排水設(shè)計(jì)1、排水基礎(chǔ)知識(shí)1.1排水分類 城市排水按照來(lái)源和性質(zhì)可分為生活污水、工業(yè)廢水和降水，而城市污水是指排入城市排水管道的生活污水和工業(yè)廢水的總和。 1生活污水 生活污水指人們?nèi)粘Ｉ钪杏眠^(guò)的水，主要包括從住宅、公共場(chǎng)所、機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、商店及其他公共建筑和工廠的生活間，如廁所、浴室、廚房、食堂和洗衣房等處排出的水。生活污水中含有較多有機(jī)物和病原微生物等污染物質(zhì)在收集后需經(jīng)過(guò)處理才能排入水體、灌溉農(nóng)田或再利用。 2工業(yè)廢水 工業(yè)廢水是指在工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水。工業(yè)廢水水質(zhì)隨工廠生產(chǎn)類別、工藝過(guò)程、原材料、用水成分以及生產(chǎn)管理水平的不同而有較大差異。根據(jù)污染程度的不同，工業(yè)廢水可分為生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水。生產(chǎn)廢水是指在使用過(guò)程中受到輕度污染或僅水溫增高的水，如冷卻水，通常經(jīng)簡(jiǎn)單處理后即可在生產(chǎn)中重復(fù)使用，或直接排入水體。生產(chǎn)污水是指在使用過(guò)程中受到較嚴(yán)重污染的水具有危害性，需經(jīng)處理后方可再利用或排放。不同的工業(yè)廢水所含污染物質(zhì)有所不同，如冶金、建材工業(yè)廢水含有大量無(wú)機(jī)物，食品、煉油、石化工業(yè)廢水所含有機(jī)物較多。另外，不少工業(yè)廢水含有的物質(zhì)是工業(yè)原料，具有回收利用價(jià)值。 3降水 降水即大氣降水，包括液態(tài)降水和固態(tài)降水，通常主要指降雨。降落雨水一般比較清潔，但初期降雨的雨水徑流會(huì)攜帶著大氣中、地面和屋面上的各種污染物質(zhì)，污染相對(duì)嚴(yán)重，應(yīng)予以控制。由于降雨時(shí)間集中，徑流量大，特別是暴雨，若不及時(shí)排泄，會(huì)造成災(zāi)害。在城市和工業(yè)企業(yè)中，應(yīng)當(dāng)有組織地、及時(shí)地排除上述廢水和雨水，否則可能污染和破壞環(huán)境，甚至形成公害，影響生活和生產(chǎn)以及威脅人民健康。 1.2排水管道系統(tǒng)的組成排水管道系統(tǒng)一般由廢水收集設(shè)施、排水管道、水量調(diào)節(jié)池、提升泵站、廢水輸水管（渠）和排放口等組成。圖1.1 排水管道系統(tǒng)示意圖1-排水管道；2-水量調(diào)節(jié)池；3-提升泵站；4-輸水管道（渠）；5-污水處理廠1.3排水體制在城市和工業(yè)企業(yè)中通常有生活污水、工業(yè)廢水和降水。這些污水是采用一個(gè)管渠系統(tǒng)來(lái)排除，或是采用兩個(gè)或兩個(gè)以上各自獨(dú)立的管渠系統(tǒng)來(lái)排除。污水的這種不同排除方式所形成的排水系統(tǒng)，稱作排水系統(tǒng)的體制，簡(jiǎn)稱排水體制。排水系統(tǒng)的體制，一般分為合流制和分流制兩種類型。 1 合流制合流制排水系統(tǒng)是將城市生活污水、工業(yè)廢水和雨水徑流匯集到一個(gè)管渠內(nèi)予以輸送、處理和排放。按照其產(chǎn)生的次序及對(duì)污水處理的程度不同，合流制排水系統(tǒng)可分為直排式合流制、截流式合流制和全處理式合流制。（1）直流式合流制排水系統(tǒng)：城市污水與雨水徑流不經(jīng)任何處理直接排入附近水體的合流制稱為直排式合流制排水系統(tǒng)（圖1.2）。管渠系統(tǒng)布置就近排向水體，分若干排出口，混合的污水不經(jīng)處理直接泄入水體。國(guó)內(nèi)外很多老城區(qū)的排水方式大多是這種系統(tǒng)，但是隨著現(xiàn)代化工業(yè)與城市的發(fā)展，污水量不斷增加，水質(zhì)日趨復(fù)雜，所造成的污染危害很大。因此，這種直泄式合流制排水系統(tǒng)目前不宜采用。（2）截流式合流制排水系統(tǒng)（圖1.3）：截流式合流制是在直排式合流制的基礎(chǔ)上，修建沿河截流干管，在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置溢流井，并在截流主干管（渠）的末端修建污水處理廠。該系統(tǒng)可以保證晴天的污水全部進(jìn)入污水處理廠，雨季時(shí)，通過(guò)截流設(shè)施，截流式合流制排水系統(tǒng)可以匯集部分雨水（尤其是污染重的初期雨水徑流）至污水處理廠，當(dāng)雨污混合水量超過(guò)截流干管輸水能力后，其超出部分通過(guò)溢流井泄入水體。這種體制對(duì)帶有較多懸浮物的初期雨水和污水都進(jìn)行處理，對(duì)保護(hù)水體是有利的，但另一方面雨量過(guò)大，混合污水量超過(guò)了截流管的設(shè)計(jì)流量，超出部分將溢流到城市河道，不可避免會(huì)對(duì)水體造成局部和短期污染。并且，進(jìn)入處理廠的污水，由于混有大量雨水，使原水水質(zhì)、水量波動(dòng)較大，勢(shì)必對(duì)污水廠各處理單元產(chǎn)生沖擊，這就對(duì)污水廠處理工藝提出了更高的要求。國(guó)內(nèi)外在改造老城市的合流制作水系統(tǒng)時(shí)，通常采用這種方式。 1 合流支管 2 合流干管 1 合流干管 2 截流干管 3 截流井 4 污水廠 5、6 排放口圖1.2 直流制排水系統(tǒng) 圖1.3 截流式合流制排水系統(tǒng)1 支管 2 干管 3 污水廠 4排放口 圖1.4 全處理合流制排水系統(tǒng)（3）全處理合流制排水系統(tǒng)（圖1.4）：污水、廢水、雨水混合匯集后全部輸送到污水廠處理后再排放。這對(duì)防止水體污染，保障環(huán)境衛(wèi)生方面當(dāng)然是最理想的，但需要主干管的尺寸很大，對(duì)污水處理廠處理能力的要求高，并且需要大量的投資和運(yùn)行費(fèi)用，很不經(jīng)濟(jì)。因此，這種方式在實(shí)際情況下也很少采2 分流制當(dāng)生活污水、工業(yè)廢水和雨水用兩個(gè)或兩個(gè)以上排水管渠排除時(shí)，稱為分流制排水系統(tǒng)。其中排除生活污水，工業(yè)廢水的系統(tǒng)稱為污水排水系統(tǒng)；排除雨水的系統(tǒng)稱為雨水排水系統(tǒng)。根據(jù)排除雨水方式的不同，又分為完全分流制、不完全分流制和截流式分流制。（1）完全分流制排水系統(tǒng)（圖1.5）：分設(shè)污水和雨水兩個(gè)管渠系統(tǒng)，前者匯集生活污水、工業(yè)廢水，送至處理廠，經(jīng)處理后排放或加以利用。后者通過(guò)各種排水設(shè)施匯集城市內(nèi)的雨水和部分工業(yè)廢水（較潔凈），就近排入水體。但初期雨水未經(jīng)處理直接排放到水體，對(duì)水體污染嚴(yán)重。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)雨水徑流的水質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雨水徑流特別是初降雨水徑流對(duì)水的污染相當(dāng)嚴(yán)重，因此提出對(duì)雨水徑流也要嚴(yán)格控制的截流式分流制排水系統(tǒng)。 1 污水干管 2 污水主干管 1 污水干管 2 雨水干管 3 截流井 3 雨水干管 4 污水廠 5 出水口 4 截流干管 5 污水廠6排放口圖1.5 完全分流制 圖1.6 截流式分流制1 污水干管 2 污水主干管3 原有管渠 5 污水廠 6 排放口 圖1.7 不完全分流制（2）截流式分流制排水系統(tǒng)（圖1.6）：既有污水排水系統(tǒng)，又有雨水排水系統(tǒng)，與完全分流制的不同之處是在于它具有把初期雨水引入污水管道的特殊設(shè)施，稱雨水截流井。在小雨時(shí)，雨水經(jīng)初期雨水截流干管與污水一起進(jìn)入污水處理廠處理；大雨時(shí)，雨水跳躍截流干管經(jīng)雨水出流干管排入水體。截流式分流制的關(guān)鍵是初期雨水截流井。要保證初期雨水進(jìn)入截流管，中期以后的雨水直接排入水體，同時(shí)截流井中的污水不能溢出泄入水體。截流式分流制可以較好地保護(hù)水體不受污染，由于僅接納污水和初期雨水，截流管的斷面小于截流式合流制，進(jìn)入截流管內(nèi)的流量和水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，亦減少污水泵站和污水處理廠的運(yùn)行管理費(fèi)用。