《排水管渠系统》PPT课件.ppt

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1、水污染控制工程,唐玉朝 安徽建筑工业学院环境工程系E-mail:Department of Environmental Engineering,Anhui University of Architecture,第一章 排水管渠系统,第一节 排水系统体制和组成,1.排水系统体制,排水系统：为了系统地排出和处置各种废水而建设的工程设施为排水系统；排水体制：污水的不同排出方式形成的排水系统，称排水体制或排水制度，分合流制和分流制。,1.1排水系统的体制,1.排水系统体制,合流制是生活污水、工业废水和雨水在同一管道内排出，分流制是污水(生活污水和工业废水)在污水管道，而雨水在雨水管道排出。合流又分直排

2、合流和截流合流，见图1-1和1-2。,1.排水系统体制,直排合流：雨水污水混合水不经过处理，直接从排水管道进入地面水体，早期此类排水系统较多，系统中仅有排水管道，没有污水处理设施，由于污水不处理，污染严重，尽管投资少，但已经不用。,直排合流,合流支管 合流干管 河流,1.排水系统体制,截流合流：在合流干管末端靠近排放口处设置截流干管，将截流干管的污水引入污水处理厂，晴天及初雨时的污水流入污水厂，雨天则雨污混合水大部分直接流入地面水体。适宜在老城区的改造。对于多雨地区污染可能仍很严重。,合流干管 溢流井 截流干管 污水厂 出水口 溢流干管 河流,截流合流,1.排水系统体制,1.1.2 分流制分流

3、制：雨水和污水在两套或两套以上管道排除，各自独立。分流制又分为完全分流，不完全分流和截留分流。见图1-3，1-4，1-5。,1.排水系统体制,完全分流：雨水系统和污水系统各自独立，污水经过污水管道系统，雨水经过雨水管道系统，两套系统各不关联。但是存在初雨污染问题。,污水干管 污水主干管污水厂出水口雨水干管河流,完全分流,1.排水系统体制,不完全分流：只有污水系统，没有完整的雨水系统，雨水通过地表漫流或不成系统的管渠流出。城市建设初期，先建污水系统，后建雨水系统；地形合适，地面坡度较大，雨水很快进入地面水体；小城镇；地面水系非常丰富、管渠纵横分布等。,污水干管 污水主干管 污水厂 出水口 小河

4、河流,不完全分流,1.排水系统体制,截流分流：称为半分流，雨水污水两套系统，雨水系统的初雨截流进入污水干管并进入污水处理厂，解决了完全分流的初雨污染问题。,污水干管 污水主干管 污水厂 出水口 雨水干管 跳跃井 河流,1.排水系统体制,初雨污染:截流了初雨并不保证污染问题，降雨发生后一段时间，流量增加，管道沉积物冲刷“沉渣泛起”，实践证明污染仍非常严重；难以很好截流初雨，不同地段的初雨并不同时到达污水厂或者截流干管，初雨和非初雨混合了；不同雨型、雨量情况下对初雨难以界定；初雨污染与地面面源污染密切相关。,1.排水系统体制,经济技术与效益分析：(1)直排合流:投资少,但污染严重,已经不用；(2)

5、截流合流:投资少,雨天存在污染问题,初雨/小雨不污染,较大的雨发生雨污混合水直接进入水体,对污水厂冲击明显。(3)完全分流:造价高,存在初雨污染。(4)不完全分流:造价低,但适用范围有限,作用类似完全分流。(5)截流分流:造价高,污染最少。(6)(完全处理):雨水污水全部流入污水处理厂,全部处理,费用极大,实际难以实施,没有必要。,1.排水系统体制,1.1.3 混合排水制：既有合流也有分流的情况，多为老城区改造的结果。我国设计规范要求分流，下列情况可以合流：(1).发展受到限制的小城镇，附近有水量充沛的合流或近海；(2).地下设施太多，布置两套管道困难；(3).雨水较少的地区。实际情况：混接(

6、错接)极其严重。,1.排水系统体制,管渠系统-收集输送污水；污水厂-处理污水；出水口-处理后的废水排入水体。,1.2排水系统的组成,1.排水系统体制,城市污水系统：房屋污水管道，建筑排水。水封管、支管、竖管、出流管。城市污水管道及附属构筑物，支管、干管、总干管。及管道上存在附属构筑物。如窨井、跌水井、倒虹管。污水泵站和压力管道，从污水泵站到污水处理厂。污水厂，污水处理设施，工业废水多称废水处理站。出水口和事故出水口，污水排放到地面水体的设施，事故出水口一般在污水泵站，污水不经过处理而排放。,1.排水系统体制,工业废水系统：车间内部管道系统:收集废水,有可能存在车间废水处理设施.厂区内管(管)道

