第二部分 污水管道系统设计污水管道系统的设计步骤设计资料的调查设计方案的确定污水管网设计计算设计图纸的绘制污水管道系统的规划布置
（ § 2-2 ） 污水设计流量的计算（ § 2-3 ）
污水管网水力计算（各管段直径、埋深、衔接设计与计算,污水提升泵站的设置）（ § 2-5）
各设计管段划分及其设计流量计算（ § 2-4）
（ § 2-1）
（ § 2-6）
§ 2-1 设计资料的调查明确设计任务的资料,城市的总体规划及其他基础设施情况自然资料：
地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、风向、降雨量等水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级工程资料,道路、通讯、供水、供电、煤气等
§ 2-2 污水管道系统的规划布置主要内容有：
一、确定排水体制和排水区界，划分排水流域；
二、选择污水厂和出水口的位置；
三、管道定线：
拟定污水干管及主干管的路线；支管的布置与定线；
四、确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置等。
五、控制点的确定一、确定排水体制和排水区界，划分排水流域
1、排水体制的确定根据,室外排水设计规范,规定，一般新建的城市和地区排水系统采用分流制；对老城区排水系统的改建可采用合流制。并兼顾考虑环境保护的要求、造价和维护管理等方面。
2、确定排水区界排水区界是污水排水系统设置的界限。凡是采用完善卫生设备的建筑区都应设置污水管道。
3、划分排水流域在丘陵及地形起伏的地区，通常根据等高线划分排水区域。
在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。
有河流或铁路等障碍物贯穿时，应根据地形和周围水体情况划分。
每一个排水流域内要有一个或一个以上的干管，并根据流域地势确定水流方向和污水需要抽升的地区。
I
III
II
IV
二、选择污水厂和出水口的位置污水厂和出水口的数目和位置，将影响到管道系统的主干管的数目和走向。
确定污水厂、出水口的数目和位置，应考虑以下因素：
城市规模；
地形因素；
风向因素；
河流的位置和流向；
在考虑以上因素的情况下，进行技术经济分析、比较，确定污水厂的数目和位置。
I
III
II
IV
选择污水厂出水口的位置三、管道定线污水管道的定线，一般按 先确定主干管、再定干管、最后确定支管的 顺序进行。
在总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向与平面布置。
在详细规划中，除以上内容外，还要决定污水支管的走向及位置。
1,定线原则：
应尽可能在管线较短、埋深较浅的情况下，让最大区域的污水能自流排出。
为了实现这一原则，在定线时，应尽可能研究各种影响因素，使拟定的路线能利用有利因素，避免不利因素。
—— 在总平面图上确定污水管道的位置和走向。
三、管道定线
2、管道定线的影响因素
（ 1）地形,
在定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，
顺坡排水。在排水区域较低处，敷设主干管或干管，这样干管或支管的污水能自流接入。
如：在地形平坦稍向一侧倾斜时，常采用正交式的布置方式如：在地形倾向河道的坡度较大时，
常采用平行式的布置方式
2、管道定线的影响因素
（ 2）污水厂和出水口的数目和位置污水厂和出水口的数目与位置，将影响到主干管的数目和位置。
（ 3）所采用的排水体制分流制系统一般有两个或两个以上的管道系统，定线时必须在平面上和高程上互相配合；
采用合流制要确定截流干管及溢流井的位置；
采用混合体制时，则要考虑两种体制管道的连接方式。
三、管道定线
3、管道定线时注意事项三、管道定线主干管布置在坚硬密实土壤中尽量少穿河流、铁路、山谷和高地避免与地下构筑物交叉不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下
（通常设在污水量较大一侧或地下管线较少一侧的人行道、
绿化带或慢车道下，当道路宽度超过 40米时，可考虑在道路两侧各设一条污水管）
集中流量尽量排入上游四、确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置根据流域地势确定污水需要抽升的地区（局部泵站）。
泵站设置地点中途泵站局部泵站总泵站五、控制点的确定
—— 对管道系统的埋深起控制作用的点，通常在管道起点或最低最远点。
各条管道的起点大都是该条管道的控制点。这些控制点中离污水厂最远的那点，通常是整个系统的控制点。
确定控制点的标高，
一方面，要保证排水区域内各点的污水都能够排出；
另一方面，不能因为照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。
§ 2-3 污水设计流量的计算污水设计流量
—— 指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，
污水设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量。
生活污水设计流量居住区生活污水公共建筑生活污水工业企业生活污水及淋浴污水工业废水设计流量
1、生活 污水设计流量的计算
（ 1）居住区生活污水量计算
3 6 0 0241?
ZKNnQ
式中,Q1—— 居住区生活污水设计流量,L/s；
n—— 居住区生活污水量标准 （ 定额 ） （ L/(d.人 )）,也可按该地区居民生活用水定额的 80%~90%选用
N—— 设计人口数,按规划部门根据统计资料提供的参数选用；常用人口密度和服务面积相乘得到
KZ—— 总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值居住区生活污水排水定额卫生设备情况室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设备和淋浴设备室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应分 区一 二 三 四 五生活污水每人每日排水定额（ L）
55-90
90-125
130-170
60-95
100-140
140-180
65-100
110-150
145-185
65-100
120-160
150-190
55-90
100-140
140-180
注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东的一部分；
第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分；
第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；
第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部；
第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小部分
Kd—— 日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值
Kh—— 时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值
KZ=Kd Kh
生活污水量总变化系数因为一般城市缺乏日变化系数和时变化系数的数据，要直接采用上式计算总变化系数有困难。
总变化系数与平均流量之间有一定的关系。 平均流量越大，总变化系数越小。
污水平均日流量
（ L/s） 5 15 40 70 100 200 500 ﹥ 1000
总变化系数（ KZ） 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
2.7 / Q0.11 （ 5 L/s ﹤ Q﹤ 1000 L/s）
1.3 Q≥1000 L/s时也可按照以下公式求：
KZ=
2.3 Q≤5 L/s时
（ 2）公共建筑生活污水量计算
3 6 0 0242?
hKNSQ
式中,Q2—— 公共建筑生活污水设计流量,L/s；
S—— 公共建筑最高日生活污水量标准 （ L/(d.人 )）,一般按,建筑给水排水设计规范,中有关公共建筑的用水量标准选用,
排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用 。
Kh—— 时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值公共建筑生活污水量的计算可与居民生活污水量合并计算，也可单独计算。 合并计算时,生活污水量定额应选用综合生活污水量定额（可参考该地区综合生活用水定额的 80%~90%选用）。
单独计算时，则用下列公式计算：
（ 3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
3 6 0 03 6 0 0
2211222111
3
DCDC
T
KBAKBAQ
式中,Q3—— 工业企业生活污水及淋浴污水设计流量,L/s；
A1—— 一般车间最大班职工人数,人；
B1—— 一般车间职工生活污水量标准,为 25(L/(人,班 ))；
T—— 每班工作时数,h。
K1—— 一般车间生活污水量时变化系数,以 3.0计；
A2—— 热车间最大班职工人数，人；
B2—— 热车间职工生活污水量标准,为 35(L/(人,班 ))；
K2—— 热车间生活污水量时变化系数,以 2.5计；
C1—— 一般车间最大班使用淋浴的职工人数,人；
D1—— 一般车间的淋浴污水量标准,为 40(L/(人,班 ))；
C2—— 热车间最大班使用淋浴的职工人数,人；
D2—— 热车间的淋浴污水量标准,为 60(L/(人,班 ))；
2、工业废水设计流量的计算工业废水设计流量计算公式
T
KMmQ Z
36004
式中,Q4—— 工业废水设计流量,L/s；
m—— 生产过程中每单位产品的废水量标准,
L/单位产品；
M—— 产品的平均日产量；
T—— 每日生产时数；
KZ—— 总变化系数,与工业企业性质有关 。
日变化系数为 1,时变化系数可以实测 （ 最大时流量 /平均时流量 ）,也可以按经验值选用 （ 见 P28页 ） 。
3、污水总设计流量的计算
Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗
Q渗 指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算。
该方法是假定排出的各种污水，都是在同一时间内出现最大流量的，即采用简单累加法来计算流量的。
例：某城镇居住小区污水管网设计该居住小区街坊总面积 50.20hm2,人口密度为 350cap/hm2，居民生活污水量定额为 120L/cap.d;
有两座公共建筑，火车站和公共浴室的污水设计流量分别为 3.00L/s和 4.00L/s；有两个工厂，工厂甲的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为 25.00L/s，工厂乙的的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为 6.00L/s。全部污水统一送至污水厂处理。试计算该小区污水设计总流量。
解,（ 1） 居民区生活污水设计流量：
3 6 0 0241 ZKNnQ
N=350× 50.20=17570（ cap）
Qd=（ 120× 17570） ÷ （ 24× 3600） =24.40（ L/s）
KZ=2.7 ÷ Qd 0.11=2.7 ÷ 24.40 0.11=1.9
Q1=24.40× 1.9 =46.36 （ L/s）
（ 2）公共建筑生活污水设计流量,题目已直接给出
Q2=3.00+4.00=7.00 （ L/s）
（ 3） Q3+Q4=25.00+6.00=31.00 （ L/s）
（ 4）将各项污水求和得该小区污水设计总流量：
Q1+Q2+Q3+Q4=46.36+7.00+31.00=84.36 （ L/s）
（ 1）城镇居住区生活污水设计流量计算表（表 2-3）
居住区名称排水流域编号居住区面积
ha
人口密度
cap/h
a
居民人数
cap
生活污水定额
L/cap.
