第四章 合流制管渠系统的设计1.pdf

1第四章合流制管渠系统的设计一、合流制管渠系统的使用条件和布置特点2、合流制管渠系统特点• 结构简单，管渠总长度小• 与分流制相比，截流干管管径大，泵站和污水处理厂规模大• 雨天径流时，部分生活污水也溢流到水体，造成一定程度的污染• 晴天时，管渠内流量小，流速低，易淤积1、合流制管渠系统是指在同一管渠内排除生活污水、工业废水和雨水的管渠系统. PDF created with pdfFactory trial version 23、合流制管渠系统的使用条件①、排水区域内有水源充沛的水体，足够大的环境容量，使污染程度控制在允许范围之内②、街道比较完善，必须采用暗管排除雨水，而街道又比较狭窄，管渠的设置位置受到限制时，可以考虑采用合流制③、地面有坡度倾向水体，但水体高水位时，岸边不受淹没PDF created with pdfFactory trial version 34、合流制管渠布置时注意问题•管渠的布置应能使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，并尽可能以最短距离坡向水体•截流干管与水体平行布置，在适当位置设置溢流井•合理控制溢流井的数目和位置•在上游，尽量利用边沟排除雨水当溢流井离排放水体较近且溢流井不受高水位倒灌影响时，原则上宜多设溢流井。

当溢流井受高水位倒灌影响时，宜减少溢流井数量，并在溢流管上设潮门，必要时设泵站排水应使雨水及早溢入水体，以降低下游干沟的设计流量截流式合流沟系的布置原则PDF created with pdfFactory trial version 4二、合流制排水管渠的设计流量ris ++=1、第一个溢流井上游管渠设计流量式中：Qs——生活污水设计流量Qi——工业废水设计流量Qr——雨水设计流量ris ++=is 和 分别为生活污水和工业废水的平均流量is + 称为旱流流量Qfris1 Q2PDF created with pdfFactory trial version 52、溢流井下游管渠的设计流量210 )( nQ isis +++++=式中：n0——截流倍数Q1——溢流井下游排水面积上的雨水设计流量Q2——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溢流井后，不从溢流井泄出的雨水量，通常按旱流流量的指定倍数计算，该指定倍数称为截流倍数n0截流式合流沟道的水力学计算合流沟道的设计标准按设计流量计算按最大生产班内的设计流量计算溢流井上游的沟段：按最大径流量计算溢流井下游的沟段：按被截流的雨水量计算按设计流量满流计算0.75m/s，另需校核旱流时沟内流速应比同一情况下的雨水沟道设计适当提高生活污水量工业废水量雨水量设计流量设计充满度设计最小流速设计重现期PDF created with pdfFactory trial version 6溢流井水力学设计截留干沟按满流设计，满流时堰口开始溢流。

水力学设计上，溢流开始时，二条入流管和一条截流出水管的水位应在同一高程，即堰口高程（截流沟段采用沟顶平接）溢流井构造二条入流管：上游合流干沟，上游截流干沟二条出流管：下游截流干沟，溢流管上游合流污水流量上升时，溢流井中水位随着上升，溢流量逐渐加大这时，截流干沟从重力流转入压力流，流量随着变动截流干沟终端应设窨井控制流量，以免污水厂出现来水过多而泛滥溢流过程3、截流倍数n0我国《室外排水设计规范》规定采用n0为1~5工程实际中，我国多数城市都采用n0 =3美国、日本等多采用n0 =3~5前苏联则按排放条件的不同来规定n0，具体见下表PDF created with pdfFactory trial version 7截流倍数截流雨水量与晴天平均污水量之比n0合流污水水质与截流倍数合流制污水的水质特点雨污混合水的BOD5与OC的平均浓度与晴天污水并无很大的差异（见左下表）雨污混合水的SS平均为晴天时的2倍雨污混合水水质的统计见右下表209.9188.13～394.9784.641.1～175.2SS74.2612.43～181.3458.929.9～135.8OC119.676.45～267.23112.850～195.9BOD5平均范围平均范围雨天晴天项目376184~85990215144~4807013766~28950SS11063~244907142~213705427~17450OC189112~4029012158~295709033~24350BOD5平均/ mg·L-1）范围/（mg·L-1）水样几率/%项目PDF created with pdfFactory trial version 8低截留比截留井工作示意高截留比截留井工作示意PDF created with pdfFactory trial version 9晴天污水的浓度，最大值大多在平均值的2～3倍内，雨污混合水浓度变化很大，最大值可超过平均值的10倍以上，这是因沟道晴天时的淤积在雨天时被冲刷所致。

