给排水污水管道设计计算.docx
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给排水污水管道设计计算
2污水管道设计计算
2．1排水区域划分及管线布置
2.1.1排水区域划分
该地区所地区地面平坦，可按一个高度确定地面标高。
区域最北部为京杭
大运河，沿河的东部和西部分别有一个污水处理厂。
根据以上条件划分排水区
域为：
以淮海路为分界线，划分成两个排水区域。
淮海路以西所排放的污水排
入四季青污水处理厂，以东排入淮安第二污水处理厂。
2.1.2管线布置
图 1 污水管道布置图（初步设计）
管线布置原则是充分利用地形、地势，就近排入水体，以减小管道埋深，
降低工程造价。
该地区地势平坦，区域最北边为京杭大运河，因此干管自南向
北采用截流式敷设。
截流式是正交式的改进，即沿河岸敷设主干管。
这种布置的优点是干管长
度短，管径小，因而较经济，污水排出也比较迅速。
干管基本上汇集街道两边
相邻街区的污水，若街区面积较小且最近街道未敷设干管，则可能利用支管将
该街区污水输送进最近的干管。
具体如图 1 所示。
2．2 污水流量计算
污水设计流量包括生活废水和工业废水两大类。
本设计中，工业废水水量
不大，可直接汇入生活污水管道中一并送入污水处理厂。
已知各个功能区的排水量，并从所给地图中量出排水面积，即可求出污水
的流量。
街区流量的计算公式[3]：
Q =
A´ q´ 1000
24´ 3600
（2-1）
Q——流量，L/s
q——污水指标，m3/ha·d，居住用地：
55m3/（ha·d）；
公共设施用地：
40 m3/（ha·d）；
仓储用地：
20m3/（ha·d）；
市政用地：
15 m3/（ha·d）；
其它污水为总污水量的 10%。
A——面积，ha，在所给地区地形图上根据区域面积计算。
由于居住区生活污水定额是平均值，因此根据设计人口和生活污水定额计
算所得的是污水平均流量。
而实际上流入污水管道的污水量时刻扣在变化。
这
些变化包括季节变换，日间变换等等。
若要采用平均值计算流量，必须设定污
水变化系数来修订水量。
下表是我国《室外排水设计规范》（GBJ14—87）采用
的居住区生活污水量总变化系数值。
表 1 生活污水总变化系数[9]
污水平均日流量
5154070100200500≥1000
（L/S）
总变化系数（KZ）2．32．01．81．71．61．51．41．3
街区编号及面积流量如下表所示：
街区编号123456
街区面积
（ha）31.13
13.19 15.42 11.86 24.46 12.01
流量（L/s）19.813.057.147.5515.577.64
街区编号789
（1）9
（2）1011
街区面积
（ha）7.34
9.34 5.93 5.93 14.23 14.23
流量（L/s）4.675.942.743.779.069.06
街区编号121314151617
街区面积
（ha）11.12
9.34 40.02 20.16 24.90 25.64
流量（L/s）7.0767145.94012.8315.8516.32
街区编号18
（1）18
（2）19202122
街区面积
（ha）12.45
12.45 22.23 18.38 9.78 8.89
流量（L/s）5.767.9310.2911.706.234.12
街区编号232425262728
街区面积
（ha）13.04
7.41 8.15 6.67 4.45 7.41
流量（L/s）8.304.723.773.092.064.72
街区编号293031323334
街区面积
（ha）6.67
4.45 5.93 3.56 3.71 3.71
流量（L/s）4.252.062.741.651.722.36
街区编号353637383940
街区面积
（ha）5.93
5.19 1.48 26.68 22.23 22.23
流量（L/s）2.743.300.6916.9810.2914.15
街区编号414243444546
街区面积
（ha）13.34
17.79 25.64 23.42 20.46 21.34
流量（L/s）8.4911.3216.3214.9113.0213.59
街区编号474849505152
街区面积
（ha）5.19
6.67 7.56 8.45 46.39 12.97
流量（L/s）2.404.243.503.9121.488.26
街区编号535455565758
街区面积
（ha）8.15
9.78 7.41 6.67 8.00 5.34
流量（L/s）3.774.533.433.093.712.47
街区编号596061626364
街区面积
（ha）13.34
2.22 5.93 20.75 23.72 7.11
流量（L/s）6.181.033.7713.2110.983.29
街区编号656667686970
街区面积
（ha）11.86
6.23 4.00 13.34 5.78 2.67
流量（L/s）5.492.881.852.322.681.24
街区编号71
街区面积
（ha）7.11
流量（L/s）3.29
