【文章內容簡介】 計算污水管道充滿度時，不包括淋浴或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。規(guī)定最大設計充滿度的原因是：1）污水流量時刻在變化，很難精確計算，而且雨水可能通過檢查井蓋上的孔口流入，地下水也可能通過管道接口滲入污水管道。因此，有必要預留一部分管道斷面，為未預見水量的介入留出空間，避免污水溢出妨礙環(huán)境衛(wèi)生，同時使?jié)B入的地下水能夠順利流泄。2）污水管道內沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體（如CHH2S等）。此外，污水中如含有汽油、苯、石油等易燃液體時，可能產生爆炸性氣體。故需留出適當?shù)目臻g，以利管道的通風，及時排除有害氣體及易爆氣體。3）便于管道的清通和養(yǎng)護管理。 表23所列的最大設計充滿度是設計污水管道時所采用的充滿度的最大限值，在進行污水管道的水力計算時，所選用的充滿度不應大于表23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，選用的設計充滿度也不應過小。為此，在設計過程中還應考慮最小設計充滿度作為設計充滿度的下限值。，對于管徑較大的管道設計充滿度以接近最大限值為好。對于明渠，設計規(guī)范規(guī)定設計超高（即渠中水面到渠頂?shù)母叨龋?。b）設計流速與設計流量、設計充滿度相對應的水流平均速度稱為設計流速。設計流速過小，污水流動緩慢，其中的懸浮物則易于沉淀淤積；反之，污水流速過高，雖然懸浮物不宜沉淀淤積，但可能會對管壁產生沖刷，甚至損壞管道使其壽命降低。為了防止管道內產生沉淀淤積或管壁遭受沖刷，《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定了污水管道的最小設計流速和最大設計流速。污水管道的設計流速應在最小設計流速和最大設計流速范圍內。最小設計流速是保證管道內不致發(fā)生沉淀淤積的流速。含有金屬、礦物固體或重油雜質的生產污水管道，其最小設計流速宜適當加大。最大設計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，通常金屬管道的最大設計流速為10m/s，非金屬管道的最大設計流速為5m/s。c）最小設計坡度我國《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定：管徑為200mm時，；管徑為300mm時。d）最小管徑我國《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定：污水管道在街坊和廠區(qū)內的最小管徑為200mm，在街道下的最小管徑為300mm。e）污水管道的埋設深度污水管道的土方施工占總投資的50～70％，因此在保證工程質量的條件下，減少埋設深度非常重要。
埋深概念： 覆土厚度：是指管道外壁頂部到地面的距離（圖26）；埋設深度：是指管道內壁底部到地面的距離。確定污水管道最小覆土厚度時，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，管內污水經常保持一定的流量，以一定的流速不斷流動。因此，污水在管道內是不會冰凍的，管道周圍的土壤也不會冰凍。所以，不必把整個污水管道都埋設在土壤冰凍線以下。但如果將管道全部埋設在冰凍線以上，則因土壤冰凍膨脹可能損壞管道基礎，從而損壞管道。 《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定，冰凍層內污水管道的埋設深度，應根據流量、水溫、水流情況和敷設位置等因素確定，一般應符合下列規(guī)定：無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。 圖26 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)值應根據該地區(qū)或條件相似地區(qū)的經驗確定。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－[（Z2－h(huán)）－IL]｝+Δh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，~； Z1——街道污水管起點檢查井處地面標高，m； Z2——街坊污水管起點檢查井處地面標高，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； Δh——連接支管與街道污水管的管內底高差，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7～8m；在土質差、地下水位較高的地區(qū)，一般不超過5m。