污水管网的设计说明及设计计算 - 图文

污水管网的设计说明及设计计算

1.设计城市概况

假设城市设计为江西某中小城市的排水管网设计，有明显的排水界限，分为河南区与河北区，坡度变化较大。河流为其城市的地面标高的最低点，由河流开始向南、向北地面标高均有不同程度的增加，且城市人口主要集中河北区，城区基本出去扩建状态中，发展空间巨大，需要结合城市的近远期规划进行管网布置。城市的布局还算合理，区域划分明显，交通发达，对于布管具有相当的简便性。

2.污水管道布管 (2).管道系统的布置形式

对比各种排水管道系统的布置形势，本设计的污水管铺设采用截留式，在地势向水体适当倾斜的地区，各排水区域的干管可以最短距离沿与水体垂直相较的方向布置，沿河堤低边在再敷设主干管，将各个干管的污水截留送至污水厂，截流式的管道布置系统简单经济，有利于污水和雨水的迅速排放，同时对减轻水体污染，改善和保护环境有重大作用，适用于分流制的排水系统，将生活污水、工业废水及初降废水经处理后排入水体。截流式管道系统布置示意图如下.

1—城镇边界 2—排水流域分界线 3—干管 4—主干管 5—污水厂 6—泵站 7—出水口

(2).污水管道布管原则

a.按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，并对多种方案进行技术经济比较；

b.首先确定排水区界、排水流域和排水体制，然后布置排水管道，应按主干管、干管、支管c.的顺序进行布置；

d.充分利用地形，尽量采用重力流排除污水，并力求使管线最短和埋深最小； e.协调好与其他地下管线和道路工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接； f.规划时要考虑使管渠的施工、运行和维护方便；

g.规划布置时应该近远期结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。

(3).污水管道布管内容

①.确定排水区界、划分排水流域

本设计中有很明显的排水区界，一条河流自东向西流动，将整个城镇划分为河南区与河北区；同时降排水区域分为四个部分，分别有四条干管收集污水，同一进入位于河堤的主干管，送至污水处理厂。

②.污水厂和出水口位置的选择

本设计中河流流向为自东向西，同时该城镇的夏季主导风向为南风，所以污水处理厂应该设置在城市的西北处河流下游，由于该城镇是中小型城市，所以一个污水处理厂足以实现污水的净化。

③.污水管道的布置与定线

污水管道的平面布置，一般按照主干管、干管、支管的顺序进行。在总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向和平面布置。

定线时，应该充分利用地形，使污水走向按照地面标高由高到低来进行，主干管敷设在地面标高较低的河堤处，管道敷设不宜设在交通繁忙的快车道和狭窄的道路下，一般设在两侧的人行道、绿化带或慢车带下。

支管的平面布置形式采用穿坊式，组成的一个污水排放系统可将该系统穿过其他街区并与所穿过的街区的污水管道相连接。管道的材料采用混凝土管。

④.确定污水管道系统的控制点和泵站的设置地点

管道系统的控制点为两个工厂和每条管道的起点，这些点决定着管道的最小埋深，由于整个管道的敷设过程中，埋深一直满足最实用条件，且对于将来的发展留有空间，所以不需要提升泵站，全部依靠重力流排水。

⑤．确定污水管道在街道下的具体位置

充分协调好与其他管段的关系，污水和雨水管道应该敷设在给水管道的下面，处理管道的原则为：未建让已建的，临时性管让永久性管，小管让大管，有压管让无压管，可弯管让不可弯管。

根据以上分析，对整个区域进行布管，干管尽量与等高线垂直，主干管沿河堤进行布置，基本上与等高线平行，整个城镇的管道系统呈现截流式布置，布管方式见附图。（污水管道系统的总体平面布置图）。

3. 管段设计计算：

①．设计流量计算：

按照远期规划，城市街坊人口密度远期规划在河南区与河北区分别为400人/公顷以及500人/公顷。为了能够满足远期城市的规划，本设计将按照远期的规划人口密度进行流量核算（见表1）。

表1 人口分布、房屋建筑、卫生设备状况表

街坊人口密度(人/公顷) 区域名称 近期 河南区 250 远期 400 房屋建筑 屋 数 卫生情况 3 室内有给水排水卫 生设备和淋浴设备 室内有给水排水卫 生设备和淋浴设备 河北区 350 500 5 ②．生活污水的比流量

