2.3　污水收集管網(wǎng)及構(gòu)筑物設(shè)計

2.3.1　污水收集

（1）污水的不同排除方式形成不同的排水系統(tǒng)，簡稱排水制度，一般分為合流制和分流制。

（2）合流制排水系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。合流制又分直接合流制和截流式合流制。

（3）分流制排水系統(tǒng)是對生活污水、工業(yè)廢水和雨水，分別采用兩個或兩個以上各自獨立的管渠排除的系統(tǒng)。

（4）村莊排水宜采用不完全分流制。雨水宜自然排放，雨水溝渠宜與路邊溝結(jié)合。集鎮(zhèn)排水制度應(yīng)因地制宜地選擇：新建地區(qū)宜采用分流制；現(xiàn)有合流制排水地區(qū)可隨集鎮(zhèn)改造和發(fā)展逐步完善排水設(shè)施；干旱半干旱地區(qū)，年降雨量較小，如果單獨建設(shè)雨水管渠，其使用頻率較低，考慮目前鄉(xiāng)村的經(jīng)濟條件，可采用合流制。

2.3.2　管網(wǎng)布置

農(nóng)村生活污水管道系統(tǒng)布置模式如圖2－1所示。

（1）正交式布置。地勢向水體適當傾斜，各排水流域的干管可以最短距離沿與水體垂直相交的方向布置。

（2）截流式布置。在河岸敷設(shè)主干管，并將各干管的污水截流送至污水處理站。

（3）平行式布置。地勢向河流方向有較大傾斜，為避免干管坡度及管內(nèi)流速過大，管道遭受嚴重的沖刷，可使干管與等高線及河道基本平行或成一定傾角。

（4）分區(qū)式布置。用于個別階梯地形或起伏很大的地區(qū)，分別在高地區(qū)和低地區(qū)敷設(shè)獨立的管道系統(tǒng)，高地區(qū)的污水靠重力流直接流入污水處理站，而低地區(qū)的污水用水泵抽送至高地區(qū)干管或污水處理站。

（5）分散式布置。當排水區(qū)域周圍有河流或排水區(qū)域中央地勢高、地勢向周圍傾斜的地區(qū)，采用輻射狀分散布置。

（6）環(huán)繞式布置。若各排水區(qū)域的污水采用集中處理的模式時，排水系統(tǒng)可呈環(huán)繞式布置，沿各排水區(qū)域四周布置主干管，將各干管的污水截流送至集中污水處理站。

2.3.3　管道設(shè)計

（1）設(shè)計流程。排水系統(tǒng)在平面上的布置隨著地形、土壤條件、河流情況以及污水的種類和污染程度等因素而定；管網(wǎng)的斷面尺寸應(yīng)按遠期規(guī)劃的最大日最大時的流量設(shè)計，并考慮村莊遠景發(fā)展的需要。農(nóng)村生活污水系統(tǒng)設(shè)計一般流程見圖2－2。

（2）設(shè)計資料。包括對污水量及處理要求、自然條件和工程情況的調(diào)查。排水管道系統(tǒng)設(shè)計所需的資料范圍比較廣泛，而農(nóng)村地區(qū)有關(guān)這些資料的積累還很匱乏，因此，為了取得準確可靠充分的設(shè)計基礎(chǔ)資料，設(shè)計人員必須到現(xiàn)場進行實地調(diào)查踏勘，必要時還應(yīng)去提供原始資料的氣象、水文、勘測等部門查詢，將收集到的資料進行整理分析、補充完善。

（3）設(shè)計方案。步驟為：建立方案比較的數(shù)學模型；數(shù)學模型的求解；方案比較；綜合評價與決策。設(shè)計人員根據(jù)所掌握的設(shè)計基礎(chǔ)資料及工程的要求和特點，對工程中一些原則性的、涉及面較廣的問題提出不同的解決辦法，構(gòu)成不同的設(shè)計方案。對各設(shè)計方案深入分析其利弊和產(chǎn)生的各種影響，進行技術(shù)經(jīng)濟比較評價。

（4）設(shè)計流量。管渠一般使用年限較長，但改建困難，如僅根據(jù)當前需要設(shè)計，不考慮長遠規(guī)劃，在發(fā)展過程中會造成被動；但是管渠系統(tǒng)的基建投資和維護費用都很大，同時農(nóng)村數(shù)據(jù)預(yù)測的不確定性相比城鎮(zhèn)一般會更大，因而設(shè)計期限不宜過長，應(yīng)綜合考慮，確定合理的規(guī)劃期。排水管渠斷面尺寸應(yīng)按規(guī)劃期內(nèi)的最高日最高時的流量設(shè)計。

1）居住區(qū)生活污水設(shè)計流量：

式中　Q1——居住區(qū)生活污水設(shè)計流量，L/s；

n——居住區(qū)生活污水定額，L/（cap·d），可按當?shù)叵嚓P(guān)用水定額的75%～90%采用；

N——設(shè)計人口數(shù)，可根據(jù)現(xiàn)狀人口與規(guī)劃期人口增長率進行估算；

K2——生活污水量總變化系數(shù)，《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ124）推薦的綜合生活污水量總變化系數(shù)見表2－1。

