1、排水工程(1)-绪论

Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院道路与机场排水工程1绪论主讲教师：秦建平长安大学Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论【内容提要】公路雨水排水工程主要介绍：水的来源；水的病害；排水设计的一般原则；排水工程分类；小桥涵等。机场雨水排水工程主要介绍：概述；表面排水；地下排水等。城市排水系统的体制和组成主要介绍：概述；城市排水系统的体制及其选择；城市排水系统的组成等。城市排水工程规划主要介绍：城市排水工程规划的内容、原则与方法；城市排水工程规划与其他工程规划的关系；工业废水的排除；城市排水系统的平面布置等。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.1公路雨水排水工程1.1.1水的来源根据水源的不同，影响道路的水流可分为地面水和地下水两类（1）地面水包括大气降水以及海、河、湖、水渠、池塘水。（2）地下水包括上层滞水、潜水、层间水等。1.1.2水的病害道路的各种病害和变形的产生，如路基沉陷、冲刷、坍塌、翻浆；沥青路面松散、剥落、龟裂；水泥混凝土路面唧泥、错台、断裂等，无不与道路上水的漫湿和冲刷等破坏作用有关。水的作用加剧了路基和路面结构的损坏，加快了路基、路面使用性能的变坏，缩短了它们的使用寿命。道路排水设计的任务是将公路结构范围内的湿度降低到一定的范围内，使其常年处于干燥和中湿状态，确保结构具有足够的强度和稳定性，以避免积水特别是路面积水，来延长和确保其正常使用寿命，避免公路结构受水的危害。排水系统由各种拦截、汇集、拦蓄、输送、排放地表水或地下水的排水设施和构造物组成。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.1.3排水设计的一般原则（1）全面规划、合理布局、因地制宜充分利用当的有力利地形和天然水系。（2）设计前必须进行调查研究，根据公路等级．沿线地形、地质、水文、气象等条件以及桥涵设置等情况进行综合考虑。（3）在不断总结生产实践经验和科学试验的基础上，积极采用新材料、新工艺。（4）考虑施工场地的临时性排水设施，并尽可能使之与永久性排水设施结合起来，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。（5）穿越城镇的公路，其排水设计应与城镇现有或规划的排水系统和设施相协调。（6）黄土、膨胀土、盐湖土、多年冻土、滑坡等特殊路段的公路，其排水设计应结合该工程的其他处治措施进行特殊设。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.1.3排水工程分类（1）路界地表排水（2）路面内部排水（3）地下排水（4）公路构造物及下穿道路排水Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.1.4小桥涵公路跨越沟谷、溪沟、河流，人工渠道以及排除路基内侧边沟水流时，常常需要修建各种横向排水构造物，最常见的排水构造物是小桥涵。公路中的涵洞一是排泄小溪流和天然雨水，二是农田灌溉。一般平原区每公里有1~3道，山区有3~5道；小桥涵的布设还与农田水利灌溉有着密切关系。涵洞的建设规模是以孔数、跨径、台高形式表示。长度以进出口间水平距离计；孔径是指桥涵下过水净空的大小，它是桥涵设计的基本尺寸。通常桥梁的孔径用孔数和单孔跨径表示；涵洞孔径用孔数、单孔跨径和涵台高度表示，圆管涵则用涵管的孔数和内径表示。孔径选择除水力计算外，还应考虑清淤需要。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.2机场雨水排水工程1.2.1概述排除地面水和地下水的充分的排水系统，对飞机的安全和道面的寿命来说是极其重要。机场排水系统的职能包括：（1）拦截和引走来自机场邻近地区流来的地面水和地下水；（2）排去从机场来的表面径流；（3）排去从机场来的地下潜流。场地本身的自然排水能够充分满足这些职能的情况少有，因此必须设置人工排水。1.2.2表面排水表面排水指设计暴雨径流排水系统的工作。在选择经济的排水系统之前可能需要做若干个排水的试行布置方案。通常在跑道、滑行道和机坪已完成的整坡等高线图进行布置暴雨排水系统。1.2.3地下排水地下排水的功能是：排除从基层来的水；排除从道面下土基来的水；拦截、汇集并排除从泉或透水层流来的水。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.3城市排水系统的体制和组成1.3.1概述1.3.1.1排水体制排水体制：分流制或合流制。雨水综合管理应按照低影响开发(LID)理念采用源头削减、过程控制、末端处理的方法进行，控制面源污染、防治内涝灾害、提高雨水利用程度。排水系统设计应综合考虑下列因素：（1）污水的再生利用，污泥的合理处置。（2）与邻近区域内的污水和污泥的处理和处置系统相协调。（3）与邻近区域及区域内给水系统和洪水的排除系统相协调。（4）接纳工业废水并进行集中处理和处置的可能性。（4）适当改造原有排水工程设施，充分发挥其工程放能。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.3.1.2排水类型城市排水可分为三类，即生活污水、工业废水和降水径流。1）生活污水是指人们在日常生活中所产生的污水。2）工业废水是指工业生产过程中所产生的废水，来自工厂车间或矿场等地。根据它的污染程度不同，又分为生产废水和生产污水两种。（1）)生产废水是指生产过程中，水质只受到轻微污染或仅是水温升高，可不经处理直接排放的废水。如机械设备的冷却水等。（2）生产污水是指在生产过程中，水质受到较严重的污染，需经处理后方可排放的废水。其污染物质，有的主要是无机物，如发电厂的水力冲灰水；有的主要是有机物，如食品工厂废水；有的含有机物、无机物、并有毒性，如石油工业废水、化学工业废水等。废水性质随工厂类型及生产工艺过程不同而异。3）降水指地面上径流的雨水和冰雪融化水。