查综合生活用水量定额可知，本类城市的综合生活用水量定额为 170~280L/（人·d），取其平均生活用水量定额为200L/（人·d）。假定该城市的给水排水的完善程度为一般地区，污水排放系数按0.9计算。则综合生活污水量定额为200×90%=180 L/（人·d），

134.89?50067490=河北区：A北=134.98ha 人口总数=街坊人口密度?街坊面积=cap Qd=?q1iN1i180?67490??140.60 L/s

24?360024?3600总变化系数为：Kz?2.72.7??1.57 0.110.11Qd140.60则比流量：q北?Qd140.60??1.042 (L/s)/hm2 A134.98?i河南区：A南=9.83ha 人口总数=街坊人口密度?街坊面积=9.83?400=3932 cap

Qd=?q1iN1i180?3932??8.192 L/s

24?360024?3600总变化系数为：Kz?2.72.7??2.14 Qd0.118.1920.11则比流量：q北?Qd8.192??0.833 (L/s)/hm2 ?Ai9.83③．排水区域的面积及流量

共有四十块街坊，给各个小区编号（1~40）（具体编号见污水管道系统的平面布置图），同时求得各个区域面积，并结合比流量求得各区域污水流量（见下表）。

各个区域的面积、流量

管段管段长度编号L/m121~22062~31803~41634~52125~62336~71707~81858~92129~1016110~1110211~128512~1345213~污水厂455设计流量Q/(L/s)358.2164.8564.8571.5383.8697.4897.48105.70138.00141.99141.99201.19339.05管道直径D/mm4450450450450500500500500550550550600700设计设计充满度设计流速坡度v/(m/sh/Dh/mI/‰)56781.200.620.600.271.300.640.600.271.300.640.600.271.500.690.600.271.300.690.600.301.700.790.600.301.700.790.600.302.000.860.600.302.100.940.600.332.200.960.600.332.200.960.600.332.201.040.650.392.701.280.650.46降落量IL/m90.250.230.210.320.300.290.310.420.340.220.190.991.23地面上端10104.80104.20103.10101.90101.70101.80101.30101.70101.80101.50101.60101.30101.20下端11104.20103.10101.90101.70101.80101.30101.70101.80101.50101.60101.30101.20101.40上端12102.07102.30102.01101.75101.40101.08100.75100.40100.0599.7899.5999.5098.71标高水面下端13102.07102.30102.01101.75101.40101.07100.75100.40100.0599.7899.5999.5098.70埋设深度/m管内底上端下端1415101.80101.80102.03102.03101.74101.74101.48101.48101.10101.10100.78100.77100.45100.45100.10100.1099.7299.7299.4599.4599.2699.2699.1199.1198.2598.25上端163.002.401.070.420.220.700.531.251.701.782.152.192.09下端172.401.070.160.220.700.531.251.701.782.152.042.093.15

④、工业企业的集中流量计算

工厂排除的工业废水作为集中流量经过简单处理符合排放标准后排入城市污水管网系统，可以根据两个工厂的不同班次不同车间的人数求出各个工厂的污水流量，计算按照最大使用量的班次来进行，两个工厂的工人人数见下表。

时变化系职工淋浴人职 工 人 数 第 一 班 热车间 一般车间 职工人淋浴人职工人淋浴人第 二 班 热车间 一般车间 职工人淋浴人职工人第 三 班 热车间 一般车间 淋职浴工人人污水管出淋口浴管人底工 平 厂 均 日 流 量 (m3/d) 数 人数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 数 埋深(m) 1 3000 2 2500 1.3 300 100 400 110 280 90 380 100 200 70 250 70 2.3 1.4 200 80 230 70 250 110 300 90 150 60 180 50 2.5 工厂I：

生活污水：根据其工业企业规划资料来计算企业的生活污水产生量：

?Q1?A1B1K1?A2B2K2C1D1?C2D2?3600T3600300?3?35?2.5?400?3?25?3.03600?24?100?3?60?110?3?403600?3?4.84L/s工业生产污水：

一般情况下，工业废水量的日变化不大，其日变化系数可取为1，所以工厂的总变化系数为1.3。

Q2?MKZ3000?1.3?1000??45.2L/s3600T86400所以工厂I的污水量为：Q3?Q1?Q2?4.84?45.2?50.04L/s 工厂II：

