城市排水系统平面布置的要素分析

城市排水工程系统的平面布置是确定城市排水系统各组成部分的平面位置，这是城市给水排水规划的主要内容。它是在计算出城市排水量后，确定了排水体制及基本确定了污水处理与利用方案的基础上进行的。城市排水系统的布置与排水体制有密切关系。分流制中，污水系统的布置要确定污水处理厂、出水口、泵站、主要管渠的布置或其他利用方式；雨水系统布置要确定雨水管渠、排洪沟和出水口的位置等。合流制系统的布置要确定管渠、泵站、污水处理厂、出水口、溢流井的布置。在进行城市排水系统的布置时，要考虑地形、地物、城市功能分区、污水处理和利用方式、原有排水设施的现状及分期建设等影响。在布置城市排水系统时应考虑下面一些要素。

（一）污水排除系统的形式

通常根据城市的地形和区划，按分水线和建筑边界线、天然和人为的障碍划分排水流域，如果每个流域的排水系统自成体系，单独设污水处理厂和出水口，称为分散布置；如将各流域组合成为一个排水系统，所有污水汇集到一个污水处理厂处理排放，称为集中布置。通常集中布置干管较长，需穿越天然或人为障碍物，但污水厂集中，出水口少；分散布置则干管较短，但需建几个污水厂。对于较大城市，用地布局分散，地形变化较大，宜采用分散布置。一般认为，在一个城市内不宜建设过多的城市污水处理厂，从而降低建设和运行费用。但污水处理厂过于集中、数量过少，又不及那些分散的、大中小相结合的多座污水厂有利于城市污水的回用。因此，在实际建设过程中，常需对不同的方案进行技术经济比较后方能确定。

（二）污水处理厂及出水口位置

污水出水口一般设在城市河流下游，特别应在城市给水系统取水构筑物和河滨浴场下游，并保持一定距离，出水口应避免设在回水区，防止回水污染。污水处理厂的位置一般与出水口靠近，以减少排放渠道的长度。污水厂一般也在河流下游，并要求在城市夏季最小频率风向的上风侧，与居住区或公共建筑有一定的卫生防护距离。当采取分散布置，设几个污水厂与出水口时，将造成污水厂位置选择复杂化，可采取以下措施弥补：如控制设在上游污水厂的排放，将处理后的出水引至灌溉田或生物塘；延长排放渠道长度，将污水引导至下游再排放；提高污水处理程度，进行三级处理等。另外，因城市建设用地的紧张，土地也将对污水厂选址产生影响。

（三）污水的利用及处理方式

污水的最终出路无外乎排入水体，灌溉农田和重复使用。直接排入水体对环境造成严重污染。但排海（江）工程利用大海（江）的巨大自净能力来稀释污水，不失为一种经济有效的处理方式，如上海的合流污水工程把污水排入长江口。江河湖泊一般作为处理后的污水受体。处理后的污水进行农田灌溉或水产养殖，或直接对污水进行土地处理，都是对污水利用的较好方式。城市污水的重复利用伴随着水资源的日益匮乏而越来越受到重视，污水的利用方式对城市排水系统的布置有较大影响，并应考虑城市水源和给水工程系统的规划。城市污水的不同处理要求和处理方式也对城市排水系统的布置产生影响。

（四）工业废水和城市污水的关系

工业废水中的生产废水一般由工厂直接排入水体或排入城市雨水管渠。生产污水排放有两种情况：一是工厂独立进行无害化处理后直接排放；二是一般性的生产污水直接排入城市污水管道，而有毒害的生产污水经过无害化处理后直接排放或先经预处理后再排往城市污水厂合并处理。一般地，当工业企业位于城市内，应尽量考虑工业生产污水（无毒害）排入城市污水管道系统，一起排放与处理，这是比较经济合理的。而第一种情况有利于较快地控制生产污水的污染。

