排水工程(污水管道系统).pptx

南京大学环境学院南京大学环境学院20092009年年4 4月月排水工程排水工程(一一)Drainage Engineering吴吴 军军 污水管渠系统污水管渠系统 Sewer System第第1章章 排水系统概论排水系统概论 排水系统的体制及其选择排水系统的体制及其选择 排水系统的主要组成部分排水系统的主要组成部分 排水系统的布置形式排水系统的布置形式 排水系统的规划设计原则和任务排水系统的规划设计原则和任务排水系统的体制（一）排水系统的体制（一） 合流制合流制排水系统：排水系统： 生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠生活污水、工业废水和雨水混合在一个管渠系统中排除；系统中排除； 国内外老城市早期采用混合污水国内外老城市早期采用混合污水不经处理就不经处理就近排放水体近排放水体的合流制排水系统；的合流制排水系统； 截流式截流式合流制排水系统；合流制排水系统；截流式合流制溢流井示意图截流式合流制溢流井示意图The sewer museum in Paris. Its located in the actual sewer system. A fascinating place, even if a little quirky and smelly. THE NEWARK SEWER SYSTEM 排水系统的体制（二）排水系统的体制（二） 城市分流制排水系统：城市分流制排水系统： 生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠系统中排除。个以上各自独立的管渠系统中排除。 完全分流制完全分流制； 不完全分流制不完全分流制； 工业企业分流制排水系统：工业企业分流制排水系统： 分质分流分质分流； 清污分流清污分流；合理选择排水系统体制合理选择排水系统体制 合流制排水体制主要存在于合流制排水体制主要存在于老城区老城区，新建城区，新建城区很少采用；很少采用； 截流式合流制排水体制存在截流式合流制排水体制存在雨天部分混合污水雨天部分混合污水下河造成受纳水体污染的问题下河造成受纳水体污染的问题； 分流制排水体制是排水系统体制的主流，但存分流制排水体制是排水系统体制的主流，但存在在初期雨水污染受纳水体初期雨水污染受纳水体的问题；的问题； 不完全分流制可节省初期投资，且施工周期短，不完全分流制可节省初期投资，且施工周期短，工程发挥效益快，我国很多新建城区应用较多；工程发挥效益快，我国很多新建城区应用较多； 排水系统的体制及其选择排水系统的体制及其选择 排水系统的主要组成部分排水系统的主要组成部分 排水系统的布置形式排水系统的布置形式 排水系统的规划设计原则和任务排水系统的规划设计原则和任务排水系统的主要组成部分排水系统的主要组成部分(1) 城市污水排水系统主要组成：城市污水排水系统主要组成： 室内室内生活污水排水管道系统及设备；生活污水排水管道系统及设备； 室外室外污水管道系统；污水管道系统； 污水泵站及压力管道污水泵站及压力管道； 污水处理厂污水处理厂； 出水口及事故排放口出水口及事故排放口；排水系统的主要组成部分排水系统的主要组成部分(2) 雨水排水系统的主要组成：雨水排水系统的主要组成： 建筑物建筑物的雨水管道系统和设备；的雨水管道系统和设备； 居住小区及工业企业居住小区及工业企业雨水管渠系统；雨水管渠系统； 街道雨水管渠系统街道雨水管渠系统； 排洪沟排洪沟； 出水口出水口；室内生活污水排水管道系统及设备室内生活污水排水管道系统及设备污水提升泵站污水提升泵站Chicago Sewer System PumpsWastewater Treatment PlantDiagram of Plant Overview排放口排放口 