（3）不完全分流制排水系統(tǒng)（圖1.7）：只建污水排水系統(tǒng)，未建雨水排水系統(tǒng)，雨水沿著地面、道路邊溝和明渠泄入水體?；蛘咴谠星琅潘芰Σ蛔阒幮藿ú糠钟晁艿溃鞘羞M(jìn)一步發(fā)展或有資金時(shí)再修建雨水排水系統(tǒng)。該排水體制投資省，主要用于有合適的地形、有比較健全的明渠水系的地方，以便順利排泄雨水。目前還有很多城市在使用，不過(guò)它沒(méi)有完整的雨水管道，在雨季容易造成徑流污染和洪、澇災(zāi)害，所以最終還得改造為完全分流制。對(duì)于常年少雨、氣候干燥的城市可采用這種體制，而對(duì)于地勢(shì)平坦，多雨易造成積水地區(qū)，不宜采用不完全分流制。1.4排水體制的選擇 合理地選擇排水系統(tǒng)的體制，是城市和工業(yè)企業(yè)排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題。它不僅從根本上影響排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)管理，而且對(duì)城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)影響深遠(yuǎn)，同時(shí)也影響排水系統(tǒng)工程的總投資、初期投資以及維護(hù)管理費(fèi)用。通常排水系統(tǒng)體制的選擇應(yīng)滿足環(huán)境保護(hù)的需要，根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。而環(huán)境保護(hù)應(yīng)是選擇排水體制時(shí)所考慮的主要問(wèn)題。下面從不同的角度進(jìn)一步分析各種體制的使用情況。 （1）環(huán)境保護(hù)方面：如果采用合流制將城市生活污水、工業(yè)廢水和雨水全部截流送往污水廠進(jìn)行處理，然后再排放，從控制和防止水體的污染來(lái)看是較理想的，但這時(shí)截流主干管尺寸很大，污水廠容量也要增加很多，建設(shè)費(fèi)用相應(yīng)地提高。采用截流式合流制時(shí)，在暴雨徑流之初，原沉淀在合流管渠的污泥被大量沖起，經(jīng)溢流井送人水體。同時(shí)雨天時(shí)有部分混合污水溢入水體。實(shí)踐證明，采用截流式合流制的城市，水體污染日益嚴(yán)重。應(yīng)考慮將雨天時(shí)溢流出的混合污水予以儲(chǔ)存，待晴天時(shí)再將儲(chǔ)存的混合污水全部送至污水廠進(jìn)行處理，或者將合流制改建成分流制排水系統(tǒng)等。 分流制是將城市污水全部送至污水廠處理，但初期雨水未加處理就直接排入水體，對(duì)城市水體也會(huì)造成污染，這是它的缺點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)雨水徑流水質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，雨水徑流特別是初期雨水徑流對(duì)水體的污染相當(dāng)嚴(yán)重。分流制雖然具有這一缺點(diǎn)，但它比較靈活，比較容易適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，一般又能符合城市衛(wèi)生的要求，所以在國(guó)內(nèi)外獲得了廣泛的應(yīng)用，而且也是城市排水體制的發(fā)展方向。 （2）工程造價(jià)方面：國(guó)外有的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為合流制排水管道的造價(jià)比完全分流制一般要低20%40%，但合流制的泵站和污水廠的造價(jià)卻比分流制高。從總造價(jià)來(lái)看完全分流制比合流制可能要高。從初期投資來(lái)看，不完全分流制初期只建污水排水系統(tǒng)，因而既可節(jié)省初期投資費(fèi)用，又可縮短工期，發(fā)揮工程效益也快。合流制和完全分流制的初期投資均大于不完全分流制。 （3）維護(hù)管理方面：晴天時(shí)污水在合流制管道中只是部分流，雨天時(shí)才接近滿管流，因而晴天時(shí)合流制管內(nèi)流速較低，易于產(chǎn)生沉淀。但據(jù)經(jīng)驗(yàn)，管中的沉淀物易被暴雨水流沖走，這樣合流管道的維護(hù)管理費(fèi)用可以降低。但是，晴天和雨天時(shí)流入污水廠的水量變化很大，增加了合流制排水系統(tǒng)污水廠運(yùn)行管理中的復(fù)雜性。而分流制系統(tǒng)可以保持管內(nèi)的流速，不致發(fā)生沉淀，同時(shí)，流入污水廠的水量和水質(zhì)比合流制變化小得多，污水廠的運(yùn)行易于控制。 （4）施工方面：合流制管線單一，減少與其他地下管線、構(gòu)筑物的交叉，管渠施工較簡(jiǎn)單。但在建筑物有地下室情況下采用合流制，遇暴雨時(shí)有可能倒流入地下室內(nèi)，合流制安全性不如分流制?；旌现婆潘到y(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，介于合流制和分流制排水系統(tǒng)兩者之間。 排水系統(tǒng)體制的選擇是一項(xiàng)既復(fù)雜又很重要的工作。應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)及工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)的要求、污水利用情況、原有排水設(shè)施、水量、水質(zhì)、地形、氣候和水體狀況等條件，在滿足環(huán)境保護(hù)的前提下，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較綜合確定。新建地區(qū)一般應(yīng)采用分流制排水系統(tǒng)。但在特定情況下采用合流制可能更為有利。1.5排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則排水工程是現(xiàn)代化城市不可缺少的一項(xiàng)重要設(shè)施，是城市建設(shè)的重要組成部分，同時(shí)也是控制水污染、改善和保護(hù)水環(huán)境的重要措施。排水工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循以下原則：（1）排水工程的規(guī)劃應(yīng)符合城市總體規(guī)劃，并應(yīng)與其他單項(xiàng)工程建設(shè)密切配合，相互協(xié)調(diào)；（2）城市污水是可貴的淡水資源，在規(guī)劃中要考慮污水經(jīng)再生后回用的方案。還要考慮給水和防洪的問(wèn)題，污水排水工程與給水工程相協(xié)調(diào)，雨水排水工程與防洪工程相協(xié)調(diào)；（3）如果嚴(yán)格按照總體規(guī)劃的年限、污水量標(biāo)準(zhǔn)、居住人口密度、土地服務(wù)范圍等為依據(jù)，往往很難順應(yīng)城鎮(zhèn)的發(fā)展需要，因此進(jìn)行城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)比城鎮(zhèn)總體規(guī)劃年限更長(zhǎng)些； （4）考慮污水、雨水的集中處理與分散處理； （5）經(jīng)濟(jì)合理地確定管網(wǎng)密度、排水灌渠盡量分散，避免集中，排水路線盡量短捷，以節(jié)省總投資； （6）主干管盡可能布置在河岸或水體附近的較低處，以便于干管接入；（7）城鎮(zhèn)污水管渠應(yīng)考慮城市工業(yè)廢水的接入，滿足排入城市下水道水質(zhì)工業(yè)廢水直接排入下水道，不滿足標(biāo)準(zhǔn)的在城內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理后排入下水道；（8）排水管渠應(yīng)盡量避免穿越不宜通過(guò)的地帶和構(gòu)筑物，也不宜穿越有待規(guī)劃和發(fā)展的大片空地，以免影響整塊地的功能和價(jià)值； （9）排水管渠系統(tǒng)應(yīng)和地形地勢(shì)相適應(yīng)，順坡排水，盡量使污水重力排出，盡量少設(shè)中途提升泵站。1.6 排水系統(tǒng)的布置形式城市、居住區(qū)或工業(yè)企業(yè)的排水系統(tǒng)在平面上的布置，隨地形、規(guī)劃、污水廠的位置、土壤條件、河流情況、污水的種類和污染程度等因素而定。