第七章 污水管道系统的设计计算
污水管道水力计算
污水管道水力计算污水管道的水力计算是指根据水力学原理，计算污水管道内液体的流量、速度、压力等参数的过程。
水力计算是管道系统设计和运行的重要依据，可以确保管网的稳定运行和合理排放。
首先，水力计算的基本原理是利用负压力差、摩阻损失、液面高度差等水力学原理，建立数学模型进行计算。
在污水管道水力计算中，需要注意以下几个主要参数：1.流量：流量是污水管道设计和运行的主要依据之一、根据工程需要，可以采用静压法、速度法或者容积法进行流量计算。
-静压法：通过管道两侧的压力差计算流量。
按照流体运动的性质，根据伯努利方程和连续方程，可以得出流量计算公式。
-速度法：根据管道内液体的平均流速和管道的截面积，计算流量。
通过测量液面的高度差，可以得到流速，再通过速度和截面积的乘积计算流量。
-容积法：通过对管道截面的几何参数和流动时间的测量，计算液体通过管道的容积。
根据液体的密度和时间，可以得到流量。
2.速度：污水管道内液体的流速直接影响管道的阻力和摩阻损失。
流速过大会导致液体携带固体颗粒和污物，加大管道磨损，而流速过小则容易形成堵塞。
3.压力：污水管道内部的压力变化是由管道形状、液体流速、流量等因素决定的。
掌握污水管道内部的压力分布，能够合理设计和布置管道系统。
4.摩擦阻力：污水在管道内的流动过程中会发生摩擦，导致压力损失和能量转化。
摩擦阻力是影响管道水力计算的重要因素。
在进行污水管道水力计算时，需要进行以下工作：1.确定流量：根据工程设计要求和使用环境，确定管道系统的流量。
2.确定管道截面：根据流量和流速要求，选择合适的管道截面形状和尺寸。
3.选择管道材料：根据使用环境和介质要求，选择适合的管道材料。
4.计算管道阻力：根据管道材料的表观黏度和内径，并参考摩阻系数，计算管道阻力。
5.计算摩阻损失：根据流速和管道截面的形状，利用摩擦阻力公式计算摩擦损失。
6.计算压力损失：根据液体流动的特性和能量守恒原理，计算管道内的压力损失。
污水管网设计与计算(2)
某市区街坊平面图
（一）在街坊平面图上布置污水管道
（二）街坊编号并计算其面积
街坊面积
街坊编号
1 2 1.70 13 1.21 24 2.20 3 2.08 14 2.28 25 2.04 4 1.98 15 1.45 26 2.40 5 2.20 16 1.70 27 6 2.20 17 2.00 7 1.43 18 1.80 8 2.21 19 1.66 9 1.96 20 1.23 10 2.04 21 1.53 11 2.40 22 1.71
管段1～2，集中流量25 管道2～3， 集中流量25， 本段流量＝0.486×2.2＝1.07，
1.21 1.7
1.43 转输流量＝0.486 ×（1.21＋1.7＋1.43＋ 2.21＋1.21＋2.28）＝4.88，
2.21 2.28
合计流量＝1.07＋4.88＝5.95，Kz=2.2，
1.21
例 3 已知L＝190m，qV＝66L/s，I＝0.008(上端地 面高程44.50m，下端地面高程43.40m)，上游沟段D＝ 400mm，和h/D＝0.61，其下端沟底高程为43.40m，覆 土厚度0.7m。如下图所示： 求：管径与沟底高程。
解：本例的特点是地面坡度充分，偏大。上游沟 段下端覆土厚度已为最小容许值。估计设计沟段坡度 将小于地面坡度，且口径可小于上游沟段。 （1）令D＝400mm，I＝0.008，h/D＝0.65时，计 算得qV＝133L/s>66L/s。 （2）令D＝350mm，I＝0.008，h/D＝0.65时，计 算得得qV＝91L/s>66L/s。 （3）令D＝300mm， I＝0.008，h/D＝0.55时，计 算得qV＝47L/s<66L/s。
污水处理设计计算
污水处理设计计算引言概述在现代城市生活中，污水处理是一项重要的环保工作。
合理的污水处理设计计算是确保污水处理设施运行效率和效果的关键。
本文将介绍污水处理设计计算的相关内容，包括设计原则、设计参数、设备选型、运行维护和效果评估等方面。
一、设计原则1.1 确定处理工艺：根据污水性质和处理要求，选择适合的处理工艺，如生物处理、物理化学处理等。
1.2 确定处理规模：根据污水产生量和质量，确定处理设施的处理规模，包括处理能力和处理效果。
1.3 确定处理流程：根据处理工艺和处理规模，设计合理的处理流程，包括进水处理、主处理和出水处理等环节。
二、设计参数2.1 污水水质参数：包括COD、BOD、氨氮、总磷等参数，根据不同水质参数确定处理工艺和设备。
2.2 处理设施参数：包括处理设施的设计流量、停留时间、曝气量等参数，确保设施运行效果。
2.3 出水标准参数：根据国家环保标准和地方要求，确定出水的水质标准，保证出水符合排放标准。
