第三章 城市排水工程系统规划.ppt

城市排水工程系统规划,第三章 城市排水工程系统规划,第一节 城市排水体制与排水工程系统 第二节 城市污水工程系统规划 第三节 城市雨水工程系统规划 第四节 城市合流制排水系统规划,排水工程规划主要程序,污水量预测确定城市排水系统规划的目标选择城市排水体制 污水处理的主体程序：城市污水处理设施规划城市污水管网与输送设施规划分区污水管网与输送设施规划详细规划范围内污水管网规划,城市排水工程系统规划的工作程序,城市排水工程系统规划的内容深度,城市排水工程系统总体规划的内容深度 1、确定排水体制 2、划分排水区域，估算雨水、污水总量，制定城市污水处理排放标准 3、排水管渠规划，确定雨、污水主要泵站数量位置及水闸位置 4、污水处理厂数量、规模、处理等级以及用地范围 5、确定排水干管、渠的走向和出口位置 6、提出污水综合治理利用措施,城市排水工程系统资料,城市排水状况资料 1、城市现状排水体制、排水流域分区图、分区排水体系 2、现状总污水量，生活污水、工业废水量，历年污水量增长情况 3、主要污水源、工业废水源分布状况 4、城市污水、雨水和工业废水处理利用情况 5、城市渍水排涝情况,城市排水设施资料,1、排水系统现状图，分区或详细规划范围的排水设施与管线现状图 2、污水处理厂的分布、数量、处理能力、处理工艺、处理后水质情况 3、现状雨水、污水管网的分布、位置、管径、长度、高程、排水口位置 4、污水泵站的分布、位置、数量、排水能力 5、排涝泵站、水闸的分布、位置、排涝能力 6、江、河堤的标高、工程质量、防洪标准、防洪能力,第一节 城市排水体制与排水工程系统,一、城市排水工程系统的体制 二、城市排水工程系统组成,一、城市排水工程系统的体制,排水的分类生活污水、工业废水、降水 不同种类排水的要求： 生活污水收集、处理、排除 工业废水处理、收集、再处理、排除或直接排除 降水收集、排除或收集、部分处理、排除,生活污水排水系统,生活污水排水系统排除居住建筑、公共建筑及工厂生活间的污废水。,城市排水体制,排水系统的组成管网、处理系统、最终受体，对应收集、处理、排放的排水过程。 直排式合流制 起简单的排水作用，目的是避免积水为害。实际上这是地面废水排除系统，主要为雨水而设，顺便排除水量很少的生活污水和工业废水。 特点：投资省、污染大、无污水厂 适用：小污染、大水体、建设初期,在区干管与截流管渠相交处的窨井称溢流井，上游来水量大于截流管的排水量时，在井中溢入排放管，流向水体。这样，晴天时污水全部得到处理。但在雨天，仍有部分污水和经处理直接排入水体 ，对水体污染较严重,截流式合流制,特点：投资省、污染不大、有污水厂 适用：干旱地区、旧城改建 适用：地形起伏且水系健全地区,分流制排水体制流程示意图,完全分流制 设置两个各自独立的管渠系统，分别收集需要处理的污水和雨水，形成分流制系统，以进一步减轻水体的污染。,分流制排水系统,不完全分流制 特点：投资较省、污染小、有污水厂 适用：有合适的地形，有比较健全的明渠水系的地方，新区初期建设,特点：投资大、污染小、有污水厂 适用：新建地区,城市排水体制选择,两个关键地形和水系 三个目标治污、排涝、综合利用 五个方面 城市安全方面 环境保护方面 工程投资方面 近远期关系方面 运营管理方面,城市建设初期，根据情况，采用直排式合流制、截流式合流制、不完全分流制，逐步向完全分流制过渡。 因地制宜，一个城市有两种或两种以上的排水体制是很正常的,城市排水规划要注意的问题,不同城市如何因地制宜 干旱地区与多雨地区城市排水与水资源利用 山区与平原城市排水与防洪防涝 发达地区与欠发达地区城市排水系统的性能与造价 滨水与非滨水地区城市水系的保护与建设 排水与竖向规划的关系,国内大城市排水系统简介,北京市排水系统 北京市城市排水系统分为合流制与分流制两大类。 北京市形成了9个大小不等的污水系统。同时修建了一些雨水干沟。 北京市建造污水截流工程后仍有大量污水溢流入河，关键问题在于污水截流工程中的截流设施。北京市的污水截流则不是在合流沟出口处设截流井，而是在各个污水支管进合流沟干管(沟)处设截流井。,国内大城市排水系统简介,广州市排水系统 目前正在同时推进四个污水治理项目的建设，城市污水处理的能力在2005年达到162万吨/天。 广州市排水体制的混乱和脆弱既有城市发展历史的原因，又有污水处理和城市排水系统建设长期严重滞后的原因。 污水系统的直接排放和通过合流制及雨污混接方式的污水排放是造成城市水体环境恶化的主要原因。 污水厂及管道系统规划建设不配套。一方面，污水主干管建设滞后于支管建设；另一方面，主干管建设滞后于污水处理厂的建设。 合流制中心管道淤积情况严重，在清掏不及时的情况下，遇暴雨则出现“水增阶”。