7、系统及附属构筑物:有可能不只1套,清污分流.污水泵站和压力管道，同城市污水系统.废水处理站(厂)，污水处理设施,处理后污水直接排放或进入市政管网.出水口和事故出水口.如果是排放到城市污水管渠系统，则可能只有前两者。,1.排水系统体制,雨水系统房屋雨水管道系统，雨水斗。小区或厂区雨水管道系统，接受雨水需要雨水口。街道雨水管道系统。与污水管道系统类似，有附属构筑物。雨水泵站，要尽量避免，因为雨水流量太大。出水口。,1.排水系统体制,关于中水：中水又叫“再生水”，主要是指城市或生活污水经处理后达到国家规定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。在美国、日本、以色列等国，厕所冲洗、园林和农田灌溉

8、、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等，都大量地使用中水。为了有效利用中水，日本在上水道和下水道之间，专门设置了中水道。,第二节 排水管渠及其附属构筑物,2.排水管渠,管渠：明渠和暗管，加盖明渠。暗管：管道是预制的圆形管道，管直径小，2m。渠是现场制造，形状也多不为圆形，而是根据需要确定。,2.1管渠(管道与管渠),2.排水管渠,管道和管渠的要求：1.不能渗漏，否则渗入造成流量增加，或渗出造成污染地下水，或造成地基结构破坏；2.耐腐蚀，因为某些废水污水有腐蚀性；3.内壁整齐光滑，水流阻力小4.强度要高，耐静荷载或动荷载(路面下)，保证运输和施工；5.价格要低，管道的材料是管道造价的重要

9、因素。,2.排水管渠,管道为圆形预制管，圆形原因:1.水力性能好，一定的断面面积，水力半径最大，获得的流量和流速最大；2.制造，运输，养护，方便；3.用材料最节省最经济；4.承受荷载也较大。,2.2 管道以及材料,2.排水管渠,2.2.1 混凝土管混凝土管的管径较小，多小于0.45m，长度多为1m，适用于管道埋深较小，当埋深大或需要承受压力大或地质条件差，需要钢筋混凝土管。材料来源广泛，容易制备；耐腐蚀性能差，耐渗透性能差，管节多。,2.排水管渠,钢筋混凝土管管径大，长度可以1-3m，优点：制造方便，取材容易，根据压力的不同制造无压管、低压管和预应力管，价格低廉，应用多。缺点是耐酸碱和腐蚀性能

10、差、抗渗漏性能差、管节长度小，故接头较多，施工较复杂，自重大，运输搬运麻烦。,2.排水管渠,2.2.3 塑料和玻璃钢密度小,耐腐蚀,水流阻力小,管节长,施工安装方便,不渗漏,综合成本低等特点.硬质聚氯乙烯(UPVC,PVC-U):与传统的铸铁管相比，PVCU排水管具有以下特点：管材轻密度小，机械强度较高,耐腐蚀性好,化学性质稳定，水流阻力小，粗糙系数n只有0.009，不结水垢,接口密封性能好,施工安装方便,等特点.多用在建筑排水。缺点:1.管道容易变形.2.噪音大;3.与混凝土热胀冷缩不同,楼板容易漏水。,2.排水管渠,聚乙烯管(PE),高密度聚乙烯管(HDPE),聚氯乙烯(PVC).夹砂玻璃

11、钢管(RPM)这类管材耐腐蚀性强、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短、综合投资低，用于排水工程有着钢筋混凝土管无可比拟的优越性,综合造价中,使用维护成本低。,2.排水管渠,2.2.4 陶土管由塑性粘土烧制而成，最大的特点是耐酸腐蚀。也可以根据需要制成釉质陶土管，(加盐)，以进一步减小水流阻力，改善抗渗透性能和耐腐蚀程度。陶土管管径小，小于0.8m,因为大口径容易变形,废品率高,管长度也小,0.8m。特点：水流阻力小,耐腐蚀,抗渗性能好,尤其是耐酸。质地脆,容易碎,运输不方便；耐压抗拉强度小，埋深大或土壤质地松或需要大的荷载均不能用；管节多，施工麻烦。,2.排水管渠,2.2.5.金属管(铸铁