排水系统的体制及其选择排水系统的体制及其选择 排水系统的主要组成部分排水系统的主要组成部分 排水系统的布置形式排水系统的布置形式 排水系统的规划设计原则和任务排水系统的规划设计原则和任务排水系统的布置形式排水系统的布置形式 正交式；正交式； 截流式；截流式； 平行式；平行式； 分区式；分区式； 分散式；分散式； 环绕式；环绕式；(1)正交式；正交式； (2)截流式截流式(3)平行式；平行式； (4)分区式分区式(5)分散式；分散式； (6)环绕式环绕式 排水系统的体制及其选择排水系统的体制及其选择 排水系统的主要组成部分排水系统的主要组成部分 排水系统的布置形式排水系统的布置形式 排水系统的规划设计原则和任务排水系统的规划设计原则和任务排水系统规划设计任务排水系统规划设计任务 排水管渠系统是水污染控制工程的排水管渠系统是水污染控制工程的重要重要组成部分组成部分； 排水工程的设计对象是需要新建、改建排水工程的设计对象是需要新建、改建或扩建排水工程的城市、工业企业，设或扩建排水工程的城市、工业企业，设计任务是计任务是规划设计排水管渠系统规划设计排水管渠系统和和污水污水处理厂处理厂；排水工程规划建设基本程序排水工程规划建设基本程序(1) 排水工程规划和建设的基本建设程序：排水工程规划和建设的基本建设程序： 可行性研究可行性研究阶段；阶段； 计划书计划书阶段；阶段； 设计设计阶段；阶段； 组织组织施工施工阶段；阶段； 竣工验收竣工验收交付使用阶段；交付使用阶段；排水工程规划建设基本程序排水工程规划建设基本程序(2) 设计阶段组成：设计阶段组成： 初步初步设计；设计； 技术技术设计；设计； 施工图施工图设计；设计；排水工程规划设计的基本原则排水工程规划设计的基本原则应符合城市和工业企业应符合城市和工业企业总体规划总体规划，并与其他单，并与其他单项工程规划设计项工程规划设计密切配合密切配合，互相协调；，互相协调；要与相邻区域的污水和污泥处置协调；要与相邻区域的污水和污泥处置协调；城市污水处理应以城市污水处理应以点源治理点源治理和和集中处理集中处理相结合，相结合，以以集中处理为主集中处理为主的原则实施；的原则实施；规划中要考虑污水再生后回用的方案；规划中要考虑污水再生后回用的方案；污水排水工程与给水工程协调；雨水工程与污水排水工程与给水工程协调；雨水工程与防洪工程协调；防洪工程协调；排水工程的设计应全面规划，排水工程的设计应全面规划，按近期设计按近期设计，现时现时考虑远期扩建考虑远期扩建的可能性；的可能性；第第2章章 污水管道系统设计污水管道系统设计 设计资料的调查及设计方案的确定；设计资料的调查及设计方案的确定； 污水设计流量的确定；污水设计流量的确定； 污水管道的水力计算；污水管道的水力计算； 污水管道的设计污水管道的设计 ； 污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道平面图及纵剖面图的绘制设计资料的调查和收集设计资料的调查和收集 首先研究首先研究设计任务书设计任务书或或批准文件批准文件的内容；的内容； 然后赴然后赴现场踏勘现场踏勘，分析分析、核实核实、收集收集、补充补充有关的基础资料：有关的基础资料： 明确设计任务的资料；明确设计任务的资料； 有关自然因素方面的资料，包括地形图、气有关自然因素方面的资料，包括地形图、气象资料、水文资料、地质资料及水文地质资象资料、水文资料、地质资料及水文地质资料等；料等； 有关工程情况的资料；有关工程情况的资料； 1 自然环境资料自然环境资料1)地形、地貌资料地形、地貌资料(地形图地形图)；2)气象水文气象水文(资料主导风向，河流常水位，最资料主导风向，河流常水位，最高水位，最低水位，平均气温，最高气温，最高水位，最低水位，平均气温，最高气温，最低气温低气温)；3)工程地质资料工程地质资料(地质勘探报告地质勘探报告)；4)水文地质资料水文地质资料(地下水位地下水位)；2 