小區(qū)生活排水計(jì)算公式的選擇
　　孫世杰
　　佳木斯鐵路房產(chǎn)建筑段設(shè)計(jì)室
　　小區(qū)生活排水設(shè)計(jì)秒流量公式討論
　　隨著人們生活水平的遂步提高，對(duì)環(huán)境小區(qū)的要求也越來越高，但居民小區(qū)合流污水管道堵塞問題給人們的生活帶來了不便，影響了人們生活質(zhì)量。因此居民小區(qū)合流污水管道堵塞的情況令人不得不探討小區(qū)生活排水量計(jì)算問題。
　　居民小區(qū)生活排水量是指生活用水后能排入污水管道的流量，其數(shù)值應(yīng)該等于生活用水量減去不可回收的水量。建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,居住小區(qū)生活排水系統(tǒng)排水定額是其相應(yīng)的生活給水系統(tǒng)用水定額的85%-95%。但考慮到地下水經(jīng)管道接口滲入管內(nèi)，雨水經(jīng)檢查井口流入及其他原因可能使排水量增大。所以，取居住小區(qū)內(nèi)生活排水的最大時(shí)流量與生活給水最大時(shí)流量相同，包括居民生活排水量和公共建筑排水量。即居住小區(qū)生活排水定額和小時(shí)變化系數(shù)與生活用水定額和小時(shí)變化系數(shù)相同，按國家有關(guān)定額選用。
　　以往計(jì)算公式(1)所示，即與城市生活污水排水量計(jì)算相同。 Q=khqdN/86400.....(1)
　　(式中kh：小時(shí)變化系數(shù);N:設(shè)計(jì)人口數(shù)；qd：每人每日最高用水定額,L/(人.D)。
　　按式(1)計(jì)算小區(qū)生活排水設(shè)計(jì)秒流量方法簡單。以往不論小區(qū)出戶管、小區(qū)支管、還是小區(qū)干管均采用式(1)。從公式本身看，它存在兩個(gè)問題：①忽略了小區(qū)排水與城市排水之間的差別，特別是負(fù)擔(dān)的設(shè)計(jì)人口數(shù)較少的接戶管和小區(qū)支管起端；②式(1)中應(yīng)用每人每天最高生活用水定額，還是綜合生活用水定額？用時(shí)變化系數(shù)，還是總變化系數(shù)？
　　目前，計(jì)算住宅、集體宿舍、旅館、醫(yī)院、幼兒園、辦公樓和學(xué)校等建筑生活排水設(shè)計(jì)秒流量采用的是式(2)。式(2)是按排水管上承納的衛(wèi)生器具排水當(dāng)量數(shù)，來計(jì)算設(shè)計(jì)秒流量的。這個(gè)公式的優(yōu)點(diǎn)有：①概念清晰。明確了用排水當(dāng)量計(jì)算排水設(shè)計(jì)秒流量，改變了原先用給水當(dāng)量計(jì)算排水設(shè)計(jì)秒流量的做法，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性。②更加符合工程實(shí)際。避免了因?yàn)榻ㄖ�物排水系統(tǒng)與給水系統(tǒng)不一定相對(duì)應(yīng)而造成的麻煩。同時(shí)也避免了對(duì)給水當(dāng)量小而排水當(dāng)量大的衛(wèi)生器具，計(jì)算結(jié)果偏小的情況。qu=0.12α（Np）-2+qmax.......(2)式中qu：計(jì)算管段排水設(shè)計(jì)秒流量L/s；NP：計(jì)算管段衛(wèi)生器具排水當(dāng)量總數(shù)；qmax：計(jì)算管段上排水量最大的一個(gè)衛(wèi)生器具的排水流量L/s；α：根據(jù)建筑物用途而定的系數(shù)。
　　那么住宅小區(qū)生活排水設(shè)計(jì)秒流量的計(jì)算究竟采用哪一個(gè)公式更加準(zhǔn)確呢？下面以污水改造工程中某住宅樓為例進(jìn)行討論。該住宅6層，3個(gè)單元，一梯兩戶居民。每戶家中1個(gè)衛(wèi)生間，衛(wèi)生器具有浴缸1個(gè)，坐便器1個(gè)，活臉盆1個(gè)，洗衣機(jī)1個(gè)；廚房1間，洗滌盆1個(gè)。該居住小區(qū)按四棟相同住宅樓考濾,該地區(qū)居民生活平均日用水定額取150L/(人•d)，時(shí)變化系數(shù)取2.3，每戶人口按3-5人計(jì)，每根DN400的污水干管服務(wù)人口為8640-14400人。分別按式(1)和式(2)計(jì)算該建筑出戶管的設(shè)計(jì)秒流量，污水支管設(shè)計(jì)秒流量，污水干管設(shè)計(jì)秒流量,結(jié)果見表1。
