图2.3.8为某市区污水管道平面布置图。该城市居住区街区人口密度N0=300人/104m2，各街区面积见表2.3.9。设计管段及服务面积的划分如图2.3.8所示。居住区生活污水量定额n=140L/（人·d）。火车站设计污水量为3L/s，公共浴池每日容量为600人/次，浴池开放10h/d，每人每次用水量为150L/s（浴池总变化系数取1.5）。工厂甲和工厂乙的工业废水经过局部处理后，排入城市排水管网，其设计流量分别为25L/s和6L/s。工厂甲工业废水排出口的管底埋深为2.5m。地区冰冻深度为1.5m，管材均采用混凝土管和钢筋混凝土管（n=0.014）。试进行各干管污水设计流量的计算，并进行主干管的水力计算。
设计方法和步骤如下。
2.3.4.1 在小区平面图上布置污水管道
从市区平面图可知该地区地势自北向南倾斜，坡度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直布置，主干管沿市区南面河岸布置，基本与等高线平行。整个管道系统呈截流式布置，如图2.3.8所示。
2.3.4.2 街区编号并计算其面积
进行街区编号，并计算各街区面积（表2.3.9）。用箭头标出各街区污水排出的方向。
表2.3.9 街区面积表
2.3.4.3 划分设计管段，计算设计流量
按照设计管段的划分原则进行设计管段的划分，并依次进行管段编号。为了便于计算，设计管段设计流量的计算可列表进行。在初步设计中只计算干管和主干管的设计流量（表2.3.10）。水量计算从上游至下游依次进行。设计流量计算方法如下：
表2.3.10 污水管道设计流量计算表
续表
（1）将各设计管段编号、本段街区服务面积及街区编号，分别填入表2.3.10中第1、3、2项。
（2）计算街区比流量，按式（2.3.15），有
将比流量qb=0.486填入表2.3.10中第4项。
（3）计算本段居住区生活污水平均流量。按式（2.3.14）计算（即表中第4项与第3项的乘积）：将计算值填入表中第5项。例如，2—3管段，q1=0.486×2.2=1.07（L/s）。
（4）将从上游及旁侧管段转输到本设计管段的转输生活污水平均流量，填入表中第6项。例如，2—3管段转输10—2管段流来的生活污水平均流量为4.88L/s。
（5）将设计管段居住区生活污水本段平均流量与转输平均流量相加（第5项与第6项相加），即为设计管段居住区生活污水平均流量（合计平均流量）填入表中第7项。例如，2—3管段的生活污水平均流量为1.07+4.88=5.95（L/s）。
（6）根据设计管段居住区生活污水平均流量值（第7项），查表2.3.2，确定总变化系数Kz，并填入表中第8项，例如，2—3管段生活污水平均流量为5.95L/s，取变化系数Kz为2.2。
（7）居住区生活污水合计平均流量（第7项）与总变化系数Kz（第8项）的乘积，即为该设计管段居住区生活污水设计流量Q1，将该值填入表中第9项。例如，2—3管段居住区生活污水设计流量为Q1=5.95×2.2=13.09（L/s）。
（8）将本段集中流量填入表中第10项，转输集中流量填入表中第11项。例如，管段2—3，没有本段集中流量，只有转输上游1—2管段流来的工厂甲的工业废水量，即转输集中流量Q2为25L/s。
（9）设计管段总设计流量为生活污水设计流量（第9项）与集中流量（第10、11项）3项之和，填入表中第12项。例如，2—3管段的设计流量为13.09+25=38.09（L/s）。其他管段的设计流量计算方法与上述相同。
2.3.4.4 水力计算
在确定了设计流量之后，即可从上游开始依次进行各管段的水力计算。为了计算方便，水力计算列表进行，其表格形式见表2.3.11。
表2.3.11 污水管道水力计算表
本例题只对主干管进行水力计算。