,国内大城市排水系统简介,深圳市排水系统 深圳特区共建成4座污水处理厂，设计平均日处理污水56万m3，设计污水处理率应达到60，但实际还达不到30。 深圳特区市政排水管网以分流制为主，但存在雨污合流现象。 污水管网没有统一管理，住宅区排水系统与市政排水系统衔接混乱，污水管道质量问题多,国内大城市排水系统的特点,历史欠账多，弱点明显 涉及地域大，问题复杂 雨污合流多，污染较大 水系破坏重，排涝困难 发展不均衡，混接较多 综合利用少，有待加强 经济实力强，发展较快,发达国家城市排水系统简介,美国 1980年美国污水处理率达到70%。 美国主要大城市的排水体制均为分流制，在已建的合流拱沟中都设有污水和雨水的完整的截流设施。 美国发现污水、雨水分开排放后，雨水管道的初期雨水和在道路上造成迳流的小雨水也严重污染水体，认为不仅在合流制管道中要截流初期雨水进行处理，而完全分流制的雨水管的污浊雨水也应当截流到污水处理厂进行处理 。,发达国家城市排水系统简介,日本 日本的排水体系基本是采用分流制。 日本的排水管道密度一般在2030 km/km2，高的地区可达50 km/km2 。 从1965年起日本就开始有计划地处理和利用雨水，截止1993年，使用雨水作为杂用水的设施日本共有28处，使用水量为500万吨/天。1992年日本颁布了“第二代城市下水总体规划”，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施。,发达国家城市排水系统简介,德国 德国的排水系统是分流制和合流制并存的 。 德国是欧洲极力主张进行雨水利用的国家之一。德国城市雨水利用技术已进入标准化、产业化阶段，并逐步向集成化综合化方向发展。 德国的雨水系统包括屋面雨水集蓄和屋顶花园利用系统、雨水截污和渗透系统,发达国家城市排水系统发展趋势,发展基础好 综合利用多 环保理念强 城乡差距小,二、城市排水工程系统组成,污水排水系统室内污水管道系统和设备、室外污水管道系统、污水泵站、污水处理厂、出水口P111，图4-5 雨水排水系统：房屋雨水管道系统和设备、街坊或厂区雨水管渠系统、街道雨水管渠系统、雨水泵站及压力管、出水口,（一）排水管网布置原则 （1）按照城市总体规划，结合实际布置 （2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管 网，按从主干管到干管到支管的顺序进行布置； （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）协调好与其他管道关系 （5）施工、运行和维护方便 （6）远近期结合，留有发展余地,三、排水工程系统规划布置,（二）排水管网布置形式,排水管网一般布置成树状网，根据地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水种类和污染程度等分为多种形式，以地形为主要考虑因素的布置形式有以下几种：,在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置。,特点： 干管长度短，管径小，较经济，污水排出也迅速。由于污水未经处理就直接排放，会使水体遭受严重污染，影响环境。 适用：雨水排水系统。,1、正交式布置：,沿河岸再敷设主干管，并将各干管的污水截流送至污水厂，是正交式发展的结果。,特点：减轻水体污染，保护环境。 适用：分流制污水排水系统。,2、截流式布置：,在地势向河流方向有较大倾斜的地区，可使干管与等高线及河道基本上平行，主干管与等高线及河道成一倾斜角敷设。,特点：保证干管较好的水力条件，避免因干管坡度过大以至于管内流速过大，使管道受到严重冲刷或跌水井过多。 适用：地形坡度大的地区。,3、平行式布置：,在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流至污水厂时采用。分别在高地区和低地区敷设独立的管,优点：能充分利用地形排水，节省电力。 适用：个别阶梯地形或起伏很大的地区。,4、分区式布置：,道系统。高地区的污水靠重力流直接流入污水厂，而低地区的污水用水泵抽送至高地区干管或污水厂。,当城镇中央部分地势高，且向周围倾斜，四周又有多处排水出路时，各排水流域的干管常采用辐射状布置，各排水流域具有独立的排水系统。,特点： 干管长度短，管径小，管道埋深浅，便于污水灌溉等，但污水厂和泵站（如需设置时）的数量将增多。适用：在地势平坦的大城市,5、分散式布置：,可沿四周布置主干管，将各干管的污水截流送往污水厂集中处理，这样就由分散式发展成环绕式布置。,特点：污水厂和泵站（如需设置时）的数量少。