d
平均污水量 总变化系数
KZ
设计流量
m3/d m3/h L/s m3/h L/s
旧城区
Ⅰ 61.49 520 31964 100 3196.4 133.18 37 1.81 241.06 66.97
文教区
Ⅱ 41.49 440 18436 140 2581.04 107.54 29.87 1.86 200.02 55.56
工业区
Ⅲ 52.85 480 25363 120 3044.16 126.84 35.23 1.82 231.08 64.19
合计 — 155.51 — 75768 — 8821.60 367.56 102.10 1.62 595.44 165.40
（ 2）城市公共建筑污水设计流量该城市没有公共建筑物的基础资料。故设计时不考虑公共建筑污水设计流量。
（ 3）各工厂生活污水及淋浴污水设计流量计算表
（表 2-6）
工厂名称班数每班时数
(h)
生活污水 淋浴污水 合计职工人数
（人）
污水量标准
L
日流量
m3
最大班流量
m3
时变化系数最大时流量
m3
最大秒流量 L
使用淋浴的职工人数 (人）
污水量标准
L
日流量
m3
最大时流量
m3
最大秒流量
L
日流量
m3
最大时流量
m3
最大秒流量
L日最大班日最大班酿酒厂
3 8
418 156 35 14.63 5.46 2.5 1.71 0.47 292 109 60 17.52 6.54 1.82 32.15 8.25 2.29
256 108 25 6.40 2.70 3.0 1.01 0.28 89 38 40 3.56 1.52 0.42 9.96 2.53 0.70
肉类加工厂
3 8
520 168 10.04 8.8 2.49
234 92 11.94 2.27 0.63
合计 176.65
70.4
4
23.7
9 6.6 189.76 63.7 17.7
368.
9
87.4
9
24.2
6
（ 4）城镇工业废水的设计流量计算表（表 2-4）
工厂名称 班数各班时数
（ h）
单位产品
（ 1t）
日产量 （ t）
单位产品废水量
（ m3/t）
平均流量 总变化系数设计流量
m3/d m3/h L/s m3/h L/s
酿酒厂 3 8 酒 15 18.6 279 11.63 3.23 3 34.89 9.69
肉类加工厂 3 8 牲畜 162 15 2430 101.25 28.13 1.7 172.13 47.82
造纸厂 3 8 白纸 12 150 1800 75 20.83 1.45 108.75 30.20
皮革厂 3 8 皮革 34 75 2550 106.25 29.51 1.4 148.75 41.31
印染厂 3 8 布 36 150 5400 225 62.5 1.42 319.5 88.75
合计 — — — — — 12459 519.13 144.2 — 784.02 217.77
城镇污水总流量综合表（表 2-5）
排水工程对象平均日污水流量（ m3/d） 最大时污水流量（ m3/h） 设计流量（ L/s）
生活污水 进入城镇污水管 道的生产废水 生活污水进入城镇污水管道的生产废水生活污水进入城镇污水管道的生产废水居住区 8821.60（来自表 2— 3） —— 595.44 （来自表 2— 3） —— 165.40 （来自表 2— 3） ——
工厂 368.90（来自表 2— 6） 12459（来自表 2— 4） 87.49（来自表 2— 6） 784.02（来自表 2— 4） 24.26（来自表 2— 6） 217.77 （来自表 2— 4）
合计 9190.50 12459 682.93 784.02 189.66 217.77
总计 21649.5 1466.95 407.43
一、设计管段及其划分在排水管网中，为了管道连接和清通方便，需要设置检查井。
一般检查井的设置位置有：
流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长时（ 30~100m）
§ 2-4 各设计管段划分及其设计流量计算从理论上讲，计算管道的设计流量时，应该把两个检查井之间的管道作为一个计算管段。
为了简化计算，不需要把每个检查井都作为计算节点，有流量汇入的检查井才作为计算节点。计算节点之间的管道称为一个计算管段。
计算管段,两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。
1 ⊙ 2 ⊙ 3 ⊙ 4 ⊙
⊙ ⊙ ⊙ 5 ⊙
6 ⊙
7 ⊙
二、设计管段的设计流量设计流量本段流量转输流量集中流量
1 2 3 4
A B
工厂
D
q
（ 1）本段流量 q1：是从管段沿线街坊流来的污水量
（ 2）转输流量 q2,是从上游管段和旁侧管段流来的污水量
5
（ 3）集中流量 q3：是从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量（包括工业企业的工业废水、生活污水、淋浴污水量）
C
居住区生活污水设计流量集中流量本段流量转输流量本段流量转输流量
ZKqFq 01
式中,q1—— 设计管段的本段流量,L/s；
F—— 设计管段服务的街坊面积，公顷；
q0—— 单位面积的本段平均流量，即比流量,L/s.公顷
KZ—— 生活污水量总变化系数；
8 6 4 0 00
pnq
式中,n—— 污水量标准,L/(人,d)；
p—— 人口密度，人 /公顷。
本段流量 q1可用下式计算 A
1 2
q0可用下式求得初步设计时，只计算干管和主干管的流量，技术设计时，
应计算全部管道的流量
§ 2-5 污水管网的水力计算一、污水管道中污水流动的特点二、污水管道水力计算的基本公式三、污水管道水力计算的设计参数四、污水管道的水力计算方法五、污水管道水力计算应注意的问题一、污水管道中污水流动的特点
1、污水管道内水质特点：
含有一定数量的无机物和有机物，但总的说来，污水中的水分一般在 99%以上，因此可假定污水按照一般液体流动的规律流动。
2,污水管道内水流特点重力流非满流近似均匀流二、污水管道水力计算的基本公式式中,Q—— 流量,m3/s；
ω—— 过水断面面积,m2；
v—— 流速,m/s；
R—— 水力半径 （ 过水断面积与湿周的比值 ）,m；
I—— 水力坡度 （ 即水面坡度,等于管底坡度 ） ；
C—— 流速系数,或谢才系数 。
C值一般按曼宁公式计算,即
vQ
IRCv
6
11
RnC n—— 管壁粗糙系数管道水力计算：通过计算合理的确定管径、流速、坡度、埋深三、污水管道水力计算的设计参数设计充满度（ h/D）
设计流速（ v）
最小管径（ D）
最小设计坡度（ i）
污水管道的埋设深度污水管道的衔接
1、设计充满度（ h/D）
—— 指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。
h/D =1时，满流
h/D <1时，非满流
,室外排水设计规范,规定，最大充满度为：
h D
管径（ D）或暗渠高（ H） （ mm） 最大充满度（ h/D）
200~300
350~450
500~900
≥1000
0.55(0.60)
0.65(0.70)
0.70(0.75)
0.75(0.80)
对于明渠流：设计规范规定，设计超高不小于 0.2米为什么要做最大设计充满度的规定？
（ 1）预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，
为未预见水量的增长留有余地；
（ 2）有利于管道内的通风；
（ 3）便于管道的疏通和维护管理。
2、设计流速（ v）
—— 与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。
最小设计流速,是保证管道内不发生淤积的流速，
与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为 0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为 0.6m/s。
最大设计流速,是保证管道不被冲刷破坏的流速，
与管道材料有关；金属管道的最大流速为 10m/s，
非金属管道的最大流速为 5m/s。
***国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。
3、最小管径（ D）
1、为什么要规定最小管径？
管径过小，管道容易堵塞。如,150mm与 200mm的管道比较，前者堵塞的次数有时是后者的 2倍，使管道的养护管理费用增加；而在相同的埋深下，施工费用相差不多。
若将计算出的 150mm改为 200mm的管道的话，维护费用减少，
而且，管道的坡度可减小，使管道的埋深减小。
街坊管最小管径为 200mm，街道管最小管径为 300mm。
2、什么叫不计算管段？
在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。
(﹤ 9.19L/s,﹤ 14.63L/s)
4、最小设计坡 度（ i）
—— 相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。
（ 1） （ 2） （ 3）
规定：管径 200mm的最小设计坡度为 0.004；管径
300mm的最小设计坡度为 0.003；管径 400mm
的最小设计坡度为 0.0015。
IRCv
5、污水管道的埋设深度
（ 1）管道的埋设深度有两个意义：
覆土厚度、埋设深度 覆土厚度埋设深度
（ 3）决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？
冰冻线的要求满足地面荷载的要求 满足街坊管连接要求地面管道
（ 2）管网造价在实际工程中，污水管道的造价由选用的 管道材料,管道直径,施工现场地质条件,管道埋设深度 等四个主要因素决定。
,室外排水设计规范,规定：无保温措施的生活污水管道，
