污水沟道系统的设计
城市污水之城市排水系统的体制和组成(教案)
城市污水之城市排水系统的体制和组成（教案）
Luoyang Institute Of Science & Technology
洛阳理工学院环境工程与化学系《管网与泵站》课程教案
第一章
排水沟道系统
课程学习目标和基本要求：
(1)全面掌握和了解城镇排水工程系统规划的基本概念、常识。 (2)准确掌握有关城
镇排水管网设计的基本原理以及相关的计算方法。
第一节城市排水系统的体制和组成
排水系统：为了系统地排除和处置各种废水而建设的一整套工程设施。排水体制：
污水不同的排出方式所形成的排水系统。一、规划与定线
排水沟道系统应根据城市规划和建设情况统一考虑，分期建设。排水沟道系统使用年
限长，改建困难，因此，应按远期水量设计，远期的规划年限应与城市的总体规划相协调。
排水沟道系统的平面布置，应根据地形、道路建设情况、原有和规划的地下设施，施
工条件以及城市污水处理厂的位置等许多因素综合考虑确定。
排水沟道的流向与在街道上的位置应与街道的坡度协调、配合。（堵塞溢流）在一
般情况下，排水沟道应尽量避免设在车行道下，如不可避免，应充分考虑施工对交通和路
面建设的影响。二、排水系统的体制
合流制排水系统――将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套沟道内排除的系统。
分直排式合流制排水系统和截流式合流制排水系统两种。
分流制排水系统――将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的沟道内排除的系统。分完全分流制排水系统、不完全分流制排水系统和半分流制排水系统。
河流1、直排式合流制排水系统（见图1－1）
将排除的混合污水不经处理和利用就近直接排入水体。以往的老城市差不多都是采用
排水沟道系统PPT幻灯片
求
敷设。
管顶与河床的垂直距离一般不小于0.5m。
管线不少于两条。
①进水井 ② 出水井 ③沟管 ④溢流堰
直管式倒虹管
防止倒虹管内污泥淤积的措施
(1) 提高倒虹管内的设计流速：一般采用 1.2~1.5m/s；
(2) 最小管径采用200mm；
(3) 在进水井或靠近进水井的上游沟道的窨井底 部设沉淀槽；
道出水口上游的适当位置应设置潮门井，潮门井是 装有防潮闸门的窨井。
1:10～1:20
潮门井
十一、雨水口
雨水口是在雨水沟道或合流沟道上收集地面雨 水的构筑物。
设在交叉路口、路侧边沟的一定距离处以及设有 道路边石的低洼地方。
雨水口的形式和数量应按汇水面积上所产生的 径流量和雨水口的泄水能力来确定。
雨水口包括进水、井身和连接管三部分。
有污水排水系统，又 有雨水排水系统
只有污水排水系统， 没有完整的雨水系统
既有污水排水系统， 又有雨水排水系统。 在雨水干沟上设雨水 跳越井可截流初期雨 水和街道冲洗废水入 污水沟道
源自文库
直排式合流制排水系统
完全分流制排水系统
不完全分流制排水系统
适用于地形适宜、 有地面水体、可顺
利排泄雨水的城镇。
半分流制排水系统
课程考核方式：
讲课学时：54学时 成绩组成：考勤成绩+平时作业 成绩+期末考试成绩 教材：同济大学 高廷耀主编
城市污水管道系统的规划设计
城市污水管道系统的规划设计城市污水管道系统的规划设计
第一节沟道中的水流情况
污水在沟道系统中的流动特点
1.管网呈树枝状且沿程流量递增；
2.靠重力流动；
3.污水中含有杂质(①??清水；②过水断面面积变化；③粗糙系数发生变化。)近似按清水出厂管计算；
4.沟道中流速沿程有变化：(①沿程流量有变化；②转弯，交叉，变径等处流速有变化。)近似按稳定均匀流计算。
第二节污水沟道水力学设计的原则
沟道水力学设计：根据水力学原理确定沟道的管径，坡度和高程。
一.设计原则(见教材)
1.不溢流
2.不淤积
3.不冲刷沟壁
4.要注意通风
第三节沟道水力学计算用的基本公式
一.水力计算公式
1.流量公式：Q=Av(4.