常規(guī)的排水管網(wǎng)一般布置成樹狀網(wǎng)，以地形為主要考慮因素的布置形式有以下幾種： 平行式（圖1.8）：干管與等高線及河道基本平行，而主干管與等高線及河道成一定斜角敷設(shè)。平行式布置適應(yīng)于地勢(shì)向河流方向有較大傾斜的地區(qū)，避免了因干管坡度及管內(nèi)流速過(guò)大而導(dǎo)致管道嚴(yán)重沖刷。正交式（圖1.9）：干管與以最短距離與水體垂直相交敷設(shè)。正交式布置適應(yīng)于地勢(shì)向水體適當(dāng)傾斜的地區(qū)，正交布置的干管長(zhǎng)度短、管徑小，因而經(jīng)濟(jì)，污水排出也迅速。但是由于污水未經(jīng)處理就直接排放，會(huì)使水體遭受嚴(yán)重污染，影響環(huán)境。因此在現(xiàn)在城市中，這種布置形式僅用于排除雨水。若沿河岸在敷設(shè)主干管，并將各干管的污水截流送至污水廠，這種布置形式稱截流式布置。截流式布置對(duì)減輕水體污染、改善和保護(hù)環(huán)境有重大作用。它適用于分流制污水排水系統(tǒng)，將生活污水及工業(yè)廢水經(jīng)過(guò)處理后排入水體；也適用于區(qū)域排水系統(tǒng)，區(qū)域主干管截流各城鎮(zhèn)的污水送至區(qū)域污水廠進(jìn)行處理。1.支管 2.干管 3.主干管 4.溢流口 5.泵站 6.出口渠渠頭7.污水廠8.污水灌溉田 9.河流圖1.8平行式1.支管 2.干管 3.支干管 4.主干管 5.泵站6.污水廠 7.污水灌溉田 8.河流 圖1.9正交式截流式（圖1.10）：沿河岸再敷設(shè)主干管，并將各干管的污水截流送至污水廠，是正交式發(fā)展的結(jié)果?？蓽p輕水體污染，保護(hù)環(huán)境。適用于分流制污水排水系統(tǒng)。 圖1.10截流式 圖1.11分區(qū)式分區(qū)式（圖1.11）：在地勢(shì)高低相差很大的地區(qū)，當(dāng)污水不能靠重力流至污水廠時(shí)采用。分別在高地區(qū)和低地區(qū)敷設(shè)獨(dú)立的管道系統(tǒng)。高地區(qū)的污水靠重力流直接流入污水廠，而低地區(qū)的污水用水泵抽送至高地區(qū)干管或污水廠。優(yōu)點(diǎn)是能充分利用地形排水，節(jié)省電力。適用于個(gè)別階梯地形或起伏很大的地區(qū)。分散式（圖1.12）：當(dāng)城鎮(zhèn)中央部分地勢(shì)高，且向周圍傾斜，四周又有多處排水出路時(shí)，各排水流域的干管常采用輻射狀布置，各排水流域具有獨(dú)立的排水系統(tǒng)。特點(diǎn)是干管長(zhǎng)度短，管徑小，管道埋深淺，便于污水灌溉等，但污水廠和泵站（如需設(shè)置時(shí)）的數(shù)量將增多。適用于在地勢(shì)平坦的大城市。 圖1.12分散式 圖1.13環(huán)繞式環(huán)繞式（圖1.13）：可沿四周布置主干管，將各干管的污水截流送往污水廠集中處理，這樣就由分散式發(fā)展成環(huán)繞式布置。特點(diǎn)是污水廠和泵站（如需設(shè)置時(shí)）的數(shù)量少，基建投資和運(yùn)行管理費(fèi)用小。2、污水管道設(shè)計(jì)2.1污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： （1）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（包括設(shè)計(jì)地區(qū)的面積、設(shè)計(jì)人口數(shù)、污水定額等）的確定； （2）污水管道系統(tǒng)的平面布置； （3）污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量計(jì)算和水力計(jì)算； （4）污水管道系統(tǒng)上某些附屬構(gòu)筑物，如污水中途泵站、倒虹管、管橋等的設(shè)計(jì)計(jì)算； （5）污水管道在街道橫斷面上位置的確定； （6）繪制污水管道系統(tǒng)平面圖和縱剖面圖。2.2確定排水區(qū)界，劃分排水流域排水區(qū)界是排水系統(tǒng)敷設(shè)的界限。在排水區(qū)界內(nèi)應(yīng)根據(jù)地形及城市和工業(yè)企業(yè)的豎向規(guī)劃劃分排水流域。一般來(lái)說(shuō)，流域邊界線應(yīng)與分水線相符合。在地形起伏及丘陵地區(qū)，流域分界線與分水線基本一致，在地形平坦無(wú)顯著分水線的地區(qū)，應(yīng)使干管在最大合理埋深情況下，盡量使絕大部分污水能以自流排水為原則。如有河流或鐵路等障礙物貫穿，應(yīng)根據(jù)地形情況，周圍水體情況及倒虹管的設(shè)置情況等，通過(guò)方案比較，決定是否分為幾個(gè)排水流域。每一個(gè)排水流域應(yīng)有一條或一條以上的干管，根據(jù)流域高程情況就能查明水流方向和污水需要抽升的地方。 2.3污水管道定線和平面布置污水管道定線和平面布置的組合正確是合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)的先決條件，是污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。管道定線：在城鎮(zhèn)總平面圖上確定污水管道的位置和走向。 管道平面布置：包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水廠、出水口的具體位置和資料。 （1）影響污水管平面布置的主要因素：a）地形和水文地質(zhì)條件；b）城市總體規(guī)劃、豎向規(guī)劃和分期建設(shè)情況；c）排水體制、線路數(shù)目；d）污水處理利用情況、處理廠和排放口的位置；e）排水量大的工業(yè)企業(yè)和公建情況；f）道路和交通情況；g）地下管線和構(gòu)筑物分布情況。（2）定線順序：主干管、干管、支管。 a）遵循的主要原則：應(yīng)盡可能地在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。 b)考慮因素：地形、排水體制、污水廠和出水口位置，水文地質(zhì)條件，道路寬度，地下管線等。 （3）主干管的布置原則：a）地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高線布置，在地勢(shì)較低處，沿河岸邊敷設(shè)，以便于收集干管來(lái)水； b）地形較陡，主干管可與等高線垂直，這樣布置主干管坡度較大，但可設(shè)置為數(shù)不多的跌水井，而使干管的水力條件得到改善； c）避開地質(zhì)條件差的地區(qū)； d）總干管的走向取決于污水廠和出水口位置。 （4）干管的布置原則：a）盡量設(shè)在地勢(shì)較低處，以便支管排水； b）地形平坦或略有坡度，干管與等高線垂直（減小埋深）； c）地形較陡，干管與等高線平行（減少跌水井?dāng)?shù)量）； d）一般沿城市街道布置，通常設(shè)置在污水量較大、地下管線較少、地勢(shì)較低一側(cè)的人行道、綠化帶或慢車道下，并與街道平行。當(dāng)街道寬度40m，可考慮在街道兩側(cè)設(shè)兩條污水管，以減少連接支管的長(zhǎng)度和數(shù)量。 （5）支管的平面布置原則： 除取決于地形外，還需考慮街坊的建筑特征，并便于用戶的接管排水，一般有三種形式：底邊式、圍坊式、穿坊式。a）底邊式(圖2.1)：街坊狹長(zhǎng)，面積較小或地形傾斜，街區(qū)內(nèi)污水采用集中出水方式時(shí)，只管敷設(shè)在服務(wù)街區(qū)較低側(cè)的地下； b）圍坊式也稱周邊式(圖2.2)：街區(qū)面積較大且地形平坦時(shí)，宜在街區(qū)四周的街道下敷設(shè)支管； c）穿坊式(圖2.3)：街坊內(nèi)部建筑規(guī)劃已經(jīng)確定，或街坊內(nèi)部管道自成體系時(shí)，支管可穿越街坊布置。 圖2.1底邊式 圖2.2圍坊式圖2.3穿坊式（6） 管道在街道上的布置 a）從建筑紅線到道路中心線管線的布置的順序一般是：電力電纜電信電纜煤氣管道熱力管道給水管道污水管道雨水管道。 b）矛盾處理原則：新建讓已建的，臨時(shí)讓永久的，小管讓大管，壓力管讓重力流管，可彎讓不可彎的，檢修次數(shù)少的讓檢修次數(shù)多的。 c）管線隧道：在繁忙街道，可以把各種管道集中安置在隧道中；雨水管道可以與隧道平行敷設(shè)。