按按段时间间内的满满管流核核算，保保证污水水不会溢溢流到地地面。采用明渠渠流时，，设计超超高不小小于0.2m。9.5污水管道道设计参参数2设计流速速与设计流流量、设设计充满满度相对对应；为为防止管管道冲刷刷以及沉沉积，设设计流速速在最大大与最小小设计流流速范围围内。最小设计计流速为为不产生生沉积流流速，与与污水中中含有物物质的颗颗粒以及及成分和和管道水水力半径径以及管管道粗糙糙度有关关。规范范规定管管道最小小设计流流速为0.6m/s，若含有有重金属属、矿物物固体或或重油则则适当加加大。明明渠设计计为0.4m/s。地形平坦坦地区，，若最小小设计流流速大，，则会增增加管道道敷设深深度。最大设计计流速与与管材相相关。金金属管道道最大允允许流速速为10m/s；非金属属管道允允许5m/s。9.5污水管道道设计参参数3最小管径径在污水管管网的上上游部分分，污水水管段的的设计流流量较小小，根据据设计流流量计算算管径极极小，易易于产生生堵塞现现象。对对于200与150管径，堵堵塞次数数后者为为前者的的2倍；在同同样埋深深条件下下，两者者管道造造价相差差不多；；采用较较大管径径可选用用较小管管道坡度度，使管管道埋深深减少。。为维护护管理方方便，规规范规定定，街区区与厂区区内最小小管径为为200mm，街道下下的最小小管径为为300mm。在进行水水力计算算时，由由设计流流量得出出的管径径小于最最小管径径时，应应采用最最小管径径值。一一般可根根据最小小管径的的最小设设计流速速和最大大充满度度下能通通过的最最大流量量值，确确定设计计管段的的服务面面积，若若设计管管段的服服务面积积小于此此值，直直接采用用最小管管径与最最小坡度度而不进进行设计计计算。。这种管管段叫做做不计算算管段。。在不计计算管段段中可考考虑设置置冲洗井井。9.5污水管道道设计参参数4最小设计计坡度管网敷设设时，使使得管道道敷设坡坡度与地地形坡度度走向一一致而获获得较小小的埋深深。当地地形平坦坦，或两两值走向向相反时时，尽可可能减少少管道敷敷设坡度度。但由由该管段段敷设坡坡度形成成的流速速应等于于或大于于最小设设计流速速，防止止管道内内沉积。。将对应应于最小小设计流流速的坡坡度称为为最小设设计坡度度。不同污水水管道应应有不同同的最小小设计坡坡度。管管径相同同的管道道，充满满度不同同，设计计最小坡坡度也不不同。当当在给定定的设计计充满度度下，管管径越大大，相应应的最小小设计坡坡度值越越小。规范中规规定了最最小管径径对应的的最小设设计坡度度；200mm时最小设设计坡度度为0.004；300时为0.003。较大管管径的最最小设计计坡度由由最小设设计流速速保证。。9.5污水管道道设计参参数5污水管道道埋设深深度指管道的的内壁底底部离开开地面的的垂直距距离。管管道顶部部离开地地面的垂垂直距离离叫做覆覆土厚度度。在实际工工程中，，污水管管道的造造价由选选用的管管道材料料、管径径、施工工现场地地质条件件与埋深深等因素素决定。。管道埋设设深度包包括起点点埋深、、终点埋埋深与平平均埋深深。为保证污污水管道道不受外外界压力力和冰冻冻的影响响，管道道的覆土土厚度的的最小值值叫做最最小覆土土厚度。。最小覆土土厚度满满足下列列要求：：1）防止管管道内污污水冰冻冻以及土土壤冰冻冻而破坏坏管道。。规范规规定：无无保温措措施，管管低可埋埋设在冰冰冻线以以上0.15m。有保温温措施可可适当加加大。9.5污水管道道设计参参数2）防止地地面荷载载的破坏坏动动力车道道下污水水管道最最小覆土土厚度不不宜小于于0.7m。3）满足街街区污水水连接管管衔接的的要求为为使使得污水水顺利进进入污水水管网，，保证污污水干管管起点的的埋深大大于或等等于街区区内污水水支管终终点的埋埋深，而而污水支支管起点点的埋深深又必须须大于或或等于建建筑物污污水出户户管的埋埋深。污污水出户户管的最最小埋深深一般采采用0.5-0.7m，所以污污水支管管起点最最小埋深深也有0.6-0.7m。还应考虑虑最大埋埋深一一般在在干燥土土壤中，，最大埋埋深不超超过7-8m；在多水水、流砂砂、石灰灰岩地层层中，一一般不超超过5m。9.5污水管道道设计参参数6污水管道道的衔接接污水管道道在检查查井中衔衔接应该该达到如如下要求求：避免免上游管管道形成成回水，，造成淤淤积；在在平坦地地区应尽尽可能提提高下游游管道的的标高以以减少埋埋深。常用的衔衔接方式式为：水水面平接接和管顶顶平接。。水面平接接在设计计管道的的埋深时时使得管管道内上上下游的的设计水水面保持持等高。。上游设设计流量量小，具具有较大大流量变变化，短短期内上上游管道道内的实实际水面面低于下下游管道道形成回回水。适适用于上上下游管管径相同同时和平平坦地区区，会适适当降低低埋深。。