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1、排水工程讲义一、排水系统概论1.排水系统的主要组成部分1.1.1城市污水排水系统的主要组成部分（1）室内污水管道系统及设备。其作用是收集生活污水，并将其排至室外居住小区污水管道中去。 在住宅及公共建筑内，各种卫生设备既是人们用水的容器，也是承受污水的容器，它们又是生活污水排水系统的起端设备。生活污水从这里经水封管、支管、竖管和出户管等室内管道系统流入室外居住小区管道系统。在每一出户管与室外居住小区管道相接的连接点设检查井，供检查和清通管道之用。（2）室外污水管道系统。分布在地面下的依靠重力流输送污水至泵站、污水厂或水体的管道系统称室外污水管道系统。它又分 为居住小区管道系统及街道管道系统。 A
2、居住小区污水管道系统。敷设在居住小区内，连接建筑物出户管的污水管道系统，称居住小区污水管道系统。它分为接户管、小区支管和小区干管。 接户管是指布置在建筑物周围接纳建筑物各污水出水管的污水管道。 小区污水支管是指布置在居住组团内与接户管连接的污水管道，一般布置在组团内道路下。 小区污水干管是指在居住小区内，接纳各居住组团内小区支管流来的污水的污水管道，一般布置小区道路或市政道路下。 居住小区污水排入城市排水系统时，其水质必须符合污水排入城市下水道水质标准。居住小区污水排除口的数量和位置，要取得城市市政部门同意。 B街道污水管道系统。敷设在街道下，用以排除居住小区管道流来的污水。在一个市区内它由城
3、市支管、干管、主干管等组成。 支管是承受居住小区干管流来的污水或集中流量排出的污水。在排水区界内，常按分水线划分成几个排水区域。在各排水流域内，干管是汇集输送由支管流来的污水，也常称流域干管。主干管是汇集输送由两个或两个以上干管流来的污水管道。市郊干管是从主干管把污水输送至总泵站、污水处理厂或通至水体出口的管道，一般在污水管到系统设置区范围之外。 C管道系统上的附属构筑物。有检查井、跌水井、倒虹管，等等。（3）污水泵站及压力管道。污水一般以重力流排除，但往往由于受到地形等条件的限制而发生困难，这时就需要设置泵站。泵站分为局部泵站、中途泵站和总泵站等。压送从泵站出来的污水至高地自流管道或至污水厂
4、的承压管段，称压力管道。（4）污水厂。供处理和利用污水、污泥的一系列构筑物及附属构筑物的综合体称污水处理厂。在城市常称污水厂，在工厂中常称废水处理站。城市污水厂一般设置在城市河流的下游地段，并与居民点或公共建筑保持一定的卫生防护距离。若采用区域排水系统时，每个城镇就不需要单独设置污水厂，将全部污水送至区域污水厂进行统一处理。（5）出水口及事故排出口。污水排入水体的渠道和出口称出水口，它是整个城市污水排水系统的终点设备。事故排出口是指在污水排水系统的中途，在某些易于发生故障的组成部分前面，例如在总泵站的前面，所设置的辅助性出水渠，一旦发生故障，污水就通过事故排出口直接排入水体。1.1.2工业废水
5、排水系统的主要组成部分 工业废水排水系统，由以下几个主要部分组成：（1）车间内部管道系统和设备。主要用于收集各生产设备排出的工业废水，并将其排送至车间外部的厂区管道系统中。（2）厂区管道系统。敷设在工厂内，用以收集并输送各车间排出的工业废水的管道系统。厂区工业废水的管道系统，可根据具体情况设置若干个独立的管道系统。（3）废水泵站及压力管道。（4）废水处理站。是回收和处理废水与污泥的场所。 在管道系统上，同样也设置检查井等附属构筑物。在接入城市排水管道前宜设置检测设施。 1.1.3 雨水排水系统的主要组成部分（1）建筑物的雨水管道系统和设备。主要是收集工业、公共或大型建筑的屋面雨水，并将其排入室