管底可埋设在冰冻线以上 0.15m；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。
国外规范规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经验确定。无养护资料时，采用如下数值：管径小于 500mm，
管底在冰冻线上 0.3m；管径大于 500mm，为 0.5m。
2）冰冻线的要求
1）满足地面荷载的要求车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于 0.7m。非车行道下，污水管的最小覆土厚度可适当减小。
3）满足街坊管连接要求接户管小区支管小区干管楼栋支管干管居住小区污水 处理 厂泵站
L
Z 1 Z 2
h
H
出户管接户管街道污水管 连接支管 街区内污水管街道污水管最小埋深示意
H=｛ Z1 － [（ Z2－ h） － I·L] ｝ +Δ h
式中,H—— 街道污水管网起点的最小埋深,m；
h—— 街坊污水管起点的最小埋深,0.6~0.7m；
Z1—— 街道污水管起点检查井检查井处地面标高,m；
Z2—— 街坊污水管起点检查井检查井处地面标高,m；
I—— 街坊污水管和连接支管的坡度；
L—— 街坊污水管和连接支管的总长度,m；
Δ h—— 连接支管与街道污水管的管内底高差,m。
L
Z 1 Z 2
h
H
出户管接户管街道污水管 连接支管 街区内污水管街道污水管最小埋深示意对于每一个具体的设计管段，从上述三个不同的因素出发，
可以得到三个不同的管底埋深或管顶覆土厚度值，这三个数值中的最大一个值就是该管段的允许最小埋设深度或最小覆土厚度。
除考虑最小埋深外，还应考虑最大埋深：
在干燥土壤中，一般不超过 7~8 m；
在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过 5 m。
5、污水管道的埋设深度（续）
（ 2）衔接的方式：
水面平接 管顶平接
6、污水管道的衔接
（ 1）衔接的原则：
尽可能地提高下游管段的高程，减小埋深，降低造价；
避免上游管段回水淤积。
跌水连接四、污水管道的水力计算方法在进行污水管道水力计算时，各管段的设计流量为已知。
污水管网水力计算包括两方面内容：
1、确定各管段的直径和坡度 （流速和充满度）
确定出的管段直径和坡度，必须符合设计规范要求，即：计算得来的一定管径在一定坡度的敷设下，通过设计流量时，流速要满足最小流速、最大流速的要求，充满度要满足最大充满度的要求。
2,确定各管段始点和终点的埋设深度 （水面标高、管底标高）
处理好各管段之间的衔接设计
1、确定各管段的直径和坡度确定管段的直径和坡度，应从上游管段开始，依次向下游管段计算。
vQ IRCv
在具体计算时，设计流量 Q和管道粗糙系数 n已知,还有管径 D,充满度 h/D、管道坡度 I和流速 v是未知的，因此需要先假定 2个求其它两个，这样的数学计算非常复杂，而且经常要试算。为了简化计算，常采用水力计算图进行。
见附表。
对每一张水力计算图而言，管径 D和粗糙系数 n是已知的，图上的曲线表示的是 Q,v,I,h/D之间的关系，这四个因素中，只要确定两个因素，就可以通过图查出其它两个因素。计算时,Q为已知,D不知，应确定 D。只要再知道一个因素就可以查图计算了,通常情况下先想办法假定坡度 I。
由 Q和 I，就可查图得出 v,h/D → 复核 v,h/D 的设计规定 → 若符合，则该管段的 D,I(v,h/D)即确定。若不符合，重新设定 I或管径 D进行计算。
计算中涉及到管径的假定。 坡度和管径的假定是相互制约的。
（ Q,v,D,n,h/D,I）
管道坡度可以先假定为地面坡度，管径的选择越小越好。选择时，
采用 污水管道直径选用图,
（ 1） 在有较大坡度地区时,先假定管道的敷设坡度 I,然后求出管径在该图中，根据设计流量和坡度可以确定一个点，根据该点所处的区域即可选定一个合适管径。
管道的直径采用 污水管道直径选用图选择 。
（ 2） 在平坦或反坡地区时,先假定管道的直径，然后求出敷设坡度 I
按上述方法，可以暂时确定出每一个管段的管径和坡度。
确定出的管径和坡度还要进行复核。
复核时，可以根据水力计算图进行查图计算，当计算出的 v、
h/D 符合设计规定时，则初步确定的 管径和坡度即为所求，此时管道的 v,h/D 也就计算出来了。若 v,h/D 中有一个不符合设计规定时，
则要调整管径或管道坡度重新计算。
另外，在计算时，还要注意一点，就是不计算管段的水力计算。 不计算管段一般在管网的起端，当街坊起端流量小于 9.19L/s，街道起端流量小于 14.63L/s时，管道分别采用 200mm和 300mm的管径。
2,确定各管段始点和终点的埋设深度
（水面标高、管底标高）
即衔接设计，衔接设计也是由上游管段向下游管段进行的。
（ 1）首先确定第一个管段的起点、终点的埋深 （管底标高、水面标高）
a、确定出第一个管段的起点埋深 H1：
第一个管段的起点通常是管网的控制点。根据埋深的三个要求，确定出第一个管段的起点埋深 H1
b,起点的管底标高 =起点的地面标高 E1－起点埋深 H1
c、起点的水面标高 =起点的管底标高 +管中水 深 h
d,终点的管底标高＝起点的管底标高 － I× L
e,终点的水面标高＝终点的管底标高 +管中水 深 h
f,终点的埋深 H2=终点的地面标高 E2－终点的管底标高覆土厚度埋设深度地面管道
（ 2）确定第二个管段的起点、终点的埋深
（管底标高、水面标高）
首先应确定与第一个管段的衔接关系（根据具体情况选用一种 ）
如管顶平接（上游管段的终点与下游管段的起点管顶标高相同）
第二管段起点的管底标高＝ 上游 终点的管底标高 +上游管径－下游管径第二管段起点的水面标高＝ 起 点的管底标高 +管中水深 h
第二管段起点的埋深 H1=起点的地面标高 E1－起点的管底标高即可求出第二管段终点的管底标高、水面标高、埋设深度如水面平接（ 上游管段的终点与下游管段的起点水面标高相同）
第二管段起点的管底标高＝ 上游 终点的水面标高－下游管中的水深同理可依次求出后续下游管段的起点和终点埋深五、污水管道水力计算应注意的问题
（ 1）确定管道的管径和坡度应与确定管道的起点终点埋深交错进行。
（ 2）必须仔细研究管网系统的控制点。
控制点常位于区域的最远或最低处。各条管道的起点、低洼地区的个别街坊、污水出水口较深的工业企业或公共建筑都是研究的对象。
（ 3） 水力计算从上游依次向下游进行一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也应相应增加或不变。但是，当管道坡度突然变小时，设计流速才允许减小。
另外，随着设计流量逐段增加，设计管径也应相应增加或不变。
但是，当管道坡度突然增大时，管径也可以减小，减小的范围不得超过
50～ 100mm。
（ 4）跌水井的设置在地面坡度太大时，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，
管道坡度往往需要小于地面坡度。这就有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，因此在适当的点可设置跌水井。
在旁侧管与干管的连接处。要考虑干管的埋深是否允许旁侧管接入，根据情况设置跌水井。
（ 5）泵站的设置在干燥土壤中，管道的埋深一般不超过 7~8 m；在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过 5 m。 如果超过，则要设置泵站。
五、污水管道水力计算应注意的问题
§ 2－ 6 设计图纸的绘制
§ 2－ 7 污水管道的设计计算举例原始资料：
给定某市的街坊平面图，如下页图。居住区街坊人口密度为 350人 /公顷,污水量标准为 120L/(人,d),火车站和公共浴室的设计污水量分别为 3L/s和 4L/s，工厂甲和工厂乙的废水总设计流量分别为 25L/s与 6L/s。生活污水及经过局部处理的工业废水全部送至污水处理厂进行处理。工厂甲废水排出口的管底埋深为
2.0m
平面图浴一、在平面图上布置污水管道污水厂二、街坊编号并计算街坊面积污水厂
1 2 3 4 5 6
7 12
13 18
27
计算街坊面积并填入下表街坊编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
街坊面积
（公顷）
1.21 1.70 2.08 1.98 2.20 2.20 1.43 2.21 1.96 2.04 2.40
街坊编号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
街坊面积
（公顷）
2.40 1.21 2.28 1.45 1.70 2.00 1.80 1.66 1.23 1.53 1.71
街坊编号 23 24 25 26 27
街坊面积
（公顷）
1.80 2.20 1.38 2.04 2.40
街坊面积（见教材表 2-11）
三、划分设计管段，计算设计流量污水厂
1 2 3 4 5 6
1、划分设计管段
1 2 3 4 5 6 7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23
24 25 26 27
2、计算各管段的设计流量污水干管设计流量计算表（见教材 P48表 2-12）
管段编号居 住 区 生 活 污 水 量 Q1
本 段 流 量街区编号街区面积
（ ha）
比流量
q0
(L/(s·ha)
流量
q1
(L/s)
转输流量
q2
(L/s)
合计平均流量
q1+q2
(L/s)
总变化系数
Kz
生活污水设计流量
Q1
(L/s)
集中流量 q3
本段流量
(L/s)
转输流量
(L/s)
设计流量
(L/s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1211