表 2 街区面积及流量
2．3 污水管道的水力计算
污水沟道水力学设计的原则：
为了保证购到能正常运行，以顺利地收集和
输送生活污水和工业废水，沟道水力学计算要满足下列要求：
a） 不溢流
生活污水和工业废水从沟道中溢流到地面会造成环境污染，所以污水沟道
是不允许溢流的。
为防止溢流的发生，水力计算的流量是可能出现的最大流量。
b） 不淤积
当管道中的水流流速太小时，水中的固体杂质会下沉，淤积在管道中，造
成管道堵塞，因此，管道中的流速应当不致使固体下沉而规定一个最小设计流
速。
c） 不冲刷沟壁
当管道中的流速过大时，管道中的水流会冲刷管壁，长此以往，管壁会损
坏，因此，水力计算应规定一个最大设计流速。
d） 要注意通风
生活污水和工业废水中有些物质会散发有毒气体和可燃气体，管道的设计
要按照不满流计算，在管道中的水面上保留一部分空间，作为通风排起的通道，
并为不溢流留有余地。
2.3.1水力计算基本公式
在施工中尽量注意改善管道的水力条件，使管内污水流动尽可能接近均匀
流，这样，在排水管道的水力计算中可采用均匀流公式。
流速的公式利用谢才
公式和曼宁公式连立求得[9]：
v = Cg RgI
（2-2）
v ——流速（m/s）
R——水力半径（过水断面面积与湿周的比值）（m）
I——水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）
C——流速系数或称谢才系数
C[10]按曼宁公式求解：
1
C =gR 6
n
（2-3）
n——管壁粗糙系数，更具管渠材料而定。
2.3.2污水管道水力计算的设计参数
a） 设计充满度
在设计流量情况下，充满度
h
D
<1 为不满流，
h
D
=1 为满流（h 为管道中水
深，D 为直径）。
我国的污水管道设计安不满流进行设计，最大设计充满度的规
定如下表：
表 3 最大设计充满度[3]
管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（
h
D
或
h
H
）
200～3000.55
350～4500.65
500～9000.70
≥10000.75
在计算污水管道充满都市。
不包括淋浴时间内突然增加的污水量，但当管
径小于或等于 300mm 时，应按满流复核。
这样规定的原因是：
1） 污水流量时刻在变化，很难精确计算，而且雨水或地下水可能通过检查
井盖或管道接口渗入污水管道。
因此，有必要保留一部分管道断面，为未预见
水量的增长留有余地，避免污水一处妨碍环境卫生。
2） 污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体。
此为，污水中如含
有汽油、苯、石油等易燃液体是，可能形成爆炸性气体。
故需留出适当的空间，
以利于管道的通风，排除有害气体，对于管道爆炸有良好的效果。
3） 便于管道的疏通和维护管理。
b） 设计流速
和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。
污水在管内
流动缓慢时，污水中所含杂质可能下沉，产生淤积；当污水流速增大时，可能
产生冲刷现象，甚至损坏管道。
为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不
宜过小或者过大，应在最大和最小设计流速范围之内。
最小设计流速是保证管道内部发生淤积的流速。
根据国内污水管实际运行
情况的观测数据并参考国外经验，污水管道的最小设计流速定为 0.6m/s[3]，当
含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道，其最小设计流速应适当增大。
最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速，一般，金属管道的最大设计流
速为 10m/s，非金属管道的最大设计流速为 5m/s[3]。
c） 最小管径
在污水管道系统的上游部分，污水管段的水急流量一般很小，若根据设计
流量计算管径，则管径会很小，极易堵塞。
根据污水管道的养护纪录统计，直
径为 150mm 的支管的堵塞次数，可能达到直径为 200mm 的支管的堵塞次数的两
倍，使管道养护费用增加。
然而，在同样埋深条件下，直径 200mm 与 150mm
的管道造价相差不多，而采用较大管径可减小管道坡度，以减小管道埋深。
我
们为了护养工作的方便规定最小埋深如下表所示：
表 4 污水沟管的最小管径及最小设计坡度[11]
沟道位置最小管径/mm最小设计坡度/i
在街坊和厂区内2000．004
在街道下3000．003
d） 最小设计坡度
在污水管道系统设计中，通常是管道埋设坡度与实际地区的地面坡度基本
一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生
沉淀。
所以最小设计坡度是最小设计流速时的管道坡度。
管径相同的管道，因充满度不同，其最小坡度也不同。
我们规定 200mm 的
最小设计坡度 0.004；管径 300mm 的最小设计坡度 0.003。
在给定管径的圆形管
道中，满流与半满流运行时的流速是相等的，处于满流与半满流之间的理论流
