1、第3章 排水管網設計3.1 概述3.2 污水管道系統設計 3.2.1 污水管道設計內容 3.2.2 污水管道設計舉例 3.2.3 國外污水管道的設計方法介紹3.3 雨水管渠系統設計 3.3.1 雨水管渠系統平面布置特點 3.3.2 雨水管渠的設計流量 3.3.3 雨水管渠系統的設計步驟和水力計算 3.3.4 雨水管渠系統設計計算舉例 3.3.5 排水管網水力計算軟件介紹3.4 合流制管渠系統設計排水管道的設計步驟： 設計資料的調查設計方案的確定設計計算設計圖紙的繪制排水管道的設計任務： 規劃設計收集和輸送污水、雨水的一整套工程設施和構筑物。第3章 排水管網設計 3.1 概述（1）設計資料調查

2、設計任務資料：有關的法令、法規、制度；城市的總 體規劃及其他基礎設施情況 自然資料： 地形資料，包括地形圖、等高線氣象資料，包括氣溫、風向、降雨量等水文資料，受納水體流量、流速、洪水位地質資料，包括地下水位、地耐力、地震等級工程資料： 道路、通訊、供水、供電、煤氣等 第3章 排水管網設計 3.1 概述（2）第3章 排水管網設計 3.1 概述（3）設計方案確定 包括排水體制的選擇、排水系統的布置形式，應通過技術、經濟比較，確定最優的方案 確定排水區界，劃分排水流域管道定線控制點確定和泵站的設置地點污水設計流量計算設計管段及設計流量的確定污水管道水力計算污水管道的銜接繪制管道平面圖和縱剖面圖第3章

3、 排水管網設計 3.2 污水管道系統設計確定排水區界，劃分排水流域排水區界是污水排水系統設置的界限。排水流域是指在排水區界內，按照一定要求所劃分的不同排水區域。（通常在丘陵及地形起伏的地區根據等高線劃分排水區域，在地形平坦地區可按照面積的大小進行劃分。）確定排水區界，劃分排水流域管道定線控制點確定和泵站的設置地點污水設計流量計算設計管段及設計流量的確定污水管道水力計算污水管道的銜接繪制管道平面圖和縱剖面圖第3章 排水管網設計 3.2 污水管道系統設計管道定線在總平面圖上確定污水管道的位置和走向。管道定線的影響因素地形污水廠和出水口的位置所采用的排水體制管道定線時注意事項主干管布置在堅硬密實土壤

4、中盡量少穿河流、鐵路、山谷和高地避免與地下構筑物交叉不宜敷設在繁忙、狹窄的街道下集中流量盡量排入上游管道定線（續）污水管道在街道上的位置 與其他管線、構筑物有一定的距離 與給水管相交時，設于給水管下方 盡量避免敷設在機動車道下，設在人行道下 確定排水區界，劃分排水流域管道定線控制點確定和泵站的設置地點污水設計流量計算設計管段及設計流量的確定污水管道水力計算污水管道的銜接繪制管道平面圖和縱剖面圖確定主要計算管線第3章 排水管網設計 3.2 污水管道系統設計控制點確定和泵站設置地點對管道系統的埋深起控制作用的地點，通常在管道起點或最低最遠點。泵站設置地點中途泵站局部泵站總泵站確定排水區界，劃分排水

5、流域管道定線控制點確定和泵站的設置地點污水設計流量計算設計管段及設計流量的確定污水管道水力計算污水管道的銜接繪制管道平面圖和縱剖面圖第3章 排水管網設計 3.2 污水管道系統設計污水設計流量的計算污水設計流量 指污水管道及其附屬構筑物能保證通過的最大流量，設計流量包括生活污水量和工業廢水量。設計流量按最大日最大時流量設計。 生活污水設計流量 居住區生活污水 公共建筑生活污水 工業企業生活污水及淋浴污水 工業廢水設計流量 污水設計流量的計算（續1）（1）居住區生活污水量計算 式中：Q1居住區生活污水設計流量，L/s； n居住區生活污水量標準（L/(d 人)），按室 外排水設計規范選用，取當地用水