（7） 污水處理廠廠址的選擇：根據(jù)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50014-2006）的規(guī)定，污水廠位置的選擇應(yīng)符合城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和排水工程專業(yè)規(guī)劃的要求，并應(yīng)根據(jù)下列因素綜合確定： a）在城鎮(zhèn)水體的下游；b）便于處理后出水回用和安全排放； c）便于污泥集中處理和處置；d）在城鎮(zhèn)夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)； e）有良好的工程地質(zhì)條件； f）少拆遷、少占地，根據(jù)環(huán)境評(píng)價(jià)要求，有一定的衛(wèi)生防護(hù)距離；g）有擴(kuò)建的可能； h）廠區(qū)地形不應(yīng)受洪澇災(zāi)害影響，防洪標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于城鎮(zhèn)防洪標(biāo)準(zhǔn)，有良好的排水條件； i）有方便的交通、運(yùn)輸和水電條件。污水廠和出水口要設(shè)在城市的下風(fēng)向，水體的下游，離開居住區(qū)和工業(yè)區(qū)。其間距必須符合環(huán)境衛(wèi)生的要求，應(yīng)通過(guò)環(huán)境影響評(píng)價(jià)最終確定。2.4污水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算 污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量是污水管道及其附屬構(gòu)筑物能保證通過(guò)的最大流量。通常以最大日最大時(shí)流量作為污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量，其單位為L(zhǎng)/s。它包括生活污水設(shè)計(jì)流量和工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量?jī)纱蟛糠?。就生活污水而言又可分為居民生活污水、公共設(shè)施排水和工業(yè)企業(yè)內(nèi)生活污水和淋浴污水三部分。（1）生活污水設(shè)計(jì)流量a） 居民生活污水設(shè)計(jì)流量 居民生活污水主要來(lái)自居住區(qū)，它通常按下式計(jì)算： 式中： Q1 居民生活污水設(shè)計(jì)流量，Ls； n 居民生活污水量定額，L(capd)； N 設(shè)計(jì)人口數(shù)，cap； KZ生活污水量總變化系數(shù)。1）居民生活污水量定額 居民生活污水量定額，是指在污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所采用的每人每天所排出的平均污水量。在確定居民生活污水量定額時(shí)，應(yīng)調(diào)查收集當(dāng)?shù)鼐幼^(qū)實(shí)際排水量的資料，然后根據(jù)該地區(qū)給水設(shè)計(jì)所采用的用水量定額，確定居民生活污水量定額。在沒(méi)有實(shí)測(cè)的居住區(qū)排水量資料時(shí)，可按相似地區(qū)的排水量資料確定。若這些資料都不易取得，則根據(jù)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJl4-87)的規(guī)定，按居民生活用水定額確定污水定額。對(duì)給水排水系統(tǒng)完善的地區(qū)可按用水定額的90%計(jì)，一般地區(qū)可按用水定額的80%計(jì)。2）設(shè)計(jì)人口數(shù) 設(shè)計(jì)人口數(shù)是指污水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)期限終期的規(guī)劃人口數(shù)，是計(jì)算污水設(shè)計(jì)流量的基本數(shù)據(jù)。它是根據(jù)城市總體規(guī)劃確定的，在數(shù)值上等于人口密度與居住區(qū)面積的乘積。即：式中：N設(shè)計(jì)人口數(shù)，cap；人口密度，cap/hm2；F居住區(qū)面積，hm2；cap“人”的計(jì)量單位。人口密度表示人口的分布情況，是指單位面積上居住的人口數(shù)，以cap/h m2表示。它有總?cè)丝诿芏群徒址蝗丝诿芏葍煞N形式?？?cè)丝诿芏人玫拿娣e包括街道、公園、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、水體等處的面積，而街坊人口密度所用的面積只是街坊內(nèi)的建筑用地面積。在規(guī)劃或初步設(shè)計(jì)時(shí)，采用總?cè)丝诿芏?，而在技術(shù)設(shè)計(jì)或施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，則采用街坊人口密度。設(shè)計(jì)人口數(shù)也可根據(jù)城市人口增長(zhǎng)率按復(fù)利法推算，但實(shí)際工程中使用不多。3）生活污水量總變化系數(shù) 流入污水管道的污水量時(shí)刻都在變化。污水量的變化程度通常用變化系數(shù)表示。變化系數(shù)分為日變化系數(shù)、時(shí)變化系數(shù)和總變化系數(shù)三種。一年中最大日污水量與平均日污水量的比值稱為日變化系數(shù)(Kd)； 最大日最大時(shí)污水量與最大日平均時(shí)污水量的比值稱為時(shí)變化系數(shù)(Kh)；最大日最大時(shí)污水量與平均日平均時(shí)污水量的比值稱為總變化系數(shù)(Kz)。 顯然，按上述定義有 表2.1 生活污水量總變化系數(shù)污水平均日流量（L/s）51540701002005001000總變化系數(shù)Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3注：當(dāng)污水平均日流量為中間數(shù)值時(shí)，總變化系數(shù)用內(nèi)插法求得；當(dāng)居住區(qū)有實(shí)際生活污水量變化資料時(shí)，可按實(shí)際數(shù)據(jù)采用。我國(guó)在多年觀測(cè)資料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)綜合分析歸納，總結(jié)出了總變化系數(shù)與平均流量之間的關(guān)系式，即：式中：Q 污水平均日流量，L/s。當(dāng)Q5L/s時(shí)，Kz=2.3；當(dāng)Q1000L/s時(shí)，Kz=1.3。設(shè)計(jì)時(shí)也可采用式直接計(jì)算總變化系數(shù)，但比較麻煩。b）公共設(shè)施排水量公共設(shè)施排水量Q2應(yīng)根據(jù)公共設(shè)施的不同性質(zhì)，按建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50015-2003）的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。式中：q2i 各公共建筑最高日污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(用水單位.d）；N2i 用水單位數(shù)；T2i 最高日排水小時(shí)數(shù)，h；Kh2i 污水量時(shí)變化系數(shù)。c）工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計(jì)流量工業(yè)企業(yè)的生活污水和淋浴污水主要來(lái)自生產(chǎn)區(qū)的食堂、衛(wèi)生間、浴室等。其設(shè)計(jì)流量的大小與工業(yè)企業(yè)的性質(zhì)、污染程度、衛(wèi)生要求有關(guān)。一般按下式進(jìn)行計(jì)算：式中：Q3工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計(jì)流量，L/s；A1 一般車間最大班職工人數(shù)，cap；B1一般車間職工生活污水定額，以25L/(cap班)計(jì)；K1一般車間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以3.0計(jì)；A2熱車間和污染嚴(yán)重車間最大班職工人數(shù)，cap；B2熱車間和污染嚴(yán)重車間職工生活污水量定額，以35L(cap班)計(jì)； K2熱車間和污染嚴(yán)重車間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以2.5計(jì)； C1一般車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，cap； D1一般車間的淋浴污水量定額，以40L(cap班)計(jì)； C2熱車間和污染嚴(yán)重車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)，cap； D2熱車間和污染嚴(yán)重車間的淋浴污水量定額，以60L(cap班)計(jì)； T 每工作班工作時(shí)數(shù)，h。