第一章 排水溝道系統(tǒng)

1、上篇排水管渠系統(tǒng),第一章排水管渠系統(tǒng),第一節(jié) 排水系統(tǒng)的體制和組成一．排水系統(tǒng)的體制 1．基本概念 1）溝道— 排水溝渠和排水管道的合稱。 2）排水系統(tǒng)— 系統(tǒng)地收集、輸送、處理、排放或處置（如再利用）各種污（廢）水而建設的一整套工程設施。 3）排水體制— 采用不同的污水排除方式所形成的排水系統(tǒng)，也稱排水制度。 例如：生活污水、工業(yè)廢水、雨水是采用同一條溝道混合來排除（合流制），還是采用兩套

2、或以上獨立的溝道來排除（分流制）。,,2.排水體制的分類： 合流制、分流制。 a.合流制分類：直排式合流制（老城市）、截留式合流制（老城市改造）。 b.分流制分類：完全分流制、不完全分流制、半分流制（截流式分流制）。 完全分流制：污水、雨水系統(tǒng)完全分開，圖1-3。 污水→污水排水系統(tǒng)→污水處理廠→處理后排入水體； 雨水→雨水排水系統(tǒng)→直排水體。不完全分流制：只有污水排水系統(tǒng)，

3、沒有完整的雨水排除系統(tǒng)，圖1-4。 污水→污水排水系統(tǒng)→污水處理廠→處理后排入水體； 雨水→地面漫流→小河溝→較大的水體。水從地勢高處→地勢低處漫流。,,新建工程中禁止使用合流制管網(wǎng)系統(tǒng)??！,溢流井,,半分流制（截流式分流制）： 在完全分流制的雨水干溝上設置雨水跳躍井，見圖1-5。初期雨水、街道沖洗污水→雨水跳躍井→污水排水系統(tǒng)→污水處理廠→處理后排入水體；當雨水量大于截流管流量時： 雨水→雨水跳躍井

4、→雨水排水系統(tǒng)→直排水體 ↓少量 污水排水系統(tǒng)→污水處理廠→處理后排入水體,半分流制,實際工程中，應根據(jù)當?shù)氐木唧w情況，通過技術經(jīng)濟比較決定排水管道體制。各種排水系統(tǒng)使用情況對比： 直排式合流制排水系統(tǒng) 截留式合流制排水系統(tǒng) 不完全分流制排水系統(tǒng) 完全分流制排水系統(tǒng) 半分流制排水系統(tǒng),技術經(jīng)濟分析—是在滿足工程建設目標的條件下（技術上可行），計算方案的經(jīng)濟費用。技術經(jīng)濟分析方法

5、：數(shù)學分析法：是將工程方案構成工程費用最小化數(shù)學模型，將工程費用作為函數(shù)，將工程技術要求作為約束條件，通過數(shù)學最優(yōu)化求解計算，使目標函數(shù)達到最優(yōu)解。方案比較法：通過多方案的比較，從有限個方案中需求經(jīng)濟效果最佳的方案。,給水或排水管網(wǎng)：數(shù)學分析法給水或排水工程整體系統(tǒng)：方案比較法通常采用工程項目的年計算費用值（在項目投資計算期內(nèi)的建設投資費用和運行費用之和的年平均值）來表達，年平均費用值最低的工程方案為最佳方案。,如：靜態(tài)年計算費

6、用法,工程建設投資＝建設投資＋運行費用􀁺式中，W――年計算費用，元／a； C－－工程項目投資額，元； T－－投資償還期，a，15 －20年； Y－－年運行費，元／a。,【例】某排水管網(wǎng)工程項目建設投資為5800萬元，年運行費用為245萬元/年，求：1）投資償還期為20年的靜態(tài)年計算費用值； 【解】靜態(tài)年計算費用值為：

7、 （萬元/a）,此外，還有動態(tài)年計算費用法，有興趣者自學！,二、排水系統(tǒng)的組成部分,1.污（廢）水、雨水排水系統(tǒng)的組成 污（廢）水排水系統(tǒng)的組成：由溝道系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、處理水排放口系統(tǒng)組成。 雨水排水系統(tǒng)的組成：由溝道系統(tǒng)、排放口系統(tǒng)組成。 溝道系統(tǒng)— 收集及輸

