污水管网系统的规划设计

终点泵站：一般设在污水厂内处理构筑物之前
局部泵站：比较低洼地区，高楼地下室，地下 铁道和其他地下建筑物中
泵 站 设 置 地 点
中途泵站
局部泵站
终点泵站
雨水管渠布置
雨水管渠系统组成：雨水口、雨水管渠、检 查井、出水口等构筑物。 城市雨水管渠规划布置得主要内容： 确定排水流域和排水方式； 进行雨水管渠定线； 确定雨水泵房、雨水调节池、雨水排放口的 位置。
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。
9.2.2 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）
城市的下风向
原 则
水体的下游
离开居住区和工业区
（3）干管布置和定线
影响污水管平面布置的主要因素：
地形和水文地质条件； 城市总体规划、竖向规划和分期建设情况；
排水体制、线路数目；
污水处理利用情况、处理厂和排放口的位置； 排水量大的工业企业和公建情况； 道路和交通情况； 地下管线和构筑物分布情况。
9.1.2 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
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，最高日最高时污水量 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
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。
（4）公共建筑污水设计流量
q4i N 4i K h 4i Q4 ( L / s) 3600 4i T
q4i ——各公共建筑最高日污水量标准，L/(用水单位.d）； N4i ——用水单位数； T4i ——最高日排水小时数，h； Kh4i ——污水量时变化系数。
（5）城市污水设计总流量
Qh Q1 Q2 Q3 Q4 ( L / s)
9.2.3 管段设计流量
本段流量：
q1 F q0 K Z
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，公顷； KZ——生活污水量总变化系数； q0——单位面积的本段平均流量，比流量，L/s.公 顷
n p q0 86400
式中：n——污水量标准，L/(人.d)； p——人口密度，人/公顷。
水力学算图
充满度 流速
坡度
流量
5个水力参数q、D、h、I、v, 已知其中3个才能求出
另2个
水力计算时，一般q已知
？ ?
? ?
《室外排水设计规范》对一些设计参数作了相应规定
9.3 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）
设计流速（v）
最小管径（D）
最小设计坡度（i）
排水管网布置形式——正交式
排水干管与等高线垂直相交，主干管与等高线平行
铺设。 适应于地形平坦略向一边倾斜的地区。
51.0
2
1
8
50.0
4
3 9
5
7 6
1.支管 2.干管 3.主干管 4.溢流口 5.泵站 6.出口渠渠头 7.污水厂8.污水灌溉田 9.河流
排水管网布置形式——平行式
排水干管与等高线平行，主干管与等高线基本垂直。
q1i——居民平均日生活污水量标准，L/(cap.d) N1i ——人口数，cap； KZ1 ——总变化系数 注意：q1i按平均日污水量定额，按平均日用水量定 额的80~90%确定。
（2）工业废水设计流量
K 2i q2i N 2i (1 f 2i ) Q2 ( L / s) 3.6T2i
1. 地形是影响管道定线的主要因素
充分利用地形，使污水自流接入；
地下复杂易布置成几个独立的排水系统； 地势起伏大易布置成高低区排水系统；
个别低洼地区应局部提升。
2. 污水主干管的走向与数目取决于污水 厂和出水口的位置和数目
3. 污水干管一般沿城市道路布置。通常设 在污水量较大或地下管线较少的一侧人 行道、绿化带或慢车道下。 道路超过40m，可考虑在道路两侧各设 一条污水管。
已知某城镇最高日排放污水量Q1，平均日排
放污水量Q2，最高日最高时排放污水量为 Q3，日变化系数Kd，时变化系数Kh，总变 化系数Kz，求排水管网设计流量为多少？
解：设计流量Q=Q3 Q=Q1*Kh
Q=Q2*Kz
Q=Q2*Kd*Kh
9.2 管段设计流量计算
9.2.1 污水管网的节点与管段
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。
排水系统的布置形式-----正交式
1 2 3 3 3
河
1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 正交式（干管与河流垂直）
排水系统的布置形式-----截流式
1 2 3 3 3 4 6 5
河
1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.主干管 5.污水厂 6.出水口
排水系统的布置形式-----平行式
雨水管渠系统布置考虑因素
充分利用地形，就近排入水体。
尽量避免设置雨水泵站。 结合街区及道路规划布置。
雨水管渠采用明确和暗管相结合的形式。
雨水出口的设置。
调蓄水体的布置。
考虑设置排洪沟。
废水综合治理和区域排水系统
废水综合治理应当对废水进行全面规划和综 合治理。和许多因素有关： 合理的生产布局和城市区域功能规划 合理利用水头、土壤等自然环境的自净能力 严格控制废水和污染物的排放量 做好区域性综合治理及建立区域排水系统
（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） 0.55 0.65 0.70 0.75
污水管道水力计算
水力 计算 目的
管径 坡度 高程
（1）水力计算公式
（参见：3.3 非满流管渠水力计算） 过水断面A=A（D，h/D） 水力半径R=R(D,h/D)
h D
设为均匀流，采用谢才公式计算水头损失，将曼 2 1 宁公式代人并转换： 1
v
nm
R3I 2
1 1 由流量和流速关系得： q AR 3 I 2 nm
排水系统的布置形式-----环绕式
1 2 3
4
5 6
河
1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4. 主干管 5.污水厂 6.出水口
支管定线
街坊狭长或地形有倾斜时：低侧式
地形平坦且面积较大：围坊式
建筑已定和街坊管道自成体系：穿坊式
低侧式
围坊式
穿 坊 式
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排水泵站的布置
中途泵站：位置根据沟道的最大合理埋深决定
适应于地形坡度很大的地区。
1 2
34.0
3
32.0
3 4
7
30.0
6
28.0
3 5 8
1.支管 2.干管 3.支干管 4.主干管 5.泵站 6.污水厂 7.污水灌溉田 8.河流
污水管网布置
主要内容：