基建投资和运行管理费用小。,6、环绕式布置：,7、区域性布置形式,把两个以上城镇的污水统一排除和处理的系统，这种方式使污水处理设施集中化，大型化，有利于水资源的统一规划管理（如图4-8） 特点：节省投资，占地少，管理复杂，工程效益慢 适用：城镇密集区及区域水污染控制的地区,第二节 城市污水工程系统规划,一、城市污水管网布置 确定排水区界，划分排水流域； 确定污水排放系统的形式：大城市适合分散布置，中小城市适合集中布置 选定污水厂和出水口的位置； 进行污水管道系统的定线； 确定需要抽升区域的泵站位置； 确定管道在街道上的位置等。 一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置。,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。它是根据城市规划的设计规模确定的。在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域。 （1）在丘陵和地形起伏的地区：流域的分界线与地形的分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水流域。 （2）在地形平坦无明显分水线的地区：可按面积的大小划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能自流排出。 每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。,2选定污水厂和出水口位置,现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。,（1）出水口应位于城市河流下游。当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持100 m以上的距离。 （2）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。,（3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。 （4）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城市、工矿企业和农村居民点保持300 m以上的卫生防护距离。 （5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。,3污水管道定线,在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。 主要原则：采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。 影响因素：城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等。, 地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收集干管来水。 地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布置主干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水，使干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。 避开地质条件差的地区,（1）主干管, 尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水； 地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减小埋深） 地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数量） 一般沿城市街道布置。通常设置在污水量较大、地下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢 车道下，并与街道平行。当街道宽度40m，可考虑在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和数量。,（2）干管,（3）支管,1）低边式： 当街坊面积较小而街坊内污水又采用集中出水方式时，支管敷设在服务街坊较低侧的街道下。,取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。