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.3.1.3给水排水工程与建筑给水排水工程的划分给水排水工程，按其所处的位置不同，分为城市给水排水工程和建筑给水排水工程两种；两者之间的界线与范围如图。城市给水排水工程属市政建设工程。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1）城市给水工程的范围一般是从水源地的一级泵房起，至建筑小区的水表井。包括一、二级泵房、输水管网、给水处理厂和配水管网等。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论2）城市排水工程的范围分为城市污水排水工程和城市雨水排水工程两种。（1）城市污水排水工程的范围一般是从建筑小区的下游最后一个污水检查井(碰头井)起，至污水出水口止；包括污水碰头井、污水排水管网、污水处理厂和污水出水口等。（2）城市雨水排水工程的范围一般是从建筑小区的下游最后一个雨水检查井(碰头井)起，至雨水出水口止；包括雨水碰头井、雨水排水管网和雨水出水口等。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论3）建筑给水排水工程的范围（1）建筑给水工程的范围分为建筑小区(室外)给水工程和建筑内部(室内)给水工程两种。（2）建筑排水工程的范围分为室外污水排水工程和室外雨水排水工程两种以及室内污水排水工程和室内(屋面)雨水排水工程两种。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.3.2城市排水系统的体制及其选择对生活污水、工业废水和降水径流采取的汇集方式，称为排水体制，也称排水制度。按汇集方式可分为分流制和合流制两种基本类型。1）分流制排水系统当生活污水、工业废水、降水径流用两个或两个以上的排水管渠系统来汇集和输送时，称为分流制排水系统，如图所示。其中汇集生活污水和工业废水中生产污水的系统称为污水排除系统；汇集和排泄降水径流和不需要处理的工业废水(指生产废水)的系统称为雨水排除系统，只排除工业废水的称工业废水排除系统。分流制排水系统中对于单纯排除降水径流的雨水排除系统通常有两种做法。一种是设置完善的雨水管渠系统；另一种是暂不设，雨水沿着地面、道路边沟和明渠泄入天然水体。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论2）合流制排水系统将生活污水，工业废水和降水径流用一个管渠系统汇集输送的称为合流制排水系统。根据污水、废水、降水径流汇集后的处置方式不同，可分为下列二种情况：（1）直泄式合流制管渠系统的布置就近坡向水体，分若干排出口，混合的污水未经处理直接泄入水体。（2）截流式合流制这种体制是指在街道管渠中合流的生活污水、工业废水和雨水，一起排向沿河的截流干管。晴天时全部输送到污水处理厂；雨天时当雨水、生活污水和工业废水的混合水量超过一定数量时，其超出部分通过溢流井泄入水体。如图。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.3.3城市排水系统的组成1）城市污水排除系统的组成街道下面的管道可分为支管、干管、主干管及管道系统上的附属构筑物。支管是承受庭院管道的污水，通常管径不大；由支管汇集污水至干管，然后排入城市中的主干管，最终将污水输送至污水处理厂或排放地点。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论污水排除系统包括下列五个主要部分：（1）室内(房屋内)污水管道系统及卫生设备。（2）室外(房屋外)污水管道系统：包括庭院(或街坊内)管道和街道下污水管道系统。（3）污水泵站及压力管道。（4）污水处理厂。（5）污水出口设施：包括出水口(渠)，事故出水口及灌溉渠等。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论2）工业废水排除系统的组成有些工业废水排入城市污水管道或雨水管道，不单独形成系统；而有些工厂单独形成工业废水排除系统，其组成为：（1）车间内部管道系统及排水设备。（2）厂区管道系统及附属设备。（3）污水泵站和压力管道。（4）污水处理站(厂)。（5）出水口(渠)。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论3）城市雨水排除系统的组成雨水来自两个方面，一部分来自屋面；一部分来自地面。屋面上的雨水通过天沟和竖管流至地面，然后随地面雨水一起排除。地面上雨水通过雨水口流至街坊(或庭院)雨水道或街道下面的管道。雨水排除系统主要包括：（1）房屋雨水管道系统：包括天沟、竖管及房屋周围的雨水管沟。（2）街坊(或厂区)和街道雨水管渠系统，包括雨水口，庭院雨水沟，支管、干管等。（3）泵站。（4）出水口(渠)。雨水一般就近排入水体，不需处理。在地势乎坦、区域较大的城市或河流洪水位较高，雨水自流排放有困难的情况下，设置雨水泵站排水。Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.4城市排水工程规划1.4.1城市排水工程规划的内容、原则与方法城市排水工程规划的任务在于解决城市排水的原则性问题，这些问题往往相互关联，并涉及城市建设的其他方面，需要通盘考虑，全面解决。1.4.1.1城市排水工程规划的内容（1）估算城市各种排水量（2）拟订城市污水、雨水的排除方案（3）研究城市污水处理与利用的方法及污水处理厂、出水口位置的选择（4）进行排水系统的平面布置（5）估算城市排水工程的造价及年经营费用Highwaycollege,Chang’anUniversity长安大学公路学院1绪论1.4.1.2城市排水工程规划的原则（1）满足城市整体方面的要求（2）符合环境保护的要求（3）充分发挥排水系统的功能，满足使用要求（4）要考虑现状，充分发挥原有排水设施的作用（5）注意工程建设中经济方面的要求（6）处理好远近期关系Highwaycollege,Chang’anUnive