申请日2018.02.06
公开(公告)日2018.07.24
IPC分类号E03F1/00
摘要
本发明公开一种城镇污水管网井间管段污水量逐段计算方法，属于排水工程技术领域。本发明计算方法由建筑物楼前管井间管段污水量计算模块1、无提升泵站污水流入的井间管段污水量计算模块2、污水提升泵站下游井间管段污水量计算模块3和污水厂进厂管段污水量计算模块4组成。本发明能够用于城镇污水管网任一井间管段污水量的计算，进而进行排水工程构筑物的设计选型，其优点在于创建城镇污水管网污水量的逐段计算模块，统一各段井间管段污水量的计算方法，有利于污水管道管径和排水工程构筑物的计算机自动选型，提高计算精度、速度和效率。
权利要求书
1.一种城镇污水管网井间管段污水量逐段计算方法，其特征在于该方法根据具体水力特性差异，采用建筑物楼前管井间管段污水量计算模块1、无提升泵站污水流入的井间管段污水量计算模块2、污水提升泵站下游井间管段污水量计算模块3及污水处理厂进厂管段污水量计算模块4分别逐段进行计算，所述计算方法具体步骤如下：
(1)所述计算模块1为建筑物楼前管计算井间管段污水量的计算，建筑物楼前管计算井间管段污水量Q2i的计算公式如下：
Q2i=Q1i+Q2(i-1)
式中：
Q2i为建筑物楼前管计算井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
Q1i为计算井间管段上游检查井接入的出户管污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
Q2(i-1)为流入计算井间管段的紧上段井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
所述紧上段井间管段是指紧邻计算井间管段的上游井间管段;i是指本模块从上游第一个井间管开始，依次向下游进行的逐段编号，以下相同;
从上游向下游逐段计算，计算出本段管段最后一个检查井与化粪池之间管段污水量，为化粪池进水流量;
(2)所述计算模块2为无提升泵站污水流入的计算井间管段污水量的计算，无提升泵站污水流入的计算井间管段污水量Q3i的计算公式如下：
Q3i=(Qhi+Q3(i-1))×KS×KZ
式中：
Q3i为无提升泵站污水流入的计算井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
Qhi为计算井间管段上游检查井接入的化粪池出水流量(L/s)，i=1，2，3…n;
Q3(i-1)为流入计算井间管段的紧上段井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
KS为地下水渗入系数，当地下水位高于管段水面时，取值为1.0～1.2;当地下水位低于管段水面时，取值为0.8～1.0;
KZ为污水量总变化系数，KZ=2.72/Q0.108，其中Q为乘上KZ之前的计算井间管段污水量;
从上游向下游逐段计算，计算出本段管段最后一个检查井与污水提升泵站之间管段污水量，为提升泵站进水流量;
(3)所述计算模块3为污水提升泵站下游计算井间管段污水量的计算，污水提升泵站下游计算井间管段污水量Q4i的计算公式如下：
式中：
Q4i为污水提升泵站下游计算井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
Qbi为流入站后计算井间管段的污水提升泵站设计出水流量(L/s)，i=1，2，3…n;
Q3i为污水提升泵站下游计算井间管段前流入的其他污水量(L/s)i=1，2，3…n;
KS为地下水渗入系数;当地下水位高于管段水面时，取值为1.0～1.2;当地下水位低于管段水面时，取值为0.8～1.0;
KZ为污水量总变化系数，KZ=2.72/Q0.108，其中Q为乘上KZ之前的计算井间管段污水量;
(4)所述计算模块4为污水处理厂进厂管段污水量的计算，污水处理厂进厂管段污水量Q5计算公式如下：
Q5=QbnKS
式中：
Q5为污水处理厂进厂管段污水量(L/s);
Qbn为最后一级提升泵站设计出水流量(L/s);
KS为地下水渗入系数，当地下水位高于管段水面时，取值为1.0～1.2;当地下水位低于管段水面时，取值为0.8～1.0。
说明书
一种城镇污水管网井间管段污水量逐段计算方法
技术领域：
本发明属于排水工程技术领域，具体涉及一种城镇污水管网井间管段污水量逐段计算方法。