8、送污水的溝道、污水泵站等； 污水處理系統(tǒng)— 采用物理、化學、生物處理方法的水處理設施； 處理水排放口系統(tǒng)— 污水處理廠出水管道及排放口。,2．排水系統(tǒng)的分類 排水系統(tǒng)分城市污水排水系統(tǒng)、工廠廢水排水系統(tǒng)、雨水排水系統(tǒng)三部分。（1）城市污水排水系統(tǒng) 由建筑物污水管道系統(tǒng)、城市污水溝道系統(tǒng)、污水泵站、污水處理廠、處理水排放口組成。 建筑物污水管道系統(tǒng)：衛(wèi)生器具→室內(nèi)排水管道→排水出戶管→化糞池→

9、小區(qū)溝道（或街坊溝道） 城市污水溝道系統(tǒng)：小區(qū)溝道（或街坊溝道）→干溝→總干溝→污水泵站→污水處理廠→處理水排放口,建筑物污水收集管道系統(tǒng),街坊污水管道系統(tǒng),收集設施；􀁺 排水管網(wǎng)；􀁺 水量調(diào)節(jié)池；􀁺 提升泵站；􀁺 廢水輸水管 （渠）； 排放口。,1-集水管網(wǎng)；2-水量調(diào)節(jié)池；3-提升泵站；4-輸水管（渠）,城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)的構成,（2）工廠廢

10、水排水系統(tǒng) 由車間內(nèi)部溝道系統(tǒng)、廠內(nèi)溝道系統(tǒng)、廢水處理站、處理水排放口組成。 車間內(nèi)部溝道系統(tǒng)：車間內(nèi)部收集和輸送生產(chǎn)用水設備排放的廢水。 廠內(nèi)溝道系統(tǒng)：收集和輸送各車間排放的廢水。較干凈的廢水（如循環(huán)水）直接排入雨水管道；受污染的水送至廢水處理站處理后回用或排入城市排水系統(tǒng)。,工廠排水系統(tǒng)平面圖,（3）雨水排水系統(tǒng) 由建筑雨水管道系統(tǒng)、街坊或廠區(qū)雨水溝道系統(tǒng)、街道雨水溝道系統(tǒng)、雨水泵站及壓力管道

11、組成。 建筑雨水管道系統(tǒng)：收集建筑物屋面雨水，并將其排入室外的雨水溝道。 街坊或廠區(qū)雨水溝道系統(tǒng)：匯集各建筑物屋面雨水排出管的雨水，并引入至街道雨水溝道系統(tǒng)。 街道雨水溝道系統(tǒng)：收集建筑物屋面雨水和地面雨水，其系統(tǒng)中的附屬構筑物有檢查井、跌水井、雨水口、出水口。 雨水泵站及壓力管道：將匯總的雨水（若溝道埋深較深）提升至水體排放。,第二節(jié) 排水管渠及管渠系統(tǒng)上的構筑物 溝道分為排水溝和排水管

12、道。排水溝分為明溝和暗溝；管道一般暗埋。1. 排水溝 明溝：沿地面一般為修筑，常設在道路旁，可為敞開式或上加蓋板，蓋板上設有排水槽的鑄鐵雨水蓖蓋板。明溝斷面一般常用的為梯形或矩形。 暗溝：溝頂加設蓋板，分為地面式暗溝和地下暗溝。 a. 地面式暗溝為一種無覆土蓋板渠，蓋板上一般設有泄水孔，主要排除雨水，也可用以排除冷卻水，但不宜用以排除污水。 b. 地面式暗溝的全部或大部處于冰凍層內(nèi)，因此應考慮防凍

13、問題，一般在側壁外加填焦渣等保溫。,排水溝通常在現(xiàn)場澆制或砌裝。使用的材料可為混凝土、鋼筋混凝土，磚、石、混凝士塊，鋼筋混凝土塊等。,（1）圓形；（2）半圓形；（3）馬蹄形；（4）拱頂矩形；（5）蛋形（6）矩形；（7）弧形流槽的矩形；（8）帶低流槽的矩形；（9）梯形,常用渠道斷面,路面狹窄地區(qū)的排水溝槽以及排洪溝道常采用矩形斷面形式。凹底矩形斷面的管渠，適用于合流制排水系，以保持一定的充滿度和流速，減輕淤積的程度。梯形斷面適用于明渠