6、定額的 80%90%； N設計人口數，按規劃部門根據統計資料提供 的參數選用； KZ總變化系數，是最大日最大時污水量與平 均日平均時污水量的比值 。Kd日變化系數，是最大日污水量與平均日污水 量的比值 。Kh時變化系數，是最大日最大時污水量與最大 日平均時污水量的比值 。KZ=Kd Kh生活污水量總變化系數污水平均日流量（L/s）總變化系數（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.410001.3污水設計流量的計算（續2）（2）公共建筑生活污水量計算 式中：Q2 公共建筑生活污水設計流量，L/s； qd 公共建筑最高日生活污水排水定額，L/(用水單位 人)

7、, 一般按室內給水排水和熱水供應設計規范推 薦的參數選用，排水量大的建筑也可以通過調查 或參考相近建筑選用。 m 公共建筑在設計年限內所服務的用水單位數； T 公共建筑最高日排水時間，h； Kh公共建筑生活時變化系數，是最大日最大時污 水量與最大日平均時污水量的比值 。（3）工業企業生活污水及淋浴污水量計算 式中：Q3工業企業生活污水及淋浴污水設計流量，L/s； A1一般車間最大班職工人數，人； A2熱車間最大班職工人數，人； B1一般車間職工生活污水量標準，為25(L/(人班)； B2熱車間職工生活污水量標準，為35(L/(人班)； K1一般車間生活污水量時變化系數，以3.0計； K2熱車間

8、生活污水量時變化系數，以2.5計； C1一般車間最大班使用淋浴的職工人數，人； C2熱車間最大班使用淋浴的職工人數，人； D1一般車間的淋浴污水量標準，為40(L/(人班)； D2熱車間的淋浴污水量標準，為60(L/(人班)； T每班工作時數，h。 污水設計流量的計算（續3）（4）工業廢水設計流量計算 式中：Q4工業廢水設計流量，L/s； m生產過程中每單位產品的廢水量標準， L/單位產品； M產品的平均日產量； T每日生產時數； KZ總變化系數，與工業企業性質有關。 污水設計流量的計算（續4）Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q滲 Q滲指地下水滲入量，一般以單位管道延長米或單位服務面積公頃計算，日

9、本規定采用經驗數據，按每人每日最大污水量的10%-20%。城市污水設計總流量計算 污水設計流量的計算（續5）確定排水區界，劃分排水流域管道定線控制點確定和泵站的設置地點污水設計流量計算設計管段及設計流量的確定污水管道水力計算污水管道的銜接繪制管道平面圖和縱剖面圖計算管道設計流量q第3章 排水管網設計 3.2 污水管道系統設計設計管段及設計流量 兩個檢查井之間，設計流量不變，且采用同樣的管徑和坡度的管段，稱為一個設計管段。 一般檢查井的設置位置有：流量匯入的地方、管徑變化的地方、轉彎的地方、或在直管段管徑長度較長時（30-70m）。 設計流量本段流量q1轉輸流量q2集中流量q3本段流量是從管段沿

10、街坊流來的污水量。轉輸流量是從上游管段和旁側管段流來的污水量。集中流量是從工業企業或其他大型公共建筑物流來的流量。式中：q1設計管段的本段流量，L/s； F設計管段服務的街坊面積，公頃； KZ生活污水量總變化系數； q0單位面積的本段平均流量，即比流量，L/s 公頃 可用下式求得。式中：n污水量標準，L/(人 d)； p人口密度，人/公頃。只有本段流量的設計管段設計計算設計管段及設計流量（續）式中：Q 設計管段的設計流量，L/s； F 設計管段和上游管段的街區總服務面 積，公頃； 有本段流量、轉輸流量及集中流量的設計管段設計流量計算設計管段及設計流量（續）確定排水區界，劃分排水流域管道定線控制