背景技术：
《建筑给水排水设计规范》规定了建筑排水横管和立管的计算方法，对于多层民用住宅因排水当量较小，楼前管通常采用最小管径即可满足排水流量要求。但随着民用建筑楼层越建越高，单根出户管的流量越来越大，楼前管前后井间管段的流量负荷增加也越来越大，最小管径有时难以满足后段排水要求。
《室外排水规范》规定了综合生活污水量总变化系数的取值，《给水排水设计手册》指出生活污水量各类变化系数的定义以及污水量最高日最高时、最高日平均时、平均日平均时的计算公式，但未明确规定城镇污水管网具体管段污水量的具体计算方法。工程上通常根据所算管段汇水面积与单位面积污水量定额的乘积加上流入该管段的上段管段污水量得到所算管段污水量。由于受到地形复杂、管线布局繁杂等因素影响，污水量逐段计算工作繁琐，常按末端流量计算定径，造成上游管段设计管径偏大，工程造价过高。
另外，工程设计中因人因地等诸多因素导致的各污水提升泵站提升泵组的水泵台数、大小、运行方式的差异，引起下游管段的流量负荷峰值差别显著，且与自流管段存在叠峰与错峰的随机叠加管流。而现有计算方法中，一般按无提升叠加流量峰值计算，忽视其对站后管段的影响，造成站后管径选型小于实际需要，尤其服役一定时期后管内污泥淤积和雨季部分雨水渗入后，就出现污水外溢污染。
《室外排水规范》中规定在地下水位较高的地区，应考虑入渗地下水量，其量宜根据测定资料确定，《给水排水手册》对地下水入渗量的取值做了相应的规定。但两者都未考虑地下水位较低的地区污水管道内污水漏损量，如西北干旱地区，管道内实际污水量远低于计算值，造成管道管径和提升泵站水泵选型大，浪费严重。此外，计算地下水渗入量时通常采用管段污水量×(1+地下水入渗系数)的形式，使计算繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有污水管网污水量计算方法中所存在的上述问题，提供了一种城镇污水管网井间管段污水量逐段计算方法，根据管道水流流向自上而下逐段计算井间管段污水量，使相应的设计规模在满足实际需要的前提下工程造价更少。
本发明所提供的一种城镇污水管网井间管段污水量逐段计算方法，该方法根据具体水力特性差异，采用建筑物楼前管井间管段污水量计算模块1、无提升泵站污水流入的井间管段污水量计算模块2、污水提升泵站下游井间管段污水量计算模块3及污水处理厂进厂管段污水量计算模块4分别逐段进行计算，所述计算方法具体步骤如下：
(1)所述计算模块1为建筑物楼前管计算井间管段污水量的计算，建筑物楼前管计算井间管段污水量Q2i计算公式如下：
Q2i=Q1i+Q2(i-1)
式中：
Q2i为建筑物楼前管计算井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
Q1i为计算井间管段上游检查井接入的出户管污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
Q2(i-1)为流入计算井间管段的紧上段井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
所述紧上段井间管段是指紧邻计算井间管段的上游井间管段;i是指本模块从上游第一个井间管开始，依次向下游进行的逐段编号，以下相同;
从上游向下游逐段计算，计算出本段管段最后一个检查井与化粪池之间管段污水量，为化粪池进水流量。
(2)所述计算模块2为无提升泵站污水流入的计算井间管段污水量的计算，无提升泵站污水流入的计算井间管段污水量Q3i的计算公式如下：
Q3i=(Qhi+Q3(i-1))×KS×KZ
式中：
Q3i为无提升泵站污水流入的计算井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
Qhi为计算井间管段上游检查井接入的化粪池出水流量(L/s)，i=1，2，3…n;
Q3(i-1)为流入计算井间管段的紧上段井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
KS为地下水渗入系数，当地下水位高于管段水面时，取值为1.0～1.2;当地下水位低于管段水面时，取值为0.8～1.0;
KZ为污水量总变化系数，根据《给水排水设计手册》(第5册城镇排水;第2版)中公式KZ=2.72/Q0.108计算得到，其中Q为乘上KZ之前的计算井间管段污水量;
