第 8 章 污水管道系统的设计计算

（8-5）
工业企业工业废水和职工生活污水和淋浴废水定额： 与给水定额相近，可参考。 各符号意义见教材P180：式（8-5）。
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8.1.2 工业废水设计流量
工业废水量变化系数 日变化系数较小，接近1。时变化系数见下表：
工业种类 冶金 化工 纺织 食品 皮革 造纸
时变化系数Kh
1.0~1.1
1.3~1.5
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。
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对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变
化的，即从管段起点为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。 本段流量是以人口密度和管段服务面积来计算的， 公式如下： 生活污水量 q1 F qs K Z
向低处流动，在大多数情况下，管道内部
是不承受压力的，即靠重力流动。
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8.3.2 污水管道水力计算的设计参数
① 设计充满度 在设计流量下，管道中的水深 h 与管径 D的比值 h/D 称为设计充满度，当 h/D＝1 时称为满流；h/D＜1时称为不满流。 污水管道的设计有按满流和非满流两种 方法。在我国，按非满流进行设计。
内容：根据已确定的管道路线以及各设计管段的 设计流量来计算各设计管段的管径、坡度、流速、 充满度等。 原则是：不冲刷、不淤积、不溢流、要通风。 污水管道水力计算是由控制点开始，从上游 到下游，对各设计管段进行计算。
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8.3.1 污水管道中污水流动的特点
污水由支管流入干管，由干管流入主 干管，由主干管流人污水处理厂，管道由 小到大，分布类似河流，呈树枝状，与给 水管网的环流贯通情况完全不同。污水在 管道中一般是靠管道两段的水面高差从高
地面（路面） 覆 土 管道 厚 度 管 道 埋 深
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所以，不同地区，因气候不同，土壤性
质不同，土壤的冰冻深度也各不相同。在污
水管道工程中，一般采用的土壤冰冻深度值，
是当地多年观测的平均值。
●
由于生活污水水温较高，且保持一定流量
不断流动，所以污水不易冰冻。由于污水水
温的辐射作用，管道周围的土壤不会冰冻，
据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁 侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。
设计管段的起止点应依次编上号码。
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8.2.2 设计管段的流量确定
每一设计管段的污水设计流量可能包括以下 几种流量。
（1）本段流量 q1 —— 是从本管段沿线街坊流来的 污水量； （2）转输流量 q2 —— 是从上游管段和旁侧管段流来
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③ 最小设计坡度
将相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度
叫做最小设计坡度，即保证管道内污物不淤积的坡度。
i min=f (υmin，R )
C RI
i