12、管和钢管)多用在压力特别大的场合。特点：强度大、抗震、抗拉、抗压性能好；抗渗漏性能好，水流阻力小，管节长度大，运输施工容易；价格昂贵，耐腐蚀性能差。通常需要进行防腐处理.,2.排水管渠,2.2.6.管渠材料大型管渠需要现场浇制(钢筋混凝土)，铺砌(砖石)，安装。材料也可以用砖、石头等。管渠底部多混凝土做基础，渠身可以用砖砌，渠顶一般需要钢筋混凝土或做拱形顶。砖一般耐腐蚀性能也较好。,2.排水管渠,管径大1.5m多用管渠,不是预制管,而是现场浇制或铺砌。断面形状：要满足静力学和水力学的要求，管渠稳定，能够承受各种荷载；水力学要求有排水能力强而且水的流速不能过低或过高；经济上要求造价低，节省材料；

13、养护上要求便于清淤。(1).圆形，1.水力性能好，一定的断面面积，水力半径最大，获得的流量和流速最大；2.制造，运输，养护，方便；3.用材料最节省最经济；4.承受荷载也较大。,2.3 渠道及其断面形状,2.排水管渠,(2).半椭圆形，上部是椭圆下部是弧形，可以更好地承受压力，所以可以减小管厚度，需要流量维持较大，否则容易淤积。,2.排水管渠,(3).马蹄形：形状近似半椭圆形，上部圆形，下部弧形，但高度小，埋深小，所以适合地质条件差或地形平坦需要埋深小的地区。但回填需要坚实，否则渠道稳定性差。(4).蛋形：理论上小流量仍可以维持流速,适宜流量变化大的场合。,马蹄形,蛋形,2.排水管渠,(5).矩

14、形：渠稳定性好,施工容易,但水力条件差，所以可以改进为拱顶矩形、弧形流槽矩形、带低流槽矩形等形状。(6).梯形：适用明渠，造价低。,拱顶矩形,弧底矩形,凹底矩形,梯形,矩形,2.排水管渠,(1).窨井窨井，又称检查井，设置在管道的交叉、转弯、尺寸变化、坡度变化、一定距离的直线管道或需要跌水、需要水封等情况下设置的井.作用是检查、清通和连接管道。,2.4 管渠系统上的附属构筑物,2.排水管渠,窨井的组成：1.井底(包括基础)、井身、井盖(包括盖座),2.排水管渠,2.排水管渠,井底半圆形流槽,2.排水管渠,井盖,2.排水管渠,室外排水设计规范GB50014-2006,2.排水管渠,井底需要半圆形

15、流槽,污水管道流槽顶与上下游管道管顶平、或0.85管径处平(大管),雨污合流与0.5管径处平。流槽到井壁有管肩,以便工作人员下井,应有坡度,避免淤泥沉积。带落底的沉泥槽,有利于清淤。井身构造,浅井-直壁圆柱形,需要下人的井-井筒、渐缩部、工作室。井筒:直径 0.7m,工作室：直径 1.0m,高度需要1.8m,井身偏向进水侧需要保持直立.井盖：铸铁或钢筋混凝土。位于车行道和经常启闭的检查井，应采用有足够承载力并具防盗功能的井盖与井座。,2.排水管渠,(2).跌水井设有消能设施的检查井。上下游管道落差小，一般不设置跌水井，而是将窨井底部改为斜坡。管道跌水水头为1.02.0m 时，宜设跌水井；跌水水

16、头大于2.0m时，应设跌水井。管道转弯处不宜设跌水井。跌水井的进水管管径不大于200mm 时，一次跌水水头高度不得大于6m；管径为300600mm 时，一次不宜大于4m。跌水方式一般可采用竖管或矩形竖槽。管径大于600mm 时，其一次跌水水头高度及跌水方式应按水力计算确定。,2.排水管渠,管径较小，跌水方式一般可采用竖管或矩形竖槽。,2.排水管渠,管径较大，跌水方式一般可采用阶梯式跌水井。,2.排水管渠,(3).水封井对工业废水而言，若含有容易燃烧的爆炸的气体(挥发性物质)，必须设置水封井，水封井水封深度为0.25m。具有隔断气体流通的功能，井上宜设置通风设施，井底应设置沉泥槽。水封井以及同一

