合流制

管渠系統的佈置就近坡向水體，分若干排出口，混合的污水未經處理直接泄入水體。我國許多城市舊城區的排水方式大多是採用這種系統，這是因為在以往工業尚不發達、城市人口不多、生活污水和工業廢水量不大，直接泄入水體對環境衞生及水體污染問題還不很嚴重。但是，隨着現代工業與城市的發展，污水量不斷增加，水質日趨複雜，所造成的污染危害很大。因此，這種直泄式合流制排水系統一般不宜採用。

截流式合流制排水系統，它在臨河岸邊建造截流乾管，並設置溢流井和污水廠。天和降雨初期的所有污水都輸送至污水廠，經處理後排入水體。隨着降雨量的增加，雨水徑流也增加，當混合污水的流量超過截流乾管的輸水能力後，就有部分混合污水經溢流井溢出直接排入水體，如圖1所示。它雖然能對大部分污水進行處理，但雨天仍有部分混合污水未經處理直接排放，成為受納水體的污染源使其遭受污染，這是截流式合流制的嚴重缺點。當有條件保證受納水體不遭受污染時，可採用截流式合流制排水系統。 ^[1] 

直流式合流制是最古老的合流制，其佈置特點與雨水管渠類似，由於其對水體污染嚴重，是必須進行改造的舊合流制排水系統。截流式合流制是在街道管渠中合流的生活污水、工業廢水和雨水，一起排向沿河的截流乾管，晴天時全部輸送到污水處理廠；雨天時當雨水、生活污水和工業廢水的混合水量超過一定數量時，其超出部分通過溢流井泄入水體，這種體制應用較廣。截流式合流制管渠系統的佈置特點為：

①管渠的佈置應使所有服務面積上的生活污水、工業廢水和雨水都能合理地排入管渠，並能以可能的最短距離坡向水體。

②沿水體岸邊佈置與水體平行的截流乾管，在截流乾管的適當位置上設置溢流井，使超過截流乾管設計輸水能力的那部分混合污水能順利地通過溢流井並就近排入水體。

③合理地確定溢流井的數目和位置，以便儘可能減少對水體的污染、減少截流乾管的尺寸和縮短排入渠道的長度。

④在合流制管渠系統的上游排水區域內，充分利用地面坡度排除雨水。如果雨水可沿地面的街道邊溝排泄，則該區域可只設置污水管道。只有當雨水不能沿地面排泄時，才考慮佈置合流管渠。

通常在下列情況下采用合流制排水系統較為有利：

①雨水稀少的地區。

②排水區域內有一處或多處水量充沛的水體，其流量和流速都較大，一定量的混合污水溢入水體後對水體的污染危害程度在允許的範圍內。

③街坊和街道的建設比較完善，必須採用暗管（渠）排除雨水，而街道橫斷面又較窄，地下管線多、施工複雜，管渠的設置位置受到限制時。

④地面有一定坡度傾向水體，當水體高水位時，岸邊不受淹沒。污水在中途不需要泵站提升。

⑤水體衞生要求特別高的地區，污、雨水均需要處理者。

設計流量的確定

截流式合流制排水管渠的設計流量：在第一個溢流井上游的合流管段（如右圖2中1—2管段），其設計流量Q_z為：

式中 Q_s——設計生活污水量，L/s；

Q_g——設計工業廢水量，L/s；

Q_y——雨水設計流量，L/s；

Q_h——溢流井以前的旱流污水量，L/s。

生活污水量是採用最大日的最大時生活污水流量；工業廢水量是採用最大生產班內的最大時工業廢水流量。這兩部分流量均可根據城市和工廠的實際情況統計得到。在計算中，當生活污水量和工業廢水量之和小於雨水設計流量的5%時，其流量可略不計，以簡化計算。因為它們的加入與否往往不影響管渠管徑及坡度的決定。當生活污水量和工業廢水量之和較大，應計入。生活污水量與工業廢水量之和，也即是合流管渠晴天時的設計流量，稱為旱流污水量Q_h。由於合流管渠中流量變化大，晴天時流量小，因此按上式中Q_z計算所得的管徑、坡度、流速要用晴天旱流污水量來校核，檢驗管渠在輸送旱流污水時能否滿足不產生淤積的最小流速要求。

溢流井以下管段的設計流量：截流式合流制排水系統在截流乾管上設置了溢流井後，溢流井以下管（如圖2中的2—3管段）的設計流量Q′_z為：

式中Q_h——上游來的轉輸旱流污水量，L/s；

Q′_y——設計管段匯水面積內的雨水設計流量，L/s；

Q′_h——設計管段匯水面積內的旱流污水量，L/s；

n₀——截流倍數，即上游來的最大轉輸雨水量與旱流污水量之比。

上游來的混合污水量Q_z超過(n₀+1)Q_h的部分從溢流井溢入水體。

計算要點及方法

合流制排水管渠一般按滿流設計，當確定了管段的設計流量後，水力計算工作包括下列3個方面：

①溢流井上游合流管渠的計算。溢流井上游合流管的計算與雨水管渠計算方法基本相同，只是它的設計流量包括雨水、生活污水和工業廢水量。設計計算中需注意的一個問題是：合流制管渠的雨水設計重現期一般應比同一情況下雨水管渠的設計重現期適當提高（一般提高25%～30%）。因為合流管道中混合污水從檢查井溢出街道的可能性還是存在的，而合流制管渠一旦溢流時造成的危害，損失要大得多，對城市環境衞生影響嚴重得多。因此，合流管渠的設計重現期和容許的積水程度都應從嚴掌握。

②截流乾管和溢流井的計算。計算中首先要決定所採用的截流倍數n₀，根據n₀值可算出截流乾管的設計流量和通過溢流井泄入水體的流量，作為截流乾管與溢流井計算的依據。

關於截流倍數n₀的採用：為使溢流井以下的截流乾管管徑小一些，造價低些，宜用較小的截流倍數；但為了保護水體少受污染，又宜選用較大的截流倍數。因此，截流倍數n₀應根據旱流污水的水質、水量情況，水體條件，衞生方面要求以及降雨情況等綜合考慮來確定。我國一般採用截流倍數n₀在1～5範圍。選用n₀值應徵得當地衞生部門的同意。當決定了截流倍數後，即可算出截流乾管的設計流量。

③晴天旱流污水量的校核。晴天旱流時，合流管渠中的流速應能滿足管渠最小流速的要求，對於合流管渠，一般不宜小於0.2～0.5m/s。當不能滿足時，應修改設計管渠所採用的斷面尺寸或坡度，或者在管底設低流槽以保證旱流時的最小流速。 ^[2]