11、點確定和泵站的設置地點污水設計流量計算設計管段及設計流量的確定污水管道水力計算污水管道的銜接繪制管道平面圖和縱剖面圖管徑D流速V水力坡度i充滿度h/D第3章 排水管網設計 3.2 污水管道系統設計污水管道中污水流動的特點及設計原則1、不溢流；2、不淤積；3、不沖刷；4、注意通風。污水管道中污水流動的特點1、水流方向確定。2、水流方式一般為重力流，污水泵站的出流管中水流則是壓力流。3、近似均勻流。污水管道水力學設計原則污水管道設計參數污水管道水力計算的設計參數設計充滿度（h/D）設計流速（v）最小管徑（D）最小設計坡度（i）污水管道埋設深度（h）設計充滿度（h/D）h/D =1時，滿流h/D 1

12、時，非滿流室外排水設計規范規定，最大充滿度為：管徑（D）或暗渠高（H） （mm） 最大充滿度（h/D） 2003003504505009001000 0.550.650.700.75hD指設計流量下，管道內的有效水深與管徑的比值。為什么要做最大設計充滿度的規定？1、預留一定的過水能力，防止水量變化的沖擊， 為未預見水量的增長留有余地；2、有利于管道內的通風；3、便于管道的疏通和維護管理。設計流速與設計流量和設計充滿度相應的污水平均流速。最小設計流速：是保證管道內不發生淤積的流速，與污水中所含雜質有關；國外很多專家認為最小流速為0.6-0.75m/s，我國根據試驗結果和運行經驗確定最小流速為0.

13、6m/s。最大設計流速：是保證管道不被沖刷破壞的流速，與管道材料有關；金屬管道的最大流速為10m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。*國內一些城市污水管道長期運行的情況說明，超過上述最高限值，并未發生沖刷管道的現象。最小管徑1、為什么要規定最小管徑？ 污水管道系統上游部分設計流量很小，計算的管徑也很小，管徑過小就易堵塞管道。 街坊管最小管徑為200mm，街道管最小管徑為300mm。2、什么叫不計算管段？ 在管道起端由于流量較小，通過水力計算查得的管徑小于最小管徑，對于這樣的管段可不用再進行其他的水力計算，而直接采用最小管徑和相應的最小坡度，這樣的管段稱為不計算管段。最小設計坡度相應于最小設計

14、流速的坡度為最小設計坡度，最小設計坡度是保證不發生淤積時的坡度。（1）（2）（3）規定：街坊內污水管最小管徑200mm的最小設計坡 度為0.004；街道內污水管道最小管徑300mm 的最小設計坡度為0.003；較大管徑的最小設 計坡度由最小設計流速保證。污水管道埋設深度覆土厚度埋設深度決定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？冰凍線的要求地面荷載滿足街坊管連接要求地面管道管道的埋設深度有兩個意義：埋設深度覆土深度.規范規定： 1）無保溫措施的生活污水溝道或水溫和它接近的工業廢水溝道，溝底在冰凍線之上的距離不得大于0.15m。 2）在車行道下，溝頂最小覆土厚度一般不宜小于0.7m。在保證溝道不會受外

15、部荷重損壞時，最小覆土厚度可適當減小。 H=h+IL+Z1Z2+h式中：H 街道污水管網起點的最小埋深，m； h 街坊污水管起點的最小埋深，0.60.7m； Z1 街道污水管起點檢查井檢查井處地面標高，m； Z2 街坊污水管起點檢查井檢查井處地面標高，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度，m； h 連接支管與街道污水管的管內底高差，m。 水力計算公式和水力計算圖表水力計算的基本公式 式中：Q 流量，m3/s； A 過水斷面面積，m2； v 流速，m/s； R 水力半徑（過水斷面積與濕周的比值），m； I 水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； C 流速系數，

