污水管道设计参数

全国民用建筑工程设计技术措施给水排水2003、第4.16.11

含有油脂的废水(包括经过隔油池的废水)不得流入化粪池,以防影响化粪池的腐化效果。

l) 设计充满度

设计流量下,污水在管道中的水深h与管道直径D的比值称为设计充满度(或水深比)。当h/D=1时称为满流;h/D<1称为非满流。

我国《室外排水设计规范》规定,污水管道应按非满流进行设计,对管道的最大设计充满度有相应的限制,污水管道设计充满度指的就是h/D。对于明渠,设计规范还规定了设计超高(即渠中水面到渠顶或渠道翼墙顶的高度)不小于0、 2m。各种管道的允许最大设计充满度在《室外排水设计规范》( GB 50014-2006 )中有明确的规定。

在计算配置污水管道的管径时,管道的设计流量中不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量,但当管径小于或等于300mm时,应复核当其满流时就是否能满足设计流量的通过要求。

2) 设计流速

对应于设计流量、设计充满度的管道内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,最好在最大与最小设计流速范围之内。最小设计流速就是保证管道内不致发生淤积的控制流速。《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)规定了污水管道在设计充满度下的最小设计流速定为0、 6m/s。含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道,其最小设计流速宜适当加大,其值要根据试验或调查研究决定。明渠的最小设计流速为0、4m/s。最大设计流速与管材相关,就是保证管道不因长期剧烈冲刷而缩短运行寿命的控制流速。通常,金属管道的最大设计流速为1Qm/s,非金属管道的最大设计流速为5 m/s,更为具体的规定参见《室外排水设计规范》(GB 50014-2006 )。

3) 最小管径

在污水管道系统的上游部分,由于设计污水流量很小,若根据流量计算,则管径会很小,而管径过小极易堵塞;此外,采用较大的管径,可选用较小的坡度,使管道埋深减小,因此,为了养护工作的方便,常规定一个允许的最小管径。在街区与厂区内污水管道最小管径为DN200,街道下为DN300。

在污水管道系统上游的管段,由于管段服务的排水面积较小,因而设计流量较小,按此设计流量计算得出的管径会小于最小管径,这时应采用最小管径值。一般可根据最小管径在最小设计流速与最大充满度情况下能通过的最大流量值,计算出设计管段服务的排水面积。若计算管段的服务排水面积小于此值,即可直接

采用最小管径而不再进行管道的水力计算。这种管段称为不计算管段。对于这些不计算管段,当有适当的冲洗水源时,可考虑设置冲洗井(类似于污水检查井)。

4) 最小设计坡度

在污水管道设计时,应尽可能减小管道敷设坡度以降低管道埋深。但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速,以防止管道内产生淤积与沉淀。因此,将相应于管道内流速为最小设计流速时的管道坡度叫做最小设计坡度。

不同管径的污水管道有不同的最小坡度。管径相同的管道,因充满度不同,其最小坡度也不同。在给定设计充满度条件下,管径越大,相应的最小设计坡度值越小。通常对同一直径的管道只规定一个最小坡度,以满流或半满流时的最小坡度作为最小设计坡度。《室外排水设计规范》(GB 50014-2006 )只规定了最小管径对应的最小设计坡度,街坊内污水管道的最小管径为DN200 ,相应的最小设计坡度为0、004;街道下为DN300,相应的最小设计坡度为0、 003。若管径增大,相应于该管径的最小坡度由最小设计流速保证。

5) 污水管道埋设深度

污水管道的埋设深度通常指管道的内壁底到地面的距离。管道外壁顶部到地面的距离称为覆土厚度。管道埋深就是影响管道造价的重要因素,就是污水管道的重要控制参数。在实际工程中,同一直径的管道,采用的管材、接口与基础形式均相同,因其埋设深度不同,管道单位长度的工程费用相差较大。因此,合理地确定管道埋深对于降低工程造价就是十分重要的。在土质较差、地下水位较高的地区,若能设法减小管道埋深,降低工程造价的效果尤为明显。

为了降低造价,缩短施工期,管道埋设深度愈小愈好。但覆土厚度应有一个最小的限值,否则就不能满足应对管道上方可能出现荷载的要求。这个最小覆土厚度限值称为最小覆土厚度。