1~2 25.00 25.00
8~9 1.41？ 1.41 2.3？ 3.24？ 3.24
9~10 3.18？ 3.18 2.3 7.31？ 7.31
10~2 4.88？ 4.88 2.3 11.23 11.23
2~3 24 2.20 0.486？ 1.07？ 4.88 5.95 2.2 13.09 25.00 38.09
3~4 25 1.38 0.486 0.67 5.95 6.62 2.2 14.56 25.00 39.56
11~12 3.00 3.00
…
比流量 q0=（ 120× 350）
÷ 86400=0.486
四、管道的水力计算管段编号管段长度
L
(m)
设计流量
q
(L/s)
管段直径
D
(mm)
管段坡度
I
(‰)
管内流速
v
(m/s)
充满度
h/D
(%) h(m)
降落量
I·L
(m)
标高 (m)
地面 水面 管内底埋设深度
(m)
上端上端 上端 上端下端 下端 下端 下端
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1、首先将管段的编号、长度、设计流量、上下端地面标高等已知数据填入下表中
1~2 110 25 86.20 86.10
2~3 250 38.09 86.10 86.05
3~4 170 39.56 86.05 86.00
… … … … …
1）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段 1~2的地面坡度为（ 86.20
－ 86.10） ÷ 110=0.0009
2）选择管径（根据管径选择图），流量为 25 L/s的最大管径为 300mm,在管径选择图上，对应的坡度为 2.01‰ 。查 300mm水力计算图可以得出 v=0.61m/s,充满度为 h/D=55.75%.
2、确定 1~2管段的管径、坡度（流速、充满度）
300 3.00 0.70 51
3、进行 1~2管段的衔接设计,计算管段起点 1点的管底标高,86.20 -2.00=84.20m
0.153 0.330
水深 h=0.30× 0.51=0.153m。
84.20
上端水面标高 =84.20+0.153=84.353m
84.353 2.00
管段的降落量 =I× L=0.003× 110=0.330m 可求出下端的管内底、水面标高、埋设深度
83.87084.023 2.23
调整坡度为 3.00‰,管径不变。 查 300mm水力计算图可以得出 v=0.70m/s,充满度为 h/D=51%.符合要求，填入下表管段编号管段长度
L
(m)
设计流量
q
(L/s)
管段直径
D
(mm)
管段坡度
I
(‰)
管内流速
v
(m/s)
充满度
h/D
(%) h(m)
降落量
I·L
(m)
标高 (m)
地面 水面 管内底埋设深度
(m)
上端上端 上端 上端下端 下端 下端 下端
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1~2 110 25 86.20 86.10
2~3 250 38.09 86.10 86.05
3~4 170 39.56 86.05 86.00
… … … … …
1）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段 2~3的地面坡度为
（ 86.10－ 86.05） ÷ 250=0.0002
2）选择最大管径（根据管径选择图），流量为 38.09 L/s的最大管径为 350mm,在管径选择图上，对应的坡度为 1.54‰ 。查 350mm水力计算图可以得出 v=0.61m/s,充满度为 h/D=62.7%，
不符合要求，调整 v=0.70m/s,重新查表计算,得坡度为 2.32 ‰,充满度为 h/D=55.0%,填入下表
4、确定 2~3管段的管径、坡度（流速、充满度）
300 3.00 0.70 51
5、进行 2~3管段的衔接设计,1~2管段与 2~3管段的管径不相同，应采用管顶平接。
0.153 0.33
水深 h=0.35× 0.55=0.193m。
84.20
上端管内底标高 =84.17 － 0.35=83.82m
84.353 2.00
管段的降落量 =I× L=0.00232× 250=0.58m 可求出下端的管内底标高 =83.82－ 0.58=83.24m
83.87084.023 2.23
350 2.32 0.70 55.0
管顶平接即 1~2管段终点的管顶标高与 2~3管段起点的管顶标高相同。（ 2~3管段上端的管顶标高 =1~2管段末段的管顶标高即 83.870+0.3=84.17m)
84.0130.193 83.82 83.24
同理，可求出下端的水面标高 =84.013－ 0.58=83.433m
83.433
最后求出管段上下端的埋深
2.28 2.810.58
管段编号管段长度
L
(m)
设计流量
q
(L/s)
管段直径
D
(mm)
管段坡度
I
(‰)
管内流速
v
(m/s)
充满度
h/D
(%) h(m)
降落量
I·L
(m)
标高 (m)
地面 水面 管内底埋设深度
(m)
上端上端 上端 上端下端 下端 下端 下端
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1~2 110 25 86.20 86.10
2~3 250 38.09 86.10 86.05
3~4 170 39.56 86.05 86.00
300 3.00 0.70 51.0 0.153 0.33 84.2084.353 2.0083.8784.023 2.23
350 2.32 0.70 55.0 84.0130.193 83.82 83.2483.433 2.28 2.81
350 2.24 0.70 57.5 83.4330.201 83.2320.493
0.58
82.94 82.739 2.818 3.261
6、确定 3~4管段的管径、坡度（流速、充满度）
1）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段 3~4的地面坡度为
（ 86.05－ 86.00） ÷ 170=0.0003
2）选择最大管径（根据管径选择图），流量为 39.56 L/s的最大管径为 350mm,在管径选择图上，对应的坡度为 1.50‰ 。查 350mm水力计算图可以得出 v=0.60m/s,充满度为 h/D=66.1%，
不符合要求，重新调整计算。
调整 v=0.70m/s,重新查表计算得 坡度为 2.24 ‰ 充满度为 h/D=57.5% 。符合要求，填入上表
7、进行 3~4管段的衔接设计,2~3管段与 3~4管段的管径相同，应采用水面平接。
水面平接即 2~3管段终点的水面标高与 3~4管段起点的水面标高相同。（ 3~4管段上端的水面标高为 83.433m) 水深 h=0.350× 0.575=0.201m。
上端管内底标高 =83.433－ 0.201=83.232m 管段的降落量 =I× L=0.00224× 220=0.493m
下端水面标高 =83.433 － 0.493=82.94m 下端管内底标高 =83.232 － 0.493=82.739m
8、绘制管道的平面图和纵剖面图污水厂
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23
24 25 26 27
D=300
I=3.00‰
L=110
第二章 作业题
P60~61
思考题,1,3,6,7,9,10,11,12
习题,1,2
（ § 2-2 ） 污水设计流量的计算（ § 2-3 ）
污水管网水力计算（各管段直径、埋深、衔接设计与计算,污水提升泵站的设置）（ § 2-5）
各设计管段划分及其设计流量计算（ § 2-4）
（ § 2-1）
（ § 2-6）
§ 2-1 设计资料的调查明确设计任务的资料,城市的总体规划及其他基础设施情况自然资料：
地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、风向、降雨量等水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级工程资料,道路、通讯、供水、供电、煤气等
§ 2-2 污水管道系统的规划布置主要内容有：
一、确定排水体制和排水区界，划分排水流域；
二、选择污水厂和出水口的位置；
三、管道定线：
拟定污水干管及主干管的路线；支管的布置与定线；
四、确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置等。
五、控制点的确定一、确定排水体制和排水区界，划分排水流域
1、排水体制的确定根据,室外排水设计规范,规定，一般新建的城市和地区排水系统采用分流制；对老城区排水系统的改建可采用合流制。并兼顾考虑环境保护的要求、造价和维护管理等方面。
2、确定排水区界排水区界是污水排水系统设置的界限。凡是采用完善卫生设备的建筑区都应设置污水管道。
3、划分排水流域在丘陵及地形起伏的地区，通常根据等高线划分排水区域。
在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。
有河流或铁路等障碍物贯穿时，应根据地形和周围水体情况划分。
每一个排水流域内要有一个或一个以上的干管，并根据流域地势确定水流方向和污水需要抽升的地区。
I
III
II
IV
二、选择污水厂和出水口的位置污水厂和出水口的数目和位置，将影响到管道系统的主干管的数目和走向。
确定污水厂、出水口的数目和位置，应考虑以下因素：
城市规模；
地形因素；
风向因素；
河流的位置和流向；
在考虑以上因素的情况下，进行技术经济分析、比较，确定污水厂的数目和位置。
I
III
II
IV
选择污水厂出水口的位置三、管道定线污水管道的定线，一般按 先确定主干管、再定干管、最后确定支管的 顺序进行。