布置形式有：,2）周边式（围坊式）,3）穿坊式 当街坊或小区已按规划确定，其内部的污水管网已按建筑物需要设计，组成一个系统时，可将该系统穿过其它街坊，并与所穿街坊的污水管网相连。,当街坊面积较大且地势平坦时，宜在街坊四周的街道下敷设支管。,4泵站位置,（1）中途泵站：当管道的埋深超过最大允许埋深时， 应设置泵站以提高下游管道的管位； （干管或主干管中途） （2）局部泵站：地形复杂的城市，往往需要将地势较 低处的污水抽升至地势较高地区的污 水管道中；（局部低洼地区） （3）总泵站（或终点泵站）：污水管道系统终点的埋深一般都很大，而污水厂的第一个处理构筑物一般埋深较浅，或设在地面以上，这就需要将管道系统输送来的污水抽升到第一个处理构筑物中。（污水厂起端）,5确定污水管道在街道下的具体位置,由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。 因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。,(1)覆土厚度：管底可埋在冰冻线以上0.15m，最小覆土厚度不宜小于0.7m，最大不宜大于6m，理想为1-2m (2)埋设深度：干燥土壤中，最大埋深不超过78m；多水、流砂、石灰岩地层中，不超过5m。 控制点应采取措施来减少管道的埋深，如增加管道的强度，填土提高地面高程以保证最小覆土厚度。,管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行道、非机动车道和绿化带下，只有在不得已时，才考虑将埋深大，维修次数较少的污水、雨水管道布置在 机动车道下。 各种管线在平面上布置的次序一般是，从建筑规划线向道路中心线方向依次为：电力电缆 通信电缆 燃气 管道 给水管道热力管道雨水管道 污水管道。,若各种管线布置时发生冲突，处理的原则是：未建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让无压管，可弯管让不可弯管。,二、城市污水量预测和计算,污水管道系统是由污水管道及管道系统上的附属构筑物组成。 污水管（渠）道设计的主要内容包括： 1划分排水流域，进行管网定线； 2划分设计管段，确定各设计管段的设计流量； 3进行管（渠）道的水力计算，确定管径、坡度、流速及埋深等； 4绘制管（渠）道平面图及剖面图。,污水设计流量计算 污水设计流量是污水管道系统及附属构筑物设计的依据。,居民生活污水定额和综合生活污水定额,居民生活污水定额指居民每人每日所排出的平均污水量。 综合生活污水定额指居民生活污水和公共设施排出污水两部分的总和。 我国现行室外排水设计规范规定，可按当地用水定额的8090采用。对给排水系统完善的地区可按90计，一般地区可按80计。 注意：采用平均日污水量定额。,1、居民生活污水设计流量,式中： Q1 居民生活污水设计流量，Ls； 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； 人口密度，cap/hm2； F居住区面积，hm2；,（一）生活污水设计流量,污水量的变化,通常用变化系数来反映城镇污水量的变化程度。考虑污水处理厂和污水泵站的设计规模和管径系数。 日变化系数Kd：在一年中最大日污水量与平均日污水量的比值称为日变化系数。 时变化系数Kh：最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值，称为时变化系数。 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。,Kz= Kd· Kh,2、工业企业的生活污水和淋浴污水设计流量,Q2工业企业生活污水和淋浴污水设计流量，L/s； A1 一般车间最大班职工人数，cap； B1一般车间职工生活污水定额，以25L/(cap·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，cap； B2热车间和污染严重车间职工生活污水量定额，以35L(cap·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，cap； D1一般车间的淋浴污水量定额，以40L(cap·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，cap； D2热车间和污染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。 淋浴时间按60min计。