水污染控制工程設計 2008級環境工程一班 陳瑞弘 20086660目錄水污染控制工程綜合課程設計（管網部分）說明書11.總論11.1.城市概況11.2.設計依據31.3.設計任務32.污水管網設計方案的選擇33.污水管網的工程設計53.1.管網定線53.2.污水定線53.3.污水設計流量74.雨水管網工程設計184.1.管網定線184.2.雨水管道設計流量194.3.雨水管道的水力計算205.結論26水污染控制工程綜合課程設計（管網部分）計算書編制大綱286.污水管道設計計算286.1.街區面積計算286.2.城市污水設計流量、比流量計算296.3.設計管段設計流量計算296.4.污水管道水力計算326.5.污水廠規模確定377.雨水管道設計計算387.1.匯水面積計算387.2.設計管段設計流量計算預備397.3.雨水管道水力計算41水污染控制工程綜合課程設計（管網部分）說明書1. 總論1.1. 城市概況(1) 城市（包括工業區）總平面圖一張，比例為1：10000，等高線間距1m。(2) 城市設計人口南岸區：人口密度420人/ha；江北區：人口密度400人/ha。(3) 居住區生活污水量定額南岸區：180L/cap.d；江北區：160L/cap.d。(4) 城市工業企業分布、市區地面覆蓋情況該市分為南岸區、江北區，市內工業企業有皮毛廠、針織廠、棉紡廠、食品廠、化工廠各一座，還有商業和服務性質的公共建筑。市區地面種類如：屋面占36%，混凝土路面占16%，碎石路面占10%，非鋪砌路面占20%，綠地占18%。(5) 工業企業工廠職工人數及工業廢水量見表1.1。(6) 公共建筑表1.1 工廠職工人數及工業廢水量表工廠名稱工業廢水設計流量職工人數（人）生產污水(L/s)生產廢水(L/s)第一班第二班第三班使用淋浴人數熱車間一般車間熱車間一般車間熱車間一般車間熱車間一般車間皮毛廠35303504603504603504007540針織廠30322103502103202103207040棉紡廠20262802802804002604007035食品廠40363664603664403204407035化工廠45404004504004503003507550市區內公共建筑物排出污水流量見表1.2。表1.2 市區內公共建筑物排出污水流量表建筑物名稱排出污水流量（L/s）建筑物名稱排出污水流量（L/s）火車站9.8醫院6.4浴室5.4公園6.8旅館6.2影劇院4.6洗衣房6.2(7) 暴雨強度公式(L/s.ha)(8) 水文氣象資料 城市位于我國的西南地區，冰凍深度0公尺； 土壤為砂質粘土，地下水位距地表8米； 在水廠東側公路橋處，河流二十年一遇最高洪水位245.0米，95%保證率的枯水位240.0米，常水位242.0米，水面平均比降3； 風向、風速：主風向為東北風，最大平均風速為2.4m/s； 氣壓：平均氣壓為738.81mmHg； 氣溫：最高氣溫為43，最低-2.8，年平均溫度18.1，一年中6以下的天數為3.2天； 濕度：年平均濕度為67.8%。(9) 現有給排水狀況本市居民生活飲用水及工廠生產用水均由城市自來水廠供應，水廠規模70000m3/d。本市無任何污水處理設施，市區內原有零星合流制排水渠道，但斷面太小，損壞嚴重。(10) 其它資料該市交通發達；電力可以保證供應；各種建筑材料和管道制品均可供應；有雄厚的施工技術力量。1.2. 設計依據室外排水設計規范（GB50014-2006）城市排水工程規劃規范（GB50318-2000）1.3. 設計任務繪制圖紙兩張：排水管道總平面圖一張，污水、雨水主干管縱斷面圖一張。說明書一份，約10-20頁。2. 污水管網設計方案的選擇在城市和工業企業中，通常有生活污水、工業廢水和雨水。合理地選擇排水體制，是城市和工業企業排水系統規劃和設計的重要問題。它不僅從根本上影響排水系統的設計、施工、維護管理，而且對城市和工業企業的規劃和環境保護影響深遠，同時也影響排水系統工程的總投資和初期投資費用和維護管理費用。通常排水系統體制的選擇是一項很復雜的很重要的工作。排水體制的選擇應該根據城鎮及工業企業的規劃，環境保護的要求，污水利用的狀況，原有排水設施、水質、水量、地形、氣候和水體等條件，從全局出發，在滿足環境保護的前提之下，通過技術經濟比較，綜合考慮確定。排水系統的體制一般分為合流制和分流制。二者的優缺點比較見表2.1。