三、设备选型3.1 污水处理设备：根据处理工艺和处理规模，选择适合的污水处理设备，如曝气器、混合器、除磷装置等。
3.2 设备布局设计：根据处理流程和设备选型，设计合理的设备布局，确保设备运行效率和维护便捷。
3.3 设备运行参数：根据设备选型和设计参数，确定设备的运行参数，包括曝气量、搅拌速度、投加药剂量等。
四、运行维护4.1 设备运行监控：定期监测处理设施的运行情况和水质参数，及时调整设备运行参数，确保设施稳定运行。
4.2 设备维护保养：定期对处理设施进行维护保养，清理设备、更换滤料、修复漏水等，延长设备使用寿命。
4.3 应急处理措施：制定应急处理方案，处理设施浮现故障或者异常情况时，及时采取措施，防止污水泄漏或者排放超标。
五、效果评估5.1 出水水质检测：定期对出水进行水质检测，检测出水是否符合排放标准，评估处理效果。
5.2 处理效率评估：根据处理设施的运行情况和水质参数，评估处理效率和运行效果，及时调整处理工艺和设备。
《污水管道系统设计》课件
# 污水管道系统设计 ## 简介 - 污水管道系统的意义 - 设计的目的与要求
管道设计基础
管道材料
选择合适的管道材料是ຫໍສະໝຸດ 计的基础，如PVC、铸铁 和钢材。
管道尺寸及布局
根据流量需求和空间限制 确定合适的管道尺寸和布 局。
管道阻力计算
通过计算管道的阻力，确 保正常的流动和压力。
设计问题的解决方案
总结设计过程中出现的问题， 并提供创新的解决方案。
设计经验与教训总结
总结设计经验和教训，以不断 改进未来的设计。
结论
1 管道系统设计的重要性
合理的污水管道系统设计对城市发展和环境保护至关重要。
2 未来发展趋势
随着技术的进步，管道系统设计将趋向更高效、可持续和智能化。
3 建议和展望
管道系统设计流程
1
设计阶段
2
管道网络设计、材料选择和管道计算
是设计阶段的重要内容。
3
运营阶段
4
管道维护和故障排除确保管道系统持 续运行。
策划阶段
规划和高程测量是管道系统设计的首 要任务。
施工阶段
准备施工材料和按照标准进行施工是 保证管道系统质量的关键。
设计案例分析
实际案例分析
通过分析实际案例，了解设计 中遇到的问题和解决方案。
提出关于管道系统设计和发展的建议，并展望未来的发展方向。
第七章 污水管道系统的设计计算
污水设计流量计算
（1）居民生活污水设计流量
Q1
nN Kz 24 3600
n——居民生活污水量定额，L/(cap.d) N——设计人口数，cap KZ ——生活污水量总变化系数
n按平均日污水量定额，按平均日用水量定额的 80~90%确定。
第七章 污水管道系统的设计计算
污水管道系统设计的主要任务
• 污水管网总设计流量及各管段设计流量计算 • 污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水
力计算； • 污水提升泵站设计； • 污水管网施工图绘制等。
7.1污水管道系统设计流量的确定
设计污水量定额
污水量定额与城市用水量定额之间有一定的比例关 系，称为排放系数。
水流为重力流，需满足一定水力坡度。 管道埋深太大时设提升泵站（平坦地区，反坡）； 坡度较大，设置跌水井。
污水管网设计任务：计算不同地点污水流量、 各管段污水流量，确定管径、埋深和衔接方 式等。
• 管段：污水管网中流量和坡度不变的管道。 • 管段设计流量：管段上游端汇入的污水量和
该管段收集的污水量。 • 节点：管段的上游端和下游端。
污水平均日流量 5 15 40 70 100 200 500 〉1000 （L/s）
总变化系数 （KZ）
2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
2.3
Kz
2.7
Q
0.11
Байду номын сангаас
1.3
Q 5 5 Q 1000 Q 1000
（2）工业废水量变化系数 和产品种类和生产工艺有关
m——生产过程中每单位产品的废水量定额； M——产品的平均日产量； T——每日生产时数； KZ ——总变化系数。
排水工程污水管道系统设计
可用下式求得。
np q0 86400
式中：n——污水量原则，L/(人.d)； p——人口密度，人/公顷。
污水管道旳衔接
水力计算旳基本公式
Qv v C RI
式中：Q——流量，m3/s；
ω——过水断面面积，m2；
v——流速，m/s；
R——水力半径（过水断面积与湿周旳比值），m；
I——水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）；
C——流速系数，或谢才系数。
C值一般按曼宁公式计算，即
C
1
1
R6
n
n——管壁粗糙系数
三、污水管道旳水力计算（续2）
二、污水设计流量旳计算（续3）