　　由表1可見，按式(1)進(jìn)行小區(qū)生活排水設(shè)計(jì)秒流量的計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果是不僅出戶管、起端支管中流量很小，小區(qū)中大部分支管、干管的流量也很小，明顯與工程實(shí)際不相符合。并且若按式(1)計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)小區(qū)污水管道，將造成采用小管徑、大埋深的設(shè)計(jì)結(jié)論，不符合排水管道設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。小區(qū)起端污水支管和城市污水管起始管段同樣具有流量小的特點(diǎn)，通常直接選用最小管徑、最小設(shè)計(jì)坡度。這對(duì)城市污水支管道的上游是完全合理的，因?yàn)槌鞘形鬯�管上游服�?wù)面積遠(yuǎn)大于小區(qū)污水管起端服務(wù)面積，和小區(qū)污水管相比，具有流量大，互補(bǔ)性強(qiáng)的特點(diǎn)。但是，小區(qū)污水管道直接服務(wù)于居民，污水管道設(shè)計(jì)、運(yùn)行狀況將對(duì)居民生活產(chǎn)生巨大影響。應(yīng)盡可能地進(jìn)行詳細(xì)的水力計(jì)算，減小不計(jì)算管段的范圍，確保小區(qū)污水管道設(shè)計(jì)、運(yùn)行正常。這就需要尋找一個(gè)既滿足水力計(jì)算要求，又符合工程實(shí)際的公式。
　　式(2)計(jì)算得出的設(shè)計(jì)秒流量完全滿足這個(gè)要求，分析如下：①由式(2)計(jì)算出戶管的設(shè)計(jì)秒流量為4.465L/s，流速為0.6m/s，坡度為4.1‰，充滿度為0.5。這一組數(shù)據(jù)完全符合《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50015-2003)中第4.4.8條關(guān)于小區(qū)內(nèi)污水管最小管徑、最小設(shè)計(jì)坡度的規(guī)定，并且正是這組數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。②由式(2)計(jì)算得出的其他數(shù)據(jù)與工程設(shè)計(jì)實(shí)際情況基本符合。根據(jù)筆者多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和多方調(diào)查，由式(2)計(jì)算得出的數(shù)據(jù)保證小區(qū)污水管網(wǎng)的正常運(yùn)行。
　　由以上討論得出結(jié)論：小區(qū)生活排水設(shè)計(jì)秒流量的計(jì)算應(yīng)采用式(2)，即可以將住宅這一類建筑內(nèi)部生活排水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式的使用范圍擴(kuò)大到居民小區(qū)。
　　出戶管堵塞的設(shè)計(jì)原因
　　從表1分析得出出戶管堵塞的設(shè)計(jì)原因有：①按式(1)計(jì)算得出的流量太小，造成設(shè)計(jì)人員習(xí)慣性認(rèn)為只要把出戶管管徑比立管管徑放大一到二號(hào)，就沒有問題，并沒有深入考慮實(shí)際流量。②按式(1)計(jì)算出戶管坡度偏小。出戶管設(shè)計(jì)坡度一般采用2‰左右，未能達(dá)到以式(2)計(jì)算的4‰。流量一定的情況下，坡度減小，出戶管內(nèi)的流速變得緩慢，在小于0.6m/s的情況下，出戶管逐漸被污水中深沉下來的污物堵塞。
　　合流污水管堵塞的設(shè)計(jì)原因