表2.1 合流制和分流制的比較合流制分流制直流分散式截留式完全分流式不完全分流式環保角度排污口多，水未處理，不滿足環保要求晴天污水可以全部處理，雨天存在溢流污水全部處理，初降雨水未處理，但可以采取收集措施污水全部處理，初降雨水未處理，但不易采取收集措施工程造價角度低管渠系統低，泵站污水廠高，管渠系統高，泵站污水廠低初期低，長期高，靈活管理角度不便，費用低管渠管理簡便，費用低，污水廠泵站管理不便容易容易我國室外排水設計規范(GB50014-2006)規定，在新建地區排水系統一般采取分流制。重慶地區處于長江三峽特殊地理條件，水量充足。同時由于重慶主城區城市化程度高，污水排放量大，不具備采用雨污合流條件。故采用分流制排水體系。本市目前的食品廠、皮毛廠的廢水水質與生活污水相似，可以經處理后直接排入城市排水管道，與生活污水統一處理；針織廠、棉紡廠污水符合污水排入城市下水道水質標準(CJ3082-1999)，可直接排入污水管道；化工廠的污水水質含有大量的有毒有害物質，必須在廠內設置廢水的局部處理除害設施，以滿足排入城市排水管道的標準，然后再排入污水管道；醫院的廢水必須經過嚴格消毒之后才能排放。當工業企業位于城市內，應盡量考慮將工業廢水直接排入城市排水系統，利用城市排水系統統一排除和處理，這是比較經濟的。綜合考慮分析，本市的排水系統的體制選擇完全分流制，工業污水經處理符合排放標準后，排入市政污水管網。3. 污水管網的工程設計3.1. 管網定線該市污水處理可有分散式和集中式兩種選擇方式，即江北區和南岸區各單建一座污水處理廠分別對各區的污水進行分散處理以及通過過江倒虹管將污水合并到南岸區或江北區進入同一污水廠的集中處理。現對兩方案進行初步分析。表3.1集中處理分散處理優點污水廠建設噸污水建設、運行費用低污水布管靈活，埋深較淺，無需另設提升泵站污水在江北區集中處理，可以避開在南岸區江岸回水區排水無需過江倒虹管，避免因倒虹管堵塞而帶來的環境風險屬于中性污水處理廠，可選擇工藝類型較多適合隨著經濟發展、人口增長進行改擴建綜上所述，方案確定為：將兩區的污水分開收集，分別并輸送至位于江北區、南岸區沿江下游的污水處理廠進行處理。3.2. 污水定線(1) 污水管道定線的基本原則充分利用城市地形、地質、地貌特點，盡可能在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區域的污水能自流排出。布置管線是確定污水管道系統總體布置的重要步驟。在定線時應考慮地形等因素的影響。根據地形，污水廠和出水口位置布置污水管道，依次定出主干管、干管、街道支管，并考慮設置泵站的合理位置。一般應將主干管和流域干管放在較平坦的集水線上，讓污水盡量以重力流排送，污水干管與主干管應盡量避免和障礙物相交，如遇特殊地形時應考慮特殊措施（如跨越河道的倒虹管等），在圖上標明。(2) 污水管道定線考慮的因素污水管道定線考慮的因素有：地形和用地布局；排水體制和線路數目；污水廠和出水口位置；水文地質條件；道路寬度；地下管線及構筑物的位置；工業企業和產生大量污水的建筑物的分布情況。 在一定條件下，地形一般是影響管道定線的主要因素。定線時應充分利用地形，利用排水系統的布置形式，使管道的走向符合地形趨勢，盡量做到順坡排水，盡可能不設泵站或少設泵站。 污水支管的平面布置取決于地形及街區建筑特征，并應便于用戶接管排水。 污水主干管的走向取決于污水廠和出水口的位置。 采用的排水體制也影響管道定線。 考慮到地質條件，地下構筑物以及其它障礙物對管道定線的影響。盡可能回避不良地質條件的地帶和障礙。處理好與現狀建筑物，構筑物和規劃道路的關系，實在不能避開時應采取相應的工程措施。 管道定線時還需考慮街道寬度及交通情況。 管道定線，不論在整個城市或局部地區都可能形成幾個不同的布置方案。應進行方案技術經濟比較。 結合江河走向和規劃中道路的實施，合理布置管線，以利于減小施工難度。 (3) 排水流域的劃分定線前首先根據地形劃分排水流域。排水流域劃分一般根據地形及城鎮（地區）的豎向規劃進行。在丘陵及地形起伏的地區，地形變化較顯著，可按等高線劃出分水線，通常分水線與流域分界線基本一致。在地形平坦無顯著分水線的地區，或向一方傾斜時，可依據面積的大小劃分，使各相鄰流域的管道系統能合理分擔排水面積，使干管在最大合理埋深情況下，流域內絕大部分污水能以自流方式接入。不設泵站或少設泵站。每一個排水流域往往有1個或1個以上的干管，根據流域地勢標明水流方向和污水需要抽升的地區。 (4) 污水主干管定線 本市的地形屬于丘陵地帶，布設排水管段的區域具有明顯的坡度走向和分界，又因為B江從兩區間通過，為排水創造了很好的條件和可能，經分析，本市的排水管道采用分流式的排水體制，各區污水經收集后由主干管輸送到污水處理廠后集中排放。綜合考慮該區的地形，地貌，坡度，污水廠的位置與可能的埋設深度等因素，污水主干管選擇臨近江邊的道路處埋設，走向由高到低，由東向西。具體布置請參看某市排水管道設計布置總平面圖。(5) 污水干管定線由于各區具有明顯的坡度走向，故各區污水干管的布置宜充分利用這種地形順坡鋪設，使每個小區的污水能夠自流排出。各區污水經支管系統進入污水干管收集并經污水主干管匯流至污水處理廠處理達標后排放。具體布置請參看某市排水管道設計布置總平面圖。3.3. 污水設計流量1) 劃分設計管段根據管道平面布置，劃分設計管段（定出檢查井的位置并編號），量出主干管的設計管段長度。2) 街坊排水面積的劃分根據污水管道的布置，劃分各設計管段服務的街坊排水面積，編上號碼并按其平面形狀計算面積（以公頃計），用箭頭表示污水流向。3) 污水管道設計流量計算采用的公式居住區生活污水設計流量按下式計算：式中 Q居住區生活污水設計流量(L/s）；n居住區生活污水定額(L/(cap.d) ，取值參見原始資料；N設計人口數；生活無水量總變化系數；cap“人”的計量單位。也可以采用比流量計算：根據各區的污水量定額n(L/cap.d)和人口密度p(cap/ha)，可求出各區的生活污水平均流量。即 (L/s.ha)式中 比流量(L/(s.ha)；p人口密度(cap/ha)，取值參見原始資料；n居住區生活污水定額(L/(cap.d)。式中 Q本段流量(L/s)； F設計管段服務的街區面積(ha)，參見原始資料平面布置圖；比流量(L/(s.ha)；生活污水量總變化系數。工業企業及公共建筑的污水量作為集中流量計算。 生活污水量總變化系數根據室外排水設計規范(GB50014-2006)相關部分內容，采用的居住區生活污水量變化系數值見表3.1。生活污水量總變化系數也可用下式進行計算：式中 Q平均日平均時污水量(L/s)。當Q1000 L/s，=1.3。表3.1 生活污水量總變化系數污水平均日流量(L/s)51540701002005001000總變化系數()2.32.01.81.71.61.51.41.3注：1 當污水平均日流量為中間數值時，總變化系數用內差法求得。2 當居住區有實際生活污水量變化資料時，可按實際數據采用。 工業企業生活污水及淋浴污水的設計流量按下式計算：式中 Q工業企業生活污水及淋浴污水設計流量(L/s)；一般車間最大班職工人數 (cap)；熱車間最大班職工人數(cap)；一般車間職工生活污水定額，以25(L/(cap班) )計；熱車間職工生活污水定額，以35(L/(cap班) )計；一般車間生活污水量的時變化系數，以3.0計；熱車間生活污水量的時變化系數，以2.5計；一般車間最大班使用淋浴的職工人數(cap)；熱車間最大班使用淋浴的職工人數(cap)；一般車間的淋浴污水定額，以40(L/(cap班) )計；熱車間的淋浴污水定額，以60(L/(cap班) )計；T每班工作時數(h)。 淋浴時間按60min計。 城市污水設計總流量城市污水總的設計流量是居住區生活污水，工業企業生活污水和工業廢水設計流量三部分之和。在地下水位較高地區，因當地土質、管道及接口材料，施工質量等因素的影響，一般均存在地下水滲入現象，設計污水管道系統時宜適當考慮地下水滲入量。由原始資料得知，地下水位距地表8米，設計管段管底標高均高于地下水位，因此該城市污水排水管網設計不考慮地下水入滲量，設計流量為：式中 Q城市污水設計流量(L/s)；居住區生活污水設計流量(L/s)；工業企業生活污水及淋浴污水設計流量(L/s)；工業廢水設計流量(L/s)。 城市污水平均流量和比流量城市設計人口：南岸區：人口密度420人/ha；江北區：人口密度400人/ha。居住區生活污水量定額：南岸區：180L/cap.d；江北區：160L/cap.d。比流量：南岸區：q0=42018086400=0.875(L/(s.ha)；江北區：q0=40016086400=0.741(L/(s.ha)。1.1. 污水管道的水力計算1.1.1. 水力計算公式1) 流量公式 2) 流速公式 Q流量(m3/s)；A過水斷面面積 (m2)；v流速(m/s)；R水力半徑(過水斷面面積與濕周的比值)(m)；I水力坡度(等于水面坡度，也等于管底坡度)；C流速系數或稱謝才系數。C值一般按曼寧公式計算將上面的兩式綜合可得：3) 排水管槽粗糙系數見表3.2。