在总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向与平面布置。
在详细规划中，除以上内容外，还要决定污水支管的走向及位置。
1,定线原则：
应尽可能在管线较短、埋深较浅的情况下，让最大区域的污水能自流排出。
为了实现这一原则，在定线时，应尽可能研究各种影响因素，使拟定的路线能利用有利因素，避免不利因素。
—— 在总平面图上确定污水管道的位置和走向。
三、管道定线
2、管道定线的影响因素
（ 1）地形,
在定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，
顺坡排水。在排水区域较低处，敷设主干管或干管，这样干管或支管的污水能自流接入。
如：在地形平坦稍向一侧倾斜时，常采用正交式的布置方式如：在地形倾向河道的坡度较大时，
常采用平行式的布置方式
2、管道定线的影响因素
（ 2）污水厂和出水口的数目和位置污水厂和出水口的数目与位置，将影响到主干管的数目和位置。
（ 3）所采用的排水体制分流制系统一般有两个或两个以上的管道系统，定线时必须在平面上和高程上互相配合；
采用合流制要确定截流干管及溢流井的位置；
采用混合体制时，则要考虑两种体制管道的连接方式。
三、管道定线
3、管道定线时注意事项三、管道定线主干管布置在坚硬密实土壤中尽量少穿河流、铁路、山谷和高地避免与地下构筑物交叉不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下
（通常设在污水量较大一侧或地下管线较少一侧的人行道、
绿化带或慢车道下，当道路宽度超过 40米时，可考虑在道路两侧各设一条污水管）
集中流量尽量排入上游四、确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置根据流域地势确定污水需要抽升的地区（局部泵站）。
泵站设置地点中途泵站局部泵站总泵站五、控制点的确定
—— 对管道系统的埋深起控制作用的点，通常在管道起点或最低最远点。
各条管道的起点大都是该条管道的控制点。这些控制点中离污水厂最远的那点，通常是整个系统的控制点。
确定控制点的标高，
一方面，要保证排水区域内各点的污水都能够排出；
另一方面，不能因为照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。
§ 2-3 污水设计流量的计算污水设计流量
—— 指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，
污水设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量。
生活污水设计流量居住区生活污水公共建筑生活污水工业企业生活污水及淋浴污水工业废水设计流量
1、生活 污水设计流量的计算
（ 1）居住区生活污水量计算
3 6 0 0241?
ZKNnQ
式中,Q1—— 居住区生活污水设计流量,L/s；
n—— 居住区生活污水量标准 （ 定额 ） （ L/(d.人 )）,也可按该地区居民生活用水定额的 80%~90%选用
N—— 设计人口数,按规划部门根据统计资料提供的参数选用；常用人口密度和服务面积相乘得到
KZ—— 总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值居住区生活污水排水定额卫生设备情况室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设备和淋浴设备室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应分 区一 二 三 四 五生活污水每人每日排水定额（ L）
55-90
90-125
130-170
60-95
100-140
140-180
65-100
110-150
145-185
65-100
120-160
150-190
55-90
100-140
140-180
注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东的一部分；
第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分；
第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；
第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部；
第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小部分
Kd—— 日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值
Kh—— 时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值
KZ=Kd Kh
生活污水量总变化系数因为一般城市缺乏日变化系数和时变化系数的数据，要直接采用上式计算总变化系数有困难。
总变化系数与平均流量之间有一定的关系。 平均流量越大，总变化系数越小。
污水平均日流量
（ L/s） 5 15 40 70 100 200 500 ﹥ 1000
总变化系数（ KZ） 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
2.7 / Q0.11 （ 5 L/s ﹤ Q﹤ 1000 L/s）
1.3 Q≥1000 L/s时也可按照以下公式求：
KZ=
2.3 Q≤5 L/s时
（ 2）公共建筑生活污水量计算
3 6 0 0242?
hKNSQ
式中,Q2—— 公共建筑生活污水设计流量,L/s；
S—— 公共建筑最高日生活污水量标准 （ L/(d.人 )）,一般按,建筑给水排水设计规范,中有关公共建筑的用水量标准选用,
排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用 。
Kh—— 时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值公共建筑生活污水量的计算可与居民生活污水量合并计算，也可单独计算。 合并计算时,生活污水量定额应选用综合生活污水量定额（可参考该地区综合生活用水定额的 80%~90%选用）。
单独计算时，则用下列公式计算：
（ 3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算
3 6 0 03 6 0 0
2211222111
3
DCDC
T
KBAKBAQ
式中,Q3—— 工业企业生活污水及淋浴污水设计流量,L/s；
A1—— 一般车间最大班职工人数,人；
B1—— 一般车间职工生活污水量标准,为 25(L/(人,班 ))；
T—— 每班工作时数,h。
K1—— 一般车间生活污水量时变化系数,以 3.0计；
A2—— 热车间最大班职工人数，人；
B2—— 热车间职工生活污水量标准,为 35(L/(人,班 ))；
K2—— 热车间生活污水量时变化系数,以 2.5计；
C1—— 一般车间最大班使用淋浴的职工人数,人；
D1—— 一般车间的淋浴污水量标准,为 40(L/(人,班 ))；
C2—— 热车间最大班使用淋浴的职工人数,人；
D2—— 热车间的淋浴污水量标准,为 60(L/(人,班 ))；
2、工业废水设计流量的计算工业废水设计流量计算公式
T
KMmQ Z
36004
式中,Q4—— 工业废水设计流量,L/s；
m—— 生产过程中每单位产品的废水量标准,
L/单位产品；
M—— 产品的平均日产量；
T—— 每日生产时数；
KZ—— 总变化系数,与工业企业性质有关 。
日变化系数为 1,时变化系数可以实测 （ 最大时流量 /平均时流量 ）,也可以按经验值选用 （ 见 P28页 ） 。
3、污水总设计流量的计算
Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗
Q渗 指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算。
该方法是假定排出的各种污水，都是在同一时间内出现最大流量的，即采用简单累加法来计算流量的。
例：某城镇居住小区污水管网设计该居住小区街坊总面积 50.20hm2,人口密度为 350cap/hm2，居民生活污水量定额为 120L/cap.d;
有两座公共建筑，火车站和公共浴室的污水设计流量分别为 3.00L/s和 4.00L/s；有两个工厂，工厂甲的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为 25.00L/s，工厂乙的的生活、淋浴污水与工业废水的总设计流量为 6.00L/s。全部污水统一送至污水厂处理。试计算该小区污水设计总流量。
解,（ 1） 居民区生活污水设计流量：
3 6 0 0241 ZKNnQ
N=350× 50.20=17570（ cap）
Qd=（ 120× 17570） ÷ （ 24× 3600） =24.40（ L/s）
KZ=2.7 ÷ Qd 0.11=2.7 ÷ 24.40 0.11=1.9
Q1=24.40× 1.9 =46.36 （ L/s）
（ 2）公共建筑生活污水设计流量,题目已直接给出
Q2=3.00+4.00=7.00 （ L/s）
（ 3） Q3+Q4=25.00+6.00=31.00 （ L/s）
（ 4）将各项污水求和得该小区污水设计总流量：
Q1+Q2+Q3+Q4=46.36+7.00+31.00=84.36 （ L/s）
（ 1）城镇居住区生活污水设计流量计算表（表 2-3）
居住区名称排水流域编号居住区面积
ha
人口密度
cap/h
a
居民人数
cap
生活污水定额
L/cap.
