污水管网设计的核心在于精准计算设计流量与科学确定水力参数，二者共同决定了管网的输送效率、防淤能力及长期稳定性。以下结合规范标准与工程实践，梳理从流量计算到水力设计的全流程关键技术要点。

 一、设计流量计算：分步解析与公式应用

污水设计流量需综合生活污水、工业废水及地下水渗入量，按旱季最大时流量设计，雨季流量校核（合流制需额外计算溢流量）。

1. 综合生活污水设计流量（Qd）

计算公式：
$$Q_d = \frac{q_d \times N \times K_z}{24 \times 3600} \quad \text{(L/s)}$$

$q_d$：人均日污水量（L/人·d），按用水定额的80%~90%取值；

$N$：设计人口数（人）；

$K_z$：总变化系数，查表或按 $K_z = 2.7 / Q^{0.108}$ 计算（Q为平均日流量，L/s）。

关键点：

人口密度高的区域需叠加公共建筑污水（按生活污水量的20%~30%计）；

$K_z$ 随流量增大而减小（如Q$K_z=2.7$，Q≥1000L/s时 $K_z=1.5$）。

2. 工业废水设计流量（Qm）

计算公式：
$$Q_m = \frac{K_z \times q_m \times M}{3600 \times T} \quad \text{(L/s)}$$

$q_m$：单位产品废水量（L/单位产品）；

$M$：日均产量；

$T$：日生产时长（h）；

$K_z$：工业时变化系数，需实测确定（通常 $K_z = K_{\text{时}}$，因 $K_{\text{日}}=1$)。

关键点：

工业废水需预处理达标（《污水排入城镇下水道水质标准》GB/T 31962-2015）；

含重金属或高污染废水不得直接接入。

3. 地下水渗入量（Qu）

按旱流污水量的10%~15%计，或根据地下水位、管材渗透性实测确定。

4. 合流制溢流量（Qs）

计算公式：
$$Q_s = q \times \Psi \times F \quad \text{(L/s)}$$

$q$：设计暴雨强度（L/(s·ha)），按地方公式（如 $q = \frac{4497(1+0.48 \lg P)}{(t+10)^{0.92}}$）；

$\Psi$：综合径流系数（一般取0.60）；

$F$：汇水面积（ha）。

⚙️ 二、水力参数确定：六大核心参数与规范要求

水力设计需同步满足自清流速、非满流运行及埋深控制，通过曼宁公式反推管径与坡度。

1. 设计充满度（h/D）

非满流设计可缓冲流量波动并通风，最大允许值如下：

管径（mm）最大设计充满度

200~300    0.55    

350~450    0.65    

500~900    0.70    

≥1000    0.75    

注：DN300以下管段需按满流校核。

2. 设计流速（v）

最小流速：≥0.6 m/s（防污泥沉积）；

最大流速：≤5.0 m/s（非金属管）或≤10 m/s（金属管）（防冲刷）。

3. 最小设计坡度（i）

保证最小流速下污泥不沉积，常用管材要求：

管材类型

DN300最小坡度

塑料管（HDPE）    0.002    

混凝土管    0.003    

4. 管径（D）与糙率（n）

初选管径：根据 $Q = A \times v$ 反推，结合经济流速（0.8~1.2 m/s）；

糙率取值：

HDPE管/玻璃钢管：0.009~0.010；

钢筋混凝土管：0.013~0.014。

5. 曼宁公式应用

$$v = \frac{1}{n} R^{2/3} i^{1/2}, \quad Q = A \times v$$

计算步骤：

设定目标流速（如0.8 m/s）与充满度（如h/D=0.6）；

计算水力半径 $R = \frac{A}{P}$（A为过水断面，P为湿周）；

反推坡度 $i$ 并校核规范最小坡度。

6. 埋深控制

最小覆土：车行道下≥1.0 m，非车行道≥0.7 m；

最大埋深：一般≤7~8 m，超深需设提升泵站。

三、水力计算全流程：6步实操指南

步骤1：划分排水流域

依据地形图确定管网走向，避免逆坡；终点衔接污水处理厂标高。

步骤2：计算节点设计流量

累加本段生活污水、工业废水及转输流量，乘以 $K_z$ 。

步骤3：初选管径与坡度

起点管段取最小管径（DN300），按最小坡度敷设。

步骤4：曼宁公式迭代计算

示例：DN400 HDPE管，$Q=30 \, \text{L/s}$，$n=0.010$，目标 $v=0.8 \, \text{m/s}$：

充满度取0.65 → $A=0.145 \, \text{m}^2$，$R=0.104 \, \text{m}$；

反推 $i = \left( \frac{v \times n}{R^{2/3}} \right)^2 \approx 0.0018$（小于规范0.002，取0.002）。

步骤5：校核关键参数

流速（0.6 m/s ≤ v ≤ 5.0 m/s）、充满度（≤规范限值）、埋深（衔接点落差≤1 m时宜管顶平接）。

步骤6：特殊节点处理

跌水井：跌差＞1.0 m时设置；

截流井：合流制截流倍数 $n_0=2~5$（根据环保要求）。

四、关键设计要点与避坑指南

管材选型

HDPE双壁波纹管（DN200~1200）：轻便耐腐，糙率低，但需环刚度≥8 kN/m²防沉降；

钢筋混凝土管（DN300~2000）：抗压性强，适合车行道下大管径。

坡度与埋深冲突处理

地形平坦区：减小充满度或增大管径以降低坡度需求；

逆坡段：设跌水井或局部提升泵站。

防堵塞与清淤

起点管段增设冲洗井（流速<0.6 m/s时）；

检查井间距≤30 m（DN300~600），餐饮集中区设隔油池。

合流制溢流污染控制

截流井配格栅（间隙≤20 mm）及调蓄池（容积按3~5年暴雨设计）。

结语

设计流量与水力参数是污水管网的“血脉”与“骨架”：

流量计算需精准区分生活、工业及渗入量，严控 $K_z$ 取值；

水力设计以曼宁公式为核心，通过流速、充满度、坡度的动态平衡实现经济性与可靠性统一。
实际项目中，建议采用SWMM等模型校核雨季工况，并结合智慧监测（如流量计、液位传感器）优化运维响应，确保系统全生命周期高效运行 。

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