2.1)
式中：Q-设计流量(m3/s)；
A-水流有效断面面积(m2)；
v-流速(m/s)。
2.流速公式：
式中：v-流速(m/s)；
R-水力半径(m)；
I-水力坡降；
n-粗糙系数。
3.方程组：①流速公式；②qv=
二.污水设计流量计算
污水管道系统是由污水管道及管道系统上的附属构筑物组成。污水管(渠)
道设计的主要内容包括：划分排水流域，进行管网定线；划分设计管段，确定
各设计管段的设计流量；进行管(渠)道的水力计算，确定管径、坡度、流速及
埋深等；绘制管(渠)道平面图及剖面图。
2.1污水设计流量计算
污水设计流量是污水管道系统及附属构筑物设计的依据。
2.1.1设计污水量定额
居民生活污水定额是指居民每人每日所排出的平均污水量。
居民生活污水定额与居民生活用水定额、建筑内给排水设施水平及排水系
统普及程度等因素有关。
我国现行《室外排水设计规范》规定，可按当地用水定额的80%~90%采用。对给排水系统完善的地区可按90%计，一般地区可按80%计。
污水沟道系统的设计
特大排污户单独计算，其余用 qv0 算。 三、公共建筑生活污水设计流量
公共建筑生活污水量可与居民生活污水量合并计算，此时应选综合生活污水量定额， 也可单独计算。公共建筑生活污水量按下式计算：
Q Si N i K hi 3600 Ti
式中：Q——公共建筑生活污水设计流量，L/s； Si——各公共建筑最高日生活污水量标准，L/(用水单位·d)，一般按《室内给水排水 设计规范》推荐的参数选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参考相似建 筑选用； Ni——各公共建筑在设计使用年限终期所服务的用水单位数； Khi——各公共建筑污水量的时变化系数； Ti——各公共建筑最高日排水小时数，h。
四、设计步骤
1、确定排水区界(区界既定，排水规模亦定) 原则：凡是有完善卫生设备的建筑区都应设置污水管道。 2、划分排水流域 原则： 一般来说，流域边界应与分水线相符合。
25
第三章 污水沟道系统的设计
分水岭最高点的连线（或等高线向外凸出部分顶点的连线）称为分水线（或分水 界）。如，秦岭的山脊线即是长江和黄河的分水线。降落在分水线两侧的降水分别流入两 个流域。
○
○○
○
○
○
○
○
○
○
a. 围坊式
○
○
○○ ○
○
○
b. 低侧式
城市污水之城市排水系统的体制和组成
第一章城市污水之城市排水系统的体制和组成
课程学习目标和差不多要求：
(1)全面把握和了解城镇排水工程系统规划的差不多概念、常识。
(2)准确把握有关城镇排水管网设计的差不多原理以及相关的运算方法。
第一节都市排水系统的体制和组成
排水系统：为了系统地排除和处置各种废水而建设的一整套工程设施。
排水体制：污水不同的排出方式所形成的排水系统。
一、规划与定线
排水沟道系统应依照都市规划和建设情形统一考虑，分期建设。排水沟道系统使用年限长，改建困难，因此，应按远期水量设计，远期的规划年限应与都市的总体规划相和谐。
排水沟道系统的平面布置，应依照地势、道路建设情形、原有和规划的地下设施，施工条件以及都市污水处理厂的位置等许多因素综合考虑确定。
排水沟道的流向与在街道上的位置应与街道的坡度和谐、配合。〔堵塞溢流〕在一样情形下，排水沟道应尽量幸免设在车行道下，如不可幸免，应充分考虑施工对交通和路面建设的阻碍。
二、排水系统的体制
合流制排水系统——将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套沟道内排除的系统。分直排式合流制排水系统和截流式合流制排水系统两种。
分流制排水系统——将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的沟道内排除的系统。分完全分流制排水系统、不完全分流制排水系统和半分流制排水系统。
1、直排式合流制排水系统〔见图1－1〕
将排除的混合污水不经处理和利用就近直截了当排入水体。以往的老都市差不多差不多上采纳这种排水体制。
特点：对水体污染严峻；沟道建设相对较少，又不建污水厂，因此投资较低；不能满足环境爱护的需要，一样不宜采纳。
环境工程土建--污水厂(上)
1
厂址的选择
污水处理厂的厂址选择受到污水的处理方式与排放点位置 的影响，应在整个排水系统设计方案中综合考虑，全面规划。
❖ 1.厂址应选在地质条件较好的地方。地基较好，承载力较大， 地下水位较低，便于施工。
❖ 2. 处理厂应尽量少占土地和不占良田。同时，要考虑今后有适 当的发展余地。
❖ 3. 要考虑周围环境卫生条件。 ❖ 4. 处理厂应设在靠近电源的地方，并考虑排水、排泥的方便。 ❖ 5. 处理厂选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。