水力计算的方法和步骤如下：
（1）将各设计管段的编号、设计管段长度、管段设计流量、各设计管段起讫点检查井地面高程分别填入表中1、2、3、10、11项。设计管段的长度及检查井处地面高程，可根据管道布置平面图和地形图来确定。
（2）计算出各设计管段的地面坡度，作为确定设计管段坡度的参考。
（3）依据管段的设计流量，参考地面坡度，按照水力计算有关规定进行水力计算。查水力计算表，确定出管径D、流速v、设计充满度h/D及管道坡度i值。例如，管段1—2的设计流量为25L/s，地面参考坡度为0.0009，查水力计算表，若采用最小管径200mm，当h/D=0.6（最大设计充满度）时，v=1.25m/s，i=0.016。起始管段坡度太大，会增大整个管道系统的埋深，这是不利的。若放大管径，采用250mm的管径，充满度不超过最大设计充满度0.6，则坡度需采用0.0047，比本管段的地面坡度还大很多。为了使管道埋深不致增加过多，宜采用较小坡度、较大管径。故采用D=300mm管径的管道，查附图1，当Q=25L/s，v=0.7m/s（最小设计流速），则h/D=0.51，i=0.003，均符合设计数据的要求。把确定的管径、坡度、流速、充满度4个数据分别填入表2.3.11中第4、5、6、7各项。
其余各设计管段的管径、坡度、流速、充满度的计算方法同上。
（4）根据求得的管径和充满度确定管道中水深h。例如，管段1—2的水深h=Dh/D=0.3×0.51=0.153（m），并填入表2.3.11中第8项。(www.xing528.com)
（5）根据求得的管段坡度和长度计算管段的降落量iL值，例如，管段1—2降落量iL=0.003×110=0.33（m），填入表2.3.11中第9项。
（6）确定管段起点管内底标高。首先需要确定出管网系统控制点。一般来说距污水处理厂最远的干管起点有可能是系统控制点。本例中有8、11、16和工厂甲排出口1点都可能成为系统控制点。8、11、16三点的埋设深度可采用最小覆土厚度的限值来确定。在平面图上可以看到，这3条干管与等高线垂直布置，干管坡度可与地面坡度近似，因此埋深不会增加太多。整个管线上又无个别低洼点，所以8、11、16的埋深不能控制主干管的埋设深度。1点为工厂甲的排出口，工厂甲出口埋深较大，同时主干管与等高线平行，地面坡度很小，由此看来，1点对主干管的埋深起主要控制作用，所以1点为管网系统的控制点。
1点的埋设深度为2.5m，将该值填入表2.3.11中第16项。由1点的地面标高减去1点管道埋设深度，即为1点管道的管内底标高，即为56.200-2.50=53.70，将该值填入表2.3.11中第14项。
（7）根据管段起点管内底标高和降落量计算管段终点管内底标高。例如，管段1—2中2点的管内底高程等于1点管内底高程减去管段降落量，即为53.700-0.330=53.370（m），填入表2.3.11中第15项。
（8）根据管段终点地面标高和管底标高确定管段终点管底埋深。例如，管段1—2中，2点管底埋深等于2点地面标高减去2点管内底标高，即为56.100-53.370=2.73（m），填入表2.3.11中第17项。
（9）根据各点管内底标高和管道中水深h，确定管段起点和终点的水面标高，分别填入表2.3.11中第12、13项。例如，管段1—2中1点的水面标高等于1点的管内底标高与管段1—2中水深h之和，即为53.700+0.153=53.853（m），2点的水面标高为53.370+0.153=53.523（m）。