1.1.2. 設計參數1) 設計充滿度 在設計流量下，污水在管道中的水深h和管道直徑D之間的比值稱為設計充滿度(或水深比)，如圖3.2示。表3.2 排水管渠粗糙系數表管渠種類n 值陶土管，鑄鐵管0.013混凝土和鋼筋混凝土，水泥砂漿抹面渠道0.013-0.014石棉水泥管 鋼管0.012漿砌磚渠道0.015漿砌塊石渠道0.017干砌塊石渠道0.020-0.025土明渠（帶或不帶草皮）0.025-0.030圖3.2 充滿度示意當1時成為滿流，當1時，成為非滿流、其中雨水管道按滿流設計，污水管道按非滿流設計。我國最大設計充滿度的規定如表3.3。表3.3 最大設計充滿度管徑（D）或暗渠高（H）（mm）最大設計充滿度（h/D或h/H）2003000.553504500.655009000.7010000.75規定按非滿流設計的原因：污水流量時刻在變化，很難精確計算，而且雨水或地下水可能通過檢查井蓋或管道接口滲入污水管道。因此，有必要保留一部分管道斷面，為未預見水量的增長留有余地，避免污水溢出妨礙環境衛生。污水管道內沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體。此外，污水中如含有汽油、苯、石油等易燃液體時，可能形成爆炸性氣體。故需留出適當的空間，以利管道的通風，排除有害氣體，對防止管道爆炸有良好效果。便于管道的疏通和維護管理。 在計算污水管道充滿度時，不包括短時間內突然增加的污水量，但當管徑小于或等于300mm時，應按滿流復核。2) 設計流速污水在管內流動緩慢時，污水中所含雜質可能下沉，產生淤積；當污水流速增大時，可能產生沖刷現象，甚至損壞管道。為了防止管道中產生淤積或沖刷，設計流速不宜過小或過大，應在最大和最小設計流速范圍之內。 根據國內污水管道實際運行情況的監測數據并參考國外經驗，污水管道的最小設計流速定為0.6m/s；金屬管道的最大設計流速為10 m/s，非金屬管道的最大設計流速為5 m/s。3) 最小管徑一般在污水管道系統的上游部分，設計污水流量很小，若根據流量計算，則管徑會很小。根據養護經驗證明，管徑過小極易堵塞，比如150mm支管的堵塞次數，有時達到200mm支管堵塞次數的兩倍，使養護管道的費用增加。而200mm與150mm管道在同樣埋深下，施工費用相差不多。此外，采用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。因此，為了養護工作的方便，常規定一個允許的最小管徑。廠區內的工業廢水管、生活污水管、街坊內的生活污水管200mm城市街道下的生活污水管300mm在進行管道水力計算時，上游管段由于服務的排水面積小，因而設計流量小，按此流量計算得出的管徑小于最小管徑，此時就采用最小管徑值。在這些管段中，當有適當的沖洗水源時，可考慮設置沖洗井。 4) 最小設計坡度在污水管道系統設計時，通常使管道埋設坡度與設計地區的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速應等于或大于最小設計流速，以防止管道內產生沉淀。這一點在地勢平坦或管道走向與地面坡度相反時尤為重要。具體規定見規范。5) 控制點埋深和覆土厚度的確定在污水排水區域內，對管道系統的埋深起控制作用的地點稱為控制點。因此控制點埋深的確定對對管道系統的埋深有很大影響。本設計確定控制點埋深為2.0m。為了降低造價，縮短施工期，管道埋設深度愈小愈好。但覆土厚度應有一個最小的限值，否則就不能滿足技術上的要求。除考慮管道的最小埋深外，還應考慮最大埋深問題。污水在管道中依靠重力從高處流向低處。當管道的坡度大于地面坡度時，管道的埋深就愈來愈大，尤其在地形平坦的地區更為突出。埋深愈大，則造價愈高，施工期也愈長。荷載要求：必須防止管壁因地面荷載而受到破壞 最小覆土在車行道下不小于0.7m冰凍要求：必須防止管道內污水冰凍和因土壤凍脹而損壞管道 無保溫措施時，管內底科埋設在冰凍線以上0.15m有保溫措施或水溫較高的管道，可根據經驗埋得較淺一些必須滿足街區污水連接管銜接的要求 最大覆土：不宜大于78m，理想覆土：12m減小埋深采取的措施：加強管材強度；填土提高地面高程以保證最小覆土厚度；設置泵站提高管位等方法，減小控制點管道的埋深，從而減小整個管道系統的埋深，降低工程造價。 6) 檢查井最大間距檢查井通常設在管渠交匯、轉彎、管渠尺寸或坡度改變、跌水等處以及相隔一定距離的直線管渠段上。直線段上的最大間距見表3.4。