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
Q3
A1B1K1 A2B2K2 3600T
C1D1 C2D2 3600
式中：Q3——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； A1——一般车间最大班职工人数，人； A2——热车间最大班职工人数，人； B1——一般车间职工生活污水量原则，为25(L/(人.班))； B2——热车间职工生活污水量原则，为35(L/(人.班))； K1——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1——一般车间最大班使用淋浴旳职工人数，人； C2——热车间最大班使用淋浴旳职工人数，人； D1——一般车间旳淋浴污水量原则，为40(L/(人.班))； D2——热车间旳淋浴污水量原则，为60(L/(人.班))； T——每班工作时数，h。
二、污水设计流量旳计算（续4）
（4）工业废水设计流量计算
Q4
m M KZ 3600T
污水管网系统设计计算PPT.
职申请，尽快到你处工作。
张杰吓坏了！扔掉拖把，直奔门外，大喊“有人触电了！”人们在慌乱中，终于找到了卫生院的王医生，医生赶到现场，切断了电源，
但小李心脏已停止跳动，经抢救无效，小李触电不幸身亡。
第四部分 劳动安全
8.2 管段设计流量计算
8.3 污水管道设计参数
设计流速
• 最小设计流速： • 污水管道在设计充满度下最小设计
浸出时间的长短制约生产设备的利用率、生产周期、设备的生产能力等很多方面。传统中药的煎煮浸出和浸渍浸出时间较长是中药提 取生产速度低、设备周转速度慢、经济效益差的重要因素之一。提高浸出速度是提高生产能力的主要因素，如果使用科学方法，经过 实验研究，选择适当的中药材粉碎度，使所用的溶剂和浸出温度等各种浸出生产条件的匹配比较合适，可以使浸出生产流水线化，可 以大大提高浸出生产的速度和能力。 1.学校党政公章、各部门的公章、财务专用章、合同专用章都应有专人保管、启用，严格执行领导批准使用制度。 2.图书、资料分等级存放，特别贵重书刊的借阅实行校长特批制度，贵重书刊要有专人、专橱收藏，保管人应定期核查。 2. 供应商递交响应文件后，可修改或撤回响应文件，但必须在谈判截止时间前书面通知江油市公共资源交易服务中心；谈判截止后不 得修改或撤回响应文件。
0.003 塑料管0.002，其他管
0.003 0.01
－
0.01
污水管道埋设深度
污水管道系统设计计算公式
1.生活污水量
---居民生活污水设计流量，L/s;
n---居民生活污水量定额，L/(cap·d)
N---设计人口数， cap;
---生活污水量总变化系数。
2.设计人口数
N---设计人口数，cap;
ρ---人口密度，cap/h
F---居住面积，h
cap---“人”的计量单位。
3.工业企业生活污水和淋浴污水设计流量
---工业企业生活污水和淋浴污水设计流量, L/s;
---一般车间最大班职工人数，cap;
---一般车间职工生活污水定额，以25L/(cap·班)计；
---一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；
---热车间和污染严重车间最大班职工人数，cap;
---热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L/(cap·班)计；---热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计；
---一般车间最大班使用淋浴的职工人数，cap;
---一般车间的淋浴污水量定额，以40L/(cap·班)计；
---热车间和污水严重车间最大班使用淋浴的职工人数，cap;
---热车间和污水严重车间的淋浴污水量定额，以60L/(cap·班)计；T---每工作班工作时数，h。
4.工业废水设计流量
---工业废水设计流量，L/s;
m---生产过程中每单位产品的废水量定额，L/单位产品；
M---产品的平均日产量，单位产品/d;
T---每日生产时数，h;
---总变数系数。
第七章 污水管道系统的设计计算汇总
7.3污水管道水力计算
常用的均匀流基本公式 流量公式：
Q Av
R I
流速公式： v C
Q---流量，m3/s； A---过水断面面积，m2； v---流速，m/s； R---水力半径，m；
I---水力坡度；
C---谢才系数。
污水管道设计参数
污水管道水力计算的设计数据 设计充满度（h/D）
q2i ——各公共建筑最高日污水量标准，L/(用水单位.d）； N2i ——用水单位数； T2i ——最高日排水小时数，h； Kh2i ——污水量时变化系数。
