广东省惠州市某片区排水工程设计开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1国外排水现状分析

（1）国外城市污水排水系统发展历程

公元前６世纪，古罗马城建造的一条排水道标志着城市排水系统发展的开始。在城市污水排水设施系统的设计初期，主要目的是将污水排出城市区域，以保持城市的健康环境。伦敦等早期发展的城市为了控制污水排放带来的二次污染危害，开始发展与建设近代城市排水系统，随之污水处理技术的研究与应用应运而生^[1]。1900年第一个生物膜法污水处理试验成功，并且迅速在欧洲与北美得到广泛应用。1914年Arden与Lockett开创了活性污泥法，并于同年在英国曼彻斯特建成实验厂。1950年荷兰的Pasveer开发出氧化沟。1975年德国的Bohkne教授开创了A/B法，随后美国的一些专家相继提出了A/O、A²O等分段处理工艺方法。1980年之后，具有脱氮除磷功效的污水处理设施在英美法等国开始修建，随后，污水处理设施建设越来越受到人们的关注，污水处理技术在实践中不断完善，城市污水处理系统逐渐成为城市发展运行必不可少的部分。

（2）国外城市雨水排水系统发展历程

20世纪70年代起西方国家开始管控雨水，对于雨水的管理主要可分为两个部分：第一是源控制，将排水系统各子流域内的雨水就地渗入或蓄存；第二是下游控制，将雨水调蓄于天然或人工调节池，处理后排放或者利用^[2]。上世纪70年代人们为了控制降雨引起的雨污混合污水溢流对下游的污染，便在溢流前对混合污水进行调节、处理，使之溢流后对下游水体的水质影响在控制的目标之内。20世纪80年代左右，为了加强雨水径流污染控制，西方国家开始研究可以准确预测和模拟雨水径流过程的模型或程序。例如：沃林福特程序(Walling for d Procedure )、暴雨模型(STORM-Storage, Treatment, Oveiflow , Runoff Model, 1977)、雨水管理模型 (SWMM-StormWater Management Model, 1971 — 1988)等^[3]。进入21世纪由于水资源的匮乏，城市雨水排水系统不仅需要具备快速排出雨水的能力，而且还需要具备雨水的可持续利用与流域恢复的能力。学者们开始着眼于雨水的资源化利用，国际雨水集留利用系统协会成立，美、德、英、澳、日等国家致力于雨水管理的研究，开发出多种水文模型，并建立起完善的技术以及保障体系主流理论基础主要有：雨水最佳管理实践(BMPs)和低影响度开发(LID),“水敏城市设计”(WSUD)、可持续雨洪管理策略(SUDS), 此外还有绿色基础设施(green infrastructure )、更优场地设计(bettersitedesign)等^[4] _o

（3）国外城市排水标准

国外城市排水标准的发展大致经历了三个阶段。上世纪90年代初，法国、德国最先开展这方面的研究，并相继制定了关于管道材料特性相关实验研究的规范标准。进入21世纪以来，随着城市的急剧扩张，相应城市排污排废水方面的标准迎来了一个快速发展的时期。这个阶段把室外和建筑物内部分割开来研究，对排水系统中管件及其接头和附件的要求、试验方法和质量保证等方面也做了全面的标准制定工作。近些年来，由于污染问题严重，更加注重污水处理厂与排污管道和构筑物的建设，对地上地下排水排污管道的系统性建设的标准也逐渐出台。ISO及发达国家在城市排水标准方面的发展，不同阶段的侧重点不一。起步阶段往往是根据排水的需要在结构和用途上进行规定。随着排水系统的发展，各部分规范的制定不能对城市排水工作充分指导，各个国家都将视线转移到排水工作的系统性上来^[5] 。

1.2国内排水现状分析

（1）国内城市污水排水系统发展历程

我国城市污水处理技术的发展较慢，截止到1949年，全国只有4座小型污水处理厂，主要的污水处理手段是依靠水体自净^[6]。上世纪60年代，我国开始使用污水灌溉农田；70年代，我国主要注重工业污染源的分散治理；80年代后，污水处理^[7]术快速发展，形成了目前已广泛使用的活性污泥法、SBR(间歇式活性污泥法)、A/O (缺氧-好氧法)、氧化沟法和AA0(厌氧-缺氧-好氧法)等污水处理技术；90年代后，随着工业技术的发展，高分子膜处理技术开始在国内兴起^[7]。21世纪以来，氧化沟、SBR等技术在原有基础上得到进一步完善，如MSBR(改良式序列间歇反应器)、DAT-IAL(好氧间歇曝气系统).Unitank系统等^[8]。

（2）国内城市雨水排水系统发展历程

20世纪90年代，我国部分新开发城区开始采用分流制排水体制，其他大部分采用合流制排水体制。此时的分流制排水体制提倡将雨水就近原则排入附近的受纳水体中，雨水排水系统唯一的职能是将雨水排出城市，防治城市内涝^[9]。进入21世纪，我国开始重视雨水径流及合流管道溢流带来的污染问题，对传统的合流制排水体制进行截留式合流制改造。与此同时，雨水污染的相关研究也相继展开，例如，邓志光、吴宗义建议排水系统的设计应多关注初期雨水的污染^[10]；蒋海涛提出了截流式分流制和截流式合流制两种新型的排水体制来解决管道混接污染、初期雨水的污染等问题^[11]。