（五）污水主干管的位置

每一个排水流域一般有一条或几条主干管，用于汇集各干管的污水。为了使干管便于接入，主干管不能埋置太浅，不便于各管接入；但也不宜过深，给施工带来困难，增加造价。原则上在保证干管能接入的前提下尽量使整个地区管道埋深最浅。主干管通常布置在集水线上或地势较低的街道上。若地形向河道倾斜，则主干管常设在沿河的道路上。主干管不宜设置在交通频繁的道路上，最好设在次要道路上，便于施工和维修。主干管的走向取决于城市布局及污水厂的位置，主干管终端通向污水厂，起端最好是排泄大量工业废水的工厂，管道建成后可立即得到充分利用，水力条件好。在决定主干管具体位置时，应尽量避免主干管与河流、铁路等的交叉，避免穿越劣质士壤地区。

（六）泵站的数量及位置

泵站的数量及位置由主干管布置情况综合考虑决定。排水管道为保证重力流，都有一定的坡度，当铺设到一定的距离后，管道将会埋置得很深，就会造成工程量太大和施工的困难，所以采取在管道中途设置提升泵站的方法，来减少管道埋深。但中途泵站的设置将增加泵站本身造价及运行管理费用。所以应尽量减少泵站的使用。不过应通过技术经济比较来综合确定。

（七）雨水管渠的布置

根据分散和直捷的原则，密切结合地形，就近将雨水排入水体。布置中可根据地形条件，按分水线划分排水区域，各区域的雨水管渠一般采取与河湖正交布置，以使采用较小的管径，以较短距离将雨水迅速排除。若考虑雨水的收集利用，则应通过截留、渗滤、贮存等工程措施保证雨水的化害为利，从而与给水系统相协调。

（八）排水管渠的材料与接口及基础

1.排水管渠的断面及材料

排水管渠的断面形式最常见的是圆形。半椭圆形、马蹄形、矩形、梯形和蛋形等也比较常见。排水管渠的材料要求有足够的强度，耐冲刷、耐磨损、抗腐蚀，不透水，内壁整齐光滑，可就地取材。

常用的排水管渠的材料有：

（1）混凝土管和钢筋混凝土管，适用于排除雨水、污水，可在专门的工厂预制，也可在现场浇制。管口通常有承插式，企口式，平口式。

（2）陶土管，由塑性粘土制成。适用于排除酸性废水，或管外有侵蚀性地下水的污水管道。分普通陶土排水管（缸瓦管）和带釉的陶土管两种。陶土管一般制成圆形断面，有承插式和平口式两种形式。

（3）金属管，常用的有铸铁管及钢管。适用于排水管道承受高内压，高外压或对渗漏要求特别高的地方。室外重力流排水管道一般很少采用金属管，室内排水管道常采用金属管，但多半用低压铸铁管或不符合做给水管道的次品。

（4）浆砌砖、石或钢筋混凝土大型管渠，适用于排除有腐蚀性的废水。

（5）其他管材，如英国的玻璃纤维混凝土管；美国的聚氯乙烯管、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯管和热固性树脂管；日本的强化塑料管、聚氯乙烯管、玻璃纤维筋混凝土管等。

2.排水管道的接口

（1）水泥砂浆抹带接口，属于刚性接口。适用于地基土质较好的雨水管道，或用于地下水位以上的污水支线上。企口管、平口管、承插管均可采用此种接口。(www.xing528.com)