d
平均污水量 总变化系数
KZ
设计流量
m3/d m3/h L/s m3/h L/s
旧城区
Ⅰ 61.49 520 31964 100 3196.4 133.18 37 1.81 241.06 66.97
文教区
Ⅱ 41.49 440 18436 140 2581.04 107.54 29.87 1.86 200.02 55.56
工业区
Ⅲ 52.85 480 25363 120 3044.16 126.84 35.23 1.82 231.08 64.19
合计 — 155.51 — 75768 — 8821.60 367.56 102.10 1.62 595.44 165.40
（ 2）城市公共建筑污水设计流量该城市没有公共建筑物的基础资料。故设计时不考虑公共建筑污水设计流量。
（ 3）各工厂生活污水及淋浴污水设计流量计算表
（表 2-6）
工厂名称班数每班时数
(h)
生活污水 淋浴污水 合计职工人数
（人）
污水量标准
L
日流量
m3
最大班流量
m3
时变化系数最大时流量
m3
最大秒流量 L
使用淋浴的职工人数 (人）
污水量标准
L
日流量
m3
最大时流量
m3
最大秒流量
L
日流量
m3
最大时流量
m3
最大秒流量
L日最大班日最大班酿酒厂
3 8
418 156 35 14.63 5.46 2.5 1.71 0.47 292 109 60 17.52 6.54 1.82 32.15 8.25 2.29
256 108 25 6.40 2.70 3.0 1.01 0.28 89 38 40 3.56 1.52 0.42 9.96 2.53 0.70
肉类加工厂
3 8
520 168 10.04 8.8 2.49
234 92 11.94 2.27 0.63
合计 176.65
70.4
4
23.7
9 6.6 189.76 63.7 17.7
368.
9
87.4
9
24.2
6
（ 4）城镇工业废水的设计流量计算表（表 2-4）
工厂名称 班数各班时数
（ h）
单位产品
（ 1t）
日产量 （ t）
单位产品废水量
（ m3/t）
平均流量 总变化系数设计流量
m3/d m3/h L/s m3/h L/s
酿酒厂 3 8 酒 15 18.6 279 11.63 3.23 3 34.89 9.69
肉类加工厂 3 8 牲畜 162 15 2430 101.25 28.13 1.7 172.13 47.82
造纸厂 3 8 白纸 12 150 1800 75 20.83 1.45 108.75 30.20
皮革厂 3 8 皮革 34 75 2550 106.25 29.51 1.4 148.75 41.31
印染厂 3 8 布 36 150 5400 225 62.5 1.42 319.5 88.75
合计 — — — — — 12459 519.13 144.2 — 784.02 217.77
城镇污水总流量综合表（表 2-5）
排水工程对象平均日污水流量（ m3/d） 最大时污水流量（ m3/h） 设计流量（ L/s）
生活污水 进入城镇污水管 道的生产废水 生活污水进入城镇污水管道的生产废水生活污水进入城镇污水管道的生产废水居住区 8821.60（来自表 2— 3） —— 595.44 （来自表 2— 3） —— 165.40 （来自表 2— 3） ——
工厂 368.90（来自表 2— 6） 12459（来自表 2— 4） 87.49（来自表 2— 6） 784.02（来自表 2— 4） 24.26（来自表 2— 6） 217.77 （来自表 2— 4）
合计 9190.50 12459 682.93 784.02 189.66 217.77
总计 21649.5 1466.95 407.43
一、设计管段及其划分在排水管网中，为了管道连接和清通方便，需要设置检查井。
一般检查井的设置位置有：
流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长时（ 30~100m）
§ 2-4 各设计管段划分及其设计流量计算从理论上讲，计算管道的设计流量时，应该把两个检查井之间的管道作为一个计算管段。
为了简化计算，不需要把每个检查井都作为计算节点，有流量汇入的检查井才作为计算节点。计算节点之间的管道称为一个计算管段。
计算管段,两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。
1 ⊙ 2 ⊙ 3 ⊙ 4 ⊙
⊙ ⊙ ⊙ 5 ⊙
6 ⊙
7 ⊙
二、设计管段的设计流量设计流量本段流量转输流量集中流量
1 2 3 4
A B
工厂
D
q
（ 1）本段流量 q1：是从管段沿线街坊流来的污水量
（ 2）转输流量 q2,是从上游管段和旁侧管段流来的污水量
5
（ 3）集中流量 q3：是从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量（包括工业企业的工业废水、生活污水、淋浴污水量）
C
居住区生活污水设计流量集中流量本段流量转输流量本段流量转输流量
ZKqFq 01
式中,q1—— 设计管段的本段流量,L/s；
F—— 设计管段服务的街坊面积，公顷；
q0—— 单位面积的本段平均流量，即比流量,L/s.公顷
KZ—— 生活污水量总变化系数；
8 6 4 0 00
pnq
式中,n—— 污水量标准,L/(人,d)；
p—— 人口密度，人 /公顷。
本段流量 q1可用下式计算 A
1 2
q0可用下式求得初步设计时，只计算干管和主干管的流量，技术设计时，
应计算全部管道的流量
§ 2-5 污水管网的水力计算一、污水管道中污水流动的特点二、污水管道水力计算的基本公式三、污水管道水力计算的设计参数四、污水管道的水力计算方法五、污水管道水力计算应注意的问题一、污水管道中污水流动的特点
1、污水管道内水质特点：
含有一定数量的无机物和有机物，但总的说来，污水中的水分一般在 99%以上，因此可假定污水按照一般液体流动的规律流动。
2,污水管道内水流特点重力流非满流近似均匀流二、污水管道水力计算的基本公式式中,Q—— 流量,m3/s；
ω—— 过水断面面积,m2；
v—— 流速,m/s；
R—— 水力半径 （ 过水断面积与湿周的比值 ）,m；
I—— 水力坡度 （ 即水面坡度,等于管底坡度 ） ；
C—— 流速系数,或谢才系数 。
C值一般按曼宁公式计算,即
vQ
IRCv
6
11
RnC n—— 管壁粗糙系数管道水力计算：通过计算合理的确定管径、流速、坡度、埋深三、污水管道水力计算的设计参数设计充满度（ h/D）
设计流速（ v）
最小管径（ D）
最小设计坡度（ i）
污水管道的埋设深度污水管道的衔接
1、设计充满度（ h/D）
—— 指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。
h/D =1时，满流
h/D <1时，非满流
,室外排水设计规范,规定，最大充满度为：
h D
管径（ D）或暗渠高（ H） （ mm） 最大充满度（ h/D）
200~300
350~450
500~900
≥1000
0.55(0.60)
0.65(0.70)
0.70(0.75)
0.75(0.80)
对于明渠流：设计规范规定，设计超高不小于 0.2米为什么要做最大设计充满度的规定？
（ 1）预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，
为未预见水量的增长留有余地；
（ 2）有利于管道内的通风；
（ 3）便于管道的疏通和维护管理。
2、设计流速（ v）
—— 与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。
最小设计流速,是保证管道内不发生淤积的流速，
与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为 0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为 0.6m/s。
最大设计流速,是保证管道不被冲刷破坏的流速，
与管道材料有关；金属管道的最大流速为 10m/s，
非金属管道的最大流速为 5m/s。
***国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。
3、最小管径（ D）
1、为什么要规定最小管径？
管径过小，管道容易堵塞。如,150mm与 200mm的管道比较，前者堵塞的次数有时是后者的 2倍，使管道的养护管理费用增加；而在相同的埋深下，施工费用相差不多。
若将计算出的 150mm改为 200mm的管道的话，维护费用减少，
而且，管道的坡度可减小，使管道的埋深减小。
街坊管最小管径为 200mm，街道管最小管径为 300mm。
2、什么叫不计算管段？
在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。
(﹤ 9.19L/s,﹤ 14.63L/s)
4、最小设计坡 度（ i）