當排水管管徑（街道排水管）大于800mm時，可不設檢查井，而設連接暗井。表3.4 檢查井最大間距管徑或暗渠凈高(m)污水管道最大間距(m)200400405007006080010008011001500100160020001207) 采用的管材采用鋼筋混凝土圓管排水，粗糙系數n0.014。8) 控制點的確定控制點可能的位置： 各條管道的起點大都是這條管道的控制點。 這些控制點中離出水口最遠的一點，通常就是整個系統的控制點。 具有相當深度的工廠排出口或某些低洼地區的管道起點，也可能成為整個管道系統的控制點。控制點確定的原則：確定控制點的標高，一方面應根據城市的豎向規劃，保證排水區域內各點的污水都能夠排出，并考慮發展，在埋深上適當留有余地。另一方面，不能因照顧個別控制點而增加整個管道系統的埋深。計算控制點時，主要是考察所選點對指定點的埋深的影響程度。所選定的可疑控制點一般為最遠點，集中流量排入點等，將這些點進行比較，對整個系統的埋深起決定作用的點則為控制點。確定控制點后，才能確定系統的主干管，進行系統管網的計算。本設計中，南岸區化工廠以及棉紡廠附近的干管起點S1都可能成為整個系統的控制點；江北區西北部城區離污水廠距離最遠，1點為整個系統的控制點，控制干管表示詳見某市排水管道設計布置總平面圖。9) 管道銜接方式的確定污水管道在管徑、坡度、高程、方向發生變化及支管接入的地方都需要設置檢查井。在設計時必須考慮在檢查井內上下游管道銜接時的高程關系問題。管道在銜接時應遵循兩個原則：盡可能提高下游管段的高程，以減少管道埋深，降低造價；避免上游管段中形成回水而造成淤積。 管道銜接的方法，通常有水面平接和管頂平接兩種。如圖3.3所示。水面平接是指在水力計算中，使上游管段終端和下游管段起端在指定的設計充滿度下的水面相平，即上游管段終端與下游管段起端的水面標高相同。一般同管徑時采用。優點：能減少下游管段的埋深。缺點：容易在上游管段形成回水。管頂平接是指在水力計算中，使上游管段終端和下游管段起端的管頂標高相同。一般不同管徑時采用。優點：不致于在上游管段產生回水。缺點：下游管段的埋深將增加。污水管道銜接總原則：無論采用哪種銜接方法，下游管段起端的水面和管底標高都不得高于上游管段終端的水面和管底標高。 跌水連接：當管道敷設地區的地面坡度很大時，為了調整管內流速所采用的管道坡度將會小于地面坡度。為了保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，可根據地面坡度采用跌水連接。如圖3.4所示。 圖3.3 管道的銜接方式(1)水面平接；(2)管頂平接圖3.4 管段跌水連接1管段；2跌水井1.2. 水力計算成果水力計算的目的在于合理經濟地確定管道的管徑、流速、充滿度及坡度，進一步求定管道的埋深。水力計算應列表進行，管底標高及管道坡度計算至小數點后三位，地面標高與管底埋深計算至小數后二位。水力計算中的數值U、h/D、i、D應符合規范關于設計流速、最大設計充滿度、最小管徑、最小設計坡度的規定。為減少錯誤，在計算的同時繪制管道縱斷面草圖，以便進行核對。從水力計算表中摘錄主干管的管段編號、管長、管徑、充滿度、流速、坡度、埋深（上、下端）列成表格，有倒虹管時應在表中注明倒虹管的管段編號，有泵站時應說明泵站的設計流量和揚程以及在表中標明泵站位置所對應的編號，在備注欄注明。污水主干管水力計算結果見表3.5。表3.5.1 江北區污水主干管水力計算結果表管段編號管道長度設計流量管徑坡度流速充滿度管內底埋深LQDDIDvh/Dh上端下端上端下端mL/smm%m/smmmmm1-231013.913000.347%0.630.300.090249.160248.0842.0002.9362-322025.783500.319%0.720.400.140248.034247.3322.9863.4683-413329.544000.338%0.750.350.140247.282246.8333.5184.0674-530035.004500.253%0.710.350.158246.783246.0254.1175.9255-631238.344500.303%0.650.400.180246.025245.0785.9257.8126-732367.966000.206%0.770.350.210244.928244.2657.9628.5357-840067.966000.206%0.770.350.210248.86248.044.5355.