【正文】 山西省某縣排水管網(wǎng)設(shè)計 6 引言 由于城市化進程加快，城市人口急劇膨脹，城市水環(huán)境、生活環(huán)境已經(jīng)遭到嚴重的污染和危害，如何有效地解決和防止水污染就成為我們城市建設(shè)工作者面臨的新挑戰(zhàn)、新課題。在面臨全球水資源缺乏及嚴重污染的今天，排水管道系統(tǒng)不僅僅起到截污、防洪、排澇的作用，還必須有效地防治水污染、凈化污水，為城市提供第二水源。莫斯科采用分流制排水管道系統(tǒng)，經(jīng)過上 100 年的建設(shè)，莫斯科已建成長達 7000km 的 140 多個污水泵站。至此，我國許多城市才有了合流制排水管道系統(tǒng)，延續(xù)至今。從項目管理可知，城市排水管道系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計已經(jīng)達到給排水工程的投資規(guī)模?？h城區(qū)一帶東北、西北和南面環(huán)山，中間為嵐漪河和干河河谷地帶，地形平坦。最大積雪厚度 14cm。 （ 2）水文 境內(nèi)河流屬黃河流域，黃河支流嵐漪河即發(fā)源于本縣東川馬跑泉。馬跑泉泉涌 量 m3∕s，深山焉泉 m3∕s，黑峪泉 m3∕s，水門泉 m3∕s，堡溝泉 m3∕s，大虎溝泉 m3∕s，十里巖泉 m3∕s，牛家莊泉 m3∕s. 全縣年平均水資源總量 7980 萬 m3，地面徑流 萬 m3，地下靜水儲量2700 萬 m3，屬于水資源貧乏去。 山西省某縣排水管網(wǎng)設(shè)計 8 2 排水管網(wǎng)系統(tǒng) 排水分類 城市排水按照來源和性質(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。工業(yè)廢水水質(zhì)隨工廠生產(chǎn)類別、工藝過程、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。生產(chǎn)污水是指在使用過程中受到較嚴重污染的水，具有危害性，需經(jīng)處理后方可再利用或排放。降落雨水一般比較清潔，但初期降雨的雨水徑流會攜帶著大氣中、地面和屋面上的各種污染物質(zhì)，污染相對嚴重，應予以控制。 排水體制 排水體制是指排水系統(tǒng)對生活污水、生產(chǎn)廢水和降水所采取的不同排除方式，一般分為合流制和分流制兩種類型，是針對污水和雨水的和與分而言的。 截留式合流制排水系統(tǒng)是在臨河岸邊建造一條截流干管，同時在合流干管和截流干管相交前或相交處設(shè)置溢流井，并在截流干管下游設(shè)置污水處理廠。 分流制排水系統(tǒng) 分流制排水系統(tǒng)是指將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個或兩個以上各自獨立的管渠內(nèi)排除的排水系統(tǒng)。不完全分流制只有污水排水系統(tǒng)，未建雨水排水系統(tǒng)，雨水沿天然地面、街道邊溝、水渠等原有雨水渠道系統(tǒng)排泄，或者在原有渠道系統(tǒng)輸水能力不足之處修建部分雨水管道，待城市進一步發(fā)展后再修建雨水排水系統(tǒng)，逐步改造成完全分流制排水系統(tǒng)。分流制是將城市污水全部送入污水廠進行處理。 從工程投資方面看，據(jù)國外有的經(jīng)驗認為合流制派誰管道的造價比分流制一般要低 20℅~40℅，可是合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價要高。所以，我國過去很多新建的工業(yè)基地和居住區(qū)均 采用不完全分流制排水系統(tǒng)。 根據(jù)以上三個方面，綜合考慮 H縣 的現(xiàn)有情況，決定采用分流制排水系統(tǒng)。 ③管道的內(nèi)壁面應整齊光滑?；炷凉苓m用于排除雨水、污水，混凝土管的原料較易獲得，設(shè)備、制造工藝簡單，被廣泛采用；鋼筋混凝土管適用于排除雨水、污水等；陶土管適用于排除酸性廢水。在管道系統(tǒng)中采用的金屬管主要是鑄鐵管。 （ 2）雨水口 雨水口是在雨水管道或合流管道上收集地面雨水的構(gòu)筑物。 （ 3）倒洪管 排水管道有時會遇到障礙物，如河道、鐵路、各種地下設(shè)施等。 