【文章內(nèi)容簡介】 情況和敷設(shè)位置等因素確定。由于污水溫度較高，即使在冬天水溫也不會低于 4℃ 。比如，根據(jù)東北幾個(gè)寒冷城市冬季污水管道的調(diào)查，滿洲里市、哈爾濱、齊齊哈爾市的出戶污水管水溫，經(jīng)過多年實(shí)測在 415℃ 之間，齊齊哈爾市的街道污水水溫平均為5℃ ，一些高達(dá) 89℃ 。 此外，污水管道按一定的坡度敷設(shè)，管內(nèi)污水經(jīng)常保持一定的流量不斷流動。因此，污水在管道內(nèi)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(gè)污水管道都埋設(shè)在土壤冰凍線以下。但如果將管道全部埋設(shè)在冰凍線以上，則因土壤冰凍膨脹可能損壞管道基礎(chǔ)，從而損壞管道。 ?最小埋深或最小覆土厚度的確定 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 《 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道或水溫和它接近的工業(yè)費(fèi)水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上 ，并應(yīng)保證管頂最小覆土厚度。國外規(guī)范規(guī)定：污水管道最小埋深，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)采用。無養(yǎng)護(hù)資料時(shí)，管底最小埋深在最低冰凍線以上的數(shù)值采用如下：管徑小于 500mm，為 ；管徑大于 500mm，為 ，但管頂最小覆土厚度不得小于 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 (2)必須防止管壁因地面荷載而受到破壞 埋設(shè)在地面下的污水管道承受著覆蓋其上的土壤靜荷載和地面上車輛運(yùn)行造成的動荷載。為防止管壁在這些動、靜荷裁作用下被破壞，除提高管材強(qiáng)度外，重要的措施就是保證管道有一定的覆土厚度。因?yàn)檐囕v運(yùn)行對管道產(chǎn)生的動荷載，其垂直壓力隨著深度增加而向管道兩側(cè)傳遞，最后只有一部分集中的輪壓力傳遞到地下管道上。從這一因素考慮并結(jié)合各地埋管經(jīng)驗(yàn)，管頂最小覆土厚度應(yīng)根據(jù)管材強(qiáng)度、外部荷載和土壤性質(zhì)等條件，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。管頂?shù)淖钚「餐梁穸纫藶椋喝诵械老?，車行道下 . 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 (3)滿足街區(qū)污水連接管銜接的要求 最小埋深必須滿足街坊內(nèi)管道與街道下管道銜接上的要求。街道污水管道必須能承接街坊污水管、而街坊污水管又必須承接房屋出戶污水管，因此，街道污水管埋深受到出戶污水管埋深的控制。在氣候溫暖的地區(qū)，居民出戶管的最小埋深， 從安裝技術(shù)講，要使建筑物首層衛(wèi)生器具內(nèi)的污水順利排出， 通常采用 ；在寒冷地區(qū)，按＜室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范＞規(guī)定計(jì)算，最小埋深過大。哈爾濱建筑大學(xué)經(jīng)過調(diào)查認(rèn)為，應(yīng)該采用減小埋深而增大出戶管坡度的辦法。管徑 D＝ 150mm用 1％坡度； D＝ 200mm用 7‰ 坡度。寒冷地區(qū)可將污水出戶管頂淺埋至最大冰凍厚度 1/3處。 街道污水管起始端埋深，可根據(jù)污水出戶管埋深進(jìn)行計(jì)算 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 管道的埋深有一個(gè)最大限值，稱為最大埋深。一般應(yīng)據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工方法決定。 在污水排水區(qū)域內(nèi)，對管渠系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點(diǎn)稱為控制點(diǎn)。各條管渠的起點(diǎn)大都是這些管渠的控制點(diǎn)，離出水口最遠(yuǎn)的起始點(diǎn)，一般情況是整個(gè)管渠系統(tǒng)的控制點(diǎn)。 從上述三個(gè)不同因素出發(fā)，可以得到三個(gè)不同的管道埋深或覆土厚度，這三個(gè)數(shù)值中的最大值就是這一管道的最小覆土厚度或最小埋深。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 ?污水管道的銜接 在污水管道系統(tǒng)中，為了滿足銜接與養(yǎng)護(hù)管理的要求，通常在管徑、坡度、高程、方向發(fā)生變化及支管接入的地方設(shè)置檢查井。在檢查井中必須考慮上下游管道銜接時(shí)的高程關(guān)系。管道銜接應(yīng)遵循以下兩個(gè)原則： (1)盡可能提高下游管段的高程，以減小管道的埋深，降低工程造價(jià)； (2)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。