淋浴時(shí)間按60min計(jì)。工業(yè)企業(yè)工業(yè)職工生活污水和淋浴污水量變化系數(shù)：生活污水：一般車間3.0，高溫車間2.5。淋浴污水：下班后1小時(shí)使用，不考慮變化。（2）工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算： 式中：Q4 工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量，Ls； m 生產(chǎn)過(guò)程中每單位產(chǎn)品的廢水量定額，L單位產(chǎn)品； M 產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量，單位產(chǎn)品/d； T 每日生產(chǎn)時(shí)數(shù)，h； KZ總變化系數(shù)。工業(yè)廢水量日變化系數(shù)較小，接近1。時(shí)變化系數(shù)見(jiàn)下表2.2：表2.2工業(yè)廢水量時(shí)變化系數(shù)工業(yè)種類冶金化工紡織食品皮革造紙時(shí)變化系數(shù)Kh1.01.11.31.51.52.01.52.01.52.01.31.8（3）城市污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流量城市污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總流量一般采用直接求和的方法進(jìn)行計(jì)算，即直接將上述各項(xiàng)污水設(shè)計(jì)流量計(jì)算結(jié)果相加，作為污水管道設(shè)計(jì)的依據(jù)，城市污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總流量可用下式計(jì)算： （L/s） 2.5污水管段設(shè)計(jì)流量的計(jì)算污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總流量計(jì)算完畢后，還不能進(jìn)行管道系統(tǒng)的水力計(jì)算。為此還需在管網(wǎng)平面布置圖上劃分設(shè)計(jì)管段，確定設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)，進(jìn)而求出各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量。只有求出設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量，才能進(jìn)行設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算。（1）設(shè)計(jì)管段的劃分在污水管道系統(tǒng)上，為了便于管道的連接，通常在管徑改變、敷設(shè)坡度改變、管道轉(zhuǎn)向、支管接入、管道交匯的地方設(shè)置檢查井。對(duì)于兩個(gè)檢查井之間的連續(xù)管段，如果采用的設(shè)計(jì)流量不變，且采用同樣的管徑和坡度，則這樣的連續(xù)管段就稱為設(shè)計(jì)管段。設(shè)計(jì)管段兩端的檢查井稱為設(shè)計(jì)管段的起止檢查井（簡(jiǎn)稱起迄點(diǎn)）。 圖2-4 設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量（2）設(shè)計(jì)管段的流量確定如圖2-4所示，每一設(shè)計(jì)管段的污水設(shè)計(jì)流量可能包括以下3種流量。 a）本段流量q1 所謂本段流量是指從本管段沿線街坊流來(lái)的污水量。對(duì)于某一設(shè)計(jì)管段而言，它沿管線長(zhǎng)度是變化的，即從管段起點(diǎn)為零逐漸增加到終點(diǎn)達(dá)到最大。為了計(jì)算的方便，通常假定本段流量是在起點(diǎn)檢查井集中進(jìn)入設(shè)計(jì)管段的，它的大小等于本管段服務(wù)面積上的全部污水量。一般用下式計(jì)算：式中 q1設(shè)計(jì)管段的本段流量，Ls；F設(shè)計(jì)管段服務(wù)的街坊面積，hm2；KZ生活污水量總變化系數(shù)； qs 生活污水比流量，L(shm2)。 生活污水比流量可采用下式計(jì)算： 式中 n生活污水定額或綜合生活污水定額，L(capd)； 人口密度，cap/ hm2。b）轉(zhuǎn)輸流量q2轉(zhuǎn)輸流量是指從上游管段和旁側(cè)管段流來(lái)的污水量。它對(duì)某一設(shè)計(jì)管段而言，是不發(fā)生變化的，但不同的設(shè)計(jì)管段，可能有不同的轉(zhuǎn)輸流量。 c）集中流量q3 集中流量是指從工業(yè)企業(yè)或其它大型公共設(shè)施流來(lái)的污水量。對(duì)某一設(shè)計(jì)管段而言，它也不發(fā)生變化。設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量是上述本段流量、轉(zhuǎn)輸流量和集中流量三者之和。2.6污水管道的水力計(jì)算（1）污水管道中污水流動(dòng)的特點(diǎn)污水在管道內(nèi)依靠管道兩端的水面高差從高處流向低處，是不承受壓力的，即為重力流。污水中含有一定數(shù)量的懸浮物，它們有的漂浮于水面，有的懸浮于水中，有的則沉積在管底內(nèi)壁上。這與清水的流動(dòng)有所差別。但污水中的水分一般在99以上，所含懸浮物很少，因此，可認(rèn)為污水的流動(dòng)遵循一般流體流動(dòng)的規(guī)律，工程設(shè)計(jì)時(shí)仍按水力學(xué)公式計(jì)算。污水在管道中的流速隨時(shí)都在變化，但在直線管段上，當(dāng)流量沒(méi)有很大變化又無(wú)沉淀物時(shí)，可認(rèn)為污水的流動(dòng)接近均勻流。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)每一設(shè)計(jì)管段都按均勻流公式進(jìn)行計(jì)算。（2）污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)參數(shù) 為保證污水管道的正常運(yùn)行，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)這些因素綜合考慮，提出了如下的計(jì)算控制參數(shù)，在污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，一般應(yīng)予以遵守。a)設(shè)計(jì)充滿度在設(shè)計(jì)流量下，污水在管道中的水深h與管道直徑D的比值（h/D）稱為設(shè)計(jì)充滿度，它表示污水在管道中的充滿程度，如圖2-5所示。 圖2-5 充滿度示意圖當(dāng)h/D1時(shí)稱為滿流；h/D<l時(shí)稱為不滿流。室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，污水管道按不滿流進(jìn)行設(shè)計(jì)，其最大設(shè)計(jì)充滿度的規(guī)定如表2-3所示。 表2-3最大設(shè)計(jì)充滿度 管徑（D）或暗渠高（H） （mm）最大充滿度（h/D）最小充滿度（h/D）（參考）2003003504505009001000 0.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80) 0.250.250.300.35注：在計(jì)算污水管道充滿度時(shí)，不包括淋浴或短時(shí)間內(nèi)突然增加的污水量，但當(dāng)管徑小于或等于300mm時(shí)，應(yīng)按滿流復(fù)核。規(guī)定最大設(shè)計(jì)充滿度的原因是：1）污水流量時(shí)刻在變化，很難精確計(jì)算，而且雨水可能通過(guò)檢查井蓋上的孔口流入，地下水也可能通過(guò)管道接口滲入污水管道。因此，有必要預(yù)留一部分管道斷面，為未預(yù)見(jiàn)水量的介入留出空間，避免污水溢出妨礙環(huán)境衛(wèi)生，同時(shí)使?jié)B入的地下水能夠順利流泄。