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
A1 B1 K1 A 2 B2 K 2 C1 D1 C2 D2 Q3 3600 T 3600
为什么要做最大设计充满度的规定？ 1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击， 为未预见水量的增长留有余地； 2、有利于管道内的通风； 3、便于管道的疏通和维护管理。
（2）设计流速
——与设计流量和设计充满度相应的污水平均 流速。
最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的 流速，与污水中所含杂质有关；我国根据试 验结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s。
2.3 2.7 Kz 0.11 Q 1.3
Q 5 5 Q 1000 Q 1000
（2）工业废水量变化系数 和产品种类和生产工艺有关
（3）工业企业生活污水和淋浴污水量变化系数 生活污水：一般车间3.0，高温车间2.5。 淋浴污水：近似均匀排水。
污水设计流量计算
污水管道系统设计流量的确定
• 居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据用 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。 • 工业企业生活污水和淋浴污水量按有关规定协调。 • 工业企业废水量根据工艺特点确定。
污水管网的设计说明及设计计算
v1.0 可编辑可修改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(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。
第7章-污水管网设计与计算
q1 qs • F
式中 q1 :设计管段的本段流量（L/s）；
F : 设计管段的本段服务面积（ha）；
q s : 比流量（L/s·ha）。比流量是指单位面积上排出的平均
污水量。可用下式计算：
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20
设计流量计算ห้องสมุดไป่ตู้
qs
n•
86400
式中 n :生活污水定额（L/人·d）；
p :人口密度（人/ ha）。
2）转输流量 q2—— 是从上游管段和旁侧管段流来的污水 量；
3）集中流量q3—— 是从工业企业或其它产生大量污水的 公共建筑流来的污水量。
对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变化的，即从管段起 点的零逐渐增加到终点的全部流量。为便于计算，通常假定本段流量 从管段起点集中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转输流 量 q2和集中流量 q3对这一管段是不变的。
（2）公共建筑污水设计流量Q2：
公共建筑排放的污水量比较集中，例如公共浴室、旅馆、医院、学校住宿区、洗
衣房、餐饮娱乐中心等。污水量定额参照有关公共建筑的用水量标准采用。污水设计
流量Q2用下式计算：
Q q N K 2
2i
2i
h2i
式中 q2i—最高日污水量标准（L/用水单位·d）； N2i—服务单位数；Kh2i—时变化系数。T2i―排水小时
时流量同时出现，设计流量直接累加，得到污水管网管段设计流量的计算公式：
q i K z 1 iq 1 i q 2 i q 3 i q 4 i i 1 ,2 , M （L/s） （9.9）
式中 q1i―居民生活污水平均日流量，L/s；q2i―工业废水设计流量，L/s； q3i―工业企业生活与淋浴污水设计流量，L/s；q4i―公共建筑生活污水设计流量，L/s；Kzli―居民生活污水 量总变化系数，根据q1i查表9.1或用式（9.2）计算； M―污水管网中的管段总数。 q4i―条管段输送的公共建筑生活污水设计流量，L/s，它们在管网中满足连续 性中的条管件段；总Kzl数i―。条管段输送的居民生活污水量总变化最系新数课，件 根据q1i查表9.1或用式（9.2）计算；M―污水17管网
《污水管道系统设计》课件
设计标准与规范
国家及地方标准
遵循国家和地方的相关标准，如《室外排水 设计规范》等。
环保要求
遵循环保部门的相关要求，确保污水管道排 放对环境的影响最小化。
行业规范
遵循给排水行业的规范和指南，确保设计的 合规性和可靠性。
安全要求
遵循安全生产的法律法规，确保设计的安全 性和稳定性。