计算，以使洪水季节能自流排出； ❖ 污水、污泥流程应配合好，尽量减少需抽升的污泥量； ❖ 比例：横向1:500、纵向 1:50～1:100
污水流经各处理构筑物的水头损失
构筑物名称
格栅 沉砂池 沉淀池：平流
竖流 辐流 双层沉淀池 曝气池：污水 潜流入池 污水跌水入池
水头损失 (cm)
10～25 10～25 20～40 40～50 50～60 10～20
叶轮1安装在泵壳2内， 并紧固在泵轴3上，泵轴由 电机直接带动。泵壳中央有 一液体吸入4与吸入管5连 接。液体经底阀6和吸入管 进入泵内。泵壳上的液体排 出口8与排出管9连接。
离心泵的工作原理
• 在泵启动前，泵壳内 灌满被输送的液体；
• 启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也随着转 动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得 能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体 由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能， 最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。
污水泵站设计
第三章污水沟道系统的设计
第一节污水设计流量的确定
污水设计流量：污水沟道的设计流量是设计期限(20~30年)终了时的最大日(或最大班)最大时的污水流量,它包括生活污水设计流量和工业废水设计流量,在地下水位较高的地区，宜适当考虑地下水渗入量。
一. 生活污水设计流量的确定：城镇居住区和工厂居住区的生活污水设计流量是按每人每日平均排出的污水量、使用沟道的设计人数和总变化系数计算的，（一）居住区
式中：q v——居住区的生活污水设计流量；
q vn——居住区的生活污水量标准（见附录二）；
N——使用沟道的设计人数；
K总——总变化系数。
1. 居住区的生活污水量标准q vn的取值
与①室内卫生设备的情况②当地气候③生活水平④生活习惯有关。
（1）从总体规划中查得；（2）采用《居住区生活污水量标准》（见附录二）；（3）按本地区或相似地区实际统计得居住取用水量预测。
2. 设计人口数N：设计期限终了时的预估人口数，与城市的发展规模及人口的增长率有关。
估算方法(1)按城市总体规划确定的人口密度计算：
式中：P——人口密度，即单位面积上的人口数，人/ hm2，分为城市人口密度和街坊人口密度；
A——排水区域的面积，公顷（hm2）。
估算方法(2)按人口自然增长率估算：
式中：N——设计人口数，即n年后的估计人口数；
N0——现在人口数；
γ——人口自然增长率；
n——设计期限，20~30年。
3. 总变化系数K总
居住区的生活污水量标准q vn是一个平均值。流入污水管道的污水量时刻在变化，变化程度通常用变化系数表示。
日变化系数K日——一年中最大日污水流量与平均日污水量的比值。
清掏污水沟工程方案设计
清掏污水沟工程方案设计
一、工程概况
污水沟是城市中的重要污水排放设施，其畅通与否直接关系到城市环境的卫生与市民的生活质量。为了保证污水沟的正常运行和清洁，定期进行清掏工作是非常必要的。本工程旨在对某市区内的污水沟进行清掏工作，并设计方案进行污水沟的清理与维护。
二、工程目标
1. 消除污水沟内的淤泥、垃圾等杂物，确保污水沟通畅，避免塞堵引起的积水等问题。
2. 提升污水沟的运行效率和排水能力，保障城市排水系统的正常运行。
3. 增加清掏间隔，延长清掏周期，降低维护成本。
三、工程范围
1. 清掏范围：本工程清掏范围包括市区内的主要污水沟道，总长度约10公里。
2. 清掏对象：污水沟内的淤泥、垃圾等杂物。
3. 工程期限：计划工期为60天。
四、工程流程
1. 前期准备：确定清掏范围，调查勘测污水沟细节并制定详细的工程方案。
2. 设备准备：配备清掏所需设备与工具，包括吸污车、清淤机等。
3. 施工工艺：根据污水沟不同段落的情况，采用适当的清掏工艺。
4. 清掏作业：根据工程方案，对污水沟进行逐段清掏作业。
5. 垃圾处理：将清理出的淤泥、垃圾等杂物进行分类处理，并送往指定的垃圾处理场。
6. 后期整治：清掏完毕后，对污水沟进行整治，修补破损部分，保证污水沟的完好。
五、工程方案设计
1. 清掏设备选择：
（1）吸污车：配备大功率吸污车，可根据情况调整吸入能力，适用于不同程度的淤泥清理。
（2）清淤机：采用能够高效清理淤泥的清淤机，提高清淤效率。
2. 清掏工艺：
（1）干法清掏：对于干燥的淤泥，采用吸污车或清淤机进行干法清掏。
污水管网设计与计算
四、最小设Leabharlann Baidu坡度