生活污水：根据其工业企业规划资料来计算企业的生活污水产生量：

工业生产污水：本企业的总变化系数为1.4，所以其工业污水量为：

Q4?A1B1K1?A2B2K2C1D1?C2D2?3600T3600250?3?35?2.5?300?3?25?3.03600?24??110?60?90?403600?4.37L/sQ5?MKZ2500?1.4?1000??40.51L/s3600T86400所以工厂II的污水量为：Q6?Q4?Q5?4.37?40.51?44.88L/s ⑤、划分设计管段，计算设计流量

根据布管方式计算出主干管和所有干管的各个管段的长度，列表如下：

编号1~22~33~44~55~66~77~8管段长度 L/m206180163212233170185编号8~99~1010~1111~1212~1314~1515~16管段长度L/m21216110285452100288编号16~1717~1818~919~2020~2121~2222~12管段长度L/m23218077290233190213编号23~2424~2525~2626~1327~2828~2929~13管段长度L/m272354132160160167123各设计管段的设计流量应列表进行计算。在初步设计中，只计算干管和主干管的设计流量；在技术设计和施图设计图中，要计算所有的管段的设计流量。本设计为初步设计，故只计算主干管和干管的设计流量。

总变化系数的确定 按照以下规则：

①、Qd?5L/s,KZ?2.3; ②、5L/s?Qd?1000L/s,Kz?③、Qd?1000L/s,KZ?1.3;

2.7; 0.11Qd管段的设计流量 应该按该式计算：

qij?(q1?q2)?KZ?q3；

qij—本段的设计流量；q1—本段流量；q2—转输流量；q3—集中流量。

集中流量一般是指大型工业企业或者是火车站等密集地区。 1—2为整个主干管的起点，这个管段本段流量为

q1?q北?F?1.042?3.90?4.06L/s

转输流量为1.95 L/s，从工厂I转输的集中流量为50.04 L/s.则管段的设计流量为沿线流量、集中流量之和为59.48 L/s。

其他各管段的计算结果如下表：

居民生活污水日平均流量分配本段管段设计流量计算集中流量总合计流沿线流变化系本段量量转输数流量（L/s)（L/s)流量设计流量（L/s) 管段街坊转输比流量编号街坊面积流量 流量 （L/s)/h（L/s)编号（ha（L/s)

）

123 1~283.92~373.32 3~44~533.48 5~622.87

6~713.337~8 8~944.78 14~15144.7615~16134.19 16~17123.3417~18112.5 18~9 9~10101.3410~11151.99 11~12

19~2020~21 21~22 22~12202.8912~13265.81 23~2424~25325.29 25~26312.37

26~13252.2427~284

28~2929~1313~污水厂 计算：

（1）设计要求 ①设计充满度：

a451.0424.061.0423.461.0423.631.0422.991.0423.471.0424.981.0424.961.0424.371.0423.481.0422.611.0421.401.0422.071.0423.011.0426.051.0425.511.0422.471.0422.3367.001.956.016.019.479.479.479.4713.1017.0920.0824.6528.1228.1228.1228.1233.104.964.969.339.3312.8112.8115.4218.0318.0352.5353.9353.9356.0056.0056.009.439.4318.2318.2325.0625.0630.5433.5589.5595.605.895.8916.9822.4923.3825.8537.7240.054.584.587.267.26892.2213.332.1119.972.1119.972.0326.651.9438.981.8752.601.8752.601.8460.822.3011.412.1119.702.0426.132.0030.811.9635.421.7493.901.7397.111.7397.112.1119.891.9635.771.8947.471.8361.551.63156.312.2213.081.9243.121.8948.801.8072.062.3010.532.1715.76（L/s)（L/s)101112044.8858.21044.8864.85044.8864.85044.8871.53044.8883.86044.8897.48044.8897.48044.88105.700011.410019.700026.130030.810035.42044.88138.78044.88141.99044.88141.9919.8935.7747.4761.5544.88201.1913.0843.1248.8072.0650.0450.0450.0460.5750.0465.80339.05水力

充满度是在设计流量下，污水在管道中的实际水深h与管径D的比值，为了具体运行时方便，污水管段一般充满度都不会使用满流，同时行业中有最大以及最小的设计充满度见下表

污水管道的最大、最小设计充满度 管径或渠道最大设条件 高度（mm） 计充满度 最大 200－300 350－450 500－900 ≥1000 0.55 0.65 0.7 0.75 最小 建议 一般 最小设计充满 h/D＝0.25 h/D＝0.5

