截污干管设计中流量计算和管径确定

摘要:对在截污干管设计中流量计算和管径确定提出了一种计算方法。本文首先对计算中所需要的相关参数进行了简单论述，然后根据截污干管的特点，提出了截污干管在流量计算和管径确定时所采用“三种计算加一种校核向结合”的方法。

关键词：截污干管；流量计算；管径确定

Abstract: the design and submitted in n2 flow calculations to determine and pipe diameter put forward a method of calculating. This paper first on the calculation to have in the related parameters for the simple discusses, then according to the characteristics of the mains and cut, and put forward the cut pollution in flow calculation and pipe diameter line shall be determined by the "three calculation with a check to combine" method.

Keywords: cut pollution mains; Flow calculation; Pipe diameter sure

中图分类号：TU992.22文献标识码：A 文章编号：

1 前言

大中城市中新建成区一般按分流制考虑，而旧城区或城市周边农村一般为合流制，随着城市的发展，旧城区改造及农村城市化进程中，排水系统逐渐从合流制往分流制转换，而在转换的过程中污水收集系统完善比较有效的一种方法是先做截污干管，将排入河道的旱流污水及初期雨水截流进入截污干管中，雨季雨水进入河道。随着分流制的转化逐渐完善，截污干管的作用逐渐从截污的功能转化为分流制污水系统中污水主干管。故截污干管的设计对整个城市污水系统起到决定性作用，而在截污干管设计中，截污干管中流量的计算和管径的确定是十分重要的。《室外排水设计规范》（GB50014-2006）主要分别讲了旱季污水设计流量和合流管渠设计流量的计算，而管径确定是考虑分流制按非满流计算，合流制按满流计算确定管径。而截污干管既要考虑近期截污的需要、又要考虑远期作为分流制污水主干管的需要，同时又要满足分流制转化过程中部分合流、部分分流双重作用的需要，对其流量计算和管径的确定尚未有一个明确的计算方法，本文以深圳市龙岗河流域截污干管系统中截污干管流量计算和管径确定为例来说明。

2 污水流量组成

污水流量的组成与污水收集系统有关，可能包括：

生活污水：指从居民日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水以及商业和公共设施等产生的的污水；

工业废水：指以工业废水为主要成分的废水；

雨水：指由于降雨径流形成的水。

对于分流制排水系统来说，污水管内的污水只包括生活污水和工业废水；对于合流制排水系统而言，除了生活污水和工业废水外，还包括雨水。具体到截污干管，近期干管系统截

流的污水为合流制污水，包括生活污水、工业废水以及部分雨水；待远期雨污分流后，干管系统内的污水为分流制污水，包括生活污水、工业废水。

3 相关参数确定

3.1 排水体制

城市排水体制的选择是城市排水系统规划中的首要问题。它影响排水系统的设计、施工、维护和管理，对城市规划和环境保护也有着深远影响，同时也影响排水系统工程的总投资、初期投资和运行管理费用。

排水体制应根据城镇总体规划、环境保护的要求、污水利用处理情况，原有排水设施、水环境容量、地形、气候等条件，从全局出发，经综合分析比较后确定。

现状排水体制大多数为合流制的地区要想将现状的合流制立即改造成分流制是十分困难的，但根据规划还是要在新建区实行分流制，在老城区逐步完善为分流制排水系统，最终要全部实现分流制。根据目前的现实及对将来的预期，可以对改造区域内的排水系统实行污水截流体制。截流系统将同时截流分流制污水系统和合流制系统的污水及部分初期雨水。

根据服务区的现状及发展规划，现状及近期采用截流式合流制排水体制，远期实施完全分流制排水体制。截污干管的定位为：近期为截污干管对流域内各排污口实施截流，远期为服务区的污水主干管，受纳服务区分流制污水。

根据服务区的现状及发展规划，预测服务区域内合流制比例，本文以25%合流制为例，其余为分流制系统。

3.2 截流倍数

污水截流是城市水环境控制的一个重要措施。目前截流倍数的分析还没有成熟的方法，要考虑的因素较多，如经济、环境、水文等，很难准确进行定量分析。

截流倍数小，会造成受纳水体污染；截流倍数大，虽水体污染程度较小，但管渠系统投资大，同时把大量雨水输送至污水厂，影响处理效果。在确定截流倍数时可以把目标定为在环境标准许可的前提下，尽量使用较小的截流倍数。

据调查，国内一些城市采用的截流倍数一般为1～3。对于具体的某个城市，应根据该城市的实际情况确定。本文以截流倍数取2为例。

3.3 污水总变化系数的取值

根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）规定对污水总变化系数进行取值。

3.4 地下水入渗系数

根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006），当地下水位高于排水管渠时，排水系统设计应适当考虑入渗地下水量，入渗地下水量可按平均日综合生活污水和工业废水中的10％～15％计。本文考虑1.1的地下水入渗系数。

4 设计流量计算方法及管径确定

由于截污干管工程既包括分流制系统，也包括合流制系统，故从以下几个方面进行截污干管设计流量的计算和管径确定。

首先根据规划计算出服务范围内的规划污水量。然后根据每段截污干管的服务面积均分计算出每段截污干管分摊的规划污水量Q平均（旱季污水平均流量）。以此为基础计算各段截污干管的设计流量及确定管径。

4.1 根据截污井实测流量计算污水量

截污干管首先要保证截污干管现状截污井需截留的污水量能顺利通过截污干管。

Q1＝Q截流量（1+no）

式中Q1――根据截流井截流污水量计算的设计流量；

Q截流量――计算的此段截污管上游（包含此段截污管）所有截污井旱流实测流量合计；

n0――截流倍数；

4.2分流制和合流制体系共存的情况下截污干管设计流量

截污干管要保证合流制与分流制转换过程中流域内污水量能顺利通过截污干管。

Q2＝Q平均×地下水入渗系数×合流制比例×（1+ no）＋Q平均×地下水入渗系数×（1-合流制比例）×总变化系数

＝Q平均×1.1×25％×（1+2）+ Q平均×1.1×（1-25％）×KZ

式中 Q2――分流制和合流制体系共存的情况下截污干管设计流量；

Q平均――计算的此段截污管上游（包含此段截污管）所有服务范围内规划平均污水量；

KZ――污水总变化系数；

4.3 分流制系统情况下截污干管设计流量

截污干管要保证分流制系统情况下流域内污水量能按规范要求非满流顺利通过截污干管。

Q3＝Q平均×地下水入渗系数×总变化系数

＝Q平均×1.1×KZ

式中 Q3――分流制体系的情况下截污干管设计流量；

5 截污干管管径确定

根据上面三种方法计算出每段截污干管的各种设计流量来确定管径和坡度。其中Q1和Q2为合流制流量，按规范采用满流计算；Q3为分流制流量，按规范采用非满流（最大充满度根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）确定）计算，同时根据地面坡度来确定每段截污干管的管径和坡度。然后用截污口实测的旱季流量来复核截污干管现状情况下是否会产生淤积，若产生淤积需调整管径和坡度，重新按前面的管径确定过程确定管径和坡度，直至满足前面三种流量的通过和不淤积的要求。

6 工程实例

深圳市龙岗河流域截污干管系统工程采用这种计算方法。其中一期截污干管长度30Km，径DN400～DN2400，采用的这种计算方法，运行数年，运行状况良好。二期截污干管全长约80Km，管径为DN400～DN2600,仍采用这种计算方法，得到了专家的一致认可，现正在施工。

作者简介: 霍国友（1976-），男(汉族)，河南项城人，高级工程师, 硕士学位,中国市政工程中南设计研究总院有限公司给排水设计