6、外的雨水管渠系统中去。（2）居住小区或工厂雨水管渠系统。（3）街道雨水管渠系统。（4）排洪沟。（5）出水口。 收集屋面的雨水用雨水斗或天沟，收集地面的雨水用雨水口。地面上的雨水经雨水口流入居住小区、厂区或街道的雨水管渠系统。雨水排水系统的室外管渠系统基本上和污水排水系统相同。同样，在雨水管渠系统也设有检查井等附属构筑物。雨水一般既不处理也不利用，直接排入水体。此外，因雨水径流较大，一般应尽量不设或少设水泵站，但在必要时也要设置，如上海、武汉等城市设置了雨水泵站用以抽升部分雨水。 合流制排水系统的组成部分与分流制相似，同样有室内排水设备、室外居住小区以及街道管道系统。住宅和公共建筑的生活污水经庭
7、院或街坊管道流入街道管道系统。雨水经雨水口进入合流管道。在合流管道系统的截留干管外设有溢流井。2、排水系统的规划设计原则和任务2.1规划设计原则（1）排水工程的规划与设计应符合区域规划以及城市和工业企业的总体规划，并应与城市和工业企业中其他单项工程建设密切配合，互相协调。 如，总体规划中的设计规模、设计期限、建筑界限、功能分区布局等是排水工程规划设计的依据。又如城市和工业企业的道路规划、地下设施规划、竖向规划、人防工程规划等单项工程规划对排水工程的规划设计都有影响，要以全局观点出发，合理解决，构成有机的整体。（2）排水工程的规划与设计，要与邻近区域内的污水和污泥的处理和处置协调。一个区域的污水
8、系统，可能影响临近区域，特别是影响下游区域的环境质量，故在确定规划区的处理水平的处置方案时，必须在较大区域范围内综合考虑。 根据排水规划，有几个区域同时或几乎同时修建时，应考虑合并起来处理和处置的可能性，即实现区域排水系统。因为它的经济效益可能更好，但施工期较长，实现较困难。（3）排水工程规划与设计，应处理好污染源治理与集中处理的关系。城市污水应以点源治理与集中处理相结合，以城市集中处理为主的原则加以实施。 工业废水符合排入城市下水道标准的应直接排入城市污水排水系统，与城市污水一并处理。个别工厂或车间排放的含有毒、有害物质的应进行局部除害处理，达到排入城市下水道标准后排入城市污水排水系统。生产
9、废水达到排放水体标准的可就近排入水体或雨水道。（4）城市污水是可贵的淡水资源，在规划中要考虑污水经再生后回用的方案。城市污水回用于工业用水是缺水城市解决水资源短缺和水环境污染的可行之路。（5）如设计排水区域内尚需考虑给水和防洪问题时，污水排水工程应与给水工程协调，雨水排水工程应与防洪工程协调，以节省总投资。 （6）排水工程的设计应全面规划，按近期设计，考虑远期发展有扩建的可能。并应根据使用要求和技术经济的合理性因素，对近期工程作出分期建设的安排。排水工程的建设费用很大，分期建设可以更好地节省初期投资，并能更快地发挥工程建设的作用。分期建设应首先建设最急需的工程设施，使它能 尽早地服务于最迫切需
10、要的地区和建筑物。 （7）对于城市和工业企业原有的排水工程在进行改建和扩建时，应从实际出发，在满足环境保护的要求下，充分利用和发挥其效能，有计划、有步骤地加以改造，使其逐步达到完善和合理化。2.2排水系统的任务它的主要任务是规划设计、收集、输送、处理和利用各种污水的一整套工程设施和构筑物，即排水管道系统和污水厂的规划与设计。二、污水管道系统的设计1、污水设计流量的计算污水设计流量：污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量称为污水设计流量。污水设计流量包括生活污水和工业废水两类。1.1生活污水设计流量（1）居住区生活污水设计流量（2）工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量1.2工业废水设计流
