市政给排水专业基础理论

轩锐教育全国专业的土木设计类培训网校延时符课程主题：市政给排水专业基础知识江苏轩锐教育延时符全国专业的土木设计类培训网校课程主题：市政给排水管网基础知识课程内容：讲解市政给排水基础进入知识、市政给水设计范围及设计内容，给排水设计流量计算。知识点：了解市政给排水管网设计的基本理论，，对边市政给排水管网设计内容有个认识，掌握设计流量计算，讲解流量计算中常见错误，夯实基础，提高设计者综合水平。城市排水系统的组成污水排水系统组成1、室内污水管道系统及设备2、室外污水管道系统3、污水泵站及压力管道4、污水处理厂5、出水口及事故排出口雨水排水系统的组成1、建筑物的雨水管道和设备2、居住小区或厂区雨水管道系统3、街道雨水管道系统4、排出口给排水工程设计讲究的是整体性、系统性，单体设施的设计必须符合其所在系统的规划要求，并不仅仅只考虑工程范围内的需要。这是给排水设计的特点和关键之处。1、排水体制一般分为合流制和分流制；（1）分流制雨水和污水分别在两个或以上独立的管渠内排除的系统，新建地区一般采用分流制。根据排除雨水方式不同，分为：完全、不完全、截流式分流制不完全分流制：不设或不完整设置雨水管道时，新建地区基本不采用；截流式分流制：设置了初期雨水截流设施。排水系统（2）合流制雨水和污、废水混合在同一个的管渠内排除的系统。按其产生次序及对污水处理程度，分为：直排式合流制、截流式合流制、全处理式合流制。早期的直排式合流系统，现在基本改造为截流式合流制（主要）或分流制。合流制系统和分流制排水系统管网必须严格分开，不可设设置连通。城市部分排水系统最初建设时按分流制设计，但实施中因分流不清最终成为合流制排水系统，因此这些系统中部分道路依然有雨、污水两根管道。合流制是否改造为分流制，应根据地区的排水专业规划而定。城市地区老城区基本维持截流式合流制方式，通过提高截流倍数、增设调蓄设施等，减少污水溢流。合流地区新建小区内部采用的还是雨、污分流制，原合流小区亦在逐步改造成分流制。排水系统设计要点1）自排模式：顾名思义，自排就是雨水依靠自身重力，遵循“水往低处流”的原理自行排入河道。自排模式下雨水管道设计与排入河道的控制水位、设计路面标高有密切关系。2）强排模式：雨水经市政雨水管道进入雨水泵站，最终由雨水泵站排入河道。我们有些人认为，道路出现积水是因为雨水管道埋浅了，导致雨水无法排除，这是常识性错误，水能否排除管道的埋深不是决定性因素，对于自排系统雨水能否排除、道路是否积水，排入河道的控制水位、设计路面标高才是决定性因素。对于强排系统而已呢，以上两点却又没有直接关系。雨水排水模式的选择给水设计用水量=居民生活用水量（居住小区生活用水）+公共建筑用水量+工业企业用水量+市政用水量（浇洒道路、广场和绿化）+管网漏损水量和未预见水量（10～15%最高日用水量）+消防用水量（用于校核管网）根据设计规范中各项内容的设计指标进行计算：生活用水一般采用分类指标法（人口数×用水量定额）公共建筑用水、工业企业用水一般采用单位用地指标法（占地面积×用水量标准）给水用水量计算污水流量设计污水可按设计用水量×排污系数（一般为0.9）计算，也可按污水量指标进行计算，方法类同于给水量计算设计污水量=综合生活污水量（含公建设施排水）+工业废水量+地下水渗入量（地下水位较高时）需要注意的是，污水量规模一般采用平均日污水量，而污水管道设计采用的是最大日最大时污水量，即平均日污水量×总变化系数（地下水渗入量除外）。Qd=FPn（L/s）综合生活污水量标准，不含工业综合污水量标准，含工业污水量居民生活污水量标准，仅居民生活综合生活污水量标准=居民生活污水量标准（1+三产系数）居民生活用水量最高日用水量为300（L/p·d），用水变化系数为1.3，排污系数为0.9，三产系数为1，问综合生活污水量标准为多少（L/p·d）?污水计算案例案例1案例2雨水流量设计1、流量公式 Q＝qΨF（L/s） 式中： Q——雨水设计流量（L/s） Ψ——综合径流系数 F——汇水面积（hm2）q——暴雨强度［L/（s·hm2）］2、设计暴雨强度公式

