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洛阳理工学院 环境工程与化学系《管网与泵站》课程教案
额为120 L/人·d。火车站和公共浴室的污水设计流量分别为3 L/s和4L/s。工厂甲排除的废水设计流量为25 L/s。工厂乙排除的废水设计流量为6 L/s。生活污水和经过局部处理后的工业废水全部送至污水厂处理。工厂废水排出口的管底埋深为2 m，该市冰冻深度为1.40 m。试进行该区污水管道系统的设计计算（要求达到初步设计深度）。
火车站浴工厂甲工厂乙
设计方法和步骤如下：
河 1．在街坊平面图上布置污水管道
该区地势北高南低，坡度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。支管采用低边式布置，干管基本上与等高线垂直，主干管布置在市区南部河岸低处，基本上与等高线平行。整个管道系统呈截流式布置。 2．街坊编号并计算其面积
将街坊依次编号并计算其面积，列入表中。用箭头标出各街坊污水排出的方向。 街坊编号 街坊面积（ha） 街坊编号 街坊面积（ha） 街坊编号 街坊面积（ha） 街坊编号 街坊面积（ha）
1 1.21 8 2.21 15 1.45 22 1.71 2 1.70 9 1.96 16 1.70 23 1.80 3 2.08 10 2.04 17 2.00 24 2.20 4 1.98 11 2.40 18 1.80 25 1.38 5 2.20 12 2.40 19 1.66 26 2.04 6 2.20 13 1.21 20 1.23 27 2.40 7 1.43 14 2.28 21 1.53 Luoyang Institute Of Science & Technology
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3．划分设计管段，计算设计流量
根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管有本段流量进入的点（一般定为街坊两端）、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起止点的检查井并编上号码。
各设计管段的设计流量应列表进行计算。
本例中，居住区人口密度为350人/ ha，居民污水定额为120 L/人·d，则生活污水比流量为
q 1～2 = 25 L/s q 8～9= qs· F· kz = 0.486×（1.21+1.70）·kz =1.41·kz =1.41×2.3=3.24 L/s q 9～10= qs· F· kz = 0.486×（1.21+1.70+1.43+2.21）·kz =3.18·kz =3.18×2.3=7.31 L/s q 10～2= qs· F· kz
= 0.486×（1.21+1.70+1.43+2.21+1.21+2.28）·kz =4.88·kz =4.88×2.3=11.23 L/s q 2～3= q s·F· kz + q甲 = (0.486×2.20+4.88）·kz+ q甲 = (1.07+4.88)·kz+25 =5.95×2.2+25 = 13.09+25=38.09 L/s 管居住区生活污水量Q1 转输比流量流量 q1 L/s 流量q2 L/s 合计总生活污水集中流量 本段L/s 转输L/s 设计 流量L/s 段 本段流量 编街街坊平均 变号 坊 面积 编号 104m2 qsL/s·104m2 流量 化 设计L/s 系流量 数 Q1 kz L/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4．管渠材料的选择
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由于生活污水对管材无特殊要求，且管道的敷设条件较好，故在本设计中，DN≤400 mm的管道采用混凝土管，DN400 mm以上的管道采用钢筋混凝土管。 5．各管段的水力计算
在各设计管段的设计流量确定后，便可按照污水管道水力计算的方法，从上游管段开始依次进行各设计管段的水力计算。 水力计算步骤如下：
(1) 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中第2项。 （2）将各设计管段的设计流量填入表中第3项。设计管段起止点检查井处的地面标高列入表中第10、11项。
（3）计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时的参考。 （4）根据管段的设计流量，参照地面坡度，确定各设计管段的管径、设计流速、设计坡度和设计充满度。
其余各设计管段的管径、坡度、流速和充满度的计算方法与上述方法相同。 在水力计算中，由于 Q、D、I、v、h/D各水力因素之间存在着相互制约的关系，因此，在查水力计算图时，存在着一个试算过程，最终确定的 D、I、v、
h/D要符合设计规范的要求。
（5）根据设计管段的长度和设计坡度求管段的降落量。如管段1～2的降落量为
I·L＝0.002×110＝0.22 m，列入表中第9项。
（6）根据管径和设计充满度求管段的水深。如管段1～2的水深 h＝D·h/D＝0.35×0.447＝0.16 m，列入表中第8项。
（7）求各设计管段上、下端的管内底标高和埋设深度。
控制点：是指在污水排水区域内，对管道系统的埋深 起控制作用的点。
各条干管的起点一般都是这条管道的控制点。
这些控制点中离出水口最远最低的点，通常是整个管道系统的控制点。具有相当深度的工厂排出口也可能成为整个管道系统的控制点，它的埋深影响整个管道系统的埋深。 确定控制点的管道埋深
应根据城市的竖向规划，保证排水区域内各点的污
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水都能自流排出，并考虑发展，留有适当余地； 不能因照顾个别点而增加整个管道系统的埋深。 对个别点
应采取加强管材强度；
填土提高地面高程以保证管道所需的最小覆土厚度； 设置泵站提高管位等措施，减小控制点的埋深.