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 ?水面平接 水面平接是指在水力計(jì)算中，使上游管段終端和下游管段起端在設(shè)計(jì)充滿度條件下的水面相平，即上游管段終端與下游管段起端的水面標(biāo)高相同。一般用于上下游管徑相同的污水管道的銜接。由于上游管段中的水面變化較大，水面平接時(shí)在上游管段內(nèi)的實(shí)際水面標(biāo)高可能低于下游管段的實(shí)際水面標(biāo)高，因此，在上游管段中易形成回水。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 ?管頂平接 管頂平接是指在水力計(jì)算中，使上游管段終端和下游管段起端的管頂標(biāo)高相同。一般用于上下游管徑不同的管道的銜接。采用管頂平接可以避免在上游管段中產(chǎn)生回水，但下游管段的埋深將增加。這對于城市平坦地區(qū)或埋設(shè)較深的管道，有時(shí)是不適宜的。 無論采用哪種銜接方法，下游管段起端的水面和管內(nèi)底標(biāo)高都不得高于上游管段終端的水面和管內(nèi)底標(biāo)高。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，在于正確地確定污水設(shè)計(jì)流量。污水設(shè)計(jì)流量是污水管道及其附屑構(gòu)筑物能保證通過的最大流量。通常以最大日最大時(shí)流量作為污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量。它包括生活污水設(shè)計(jì)流量和工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量兩部分。 2 污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的確定 ?居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量 城市污水管道的生活污水主要來自居住區(qū)、工業(yè)企業(yè)的生活間和公共建筑三部分。生活污水量計(jì)算方法各不相同，現(xiàn)分述如下： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 (1)居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn) n 居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn)也稱為居住區(qū)生活污水排水定額，是指在居住區(qū)污水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所用的每人每日所排出的平均污水量。它與給水量標(biāo)準(zhǔn)、室內(nèi)衛(wèi)生設(shè)備情況、氣候、居住條件、生活習(xí)慣、生活水平及其他地方條件等許多因素有關(guān)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 (2)設(shè)計(jì)人口 設(shè)計(jì)人口是指污水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)期限終期的規(guī)劃人口數(shù)，是計(jì)算污水設(shè)計(jì)流量的基本數(shù)據(jù)。它是由城市總體規(guī)劃確定的，在數(shù)值上等于人口密度與服務(wù)面積的乘積。 (3)生活污水量總變化系數(shù) 由于居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn)是平均值，因而根據(jù)設(shè)計(jì)人口數(shù)和生活污水量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算所得到的是污水平均日流量。而實(shí)際上流入污水管道的污水量時(shí)刻都在變化。夏季與冬季不同，一天中白天和晚上也不相同，白天每小時(shí)的污水量也有很大差異。一般說來，居住區(qū)的污水量在凌晨幾個(gè)小時(shí)最小，上午 68時(shí)和下午 58時(shí)最大。就是在一小時(shí)內(nèi)，污水量也是有變化的，但這個(gè)變化較小，通常假定一小時(shí)內(nèi)流入污水管道的污水是均勻的。這種假定一般不會影內(nèi)污水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)的合理性。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 實(shí)際上，總變化系數(shù)隨污水平均流量的大小而不同，平均流量愈大，則總變化系數(shù)愈小。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 工業(yè)企業(yè)的生活污水主要來自生產(chǎn)區(qū)的食堂、衛(wèi)生間等，淋浴污水來自浴室，并且在每個(gè)工作班下班后 1h內(nèi)較均勻流出。