（10）检查井下游管段管内底标高根据管道在检查井内采用的衔接方法来确定。例如，管段1—2与2—3的管径不同，可采用管顶平接，即1～2中的2点与管段2～3中的2点管顶标高应相同。所以管段2—3中的2点的管内底标高为83.370+0.3-0.35=53.320（m）。求出2点的管内底标高后，按照前面讲的方法即可求出3点的管内底标高及2、3点的水面标高及埋设深度。又如管段2—3与3—4管径相同，可采用水面平接。即管段2—3与3—4中的3点的水面标高相同。然后用3点的水面标高减去降落量，求得4点的水面标高，将3、4点的水面标高减去水深求出相应点的管底标高，再进一步求出3、4点的埋深。
（11）污水管道水力计算时应注意的问题。
1）计算设计管段的管底高程时，要注意各管段在检查井中的衔接方式，要保证下游管道上端的管底不得高于上游管道下端的管底。
2）在水力计算过程中，污水管道的管径与水流速度一般不应沿程减小。但当管道穿过陡坡地段时，由于管道坡度增加很多，根据水力计算，管径可以由大变小。当管径为250～300mm时，只能减小一级；管径等于或大于300mm时，按水力计算确定，但不得超过两级。当管径由大变小时最好采用跌水衔接。
3）在支管与干管的连接处，要使干管的埋深保证支管的接入要求。
4）当地面高程有剧烈变化或地面坡度太大时，可采用跌水井，以采用适当的管道坡度，防止因流速太大冲刷损坏管壁。通常当污水管道的跌落差大于1m时。应设跌水井；跌落差小于1m时，只把检查井中的流槽做成斜坡即可。
2.3.4.5 绘制管道平面图和纵剖面图
污水管道平面图和纵剖面图的绘制方法见学习项目3。本例题的设计深度仅为初步设计，因此，在水力计算结束后将求得的管径、坡度等数据标在管道平面图上。在水力计算的同时绘制主干管的纵剖面图（图2.3.9）。
图2.3.9 污水主干管纵剖面图
复习思考题
1.什么叫居住区生活污水定额？其值应如何确定？
2.什么叫污水量的日变化、时变化、总变化系数？居住区生活污水量总变化系数为什么随污水平均日流量的增大而减小？
3.如何计算城市污水设计总流量？
4.污水管道中的水流是否为均匀流？污水管道的水力计算为什么仍采用均匀流公式？
5.在污水管道进行水力计算时，为什么要对设计充满度、设计流速、最小管径和最小设计坡度做出规定？是如何规定的？
6.污水管道的覆土厚度和埋设深度是否为同一含义？污水管道设计时为什么要限定覆土厚度的最小值？
7.污水管道定线的一般原则和方法是什么？
8.何谓污水管道系统的控制点？如何确定控制点的位置和埋设深度？
9.什么叫设计管段？如何划分设计管段？每一设计管段的设计流量可能包括哪几部分？
10.污水设计管段之间有哪些衔接方法？衔接时应注意些什么问题？
11.试归纳总结污水管道水力计算的方法步骤，水力计算的目的是什么？水力计算要注意些什么问题？
12.图2.3.10为某街区污水干管平面图。图上注明各污水排出口的位置、设计流量以及各设计管段的长度和检查井处的地面标高。排出口1的管内底标高为218.4m。其余各污水排出口的埋深均小于1.6m。该地区土壤无冰冻。要求列表进行干管的水力计算，并将计算结果标注在平面图上。
图2.3.10 某街区污水干管平面图
13.某市一个建筑小区的平面布置如图2.3.11所示。该建筑小区的人口密度为400人/hm2，居住区污水量定额为140L/（人·d），工厂的生活污水设计流量为8.24L/s，淋浴污水设计流量为6.84L/s，生产污水设计流量为2.64L/s。工厂排出口接管点处的地面标高为34.0m，管内底标高为32.0m，该城市夏季主导风向为西南风，土壤最大冰冻深度为0.75m，河流的最高水位标高为28.0m。试根据上述条件确定如下内容：
（1）进行该小区污水管道系统的定线，并确定污水处理厂的位置；
（2）进行从工厂接管点至污水处理厂各管段的水力计算；
（3）按适当比例绘制管道的平面图和主干管的纵剖面图。
图2.3.11 某街区平面图
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