—— 相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。
（ 1） （ 2） （ 3）
规定：管径 200mm的最小设计坡度为 0.004；管径
300mm的最小设计坡度为 0.003；管径 400mm
的最小设计坡度为 0.0015。
IRCv
5、污水管道的埋设深度
（ 1）管道的埋设深度有两个意义：
覆土厚度、埋设深度 覆土厚度埋设深度
（ 3）决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？
冰冻线的要求满足地面荷载的要求 满足街坊管连接要求地面管道
（ 2）管网造价在实际工程中，污水管道的造价由选用的 管道材料,管道直径,施工现场地质条件,管道埋设深度 等四个主要因素决定。
,室外排水设计规范,规定：无保温措施的生活污水管道，
管底可埋设在冰冻线以上 0.15m；有保温措施或水温较高的管道，距离可以加大。
国外规范规定：污水管道最小埋深，应根据当地的养护经验确定。无养护资料时，采用如下数值：管径小于 500mm，
管底在冰冻线上 0.3m；管径大于 500mm，为 0.5m。
2）冰冻线的要求
1）满足地面荷载的要求车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于 0.7m。非车行道下，污水管的最小覆土厚度可适当减小。
3）满足街坊管连接要求接户管小区支管小区干管楼栋支管干管居住小区污水 处理 厂泵站
L
Z 1 Z 2
h
H
出户管接户管街道污水管 连接支管 街区内污水管街道污水管最小埋深示意
H=｛ Z1 － [（ Z2－ h） － I·L] ｝ +Δ h
式中,H—— 街道污水管网起点的最小埋深,m；
h—— 街坊污水管起点的最小埋深,0.6~0.7m；
Z1—— 街道污水管起点检查井检查井处地面标高,m；
Z2—— 街坊污水管起点检查井检查井处地面标高,m；
I—— 街坊污水管和连接支管的坡度；
L—— 街坊污水管和连接支管的总长度,m；
Δ h—— 连接支管与街道污水管的管内底高差,m。
L
Z 1 Z 2
h
H
出户管接户管街道污水管 连接支管 街区内污水管街道污水管最小埋深示意对于每一个具体的设计管段，从上述三个不同的因素出发，
可以得到三个不同的管底埋深或管顶覆土厚度值，这三个数值中的最大一个值就是该管段的允许最小埋设深度或最小覆土厚度。
除考虑最小埋深外，还应考虑最大埋深：
在干燥土壤中，一般不超过 7~8 m；
在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过 5 m。
5、污水管道的埋设深度（续）
（ 2）衔接的方式：
水面平接 管顶平接
6、污水管道的衔接
（ 1）衔接的原则：
尽可能地提高下游管段的高程，减小埋深，降低造价；
避免上游管段回水淤积。
跌水连接四、污水管道的水力计算方法在进行污水管道水力计算时，各管段的设计流量为已知。
污水管网水力计算包括两方面内容：
1、确定各管段的直径和坡度 （流速和充满度）
确定出的管段直径和坡度，必须符合设计规范要求，即：计算得来的一定管径在一定坡度的敷设下，通过设计流量时，流速要满足最小流速、最大流速的要求，充满度要满足最大充满度的要求。
2,确定各管段始点和终点的埋设深度 （水面标高、管底标高）
处理好各管段之间的衔接设计
1、确定各管段的直径和坡度确定管段的直径和坡度，应从上游管段开始，依次向下游管段计算。
vQ IRCv
在具体计算时，设计流量 Q和管道粗糙系数 n已知,还有管径 D,充满度 h/D、管道坡度 I和流速 v是未知的，因此需要先假定 2个求其它两个，这样的数学计算非常复杂，而且经常要试算。为了简化计算，常采用水力计算图进行。
见附表。
对每一张水力计算图而言，管径 D和粗糙系数 n是已知的，图上的曲线表示的是 Q,v,I,h/D之间的关系，这四个因素中，只要确定两个因素，就可以通过图查出其它两个因素。计算时,Q为已知,D不知，应确定 D。只要再知道一个因素就可以查图计算了,通常情况下先想办法假定坡度 I。
由 Q和 I，就可查图得出 v,h/D → 复核 v,h/D 的设计规定 → 若符合，则该管段的 D,I(v,h/D)即确定。若不符合，重新设定 I或管径 D进行计算。
计算中涉及到管径的假定。 坡度和管径的假定是相互制约的。
（ Q,v,D,n,h/D,I）
管道坡度可以先假定为地面坡度，管径的选择越小越好。选择时，
采用 污水管道直径选用图,
（ 1） 在有较大坡度地区时,先假定管道的敷设坡度 I,然后求出管径在该图中，根据设计流量和坡度可以确定一个点，根据该点所处的区域即可选定一个合适管径。
管道的直径采用 污水管道直径选用图选择 。
（ 2） 在平坦或反坡地区时,先假定管道的直径，然后求出敷设坡度 I
按上述方法，可以暂时确定出每一个管段的管径和坡度。
确定出的管径和坡度还要进行复核。
复核时，可以根据水力计算图进行查图计算，当计算出的 v、
h/D 符合设计规定时，则初步确定的 管径和坡度即为所求，此时管道的 v,h/D 也就计算出来了。若 v,h/D 中有一个不符合设计规定时，
则要调整管径或管道坡度重新计算。
另外，在计算时，还要注意一点，就是不计算管段的水力计算。 不计算管段一般在管网的起端，当街坊起端流量小于 9.19L/s，街道起端流量小于 14.63L/s时，管道分别采用 200mm和 300mm的管径。
2,确定各管段始点和终点的埋设深度
（水面标高、管底标高）
即衔接设计，衔接设计也是由上游管段向下游管段进行的。
（ 1）首先确定第一个管段的起点、终点的埋深 （管底标高、水面标高）
a、确定出第一个管段的起点埋深 H1：
第一个管段的起点通常是管网的控制点。根据埋深的三个要求，确定出第一个管段的起点埋深 H1
b,起点的管底标高 =起点的地面标高 E1－起点埋深 H1
c、起点的水面标高 =起点的管底标高 +管中水 深 h
d,终点的管底标高＝起点的管底标高 － I× L
e,终点的水面标高＝终点的管底标高 +管中水 深 h
f,终点的埋深 H2=终点的地面标高 E2－终点的管底标高覆土厚度埋设深度地面管道
（ 2）确定第二个管段的起点、终点的埋深
（管底标高、水面标高）
首先应确定与第一个管段的衔接关系（根据具体情况选用一种 ）
如管顶平接（上游管段的终点与下游管段的起点管顶标高相同）
第二管段起点的管底标高＝ 上游 终点的管底标高 +上游管径－下游管径第二管段起点的水面标高＝ 起 点的管底标高 +管中水深 h
第二管段起点的埋深 H1=起点的地面标高 E1－起点的管底标高即可求出第二管段终点的管底标高、水面标高、埋设深度如水面平接（ 上游管段的终点与下游管段的起点水面标高相同）
第二管段起点的管底标高＝ 上游 终点的水面标高－下游管中的水深同理可依次求出后续下游管段的起点和终点埋深五、污水管道水力计算应注意的问题
（ 1）确定管道的管径和坡度应与确定管道的起点终点埋深交错进行。
（ 2）必须仔细研究管网系统的控制点。
控制点常位于区域的最远或最低处。各条管道的起点、低洼地区的个别街坊、污水出水口较深的工业企业或公共建筑都是研究的对象。
（ 3） 水力计算从上游依次向下游进行一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也应相应增加或不变。但是，当管道坡度突然变小时，设计流速才允许减小。
另外，随着设计流量逐段增加，设计管径也应相应增加或不变。
但是，当管道坡度突然增大时，管径也可以减小，减小的范围不得超过
50～ 100mm。
（ 4）跌水井的设置在地面坡度太大时，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，
管道坡度往往需要小于地面坡度。这就有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，因此在适当的点可设置跌水井。
在旁侧管与干管的连接处。要考虑干管的埋深是否允许旁侧管接入，根据情况设置跌水井。
（ 5）泵站的设置在干燥土壤中，管道的埋深一般不超过 7~8 m；在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过 5 m。 如果超过，则要设置泵站。
五、污水管道水力计算应注意的问题
§ 2－ 6 设计图纸的绘制
§ 2－ 7 污水管道的设计计算举例原始资料：
给定某市的街坊平面图，如下页图。居住区街坊人口密度为 350人 /公顷,污水量标准为 120L/(人,d),火车站和公共浴室的设计污水量分别为 3L/s和 4L/s，工厂甲和工厂乙的废水总设计流量分别为 25L/s与 6L/s。生活污水及经过局部处理的工业废水全部送至污水处理厂进行处理。工厂甲废水排出口的管底埋深为
2.0m
平面图浴一、在平面图上布置污水管道污水厂二、街坊编号并计算街坊面积污水厂
1 2 3 4 5 6
7 12
13 18
27
计算街坊面积并填入下表街坊编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
街坊面积