2）污水管道內(nèi)沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體（如CH4、H2S等）。此外，污水中如含有汽油、苯、石油等易燃液體時(shí)，可能產(chǎn)生爆炸性氣體。故需留出適當(dāng)?shù)目臻g，以利管道的通風(fēng)，及時(shí)排除有害氣體及易爆氣體。3）便于管道的清通和養(yǎng)護(hù)管理。 表2-3所列的最大設(shè)計(jì)充滿度是設(shè)計(jì)污水管道時(shí)所采用的充滿度的最大限值，在進(jìn)行污水管道的水力計(jì)算時(shí)，所選用的充滿度不應(yīng)大于表2-3中規(guī)定的數(shù)值。但為了節(jié)約投資，合理地利用管道斷面，選用的設(shè)計(jì)充滿度也不應(yīng)過(guò)小。為此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)考慮最小設(shè)計(jì)充滿度作為設(shè)計(jì)充滿度的下限值。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)各種管徑的最小設(shè)計(jì)充滿度不宜小于0.25。一般情況下設(shè)計(jì)充滿度最好不小于0.5，對(duì)于管徑較大的管道設(shè)計(jì)充滿度以接近最大限值為好。對(duì)于明渠，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)超高（即渠中水面到渠頂?shù)母叨龋┎恍∮?.2m。b）設(shè)計(jì)流速與設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)充滿度相對(duì)應(yīng)的水流平均速度稱為設(shè)計(jì)流速。設(shè)計(jì)流速過(guò)小，污水流動(dòng)緩慢，其中的懸浮物則易于沉淀淤積；反之，污水流速過(guò)高，雖然懸浮物不宜沉淀淤積，但可能會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生沖刷，甚至損壞管道使其壽命降低。為了防止管道內(nèi)產(chǎn)生沉淀淤積或管壁遭受沖刷，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了污水管道的最小設(shè)計(jì)流速和最大設(shè)計(jì)流速。污水管道的設(shè)計(jì)流速應(yīng)在最小設(shè)計(jì)流速和最大設(shè)計(jì)流速范圍內(nèi)。最小設(shè)計(jì)流速是保證管道內(nèi)不致發(fā)生沉淀淤積的流速。污水管道在設(shè)計(jì)充滿度下的最小設(shè)計(jì)流速為0.6m/s。含有金屬、礦物固體或重油雜質(zhì)的生產(chǎn)污水管道，其最小設(shè)計(jì)流速宜適當(dāng)加大，明渠的最小設(shè)計(jì)流速為0.4m/s。最大設(shè)計(jì)流速是保證管道不被沖刷損壞的流速。該值與管道材料有關(guān)，通常金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為10m/s，非金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為5m/s。c）最小設(shè)計(jì)坡度我國(guó)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：管徑為200mm時(shí)，最小設(shè)計(jì)坡度為0.004；管徑為300mm時(shí)，最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。d）最小管徑我國(guó)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：污水管道在街坊和廠區(qū)內(nèi)的最小管徑為200mm，在街道下的最小管徑為300mm。e）污水管道的埋設(shè)深度污水管道的土方施工占總投資的5070，因此在保證工程質(zhì)量的條件下，減少埋設(shè)深度非常重要。 埋深概念： 覆土厚度：是指管道外壁頂部到地面的距離（圖2-6）；埋設(shè)深度：是指管道內(nèi)壁底部到地面的距離。確定污水管道最小覆土厚度時(shí)，必須考慮下列因素： 1）防止冰凍膨脹而損壞管道：生活污水溫度較高，即使在冬天水溫也不會(huì)低于4。很多工業(yè)廢水的溫度也比較高。此外，污水管道按一定的坡度敷設(shè)，管內(nèi)污水經(jīng)常保持一定的流量，以一定的流速不斷流動(dòng)。因此，污水在管道內(nèi)是不會(huì)冰凍的，管道周圍的土壤也不會(huì)冰凍。所以，不必把整個(gè)污水管道都埋設(shè)在土壤冰凍線以下。但如果將管道全部埋設(shè)在冰凍線以上，則因土壤冰凍膨脹可能損壞管道基礎(chǔ)，從而損壞管道。 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，冰凍層內(nèi)污水管道的埋設(shè)深度，應(yīng)根據(jù)流量、水溫、水流情況和敷設(shè)位置等因素確定，一般應(yīng)符合下列規(guī)定：無(wú)保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的工業(yè)廢水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m。 圖2-6 管道埋深示意圖有保溫措施或水溫較高的管道，管底在冰凍線以上的距離可以加大，其數(shù)值應(yīng)根據(jù)該地區(qū)或條件相似地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)確定。2）防止管壁因地面荷載而破壞；3）滿足街坊污水連接管銜接的要求。H=Z1（Z2h）IL+h式中：H街道污水管網(wǎng)起點(diǎn)的最小埋深，m； h街坊污水管起點(diǎn)的最小埋深，0.60.7m； Z1街道污水管起點(diǎn)檢查井處地面標(biāo)高，m； Z2街坊污水管起點(diǎn)檢查井處地面標(biāo)高，m； I街坊污水管和連接支管的坡度； L街坊污水管和連接支管的總長(zhǎng)度，m； h連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差，m。最大埋深：一般在土壤干燥的地區(qū)，管道的最大埋深不超過(guò)78m；在土質(zhì)差、地下水位較高的地區(qū)，一般不超過(guò)5m。最小覆土厚度：室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：最小覆土厚度在車行道下為0.7m，人行道下為0.6m，在保證管道不受外部荷重?fù)p壞是可適當(dāng)減小。（3）污水管道的水力計(jì)算a水力計(jì)算的基本公式 式中Q流量，m3/s； 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2； v流速，m/s； R水力半徑（過(guò)水?dāng)嗝娣e與濕周的比值），m； I水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； C流速系數(shù)，或謝才系數(shù)。C值一般按曼寧公式計(jì)算，即n管壁粗糙系數(shù) b污水管道水力計(jì)算的方法1)需要計(jì)算的參數(shù)：流量Q、管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D和埋深H。2)計(jì)算方法在具體計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)流量Q和管道粗糙系數(shù)n已知，還有管徑D 、充滿度h/D、管道坡度I和流速v是未知的，因此需要先假定2個(gè)求其它兩個(gè)，這樣的數(shù)學(xué)計(jì)算非常復(fù)雜，而且經(jīng)常要試算。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常采用水力計(jì)算圖進(jìn)行。 對(duì)每一張水力計(jì)算圖而言，管徑D和粗糙系數(shù)n是已知的，圖上的曲線表示的是Q、v、I、 h/D之間的關(guān)系，這四個(gè)因素中，只要確定兩個(gè)因素，就可以通過(guò)圖查出其它兩個(gè)因素。計(jì)算時(shí)，Q為已知，D不知，應(yīng)確定D。