04
污水管道系统设计技术
智能化与自动化设计
探讨未来污水管道系统设计的智能化和自动化趋势，包括利用大数据、人工智能等技术手 段提高设计效率和精度，以及自动化施工和监测等方面的应用前景。
绿色设计与环保要求
分析未来污水管道系统设计中的绿色设计和环保要求，如何更好地实现污水处理的资源化 利用，降低对环境的影响，以及与城市雨水管道系统的协同设计等方面的探讨。
。
设计流程
方案设计
根据需求分析结果，制定多个 设计方案，并进行初步的技术 和经济评估。
施工图设计
完成详细设计后，绘制施工图 纸，准备施工。
需求分析
明确设计目标、了解用户需求 和现场条件，进行初步的现场 勘查。
详细设计
选定最优方案后，进行管道、 泵站、闸门等设施的详细设计 。
施工与验收
按照施工图纸进行施工，并进 行严格的验收，确保设计目标 的实现。
设计特点
采用分流制设计，新建污水管道，提 高污水处理效率。
实施效果
有效解决了城市污水排放问题，提高 了居民生活质量。
经验教训
施工过程中需加强监管，避免对城市 交通和居民生活造成影响。
案例二：某工业园区污水管道系统设计
设计背景
设计特点
工业园区内企业众多，污水排放量大且成 分复杂。
根据企业排污特点，采用分类收集、处理 和排放方式。
污水管网水力计算-污水管道设计
污水管网水力计算-污水管道设计污水管网水力计算-污水管道设计污水管道系统的工程设计包括：①设计基础数据的收集;②污水管道系统的平面布置;③污水管道设计流量计算和水力计算;④污水管道系统附属构筑物的选择与设计;⑤污水管道在街道横断面上位置的确定;⑥绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。
1.污水管道设计方案的确定⑴设计资料的调查进行排水工程设计时，通常需要有以下几方面的基础资料：①有关明确任务的资料;②有关自然因素方面的资料地形图，气象资料，水文资料地质资料等。
③有关工程情况的资料包括道路的现状和规划，地面建筑物和地铁及其它地下建筑的位置和高程，各种地下管线的位置，本地区建筑材料、管道制品以及电力供应的情况和价格，安装单位的等级和装备情况等。
⑵设计方案的确定在掌握了较为完整可靠的设计基础资料后，设计人员根据工程的要求和特点，对工程中一些原则性的、涉及面较广的问题提出了不同的解决办法，这样就构成了不同的设计方案。
对提出的设计方案需要进行技术经济评价，其步骤和方法是：①建立方案的技术经济数学模型;②解技术经济数学模型;③方案的技术经济比较;④综合评价与决策。
2.污水管网的水力计算包括以下几个方面：⑴污水设计流量的确定城市污水总的设计流量是居住区生活污水、工业企业生活污水和工业废水设计流量三部分之和，在地下水位较高的地区，还应加入地下水涌入量。
当设计污水管道系统时，应分别列表计算各居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量，然后得出污水设计流量综合表。
⑵污水管道的水力计算①水力计算的基本公式污水管道水力计算的目的，在于合理的经济的选择管道断面尺寸、坡度和埋深。
②污水管道水力计算的设计数据设计充满度：指的是在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。
设计流速：和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。
为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速范围之内。
最小管径：一般在污水管道系统的上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，且易堵塞，因此，为了养护的方便，常规定一个允许的最小管径最小设计坡度：在污水管道系统设计时，通常使管道埋设坡度与设计地区的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生沉淀，因此，将相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度称为最小设计坡度。
第七章-污水设计计算
日变化系数K d
最高日污水量 平均日污水量
时变化系数K h
最高日最高时污水量 最高日平均时污水量
总变化系数 K z K d • K h
缺乏Kh及Kd时，总变化系数采用经验公式计算即
K 2.7
z
Q 0.11 平均
其中: Q平均 : 污水平均日流量，L / s。
污水平均日 流量(L/s)
总变化系数 (Kz)
设计人口数也可根据城市人口增长率按复利法推算， 但实际工程中使用不多。