16、或謝才系數。一般按曼寧公式計算， 即n管壁粗糙系數 污水管道水力計算的方法1、需要確定的參數 流量Q、管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D和埋深H。2、確定方法 首先根據已知資料，計算出流量Q，根據Q值可初步確定管徑D；然后，根據Q、D值，求I、h/D、v值。在這三個未知數中，還需知道一個參數，才能求得另外兩個，此時可以在三個參數中先假設一個值，比如流速為最小流速，或是坡度為最小坡度，或是充滿度滿足一定要求等，之后進行查表或查圖，就可得出其余兩個未知數；最后要進行校核，若得出的兩個參數滿足其規定的要求，則計算完成，若不滿足要求，則需調整假設值，甚至管徑D，重新進行計算。 例1 已知n=0.01

17、4,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。0.00300.00400.850.80.750.500.5530L/s得：v=0.82m/s h/D=0.52確定排水區界，劃分排水流域管道定線控制點確定和泵站的設置地點污水設計流量計算設計管段及設計流量的確定污水管道水力計算污水管道的銜接繪制管道平面圖和縱剖面圖第3章 排水管網設計 污水管道系統設計確定設計管段起始點埋深污水管道的銜接銜接的原則：盡可能地提高下游管段的高程，減 小埋深，降低造價；避免上游管段 回水淤積。銜接的方式水面平接管頂平接跌水連接第3章 排水管網設計 3.2 污水管道系統設計確定排水區界，劃分排水流域管

18、道定線控制點確定和泵站的設置地點污水設計流量計算設計管段及設計流量的確定污水管道水力計算污水管道的銜接繪制管道平面圖和縱剖面圖繪制管道平面圖和縱剖面圖平面圖要求初步設計采用的比例尺1：50001：10000；污水管道用粗線條表示；畫出在設計管段起訖點的檢查井并編號；標出各設計管段的服務面積；表明主干管各設計管道的長度、管徑和坡度；工程項目表和說明。施工圖設計采用的比例尺1：10001：5000；要求標明檢查井的準確位置及污水管道與其他地下管線或建筑物交叉點的具體位置；其他內容同初步設計。繪制管道平面圖和縱剖面圖縱剖面圖與平面圖相對應，圖上用單線條表示原地面高程線和設計地面高程線，用雙線條表示管

19、道高程線，用雙豎線表示檢查井；在剖面圖下方有一表格，表格中列有檢查井號、管道長度、管徑、坡度、地面高程、管內底高程、埋深、管道材料、接口形式和基礎類型。污水管道的設計舉例原始資料： 給定某市的街坊平面圖，如下頁圖。居住區街坊人口密度為350人/公頃，污水量標準為120L/(人.d)，火車站和公共浴室的設計污水量分別為3L/s和4L/s，工廠甲和工廠乙的工業廢水設計流量分別為25L/s與6L/s。生活污水及經過局部處理的工業廢水全部送至污水處理廠進行處理。工廠甲廢水排出口的管底埋深為2.0m 平面圖管道定線街坊面積計算街坊編號1234567891011街坊面積（公頃）1.211.702.081.

20、982.202.201.432.211.962.042.40街坊編號1213141516171819202122街坊面積（公頃）2.401.212.281.451.702.001.801.661.231.531.71街坊編號2324252627街坊面積（公頃）1.802.201.382.042.40劃分設計管段，計算設計流量管道的水力計算繪制圖紙（平面圖和管道縱剖面圖）水力計算注意問題 控制點選擇 管道坡度與地面坡度 設計流速與設計管徑 注意水頭損失 旁側支管連接雨水管渠系統特點：徑流量大、流量變化大、滿流雨水管渠系統組成：雨水口、雨水管渠、檢查井、 出水口雨水管渠系統設計步驟：資料收集，確定

21、暴雨強度公式劃分排水流域，進行管道定線水力計算繪制管渠平面圖及剖面圖第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計一、雨水管渠系統平面布置特點1、充分利用地形排水 在平坦地區，干溝應設在流域的中部，以減少兩側支溝長度，免得于溝埋深過大，增加造價；在陡坡地區，為避免因溝道坡度太陡而設跌水井等特殊構筑物，使干構與等高線斜交，以適當減少干溝坡度。2、雨水管渠布置應與城鎮規劃相協調3、雨水口的布置原則 根據地形及匯水面積確定，一般在道路交叉口的匯水點、低洼地段或一定距離的直線管段上。4、根據具體條件合理采用明渠或暗管5、排洪溝的設置第3章 排水管網設計 3