（1）顺坡
（2）平坦
（3）反坡
——相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小 设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。
设计充满度一定时，管径越大，最小设计坡度越小。
查表(表2-3)确定最小设计坡度
规定：管径200mm的最小设计坡度为0.001； 管径300mm的最小设计坡度为0.003或0.002 。
（3）管段衔接设计
污水管网设计 ▪ 流量 管径，坡度 ▪ 衔接方式，计算埋深
例 1 已知设计沟段长度L为240m；地面坡度I为0.0024； 流量qV为40L/s，上游沟段管径D＝300mm，充满度h/D为0.55，
沟底高程为44.22m，地面高程为46.06m，覆土厚度为1.54m。
第五节 管道的衔接
衔接原则： （1）尽可能提高下游沟段的高程，以减少埋深，从而 降低造价，在平坦地区这点尤其重要； （2）避免在上游沟段中形成回水而造成淤积； （3）不允许下游沟段的沟底高于上游沟段的沟底。
衔接 方法
沟（管）顶平接 水面平接
沟（管）底平接
下游埋深增加； 产生回水可能 性较小
下游埋深较浅； 易产生回水
设 深 度
▪ 满足地面荷载要求： 车行道下最小覆土厚度0.7m，人行行道下0.6m。
雨污水排水管网设计PPT
或参考相近建筑选用。
m ——公共建筑在设计年限内所服务的用水单位数； T ——公共建筑最高日排水时间，h； Kh——公共建筑生活时变化系数，是最大日最大时污
水量与最大日平均时污水量的比值 。
污水设计流量的计算（续3）
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
Q3
第3章 排水管网设计
3.2 污水管道系统设计
确定排水区界，划分排水流域 管道定线 控制点确定和泵站的设置地点 污水设计流量计算 设计管段及设计流量的确定 污水管道水力计算 污水管道的衔接 绘制管道平面图和纵剖面图
管道定线
——在总平面图上确定污水管道的位置和走向。
地形
管道定线的影响因素 污水厂和出水口的位置
3.4 合流制管渠系统设计
第3章 排水管网设计
3.1 概述（1）
排水管道的设计任务：
——规划设计收集和输送污水、雨水的一整套工 程设施和构筑物。
排水管道的设计步骤：
设计资料的 调查
设计方案 的确定
设计计算
设计图纸 的绘制
第3章 排水管网设计
3.1 概述（2）
设计资料调查
设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的总 体规划及其他基础设施情况
设计流量包括生活污水量和工业废水量。设计流量按最 大日最大时流量设计。
某道路污水管线方案设计图（共7张）
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4、比流量 qv0
由(3-1)和(3-2)得：
qv
qvn P A 24 3600
K总
qv0
A K总
其中：比流量 qvo
qvn P 24 3600
，其含义为：设计沟道单位排水面积的平均流量。
5、设计沟段排水面积 A
常通过划分街坊的泄水面积来确定设计沟段的排水面积。具体划分方法有：围坊式、 低侧式和对边式。
qv
qvn N 24 3600
K总
(3-1)
式中：qv——居住区的生活污水设计流量，L/s；
qvn ——居住区生活污水量标准(每人每日平均排出的污水量，可查阅《建筑给水排
水设计规范》)；
N——使用沟道的设计人数；
K 总——总变化系数。
公式中相关参数的确定：
1、 qvn
居住区生活污水量标准 qvn 为设计期限终了时，每人每日排出的平均污水量，按《建
2、设计人口数 N
设计人口数 N 为设计期限终了时的预估人口数，与城市的发展规模及人口的增长率有
关。其估算方法有二：
Байду номын сангаас(1) 按城市总体规划确定的人口密度计算
N=PA
(3-2)
式中：P——人口密度，即单位面积上的人口数，人/ha；
A——排水区域面积，ha。
(2) 按人口自然增长率计算
N N 0 (1 )n
表 3-1 生活污水量总变化系数 K 总
平均日流量/(L·s-1)
5
15
40
70 100 200 500 ≥1000
总变化系数 K 总
2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
注：a. 当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内插法求得；
b. 当平均日流量小于 5L/s，则 K 总取 2.3；当大于 1000L/s，则 K 总取 1.3
③ 经验公式计算：