1678-9380117.647000.165%0.820.400.280248.04247.425.2675.3449-10350124.687000.121%0.740.450.315247.42246.995.3446.43810-11330170.808000.112%0.780.450.360246.99246.626.5387.61511-12260202.949000.084%0.730.450.405246.62246.417.7157.31412-13230218.419000.068%0.690.500.450246.36246.216.4196.49413-14280227.469000.073%0.720.500.450246.21246.006.4947.00914-15250227.469000.073%0.720.500.450246.00245.827.0097.74215-16100263.4210000.056%0.670.500.500245.82245.767.8427.448注：在7號檢查井之前添加提升泵站，提升高度4m表3.5.2 南岸區污水主干管水力計算結果表管段編號長度設計流量管徑坡度流速充滿度管外頂埋設深度LQDDIDvh/Dh上端下端上端下端mL/smm%m/smmmmm1-231073.246000.145%0.690.400.240249.820249.3702.0002.3102-3210106.987000.136%0.740.400.280249.380249.0932.4102.4773-4320138.897000.114%0.750.400.280249.093248.7282.4772.9424-5320154.858000.092%0.710.450.360248.738248.4443.0424.3865-6390240.709000.092%0.750.450.405248.454248.0974.4865.7836-7270254.399000.092%0.800.500.450248.052247.8045.8285.9867-8250286.9510000.067%0.730.500.500247.814247.6486.08667912000.053%0.700.450.540247.668247.5316.2625.8499-10300436.2113500.045%0.700.450.608247.546247.4125.9996.80310-11250463.2113500.050%0.740.500.675247.345247.2196.8707.70611-12100542.5515000.039%0.700.450.675247.234247.1947.8567.2761.3. 污水管網工程量統計（只統計主干管）表3.5.1 江北區污水主干管工程數量表管道直徑長度檢查井mmm個30031043502203450612760063377007308800330490010201110001002表3.5.2 南岸區污水主干管工程數量表管道直徑長度檢查井mmm個60031047005306800320490066071000250312002603135065074. 雨水管網工程設計4.1. 管網定線(1) 雨水管道定線的基本原則雨水管渠的布置遵循以下原則：充分利用地形，以最短的距離，靠重力流就近排入水體。根據城市規劃布置雨水管道。合理布置雨水口，以保證路面雨水排除通暢。雨水管道采用明渠或暗管應結合具體條件確定。設置排洪溝排除設計地區以外的雨洪徑流。(2) 劃分排水流域和雨水管道定線考慮因素根據地形劃分排水流域， 劃分干渠的集水面積，注意面積劃分時匯水面積的增加應大致均勻。標出水流方向，布置管渠、雨水管渠布置時應充分利用地形，使雨水能以最短距離就近排入水體。一般情況下，當地形坡度較大時，雨水干管宜垂直于等高線布置在地形低處或溪谷上，地形平坦時，雨水干管宜布置在排水流域的中間。雨水管渠系統宜采用正交式布置形式，分散布置雨水出水口。此外，應充分考慮采用明渠的可能性。(3) 雨水管道定線該市的雨水采用管道收集后直接排入就近水體的方式處理，因為各區匯水分界明顯，坡度走勢清晰，部分區域有逆坡現象，故雨水管道布置采用沿街順坡布置，使雨水能夠被很好的收集與排放。雨水干管數量：江北區8條、南岸區7條。本設計中由于皮毛廠東北側山腰處匯水面積較小，對市區威脅不大，設置截洪溝不經濟，因此不考慮設置截洪溝。