式中：P——设计暴雨重现期（a） t——降雨历时（min） t＝t1＋t2 t1——地面集水时间（min） t2——管内雨水流行时间（min）城区类型城镇类型中心城区非中心城区中心城区的重要地区中心城区地下通道和下沉式广场等特大城市3~52~35~1030~50大城市2~52~35~1020~30中等城市和小城市2~32~33~510~20q的单位是L/s·hai的单位是mm/min（q*60s*1000mm）/（1000L*10000m2）=i0.006q=iq=166.67i雨水计算案例合流管计算合流流量=设计雨水量+设计污水量（一般为平均污水量，不计地下水渗入量）一般计算时，对于合流管道实际雨水设计流量要远远大于污水量，因此实际计算时，可只计算雨水设计流量来确定合流管管径。这里需要注意的是，随着环保要求越来越高，很多地区开始进行雨污分流改建工作，在改建过程中需设置临排管，临排设施规模该如何确定呢？在后续的计算中，将为大家详细展开。汇水面积划分雨污水管径计算，最重要的一个环节就是雨污水管道的汇水面积划分图，对于有给排水专业毕业的人来说，就是很简单的工作。最为常见的绘制方法就是三角形法和梯形法，需要注意的节点呢就是在河道处，需要区分雨污水的汇水面积是不同的，同时呢对于雨水汇水面积图强排系统和自排系统是不同的，对于自排系统的雨水汇水面积图不同的受纳水体，其对应的汇水面积划分也是不同的。这里需要注意的是，对于集中绿地是不纳入污水量计算范围的，但是在后续设计中，对于集中绿地中，还是会预留污水地块预留管，这是因为需考虑绿地中会设置公共卫生间，尤其是像旅游城市，在公共绿地中多见设置了公共卫生间，就需要相应的污水预留管用于排污雨水面积划分1）自排系统雨水汇水面积图自排雨水系统的雨水汇水方法基本和污水汇水面积绘制相差无异常，也是常见的三角形法和梯形法，需要注意的是在沿河道处，面向河道一侧地块雨水可直接排入河道，因此无需纳入市政雨水管道。但是这里需要注意两点：1）最终所排入河道为圩内河道或者本地区无初雨截流要求的，面向河道一侧地块雨水可直接排入河道，无需纳入市政雨水管。2）面向河道一侧地块为圩外河道或者本地区有初雨截流要求的，则地块雨水不可直接排入河道，需统一纳入市政雨水管后，集中排放。圩对应的就是圩区排水是指在周围有河道并建有堤防保护的区城，为保持适宜水分状况而采取的排水措施。圩外河道就是位于圩区外的河道，简称为外河，往往是规模比较大的河道，与江河湖海直接连通的河道，其水位往往较高，且不易控制。对应的就是圩内河道，顾名思义就是圩区内的河道，简称为内河，内河和外河之间往往建有水闸，设置翻水泵站，可通过翻水泵站和水闸的配套控制，来调节内河水位，因此正常条件下，内河水位较低，且水位可控。因此雨水排入内河是较为安全可靠的。什么是圩？强排系统雨水汇水面积划分对于强排雨水系统，雨水管道服务面积内，所有地块的雨水都需要纳入到市政雨水管道中，因此在绘制汇水面积图时，需将雨水服务范围内的所有地块均纳入。汇水面积划分图绘制完成后，需要将相应管道的管长及服务面积标识出，并对管道节点进行编号，以便进行下一步计算。这里我们利用雨污水水力计算表进行计算，每个院的计算表样式各不相同，但是计算原理基本一致，本次所提供表格仅为参考使用。