排水系统现状排水系统现状1)排水体制；排水体制；2)排水管道总平面布置图；排水管道总平面布置图；3)近、远期规划；近、远期规划；设计方案的确定设计方案的确定 设计方案是指设计人员根据工程的要求设计方案是指设计人员根据工程的要求和特点，对工程中一些原则性的、涉及和特点，对工程中一些原则性的、涉及面较广的问题面较广的问题提出的不同解决方案提出的不同解决方案，即，即设计方案；设计方案； 深入分析不同设计方案的利弊和影响，深入分析不同设计方案的利弊和影响，并进行并进行技术经济比较技术经济比较； 最后作出总的评价和决策，确定最后作出总的评价和决策，确定最佳方最佳方案案。 设计资料的调查及设计方案的确定；设计资料的调查及设计方案的确定； 污水设计流量的确定；污水设计流量的确定； 污水管道的水力计算；污水管道的水力计算； 污水管道的设计污水管道的设计 ； 污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道平面图及纵剖面图的绘制生活污水设计流量的确定生活污水设计流量的确定 居住区生活污水设计流量居住区生活污水设计流量3600241zKNnQ 式中式中 Q1居住区生活污水设计流量（居住区生活污水设计流量（L/s）; n居住区生活污水定额居住区生活污水定额(L/(cap d); N设计人口数；设计人口数； Kz生活污水总变化系数；生活污水总变化系数；设计人口设计人口 设计人口是指排水系统设计人口是指排水系统设计期限终期设计期限终期的的规划人口数规划人口数； 由城镇（地区）总体规划确定；由城镇（地区）总体规划确定； 初步设计时初步设计时设计人口数按总人口密度计设计人口数按总人口密度计算；算；施工图设计时施工图设计时按街区人口密度计算；按街区人口密度计算；生活污水量总变化系统生活污水量总变化系统 总变化系数等于日变化系数与时变化系总变化系数等于日变化系数与时变化系数的乘积数的乘积hdzKKK注：注：1.当汗水平均日流量为中间数值时，用内插法求得；当汗水平均日流量为中间数值时，用内插法求得； 2.当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据确定；际数据确定；工业企业生活污水及淋浴污水工业企业生活污水及淋浴污水设计流量设计流量3600360022112221112DCDCTKBAKBAQ工业废水设计流量工业废水设计流量TKMmQz36003地下水渗入量地下水渗入量 对于地下水位较高地区，均存在地下水对于地下水位较高地区，均存在地下水渗入现象；渗入现象； 设计时地下水渗入量设计时地下水渗入量Q4宜根据测定资料宜根据测定资料确定（确定（GB50014-2006室外排水设计规室外排水设计规范）。范）。 城市污水设计总流量城市污水设计总流量 为居住区生活污水、工业企业生活污水为居住区生活污水、工业企业生活污水和工业废水设计流量三部分之和，地下和工业废水设计流量三部分之和，地下水位较高地区还应加上地下水渗入量。水位较高地区还应加上地下水渗入量。4321QQQQQ问题问题 ：计算方法是按照所：计算方法是按照所有排水最大值在同一时间有排水最大值在同一时间发生考虑的，但实际情况发生考虑的，但实际情况并非如此！并非如此！ 