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 从全局观点出发,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 域的污水系统,可能影响邻近区域,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T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 洽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。 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。个別工厂或车间排放的含有有毒、有害物质的应进行局部除害处琿,达到排入城市下水道 标准后排人城市污水排水系统。生产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国用的方案,城市污水 回用于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)如没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。并根据 使用要求和技术经济的合理性等因素,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追切需要的地区和建筑物 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。 (8)在规划与设计排水工程时,必须认真贯彻执行国家和地方有关部制定的现行有关 标准、规范或规定。同时,也必须执行国家关于新建改建、扩建工程,实行把防治污染设施 与主体工程同时设计同时施工、同时投产的“三同时”规定,这是控制污染发展的重要政弟。 思考题 t.污水分为几类,其性质特征是什么 2.何谓排水系统及排水体制?排水体制分几类各类的优缺点,选择排水体制的原则是什么? 3.排水系统主要由哪几部分组成各部分的用途是什么? 4.排水系统布置(图1-1)的几种形式各有什么特点?其适用条件是什么? 5.业企业的废水在什么条件下可以排入城市下水道? 6.排水工程的规划设计,应考虑哪些问题? 7.试述诽水系统的建设程序和设计阶段
第2章污水管道系统的设计 污水管道系统是由牧集和输送城市污水的管道及其附属构筑物组成的。它的设计是依 据批准的当地城镇(地区)总体规划及排水工程总体规划进行的。设计的主要内容和深度应 按照基本建设程序及有关的设计规定规程确定。通常,污水管道系统的主要设计内容包 括 1.设计基础数据(包括设计地区的面积、设计人口数污水定额,防洪标准等)的确定; 2.污水管道系统的平面布置; 3.污水管道设计流量计算和水力计算; 4.污水管道系统上某些附属构筑物,如污水中途泵站、倒虹管、管桥等的设计计算; 5.污水管道在街道横断面上位置的确定; 6.绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。 第1节设计资料的调查及设计方案的确定 2.1.1设计资料的调查 作好污水管道系统的规划设计必须以可靠的资料为依据。设计人员接受设计任务后 需作一系列的准备工作。一般应先了解研究设计任务书或批准文件的内容,弄清本工程的 范围和要求,然后赴现场踏勘,分析、核实、收集补充有关的基础资料。进行排水工程(包括 污水管道系统)设计时,通常需要有以下几方面的基础资料。 1.有关明确任务的资料 凡进行城镇(地区)的排水工程新建改建和扩建工程的设计,一般需要了解与本工程有 关的城镇(地区)的总体规划以及道路、交通、给水、排水、电力、电信、防洪、环保燃气、园林 绿化等各项专业工程的规划。这样可进一步明确本工程的设计范围、设计期限、设计人口 数;拟用的排水体制;污水处置方式;受纳水体的位置及防治污染的要求;各类污水量定额及 其主要水质指标;现有雨水污水管道系统的走向排出口位置和高程存在问题;与给水、电 力、电信、燃气等工程管线及其它市政设施可能的交叉;工程投资情况等。 2.有关自然因素方面的资料 (1)地形图 进行大型排水工程设计时,在初步设计阶段要求有设计地区和周围25~30km范围的 总地形图,比例尺为1:100001:25000等高线间距1-2m。中小型设计,要求有设计地区 总平面图,城镇可采用比例尺1:5000-1:1000,等高线间距1~2m;工厂可采用比例尺1 500~1:200,等高线间距为0~2m。在施工图阶段要求有比例尺1:500-1:2000街 区平面图等高线间距0.5-1m;设置排水管道的沿线带状地形图,比例尺1:200-1:100 拟建排水泵站和污水厂处管道穿越河流铁路等障碍物处的地形图要求更加详细,比例尺