,（二）工业废水设计流量,Q4 工业废水设计流量，Ls； 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； KZ总变化系数。,（三）地下水渗入量,地下水渗入量Q4一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算。 城市污水设计总流量,城市污水工程规模和污水处理厂规模应根据平均日污水量确定，而城市排水管渠断面尺寸应根据规划期排水规划的最大秒流量并考虑城市远景发展的需要确定,【例题】,河北某中等城市一屠宰厂每天宰杀活牲畜260t，废水量定额为10m3/t，工业废水的总变化系数为1.8，三班制生产，每班8h。最大班职工人数800cap，其中在污染严重车间工作的职工占总人数的40%，使用淋浴人数按该车间人数的85%计；其余60%的职工在一般车间工作，使用淋浴人数按30%计。工厂居住区面积为10ha,人口密度为600cap/ha。各种污水由管道汇集输送到厂区污水处理站，经处理后排入城市污水管道，试计算该屠宰厂的污水设计总流量。(假定该厂区给水排水系统比较完善),【解】 该屠宰厂的污水包括居民生活污水、工业企业生活污水和淋浴污水、工业废水三种，因该厂区公共设施情况未给出，故按综合生活污水计算。,1综合生活污水设计流量计算 查综合生活用水定额，河北位于第二分区，中等城市的平均日综合用水定额为110180L/(capd)，取165 L/(capd)。假定该厂区给水排水系统比较完善，则综合生活污水定额为165×90%=148.5 L/(capd)，取为150L/(capd)。 居住区人口数为600×10=6000 cap。 则综合生活污水平均流量为： L/s。 用内插法查总变化系数表，得Kz=2.24。 于是综合生活污水设计流量为Q1=10.42.24=23.30 L/s。,2、工业企业生活污水和淋浴污水设计流量计算,由题意知：一般车间最大班职工人数为800×60%=480人，使用淋浴的人数为480×30%=144人；污染严重车间最大班职工人数为800×40%=320人，使用淋浴的人数为320×85%=272人。 所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量为：,3工业废水设计流量计算,该厂区污水设计总流量,在计算城市污水管道系统的污水设计总流量时，由于城市排水区界内的汇水面积较大，因此需按各排水流域分别计算，将各排水流域居住区生活污水、工业废水和工厂生活污水设计流量列表进行计算，最后再汇总得出污水管道系统的设计总流量。,三、城市污水管网的水力计算,（一）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，污水在管道中的水深h与管道直径D的比值（h/D）称为设计充满度，它表示污水在管道中的充满程度，如图所示。,2、设计流速,污水管道在设计充满度下的最小设计流速为0.6m/s，明渠的最小设计流速为0.4m/s。通常金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s。,3、最小设计坡度 室外排水设计规范规定：管径为200mm时，最小设计坡度为0.004；管径为300mm时，最小设计坡度为0.003。 4、最小管径 规定：污水管道在街坊和厂区内的最小管径为200mm，在街道下的最小管径为300mm。,（二）污水管道的衔接,管渠断面：通常用圆形 遵循以下原则： 1.尽可能提高下游管道的高程，以减小管道的埋深，降低造价； 2.避免在上游管段中形成回水而造成淤积； 3.不允许下流管段的管底高于上游的管底。,污水管道一般采用管顶平接,水面平接是使污水管道上、下游管段起端在设计充满度条件下的水面相平，即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。一般用于上下游管径相同的污水管道的衔接。 管顶平接是使上、下游管段起端的管内顶标高相同。一般用于上下游管径不同的污水管道的衔接。,（三）污水管道水力计算的方法,P126管道水力学的基本公式 有六个水力要素，有四个未知，编制了水力计算图和水力计算表供计算使用。当选定管材和管径后，在流量Q、坡度i、流速v、充满度H/d四个因素中，只要已知其中任意两个，就可由图表查出另外两个 例：已知污水管道粗糙系数n=0.014，管径D=250毫米，坡度i=0.0049，设计流量Q=26L/S，求流速v和充满度h/D,设计管段设计流量的确定,（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。