首先确定管网系统的控制点。本例中离污水厂较远的干管起点有8、11、15及工厂出水口1点，这些点都可能成为管道系统的控制点。1点的埋深受冰冻深度和工厂废水排出口埋深的影响，由于冰冻深度为1.40 m，工厂排出口埋深为2.0 m，1点的埋深主要受工厂排出口埋深的控制。8、11、15三点的埋深可由冰冻深度及最小覆土厚度的限值决定，但因干管与等高线垂直布置，干管坡度可与地面坡度相近，因此埋深增加不多，整个管线上又无个别低洼点，故8、11、15三点的埋深不能控制整个主干管的埋设深度。对主干管埋深起决定作用的控制点则是1点。
1点是主干管的起点，它的埋设深度定为2.0 m，将该值列入表12－6中第16项。
1点的管内底标高等于1点的地面标高减去1点的埋深，为86.200－2.00＝84.200 m，列入表中第14项。
2点的管内底标高等于1点的管内底标高减去管段1～2的降落量，为84.200－0.220＝83.98 m，列入表12－6中第15项。
2点的埋设深度等于2点的地面标高减去2点的管内底标高，为86.100－83.98＝2.12 m，列入表12－6中第17项。
8～2、11～4、15～6三条污水干管各设计管段均为不计算管段，管段间衔接采用管顶平接。
（8）计算管段上、下端水面标高。
管段上下端水面标高等于相应点的管内底标高加水深。如管段1～2中1点的水面标高为84.200+0.16＝84.36 m，列入表中第13项。
根据管段在检查井处采用的衔接方法，可确定下游管段的管内底标高。 1) 管段1～2与管段2～3的管径相同，采用水面平接。
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则这两管段在2点的水面标高相同。于是，管段2～3中2点的管内底标高为84.14－0.22＝83.92 m。
2）如管段4～5与管段5～6管径不同，可采用管顶平接。则这两管段在5点的管顶标高相同。然后用5点的管顶标高减去5～6管径，得出5点的管内底标高。 在进行管道的水力计算时，应注意如下问题：
① 慎重确定设计地区的控制点。这些控制点常位于本区的最远或最低处，它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。各条管道的起点、低洼地区的个别街坊和污水排出口较深的工业企业或公共建筑都是控制点的研究对象。
② 研究管道敷设坡度与管线经过的地面坡度之间的关系。使确定的管道坡度在满足最小设计流速的前提下，既不使管道的埋深过大，又便于旁侧支管的接入。 ③ 水力计算自上游管段依次向下游管段进行，随着设计流量逐段增加，设计流速也应相应增加。如流量保持不变，流速不应减小。只有当坡度大的管道接到坡度小的管道时，下游管段的流速已大于1.0 m/s（陶土管）或1.2 m/s（混凝土、钢筋混凝土管道）的情况下，设计流速才允许减小。
设计流量逐段增加，设计管径也应逐段增大，但当坡度小的管道接到坡度大的管道时，管径才可减小，但缩小的范围不得超过50～100mm，并不得小于最小管径。 ④ 在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁遭受冲刷，管道坡度往往小于地面坡度。这就可能使下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此应在适当地点设置跌水井。
当地面由陡坡突然变缓时，为了减小管道埋深，在变坡处应设跌水井。 ⑤ 水流通过检查井时，常引起局部水头损失。为了尽量降低这项损失，检查井底部在直线管段上要严格采用直线，在转弯处要采用匀称的曲线。通常直线检查井可不考虑局部水头损失。
⑥ 在旁侧管与干管的连接点上，要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管接入。同时为避免旁侧管和干管产生逆水和回水，旁侧管中的设计流速不应大于干管中的设计流速。
⑦ 初步设计时，只进行干管和主干管的水力计算。技术设计时，要进行所有管道的水力计算。
6．绘制管道平面图和纵剖面图