具體雨水管道布置請參看某市排水管道設計布置總平面圖。火車站、以及化工廠的雨水經鐵道部門批準后排入鐵道沿線截洪溝內。(4) 出水口的形式雨水排水管的出水口可以采用非淹沒式，具體形式見圖4.1和圖4.2。其底標高最好在水體最高水位以上，一般在常水位以上，以免水體水倒灌。當出口標高比水體水面高出太多時，應考慮設置單級或多級跌水。圖4.1 一字式出水口圖4.2 八字式出水口4.2. 雨水管道設計流量采用的流量公式、暴雨強度公式、設計重現期的選取理由和數值、地面集水時間選取數值、徑流系數的計算公式和數值、折減系數的選取說明。4.3. 雨水管道的水力計算4.3.1. 水力計算公式(1) 采用的流量公式城市、廠礦中雨水管渠由于匯水面積小，屬小匯水面積上的排水構筑物，其雨水設計流量可采用下式： 式中 Q 雨水設計流量(L/s)； 徑流系數，其值小于1； F 匯水面積(ha)； q 設計暴雨強度(L/s.ha)。 (2) 暴雨強度公式式中 q設計暴雨強度P設計重現期(a)；t降雨歷時(min)；，C，b，n地方參數，根據統計方法進行計算確定。本設計采用如下公式計算：(3) 設計重現期的選取理由和數值暴雨強度隨重現期的不同而不同。在設計中若重現期選用較大，則暴雨強度大，相應的雨水設計流量大，管渠的斷面相應大。這樣偏安全，有利于防止地面積水，但工程造價高。若重現期選用較低，則暴雨強度小，雨水設計流量小，管渠斷面小。這樣工程造價低，但可能會發生排水不暢、地面積水，或對城市生活及生產造成危害。 應根據匯水地區性質、地形特點和氣候特征等因素確定。在同一排水系統中可采用同一重現期或不同重現期。重現期一般選用0.53a，重要干道、重要地區或短期積水即能引起較嚴重后果的地區，一般選用35a，并應與道路設計協調。特別重要地區和次要地區可酌情增減。本設計中選擇P=1a。(4) 集水時間選取數值對管道的某一設計斷面來說，集水時間t由地面集水時間t1和管內流行時間t2兩部分組成：t =t1 + mt2 式中 t 降雨歷時(min)；t1地面集水時間(min)，視距離長短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定，一般采用515 min；m折減系數，暗管m=2，明渠m=1.2，在陡坡地區暗管m=1.22；t2管渠內雨水流行時間(min)。式中 L 各管段的長度(m)； v 各管段滿流時的水流速度(m/s)； 60單位換算系數，1min=60s。本設計中選擇t1=10min。(5) 徑流系數的計算公式和數值影響徑流系數取值的主要因素有1) 降雨條件：包括降雨強度，降雨歷時，雨峰位置，前期雨量，強度遞減情況，全場雨量，年降雨量等。其中前期雨量對值的影響較為突出。2) 地面條件：包括地面覆蓋，地面坡度，地貌，建筑物密度分布，路面鋪砌情況，匯水面積及其寬長比，地下水位，管渠疏密等。其中地面覆蓋是主要因素。由于影響因素多，要精確求定值較為困難。因此目前徑流系數通常采用按地面覆蓋種類確定的經驗數值。徑流系數值見表4.1。表4.1 徑流系數值地面種類值各種屋面，混凝土和瀝青路面0.85-0.95大塊石鋪砌路面和瀝青表面處理的碎石路面 0.55-0.65級配碎石路面0.40-0.50干砌磚石和碎石路面0.35-0.40非鋪砌土路面0.25-0.35公園和綠地0.10-0.20表中所列為單一覆蓋時的值。但匯水面積是由各種性質的地面覆蓋所組成，在整個匯水面積上它們各自占有一定的比例，隨它們占有的面積比例的變化，值也不同。所以，整個匯水面積上的平均徑流系數av值是按各類地面面積用加權平均法計算得出。 式中 Fi 匯水面積上各類地面的面積(ha)； i 相應于各類地面的徑流系數； F 全部匯水面積(ha)。 市區地面種類如：屋面占36%，混凝土路面占16%，碎石路面占10%，非鋪砌路面占20%，綠地占18%根據市區地面覆蓋情況表4.1.1 徑流系數計算表地面類型屋面混凝土路面碎石路面非磚鋪路面綠地面積比例0.360.160.10.20.18徑流系數0.90.90.40.30.15綜合徑流系數0.5950.90.36+0.90.16+0.40.1+0.30.2+0.150.180.595(6) 折減系數的選取說明m的含義即為：因縮小了管道排水的斷面尺寸使上游蓄水，就必然會增長泄水時間。因而采用了增長管道中流行時間的辦法，達到適當折減設計流量，進而縮小管道斷面尺寸的要求。