管径计算这里需要注意的是雨水是按照满管流计算，污水是按照非满流计算，相应的对设计管径产生影响的除了设计流量外，雨水管道是管道的设计坡度，污水管道是设计坡度及充满度。管道设计流速排水管道的最大设计流速：1）金属管道宜为10m/s；2）非金属管道宜为5m/s；3）若排水管道采用压力流时，压力流的设计流速宜采用0.7m/s～2.0m/s。同时为了保证排水管道不易淤积，需保证最小设计流速：1）污水管道在保证设计充满度情况下应≥0.6m/s；2）雨水管道及合流管道在满流情况下应≥0.75m/s。复核最不利点标高及自排条件我们在日常设计和生活过程中，往往会有人产生一个误区，觉得雨水能否排出去的决定性因素是雨水管道埋的深浅，某个地区一发生内涝，道路积水，居民们讨论的热点话题就是雨水管道小了、雨水管道埋浅了，因此水排不出去。这里所说的管道小了造成积水有一定道理，但是说是因为雨水管道浅了，而导致路面积水，这是毫无根据的。那么一条道路雨水能否自流排出的决定性因素是什么呢，就是道路路面设计标高和受纳水体的水位。最不利点路面标高的计算公式H=h1+L*i+B*i1+h2式中：h1=河道高水位；L=管道流行长度；i=水力坡降；B=雨水口单幅收水宽度；i1=道路横坡；h2=雨水口超高雨水口收水能力计算根据《室外排水设计标准》（GB50014-2021）要求，雨水口及雨水连管流量应为雨水管道设计重现期计算流量的1.5～3.0倍。这里有个误区，有的设计在计算雨水口流量时，雨水管道选用的暴雨重现期是3年，其在选择雨水口暴雨重现期时选用为6年。这是错误的，规范中明确要求为“雨水管道设计重现期计算流量的1.5～3.0倍”。对于的应是和雨水管道相同重现期下的流量，而不是重现期。雨水口收水量计算Q=q*F*0.9*（1.5～3.0）式中：q=雨水管道相应暴雨重现期下的比流量F=单个雨水口的收水宽度常见管道横断面布置常见管道横断面布置常见管道横断面布置这里需要特殊说明的是，对于有条件的道路，电力排管、通信排管尽量布置在人行道，以避让雨水口连管，若电力排管必须布置在快车道、非机动车道时，其管顶覆土需满足1.3m以上，雨水口连管采用上穿电力排管处理，同时雨水口连管需采用方包加固。一个反面案例某道路两侧现状已进行地块开发，道路拟建DN300污水管用于服务两侧地块，但由于该道路下游拆迁问题，本次污水管无法实施到位，污水管暂无出路，根据业主提供信息，本道路另一端相交道路已敷设有污水管，并且已经正常使用，业主要求可将相交道路污水管与本工程污水管连通，近期本工程污水通过逆坡倒逼水的形式排入相交道路污水管，结合下图判断此临排方案是否可行。给水管材市政给水管道常用的为铸铁管、钢管（常用作过河管）、预应力钢筋砼管，PE实壁管，埋地塑料管（HDPE光壁管、HOBAS管等）也正在逐渐推广。球墨铸铁管：优点：抗压性好、耐腐蚀；缺点：抗冲击、抗震性较弱；接口：柔性接口（承插橡胶圈）、法兰接口（一般不用于埋地）、自锚接口（较少使用）；防腐：内，衬水泥砂浆；外，环氧煤沥青防腐层，一底四油二布，均在出厂前完成；球墨铸铁管是最常用的给水管材。钢管：优点：抗压、抗冲击、抗震性好、管配件加工方便；缺点：耐腐蚀性弱；接口：焊接、法兰接口（一般不用于埋地）；防腐：内，衬水泥砂浆。外，埋地：环氧煤沥青防腐层，构造详《给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）》中5.4.4；外露：环氧富锌底漆一道，环氧云铁面漆一道，高分子环氧树脂二道，总厚度不小于160μm；过河、过高等级道路或公路等时常用，可用于顶管。