除水环境污染外，我国雨水排水系统面临的最大挑战就是城市内涝。随着全球气候变暖和城市化进程不断加快，未来城市暴雨内涝灾害发生频率将越来越高^[12]。据国家防汛抗旱总指挥部的统计数据显示，自2008年以来，城市雨后内涝已成为最严重和最普遍的现象，几乎每年都有数百个城市遭受这种灾害^[13]。为此我国有关部门相继提升各城市排水设施的设计标准及出台新的防涝政策，大量的防涝科学研究与工作快速展开。在众多研究中，调蓄池因为其有效的防涝与控制污染的功能成为研究热点。

在2012年4月的《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中首次提出“海绵城市”概念。考虑到中国的实际情况，海绵城市被视为城市洪水和雨水管理的新概念，它综合了先进的雨水管理概念^[14]。海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，提升城市生态系统功能，并减少城市洪涝灾害的发生^[15]。海绵城市不仅可以调节生态环境，在雨水利用、应对洪涝灾害方面也具有明显的优势。2015年3月，住房城乡建设部牵头评审出第一批16个海绵城市试点城市。自此，在城市雨水排水系统研究方面全国掀起海绵城市研究热潮。

我的毕业设计题目是：广东省惠州市某片区排水工程设计

此次课题研究的目的：通过现有资料，查阅相关规范及文献，结合专业知识完成本工程的设计任务，在保证能够达到规范要求的前提下，做出更加环保、经济、实际的工程设计。

此次课题研究的意义：进入21世纪，随着城市人口和经济的进一步集聚，城市排水系统又面临着新的挑战。城镇排水是现代化城市不可缺少的重要基础设施，对经济发展和环境美化以及城市的正常运行具有决定性的作用。在国家可持续发展的新政策下，环境保护已受到各级政府和全国人民的重视，对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大，高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用。根据我国经济发展和环境保护需求，结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理以达标排放，对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。

2、基本内容和技术方案

2.1基本内容

（1）污水管网设计

①根据地形、风向、水流方向等因素确定出污水厂的位置与个数。一般使用两套以上方案以便比较。

②根据地形及城镇的竖向规划，划分排水流域。一般在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线划出分水线；在地形平坦无显著分水线的地区，可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积。

③管道布置。管道定线一般从干管到支管顺序布置，充分利用地形，采用重力流排除污水。每个排水流域顺坡布置1-2根主干管收集干管流来的污水，干管用于承接街坊支管流入的污水。应尽可能地使管线最短和埋深最小的。

④划分设计管段。划分出旁入管道接入点、集中流量接入点、街坊长度等，注意每段管段上检查井的设置，依据管道的管径确定最大。

⑤划分各管段排水面积并计算总排水面积。划分时应遵从顺坡排水、就近排水的原则。

⑥确定各管段设计流量。设计平均流量可依据综合生活用水定额确定。

⑦进行各管段水力计算及高程计算。

⑧绘制管道总平面图及纵剖面图。

（2）雨水管网设计

①划分排水流域。

②管道定线。遵循顺坡排水和就近排水的原则，雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低的一侧，使雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。

③划分设计管段。划分出旁入管道接入点、集中流量接入点、街坊长度等，每个管段长度不大于200m。

④确定各管段设计流量。

⑥进行各管段水力计算及高程计算。

⑦绘制雨水管道总平面图及纵剖面图。

（3）污水厂设计

①污水厂厂址的选择。污水厂应选址于城镇水体的下游、在城镇夏季主导风向的下风侧，并考虑便于处理后出水回用和安全排放、便于污泥集中处理、有良好的工程地质条件、方便的交通运输及水电条件等因素。

②确定污水处理流程和污水处理构筑物的选型。

③确定各处理构筑物的流量及占地面积。

④进行各处理构筑物的设计计算，确定辅助构筑物、附属构筑物数量及面积。

⑤绘制污水厂平面布置图及流程图、泵站工艺图、水处理构筑物工艺图等。

（4）管网系统及污水厂投资估算及运行管理费用估算

2.2设计方案

根据目前现存的排水体制来看，分为合流制和分流制排水系统。在对排水体制的选择中可以从环境保护、造价、维护管理、以及我国的相关规范和地方规范来确定。 从环境保护角度来看，采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水通过溢流井直接排入水体，水体仍然遭受污染。此时甚至会增大污水处理厂的工作负荷，在遇到大暴雨时期常常会造成污水处理厂工作超负荷，直接将污水排放至收纳水体从而严重污染水体。对于分流制而言，分流制是将城市污水全部送至污水厂进行处理，但初降雨水径流之后未加处理直接排人水体，对城市水体也会造成污染，但是与合流制相比，分流制可以减少污染。因此分流制更能符合城市卫生的要求。

从工程造价来考虑，合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%～40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。从前期总造价来看，完全分流制比合流制可能要高。但是在管网维护方面，合流制因其管径过大，很容易造成污泥淤积的问题，维护不方面，费用较高。此外从水厂的维护和管理来看，在合流制的管渠中，晴雨天的污水水量变化会大大增加污水处理厂管理运行的复杂性，而分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀，流入污水厂的水量和水质变化比合流制小得多，污水厂的运行易于控制。 根据目前我国现行的《室外排水设计规范》中要求：新建城市的排水系统，一般应采用分流制排水系统。综上所述，合流制已完全不符合环境、经济等相关的要求，分流制排水系统基本符合环境、经济、规范的相关要求。统筹兼顾，在该市的排水管网设计中应选择分流制。

污水处理厂出水应达到一级A排放标准，采用工艺流程图如下：

4.参考文献（不少于15篇，其中近五年外文文献不少于3篇）

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