11、量2、污水管道的水力计算2.1水力计算基本公式2.2设计充满度2.3设计流速2.4最小管径2.5埋设深度2.6水力计算方法2.7设计计算举例3、城市污水回用系统组成 城市污水回用系统一般由污水收集系统、再生水厂、再生水输配系统和回用水管理等部分组成。（1）污水收集系统：是收集输送回用原水的管道系统。污水收集一般靠城市排水水管网进行，管道不宜采用明渠。排水系统可采用分流制或合流制，将回用原水从回用水源以最佳路线输送至再生水厂。 （2）再生水厂：它是以回用为目的对污水进行再生处理的污水处理厂。其处理工艺流程，应通过试验或仅深度处理。深度处理是进一步去除常规二级处理不能完全去除的污水中杂质的净化过程
12、，通常由混凝、沉淀（澄清）、过滤、活性类吸附、离子交换、反渗透、电渗析、氨吹脱、臭氧氧化、消毒等单元技术组合而成。城市污水的再生水厂可采用一级处理、二级处理、混凝沉淀（澄清）、过滤和消毒等基本工艺流程，当有试验依据或回用水水质有特殊要求时、也可采用其它工艺。再生 水厂宜靠近回用水源收集区或用户集中地区，以便于原水收集和缩短输水距离。也可设在城市污水处理厂内、工业区内、或某一特定用户内。再生水厂规模应超过计划回用水量的20以上。（3）再生水输配系统：应建成独立系统。可新建再生管道，或利用原有给水管道输送再生水；而新建给水管道、再生水输水管道应防止微生物腐蚀，一般以非金属管为宜，当采用金属管道时，
13、应做好防腐处理。再生水的配水系统由用户自行设置。 （4）用户的用水管理：应根据用水设施的要求确定。当用于工业冷却时，一般包括水质稳定处理、菌藻处理和进一步改善水质的其它特殊处理。当用于生活杂用或景观河道补充水时，可直接使用，不需再进一步处理。三、排水管渠系统1、暴雨强度1.1降雨量1.2降雨历时1.3暴雨强度1.4降雨面积和汇水面积1.5降雨的频率和重现期1.6暴雨强度公式2、雨水管渠设计流量计算2.1计算公式2.2径流系数2.3设计重现期P2.4集水时间t3、雨水管渠系统设计和计算3.1水力计算（1）设计充满度（2）设计流速（3）最小管径和最小设计坡度（4）最小埋深和最大埋深3.2水力计算方
14、法3.3设计步骤（1）划分排水流域和管道定线（2）划分设计管段（3）划分并计算各设计管段的汇水面积（4）确定各排水流域平均径流系数数值（5）确定设计重现期P、地面集水时间t1（6）求单位面积径流量q0（7）列表进行雨水干管的设计流量和水力计算。3.4设计计算举例3、合流制管渠系统的使用条件和布置特点3.1使用条件（1）排水区域内有一处或多处水源充沛的水体，其流量和流速都足够大，一定量的混合污水排入后对水体造成的污染危害程度在允许的范围以内。（2）街坊和街道的建设比较完善，必须采用暗管渠排除雨水，而街道横断面又较窄，管渠的设置位置受到限制时，可考虑选用合流制。（3）地面有一定的坡度倾向水体，当水
15、体高水位时，岸边不受淹没。污水在中途不需要泵汲。 显然，上述条件的第一条是主要的，也就是说，在采用合流制管渠系统时，首先应满足环境保护的要求，即保证水体所受的污染程度在允许范围内，只有在这种情况下才可根据当地城市建设及地形条件合理地选用合流制管渠系统。3. 2布置特点（1）管渠的布置应使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理的排入管渠，并能以可能的最短距离坡向水体。（2）沿水体岸边布置与水体平行的截流干管，在截流干管的适当位置上设置溢流井，使超过截留干管设计输水能力的那部分混合污水能顺利地通过溢流井就近排入水体。（3）必须合理的确定溢流井的数目和位置，以便尽可能减少对水体的污染、减小