（2）钢丝网水泥砂浆抹带接口，属于刚性接口。适用于地基土质较好的具有带形基础的雨水、污水管道上。

（3）石棉沥青卷材接口，属于柔性接口。适用于地基沿管道轴向沉陷不均匀地区。

（4）橡胶圈接口，属于柔性接口。适用于施工地段土质较差，地基硬度不均匀，或地震地区。

（5）预制套环石棉水泥接口，属于半刚半柔接口。适用于地基不均匀地段，或地基经过处理后管道可能产生不均匀沉陷且位于地下水位以下，内压低于10m的管道上。

（6）顶管施工常用的接口形式。一是混凝土（或铸铁）内套环石棉水泥接口，一般只用于污水管道。二是沥青油毡、石棉水泥接口，一般只用于雨水管道。

（7）其他管道接口。防腐蚀接口材料——环氧树脂浸石棉绳；玻璃布和煤焦油、高分子材料配制的柔性接口材料等。这些接口材料尚未广泛采用。

3.排水管道的基础

（1）砂土基础。包括弧形素土基础及砂垫层基础。弧形素土基础适用于无地下水、原土能挖成弧形的干燥土壤；管道直径小于600mm的混凝土管，钢筋混凝土管、陶土管；管顶覆土厚度在0.7～2.0m之间的街坊污水管道，不在车行道下的次要管道及临时性管道。砂垫层基础适用于无地下水，岩石或多石土壤，管道直径小于600mm的混凝土管，钢筋混凝土管及陶土管，管顶覆土厚度0.7～2.0m的排水管道。

（2）混凝土枕基。适用于干燥土壤中的雨水管道及不太重要的污水支管。

（3）混凝土带形基础。适用于各种潮湿土壤，以及地基软硬不均匀的排水管道。

（九）排水管渠系统上的构筑物

（1）雨水口。雨水口是在雨水管渠或合流管渠上收集雨水的构筑物。街道路面上的雨水首先经雨水口连接管流入排水管渠。雨水口的设置位置，应能保证迅速有效地收集地面雨水。一般应在交叉路口、路侧边沟的一定距离处，以及没有道路边石的低洼地方设置，以防止雨水漫过道路或造成道路及低洼地区积水而妨碍交通。一般一个平箅雨水口可排泄15～20L/s的地面径流量，间距一般为25～50m。

（2）连接暗井。雨水口以连接管与街道排水管渠的检查井相连。当排水管直径大于800mm时，也可在连接管与排水管连接处不另设检查井，而设连接暗井。

（3）溢流井。在截流式合流制管渠系统中，通常在合流管渠与截流干管的交汇处设置溢流井。

（4）检查井。为便于对管渠系统作定期检查和清通，必须设置检查井。检查井通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠段上。

（5）跌水井。当检查井内衔接的上下游管渠的管底标高跌落差大于1m时，为削减水流速度，防止冲刷，在检查井内应有削能措施，这种检查井称跌水井。

（6）水封井。当检查井内具有水封设施，以便隔绝易爆、易燃气体进入排水管渠，使排水管渠在进入可能遇火的场地时不致引起爆炸或火灾，这样的检查井称为水封井。水封深度一般采用0.25m。

（7）换气井。污水中的有机物常在管渠中沉积而厌气发酵，发酵分解产生的甲烷、硫化氢、二氧化碳等气体，如与一定体积的空气混合，在点火条件下将产生爆炸，甚至引起火灾。为防止此类偶然事故发生，同时也为保证在检修排水管渠时工作人员能较安全地进行操作，有时在街道排水管地检查井上设置通风管，使此类有害气体在住宅竖管的抽风作用下，随同空气沿庭院管道、出户管及竖管排入大气中。这种设有通风管的检查井称换气井。

（8）倒虹管。排水管渠遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物时，不能按原有的坡度埋设，而是按下凹的折线方式从障碍物下通过，这种管道称为倒虹管。倒虹管由进水井、下行管、平行管、上行管和出水井等组成。

（9）冲洗井。当污水管内的流速不能保证自清时，为防止淤塞，可设置冲洗井。冲洗井一般适用于小于400mm管径的较小管道上，冲洗管道的长度一般为250m左右。

（10）防潮门。临海城市的排水管渠往往受潮汐的影响，为防止涨潮时潮水倒灌，在排水管渠出水口上游的适当位置上应设置装有防潮门（或平板闸门）的检查井。

（11）出水口。排水管渠排入水体的出水口的位置和形式，应根据污水水质、下游用水情况、水体的水位变化幅度、水流方向、波浪情况、地形变迁和主导风向等因素确定。常用的出水口形式为淹没式出水口、江心分散式出水口、一字式出水口和八字式出水口。

（十）排水管与竖向设计关系

排水管道布置应与竖向设计相一致。竖向设施时结合土方量计算，应充分考虑城市排水要求。排水管道的流向及在街道上的布置应与街道标高、坡度协调，减少施工难度，另外若发生管道溢流，可使溢流水沿地面排除、减少路面积水。