由于倒洪管的清通比一般管道困難得多，設(shè)計時，可采取以下措施來防止倒洪管內(nèi)污泥的淤積。 ②最小管徑采用 200mm。此措施主要為防止污泥在管內(nèi)淤積。 污水管道的出水口應盡可能淹沒在水中，管頂標高一般在常水位以下，使污水和河水混合得較好，同時可以避免污水沿灘流瀉，造成環(huán)境污染。 當出口標高比水體水位高出很多時 ，應考慮設(shè)置單級或多級跌水設(shè)施 [4]。它是根據(jù)城鎮(zhèn)總體規(guī)劃的設(shè)計規(guī)模決定的。 管道布置與定線 管道定線應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。 污水主干管的走向和數(shù)目取決于污水廠和出水口的位置和數(shù)目。 為了增大上游干管的直徑，減小敷設(shè)坡度，以致能減少整個管道系統(tǒng)的埋深。若街道寬度超過 40m時，為了減少連接支管的數(shù)目和減少與其他地下管線的交叉，可考慮設(shè)置兩條平行的污水管道。街區(qū)內(nèi)污水管網(wǎng)按各建筑的需要設(shè)計，組成一個系統(tǒng)，再穿過其他街區(qū)并與所穿街區(qū)的污水管網(wǎng)相連，稱為穿坊式布置，如圖 33。以降低施工費用、縮短工期及減少日后養(yǎng)護工作的困難。分流制系統(tǒng)一般有兩個或 兩個以上的管道系統(tǒng)，定線時必須在平面和高程上互相配合。 生活污水設(shè)計計算 公式： 864000 pnq ?? () 式中： q0 —— 每公頃街區(qū)面積的生活污平均流量（比流量）， L/(s Kz —— 生活污水量總變化系數(shù) （ 1） 居住區(qū)生活污水定額 居住區(qū)生活污水定額可分為居民生活污水定額和綜合生活污水定額。居民生活污水定額和綜合生活污水定額應根據(jù)當?shù)夭捎玫挠盟~，結(jié)合建筑內(nèi)部給排水設(shè)施水平和排水系統(tǒng)普及程度等因素確定，可按當?shù)赜盟~的 80%～ 90%采用。一年中最大日污水量與平均日污水量的比值稱為日變化山西省某縣排水管網(wǎng)設(shè)計 16 系數(shù)（ Kd）。 下表是我國《室外排水設(shè)計規(guī)范》采用的居住區(qū)生活污水量總變化系數(shù)值 [4]。不需吧每個檢查井都作為設(shè)計管段的起訖點。設(shè)計管段的起訖點應編上號碼，然后計算每一設(shè)計管段的設(shè)計流量 [2]。 對于某一設(shè)計管段而言，本段流量 q1是沿線變化的，但為了設(shè)計的方便，通常假定本段流量集中在起點進入設(shè)計管段。 ha) 大學分校畢業(yè)設(shè)計 17 污水管道設(shè)計流量計算表 管段 編號 沿線流量 本段流量 轉(zhuǎn)輸 流量/(Ls1 s1) 總變化系數(shù) Kz 累計設(shè)計流量q/(Ls1) c4c12 57 c5c6 22 25 c6c7 23 28 c9c10 24 c10c7 c7c8 25 35 c10c11 26 c11c8 c8c12 27 20 61 c12c13 28 120 d1d2 29 18 d2d3 30 31 d3d4 31 48 d4d5 32 68 d5d6 33 78 e1e2 34,35 , 28 e2e3 36,37 , 34 e3e4 38,39 , 51 e4e5 40 11 69 大學分校畢業(yè)設(shè)計 19 f1f2 41 26 f2f3 42,43 , 50 f3f4 44 18 41 74 污水管道設(shè)計參數(shù) （ 1）設(shè)計充滿度 在設(shè)計流量下，污水在管道中的水 h和管道直徑 D的比值稱為設(shè)計充滿 度（或水深比）。 （ 2）設(shè)計流速 和 設(shè)計流量、設(shè)計充滿度相應的水流平均速度叫做設(shè)計流速。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)計流速宜適當加大，其值要根據(jù)試驗或調(diào)查研究決定。因此，為了養(yǎng)護工作的方便，常規(guī)定一個允許的最小管徑。