只要再知道一個(gè)因素就可以查圖計(jì)算了，通常情況下先想辦法假定坡度I。 由Q和I，就可查圖得出v、h/D 復(fù)核v、h/D 的設(shè)計(jì)規(guī)定若符合，則該管段的D、I（v、h/D）即確定。若不符合，重新設(shè)定I或管徑D進(jìn)行計(jì)算。 計(jì)算中涉及到管徑的假定。坡度和管徑的假定是相互制約的。在有較大坡度地區(qū)時(shí)，先假定管道的敷設(shè)坡度I，然后求出管徑，管道坡度可以先假定為地面坡度，管徑的選擇越小越好；在平坦或反坡地區(qū)時(shí)，先假定管道的直徑，然后求出敷設(shè)坡度I 。按上述方法，可以暫時(shí)確定出每一個(gè)管段的管徑和坡度。確定出的管徑和坡度還要進(jìn)行復(fù)核。復(fù)核時(shí)，可以根據(jù)水力計(jì)算圖進(jìn)行查圖計(jì)算，當(dāng)計(jì)算出的v、h/D 符合設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，則初步確定的管徑和坡度即為所求，此時(shí)管道的v、h/D 也就計(jì)算出來(lái)了。若v、h/D 中有一個(gè)不符合設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，則要調(diào)整管徑或管道坡度重新計(jì)算。另外，在計(jì)算時(shí)，還要注意一點(diǎn)，就是不計(jì)算管段的水力計(jì)算。不計(jì)算管段一般在管網(wǎng)的起端，當(dāng)街坊起端流量小于9.19L/s，街道起端流量小于14.63L/s時(shí)，管道分別采用200mm和300mm的管徑。（4）確定各管段始點(diǎn)和終點(diǎn)的埋設(shè)深度（水面標(biāo)高、管底標(biāo)高） 即銜接設(shè)計(jì)，銜接設(shè)計(jì)也是由上游管段向下游管段進(jìn)行的。1）首先確定第一個(gè)管段的起點(diǎn)、終點(diǎn)的埋深（管底標(biāo)高、水面標(biāo)高） a確定出第一個(gè)管段的起點(diǎn)埋深H1：第一個(gè)管段的起點(diǎn)通常是管網(wǎng)的控制點(diǎn)。根據(jù)埋深的三個(gè)要求，確定出第一個(gè)管段的起點(diǎn)埋深H1 b 起點(diǎn)的管底標(biāo)高=起點(diǎn)的地面標(biāo)高E1起點(diǎn)埋深H1 c起點(diǎn)的水面標(biāo)高=起點(diǎn)的管底標(biāo)高+管中水深h d 終點(diǎn)的管底標(biāo)高起點(diǎn)的管底標(biāo)高IL e 終點(diǎn)的水面標(biāo)高終點(diǎn)的管底標(biāo)高+管中水深h f 終點(diǎn)的埋深H2=終點(diǎn)的地面標(biāo)高E2終點(diǎn)的管底標(biāo)高2）確定第二個(gè)管段的起點(diǎn)、終點(diǎn)的埋深（管底標(biāo)高、水面標(biāo)高）首先應(yīng)確定與第一個(gè)管段的銜接關(guān)系（根據(jù)具體情況選用一種 ）：a溝頂平接（上游管段的終點(diǎn)與下游管段的起點(diǎn)管頂標(biāo)高相同）第二管段起點(diǎn)的管底標(biāo)高上游終點(diǎn)的管底標(biāo)高+上游管徑下游管徑第二管段起點(diǎn)的水面標(biāo)高起點(diǎn)的管底標(biāo)高+管中水深h第二管段起點(diǎn)的埋深H1=起點(diǎn)的地面標(biāo)高E1起點(diǎn)的管底標(biāo)高即可求出第二管段終點(diǎn)的管底標(biāo)高、水面標(biāo)高、埋設(shè)深度b水面平接（上游管段的終點(diǎn)與下游管段的起點(diǎn)水面標(biāo)高相同）第二管段起點(diǎn)的管底標(biāo)高上游終點(diǎn)的水面標(biāo)高下游管中的水深同理可依次求出后續(xù)下游管段的起點(diǎn)和終點(diǎn)埋深2.7管段銜接原則及方法（1）原則： a）盡可能提高下游管段的高程，以減小埋深，從而減低造價(jià)； b）避免在上游管段中形成回水而造成淤積； c）不允許下游管段的關(guān)底高于上游管段的管底。 （2）銜接方法（圖2-7）：1）溝頂平接：上游管段和下游管段的管頂內(nèi)壁的高程相同（不致回水，但下游埋深較大）； 2）水面平接：上游管段和下游管段的水面高程相同（下游管段的水不會(huì)倒流而淤積上游管段）；3）溝底平接：上游管段和下游管段的管底內(nèi)壁的高程相同（埋深較水面平接大）。 一般情況下，異管徑溝段采用溝頂平接，同管徑溝段采用水面平接。特殊情況，同管徑，坡度變陡，溝頂平接，下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），溝底平接。圖2-7 污水管道的銜接2.8污水管道的設(shè)計(jì)方法和步驟污水管渠的設(shè)計(jì)通常按以下步驟進(jìn)行：（1）收集并整理設(shè)計(jì)地區(qū)各種原始資料 （如地形圖、排水工程規(guī)劃圖、水文、地質(zhì)等）作為基本的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；（2）劃分排水流域，進(jìn)行污水管道定線；（3）街坊編號(hào)并計(jì)算街坊面積；（4）劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算各管段的設(shè)計(jì)流量：根據(jù)流域具體情況，選定設(shè)計(jì)流量的計(jì)算方法，計(jì)算從上游向下游依次進(jìn)行，并列表計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量；（5）管渠材料的選擇：污水管道管徑小于或等于400mm，采用混凝土管，管徑大于400mm，采用鋼筋混凝土管；（6）各污水管段的水力計(jì)算，確定污水管道的坡度、管徑和埋深：計(jì)算并確定出各設(shè)計(jì)管段的管徑、坡度、流速、管底標(biāo)高和管道埋深；（7）繪制污水管道平面圖及縱剖面圖。污水管道的水力計(jì)算步驟：a計(jì)算每一設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度，從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度，列入水力計(jì)算表中。b將各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量列入水力計(jì)算表中。設(shè)計(jì)管段起訖點(diǎn)檢查井處的地面標(biāo)高列入水力計(jì)算表中。c 計(jì)算每一設(shè)計(jì)管段的地面坡度，作為確定管道坡度時(shí)參考。d 確定起始管段設(shè)計(jì)參數(shù)確定起始管段的管徑以及設(shè)計(jì)流速v，設(shè)計(jì)坡度I，設(shè)計(jì)充滿度h/D。首先擬采用最小管徑mm，即查水力計(jì)算圖，在這張計(jì)算圖中，管徑D和管道粗糙系數(shù)n為已知，其于4個(gè)水力因素只要知道2個(gè)即可求出另外2個(gè)?，F(xiàn)已知設(shè)計(jì)流量，另1個(gè)可根據(jù)水力計(jì)算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的規(guī)定設(shè)定。將所確定的管徑D、管道坡度I、流速v、充滿度h/D分別列入水力計(jì)算表中。e確定其他管段設(shè)計(jì)參數(shù)確定其它管段的管徑D、設(shè)計(jì)流速v、設(shè)計(jì)充滿度h/D和管道坡度I。通常隨著設(shè)計(jì)流量的增加，下一個(gè)管段的管徑一般會(huì)增大一級(jí)或兩級(jí)（50mm為一級(jí)），或者保持不變，這樣便可根據(jù)流量的變化情況確定管徑。然后可根據(jù)設(shè)計(jì)流速隨著設(shè)計(jì)流量的增大而逐段增大或保持不變的規(guī)律設(shè)定設(shè)計(jì)流速。根據(jù)Q和v即可在確定D那張水力計(jì)算圖中查出相應(yīng)的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，說(shuō)明水力計(jì)算合理，將計(jì)算結(jié)果填入表中相應(yīng)的項(xiàng)中。在水力計(jì)算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之間存在相互制約的關(guān)系，因此在查水力計(jì)算圖時(shí)實(shí)際存在一個(gè)試算過(guò)程。