,本段流量是以人口密度和管段的服务面积来计算，公式如下：,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：,式中 n 生活污水定额（L/人·d）； 人口密度（人/ ha）。,某一设计管段的设计流量可由下式计算：,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。,污水管道设计计算实例,某市一个区的街坊平面图。居住区街坊人口密度为350 人/ha，居民生活污水定额为120 L/人·d。火车站和公共浴室的污水设计流量分别为3 L/s和4L/s。工厂甲排除的废水设计流量为25 L/s。工厂乙排除的废水设计流量为6 L/s。生活污水和经过局部处理后的工业废水全部送至污水厂处理。工厂废水排出口的管底埋深为2 m，该市冰冻深度为1.40 m。试进行该区污水管道系统的设计计算（要求达到初步设计深度）。,设计方法和步骤如下： 1在街坊平面图上布置污水管道 该区地势北高南低，坡度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。支管采用低边式布置，干管基本上与等高线垂直，主干管布置在市区南部河岸低处，基本上与等高线平行。整个管道系统呈截流式布置。,2街坊编号并计算其面积,将街坊依次编号并计算其面积，列入表中。用箭头标出各街坊污水排出的方向。,街坊面积汇总表,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，将各干管和主干管有本段流量进入的点（一般定为街坊两端）、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。,各设计管段的设计流量应列表进行计算。 本例中，居住区人口密度为350人/ ha，居民污水定额为120 L/人·d，则生活污水比流量为,（L/s·ha）,q 12 = 25 L/s q 89= qs· F· kz = 0.486×（1.21+1.70）·kz =1.41·kz =1.41×2.3=3.24 L/s q 910= qs· F· kz = 0.486×（1.21+1.70+1.43+2.21）·kz =3.18·kz =3.18×2.3=7.31 L/s q 102= qs· F· kz = 0.486×（1.21+1.70+1.43+2.21+1.21+2.28）·kz =4.88·kz =4.88×2.3=11.23 L/s,q 23= q s·F· kz + q甲 = (0.486×2.20+4.88）·kz+ q甲 = (1.07+4.88)·kz+25 =5.95×2.2+25 = 13.09+25=38.09 L/s,污水干管和主干管设计流量计算表,污水干管水力计算表,四、城市污水厂规划,污水处理率 污水指标（BOD等） 处理方法 物理法 生物法 化学法 厂址与用地 污水处理厂 小型污水处理站 生态型处理设施,城市污水回用系统与中水系统规划,污水回用系统 中水系统,1、城市污水厂厂址选择,1、设在地势较低处充分，考虑地形影响。 2、宜设在水体附近 3、位于给水水源下游，夏季主导风向下方，与城镇和生活区等应有300米以上的防护距离 4、不占农田，地质条件较好，适当坡度 5、尽可能与回用处理生的主要用户靠近 6、不受洪水威胁 7、宜靠近公路和河流，水电供应良好 8、考虑城市远近期发展,2、城市污水厂的用地,布置应当紧凑，减少处理厂占地和连接管长度，考虑工人操作运行方便 构筑物布置要结合地形、地质条件 平面布置应考虑近远期,作 业,图为河南省某中小城市一个建筑小区的平面图。小区街坊人口密度为350cap/ha。工厂的工业废水（包括从各车间排出的生活污水和淋浴污水）设计流量为29L/s。工业废水经过局部处理后与生活污水一起由污水管道全部送至污水厂经处理后再排放。工厂工业废水排出口的埋深为2 m，试进行该小区污水管道系统的设计。 制定出污水干管和主干管设计流量计算表 、污水干管水力计算表,各街坊面积汇总表,第三节 城市雨水工程系统规划,城市雨水管渠规划的主要内容：确定或选用当地暴雨强度公式；确定排水流域与排水方式，进行雨水管渠的定线；确定雨水泵房、雨水调节池、雨水排放口的位置；决定设计流量计算方法与有关参数进行雨水管渠的水力计算，确定管渠尺寸、坡度、标高及埋深 。,一、雨水管渠系统布置要求,（一）城市雨水管渠系统规划的要求 1充分利用地形，就近排入水体 （1）基本原则：雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布置，要以最短的距离靠重力流将雨水排入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。 （2）当地形坡度较大时，雨水干管布置在地形低处或溪谷线上； 当地形平坦时，雨水干管布置在排水流域的中间，以便于支管接入，尽量扩大重力流排除雨水的范围。,2尽量避免设置雨水泵站,3根据城市规划布置雨水管道,结合街区及道路规划布置。雨水管道应平行道路敷设，宜布置在人行道或绿化带下，不宜布置在快车道下，以免积水时影响交通或维修管道时破坏路面。当道路大于40 m时，应考虑在道路两侧分别设置雨水管道。 市区内如有可利用的池塘、洼地等，可考虑雨水的调蓄。在有连接条件的地方，可考虑两个管 渠系统之间的连接。,4采用明渠或暗管的选择,（1）暗管：在城市市区或厂区内，由于建筑密度高，交通量大，一般采用暗管排除雨水。 特点-卫生条件好、不影响交通，造价高。,（2）明渠：在城市郊区，建筑密度较低，交通量较小的地方，一般考虑采用明渠。 特点-造价低；但明渠容易淤积，孳生蚊蝇，影响环境卫生，且明渠占地大，使道路的竖向规划 和横断面设计受限，桥涵费用也增加。 在地形平坦、埋设深度或出水口深度受限制的地区，可采用暗渠（盖板渠）排除雨水,（1）分散出水口： 当管道将雨水排入池塘或小河时，水位变化小，出水口构造简单，宜采用分散出水口。就近排放管线短、管径小，造价低。 （2）集中出水口式： 当河流等水体的水位变化很大，管道的出水口离常水位较远时，出水口的构造就复杂，因而造价较高，此时宜采用集中出水口式布置形式。,5雨水出水口的布置,6合理布置雨水口，保证路面雨水顺畅排除,雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，以使雨水不致漫过路口。 一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。此外，在道路上每隔2560 m也应设置雨水口。,此外，在道路路面上应尽可能利用道路边沟排除雨水，为此，在每条雨水干管的起端，通常利用道路边沟排除雨水，从而减少暗管长度约100150 m，降低了整个管渠工程的造价。,7排洪沟的设置,对于傍山建设的城市和厂矿企业，为了消除洪水的影响，除在设计地区内部设置雨水管道外，尚应考虑在设计地区周围或超过设计地区设置排洪沟，以拦截从分水岭以内排泄下来的洪水，并将其引入附近水体，以保证城市和厂矿企业的安全。,8调蓄水体的设置,选择适当的河湖水面和洼地作为调蓄池，以调节洪峰，降低管道设计流量。,二、雨水管渠水力计算,1、暴雨强度公式 室外排水设计规范中规定，我国采用的暴雨强度公式的形式为： 式中q设计暴雨强度，（L/s）/hm2； p设计重现期，a； t降雨历时，min。 A1、c、b、n地方参数（待定参数），根据统计方法进行计算确定。 赣州市暴雨强度公式：,2、暴雨强度重现期,暴雨强度频率是指等于或大于该暴雨强度发生的机会，以N表示。 暴雨强度重现期指等于或大于该暴雨强度发生一次的平均时间间隔，以P表示，以年为单位。N与P互为倒数。 设计重现期应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定，重现期一般采用0.5-3年，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般采用3-5年。,3、降雨历时,连续降雨的时段称为降雨历时，设计中常用汇水面积最远点雨水流到设计断面时的集水时间作为设计降雨历时。 集水时间是由地面雨水集水时间和管内雨水流行时间两部分组成。所以，设计降雨历时可用下式表达： t设计降雨历时，min； t1地面雨水集水时间，min； t2设计管段管内雨水流行时间，min； m折减系数，暗管 ，明渠,t1一般采用515min。按经验，一般在汇水面积较小，地形较陡，建筑密度较大，雨水口分布较密的地区，宜采用较小的值，可取58min左右，而在汇水面积较大，地形较平坦，建筑密度较小，雨水口分布较疏的地区，宜采用较大值，可取1015min 。起点检查井上游地面雨水流行距离以不超过120150m为宜。 式中 t2 管内雨水流行时间，min； L 各设计管段的长度，m； v 各设计管段满流时的流速，m/s； 60 单位换算系数。,4、径流系数,雨水径流量与总降雨量的比值称为径流系数，用符号 表示，即：,一般城市市区的综合径流系数采用0.50.8，城市郊区的径流系数采用0.40.6。,5、雨水设计流量计算公式,（二）雨水管渠水力计算,设计参数 1. 设计充满度：雨水管渠按满流来设计，即充满度为1。对于明渠，超高不得小于0.2m。 2. 