从上游向下游逐段计算，计算出本段管段最后一个检查井与污水提升泵站之间管段污水量，为提升泵站进水流量。
(3)所述计算模块3为污水提升泵站下游计算井间管段污水量的计算，污水提升泵站下游计算井间管段污水量Q4i的计算公式如下：
式中：
Q4i为污水提升泵站下游计算井间管段污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
Qbi为流入站后计算井间管段的污水提升泵站设计出水流量(L/s)，i=1，2，3…n;
Q3i为污水提升泵站下游计算井间管段前流入的其他污水量(L/s)，i=1，2，3…n;
KS为地下水渗入系数;当地下水位高于管段水面时，取值为1.0～1.2;当地下水位低于管段水面时，取值为0.8～1.0;
KZ为污水量总变化系数，KZ=2.72/Q0.108，其中Q为乘上KZ之前的计算井间管段污水量。
(4)所述计算模块4为污水处理厂进厂管段污水量计算，污水处理厂进厂管段污水量Q5计算公式如下：
Q5=QbnKS
式中：
Q5为污水处理厂进厂管段污水量(L/s);
Qbn为最后一级提升泵站设计出水流量(L/s);
KS为地下水渗入系数，当地下水位高于管段水面时，取值为1.0～1.2;当地下水位低于管段水面时，取值为0.8～1.0，具体取值应视计算管段埋深和地下水水位情况而定。
本发明对于从楼前管到污水处理厂的完整管网工程，根据计算模块1～4依次计算各井间管段污水量;对于局部工程，采用对应的模块计算方法进行井间管段污水量计算，可利用上游模块污水量进行继承计算，当缺乏上游模块污水量数据时，可利用单位人口污水量指标法进行计算。现将各计算模块的计算内容、计算目的及用途具体说明如下：
计算模块1，建筑物楼前管计算井间管段污水量的计算。从上游向下游逐段计算，进而用于确定计算井间管段管径，计算出最后一个检查井与化粪池之间管段污水量，为化粪池进水流量，用于选择对应规格的化粪池。计算井间管段上游检查井接入的出户管污水量采用卫生器具排水当量法计算，由于超高层住宅楼楼层总数多，则各单元的卫生器具总量多，单根出户管流量大，造成楼前管流量负荷从上游向下游逐渐增大，管径也逐渐增大，根据出户管流量逐段计算能准确计算每段井间管段污水量，进而正确选择每段井间管段管径，解决楼前管全部采用最小管径难以满足后段排水流量要求的问题。
计算模块2，无提升泵站污水流入的计算井间管段污水量的计算。从上游向下游逐段计算，进而用于确定计算井间管段管径，计算出最后一个检查井与污水提升泵站之间管段污水量，为污水提升泵站进水流量，进而用于选择对应规格的提升水泵。化粪池内部水流状态为溢流式，不考虑化粪池的水量调节作用，出水流量一般等于进水流量，根据化粪池出水流量从上游向下游逐段计算有利于准确计算每段井间管段污水量，从而合理选择每段井间管道管径，确定管段需要变径的位置，避免管段污水量按末端流量计算定径造成上游管段管径选型过大。
计算模块3，污水提升泵站下游计算井间管段污水量的计算。从上游向下游逐段计算，进而用于确定计算井间管段管径。由于因人因地等诸多因素影响，污水提升泵站提升泵组的水泵台数、大小、运行方式不同导致对下游井间管段的流量负荷峰值差异显著，且与自流管段存在叠峰与错峰的随机叠加管流，计算污水提升泵站下游计算井间管段污水量时应先计算提升泵站设计出水流量，再计算泵站下游计算井间管段前流入的其他总污水量，然后将两者相加得到计算井间管段污水量，可以避免提升泵站提升泵组的配置和运行方式不同造成对下游管段的流量负荷峰值的影响。
计算模块4，污水处理厂进厂管段污水量的计算。从最后一级提升泵站向污水处理厂逐段计算，进而用于确定污水处理厂进厂管段管径。
本发明将地下水渗入量和管道污水漏损量合并成地下水渗入系数KS表示，采用地下水渗入系数确定地下水位与管道污水水面的相对位置，当地下水位高于管段水面时，地下水渗入系数取值为1.0～1.2;当地下水位低于管段水面时，地下水渗入系数取值为0.8～1.0，管段污水量因地下水位的影响发生变化时用管段汇集污水量直接乘上地下水渗入系数，比现有计算方法中乘上(1+q)直观简洁，同时考虑了管道污水漏损量。
本发明创建了建筑物楼前管至污水处理厂各阶段井间管段污水量的计算模块，能够对城镇污水管网任一模块井间管段污水量进行准确计算，进而可以使用计算机对污水管道管径和污水处理设备规格进行快速准确选型，实用性强。