14、，它的邊坡取決于土壤性質(zhì)和鋪砌材料。,2．排水管 排水管一般為預制的圓形水泥制品管道，只有特殊情況下采用金屬管道。圓形排水管的特性： a.    圓形斷面水力條件好，便于制造； b.    材料經(jīng)濟； c.    能承受較大荷載，運輸、養(yǎng)護方便。材質(zhì)： 常用的有素混凝土管、

15、鋼混管、陶土管。其它：石棉水泥管、瀝青混凝土管。,1）素混凝土管 （1）特點： a. 可預制或現(xiàn)場制作； b. 用于排除雨水、污水； c. 抗蝕性差，不耐酸堿，抗?jié)B性能差； d. 管節(jié)短、接頭多。管徑一般小于450mm，管長一般1m。 （2）接口形式： 承插、啟口、平口三種，見圖1-12。,,2）鋼筋混凝土管 （1） 特點： a. 需預

16、制，抗壓強度大； b. 用于排除雨水、污水； c. 抗蝕性尚好，耐一般酸堿，抗?jié)B性能較好； d. 管節(jié)長、接頭少。管徑一般500mm～2400mm，管長一般1～3m。 （2）接口形式： 承插、啟口、平口三種。,3）陶土管 （1）特點： a. 耐火粘土制造經(jīng)燒制而成，但抗壓強度差； b. 用于排除雨水、污水，特別適用于排除酸性廢水；

17、 c. 抗蝕性好，抗?jié)B性能較好； d. 管節(jié)短、接頭多。管徑一般≤600mm，管長一般≤1m。 （2）接口形式： 平口及鐘口均帶齒紋。,,4）金屬管 （1）特點： a. 鑄鐵管或鋼管，但抗壓強度好； b. 用于排除雨水、污水，不適用于排除腐蝕性廢水； c. 抗?jié)B性能較好，但不耐腐蝕； d. 管節(jié)長、接頭少。管徑不限，管長一般≤6

18、m。 e. 價格較昂貴。 （2）接口形式：焊接,合理選擇管道，三方面考慮：市場供應情況經(jīng)濟上的考慮技術上的要求,二．溝道上的附屬構筑物1.檢查井（窨井） a.  作用： 連接管道、檢查和清通管道用。 b.  設置條件： 管道方向轉折處；管道坡度改變處；管道端面（尺寸、形狀、材質(zhì)）變化處；管道交會處；直線管道上每隔一

19、定距離處（參見室外排水規(guī)范表3.4.2）。,街坊污水管道系統(tǒng),表1-1 檢查井的最大間距,檢查井一般采用圓形，由井底（包括基礎）、井身和井蓋（包括蓋底）3部分組成,檢查井井底材料一般采用低標號混凝土，基礎采用碎石、卵石、碎磚夯實或低標號混凝土。為使水流流過檢查井時阻力較小，井底宜設半圓形或弧形流槽。城市的管渠養(yǎng)護經(jīng)驗說明，每隔一定距離（200m左右），檢查井井底做成落底0.5～1.0m的沉泥槽，對管渠的清淤是有利的。,檢查井底流槽

20、的形式,檢查井井身的材料可采用磚、石、混凝土或鋼筋混凝土。我國目前則多采用磚砌，以水泥砂漿抹面。井身的平面形狀一般為圓形，但在大直徑管道的連接處或交匯處，可做成方形、矩形或其他各種不同的形狀。,扇形檢查井,井身的構造與是否需要工人下井有密切關系。不需要下人的淺井，構造很簡單，一般為直壁圓筒形：需要下人的井在構造上可分為工作室、漸縮部和井筒3部分。工作室直徑不應小于0.7m。檢查井井蓋可采用鑄鐵或鋼筋混凝土材料，在車行道上一般采用鑄鐵。