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）综合生活用水总变化系数 污水的变化通常用变化系数表示。分为日变化系数、
时变化系数和总变化系数三种。
第七章 污水管道系统的设计计算
选定排水体制 划分排水流域 布置排水系统 计算设计流量 确定各种尺寸 确定管道位置 绘制管道平面图和剖面图
第一节 污水设计流量的计算
污水设计流量：污水管渠系统及其附属构筑物在单位时 间内保证通过的最大污水流量。
一、综合生活污水量的计算
Q1
n 5 40 70 100 200 500 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4
≥1000 1.3
二、工业企业职工生活用水量及沐浴污水量
Q2
A1B1K1 A2 B2 K2 3600T
C1D1 C2 D2 3600
Q2— 工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； A1— 一般车间最大班职工人数，人； A2— 热车间最大班职工人数，人；
第二节 设计管段的划分及管段流量的计算
污水管网设计任务： 划分设计管段，确定设计管段的起迄点，计算各设计管段的污
给排水污水管道设计计算
2 污水管道设计计算2．1排水区域划分及管线布置2.1.1排水区域划分该地区所地区地面平坦，可按一个高度确定地面标高。
区域最北部为京杭大运河，沿河的东部和西部分别有一个污水处理厂。
根据以上条件划分排水区域为：以淮海路为分界线，划分成两个排水区域。
淮海路以西所排放的污水排入四季青污水处理厂，以东排入淮安第二污水处理厂。
2.1.2管线布置污水厂污水厂图1 污水管道布置图（初步设计）管线布置原则是充分利用地形、地势，就近排入水体，以减小管道埋深，降低工程造价。
该地区地势平坦，区域最北边为京杭大运河，因此干管自南向北采用截流式敷设。
截流式是正交式的改进，即沿河岸敷设主干管。
这种布置的优点是干管长度短，管径小，因而较经济，污水排出也比较迅速。
干管基本上汇集街道两边相邻街区的污水，若街区面积较小且最近街道未敷设干管，则可能利用支管将该街区污水输送进最近的干管。
具体如图1所示。
2．2 污水流量计算污水设计流量包括生活废水和工业废水两大类。
本设计中，工业废水水量不大，可直接汇入生活污水管道中一并送入污水处理厂。
已知各个功能区的排水量，并从所给地图中量出排水面积，即可求出污水的流量。
街区流量的计算公式[3]：1000243600A q Q 创=´(2-1)Q ——流量，L/sq ——污水指标，m 3/ha·d ，居住用地：55m 3/（ha·d ）；公共设施用地：40 m 3/（ha·d ）； 仓储用地：20m 3/（ha·d ）； 市政用地：15 m 3/（ha·d ）； 其它污水为总污水量的10%。
A ——面积，ha ，在所给地区地形图上根据区域面积计算。
由于居住区生活污水定额是平均值，因此根据设计人口和生活污水定额计算所得的是污水平均流量。
而实际上流入污水管道的污水量时刻扣在变化。
这些变化包括季节变换，日间变换等等。
若要采用平均值计算流量，必须设定污水变化系数来修订水量。
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该管段的转输送流量是从管段8-9-10-2流来的生 活污水平均流量，其值为q2= q0×F =0.486× （1.21+1.7+1.43+2.21+1.21+2.28）=4.88L/s。 合计平均流量q1+ q2=5.95L/s，查Kz=2.2，该管段 的生活污水设计流量Q1=5.95×2.2=13.09L/s。总 设计流量Q=13.09+25=38.09L/s。 其余管段的设计流量计算方法相同。计算结果列 于表2。
本段流量：
q1 F q s K Z
q1——设计管段的本段流量，L/s； F——设计管段服务的街坊面积，公顷； KZ——生活污水量总变化系数； qs——单位面积的本段平均流量，比流量，L/s.公 顷
qs n 86400
式中：n——污水量标准，L/(人.d)； p——人口密度，人/公顷。
• 满足街坊污水连接管衔接要求：
从以上三个因素出发，可以得到三个不同的覆土 厚度，最大值就是这一沟段的允许最小覆土厚度。
最大埋深
根据技术经济指标及施工方法决定。
在干燥土壤中，沟道最大埋深一般不超过7~8m； 在多水、流沙、石灰岩地层中，一般不超过5m。
（6）污水管道的衔接
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）避免在上游管段中形成回水而造成淤积； （3）不允许下游管段的管底高于上游管段的管底。
管顶平接 衔接 方法 水面平接
管顶平接
水面平接