管顶平接接指上下下游管道道顶部保保持等高高。会使使上下游游管道水水面有所所下降不不易产生生回水，，但下游游管道埋埋深增加加。在特殊情情况下，，如下游游管道地地面坡度度激增，，下游管管径可能能小于上上游管径径，此时时采用管管底平接接的方法法，保持持上下游游管道底底部等高高。9.5污水管道道设计参参数衔接示意意图（三三种）1.水面平接接理想状况况回水的产产生2.管顶平接接3.管底平接接9.6污水管网网水力计计算水力计算算的主要要目的在在于确定定管径与与埋深；；即考虑虑管网的的造价与与运行的的经济性性。通过水力力分析表表明，当当设计污污水流量量小于一一定值时时，已无无管径选选择的余余地，可可以不通通过计算算直接采采用最小小管径，，在平坦坦地区还还可以直直接采用用最小坡坡度进行行设计，，这类管管段叫做做不计算管段段。规范规定定，街区和和厂区内最最小管径为为200mm，最小设计计坡度为0.004；街道下最最小管径为为300mm，最小设计计坡度为0.003。由公式进进行计算，，对应的流流量分别为为9.19L/s和14.63L/s。9.6污水管网水水力计算较大坡度地地区管段设设计管段按照地地面坡度进进行敷设，，设计最小小流速能够够满足；在在管径选择择中主要考考虑管段充充满度问题题，即选择择最大充满满度所对应应的最小管管径，降低低管段造价价。计算步步骤如下：：首先计算期期望管段坡坡降；其次根据设设计流量、、期望坡度度与最大充充满度计算算管径；或或根据水力力计算中的的管径选择择表进行管管径选择。。根据设计流流量、坡度度与管径计计算实际充充满度与流流速。9.6污水管网水水力计算反坡或平坦坦地区管段段设计实际工程实实践中，考考虑最多的的是平坦或或反坡地区区的管段设设计；设计计时，充分分考虑经济济性指标。。设计思路由由技术术条件确定定一个最大大可用管径径；根据水水力分析可可知，选择择较大的管管径可降低低坡度；但但当管径达达到一定程程度时，设设计流速无无法满足最最小流速要要求，必然然需要增加加敷设坡度度，使得造造价提高。。表9.7列出不同设设计流量范范围内的最最大管径设设计，可参参考。另外外，在这种种情况下，，管段埋深深是主要控控制指标，，对于这类类管段一般般采用最大大设计管径径。对于上述情情况也可采采用附录的的管径选择择表进行管管径选定。。根据一定定的设计流流量，可确确定不同坡坡度下所对对应的一组组管径，再再根据经济济性指标进进行管段管管径以及设设计坡度的的确定。然然后再根据据相应的计计算公式进进行设计充充满度以及及设计流速速的计算。。管段衔接设设计衔接设计是是由上游管管段向下游游管段进行行的；首先先确定起点点埋深；对对于非起点点管段，首首先确定它它与上游管管段的衔接接关系（管管底平接、、水面平接接和管顶平平接），以以确定本管管段的起点点埋深；然然后用本管管段设计确确定的管径径、坡度、、充满度等等以及管段段长度，计计算本管段段终点埋深深。水力计算时时应注意的的问题确定控制点点，位于本本区的最远远或地形最最低处。各各管道起点点、低洼地地区的个别别街坊和污污水出口较较深的工矿矿企业或公公共建筑均均为研究对对象。水力计算由由上游向下下游依次进进行。一般般情况下，，随设计流流量增加，，流速逐段段增加。只只有当上游游坡度大于于下游坡度度且下游管管段设计流流速大于1或1.2m/s的情况下，，才允许减减小。设计计管径也逐逐段增加，，但当坡度度小的管段段衔接到坡坡度大的管管段时，管管径可以减减小，但减减小幅度不不得超过50-100mm。9.6污水管网水水力计算9.7管道平、纵纵剖面图的的绘制初设阶段的的管道平面面图就是管管道总体布布置图，比比例采用1：5000-1：10000，图上的内内容包括地地形，地物物，河流，，风向图等等。管线用用粗线条表表示，在管管线上标出出设计管段段的检查井井以及编号号，标出各各管段服务务面积，可可能设置的的中途泵站站，污水厂厂以及排水水口等；水水力设计因因素包括管管径，坡度度以及长度度等。施工图设计计要求更详详细，比例例1：1000-1：5000.9污水管网设设计与计算算知识结构与与分析思路路1设计流量（（设计总流流量、管段段设计流量量）。2管径与坡度度以及埋深深（会采用用管径选择择表进行管管径选择））。分析思路确定各管段段设计流量量——选择合适的的管径与坡坡度——计算充满度度与流速——进行管段衔衔接设计——确定起点与与终点管道道埋深9污水管网设设计与计算算例题p225。计算步骤：：首先根据相相关地形确确定管线走走向；根据据地形再确确定各管段段汇水区域域（管段服服务面积））；计算各管段段生活污水水沿线流量量并计算总总变化系数数，确定设设计流量；；根据管径选选择表进行行管径选择择，确定设设计坡度；；计算管段设设计充满度度、设计流流速；确定管段衔衔接设计；；确定埋深及及各管段标标高。