由于一般城市缺乏 K 日和 K 时的数据，故式(3-4)～(3-5)在实际中应用困难。此时可用
下式计算。该式是我国在多年观测资料的基础上进行综合分析得出的计算公式。
2.3
2.7
K总
Q 0.11 d
1.3
Qd≤5 L/s 5< Qd <1000 L/s
Qd≥1000 L/s
(Qd 为平均日平均时流量)
6、关于 qv qv0 A K总 的使用原则
特大排污户单独计算，其余用 qv0 算。 三、公共建筑生活污水设计流量
公共建筑生活污水量可与居民生活污水量合并计算，此时应选综合生活污水量定额， 也可单独计算。公共建筑生活污水量按下式计算：
Q Si N i K hi 3600 Ti
式中：Q——公共建筑生活污水设计流量，L/s； Si——各公共建筑最高日生活污水量标准，L/(用水单位·d)，一般按《室内给水排水 设计规范》推荐的参数选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参考相似建 筑选用； Ni——各公共建筑在设计使用年限终期所服务的用水单位数； Khi——各公共建筑污水量的时变化系数； Ti——各公共建筑最高日排水小时数，h。
水污染控制工程(上)
第三章 污水沟道系统的设计
§3-1 污水设计流量的确定
一、设计流量选取的原则
选取设计期限(20~30 年)内的最大日(或最大班)最大时的污水流量作为设计流量。(包括 生活污水设计流量和工业废水设计流量，在地下水位较高的地区，宜适当考虑地下水渗入 量)
二、居住区的生活污水设计流量的确定
(3-5)
总变化系数： K总
一年平中均最日大污日水污量水（量/（24）/ 24）
最大日最大时污水量 最大日平均时污水量
K日 K时
(3-6)
(2) K 总的选取
① 可按当地实际生活污水量变化资料采用，没有测定资料时，可查表或计算确定。
② 查阅《室外排水设计规范》（GB50014-2006）(已知平均日流量时使用)，或课本 P66 表 3-1。
N2——热车间最大班的职工总人数(一个或几个热车间的总人数)；
N3——一般车间最大班使用淋浴的职工总人数(一个或几个车间的总人数)；
N4——热车间最大班使用淋浴的职工总人数(一个或几个热车间的总人数)；
2、工业废水量确定
工业废水设计流量一般是按工厂或车间的每日产量和单位产品(每件产品，每吨产品等) 的废水量计算。
四、工业企业污水设计流量的确定
1、工业企业生活污水及淋浴污水量确定
工业企业内部生活污水，主要来自生产区的食堂、浴室、厕所等。其污水量与工业企 业的性质、污染程度、卫生要求等因素有关。
工业企业职工的生活污水量和淋浴污水量的标准及厂内公共建筑物生活污水量标准应 与符合现行国家标准《建筑给水排水设计规范》（GB50015）的有关规定。
工业企业职工的生活污水量标准应根据车间性质确定，一般采用 25～35L/(人·班)，时 变化系数为 2.5~3.0。淋浴污水在每班下班后 1h 均匀排出。
qv
25 3.0N1 35 2.5N2 8 3600
40N3 60N4 3600
式中：qv——工厂生产区的生活污水设计流量，L/s；
N1——一般车间最大班的职工总人数(一个或几个车间的总人数)；
○
○○
○
○
○
○
○
○
○
a. 围坊式
○
○
○○ ○
○
○
b. 低侧式
○
○
c. 对边式
○
22
水污染控制工程(上)
图 3-1 排水面积的划分方法 当街坊采用围坊布置时，常用各街角的角平分线划分街坊成 4 块，每块街坊的污水假 定排入相近的街沟； 当街坊采用低边布置时，常假定整块街坊的污水排入在其低侧的街沟中； 当街坊采用对边布置时，常将街坊面积用中线划分，被划分的街坊的污水假定排入邻 近的街沟中。
筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）采用。 居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的用水定额，结合建筑内部给
排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。可按当地相关用水定额的 80%～90%采 用。对给水排水系统完善的地区可按当地用水定额的 90％采用，一般地区可按当地用水定 额的 80％计。
(3-3)
式中：N——设计人口数，即 n 年后的估计人口数；
N0——现在人口数； γ——人口自然增长率；
n——设计期限(20~30 年)。
21
第三章 污水沟道系统的设计
3、K 总
(1) 概念
K 总是污水流量的总变化系数。
日变化系数
K 日＝
最大日污水量 平均日污水量
(3-4)
时变化系数
K 时＝
最大日最大时污水量 最大日平均时污水量
23
第三章 污水沟道系统的设计