速略大一些，而随着水深降至半满流以下，则其流速逐渐下降，故在确定最小
管径的最小坡度时采用的实际充满度为 0.5。
e） 埋设深度
污水管道的埋深是管道的内壁距地面的垂直距离。
管
道埋深影响管道造价，与管道材料、直径、施工现场地质条
件和管道埋设深度等条件有关。
一条管道的埋深分为起点埋
深、终点埋深和管道平均埋深，管段平均埋深是起点埋深和
终点埋深的平均值。
为保证污水管道不受外界压力和冰冻的
影响和破坏，我们规定一个最小覆土厚度。
污水管道内的污
水是利用重力从高处流向低处的。
当管道内的坡度大于地面
坡度时，管道系统的埋深会越来越大。
埋深越大，则造价越
图 2 埋设深度
高，因此，管道也有一个最大埋深限值。
一般，管道起点最
小埋深应有 0.6～0.7m[3]；干燥土壤中，最大埋
深不超过 8～9m；多水、流沙、石灰岩地层中，不超过
5m。
超过最大埋深时，应考虑设置提升泵站。
2.3.3污水管道的设计
这是本设计的最重要部分。
首先应确定排水区界，划分排水流域。
该片区
有两个污水处理厂，分别在片区的最北部的东西两边。
因此，可划分为两个区
域，以淮海路为分界线，西边区域的污水流入四季青污水处理厂，东边区域的
污水流入第二污水处理厂。
主干管沿大运河敷设，干管沿道路由北向南敷设。
主要的管道布置如图所示，沿线流量如表所示，水力计算如表所示。
表 5 干管 1 水力计算表
管段编号 管道长度 设计流量
（m）（L/s）
管径
（mm） 坡度
流速 充满度（m）
（m/s） h/D h
降落量
（m）
123456789
7～8346.1412.323000.00310.60.340.1021.073
8～9115.3819.123000.0030.650.440.1320.346
9～10230.7631.373500.00240.690.50.1750.554
10～11153.8445.823500.00240.710.620.2170.369
11～12230.7653.244500.0020.720.470.2120.462
12～13192.356.454500.0020.730.480.2160.385
13～14153.8461.384500.0020.750.510.2300.308
14～15192.372.724500.00160.750.610.2750.308
15～16192.381.995000.00160.760.550.2750.308
16～17307.6898.365000.00150.760.620.3100.462
17～1346.14106.35000.001750.820.630.3150.606
设计地面标高（m）设计水面标高（m）设计管内底（m）埋设深度（m）
上端下端上端下端上端下端上端下端
1011121314151617
20.2020.2019.60218.52919.50018.4270.7001.773
20.2020.2018.52918.18318.39718.0511.8032.149
20.2020.2018.17617.62218.00117.4472.1992.753
20.2020.2017.62217.25317.40517.0362.7953.164
20.2020.2017.14716.68616.93616.4743.2643.726
20.2020.2016.68616.30116.47016.0853.7304.115
20.2020.2016.30115.99316.07215.7644.1284.436
20.2020.2015.99315.68615.71915.4114.4814.789
20.2020.2015.63615.32915.36115.0544.8395.146
20.2020.2015.32914.86715.01914.5575.1815.643
20.2020.2014.86714.26114.55213.9465.6486.254
管段编号 管道长度 设计流量
（m）（L/s）
管径
（mm） 坡度
流速 充满度（m）
（m/s） h/D h
降落量
（m）
123456789
18～19461.5212.083000.00320.610.340.1021.477
19～20192.319.323000.0030.6510.4250.1280.577
20～21192.324.423000.0030.690.4590.1380.577
21～22230.7631.813500.00240.690.50.1750.554
22～23192.338.973500.00240.720.5530.1940.462
23～24153.8453.124500.0020.720.460.2070.308
24～25192.371.084500.001850.750.560.2520.356
25～26230.7681.545000.001750.760.530.2650.404
26～27269.22116.315000.00180.850.660.3300.485
