合流制排水管渠的水力计算方法

一、合流制管渠系统设计流量的确定

合流制管渠系统的设计流量由生活污水、工业废水和雨水量等三部分组成。其中生活污水和工业废水流量计算方法和第二章有所区别，生活污水流量按平均流量计算，即总变化系数为1。工业废水流量用最大班的平均流量计算。雨水流量同第三章的计算方法，只是设计重现期比分流制雨水管渠要有所提高，以减少混合污水对环境的影响。

截流式合流制排水管渠的设计流量，在溢流井的上游和下游是不同的。

1.第一个溢流井上游管渠的设计流量

如图23-1所示，第一个溢流井上游管渠（1～2管段）的设计流量为

式中：Qs为生活污水日平均流量，L/s；Qi为最大班工业废水的日平均流量，L/s；Qr为雨水设计流量，L/s；Qf为晴天时管渠的设计流量，又称为旱流流量，L/s。

在实际进行水力计算时，当生活污水和工业废水量之和比雨水设计流量小得很多，如生活污水和工业废水量之和小于雨水设计流量的5%时，其流量一般可以忽略不计，因为它们计入与否往往不影响管径和管道坡度。即使生活污水量和工业废水量较大，也没有必要把三部分设计流量之和作为合流管渠的设计流量，因为这三部分设计流量同时发生的可能性很小。

图23-1　设有溢流井的合流管渠

2.溢流井下游管渠的设计流量

合流制排水管渠溢流井下游管渠的流量包括上游的旱流流量，上游的雨水量部分被溢流井截流，截流雨水量按旱流流量的指定倍数计算，该指定倍数称为截流倍数n，未被截流的部分从溢流井溢出，并排至水体。同时该流量也应包括溢流井下游排水面积上的生活污水平均流量与工业废水最大班平均流量之和。

因此，溢流井下游管渠（见图23-1中的渠段2-3）的设计流量为

式中：Q1为溢流井下游排水面积上的生活污水平均流量与工业废水最大班平均流量之和；Q2为溢流井下游排水面积上的雨水设计流量，按该排水面积的地面集水时间计算；n为截流倍数，即不从溢流井泄出的雨水量与旱流流量的比值。(www.xing528.com)

为节约投资和减少水体的污染，往往不在每条合流管渠与截流干管的交汇点处都设置溢流井。

二、合流制排水管渠的水力计算

1.设计数据

合流制排水管渠的设计数据基本上和雨水管渠的设计相同。

（1）设计充满度：合流制排水管渠设计充满度一般按满流考虑。

（2）设计流速：合流制排水管道最小设计流速0.75m/s。由于合流管渠在晴天时只有旱流流量，管内充满度很低，流速很小，易淤积，为改善旱流的水力条件，应校核旱流时管内流速，一般宜在0.2～0.5m/s范围。最大设计流速同污水管道，以防过分冲刷管道。

（3）设计重现期：合流管渠的雨水设计重现期一般应比同一情况下雨水管渠的设计重现期适当提高（一般可提高10%～25%），以防止混合污水的溢流。

（4）最小管径、最小坡度：同雨水管道。

（5）截流倍数：截流倍数应根据旱流污水的水质和水量、水体条件及其卫生要求、水文及气象条件等因素确定。我国一般在1～5范围内选用，并规定采用的截流倍数必须经当地卫生主管部门的同意。实际工程中我国多数城市截流倍数采用3。但随着人们对水体环境的日益关注，其取值有逐渐增大的趋势。

2.合流制排水管渠的水力计算

合流制排水管渠水力计算内容主要包括以下几方面。

（1）溢流井上游合流管渠的计算：溢流井上游合流管渠的水力计算与雨水管渠基本相同，只是它的设计流量应包括雨水、生活污水和工业废水等三部分。

（2）截流干管和溢流井的计算：截流干管和溢流井的计算主要取决于截流倍数的合理选择。溢流井是截流干管上最重要的构筑物，常用的溢流井主要有截流槽式、溢流堰式、跳越堰式溢流井，其构造见第二十四章。

（3）晴天旱流流量的校核：晴天旱流流量校核的目的是使旱流时的流速能满足污水管渠最小流速的要求。晴天时，由于旱流流量相对较小，特别是上游管段，旱流校核时通常难以满足最小流速的要求。在这种情况下可在管渠底部设底流槽以保证旱流时的流速，或者加强养护管理，利用雨天流量冲洗管渠，以防淤塞。