21、為防止雨水流入，蓋頂略高出地面。蓋座采用鑄鐵、鋼筋混凝土或混凝土材料制作。,輕型鑄鐵井蓋及蓋座,輕型鋼筋砼井蓋及蓋座,2.跌水井 a. 作用：在檢查井上下游管道落差大時作為消能用。 b. 設置條件： 1）管道跌水水頭1～2m時，宜設跌水井；跌水水頭≥2m時，必須設跌水井。 2）跌水井的進水管管徑≤200mm時，跌水水頭高度不得大于6m；管徑300～400mm時，一次跌水水頭高度不宜大于4m；管徑≥

22、400mm時，跌水水頭高度及方式應按水力計算確定。 3）跌水井宜設在直線段，管道轉彎處不宜設置（沖刷井體）。,c. 構造要求 無固定形式，多為豎管式或矩形階梯式： 1）豎管式: 用帶有四通的鑄鐵豎管將上游管道與流槽連接。 2）矩形階梯式：采用階梯臺階逐級消能。d. 一般設置要求 管徑≤400mm時采用豎管式，管徑≥400mm時采用矩形階梯式。,3.水封井

23、 a. 作用：阻火、防爆。 b. 設置條件： 在排水中含有易燃的揮發(fā)性物質(zhì)時。 c. 構造要求 參見圖1-24。,水封井,d. 設置要求 1）水封高度應保持0.25m，井上應設通風設施，井底應設沉泥槽； 2）水封井以及同一管道系統(tǒng)中的其它檢查井均不應設在車行道和行人眾多的地段，并應適當遠離產(chǎn)生明火的場地； 水封井設在排放含有易燃、揮發(fā)性物質(zhì)處及干管上每隔

24、適當距離處。,4.溢流井 a. 作用：在截留式合流制排水系統(tǒng)中，晴天時合流管道中水量小，均通過截留管道送至污水處理廠處理；雨天時，合流管道中水量大，除部分雨污水通過截留管道送至污水處理廠外，超過截留管道設計流量的雨污水則進入溢流管而直排水體。溢流井就是完成截流和溢流的作用。 b. 設置條件： 設置于截流溝道與溢流溝道的交接處。 c. 構造要求 多數(shù)采用截流槽式或溢流堰式

25、，參見圖1-25。,對于截流槽式，槽頂應與截流干管管頂相平或與上游截流干管管頂相平。,5.跳躍井 a.作用：在截留式合流制排水系統(tǒng)中，小雨或初雨時，雨水量不大， 全部雨水被截流送至污水處理廠；當大雨時，雨水量大，雨水越過截流管而進入下游雨水管排入水體。 b.設置條件： 設置于截流溝道與雨水溝道的交接處。 c.構造要求 其構造參見圖1-27。,6.沖洗井 a. 作用：防止淤泥在管道中沉積而設置

26、貯水沖洗的沖洗井。 b. 設置條件： 設置于管道內(nèi)流速不能保證管道自清時。排水管渠自清流速應遵循下以規(guī)定： 1）污水管道在設計充滿度下為0.6m/s； 2） 雨水管道和合流管道在滿流時為0.75m/s； 3） 明渠為0.4m/s；,c. 構造要求 工程中多采用人工沖洗井，其構造參見教材圖1-28。  沖洗原理： 依靠上游污水或自來水使沖洗井中保持一定容

27、積的水，沖洗井的出流管上設有閘門，井內(nèi)溢流管以防止井中水溢流出井口，沖洗時提拉閘門控制繩索即可。 d. 注意點 1）采用自來水灌水時，自來水管口應高于溢流管管口約20cm； 2）沖洗井一般適用于管徑小于400mm的較小管道，沖洗長度一般為250m。,7.潮門井 a. 作用：防止潮水或河水倒灌入排水溝道。 b. 設置條件： 設置于排水溝道排放口上游。 c.