一般情况下， 异管径管段采用管顶平接。 同管径管段采用水面平接。
管顶平接
水面平接
特殊情况，
同管径，坡度变陡，沟顶平接。 下游管径小于上游管径（坡度变陡），管底平接。
N
4 5 16 10 13 16 17 18 23 6
88
7
浴
11 17
12
18
87
86
1
某小区污水管道平面图布置
3、划分设计管段，计算设计流量
根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和 主干管中有本段流量进入的点（一般定为街区两 断）、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计 管段的起止点的检查井并编上号码。例如，本例 的主干管长1200余m，根据设计流量变化的情况， 可划分为1-2 ， 2-3 ， 3-4 ， 4-5 ， 5-6， 6-7，6个设计管段。
最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的 流速，与管道材料有关；金属管道的最大流 速为10m/s，非金属管道的最大流速为5m/s。
（3）最小设计坡度
（1）
（2）
（3）
——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。 规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004； 管径300mm的最小设计坡度为0.003。
设计流速（v）
最小设计坡度（i） 最小管径（D）
（1）设计充满度（h/D）
——指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。 h/D =1时，满流
h D
h/D <1时，非满流 《室外排水设计规范》规定，最大充满度为：
管径（D）或暗渠高（H） （mm） 200~300 350~450 500~900 ≥1000 最大充满度（h/D） 0.60 0.70 0.75 0.80
量的比值 Kh——时变化系数，最大日最大时污水量与最大 日平均时污水量的比值 KZ ——总变化系数，最大日最大时污水量与平 均日平均时污水量的比值
KZ=Kd Kh
（1）居民生活污水量变化系数
生活污水量总变化系数
污水平均日流量 （L/s） 总变化系数 （KZ） 5 2.3 15 2.0 40 1.8 70 1.7 100 1.6 200 1.5 500 1.4 〉1000
（4）最小管径
• 为什么要规定最小管径？
街坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为 300mm。 • 什么叫不计算管段？ 在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得 的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再 进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相 应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。
（5）污水管道的埋设深度
（4）工业废水设计流量
Q4 m M Kz 3600 T
m——生产过程中每单位产品的废水量定额； M——产品的平均日产量； T——每日生产时数； KZ ——总变化系数。
（5）城市污水设计总流量
Q Q1 Q 2 Q 3 Q 4 ( L / s )
7.2管段设计流量计算
连接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。 一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径 变化的地方、转弯、或在直管段管径长度较长时 （30~70m）。 水流为重力流，需满足一定水力坡度。 管道埋深太大时设提升泵站（平坦地区，反坡）； 坡度较大，设置跌水井。
本例中，居住区人口密度为350cap/ha，居民生活 污水定额为120L/(cap·d)，则每ha街区面积的生 活污水比流量为：
q0 350 120 86400 0 . 486 ( L /( s ha )
设计管段1-2为主干管的起始管段，只有集中流量 25L/s流入，故设计流量为25L/s。设计管段2-3除 转输管段1-2的集中流量25L/s外，还有本段流量q1 和转输流量q2流入。该管段接纳街区24的污水，其 面积为2.2ha，故本段流量q1= q0×F =1.07L/s；
火车站 89
8 11
N
12 168Leabharlann 浴9 13 1710
14