最小覆土厚度：《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定：，在保證管道不受外部荷重損壞是可適當減小。（3）污水管道的水力計算a水力計算的基本公式 式中Q——流量，m3/s； ω——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(shù)，或謝才系數(shù)。C值一般按曼寧公式計算，即n——管壁粗糙系數(shù) b污水管道水力計算的方法1)需要計算的參數(shù)：流量Q、管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D和埋深H。2)計算方法在具體計算時，設計流量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個求其它兩個，這樣的數(shù)學計算非常復雜，而且經常要試算。為了簡化計算，常采用水力計算圖進行。 對每一張水力計算圖而言，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之間的關系，這四個因素中，只要確定兩個因素，就可以通過圖查出其它兩個因素。計算時，Q為已知，D不知，應確定D。只要再知道一個因素就可以查圖計算了，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 →復核v、h/D 的設計規(guī)定→若符合，則該管段的D、I（v、h/D）即確定。若不符合，重新設定I或管徑D進行計算。 計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，先假定管道的敷設坡度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，先假定管道的直徑，然后求出敷設坡度I 。按上述方法，可以暫時確定出每一個管段的管徑和坡度。確定出的管徑和坡度還要進行復核。復核時，可以根據水力計算圖進行查圖計算，當計算出的v、h/D 符合設計規(guī)定時，則初步確定的管徑和坡度即為所求，此時管道的v、h/D 也就計算出來了。若v、h/D 中有一個不符合設計規(guī)定時，則要調整管徑或管道坡度重新計算。另外，在計算時，還要注意一點，就是不計算管段的水力計算。不計算管段一般在管網的起端，，管道分別采用200mm和300mm的管徑。（4）確定各管段始點和終點的埋設深度（水面標高、管底標高） 即銜接設計，銜接設計也是由上游管段向下游管段進行的。1）首先確定第一個管段的起點、終點的埋深（管底標高、水面標高） a確定出第一個管段的起點埋深H1：第一個管段的起點通常是管網的控制點。根據埋深的三個要求，確定出第一個管段的起點埋深H1 b 起點的管底標高=起點的地面標高E1－起點埋深H1 c起點的水面標高=起點的管底標高+管中水深h d 終點的管底標高＝起點的管底標高－IL e 終點的水面標高＝終點的管底標高+管中水深h f 終點的埋深H2=終點的地面標高E2－終點的管底標高2）確定第二個管段的起點、終點的埋深（管底標高、水面標高）首先應確定與第一個管段的銜接關系（根據具體情況選用一種 ）：a溝頂平接（上游管段的終點與下游管段的起點管頂標高相同）第二管段起點的管底標高＝上游終點的管底標高+上游管徑－下游管徑第二管段起點的水面標高＝起點的管底標高+管中水深h第二管段起點的埋深H1=起點的地面標高E1－起點的管底標高即可求出第二管段終點的管底標高、水面標高、埋設深度b水面平接（上游管段的終點與下游管段的起點水面標高相同）第二管段起點的管底標高＝上游終點的水面標高－下游管中的水深同理可依次求出后續(xù)下游管段的起點和終點埋深（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；
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底高于上游管段的管底。
（2）銜接方法（圖27）：1）溝頂平接：上游管段和下游管段的管頂內壁的高程相同（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27 污水管道的銜接污水管渠的設計通常按以下步驟進行：（1）收集并整理設計地區(qū)各種原始資料 （如地形圖、排水工程規(guī)劃圖、水文、地質等）作為基本的設計數(shù)據；（2）劃分排水流域，進行污水管道定線；（3）街坊編號并計算街坊面積；（4）劃分設計管段，計算各管段的設計流量：根據流域具體情況，選定設計流量的計算方法，計算從上游向下游依次進行，并列表計算各設計管段的設計流量；（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算，確定污水管道的坡度、管徑和埋深：計算并確定出各設計管段的管徑、坡度、流速、管底標高和管道埋深；（7）繪制污水管道平面圖及縱剖面圖。