若設(shè)計管段服務的排水面積小于此值，即直接采用最小管徑而不再進行水力計算。管徑相同的管道，因充滿度不同，其最小坡度也不同。若管徑增大，相應于該管徑的最小坡度由最小設(shè)計流速保證。 管道埋設(shè)深度愈深，則造價愈貴，施工期愈長。一般不超過 5m。 ①必須防止管道內(nèi)污水冰凍和因土壤凍脹而損壞管道 ②必須防止管壁因地面荷載而受到破壞 ③必須滿足街區(qū)污水連接管銜接的要求 對每一個具體管道，從上述三個不同的因素出發(fā)，可以得到三個不同的管底埋深或管頂覆土厚度 值，這三個數(shù)值中的最大一個值就是這一管道的允許最小覆土厚度或最小埋設(shè)深度。在檢查井中上、下游管段必須有較好的銜接，以保證管道順利運行。 在一般情況下，異管徑管段采用管頂平接。當異管徑管段采用管頂平接而發(fā)現(xiàn)下游管段的水面高于上游管段的水面時（這種情況并不常見），應改用水面平接。 污水管道的水力計算 水力計算的目的是確定設(shè)計 管段斷面尺寸、管道坡度以及管道標高和埋深。具有相當深度的工廠排出口或某些低洼地區(qū)的管道起點，也可能成為整個管道系統(tǒng)的控制點。對此通常采取一些措施，例如，（ 1）加強管材強度；（ 2）填土提高地面高程以保證最小覆土厚度；（ 3）設(shè)置泵站提高管位。在水力計算中，由于 Q、 v、 h/D、 I、 D 各水力要素之間存在相互制約的關(guān)系，因此在查水力計算圖時實際存在一個試算過程。當然也應避免若管道坡度 太大而使流速大于最大設(shè)計流速，也會導致管壁受沖刷。一般情況下，隨著設(shè)計流量逐段增加，設(shè)計流速也應相應增加，如流量保持不變，流速不應減小，只有在管道坡度由大驟然變小的情況下，設(shè)計流速才允許減小。首先應合理確定整個管道系統(tǒng)的控制點，作為主干管的起始點。在旁側(cè)管與干管或主干管的連接點處，要考慮干管的已定埋深是否允許旁側(cè)管接入。 （ 2） 從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計管段的長度（即設(shè)計管段起訖點兩個檢查井之間的距離），并列入表中第（ 2）項。例如，管 z1— z2 的地面坡度 = ?? ，列入表中第（ 18）項。 （ 7） 算出水深 h=（ 4） （ 7），列入表中第（ 8）項。 （ 11） z1— z2 管段上端的水面標高等于 z1— z2 管段上端的管內(nèi)底標高加上水深，為 3 2 3 2 4 ?? m，列入表中第（ 12）項。本設(shè)計規(guī)范規(guī)定的最小覆土厚度為 ，所求的覆土厚度滿足了這個要求。為了進一步降低坡度，改用 350mm管徑。 為了保證施工質(zhì)量，管底標高單位用 m 計，精確至小數(shù)點后兩位有效數(shù)要算到厘米，而覆土厚度的有效位數(shù)只要取小數(shù)點后一位即可。 s1) 管徑D/mm 管坡 i 流速v/(m s1) 管徑D/mm 管坡 i 流速v/(m s1) 充滿度h/D 水深h/m 管底 降落量iL/m 水面高程 /m 上端 下端 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) （ 10） （ 11） b1b2 550 21 300 b2b3 431 35 350 b3b4 668 57 400 b4b5 250 57 400 管段 編號 水面高程 /m 管底高程 /m 覆土厚度 /m。 大學分校畢業(yè)設(shè)計 27 污水支管 b水力計算表 管段 編號 長度L/m 設(shè)計 流量qv/(L 2) z4z5 段設(shè)置一個倒洪管，其水位差 H=iL++ (2)=(取 )。 以下是各污水管道水力計算表。所以采用 350mm 管徑，采用管頂平接， z2— z3 管段上端的管底標高為 ??? m。 z1 — z2 管段上端的埋設(shè)深度為 3 2 3 2 6 ?? m，列入表中第（ 17）項， z1— z2 管段下端的埋設(shè)深度為山西省某縣排水管網(wǎng)設(shè)計 24 3 2 3 2 5 ?? m，列入表中第（ 18）項。 （ 13） 管壁厚度管徑管底標高地面標高覆土厚度 ???? ，一般管壁厚度可略去不計。 （ 9） z1— z2 管段上端的管