　　對(duì)分流制小區(qū)排水中的污水管，從表1中的數(shù)據(jù)可以看到，按式(1)計(jì)算得出大部分小區(qū)污水支管和部分干管流量很小。若全部按不計(jì)算管段來選用最小管徑、最小設(shè)計(jì)坡度，則小區(qū)污水支管管徑應(yīng)為DN200，坡度為2‰-3‰。流量不變，坡度變小，過水?dāng)嗝嬖龃螅�充滿度降低，流速減少，可以分析得出支管中的流速小于0.6m/s，會(huì)造成污水支管堵塞。但對(duì)該地區(qū)采用分流制排水小區(qū)的污水管運(yùn)行現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，污水支管基本未見堵塞，運(yùn)行情況良好。而合流小區(qū)污水支管卻堵塞嚴(yán)重，這是因?yàn)椋孩俸狭魑鬯�管道的設(shè)計(jì)流量包含兩部分：旱流污水量和雨水量，造成合流污水管道在服務(wù)人口數(shù)相同情況下，管徑大于分流污水管徑。②合流污水管中的流量、流速、坡度未按旱流污水量單獨(dú)校核。以上兩個(gè)原因造成合流污水管道中設(shè)計(jì)流速偏低，長期運(yùn)行的結(jié)果就是合流污水管逐漸堵塞。
　　高峰排水問題
　　最大排水時(shí)，據(jù)實(shí)測小區(qū)出戶管、支管，甚至于管中基本是滿流，這就提出另一個(gè)問題：流量計(jì)算正確的前提下如何合理確定小區(qū)污水管管徑，既能保證高峰流量時(shí)非滿流，又能保證非高峰流量時(shí)污水管內(nèi)流速大于不淤流速，防止雜物沉積堵塞管道�；蛉绾卧诠軓健⒘髁恳欢〞r(shí)，合理確定流速、坡度、充滿度之間的關(guān)系。坡度大，充滿度大，則情況相反。如何協(xié)調(diào)這兩方面，應(yīng)建立合理的數(shù)學(xué)模型加以研究。
　　建議
　　在建筑給排水工程中，排水設(shè)計(jì)秒流量的研究滯后于給水，小區(qū)給水與小區(qū)排水設(shè)計(jì)流量計(jì)算又落后于建筑給排水。隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，建設(shè)給水排水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式的研究已經(jīng)起步，小區(qū)設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式的研究也應(yīng)盡快展開。作為城市組成的基本單元，小區(qū)的用水、排水有自身的特點(diǎn)，排水的規(guī)律介于城市和單個(gè)建筑之間。對(duì)其排水規(guī)律應(yīng)進(jìn)行研究，制定更加準(zhǔn)確的公式，為設(shè)計(jì)提供更合理的依據(jù)。
　　在此建議國家有關(guān)部門一方面應(yīng)加大對(duì)建筑給排水科研的投入，改善我國建筑給排水基礎(chǔ)理論研究長期滯后的現(xiàn)象；另一方面可以制定相關(guān)制度,強(qiáng)化建筑給排水設(shè)計(jì)過程中水力計(jì)算的管理，并及時(shí)整理各大中小設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)資料，為建筑給排水基礎(chǔ)理論研究提供可靠的參考。
　　

表1    小區(qū)生活排水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算

方 法	管道	服務(wù)人口 人	管徑 DN/mm	流量 L/S	流速 m/s	坡度 ‰	充滿度 h/D
按式(1)計(jì)算	出戶管 支管 支管 干管 干管	18~30 108~180 432~720 2160~3600 8640~14400	200 250 300 300 400	0.12 0.719 2.875 14.375 57.5	0.6 0.7	2.9 1.7	0.38 0.63
按式(2)計(jì)算	出戶管 支管 支管 干管 干管	18~30 108~180 432~720 2160~3600 8640~14400	200 250 300 400 400	4.465 8.795 15.59 32.387 62.775	0.6 0.65 0.61 0.61 0.725	4.1 3.1 2.5 1.5 1.8	0.5 0.54 0.45 0.47 0.65

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