污水管道的水力計算步驟：a計算每一設計管段的長度，從管道平面布置圖上量出每一設計管段的長度，列入水力計算表中。b將各設計管段的設計流量列入水力計算表中。設計管段起訖點檢查井處的地面標高列入水力計算表中。c 計算每一設計管段的地面坡度，作為確定管道坡度時參考。d 確定起始管段設計參數(shù)確定起始管段的管徑以及設計流速v，設計坡度I，設計充滿度h/D。首先擬采用最小管徑mm，即查水力計算圖，在這張計算圖中，管徑D和管道粗糙系數(shù)n為已知，其于4個水力因素只要知道2個即可求出另外2個?，F(xiàn)已知設計流量，另1個可根據水力計算設計數(shù)據的規(guī)定設定。將所確定的管徑D、管道坡度I、流速v、充滿度h/D分別列入水力計算表中。e確定其他管段設計參數(shù)確定其它管段的管徑D、設計流速v、設計充滿度h/D和管道坡度I。通常隨著設計流量的增加，下一個管段的管徑一般會增大一級或兩級（50mm為一級），或者保持不變，這樣便可根據流量的變化情況確定管徑。然后可根據設計流速隨著設計流量的增大而逐段增大或保持不變的規(guī)律設定設計流速。根據Q和v即可在確定D那張水力計算圖中查出相應的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合設計規(guī)范的要求，說明水力計算合理，將計算結果填入表中相應的項中。在水力計算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之間存在相互制約的關系，因此在查水力計算圖時實際存在一個試算過程。f 計算各管段上端、下端的水面、管底標高及其埋設深度：1）根據設計管段長度和管道坡度求降落量。2）根據管徑和充滿度求管段的水深。3）根據管道銜接方法求設計管段上、下端的管內底標高，水面標高及埋設深度。以上計算均應列表計算，所有結果列入水力計算表。平面圖和縱剖面圖是排水管道設計的主要組成部分。污水管道設計和雨水管道設計均應繪制相應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。根據設計階段的不同，圖紙所體現(xiàn)的內容和深度也不同。 （1）平面圖的繪制：平面圖是管道的平面布置圖，應反映出管道的總體布置和流域范圍，不同設計階段的平面圖，其要求的內容也不同。初步設計階段，一般只繪出管道平面圖。采用的比例尺通常為1：5000～1：10000。圖上應有地形、地物、河流、風向玫瑰或指北針等。新設計和原有的污水或雨水，管道用粗單實線表示，只繪出主干管和干管。在管線上畫出設計管段起止點的檢查井并編號，標出各設計管段的服務面積，可能設置的泵站等。注明主干管和干管的管徑、坡度和長度等。此外，還應附有必要的說明和工程項目表。技術設計，或擴大初步設計和施工圖設計階段，采用的比例尺通常為1：500～1：5000，圖上內容除反映初步設計的要求外，要求更加具體、詳盡。要求注明檢查井的準確位置和標高，污水管道與其它地下管線或構筑物交叉點的準確位置和標高，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確位置和標高。地面設施包括人行邊道、房屋界限、電桿、街邊樹木等。圖上還應有圖例、主要工程項目表和施工說明。（2）縱剖面圖的繪制：縱剖面圖是管道的高程布置圖，應反映出管道沿線的高程位置，它和平面圖是相互對應的。圖中一般用細實線加圖例表示原地面高程線和設計地面高程線，用雙粗實線表示管道高程線，用中實線的雙豎線表示檢查井。對于工程量較小，地形、地物比較簡單的污水或雨水，管道工程可不繪制縱剖面圖，只需將設計管段的管徑、坡度、管長、檢查井的標高以及交叉點等內容注明在平面圖。但在較大工程中，情況比較復雜，必須繪制縱剖面圖以明確管道的高程情況。在縱剖面圖上應繪出原地面高程線和設計地面高程線，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、構筑物或障礙物交叉點的位置和高程，沿線地質鉆孔位置和地質情況等。初步設計一般不繪制剖面圖。在剖面圖的下方要畫一表格，表中列出檢查井號、管道長度、管徑、管道設計坡度、設計地面高程、設計管內底高程、埋設深度、管道材料、接口形式和基礎類型。有時也將流量、流速、充滿度等水力計算數(shù)據注上?？v剖面圖的比例尺，常采用橫向1：500～1：2000，縱向1：50～1：200。除管道的平、剖面圖外，技術設計和施工圖設計中，還應包括管道附屬構筑物的詳圖、管道交叉點特殊處理的平、剖面圖等。附屬構筑物可在《給水排水標準圖集》中選用。污水管道的設計方法與水力計算步驟，通過下面的例題予以介紹。圖28為某中小城市一個建筑小區(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）設計流量為29L/s。工業(yè)廢水經過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處理后再排放。工廠工業(yè)