（公顷）
1.21 1.70 2.08 1.98 2.20 2.20 1.43 2.21 1.96 2.04 2.40
街坊编号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
街坊面积
（公顷）
2.40 1.21 2.28 1.45 1.70 2.00 1.80 1.66 1.23 1.53 1.71
街坊编号 23 24 25 26 27
街坊面积
（公顷）
1.80 2.20 1.38 2.04 2.40
街坊面积（见教材表 2-11）
三、划分设计管段，计算设计流量污水厂
1 2 3 4 5 6
1、划分设计管段
1 2 3 4 5 6 7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23
24 25 26 27
2、计算各管段的设计流量污水干管设计流量计算表（见教材 P48表 2-12）
管段编号居 住 区 生 活 污 水 量 Q1
本 段 流 量街区编号街区面积
（ ha）
比流量
q0
(L/(s·ha)
流量
q1
(L/s)
转输流量
q2
(L/s)
合计平均流量
q1+q2
(L/s)
总变化系数
Kz
生活污水设计流量
Q1
(L/s)
集中流量 q3
本段流量
(L/s)
转输流量
(L/s)
设计流量
(L/s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1211
1~2 25.00 25.00
8~9 1.41？ 1.41 2.3？ 3.24？ 3.24
9~10 3.18？ 3.18 2.3 7.31？ 7.31
10~2 4.88？ 4.88 2.3 11.23 11.23
2~3 24 2.20 0.486？ 1.07？ 4.88 5.95 2.2 13.09 25.00 38.09
3~4 25 1.38 0.486 0.67 5.95 6.62 2.2 14.56 25.00 39.56
11~12 3.00 3.00
…
比流量 q0=（ 120× 350）
÷ 86400=0.486
四、管道的水力计算管段编号管段长度
L
(m)
设计流量
q
(L/s)
管段直径
D
(mm)
管段坡度
I
(‰)
管内流速
v
(m/s)
充满度
h/D
(%) h(m)
降落量
I·L
(m)
标高 (m)
地面 水面 管内底埋设深度
(m)
上端上端 上端 上端下端 下端 下端 下端
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1、首先将管段的编号、长度、设计流量、上下端地面标高等已知数据填入下表中
1~2 110 25 86.20 86.10
2~3 250 38.09 86.10 86.05
3~4 170 39.56 86.05 86.00
… … … … …
1）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段 1~2的地面坡度为（ 86.20
－ 86.10） ÷ 110=0.0009
2）选择管径（根据管径选择图），流量为 25 L/s的最大管径为 300mm,在管径选择图上，对应的坡度为 2.01‰ 。查 300mm水力计算图可以得出 v=0.61m/s,充满度为 h/D=55.75%.
2、确定 1~2管段的管径、坡度（流速、充满度）
300 3.00 0.70 51
3、进行 1~2管段的衔接设计,计算管段起点 1点的管底标高,86.20 -2.00=84.20m
0.153 0.330
水深 h=0.30× 0.51=0.153m。
84.20
上端水面标高 =84.20+0.153=84.353m
84.353 2.00
管段的降落量 =I× L=0.003× 110=0.330m 可求出下端的管内底、水面标高、埋设深度
83.87084.023 2.23
调整坡度为 3.00‰,管径不变。 查 300mm水力计算图可以得出 v=0.70m/s,充满度为 h/D=51%.符合要求，填入下表管段编号管段长度
L
(m)
设计流量
q
(L/s)
管段直径
D
(mm)
管段坡度
I
(‰)
管内流速
v
(m/s)
充满度
h/D
(%) h(m)
降落量
I·L
(m)
标高 (m)
地面 水面 管内底埋设深度
(m)
上端上端 上端 上端下端 下端 下端 下端
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1~2 110 25 86.20 86.10
2~3 250 38.09 86.10 86.05
3~4 170 39.56 86.05 86.00
… … … … …
1）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段 2~3的地面坡度为
（ 86.10－ 86.05） ÷ 250=0.0002
2）选择最大管径（根据管径选择图），流量为 38.09 L/s的最大管径为 350mm,在管径选择图上，对应的坡度为 1.54‰ 。查 350mm水力计算图可以得出 v=0.61m/s,充满度为 h/D=62.7%，
不符合要求，调整 v=0.70m/s,重新查表计算,得坡度为 2.32 ‰,充满度为 h/D=55.0%,填入下表
4、确定 2~3管段的管径、坡度（流速、充满度）
300 3.00 0.70 51
5、进行 2~3管段的衔接设计,1~2管段与 2~3管段的管径不相同，应采用管顶平接。
0.153 0.33
水深 h=0.35× 0.55=0.193m。
84.20
上端管内底标高 =84.17 － 0.35=83.82m
84.353 2.00
管段的降落量 =I× L=0.00232× 250=0.58m 可求出下端的管内底标高 =83.82－ 0.58=83.24m
83.87084.023 2.23
350 2.32 0.70 55.0
管顶平接即 1~2管段终点的管顶标高与 2~3管段起点的管顶标高相同。（ 2~3管段上端的管顶标高 =1~2管段末段的管顶标高即 83.870+0.3=84.17m)
84.0130.193 83.82 83.24
同理，可求出下端的水面标高 =84.013－ 0.58=83.433m
83.433
最后求出管段上下端的埋深
2.28 2.810.58
管段编号管段长度
L
(m)
设计流量
q
(L/s)
管段直径
D
(mm)
管段坡度
I
(‰)
管内流速
v
(m/s)
充满度
h/D
(%) h(m)
降落量
I·L
(m)
标高 (m)
地面 水面 管内底埋设深度
(m)
上端上端 上端 上端下端 下端 下端 下端
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1~2 110 25 86.20 86.10
2~3 250 38.09 86.10 86.05
3~4 170 39.56 86.05 86.00
300 3.00 0.70 51.0 0.153 0.33 84.2084.353 2.0083.8784.023 2.23
350 2.32 0.70 55.0 84.0130.193 83.82 83.2483.433 2.28 2.81
350 2.24 0.70 57.5 83.4330.201 83.2320.493
0.58
82.94 82.739 2.818 3.261
6、确定 3~4管段的管径、坡度（流速、充满度）
1）首先计算管段的地面坡度，作为确定管道坡度和管径时的参考。管段 3~4的地面坡度为
（ 86.05－ 86.00） ÷ 170=0.0003
2）选择最大管径（根据管径选择图），流量为 39.56 L/s的最大管径为 350mm,在管径选择图上，对应的坡度为 1.50‰ 。查 350mm水力计算图可以得出 v=0.60m/s,充满度为 h/D=66.1%，
不符合要求，重新调整计算。
调整 v=0.70m/s,重新查表计算得 坡度为 2.24 ‰ 充满度为 h/D=57.5% 。符合要求，填入上表
7、进行 3~4管段的衔接设计,2~3管段与 3~4管段的管径相同，应采用水面平接。
水面平接即 2~3管段终点的水面标高与 3~4管段起点的水面标高相同。（ 3~4管段上端的水面标高为 83.433m) 水深 h=0.350× 0.575=0.201m。
上端管内底标高 =83.433－ 0.201=83.232m 管段的降落量 =I× L=0.00224× 220=0.493m
下端水面标高 =83.433 － 0.493=82.94m 下端管内底标高 =83.232 － 0.493=82.739m
8、绘制管道的平面图和纵剖面图污水厂
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23
24 25 26 27
D=300
I=3.00‰
L=110
第二章 作业题
P60~61
思考题,1,3,6,7,9,10,11,12
习题,1,2