17、管道系统中的其他检查井，均不应设在车行道和行人众多的地段，并应适当远离产生明火的场地。,平面图,剖面图,仿真图,水封井,2.排水管渠,(4).溢流井(截流井)溢流井作用，旱流将污水输送到污水厂，雨天大部分溢流到河流(仍有部分到污水厂)。截流槽式、溢流堰式、跳跃堰式。截流井宜采用槽式，也可采用堰式或槽堰结合式。管渠高程允许时，应选用槽式，当选用堰式或槽堰结合式时，堰高和堰长应进行水力计算。截流倍数。,截流槽式溢流井,合流管道 截流管道 溢流管道,2.排水管渠,溢流堰式溢流井,合流管道 截流管道 溢流管道,2.排水管渠,(5).跳跃井跳跃堰式截流井(跳跃井)多用在半分流制排水系统，当雨水流量大时，

18、由于流速加快，雨水越过隔墙，全部雨水污水直接进入水体。能够截流初雨污染。对污水厂的冲击负荷较小。我国无工程实例。,2.排水管渠,跳跃井平面图、剖面图,雨水入流干管 雨水出流干管 截流干管隔墙,2.排水管渠,(6).冲洗井为了防止污泥的淤积而设置。自动冲洗井，构造复杂，费用高。人工冲洗井结构简单，井身具有一定的容积，水位有一定的高程，开启阀门，冲洗下游管道。,2.排水管渠,2.排水管渠,(7).潮门井为了防止潮水到灌而设置。临海的管道，当潮水上涨，水位高于管道内水位。倾斜度1:10-1:20，井口高度应该高于最高潮水水位或者需要密封。鸭嘴阀：防止水回流的设施，作用同潮门井。,潮门井,鸭嘴阀,2.

19、排水管渠,2.排水管渠,(8).雨水口收集雨水的构筑物，雨水从雨水口开始进入管道系统，经过连接管流入窨井。雨水口间距25-50m,道路坡度0.02,可以距离增加.雨水口结构分进水篦、井身、连接管。,2.排水管渠,雨水口类型分：边沟、侧石和联合式雨水口。边沟雨水口的进水篦在路面，与路面平或略低于路面，进水能力大，但影响交通；侧石雨水口进水篦在路边侧石，垂直于地面，进水能力差，但不影响交通，而且可以用细的篦条。从底部构造看，可以分为落底和不落底的，落底就是连接管连接位置与井底存在一定的距离，可以截流较重的物体。当连接管道的管径大于0.8m，连接处可以不是窨井，即连接暗井。,进水篦 连接管 侧石 道

20、路 人行道,边沟雨水口,2.排水管渠,进水篦位于道路上，需要用铸铁材料,边沟雨水口图,拍摄于校园内,2.排水管渠,边沟雨水口图,2.排水管渠,雨水口 连接管 侧石 道路 人行道,侧石雨水口,2.排水管渠,侧石雨水口,进水篦位于侧石下，细钢筋即可,侧石进水篦 边沟进水篦 连接管 道路 侧石人行道,联合雨水口,2.排水管渠,联合雨水口,边沟进水篦应位于道路上，而不应在人行道上！,2.排水管渠,沙石等污染物进入雨水口，滞留在落底雨水口井底，避免堵塞,落底雨水口,进水篦 连接管侧石道路人行道,2.排水管渠,连接暗井,2.排水管渠,雨水口间距宜为2550m。连接管串联雨水口个数不宜超过3 个。雨水口连接

21、管长度不宜超过25m。当道路纵坡大于0.02 时，雨水口的间距可大于50m,其型式、数量和布置应根据具体情况和计算确定。坡段较短时可在最低点处集中收水，其雨水口的数量或面积应适当增加。雨水口深度不宜大于1m，并根据需要设置沉泥槽。遇特殊情况需要浅埋时，应采取加固措施。有冻胀影响地区的雨水口深度，可根据当地经验确定。,2.排水管渠,(9).倒虹管穿越障碍物设置的特殊构筑物。由进水井、管管、出水井组成。折管式管管，管道先下降再上升，适合跨度大的河道等，施工复杂，管理养护困难，而直管式，管管部分为直形，相对管理维护容易。倒虹管防止淤积：设计流速不小于0.9m，且不能小于上游管道流速；最小管径200m；设置沉淀槽和事故出水口；上升管与水平线不大于30度角。,2.排水管渠,进水井 出水井管道溢流堰,折管倒虹管示意图(穿越河流),2.排水管渠,直管倒虹管示意图(避开其他管道),进水井,出水井,溢流管,倒虹管,自来水管,2.排水管渠,(10).出水口污水管道出水口淹没在水中，需要混合充分，管顶标高在常水位下；雨水管道出水口应该在水面上，防止河水到灌，管底标高在常水位上。如果困难考虑设置雨水泵站。出口标高比水位高很多，需要跌水。,2.排水管渠,谢谢！,