通常采用1:100~1:500,等高线间距0.5-1m。另还需排出口附近河床横断面图。 (2)气象资料 包括设计地区的气温(平均气温、极端最高气温和最低气温);风向和风速;降雨量资料 或当地的雨量公式;日照情况;空气湿度等。 (3)水文资料 包括接纳污水的河流的流量、流速、水位记录,水面比降,洪水情况和河水水温、水质分 析化验资料,城市、工业取水及排污情况,河流利用懵况及整治规划情况。 (4)地质资料 主要包括设计地区的地表组成物质及其承载力;地下水分布及其水位、水质;管道沿线 的地质柱状图;当地的地震烈度资料。 3.有关工程情况的资料 包括道路的现状和规划,如道路等级,路面宽度及材料;地面建筑物和地铁、其它地下建 筑的位置和高程;给水、排水、电力、电信电缆、燃气等各种地下管线的位置;本地区建筑材 料、管道制品、电力供应的情况和价格;建筑、安装单位的等级和装备情况等 污水管道系统设计所需的资料范围比较广泛,其中有些资料虽然可由建设单位提供,但 往往不够完整,个别地方不够准确。为了取得准确可靠充分的设计基础资料,设计人员必须 到现场进行实地调査踏勘,必要时还应去提供原始资料的气象、水文、勘测等部门查询。将 收集到的资料进行整理分析、补充完善。 2.1.2设计方案的确定 在掌握了较为完整可靠的设计基础资料后,设计人员根据工程的要求和特点,对工程中 些原则性的、涉及面较疒的间题提出了不同的解决办法,这样就构成了不同的设计方案 这些方案除满足相同的工程要求外,在技术经济上是互相补充、互相对立的。因此必须对各 设计方案深入分析其利弊和产生的各种影响。比如,对城镇(地区)排水工程设计方案的分 析中,必然会涉及到排水体制的选择问题;接纳工业废水并进行集中处理和处置的可能性问 题;污水分散处理或集中处理问题;与给水、防洪等工程协调问题;污水处理程度和污水、污 泥处理工艺的选择间题;污水出水口位置与形式选择问题;设计期限的划分与相互衔接的问 题等,其涉及面十分广泛且政策性强。又如,对城镇污水管道系统设计方案分析中,会涉及 到污水管道的布局、走向、长度、断面尺寸、理设深度、管道材料,与障碍物相交时采用的工程 措施,中途泵站的数目与位置等诸多问题。为了使确定的设计方案体现国家有关方针、政 策,既技术先进,又切合实际安全适用,具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。因此 对提出的设计方案諾进行技术经济比较评价。通常,进行方案比较与评价的步骤和方法是 1.建立方案的技术经济数学模型 建立主要技术经济指标与各种技术经济参数、各种参变数之间的函数关系。也就是通 常所说的目标函数及相应的约束条件方程。建模的方法普遍采用传统的数理统计法。由于 我国的排水工程,尤其是城市污水处理方面的建设欠账太多,有关技术经济资料匮乏,加以 地区差异很大,目前国内建立的技术经济数学模型多数用标准设计法。各地在实际I作 中对已建立的数学模型存在应用上的局限性与适用性。当前在缺少合适的数学模型的情况 下,可以凭经验选择合适的参数。 2.解技术经济数学模型 24
这一过程为优化计算的过程。从技术经济角度讲,首先必须选择有代表意义的主要技 术经济指标为评价目标,其次正确选择适宜的技术经济参数,以便在最好的技术经济情况下 进行优选。由于实际工程的复杂性,有时解技术经济数学模型并不一定完全依靠数学优化 方法,而用各种近似计算方法,如图解法列表法等。 3.方案的技术经济比较 根据技术经济评价原则和方法,在同等深度下计算出各方案的工程量、投资以及其它技 术经济指标,然后进行各方案的技术经济比较。 排水工程设计方案技术经济比较常用的方法有:逐项对比法综合比较法综合评分法、 两两对比加权评分法等。 4.综合评价与决策 在上述分析评价的基础上,刈各设计方案的技术经济、方针政策、社会效益、环境效益等 作出总的评价与决策,以确定最佳方案。综合评价的项目或指标,应根据工程项目的具体情 况确定。 以上所述,进行方案比较与评价的步骤只反映了技术经济分析的一般过程,实际上各步 之间有时是相互联系的有时根据问题的性质或者受条件限制时,不一定非要依次逐步进 行,而是可以适当省略或者是采取其它办法。