因此，工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水的設(shè)計(jì)流量可按下式計(jì)算： ?工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水設(shè)計(jì)流量 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 ?公共建筑生活污水設(shè)計(jì)流量 某些小型公共建筑和工業(yè)企業(yè)的污水量已包括在居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，而大型公共建筑和排水量大的工業(yè)企業(yè)的污水量則作為集中流量單獨(dú)計(jì)算。 如需計(jì)算排水量大的工業(yè)企業(yè)或大型公共建筑的集中污水流量，亦按上述方法計(jì)算。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算 工業(yè)廢水量標(biāo)準(zhǔn)取決于產(chǎn)品種類、生產(chǎn)工藝、單位產(chǎn)品用水量以及給水方式等。 在不同的工業(yè)企業(yè)中，工業(yè)廢水的排出情況很不一致，有些工業(yè)廢水是均勻排出的，而有些則變化較大，甚至個(gè)別車間的工業(yè)廢水在短時(shí)間內(nèi)一次排放。因而工業(yè)廢水量的變化取決于工業(yè)企業(yè)的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝。一般情況下，工業(yè)廢水量的日變化較少，其日變化系數(shù)為 1。 時(shí)變化系數(shù)可通過實(shí)測廢水量最大一天的各小時(shí)流量計(jì)算。 某些工業(yè)廢水量的時(shí)變化系數(shù)大致為：冶金工業(yè) ；化學(xué)工業(yè)；紡織工業(yè) ；食品工業(yè) ；皮革工業(yè) ；造紙工業(yè)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 當(dāng)土質(zhì)、地下水位、管道和接口材料以及施工質(zhì)量、管道運(yùn)行時(shí)間等因素的影響，地下水位高于排水管渠時(shí)，排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮滲入的地下水量。滲入的地下水量 Q4根據(jù)測定資料確定，一般按單位管長和管徑的滲入地下水量計(jì)，也可按平均日綜合污水和工業(yè)廢水量計(jì)。日本規(guī)定采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按每人每日最大污水量的 1020%計(jì)，美國按 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 這種計(jì)算方法是假定排出的各種污水都在同一時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)最大流量，這在污水管道設(shè)計(jì)中是合理的。但在泵站和污水廠設(shè)計(jì)中，如采用此法計(jì)算污水設(shè)計(jì)流量將造成巨大浪費(fèi)。因?yàn)楦鞣N污水最大時(shí)流量同時(shí)發(fā)生的可能性很小，且各種污水匯合時(shí)能相互調(diào)節(jié)，因而可使流量高峰降低。因此，在確定泵站和污水廠的設(shè)計(jì)流量時(shí)，應(yīng)以各種污水混合后的最大時(shí)流量作為設(shè)計(jì)流量才是經(jīng)濟(jì)合理的。 城市污水設(shè)計(jì)流量為： Q=Q1+Q2+Q3+Q4 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 例：某肉類聯(lián)合加工廠每天宰殺活牲畜 258t，廢水量標(biāo)準(zhǔn)為 ，總變化系數(shù)為 ，三班制生產(chǎn)，每班 8h。最大班職工人數(shù) 860人，其中在高溫及嚴(yán)重污染車間工作的職工占總數(shù)的 40％，使用淋浴人數(shù)按85％計(jì)；其余 60％的職工在一般車間工作，使用淋浴人數(shù)按 30%計(jì)。工廠居住區(qū)面積為 ，人口密度為 580人／ hm2。生活污水量標(biāo)準(zhǔn)為160L/(人 d) ，各種污水由管道匯集送至污水處理站，試計(jì)算該廠的污水設(shè)計(jì)流量。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 3 污水管道的水力計(jì)算 污水管道水力計(jì)算的目的在于合理地、經(jīng)濟(jì)地選擇管道斷面尺寸、坡度和埋深。由于這種計(jì)算是根據(jù)水力學(xué)規(guī)律，所以稱為管道的水力計(jì)算。如果在設(shè)計(jì)與施工中注意改善管道的水力條件，則可使管內(nèi)污水的流動狀態(tài)盡可能地接近均勻流。由于變速流公式計(jì)算的復(fù)雜性和污水流動的變化不定。因此，為了簡化計(jì)算，目前在排水管道設(shè)計(jì)中仍采用均勻流公式。 ?污水在管道中流動的特點(diǎn) 污水由支管流入干管，再流入主干管，最后流入污水處理廠。