2）農(nóng)村服務(wù)業(yè)（農(nóng)家樂及鄉(xiāng)村旅游等）生活污水及淋浴污水的設(shè)計流量：

式中　Q2——農(nóng)村服務(wù)業(yè)生活污水及淋浴污水設(shè)計流量，L/s；

A——最大從業(yè)職工數(shù)，cap；

A2——最大接待人員數(shù)，cap；

B2——從業(yè)職工生活污水定額，以25L/（cap　·d）計；

B2——熱車間職工生活污水定額，以35L/（cap· d）計；

K1——從業(yè)人員生活污水量時變化系數(shù)，以3.0計；

K2——接待人員生活污水量時變化系數(shù)，以2.5計；

C1——最大日值用淋浴的從業(yè)職工數(shù)，cap；

C2——最大日值用淋浴的接待人員數(shù)，cap；

D1——從業(yè)職工淋浴污水定額，以40L/（cap· d）計；

D2——接待人員淋浴污水定額，以60L/（cap· d）計；

T——每日工作時數(shù)，h；淋浴時間以60min計。

3）農(nóng)村生活污水設(shè)計總流量：

Q＝Q1＋Q2

（5）污水管道的水力計算。污水管道水力計算根據(jù)水力學均勻流公式進行計算，目的是合理選擇管道斷面尺寸、坡度和埋深。

1）污水管道設(shè)計參數(shù)。包括設(shè)計充滿度、設(shè)計流速、最小管徑、最小設(shè)計坡度、污水管道埋設(shè)深度等。

2）設(shè)計充滿度。根據(jù)《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ124），推薦污水管道應(yīng)按非滿流計算，最大設(shè)計充滿度應(yīng)按表2－3取值。

3）設(shè)計流速。與設(shè)計流量、設(shè)計充滿度相對應(yīng)的水流平均速度稱為設(shè)計流速。為了防止管渠中發(fā)生淤積或沖刷，設(shè)計流速應(yīng)限制在最大和最小設(shè)計流速范圍之內(nèi)，保證不沖不淤。根據(jù)國內(nèi)污水管道實際運行情況的觀測效果并參考國外經(jīng)驗，污水管渠在設(shè)計充滿度下的最小設(shè)計流速為0.6m/s，含有金屬、礦物固體或重油雜質(zhì)的生產(chǎn)污水管道，其最小設(shè)計流速宜適當加大。明渠的最小設(shè)計流速為0.4m/s。最大設(shè)計流速是保證管道中不被沖刷損壞的流速，該值與管道材料有關(guān)。通常，金屬管道的最大設(shè)計流速為10m/s；非金屬管道的最大設(shè)計流速為5m/s。明渠最大設(shè)計流速按表2－4采用。

（6）最小管徑。由于經(jīng)濟原因，規(guī)定排水管渠最小管徑比城鎮(zhèn)小。《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ124）推薦管道的最小管徑宜按表2－5取值。

（7）最小設(shè)計坡度。一般情況下，農(nóng)村內(nèi)部對排水管渠的疏通養(yǎng)護水平不及城鎮(zhèn)地區(qū)，可以適當增加管渠坡度，以減少污泥淤積，因此管渠最小坡度應(yīng)高于《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014）的對應(yīng)數(shù)據(jù)。

（8）埋設(shè)深度。為了降低造價、縮短施工期，管道埋設(shè)深度愈小愈好，但覆土厚度應(yīng)有一個最小的限制，否則不能滿足技術(shù)上的要求，這個最小限制稱為最小覆土厚度。《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ124）推薦管道宜埋在非機動車道下，管道的最小覆土厚度應(yīng)根據(jù)外部荷載、管材強度和土的冰凍情況等條件確定：在機動車道下不宜小于0.7m；在綠化帶下或庭院內(nèi)的管道覆土厚度可酌情減小，但不宜小于0.4m。如管道覆土厚度不能滿足上述規(guī)定，應(yīng)對管道采取加固措施，確保管道安全。

（9）污水管道的設(shè)計步驟如下：

1）確定排水區(qū)界，劃分排水流域。排水區(qū)界是排水系統(tǒng)設(shè)置的界限。

2）合理確定管道敷線和平面布置。

3）控制點的確定和泵站設(shè)置地點的選擇。

4）設(shè)計管段的劃分及其設(shè)計流量的確定。

5）污水管道的銜接。

（10）材料選擇方法。

1）按城鎮(zhèn)污水處理廠配套污水管道。城鎮(zhèn)污水管線的管道中，常用的有：玻璃纖維增強塑料夾砂管（RPMP），高密度聚乙烯（HDPE）雙壁波紋管，鋼筋混凝土柔性接口管（RCP）。

2）村莊污水管道。相對城鎮(zhèn)，村莊污水排放量很小，相應(yīng)污水管道管徑也很小，一般在D100～D300mm之間，使用塑料管材具有極強的優(yōu)越性。