16、截流干管的尺寸和缩短排放渠道的长度。从对水体的污染情况看，合流制管渠系统中的初雨水虽被截流处理，但溢流的混合污水总比一般雨水脏，为改善水体卫生、保护环境，溢流井的数目宜少，且其位置尽可能设置在水体的下游。从经济上讲，为了减小截流干管的尺寸，溢流井的数目多一点好，这可使混合污水及早溢入水体，降低截流干管下游的设计流量。但 是，溢流井过多，会增加溢流井和排放渠道的造价，特别在溢流井离水体较远、施工条件困难时更是如此。当溢流井的溢流堰口标高低于水体最高水位时，需在排放渠道上设置防潮门、闸门或排涝泵站，为减少泵站造价和便于管理，溢流井应适当集中，不宜过多。（4）在合流制管渠系统的上游排水区内，如果雨水
17、可沿地面的街道边沟排泄，则该区域可只设置污水管道。只有当雨水不能沿地面排泄时，才考虑布置合流管渠。 目前，我国许多城市的旧市区多采用合流制，而在新建区和工矿区则一般多采用分流制，特别是当生产污水中含有毒物质，其浓度又超过允许的卫生标准时，则必须采用分流制，或者必须预先对这种污水单独进行处理到符合要求后，再排入合流制管渠系统。4、排水管渠系统的管理和养护4.1管理和养护的任务 排水管渠在建成通水后，为保证其正常工作，必须经常进行养护和管理。排水管渠内常见的故障有：污物淤塞管道；过重的外荷载、地基不均匀沉陷或污水的侵蚀作用，使管渠损坏、裂缝或腐蚀等。管理养护的任务是：（1）验收排水管渠；（2）监督
18、排水管渠使用规则的执行；（3）经常检查、冲洗或清通排水管渠，以维持其通水能力；（4）修理管渠及其构筑物，并处理意外事故等。 排水管渠系统的管理养护工作，一般由城市建设机关专设部门（如养护工程管理处）领导，按行政区划设养护管理所，下设若干养护工程队（班），分片负责。整个城市排水系统的管理养护组织一般可分为管渠系统、排水泵站和污水厂3部分。工厂内的排水系统，一般由工厂自行负责管理和养护。在实际工作中，管渠系统 的管理养护应实行岗位责任制，分片包干，以充分发挥养护人员的社会主义积极性。同时，可根据管渠中沉积污物可能性的大小，划分若干养护等级，以便对其中水力条件较差，排入管渠的脏物较多，易于淤塞的管渠
19、段，给予重点养护。实践证明，这样可以大大提高养护工作的效率，是保证排水管渠系统全线正常工作行之有效的办法。4.2排水管渠的清通（1）水力清通 水力清方法是用水对管道进行冲洗。可以利用管道内污水自冲，也可利用自来水或河水。用管道内污水自冲时，管道本身必须具有一定的流量，同时管内淤泥不宜过多（20左右）。用自来水冲洗时，通常从消防龙头或街道集中给水栓取水，或用水车将水送到冲洗场内，一般在街坊内的污水支管，每冲洗一次需水约20003000kg。 （2）机械清通 当管渠淤塞严重，淤泥已粘结密实，水力清通的效果不好时，需要采用机械清通方法。首先用竹片穿过需要清通的管渠段，竹片一端系上钢丝绳，绳上系住清通
20、工具的一端。在清通管渠段两端检查井上各设一架绞车，当竹片穿过管渠段后将钢丝绳系在一架绞车上，清通工具的另一端通过钢丝绳系在另一绞车上。然后利用绞车往复绞动钢丝绳，带动清通工具将淤泥刮至下游检查井内，使管渠得以清通。绞车的动力可以是手动，也可以是机动，例如以汽车引擎为动力。4.3排水管渠的修理 系统地检查管渠的淤塞及损坏情况，有计划地安排管渠的修理，是养护工作的重要内容之一。当发现管渠系统有损坏时，应及时修理，以防损坏处扩大而造成事故。管渠的修理有大修与小修之分，应根据各地的经济条件来划分。修理内容也包括检查井、雨水口顶盖等的修理与更换；检查井内踏步的更换，砖块脱落后的修理，局部管渠段损坏后的修补；由于出户 管的增加需要添建的检查井及管渠；或由于管渠本身损坏严重、淤塞严重，无法清通时所需的整段开挖翻修。 当进行检查井的改建、添建或整段管渠翻修时，常常需要断绝污水的流通，应采取措施，例如安装临时水泵将污水从上游检查井抽送到下游检查井，或者临时将污水引入雨水管渠中。修理项目应尽可能在短时间内完成，如能在夜间进行更好。在需时较长时，应与有关交通部门取得联系，设置路障，夜间应挂红灯。