比如,可省略建立数学模型与优化计算步骤 根据经验选择适宜的参数。 经过综合比较后所确定的最佳方案即为最终的设计方案。 第2节污水设计流量的确定 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。进行污水管 道系统设计时常采用最大日最大时流量为设计流量,其单位为Ls。合理确定设计流量是 污水管道系统设计的主要内容之一,也是作好设计的关键。污水设计流量包括生活污水和 工业废水两大类,现分述于下。 2.2.1生活污水设计流量 1.居住区生活污水设计流量按下式计算 Q1=nN·K2 24×3600 (2-1) 式中Q1—居住区生活污水设计流量(Ls); 居住区生活污水定额(L/(capd); 设计人口数; K4—生活污水量总变化系数; 人”的计量单位。 (1)居住区生活污水定额 居住区生活污水定额可参考居民生活用水定额或综合生活用水定额。 1)居民生活污水定额 居民每人每天日常生活中洗涤、冲厕洗澡等产生的污水量(L/cap·d) 2)综合生活污水定额
指居民生活污水和公共设施(包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业网点、学校和机关办公室 等地方排出污水两部分的总和(L/(ap·d) 居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的用水定额,结合建筑内部给 排水设施水平和排水系统及程度等因素确定。在按用水定额确定污水定额时,对给排水 系统完善的地区可按用水定额的90%计,一般地区可按用水定额的80%计。设计中可根据 当地用水定额确定污水定额。若当地缺少实际用水定额资料时,可根据《室外给水设计规 范》GB3-86)1997年局部修订条文规定的居民生活用水定额(平均日)和综合生活用水 定额(平均日)(见附录21),结合当地的实际情况选用。然后根据当地建筑内部给排水设 施水平和给排水系统完善程度确定居民生活污水定额和综合生活污水定额。 (2)设计人口 指污水排水系统设计期限终期的规划人口数,是计算污水设计流量的基本数据。该值 是由城镇(地区)的总体规则确定的。由于城镇性质或规模不同,城市工业、仓储、交通运输 生活居住用地分别占城镇总用地的比例和指标有所不同。因此,在计算污水管道服务的设 计人口时,常用人口密度与服务面积相乘得到。 人口密度表示人口分布的情况是指住在单位面积上的人口数,以cap/ha表示。若人 口密度所用的地区面积包括街道、公园、运动场、水体等在内时,该人口密度称做总人口密 度。若所用的面积只是街区内的建筑面积时,该人口密度称做街区人口密度。在规划或初 步设计时,计算污水量是根据总人口密度计算。而在技术设计或施工图设计时,一般采用街 区人口密度计算 (3)生活污水量总变化系数 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都在变化。夏季与冬季污水量不同。 日中,日间和晚间的污水量不同,日间各小时的污水量也有很大的差异。一般说来,居住 区的污水量在凌展几个小时最小,上午6点~8点和下午5点~8点流量较大。就是在一小 时内,污水量也是有变化的但这个变化比较小,通常假定一小时过程中流人污水管道的污 水是均匀的。这种假定,一般不致影响污水排水系统设计和运转的合理性。 污水量的变化程度通常用变化系数表示。变化系数分日时及总变化系数 年中最大日污水量与平均日污水量的比值称为日变化系数(Kd) 最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值称为时变化系数(K) 最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数(K)。显然 K,=Ka·Kh 通常,污水管道的设计断面系根据最大日最大时污水流量确定,因此需要求出总变化系 数。然而一般城市缺乏日变化系数和时变化系数的数据,要直接采用上式求总变化系数有 困难。实际上,污水流量的变化情况随着人口数和污水定额的变化而定。若污水定额一定 流量变化幅度随人口数增加而减小;若人口数一定,则流量变化幅度随污水定额增加咖减 小。因此,在采用同一污水定额的地区,上游管道由于服务人口少,管道中出现的最大流量 与平均流量的比值较大。而在下游管道中服务人口多,来自各排水地区的污水由于流行时 间不同高峰流量得到削减最大流量与平均流量的比值较小,流量变化幅度小于上游管道。 也就是说,总变化系数与平均流量之间有一定的关系,平均流量愈大,总变化系数愈小:表