一般雨天时的加权平均BOD5值约为晴天时的70％，很少会超过晴天时的浓度；雨天时的加权平均OC值约为晴天时的80％，但因地区不同，也有可能会超过晴天浓度的；对于SS，雨天时的加权平均浓度约为晴天时的2倍，低于晴天浓度的现象极为少见当截流雨水量增大，溢流污染物将急剧减少，当截流雨水量到达2～3mm/h时，溢流污染物将显著减少；当截流雨水量超过2～3mm/h时，溢流污染物的减少就不明显研究认为采用截流雨水量2mm/h比较适当，按全国最大小时污水平均量1mm/h计，则截流雨水量为最大小时污水量的2倍，截流管按3倍最大小时污水量设计流出负荷量与溢流负荷量三、合流制排水管渠的水力计算要点•按满流进行设计•重现期应适当放大，因为混合污水有污染•应合理确定截流倍数n0溢流井形式截流槽式溢流堰式跳跃堰式PDF created with pdfFactory trial version 10PDF created with pdfFactory trial version 11西安北石桥污水净化中心进水口溢流井进水溢流水PDF created with pdfFactory trial version 12四、合流制排水管渠设计计算举例例：某市一个区域的截流式干管的计算平面图1、设计雨量计算公式∑+==+=−+++=222003.418.3544210)4.0lg(933)lg66.4117.47(167tqFQrttPtPqy该市的暴雨强度公式：PDF created with pdfFactory trial version 132、设计人口密度200cap/ha，生活污水量标准100L/(人.d)，故生活污水比流量为：Qs＝0.231L/(s.ha)3、截流倍数为34、街道管网起点埋深1.70m。

5、合流最高月平均洪水位为12.00m例：某镇合流沟系人口密度为400人/hm2，污水量标准150L/(d·人)，ψ=0.6，t1=8min，P=1a, n0=4雨量公式：5.02.596tq v =解：污水比流量：（L·s-1·hm-2）雨水比流量：69.0864001504000 =×=vq5.025.020 )2.18(7.357)2.18(6.02.596'ttq v +=+×=截流式合流沟道水力学计算实例求：截流干沟3-2-1-0的设计流量及D、I、vPDF created with pdfFactory trial version 141、城市旧合流制排水管渠系统的改造改合流制为分流制改为截流式合流对溢流的混合污水进行适当控制对溢流的混合污水量进行控制五、我国合流沟道系统的工作情况与改造问题PDF created with pdfFactory trial version 152、改造后的截流式合流沟道系统并不理想，主要原因有：规范规定截流雨水量倍数n0一般用1～5，实际上为节省投资，一般用0.5～1.0，截流倍数过小，致使大量污染物泄入水体，远远超过水体的自净能力城市污水厂处理能力不足。

目前城市污水厂按晴天污水量设计，甚至在晴天污水量下也已经超负荷运行，因雨天处理能力依旧，迫使大量雨污混合水不经处理直接流出目前大量工业废水并没有达到进入城市排水沟道的水质要求，特别是一些水量大、浓度高或有毒的废水未经处理直接排入城市沟道我国北方河流的流量较小，流量的季节性变化很大将合流沟系改造成分流制一般需具备三个技术条件（3）城市街道要有足够的地下空间，使有可能实现铺设雨水和污水两个沟系（2）工厂内部的雨水和冷却水等排水系统与工业、生活污水系统分开（1）所有街坊与庭院都需具有雨水与污水两个沟道系统，严格分流（1）、（2）两条件难以具备，并且要改建几乎所有的接户管,要破坏大量路面，改造工作量极大，需要很长时间才可能完成，因此合流制改造成分流制在实践中较难实现从技术和经济两个角度看，污水不经处理直接排入水体的合流沟道，主要的改造方向是向截流式合流沟道过渡PDF created with pdfFactory trial version 164、把直接排放型的合流沟道改造为截流式合流沟道，为达到理想的效果，需规划设计好几个方面:• 截流倍数的选用要适当提高，我国《规范》建议的截流倍数1～5较低，所用n0值宜根据不同地区的水体稀释能力和自净能力作不同程度的提高。

• 合流沟系污水处理厂的设计，应对截流污水作适当处理，处理能力应与截流量相适应• 溢流井的位置、构造要得当，发挥其应有的作用• 溢流口附近可设置雨污混合水调节池，以截取初雨径流，改善溢流污水水质，在晴天时把调节池中混合污水送至处理厂处理• 截流干沟的布置应与市内河道的整治和城市防洪排涝规划相结合PDF created with pdfFactory trial version 。