9污水管网设设计与计算算123456789101112139污水管网设设计与计算算各街坊面积积与人口计计算街坊编号1234567街坊面积7.57.57.57.56.46.46.4人口3000300030003000256025602560水量L/s4.864.864.864.864.154.154.15街坊编号8910111213街坊面积6.46.46.46.46.46.4人口256025602560256025602560水量L/s4.154.154.154.154.154.159污水管网设设计与计算算居民生活污污水总流量量计算？？？街坊总面积积为7.5×4+6.4×9=87.6公顷。总人口为87.6××400=35040cap平均日生活活污水量35040×140=4905600L/d=56.78L/s。总变化系数数：2.7/（56.78）0.11=1.73。生活污水设设计流量：：56.78×1.73=98.31L/s。问题：此设设计流量在在污水管网网管段设计计中有无作作用？9污水管网设设计与计算算管线布置12345678910111213地势走向9污水管网设设计与计算算节点编号与与沿线流量量收集1234567891011121314151617181920123456789101112139污水管网设设计与计算算各管段汇流流流量计算算编号生活污水日平均流量管段设计流量计算本段转输流量合计流量总变化系数沿线流量集中流量设计流量街坊编号流量本段转输2-314.864.862.311.1811.183-524.864.869.722.1020.4120.414-541.4841.185-851.251.21.7589.641.48131.087-834.864.862.311.1811.188-1244.8656.0660.921.72104.7841.48146.2610-1154.154.152.39.559.5511-1284.154.158.32.1417.7617.7614-1564.154.152.39.559.5515-1694.154.158.32.1417.7617.7612-16114.1569.2273.371.68123.2641.48164.7418-1974.154.152.39.559.5519-20104.154.158.32.1417.7617.7616-20124.1581.6785.821.65141.641.48183.089污水管网设设计与计算算通过上述计计算已经确确定各管段段的设计流流量，设计计流量为管管径、坡度度的设计基基础。根据设计流流量，查附附图“管径径选择图””，确定管管径与对应应的最小坡坡度。在此处，只只计算主干干管的水力力学参数。。具体见下下表。编号长度m流量管径mm坡度‰6-7不计算管段160—30037-8不计算管段32511.1830038-12345146.266000.8812-16340164.746001087000.589污水管网设设计与计算算已经确定了了管径与水水力坡度，，通过水力力学公式进进行充满度度与流速的的计算根据管径与与充满度计计算上端水水面标高，，根据埋深深确定上端端管顶标高高，再根据据坡降确定定下端管径径水面与管管顶、管底底标高；作作为下段管管段的起始始设计值。。下段管段设设计时，需需要先确定定管道衔接接方式，然然后据此进进行本段埋埋深设计。。排水方式设设计：根据据埋深已经经确定了最最终管段的的埋深，对对比城市污污水厂所处处位置的地地面标高，，确定污水水从管道进进入污水处处理厂是否否需要进行行提升。9污水管网设设计与计算算本章考点出出题方式1.已知设计人人口及设计计排水定额额确定居民民污水排放放总设计流流量；2.城市（或某某一居民区区）污水总总设计流量量计算；工业污水排排放量可按按照两种方方法进行计计算，还应应该注意复复用水系数数。3.进行管网布布置以及水水力计算。。9污水管网设设计与计算算P210例9.2问题：比流量的计计算：分配的是什什么？？设设计流量还还是平均时时流量？？？每一管段的的居民生活活污水乘以以总变化系系数；集中中流量呢？？？如何处处理？？从例题中看看出的节点点设计流量量是否满足足流量连续续性方程呢呢？？哪一种流量量满足节点点流量连续续性方程？？？9污水管网设设计与计算算相关问题1生活污水量量计算方法法与生活用用水量计算算方法有何何不同？2没有确定管管径前，起起点埋深能能够确定吗吗？3污水管网中中的管段如如何划分？？4在平坦或反反坡地区与与较大坡度度地区的污污水管道设