充满度示意图

在本设计中，充满度统一按照0.5来计算。 ②、设计流速

与设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度成为设计流速。设计流速过小，污水流动缓慢，其中的

悬浮物容易沉淀淤积；反之，设计流速过高，产生对管壁的冲刷，使得管材损坏严重，管道的使用寿命降低。

一般规定：

最小设计流速：污水0.6m/s、明渠0.4m/s、雨污合流0.75m/s。 最大设计流速：金属管10m/s、非金属5m/s、明渠查表。 本设计的设计流速全部按0.6m/s计算。 ③、最小设计坡度

在污水管道系统设计时，通常使管道敷设坡度与地面坡度一致，这对降低管道系统的造价非常有利。但相应于管道敷设坡度的污水流速应该等于或大于最小设计流速，这在地势平坦地区或管道逆坡敷设是尤为重要。为了防止其管道的沉淀淤积，所以行业中有规定最小的设计坡度。

我国《室外排水设计规范》一般规定：

在设计充满度为0.5时，管径为200mm时，最小设计坡度为0.004；管径为300mm时，、最小设计坡度为0.003。街坊厂区内为0.004 ；街道为0.003。

④、设计最小管径：一般在污水管道系统的上游部分，污水设计流量很小，若根据设计流量计算，则设计管径会很小。根据管径养护经验证明，管径过小容易堵塞，从而增加管道清淤次数，并给用户带来不便。采用较大的管径可采用较小的设计坡度，从而使管道的埋深减小，降低工程造价。我国《室外排水设计规范》规定：污水管道到在街坊和厂区内的最小设计管应为200mm，在街道下的最小设计管径为300mm。本设计中的所有管段均满足以上要求。

⑤、不计算管段

在污水管道的设计过程中，若某设计管段的设计流量小于其在最小管径、最小设计流速、最小设计充满度条件下管道通过的流量，则这样的管段称为不计算管段。设计时不再进行水力计算，直接采用最小管径即可，其他的水力参数则按照最小管径来核算。、

⑥、最小埋设深度

管道的埋深：地面到内壁底的距离。 覆土厚度：地面到外壁顶的距离。

为了满足如下的技术要求而提出最小覆土厚度： a.防止冰冻膨胀而损坏管道 b.防止管壁因地面负载而破坏 c.满足街坊污水连接管衔接的要求 根据《室外排水设计规范》规定： 防冻—无保温时为冰冻线上0.15m； 防负载—车行道下最小覆土0.7m； 衔接—建筑物出户管0.5－0.6m。 ⑦、污水管道的衔接

在污水管道系统中，为了满足管道衔接和养护管理的要求，通常在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方设置检查井。在检查井中必须考虑上下游管道衔接时的高程关系。管道衔接时应遵循一下两个原则：

尽可能提高下游管道的高程，以减少管道的埋深，见底造价； 避免在上游管段中形成回水而造成淤积。

常见的衔接方式有：管顶平接、水面平接、设跌水井的方式。

本设计采用管底平接进行管道的敷设。 ⑧、主干管的水力计算： 主干管的水力计算结果如下：

管段长度L/m220618016321223317018521216110285452设计流量Q/(L/s)358.2164.8564.8571.5383.8697.4897.48105.70138.00141.99141.99201.19339.05管道直径D/mm4450450450450500500500500550550550600700设计坡度I/‰51.201.301.301.501.301.701.702.002.102.202.202.202.70设计流速v/(m/s)60.620.640.640.690.690.790.790.860.940.960.961.041.28设计充满度h/D70.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.650.65h/m80.270.270.270.270.300.300.300.300.330.330.330.390.46标高水面上端12101.87102.30102.01101.75101.40101.08100.75100.40100.0599.7899.59下端13101.62102.07101.80101.44101.10100.79100.4499.9899.7199.5599.4198.5097.48埋设深度/m管内底上端14101.60102.03101.74101.48101.10100.78100.45100.1099.7299.4599.2699.1198.25下端15101.35101.80101.53101.17100.80100.49100.1499.6899.3899.2299.0898.1197.02上端163.202.401.070.420.220.700.531.251.701.782.152.192.09下端172.851.300.370.531.000.811.562.122.122.382.223.094.38管段编号11~22~33~44~55~66~77~88~99~1010~1111~1212~13降落量IL/m90.250.230.210.320.300.290.310.420.340.220.190.991.23地面上端10104.80104.20103.10101.90101.70101.80101.30101.70101.80101.50101.60101.30101.20下端11104.20103.10101.90101.70101.80101.30101.70101.80101.50101.60101.30101.20101.4099.5098.7113~污水厂455

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