设计资料的调查及设计方案的确定；设计资料的调查及设计方案的确定； 污水设计流量的确定；污水设计流量的确定； 污水管道的水力计算；污水管道的水力计算； 污水管道的设计污水管道的设计 ； 污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道水力计算（一）污水管道水力计算（一） 污水管道中污水流动特点污水管道中污水流动特点 大多数情况下，污水管道内部大多数情况下，污水管道内部不承压不承压，利用，利用管道两端的管道两端的水位差水位差从高向低处流动；从高向低处流动； 污水含有一定数量的污水含有一定数量的悬浮物悬浮物，悬浮物可能造，悬浮物可能造成管道的成管道的淤积淤积； 水力计算均水力计算均假定污水流动为均匀流假定污水流动为均匀流，计算公，计算公式也采用明渠均匀流的计算公式；式也采用明渠均匀流的计算公式；污水管道水力计算（二）污水管道水力计算（二） 水力计算基本公式水力计算基本公式vAQIRCv611RnC21321IRnv21321IRAnQ污水管道水力计算（三）污水管道水力计算（三） 水力计算的设计数据水力计算的设计数据 设计充满度设计充满度h/D 设计流速设计流速 最小管径最小管径 最小设计坡度最小设计坡度污水管道的埋设深度污水管道的埋设深度 污水管道工程占排水工程总投资的污水管道工程占排水工程总投资的5075%； 污水管道的污水管道的埋设深度埋设深度是影响污水管道工是影响污水管道工程造价的程造价的重要因素重要因素，合理确定管道埋深，合理确定管道埋深是降低工程造价的重要措施；是降低工程造价的重要措施； 污水管道最小覆土厚度的确定：污水管道最小覆土厚度的确定： 须防止污水发生须防止污水发生冰冻及土壤冻胀损坏管道冰冻及土壤冻胀损坏管道； 须防止管道因须防止管道因地面荷载地面荷载造成破坏；造成破坏； 须满足街区须满足街区污水管道衔接污水管道衔接的需要；的需要；污水管道水力计算（四）污水管道水力计算（四） 污水管道水力计算方法污水管道水力计算方法 已知设计流量，需要确定已知设计流量，需要确定管道断面尺寸管道断面尺寸和和敷敷设坡度设坡度； 首先要满足规定的首先要满足规定的设计充满度设计充满度和和设计流速设计流速； 管道坡度参照地面坡度和最小坡度；管道坡度参照地面坡度和最小坡度； 通常采用通常采用水力计算图水力计算图的方法；的方法； 设计资料的调查及设计方案的确定；设计资料的调查及设计方案的确定； 污水设计流量的确定；污水设计流量的确定； 污水管道的水力计算；污水管道的水力计算； 污水管道的设计污水管道的设计 ； 污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道的设计污水管道的设计(1) 确定排水区界，划分排水流域；确定排水区界，划分排水流域； 污水排水系统设置的界限即污水排水系统设置的界限即排水区界排水区界，是由，是由城镇城镇总体规划总体规划的的设计规模设计规模确定的确定的 排水流域是根据排水流域是根据地形确定地形确定：地形起伏的地区：地形起伏的地区分水线分水线即流域界线；地形平坦地区则尽量即流域界线；地形平坦地区则尽量均均匀地划分匀地划分排水流域排水流域污水管道的设计污水管道的设计(2) 管道定线和平面布置；管道定线和平面布置； 按主干管、干管和支管的按主干管、干管和支管的顺序定线顺序定线 主要原则：主要原则：管线较短管线较短，埋深较小埋深较小，让最大区，让最大区域的污水能够域的污水能够自流排放自流排放 通常考虑的主要因素：污水处理厂及排放口通常考虑的主要因素：污水处理厂及排放口位置；排水体制和地形；大流量污水用户分位置；排水体制和地形；大流量污水用户分布；工程地质及水文地质条件；地下管线及布；工程地质及水文地质条件；地下管线及障碍物的位置等障碍物的位置等管道定线的地形因素管道定线的地形因素 充分利用地形，顺坡排水；充分利用地形，顺坡排水； 在排水区域较低的地方设置主干管或干在排水区域较低的地方设置主干管或干管，使支管或干管的污水自流接入；管，使支管或干管的污水自流接入； 宜使干管与等高线垂直，主干管与等高宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行敷设；线平行敷设； 相对独立的流域可设置独立的排水系统；相对独立的流域可设置独立的排水系统； 管道定线要作方案比较，特别是需要建管道定线要作方案比较，特别是需要建污水提升泵站时；污水提升泵站时；污水管道的设计污水管道的设计(3) 控制点的确定和泵站的设置地点；控制点的确定和泵站的设置地点； 对管道系统埋深起控制作用的点称为对管道系统埋深起控制作用的点称为控制点控制点。