28、 構造要求 在潮門井上游管道的出口處設置防潮閘門（俗稱拍門），當排水溝道中無水時，靠鋼制或鑄鐵制防潮閘門的自重關閉；上游來水時水流頂開防潮閘門將水排入水體；漲潮時或水體水位升高時，水體的水壓使防潮閘門頂閉，潮水則不倒灌。其構造參見圖1-29。  d. 注意點 安裝傾斜度一般為1:10～1:20。,8.雨水口 a. 作用：收集路面雨水并導流到雨水溝道。 b. 設

29、置條件： 應能保證迅速有效地收集地面雨水。一般設置如下： 1）宜設置于匯水點上。如道路上的匯水點、交叉路口、街坊中的低洼處、沿街建筑物雨落管附近。 2）宜設置于截水點上。如道路上每隔一定距離的地方、沿街單位出入路口或人行橫道線上游。 3) 雨水口的布置應根據(jù)地形及匯水面積確定，否則布置太密會造成浪費。,c. 構造要求 1) 由雨水蓖、井身、連接管組成。雨水蓖一般為鋼制或高

30、分子材料制成，也有采用混凝土結構。 2) 雨水口不宜過深，否則帶來養(yǎng)護困難、投資加大，一般不宜大于1m。雨水口深度指雨水口井蓋至連接管管底的距離，不含沉泥槽深度。 3) 雨水口連接管管徑一般為DN200，管坡為1%，同一連接管上的雨水口數(shù)量不宜超過3個。,d．類型和特點 一般由平蓖雨水口（邊溝式）、立蓖雨水口（側石式）和兩者聯(lián)合的三種形式。其構造參見圖1-34、1-35、1-36。 特點：

31、 平蓖雨水口：水流通暢，但暴雨時易被樹枝等雜物堵塞，影響收水能力。單個雨水排泄量為15～30l/s，一般安裝時低于路面數(shù)公分。 立蓖雨水口：不易堵塞，但邊溝需保持一定水深，但城市逐年維修道路會使路面抬高而使蓖面斷面減小，影響收水功能。 平蓖、立蓖聯(lián)合雨水口：擴大進水面積，提高進水能力。由雙蓖聯(lián)合式或三蓖聯(lián)合式。,9.倒虹管 a. 敷設位置及要求： 排水溝道穿過河道、旱溝、洼地或

32、地下構筑物等障礙物不能按原高程徑直通過時，應設倒虹管，從障礙物下通過。 b. 構造要求 由進水井、倒虹溝道、出水井三部分組成。 c．類型和特點 分折管式和直管式兩種形式。其構造參見圖1-39、1-40。,特點： 折管式：由進水井、下降管、中部管段、上升管、出水井組成。施工復雜、養(yǎng)護困難，適用于河床較寬、較深的情況。 直管式：由進水井、倒虹管、溢流管、出水井

33、組成。施工、養(yǎng)護較折管式簡單。,,,e. 設置條數(shù) 倒虹管宜敷設兩條以上，以便一條發(fā)生故障時，另一條可繼續(xù)使用，平時也能逐條清通。 通過谷地、旱溝、小河時，因維修困難不大，可以采用一條。,f. 設計注意事項 由于清通困難，為防止管內(nèi)積泥，應遵循以下規(guī)定： 1) 管內(nèi)流速不宜小于0.9m/s，一般為1.2～1.5m/s，且不得小于上游溝道中的流速。當管內(nèi)流速達不到0.9m/s時，應定期沖洗，沖洗流

34、速>1.2m/s。 2) 管徑不小于200mm。 3) 上游檢查井應設沉泥槽，在條件及衛(wèi)生部門許可時應設事故排出口，在管道檢修時將水直排水體。 4) 上升管與水平管的夾角應不大于30°，以防管內(nèi)積泥。,10.出水口 出水口：排水溝道最終流入水體之處，一般設在岸邊。a. 設置條件 1）對航運、給水等水體原有的各種用途無不良影響； 2）能使污水迅速與水體混合稀釋，不致

35、使水體中出現(xiàn)明顯的污染帶，妨礙景觀，影響環(huán)境。 3）岸灘穩(wěn)定，河床變化不大，結構安全，施工方便。,b. 一般規(guī)定 1）污水溝道的出水口應盡可能淹沒在水中，溝頂標高一般在常水位以下，使污水與河水混合得較好，避免污水沿灘瀉流污染環(huán)境。 2）雨水溝道的出水口應盡可能露在水面上，防止天晴時河水倒灌造成死水。 3）出水口與河道連接處應設置護坡或擋土墻，當出水口比水面高出很多時，應考慮設置單級或多級跌水設施，以保證河床