设计流速： 雨水管渠 (满流时)的最小设计流速为0.75m/s，一般明渠内最小设计流速为0.4m/s。 3. 最小管径：在街道下的雨水管道，最小管径为300mm，相应最小设计坡度为0.002；雨水口连接管最小管径为200mm，设计坡度不小于0.01。,4. 最小埋深与最大埋深 具体规定与污水管道相同。 5. 管渠的断面形式 雨水管渠一般采用圆形断面，当直径超过2000mm时也采用矩形、半椭圆形或马蹄形断面，明渠一般采用梯形断面。梯形明渠底宽最小为0.3米。,雨水管道水力计算仍按均匀流考虑，其水力计算公式与污水管道相同。但按满流计算，即：h/D1。 在设计计算中，水力计算图或水力计算表。在工程设计中，通常是在选定管材后，值即为已知数，雨水管道通常选用的是混凝土或钢筋混凝土管，其管壁粗糙系数一般采用0.013。设计流量是经过计算后求得的已知数。,雨水管渠的设计步骤,1. 收集并整理设计地区各种原始资料作为基本的设计数据。 2. 划分排水流域，进行雨水管道定线 3. 划分设计管段 4. 划分并计算各设计管段的汇水面积 5. 根据排水流域内各类地面的面积数或所占比例，确定径流系数。 6. 确定设计重现期p及地面集水时间t1,7. 确定管道的埋深与衔接,雨水管道的衔接，宜采用管顶平接。 8. 确定单位面积径流量q0 q0是暴雨强度与径流量系数的乘积，称为单位面积径流量 9. 管渠材料的选择 雨水管道管径小于或等于400mm，采用混凝土管，管径大于400mm，采用钢筋混凝土管。,10. 设计流量的计算,根据流域具体情况，选定设计流量的计算方法，计算从上游向下游依次进行，并列表计算各设计管段的设计流量。 11. 进行雨水管渠水力计算，确定雨水管道的坡度、管径和埋深 计算并确定出各设计管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深。 12. 绘制雨水管道平面图及纵剖面图 绘制方法及具体要求与污水管道基本相同。,例：在上图中，、为相毗邻的四个街区。设汇水面积FFFF，雨水从各块面积上最远点分别流入雨水口所需的集水时间均为（min）。12、23、34、45分别为设计管段，试确定各设计管段的雨水流量。 为便于求得各设计管段相应雨水设计流量，假设：（1）汇水面积随降雨历时的增加而均匀增加；（2）降雨历时大于或等于集水时间；（3）地面坡度的变化是均匀的，径流系数为定值，且为1.0。,解,1. 管段12的雨水设计流量的计算： 2. 管段23的雨水设计流量计算 相应于t+t1-2的暴雨强度，（L/s·hm2）； 同理可求得管段34及45的雨水设计流量分别为：,q3、q4 分别为管段34、45的设计暴雨强度，即相应于是用 t+t1-2 + t2-3和t+t1-2 + t2-3+ t3-4的暴雨强度，（L/s·hm2）；,例 已知：钢筋混凝土圆管，充满度h/D=1，粗糙度n0.013，设计流量Q=200L/s,设计地面坡度I=0.004，试确定该管段的管径、流速和管底坡度。,解 （1）采用圆管满流，钢筋混凝土管水力计算图，见图,（2）在横坐标上找出L/s点，向上作垂线，与坡度相交于点A，在A点可得到m/s，其值符合规定。而值介于400500mm之间，不符合管材规格的要求。需要调整管径。 （3）当采用D400mm时，则Q200L/s的垂线于D400斜线相交于点B，从图中得到v1.60m/s，符合规定，而I0.0092与地面坡度I0.004相差很大，势必增大管道埋深，不宜采用。 （4）如果采用D500mm时，则Q200L/s的垂线于D400斜线相交于点C，从图中得出v1.02m/s，I0.0028。此结果既符合水力计算要求，又不会增大管道埋深。,三、排水管材管道系统附属构筑物,1、检查井：相邻两井之间 应成一条直线，间距通常为25-60m。 2、跌水井 3、溢流井 4、雨水口 6、倒虹管：管渠遇到河流、山洞、洼地或地下构筑物障碍物时，不能按原有坡度埋设，而是按下凹的折线方式从障碍物下通过，这种管道为倒虹管。,第四节 城市合流制排水系统规划,一、合流制排水系统布置（回顾） 1、合流制排水系统的特点、适用条件 2、合流制排水系统布置（见P141）,适用条件,1. 排水区域内有充沛的水体，并且具有较大的流量和流速； 2. 街区、街道的建设比较完善，必须采用暗管排除雨水时，而街道的横断面又较窄，管渠的设置位置受到限制时； 3. 地面有一定的坡度倾向水体，当水体高水位时，岸边不被淹没； 4. 排水管渠能以自流方式排入水体，在中途不需要泵站提升； 5. 降雨量小的地区； 6. 水体卫生要求特别高的地区，污、雨水均需要处理。,二、截流式合流制排水管渠水力计算,1. 完全合流制排水管渠设计流量的确定,截流式合流制排水管渠系统中溢