城市合流制管网规划

2.6　城市合流制管网规划

2.6.1　合流制管渠布置

1．合流制管渠特点

合流制管渠系统是在同管渠内排除生活污水、工业废水及雨水的管渠系统，常用的是截流式合流管渠系统，它在临水体的截流管上设溢流井。晴天时，截流管以非满流将生活污水和工业废水送往污水厂处理。雨大时，随雨量增加，截流管以满流将生活污水、工业废水和雨水的混合污水送往污水厂处理。当雨水径流量继续增加到混合污水量超过截流管的设计输水能力时，溢流井开始溢流，并随雨水径流量的增加，溢流量增大。当降雨时间继续延长时，由于降雨强度的减弱，雨水溢流井处的流量减少，溢流量减小。最后，混合污水量又重新等于或小于截流管的设计输水能力，溢流停止，全部混合水又都流向污水处理厂。

截流式合流制消除了晴天时城市污水的污染及雨天时较脏的初雨水与部分城市污水对水体的污染，在一定程度上满足了保护环境的需求。但在暴雨天，则有一部分带有生活污水和工业废水的混合污水溢入水体，使水体受到周期性污染。另外，由于合流制排水管渠的过水断面大，晴天时流量小，充满度低，管底易淤积，雨天时易被雨水冲刷泛起，溢入水体，造成污染，所以整个系统的水质变化幅度较大。此外，系统的流量变幅也相当大。平时以旱流污水量运行，只在很短的降雨时间内达到设计合流量，且仅截留一部分合流水量，其余都溢流入水体。因此晴雨天水质水量的变化，给污水处理厂的运行管理带来困难。不过合流制管线单一，总长度减少，管道造价比分流制省20%～40%，尽管合流制的管径和埋深增大，且泵站和处理厂的造价比分流制稍高，但合流制的总投资仍偏低，又不存在污水管与雨水管误接的问题，因此，许多城市的旧城区多习惯采用合流制形式排污。

2．合流制管渠布置

截流式合流制排水系统除应满足管渠、泵站、污水处理厂、出水口等布置的一般要求外，尚应考虑以下要求。

(1)管渠的布置应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以可能的最短距离坡向水体。

(2)在合流制管渠系统的上游排水区域内，如有雨水可沿地面的街道边沟排泄，则可只设污水管道。只有当雨水不宜沿地面径流时，才布置合流管渠。

(3)截流干管一般沿水体岸边布置，其高程应使连接的支、干管的水能顺利流入。在城市旧排水系统改造中，如原有管渠出口高程较低，截流干管高程达不到上述要求时，只有降低高程，采用防潮闸门及排涝泵站。

(4)暴雨时，超过—定数量的混合污水都能顺利通过溢流井，泄入水体，以尽量减少截流干管的断面尺寸和缩短排放渠道的长度。

(5)溢流井的数目不宜过多，位置应选择适当，以减少溢流井和排放渠道的造价，减少对水体的污染。溢流井尽可能位于水体下游并靠近水体，以缩短排放渠道的长度。

2.6.2　合流制管渠水力计算

1．合流制排水管网设计流量

1)完全合流制排水管网设计流量

完全合流制排水管网系统应按下式计算管道的设计流量:

式中　Q_z————完全合流制管网的设计流量，L/s;

　Q_s————设计生活污水量，L/s;

　Q_g————设计工业废水量，L/s;

　Q_y————设计雨水量，L/s;

　Q_h————旱流污水量，为生活污水量和工业废水量之和，L/s。

2)截流式合流制排水管网设计流量

采用截流式合流制排水体制时，当溢流井上游合流污水的流量超过一定数值以后，就有部分合流污水经溢流井直接排入接纳水体。当溢流井内的水流刚达到溢流状态的时候，合流管和截流管中的雨水量与旱流污水量的比值称为截流倍数。截流倍数应根据旱流污水的水质和水量及其总变化系数、水体卫生要求、水文、气象条件等因素计算确定。截流倍数的取值决定了其下游管渠的大小和污水处理厂的设计负荷。

溢流井上游管渠部分相当于完全合流制排水管网，其设计流量计算方法与完全合流制排水管网设计流量完全相同。溢流井下游截流管道的设计流量可按下式计算:

式中　Q_j————截流式合流排水管网溢流井下游截留管道的总设计流量，L/s;

　n₀————设计截流倍数;

　Q_h————从溢流井截流的上游日平均旱流污水量，L/s;

　Q'_h————溢流井下游纳入的旱流污水量，L/s;

　Q'_y————溢流井下游纳入的设计雨水量，L/s。

截流干管和溢流井的设计与计算，要合理地确定所采用的截流倍数n₀值。从环境保护的要求出发，为使水体少受污染，应采用较大的截流倍数。但从经济上考虑，截流倍数过大，将会增加截流干管、提升泵站以及污水厂的设计规模和造价。同时造成进入污水厂的污水水质和水量在晴天和雨天的差别过大，带来很大的运行管理困难。另一方面，降雨初期的雨污混合水中BOD和SS的浓度比晴天污水中的浓度明显增高，当截流雨水量达到最大小时污水量的2～3倍时，从溢流井中溢流出来的混合污水中的污染物浓度将急剧减少，当截流雨水量超过最大小时污水量的2～3倍时，溢流混合污水中的污染物浓度的减少量就不再显著。因此，截流倍数n₀的值采用2.6～4.5是比较经济合理的。

2．合流制排水管网水力计算要点

合流制排水管网一般按满管流设计。水力计算的设计数据，包括设计流速、最小坡度和最小管径等，与雨水管网设计基本相同。合流制排水管网水力计算内容包括溢流井上游合流管渠的计算、截流干管和溢流井的计算及晴天旱流情况校核。

溢流井上游合流管网的计算与雨水管网的计算基本相同，只是它的设计流量要包括雨水、生活污水和工业废水。合流管网的雨水设计重现期一般应比分流制雨水管网的设计重现期提高10%～25%，因为虽然合流管网中混合废水从检查井溢出的可能性不大，但合流管渠一旦溢出，混合污水比雨水管网溢出的雨水所造成的污染要严重得多，为了防止出现这种可能情况，合流管网的设计重现期和允许的积水程度一般都需更加安全。