管道由小到大，分布類似河流，呈樹枝狀。污水在管道中一般是靠管道兩端的水面差從高處向低處流動，管道內(nèi)不承受壓力，靠重力流動。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 ?排水管道水力計(jì)算的基本公式 流量公式 流速公式 C— 流速系數(shù)或謝才系數(shù)； v C Ri?（過水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值） （過水?dāng)嗝婷娣e） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 計(jì)算 C值的經(jīng)驗(yàn)公式，常用的有曼寧公式。 161CRn?2 13 21Q AR in?經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算得 2 13 21v R in?哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 ?污水管道設(shè)計(jì)參數(shù) 由水力計(jì)算公式可知，設(shè)計(jì)流量與設(shè)計(jì)流速和過水?dāng)嗝娣e有關(guān)，而流速則與管壁粗糙系數(shù)、水力半徑和水力坡度有關(guān)。為保證污水管道的正常運(yùn)行， 《 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 》 (GBJl487)(1997年版 )中對這些因素綜合考慮，提出了如下的計(jì)算控制參數(shù)，在污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，必須予以遵守。 2 13 21Q AR in?2 13 21v R in?哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 ?設(shè)計(jì)充滿度 在設(shè)計(jì)流量下，污水在管道中的水深 h與管道直徑 D比值稱為設(shè)計(jì)充滿度，它表示污水在管道中的充滿程度 當(dāng) H/D＝ 1時(shí)稱為滿流， H/D＜ 1時(shí)稱為不滿流。 《 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定，污水管道按不滿流進(jìn)行設(shè)計(jì)，其最大設(shè)計(jì)充滿度的規(guī)定如表所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 (1)為了安全 污水流量時(shí)刻在變化，很難精確計(jì)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(yù)見水量的增長留有余地，避免污水溢出妨礙環(huán)境衛(wèi)生，同時(shí)使?jié)B入的地下水順利流泄。 (2)有利通風(fēng) 污水管通內(nèi)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，可能形成爆炸性氣體。故需留出適當(dāng)?shù)目臻g，以利管道的通風(fēng)，排除有害氣體。 管道部分充滿時(shí)，管道內(nèi)水流速度在一定條件下比滿流時(shí)大一些。例如， h/D＝ ，流速達(dá)到最大值，而當(dāng) h/D ＝ 1和 速相等。 h/D =，流量 Q達(dá)到最大值，然后降低，而 h/D ＝ 1時(shí)的流量比 h/D =。 (3)水力條件 污水按照不滿流設(shè)計(jì)的原因是： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)管理學(xué)博士學(xué)位論文答辯 ?設(shè)計(jì)流速 設(shè)計(jì)流速是指管道在設(shè)計(jì)充滿度條件下，排泄設(shè)計(jì)流量時(shí)的平均流速。設(shè)計(jì)流速過小，污水流動緩慢，其中的雜質(zhì)則易于沉淀淤積；反之，污水流速過高，可能對管壁產(chǎn)生沖刷，甚至損壞管道。為了防止管道內(nèi)產(chǎn)生淤積或管壁遭受沖刷， 《 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 》規(guī)定了污水管道的最小設(shè)計(jì)流速和最大設(shè)計(jì)流速。 最小設(shè)計(jì)流速是保證管道內(nèi)不致發(fā)生淤積的流速。根據(jù)污水管道實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，污水管道在設(shè)計(jì)充滿度下的最小設(shè)計(jì)流速為／ s。 最大設(shè)計(jì)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(guān)，通常金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為 10m／ s，非金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為 5m／ s。