1第四章 合流制管渠系统的设计第四章 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 www.pdffactory.com23、合流制管渠系统的使用条件、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、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、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 www.pdffactory.com34、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当溢流井离排放水 体较近且溢流井不受高体较近且溢流井不受高 水位倒灌影响时，原则水位倒灌影响时，原则 上宜多设溢流井。上宜多设溢流井。当溢流井受高水位当溢流井受高水位 倒灌影响时，宜减少溢倒灌影响时，宜减少溢 流井数量，并在溢流管流井数量，并在溢流管 上设潮门，必要时设泵上设潮门，必要时设泵 站排水。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截流式合流沟系的布置原则PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com4二、合流制排水管渠的设计流量risQQQQ+=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risQQQQ+=isQQ 和分别为生活污水和工业废水的平均流量。isQQ +称为旱流流量QfrisQQQQ1Q2PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com52、溢流井下游管渠的设计流量210)(QQQQQQnQisis+=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截流式合流沟道的水力学计算合合 流流 沟沟 道道 的的 设设 计计 标标 准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流量设计充满度设计充满度设计最小流速设计最小流速设计重现期设计重现期PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com6溢流井水力学设计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15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=35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 www.pdffactory.com7截流倍数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污水水质与截流倍数合流合流 制污制污 水的水的 水质水质 特点特点雨污混合水的雨污混合水的BOD5与与OC的平均浓度与的平均浓度与 晴天污水并无很大的差异晴天污水并无很大的差异（见左（见左下下表 ）表 ）雨污混合水的雨污混合水的SS平均平均为为晴天时的晴天时的2倍倍雨污混合水水质的雨污混合水水质的统统计计见右见右下下表表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37618485990215144480701376628950SS1106324490714221370542717450OC189112402901215829570903324350BOD5平均平均/ mg L- 1）范围范围/（mg L- 1）水水样几样几 率率/%项目项目PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com8低截低截留比留比截截留留井井工作示意工作示意高截高截留比留比截截留留井井工作示意工作示意PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com9晴天污水的浓度，最大晴天污水的浓度，最大值值大多在平均大多在平均值值的的23倍倍内内，雨污，雨污 混合水浓度混合水浓度变化变化很大，最大很大，最大值可超过值可超过平均平均值值的的10倍以上，倍以上， 这是因这是因沟道晴天时的沟道晴天时的淤积淤积在雨天时在雨天时被冲刷所致被冲刷所致。 一般一般雨天时的雨天时的加权加权平均平均BOD5值约为值约为晴天时的晴天时的70，很少，很少会会 超过超过晴天时的浓度晴天时的浓度；雨天时的雨天时的加权加权平均平均OC值约为值约为晴天时的晴天时的 80，但因地区但因地区不不同同，也有可能会超过也有可能会超过晴天浓度的晴天浓度的；对于；对于 SS，雨天时的，雨天时的加权加权平均浓度平均浓度约为约为晴天时的晴天时的2倍，低倍，低于于晴天晴天 浓度的现浓度的现象极为象极为少少见见。 当截流雨水量当截流雨水量增增大，溢流污大，溢流污染物将急剧染物将急剧减少，当截流雨水减少，当截流雨水 量量到达到达23mm/h时，溢流污时，溢流污染物将显著染物将显著减少减少；当截流雨水当截流雨水 量量超过超过23mm/h时，溢流污时，溢流污染物染物的减少的减少就就不不明显明显。 研究认为采用研究认为采用截流雨水量截流雨水量2mm/h比比较较适适当，当，按全国按全国最大小最大小 时污水平均量时污水平均量1mm/h计，则截流雨水量计，则截流雨水量为为最大小时污水量最大小时污水量 的的2倍，截流管倍，截流管按按3倍最大小时污水量设计。倍最大小时污水量设计。流流出负荷出负荷量与溢流量与溢流负荷负荷量量三、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 www.pdffactory.com10PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com11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 www.pdffactory.com12四、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(167tqFQrttPtPq该市的暴雨强度公式：PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com132、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：Qs0.231L/(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)，=0.6，t1=8min， P=1a, n0=4。 雨量公式：5.02.596 tqv=解：污水比流量：（Ls- 1hm- 2）雨水比流量：69. 0864001504000=vq5 . 025 . 020)2 . 18 (7 .357 )2 . 18 (6 . 02 .596ttqv+=+=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、v。PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com141、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 www.pdffactory.com152、改造后的截流式合流沟道系统并不理 想，主要原因有：规范规定规范规定截流雨水量倍数截流雨水量倍数n0一般用一般用15，实际实际上上为节省投为节省投 资资，一般用一般用0.51.0，截流倍数，截流倍数过过小，小，致致使大量污使大量污染物泄染物泄 入水体，入水体，远远超过远远超过水体的水体的自净能自净能力。力。 城市城市污水污水厂处理厂处理能能力不力不足足。目目前前城市城市污水污水厂厂按按晴天污水量晴天污水量 设计，设计，甚至甚至在晴天污水量下在晴天污水量下也也已经已经超负荷超负荷运行运行，因因雨天雨天处处 理理能能力力依旧依旧，迫迫使大量雨污混合水不使大量雨污混合水不经处理直接经处理直接流流出出。 目目前前大量大量工工业废业废水并水并没没有达到有达到进进入入城市城市排水沟道的水质要排水沟道的水质要 求求，特，特别别是一是一些些水量大水量大、浓度高浓度高或或有有毒毒的的废废水水未经处理直未经处理直 接接排入排入城市城市沟道。沟道。 我我国国北方河北方河流的流量较小，流量的流的流量较小，流量的季季节节性性变化变化很大。很大。将将合流沟系合流沟系改造成分改造成分流制流制一般一般需具备三个技术条件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）两条件难两条件难以以具备具备，并且要，并且要改建改建几几乎乎所有所有的的接户接户管管, 要要破坏破坏大量大量路面路面，改造改造工作工作量量极极大，大，需需要很要很长长时时间才间才可能可能完完 成成，因因此此合流制合流制改造成分改造成分流制在流制在实实践中践中较较难难实实现。现。从技术和经从技术和经 济两个角济两个角度度看