f 計(jì)算各管段上端、下端的水面、管底標(biāo)高及其埋設(shè)深度：1）根據(jù)設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)度和管道坡度求降落量。2）根據(jù)管徑和充滿度求管段的水深。3）根據(jù)管道銜接方法求設(shè)計(jì)管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高及埋設(shè)深度。以上計(jì)算均應(yīng)列表計(jì)算，所有結(jié)果列入水力計(jì)算表。2.9繪制管道的平面圖和縱剖面圖平面圖和縱剖面圖是排水管道設(shè)計(jì)的主要組成部分。污水管道設(shè)計(jì)和雨水管道設(shè)計(jì)均應(yīng)繪制相應(yīng)的管道平面圖和縱剖面圖，二者在繪制要求上基本是一致的。根據(jù)設(shè)計(jì)階段的不同，圖紙所體現(xiàn)的內(nèi)容和深度也不同。 （1）平面圖的繪制：平面圖是管道的平面布置圖，應(yīng)反映出管道的總體布置和流域范圍，不同設(shè)計(jì)階段的平面圖，其要求的內(nèi)容也不同。初步設(shè)計(jì)階段，一般只繪出管道平面圖。采用的比例尺通常為1：50001：10000。圖上應(yīng)有地形、地物、河流、風(fēng)向玫瑰或指北針等。新設(shè)計(jì)和原有的污水或雨水，管道用粗單實(shí)線表示，只繪出主干管和干管。在管線上畫出設(shè)計(jì)管段起止點(diǎn)的檢查井并編號(hào)，標(biāo)出各設(shè)計(jì)管段的服務(wù)面積，可能設(shè)置的泵站等。注明主干管和干管的管徑、坡度和長(zhǎng)度等。此外，還應(yīng)附有必要的說(shuō)明和工程項(xiàng)目表。技術(shù)設(shè)計(jì)，或擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段，采用的比例尺通常為1：5001：5000，圖上內(nèi)容除反映初步設(shè)計(jì)的要求外，要求更加具體、詳盡。要求注明檢查井的準(zhǔn)確位置和標(biāo)高，污水管道與其它地下管線或構(gòu)筑物交叉點(diǎn)的準(zhǔn)確位置和標(biāo)高，以及居住區(qū)街坊連接管或工廠排出管接入污水干管或主干管的準(zhǔn)確位置和標(biāo)高。地面設(shè)施包括人行邊道、房屋界限、電桿、街邊樹木等。圖上還應(yīng)有圖例、主要工程項(xiàng)目表和施工說(shuō)明。（2）縱剖面圖的繪制：縱剖面圖是管道的高程布置圖，應(yīng)反映出管道沿線的高程位置，它和平面圖是相互對(duì)應(yīng)的。圖中一般用細(xì)實(shí)線加圖例表示原地面高程線和設(shè)計(jì)地面高程線，用雙粗實(shí)線表示管道高程線，用中實(shí)線的雙豎線表示檢查井。對(duì)于工程量較小，地形、地物比較簡(jiǎn)單的污水或雨水，管道工程可不繪制縱剖面圖，只需將設(shè)計(jì)管段的管徑、坡度、管長(zhǎng)、檢查井的標(biāo)高以及交叉點(diǎn)等內(nèi)容注明在平面圖。但在較大工程中，情況比較復(fù)雜，必須繪制縱剖面圖以明確管道的高程情況。在縱剖面圖上應(yīng)繪出原地面高程線和設(shè)計(jì)地面高程線，管道高程線，檢查井及支管接入處位置、管徑和高程，與其它地下管線、構(gòu)筑物或障礙物交叉點(diǎn)的位置和高程，沿線地質(zhì)鉆孔位置和地質(zhì)情況等。初步設(shè)計(jì)一般不繪制剖面圖。在剖面圖的下方要畫一表格，表中列出檢查井號(hào)、管道長(zhǎng)度、管徑、管道設(shè)計(jì)坡度、設(shè)計(jì)地面高程、設(shè)計(jì)管內(nèi)底高程、埋設(shè)深度、管道材料、接口形式和基礎(chǔ)類型。有時(shí)也將流量、流速、充滿度等水力計(jì)算數(shù)據(jù)注上。縱剖面圖的比例尺，常采用橫向1：5001：2000，縱向1：501：200。除管道的平、剖面圖外，技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)中，還應(yīng)包括管道附屬構(gòu)筑物的詳圖、管道交叉點(diǎn)特殊處理的平、剖面圖等。附屬構(gòu)筑物可在給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集中選用。2.10污水管道的設(shè)計(jì)舉例污水管道的設(shè)計(jì)方法與水力計(jì)算步驟，通過(guò)下面的例題予以介紹。圖2-8為某中小城市一個(gè)建筑小區(qū)的平面圖。小區(qū)街坊人口密度為350cap/ha。工廠的工業(yè)廢水（包括從各車間排出的生活污水和淋浴污水）設(shè)計(jì)流量為29L/s。工業(yè)廢水經(jīng)過(guò)局部處理后與生活污水一起由污水管道全部送至污水廠經(jīng)處理后再排放。工廠工業(yè)廢水排出口的埋深為2 m，試進(jìn)行該小區(qū)污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。圖2-8 某建筑小區(qū)平面圖2-9 某建筑小區(qū)污水管道平面布置圖（初步設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)方法和步驟如下：（1）在街坊平面圖上布置污水管道由街坊平面圖可知該建筑小區(qū)的邊界為排水區(qū)界。在該排水區(qū)界內(nèi)地勢(shì)北高南低，坡度較小，無(wú)明顯分水線，故可劃分為一個(gè)排水流域。在該排水流域內(nèi)小區(qū)支管布置在街坊地勢(shì)較低的一側(cè)；干管基本上與等高線垂直；主干管布置在小區(qū)南面靠近河岸的地勢(shì)較低處，基本上與等高線平行。整個(gè)建筑小區(qū)管道系統(tǒng)呈截流式布置，如圖2-9所示。（2）街坊編號(hào)并計(jì)算其面積將建筑小區(qū)內(nèi)各街坊編上號(hào)碼，并將各街坊的平面范圍按比例計(jì)算出面積，將其面積值列入表2-4中，并用箭頭標(biāo)出各街坊污水排出的方向。表2-4各街坊面積匯總表 街坊編號(hào)1234567891011街坊面積（hm2）1.211.702.081.982.202.201.432.211.962.042.40街坊編號(hào)1213141516171819202122街坊面積（hm2）2.401.212.281.451.702.001.801.661.231.531.71街坊編號(hào)232425262728街坊面積（hm2）1.802.201.382.042.042.40 (3)劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量根據(jù)設(shè)計(jì)管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管中有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)(一般定為街坊兩端)、有集中流量進(jìn)入及有旁側(cè)支管接入的點(diǎn)，作為設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)并將該點(diǎn)的檢查井編上號(hào)碼，如圖2-9所示。各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量應(yīng)列表進(jìn)行計(jì)算。在初步設(shè)計(jì)中，只計(jì)算干管和主干管的設(shè)計(jì)流量；在技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)中，要計(jì)算所有管段的設(shè)計(jì)流量。本設(shè)計(jì)為初步設(shè)計(jì)，故只計(jì)算干管和主干管的設(shè)計(jì)流量，如表2-5所示。表2-5污水干管和主干管設(shè)計(jì)流量計(jì)算表 管段編號(hào)居住區(qū)生活污水量（或綜合生活污水量）集中流量q3設(shè)計(jì)流 量(L/s) 本段流量q1轉(zhuǎn)輸流量q2(L/s)合計(jì)平均流量(L/s)總變化系數(shù)Kz生活污水設(shè)計(jì)流量(L/s)本段(L/s)轉(zhuǎn)輸(L/s)街坊編號(hào)街坊面積（ha）比流量qsL/(sha)流量q1(L/s)123456789101112128991010