污水管道的最小覆土厚度,一般应满足下述三个因素的要求:

(1) 必须防止管道内污水冰冻与因土壤冻胀而损坏管道。《室外排水设计规范》(GB 50014-2005 )规定:无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道,管内底最高可埋设在冰冻线以上0、15m处。有保温措施或水温较高的管道,管底在冰冻线以上的距离可以加大,其数值应根据该地区或条件相似地区的经验确定。

(2) 必须防止管壁因地面荷载而受到破坏。埋设在地面下的污水管道承受着管顶覆盖土壤静荷载与地面上车辆运行产生的动荷载。为防止管道因外部荷载影响而损坏,首先要注意管材质量,另外必须保证管道有一定的覆土厚度。《室外排水设计规范》(GB 50014-2006 )规定,在车行道下管顶最小覆土厚度一般不小于0、7m;在管道保证不受地面荷载损坏时,最小覆土厚度可适当减小。

(3) 必须满足街区污水接入支管衔接的要求。为了使住宅与公共建筑内产生的污水能以重力流的形式顺利排入街道污水管网,就必须保证街道污水管道接入支管的连接点高程低于或等于街坊污水支管在该连接点高程,而街坊污水支管上游起点高程又必须低于或等于建筑物污水出户管高程。在气候温暖且地势平坦地区,这一点对于确定街道管网起点的最小埋深或覆土厚度就是很重要的。从安装技术方面考虑,要使建筑物首层卫生设备的污水能顺利排出,污水出户管的最小埋深一般采用0、5-0、7 m,所以街坊污水管道起点最小埋深也应有0、6-0、7m。根据街坊污水管道起点最小埋深值,可计算出街道管网起点的最小埋没深度。

对每一个具体管道,从上述三个不同的因素出发,可以得到三个不同的管底埋深或管顶覆土厚度值。这三个数值中的最大一个值就就是这一管道的允许最小覆土厚度或最小埋设深度。

当管道的坡度大于地面坡度时,管道的埋深就愈来愈大,尤其在地形平坦的地区更为突出。埋深愈大,则管道的造价愈高,施工期也愈长。允许的管道埋深最大值称为最大允许埋深。该值的确定应根据管材、地下水位埋深、技术经济指标及施工方法而定,一般在干燥土壤中,最大埋深不超过7-8m;在多水、流沙、石灰岩地层中,一般不超过5m。当超过最大埋深时,应考虑建设提升泵站,以减小下游管道埋深。

6)污水管道的衔接

污水管道系统中的检查井就是清通维护管道的设施,也就是管道的衔接设施。一般在管道管径、坡度、高程、方向发生变化及管道交汇时,必须设置检查井以满足结构衔接与维护管理的需要。在检查井中上、下游管段必须有较好的衔接,以保证管道顺利运行。

水面平接就是指在管道水力计算中,使上游管段(通常管径不大于下游管段)终端与下游管段(通常管径会等于或大于上游管段)起端的设计水面高程(山管内底高程与设计充满度推求所得)在检查井内保持齐平,即上游管段终端与下游管段起端的水面高程相同。由于上游管段的水面变化较大,水面平接时在上游管段中易形成回水,对份道的排水顺畅性不好,而且高程推算复杂。

管顶平接就是指在水力计算中,使供水设备上游管段终端与下游管段起端的管顶高程相同。采用管项平接时,由于下游管段的管径通常会等于或大于上游管段的管径(通常就是100mm ),采用管顶平接就不至于使上游管段内产生回水现象,且高程推算大为简化。所以此法现在在工程的设计实践中被广泛采用。

但就是,采用管顶平接时下游针段的埋深将增加。这对于平坦地区或埋设较深的管道,有时就是不适宜的,应采用水面平接的方法。

无论采用哪种衔接方法,下游管段起端的水面与管底高程都不得高于上游管段终端的水面与管底高程。

在地形坡度较大地区,为了限制管内流速不至于太大,采用的管道坡度将会小于地面坡度。为了保证下游管段的最小覆土厚度与减少上游管段的埋深,可根据地面坡度采用跌水并连接,如图1-19所示。

在地势平坦地区,管道坡度大于地面坡度,当管道理深达到允许最大埋