各条管道的起点均为控制点，而距离出水口各条管道的起点均为控制点，而距离出水口最远的控制点为整个排水系统的控制点；最远的控制点为整个排水系统的控制点； 控制点标高控制点标高的确定既要尽量实现自流接入和的确定既要尽量实现自流接入和排放，同时也要避免出现因个别控制点增加排放，同时也要避免出现因个别控制点增加整个排水系统埋深的现象；整个排水系统埋深的现象； 中途泵站中途泵站、终点泵站终点泵站 、局部泵站局部泵站污水管道的设计污水管道的设计(4) 设计管段和设计流量的确定；设计管段和设计流量的确定； 相同设计流量、相同材质的相同管径、相同相同设计流量、相同材质的相同管径、相同设计坡度的管段称为设计管段；设计坡度的管段称为设计管段； 设计管段的设计流量包括本段流量、转输流设计管段的设计流量包括本段流量、转输流量和集中流量；量和集中流量； 污水管道的衔接；污水管道的衔接； 水面平接水面平接 管顶平接管顶平接排水检查井的设置及管道的衔接排水检查井的设置及管道的衔接 排水管道在排水管道在管径管径、坡度坡度、高程高程、水流方水流方向向、有支管接入有支管接入及及规定距离的直管段处规定距离的直管段处应设置排水检查井；应设置排水检查井； 排水管道在检查井衔接的原则：排水管道在检查井衔接的原则： 尽可能提高下游管道高程，尽可能提高下游管道高程，减小管道埋深减小管道埋深，降低工程造价；降低工程造价； 避免避免上游管道形成回水造成上游管道形成回水造成淤积淤积；污水管道的衔接方式污水管道的衔接方式排水管道的跌水连接排水管道的跌水连接 当地形坡度大于管道坡度时应考虑采用当地形坡度大于管道坡度时应考虑采用跌水连接。跌水连接。室外排水设计规范室外排水设计规范具体具体规定如下：规定如下： 4.5.1 管道跌水水头为管道跌水水头为1.02.0m时，宜设跌时，宜设跌水井；跌水水头大于水井；跌水水头大于2.0m时，应设跌水井。时，应设跌水井。管道转弯处不宜设跌水井。管道转弯处不宜设跌水井。 4.5.2 跌水井的进水管管径不大于跌水井的进水管管径不大于200mm时，时，一次跌水水头高度不得大于一次跌水水头高度不得大于6m；管径为；管径为300600mm时，一次跌水水头高度不宜大时，一次跌水水头高度不宜大于于4m。跌水方式可采用竖管或矩形竖槽。跌水方式可采用竖管或矩形竖槽。管径大于管径大于600mm时，其一次跌水水头高度及时，其一次跌水水头高度及跌水方式跌水方式应按水力计算确定应按水力计算确定。 污水管道的设计污水管道的设计(5) 城市道路下的各种管线包括：给水管、城市道路下的各种管线包括：给水管、污水管、雨水管、煤气管、热力管、电污水管、雨水管、煤气管、热力管、电力电缆、电讯电缆等；同时还会有地铁力电缆、电讯电缆等；同时还会有地铁等地下设施；等地下设施； 地下管线发生矛盾时遵循的原则：地下管线发生矛盾时遵循的原则： 压力流让重力流压力流让重力流 可弯曲的让不可弯曲的可弯曲的让不可弯曲的 新建让已建的新建让已建的 临时的让永久的临时的让永久的 检修次数少的让检修次数多的检修次数少的让检修次数多的污水管道在街道上的位置污水管道在街道上的位置 除非万不得已，所有地下管线布置在非除非万不得已，所有地下管线布置在非机动车道、人行道和绿化带下。机动车道、人行道和绿化带下。 设计资料的调查及设计方案的确定；设计资料的调查及设计方案的确定； 污水设计流量的确定；污水设计流量的确定； 污水管道的水力计算；污水管道的水力计算； 污水管道的设计污水管道的设计 ； 污水管道平面图及纵剖面图的绘制污水管道平面图及纵剖面图的绘制谢谢谢谢!