2
C R
2

n
2 4
2
R
3
不同管径的污水管道有不同的最小坡度。管径相 同的管道，由于充满度不同，最小设计坡度也不同。 《室外排水设计规范》规定： h/D＝0.5时
第 8 章 污水管道系统的设计计算
污水管道系统设计的主要内容：
根据设计人口数、污水量标准 计算污水设计流量；
进行污水管道的水力计算；
确定污水管道的管径、设计坡度和埋设深度； 确定污水管道在道路横断面上的具体位置； 污水提升泵站的设置与设计； 绘制污水管道的平面图和纵剖面图。 计算工程量，编制工程概算，预算等文件。
KZ — 生活污水量总变化系数。
2
① 居民生活污水量定额 -n
Q1
nNK
Z
24 3600
在污水管道系统设计时所采用的每人每天所排 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。 欧洲的典型值为200L/（d· 人）；美国的典型值为
总变化系数Kz：最大日最大时污水量与平均日
平均时污水量的比值称为总变化系数。
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根据设计人口数和生活污水量定额计算所得到 的是污水平均日流量。 通常，污水管道的设计管径要根据最大日最大 时污水量确定，这就需要求出总变化系数。
KZ Kd Kh
（8-3）
总变化系数随污水平均流量的大小而不同，平
均流量愈大，则总变化系数愈小。 生活污水量总变化系数宜按现行《室外排水设 计规范》规定采用。
Q1 nNK 6
Z
24 3600
查表法
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 1.3
注： 1.当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内 差法求得。 2.当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际 数据采用。
Q Q1 Q 3 Q 4
例8-1 教材 P182
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8.2 污水管段设计流量的计算 8.2.1 设计管段的划分
（1）设计管段：两个检查井之间的管段，如果采用 的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，则
称它为设计管段。
（2）划分设计管段：只是估计可以采用同样管径和
坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。根
时，可能产生冲刷现象，甚至损坏管道。为此，设计 流速应在最大和最小设计流速范围之内。
各种排水管道的自清流速值
生活污水管径（mm） 污废类别 自清流速 （m/s） d<150 0.60 d=150 0.65 d=200 0.70 明渠 （沟） 0.40 雨水及合流 制排水管 0.75
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④ 最小管径
250～450L/（人· ）； d
我国一般按《室外排水设计规范》（GBJ14 -
1987）的规定：按居民生活用水定额。对给水排水系
统完善的地区可按用水定额的90%计，一般地区可按 用水定额的80%计。
3
24 3600 ② 设计人口数-N 污水排水系统设计期限终期的规划人口数。 它与城市的发展规模及人口的增长率有关。
最小管径（mm） 200 300 最小设计坡度 0.004 0.003
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不计算管段：污水管道上游，由于设计管段服务 面积较小，流量较小，由此计算的管径也很小。 如果某设计管段的设计流量小于在最小管径、 最小设计坡度（最小流速）、充满度为0.5时管道 通过的流量时，这个管段可以不必进行详细的水 力计算，直接选用最小管径和最小设计坡度，该 管段称为不计算管段。
养护方便：一般在污水管道上游部分，设计流量很 小，若根据流量计算，则管径会很小，根据养护经 验表明，管径过小易堵塞，使养护管道费用增加。 而小口径管道直径相差一号在同样埋深下，施工费 用相差不多。 减小管道的埋深：此外采用较大的管径，可选用较 小的坡度，使管道埋深减小。
最小管径 d≥50mm 公共食堂排水支管 d≥75、干管 d≥100
管径或渠高（mm） 200～300 350～450 500～900 ≥1000 最大设计充满度 0.55 0.65 0.70 0.75
在进行水力计算时，所选用的充满度， 应小于或等于表中所规定的数值。
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② 设计流速
与设计流量、设计充满度相应的水流平均速度。
污水在管内流动缓慢时，产生淤积；当污水流速增大
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原因：
污水流量很难精确确定，而且雨水或地下水
可能渗入污水管道增加流量，因此，选用的 污水管道断面面积应留有余地，以防污水溢 出；
污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有
害气体，需留出适当的空间，以利管道内的 通风，排除有害气体；
便于管道的疏通和维护管理。
h
D
充满度示意图
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最大设计充满度规定值（表8-6）
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2. 公共设施排水量 按《建筑给水排水设计规范》（GB 500152003）的规定进行计算。 3. 工业企业生活和淋浴污水设计流量 工业企业工业职工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：下班后1小时使用，不考虑变化。
Q3 A! B 1 K 1 A 2 B 2 K 2 3600 T C 1 D1 C 2 D 2 3600
某一设计管段的设计流量可由下式计算：
q ij q1 q 2 k z q 3
式中：q ij —— 某一设计管段的设计流量（L/s）； q1 —— 本段流量（L/s）； q2 —— 转输流量（L/s）； q3 —— 集中流量（L/s）； kz —— 生活污水总变化系数。 15
8.3 污水管道的水力计算
所以，在污水管道的设计中，没有必要将整
个管道都埋设如果将管道全部埋在冰冻线以上，则
会因土壤冻涨而损坏管道基础。
现行的《室外排水设计规范》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，管底可埋设在 土壤冰冻线以上0.15m。有保温措施或水温 较高或水流不断、流量较大的污水管道，
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公式计算法
该计算公式是我国在多年观测资料的基础上进 行综合分析总结出的。它反映了我国总变化系数 与平均流量之间的关系：
Qd 5 2.3 2.7 Kz 5 Qd 1000 0.11 Qd 1.3 Qd 1000
（8-4）
式中 Qd —— 平均日平均时污水量（L/s）。 KZ不宜小于1.3，也不宜大于2.3。
总变化系数
式中：q1 — 设计管段的本段流量（L/s）； F — 设计管段服务的街坊面积（ha）； qs — 比流量（L/s· ha）。比流量是指单位面积 14 上排出的平均污水量。可用下式计算：
qs
n 86400