给水管材PE实壁管：优点：重量轻、耐腐蚀、摩阻小、不结垢、抗震性好；缺点：抗压性弱、价格高；接口：热熔、电热熔连接。防腐：自身有很好的防腐性，无需其它措施；等级：PE80（基本已不用于室外埋地）、PE100；压力等级：1.0MPa（16kN/m2）、1.25MPa（32kN/m2），常用于牵引法施工的给排水管。排水管材钢筋混凝土管：这种管材使用历史最长，具有较成熟的制作工艺和施工经验，可以根据不同的埋深、内压进行配制，管道系列齐全，接口形式由于采用橡胶止水带，止水效果较好（F管尤佳），价格较低，性能稳定。施工较方便，适用于开槽埋管和顶管施工。缺点，重量大，起吊设备要求高。大口径管道运输困难。PCCP管（预应力钢筒混凝土管）：PCCP管是指在带钢筒的混凝土芯上缠绕环向预应力高强钢丝，并喷涂水泥沙浆保护面层制成的管子。在工作状态下，由管中薄钢板承担管材内水的渗透压力，由缠绕在管芯外的预应力高强度钢丝及管芯混凝土承担管材内水压力和外荷载，是一种将钢管与普通预应力混凝土管的优点相结合的管种。国外压力输水管大量采用PCCP管，它具有耐内压高，工作压力从0.60～4.00Mpa，管壁厚，管径范围大，一般从d400mm～d4000mm,最大可达d7600mm，产品质量稳定，摩阻系数n值比箱涵管小，安装方便，管接头采用钢制承插滑动接头，橡胶圈密封，止水效果好，粗糙系数较其它混凝土管低，n＝0.012～0.013,钢板桩开槽施工，占地较少，开挖、安装、测试均较方便。但制作工艺比较复杂，管道本身价格昂贵。其铺设价比现浇箱涵低。排水管材该管材适用于大流量，施工场地较为宽敞处，优点可现场制作，全线同时浇捣，施工速度可相应加快，断面可按水力半径最合理的形状设计，较灵活。缺点是施工期间的浇制、养护要求严格，气密性要求高，受气候、场地影响较大，箱涵内压力受结构与接口限制一般不超过0.15Mpa，箱涵止水可靠性比较差，施工不当容易引起渗漏，管壁粗糙，水头损失较成品管大。离心玻璃钢管采用离心浇注工艺成型。即用喂料机将玻璃纤维、树脂、石英砂等物料按设计要求在计算机控制下浇注到旋转的模具内加热固化后制作的一种生产方法，由此工艺生产管道的外径决定于模具内径。离心玻璃钢管具有使用寿命长，维护费用低；不需要内外防腐涂层处理；不需要阴极保护；经济理想的衬里管材；水力学特性一直保持不变；容易安装，性能可靠，适用于较深埋深的情况；管壁结构致密、坚实，刚度大，经久耐用；内壁光滑，水头损失小；相同口径情况下输送能力大，相同流量口径可以小一个档次，不容易淤积。排水管材缠绕玻璃纤维夹砂增强管：该管道具有耐腐、抗老化、使用寿命长、重量轻、抗渗漏、安装方便、摩阻系数小等优点，可根据需要作成特殊管节，承插连接也可法兰连接，环刚度≥8kN/m2,已运用于合流污水苏州河污水治理工程中，管道基础采用砾石砂及砂垫层，与窨井连接采用膨胀止水橡胶圈对于管径大于1m的具有综合造价较便宜的优越性。在相同水力条件下，可替比直径大一至二档的钢筋混凝土管，钢管和铸铁管，但抗击集中外力和不均匀外力的能力较上述管材弱。高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管：HDPE管敷设方便，对基础要求低：管道基础采用砾石砂及砂垫层基础，对一般土质的地段，基底只需铺一层砂垫层，其厚度为0.10m。对软土地基，槽底又处在地下水位以下时，宜铺垫砾石砂层，其厚度为0.15m，上铺0.05m中粗砂垫层，可加快管道施工进度。排水管材给水中的球墨铸铁管、钢管、PE实壁管也可用于排水管施工，多用于特殊施工方法。管材性能比较常见市政给排水施工方法开挖法：是最为常用的施工方