22、.3 雨水管渠系統設計二、雨水管渠的設計流量（一）雨量參數1、陣雨歷時：一場暴雨經歷的整個時段。2、降雨歷時：降雨過程中任一連續的時段。3、降雨量：一段時間（日、月、年）內降落在某一面積上的總水量，用深度 表示，單位以 也可以用單位面積上的降水體積（ ）表示。4、降雨強度：又稱雨率或暴雨強度，指在某一降雨歷時內的平均降雨量。兩種表示方法：暴雨強度公式：式中： q 暴雨強度，mm/min； P 降雨重現期，年； t 降雨歷時，mm； A1，c，b，n 地方參數。 暴雨強度是描述暴雨特征的重要指標，也是決定雨水設計流量的主要因素。一般在一場暴雨中，暴雨強度隨降雨歷時的延長而減小。 第3章 排水管網

23、設計 3.3 雨水管渠系統設計式中 雨水設計流量，Ls； 徑流系數，其數值小于1； 匯水面積，ha； 設計降雨強度，L(sha) 。二、雨水管渠的設計流量（二）雨水設計流量計算公式第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計二、雨水管渠的設計流量（三）徑流系數的確定式中 匯水面積上各類地面的面積，ha； 相應于各類地面的徑流系數； 全部匯水面積，ha。第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計二、雨水管渠的設計流量1、設計重現期T的確定 根據匯水面積的地區建設性、地形特點、匯水面積和氣象特點等因素確定，一般選用0.53a，對于重要干道，立交道路的重要部分，重要地區或短期積水即能引起較嚴重

24、損失的地區，宜采用較高的設計重現期，一般選用25a，并應和道路設計協調。（四）設計暴雨強度的確定第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計二、雨水管渠的設計流量1、設計降雨歷時的確定 對于起始管段，以排水面積中最遠的一點到集水點的雨水流行時間(稱為排水面積的集水時間)作為設計降雨歷時即某一排水面積的設計降雨歷時等于它的集水時間。規范建議集水時間在515min中選定。（四）設計暴雨強度的確定第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計二、雨水管渠的設計流量1、設計降雨歷時的確定對于非起始管段： 式中： 設計降雨歷時（排水面積的集水時間），min； 地面集水時間，min； 折減系數，管道采用

25、2，明渠采用1.2。 在溝道中流行的時間，min； 集中點上游各溝段的長度，m； 相應各溝段的設計流速，m/s。（四）設計暴雨強度的確定第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計二、雨水管渠的設計流量（五）雨水管道設計流量的計算管段i雨水設計流量計算公式式中 管段承擔的各上游匯水區域的面積； 管段承擔的各上游匯水區域的徑流系數； 管段承擔的各上游匯水區域雨水從最遠點到管段內流行總時間，min。第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計三、雨水管渠設計參數設計充滿度：按滿流設計，h/D=1設計流速：最小流速0.75m/s，最大流速10m/s（金屬管），5m/s（非金屬管）最小管徑和最小設計坡度：雨水管最小管徑為300mm，相應的最小坡度為0.003；雨水口連接管最小管徑為200mm，最小坡度為0.01 由于h/D=1，故只需確定Q、D、v、I值。Q值可經過計算求得，然后選定D值，即可查表求得v、I值 第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計三、雨水管渠水力計算的方法第3章 排水管網設計 3.3 雨水管渠系統設計四、雨水管渠系統的設計步驟和水力計算 （1）收集、分析資料，劃分排水流域、進行管道定線。（2）劃分設計管段。 注意：不宜劃分過多；管徑增長要連續；劃分要從密到疏。（3）劃分并計算匯水面積。 匯水面積包括綠地、街道等。（4）計算