确定排水区界，划分排水流域； 选择污水厂和出水口位置； 拟订污水干管和总干管的路线； 确定需要提升的排水区域和设置泵站的位 置
第7章 污水管网设计与计算
污水管网设计的主要任务
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； 污水提升泵站设计与设计； 污水管网施工图绘制等。
10.1 排水管网系统规划布置
布置原则：
（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置，进 行多方案技术经济比较； （2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网， 从干管到支管的顺序布置； （3）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并 使管线最短和埋深最小； （4）协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系； （5）规划时要考虑使管渠的施工、运行和维护方便； （6）近远期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可 能性。




9.1 污水设计流量计算
9.1.1 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。 一般，生活污水和工业废水约为用水量60~80%。但由于地下水和地面 雨水从接口、裂隙进入，使实际污水量增大。
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
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。
q2i ——废水量定额，m3/万元、 m3/产量单位或 m3/ 生产设备单位.d； N2i ——最高日产值，万元/d，或产量，产品单位 /d，或生产设备数量，生产设备单位； T2i ——最高日生产小时数，h； f2i ——生产用水重复利用率； K2i ——时变化系数。
（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
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
2.3 Qd 5 2.7 Kz 0.11 5 Q d 1000 Qd 1.3 Q d 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。
9.1.3 污水设计流量计算
（1）居民生活污水设计流量
q1i N1i Q1 K z1 ( L / s) 24 3600
（1）确定排水区界，划分排水流域
排水区界是污水排水系统设置的界限。
排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的 不同排水区域。（通常根据等高线划分排水区域， 在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。）
每一个排水流域应有一根或一根以上的干管。
II I IV
III
（2）选择污水厂出水口的位置
1 2 2 2 3 4
河
5
1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.污水厂 5.出水口
排水系统的布置形式-----分区式
1
3 2 3 4
5
河
1.城市边界 2.排水流域分界线 3.干管 4.泵站 5.污水厂
排水系统的布置形式-----分散式
灌溉
1 4 2 3
河
灌溉
河
河
1.城市边界 2.干管 3.主干管 4.污水厂
Q3 q3ai N 3ai K h3ai q3bi N 3bi ( ) ( L / s) 3600 3ai T 3600
q3ai——职工生活污水量标准,一般车间25(L/(人.班), 热车间35(L/(人.班)； N3ai ——最高日生活用水总人数； T3ai ——最高日每班工作小时数，h； Kh3ai——生活污水量时变化系数，一般车间3.0，热车 间2.5； q3bi——职工淋浴用水量标准，一般车间40(L/(人.班， 热车间60(L/(人.班)； N3bi ——最高日淋浴用水总人数
2
1 v R ( D, h / D) I nm
2 3
2 3
1 2
1 2
1 q A(d , h / D) R ( D, h / D) I nm
5个水力参数q、D、h、I、v, 已知其中3个才能求出另 2个，水力计算很复杂。
非满流水力计算简化方法：
（1）水力计算图表
（2）借助满流水力计算公式并通过一段的比例变换 进行计算