因此，折減系數實際是蘇林系數與管道調蓄利用系數的乘積。我國室外排水設計規范建議：暗管：m=2，明渠：m=1.2。在陡坡地區，暗管的m=1.22。在本設計中，選取m=2。4.3.2. 設計參數雨水管渠水力計算仍按均勻流考慮，其水力計算公式與污水管道相同，但按滿流即h/D1計算。在實際計算中，通常采用根據公式制成的水力計算圖或水力計算表。（參見排水工程（上冊）附錄2-2的附圖13）在計算中，通常n、Q為已知數值。所求的只有3個未知數D、v及I。在實際應用中，可以參照地面坡度i，假定管底坡度I，從水力計算圖或表中求得D及v值，并使所求得的D、v、I各值符合水力計算基本數據的技術規定。 (1) 設計充滿度雨水管道設計充滿度按滿流考慮，即h/D1。明渠則應有等于或大于0.20m的超高。街道邊溝應有等于或大于0.03m的超高。按滿流設計的原因：雨水中主要含有泥砂等無機物質，不同于污水的性質。暴雨徑流量大，而相應較高設計重現期的暴雨強度的降雨歷時一般不會很長。(2) 最小設計流速滿流時最小流速不得小于0.75m/s。起始管段地形平坦，不小于0.6m/s。明渠內最小設計流速為0.40m/s。雨水中往往泥沙含量大于污水，特別是初降雨水，為避免雨水所挾帶的泥砂等無機物質在管渠內沉淀下來而堵塞管道，雨水管渠的最小設計流速應大于污水管道。(3) 最大設計流速雨水管渠的最大設計流速規定為：金屬管最大流速為10m/s；非金屬管最大流速為5m/s；明渠中水流深度為0.41.0m時，最大設計流速宜按規范采用。管渠設計流速應在最小流速與最大流速范圍內。(4) 最小管徑和最小設計坡度最小管徑和最小設計坡度見相關規范。(5) 覆土厚度覆土厚度要求同污水管。(6) 檢查井最大間距檢查井通常設在管渠交匯、轉彎、管渠尺寸或坡度改變、跌水等處以及相隔一定距離的直線管渠段上。直線段上的最大間距見表4.2。(7) 采用的管材采用鋼筋混凝土圓管排水，粗糙系數n0.014。(8) 起點埋深的確定表4.2 檢查井最大間距管徑或暗渠凈高(m)雨水(合流)管道最大間距(m)20040050500700708001000901100150012016002000120在污水排水區域內，雨水管道起點是對管道系統的埋深起控制作用的地點。因此起點埋深的確定對對管道系統的埋深有很大影響。本設計確定起點埋深為2.5m。(9) 銜接方式雨水管道在管徑、坡度、高程、方向發生變化及支管接入的地方都需要設置檢查井。在設計時必須考慮在檢查井內上下游管道銜接時的高程關系問題。雨水管道一般采用管頂平接。管頂平接是指在水力計算中，使上游管段終端和下游管段起端的管頂標高相同。一般不同管徑時采用。如圖3.2所示。污水管道銜接總原則：無論采用哪種銜接方法，下游管段起端的水面和管底標高都不得高于上游管段終端的水面和管底標高。 跌水連接：當管道敷設地區的地面坡度很大時，為了調整管內流速所采用的管道坡度將會小于地面坡度。為了保證下游管段的最小覆土厚度和減少上游管段的埋深，可根據地面坡度采用跌水連接。如圖3.3所示。4.3.3. 水力計算成果從水力計算表中摘錄所計算干管的：管段編號、管長、管徑、流速、坡度、埋深（上、下端），列成表格，見表4.3。表4.3 雨水干管水力計算結果表設計管段編號管長單位面積徑流量設計流量管徑坡度流速設計管內底標高埋深LQQDDIDv起點終點起點終點mq0（L/（s.ha）L/smm%m/smm16-17200262.1741646.45414000.078%1.07252.620252.7772.5002.03317-18320180.9802242.34016000.071%1.12252.527252.7552.2831.99518-19210132.7172796.34818000.059%1.10252.605252.7292.1452.15119-20310115.3723131.18920000.042%1.00252.429252.5612.4511.43920-2133097.1493546.91720000.054%1.13252.561252.7401.4391.26021受納水體24085.7754082.02820000.072%1.30252.740252.9121.260(1.912)4.3.4. 雨水管道工程量統計（只統計計算的干管）列表統計，包括管徑、管長（相同管徑計總和）、管材、檢查井數量。表4.3.4 雨水管工程量表管道直徑長度檢查井mmm個1400200 31600320 41800210