18 19 工厂乙
87
15 工厂甲
86
1
2 3 4 5 6 7
某小区污水管道平面图布置
2、街区编号并计算其面积
将各街区编上号码，并按各街区的平面范围计算 它们的面积，列入表1中。用箭头标出各街区污水排 出的方向。
表1 街区面积
街区 编号 1 2 1.70 12 2.40 22 1.71 3 2.08 13 1.21 23 1.80 4 1.98 14 2.28 24 2.20 5 2.20 15 1.45 25 1.38 6 2.20 16 1.70 26 2.04 7 1.43 17 2.00 27 2.40 8 2.21 18 1.80 9 1.96 19 1.66 10 2.04 20 1.23
管道的埋设深度有两个意义：
地面
决定污水管道最小覆土厚度 的因素： 地面荷载
管道
覆 土 厚 度
埋 设 深 度
冰冻线的要求 满足街坊管连接要求
• 满足地面荷载要求：车行道下最小覆土厚度0.7m
• 满足防冰冻要求：
《室外排水设计规范》规定：无保温措施的生活污 水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m；有保温 措施或水温较高的管道，距离可以加大。
(L / s)
q2i ——各公共建筑最高日污水量标准，L/(用水单位.d）； N2i ——用水单位数； T2i ——最高日排水小时数，h； Kh2i ——污水量时变化系数。
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
Q3 A 1 B1 K 1 A 2 B 2 K 2 3600 T C 1 D1 C 2 D 2 3600
火车站 89 N
88 浴
87
工厂甲 工厂乙
86
某市一个小区平面图
设计方法和步骤： 1、在小区平面图上布置污水管道
从小区平面图可知，该区地势自北向南倾斜，坡 度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。街 道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本 上与等高线垂直布置，主干管则沿小区南面河岸布置， 基本与等高线平行。整个管道系统呈截流式形式布置， 如下图。
街区面 1.21 积（ha） 街区 编号 街区面 积（ha 街区 编号 街区面 积（ha 11 2.40 21 1.53
火车站 89
1 8 2 3 12 8 9 13 10 14 15 14 19 20 15 工厂甲 24 2 3 25 4 26 5 工厂乙 6 21 22 19 27 7 9 11
污水管网设计任务：计算不同地点污水流量、 各管段污水流量，确定管径、埋深和衔接方 式等。
• 管段：污水管网中流量和坡度不变的管道。 • 管段设计流量：管段上游端汇入的污水量和 该管段收集的污水量。 • 节点：管段的上游端和下游端。
节点设计流量
节点流量： • 该节点下游本段沿线污水流量（生活污水） • 集中流量（工业废水、工业生活污水与淋浴污水、 公建污水）
污水管道系统设计流量的确定
• 居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据用 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。 • 工业企业生活污水和淋浴污水量按有关规定协调。 • 工业企业废水量根据工艺特点确定。
污水量的变化
污水量变化可以用变化系数和变化曲线来描述。
Kd——日变化系数，最大日污水量与平均日污水
A1——一般车间最大班职工人数； B1——一般车间职工生活污水定额，以25 L/(人.班)计； K1 ——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； A2——热车间和污染严重车间最大班职工人数； B2——热车间和污染严重车间职工职工生活污水定额，以35 L/(人.班)计； K2 ——热车间和污染严重车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1——一般车间最大班使用淋浴的职工人数； D1——一般车间的淋浴用水量定额， 以40(L/(人.班)计； C2——热车间和污染严重车间最大班使用淋浴的职工人数； D2——热车间和污染严重车间的淋浴用水量定额， 以60(L/(人.班)计； T ——每工作班工作时数。
为什么要做最大设计充满度的规定？
1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击， 为未预见水量的增长留有余地； 2、有利于管道内的通风； 3、便于管道的疏通和维护管理。