27～3307.68121.555000.00230.940.660.3300.708
设计地面标高（m）设计水面标高（m）设计管内底标高（m）埋设深度（m）
上端下端上端下端上端下端上端下端
1011121314151617
20.220.219.39817.92119.50018.0230.72.177
20.220.217.92117.34417.79417.2172.4062.983
20.220.217.34416.76717.20716.6302.9933.570
20.220.216.75516.20116.58016.0263.6204.174
20.220.216.20115.73916.00715.5464.1934.654
20.220.215.65315.34515.44615.1384.7545.062
20.220.215.34514.98915.09314.7375.1075.463
20.220.214.95214.54814.68714.2835.5135.917
20.220.214.54814.06414.21813.7345.9826.466
20.220.214.06413.35613.73413.0236.4667.177
管段编号 管道长度 设计流量
（m）（L/s）
管径
（mm） 坡度
流速 充满度（m）
（m/s） h/D h
降落量
（m）
123456789
28～29384.657.14000.002140.750.580.2320.823
29～30115.3860.844500.00210.760.50.2250.242
30～31346.14113.495000.00170.850.630.3170.588
31～32461.52135.236000.00170.850.550.3300.785
32～33346.14156.786000.00170.880.60.3600.588
33～34230.761786000.0020.980.620.3720.462
34～35307.68200.047000.0061.470.380.2661.846
35～5269.22204.627000.00581.520.390.2731.561
设计地面标高（m）设计水面标高（m）设计管内底标高（m）埋设深度（m）
上端下端上端下端上端下端上端下端
1011121314151617
20.220.219.43218.60919.218.37711.823
20.220.218.55218.31018.32718.0851.8732.115
20.220.218.31017.72017.99317.4052.2072.795
20.220.217.63516.85017.30516.5202.8953.680
20.220.216.85016.26216.49015.9023.7104.298
20.220.216.26215.80015.89015.4284.3104.772
20.220.215.59413.74815.32813.4824.8726.718
20.220.213.74812.18713.47511.8926.7258.308
管段编号 管道长度 设计流量管径坡度流速充满度（m）降落量
（m）（L/s）（mm）（m/s）h/Dh（m）
123456789
36～37384.615.083000.0030.620.390.1171.154
37～38115.3819.273000.0030.660.440.1320.346
38～39269.2227.643000.0030.720.540.1620.808
39～40461.5252.74000.0020.730.5750.2300.923
40～41384.671.234500.0020.780.560.2520.769
41～42230.7677.064500.00180.780.590.2660.415
42～6538.44110.745000.0020.870.620.3101.077
设计地面标高（m）设计水面标高（m）设计管内底标高（m）埋设深度（m）
上端下端上端下端上端下端上端下端
1011121314151617
20.220.219.31718.16319.218.04612.154
20.220.218.16317.81718.03117.6852.1692.515
20.220.217.81717.00917.65516.8472.5453.353
20.220.216.97716.05416.74715.8243.4534.376
20.220.216.02615.25715.77415.0054.4265.195
20.220.215.25714.84214.99214.5765.2085.624
20.220.214.83613.75914.52713.4495.6746.751
管段编号 管道长度 设计流量
（m）（L/s）
管径
（mm） 坡度
流速 充满度（m）
（m/s） h/D h
降落量
（m）
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