3. 设计流量确定方法

污水管网的水力计算从“设计流量”开始。管径、坡度、充满度都围绕这个流量展开，流量取小了，管道在高峰时满流外溢；取大了，投资浪费且流速偏低易淤积。因此，设计流量不是简单地把人口乘以用水定额，而是要把生活污水、工业废水、地下水入渗、雨污混接四类水量分别识别、分别取值，再用总变化系数把平均流量换算成设计高峰流量。

一、设计流量的组成

污水设计流量通常按下列构成逐项累加，再乘以总变化系数：

• 生活污水设计流量：由居民生活污水量和公共建筑污水量组成，按人均综合生活污水定额与人口规模计算，平均流量 Q̄_生 = 定额 × 人口 / 86400（L/s）。
• 工业废水设计流量：按企业排水量或单位产品排水量计算，注意区分“排入管网”与“厂内回用”的水量，只计实际外排部分。
• 地下水入渗量：管材、接口、检查井渗漏带入的地下水，通常按单位管长入渗率或占平均流量的百分比估算，是旱季本底流量的一部分。
• 雨污混接修正量：分流制系统中误接的雨水管、阳台洗衣废水、屋面雨水接入等，在降雨时形成额外峰值，需按混接面积或实测比例修正。

前三项构成旱季平均流量，第四项是降雨期的附加量。工程上常把入渗与混接合并为“外来水”考虑，但两者机理不同：入渗随地下水位变化，混接随降雨强度变化，修正时应分开取值。

二、总变化系数与高峰流量

生活污水量在一天内波动明显，早晨和傍晚出现高峰。设计流量取最高日最高时流量，即平均日流量乘以总变化系数 K_z。K_z 由日变化系数 K_d 与时变化系数 K_h 相乘得到，也可按平均流量查表取值：流量越小，相对波动越大，K_z 越大；流量越大，波动被稀释，K_z 趋近于 1.3 左右。

常用经验关系为 K_z = 2.7 / Q̄^0.11（Q̄ 以 L/s 计），当 Q̄ 较大时按规范下限取值。工业废水若企业有调蓄池，其高峰可被削平，K_z 应单独确定，不能直接套用生活污水系数。

三、算例：某小区污水干管设计流量

设某新建小区人口 12000 人，综合生活污水定额取 220 L/(人·d)，公共建筑污水按居民量的 15% 计；区内一家食品加工企业外排废水 8 L/s（已含厂内调蓄，波动小）；管网长 3.2 km，入渗率取 0.05 L/(s·km)；存在约 0.6 ha 雨污混接面积，降雨期附加量按 30 L/(s·ha) 估算。示例参数为教学假设，实际工程应按当地规范与实测确定。

居民生活平均流量 = 220 × 12000 / 86400 ≈ 30.6 L/s
公共建筑流量   = 30.6 × 0.15 ≈ 4.6 L/s
生活污水合计 Q̄生 ≈ 35.2 L/s
工业废水       = 8.0 L/s
地下水入渗     = 0.05 × 3.2 ≈ 0.16 L/s
旱季平均流量 Q̄ ≈ 35.2 + 8.0 + 0.16 ≈ 43.4 L/s

生活污水总变化系数 Kz = 2.7 / 43.4^0.11 ≈ 1.79
生活污水高峰流量 = 35.2 × 1.79 ≈ 63.0 L/s
工业废水按稳定流计 = 8.0 L/s
设计高峰流量 ≈ 63.0 + 8.0 + 0.16 ≈ 71.2 L/s

降雨期混接修正 = 0.6 × 30 = 18 L/s
校核工况流量 ≈ 71.2 + 18 ≈ 89.2 L/s

可以看到，混接修正使校核流量比旱季高峰高出约 25%，这正是许多分流制管网在雨天仍出现冒溢的原因。设计管径时应以旱季高峰流量作为正常运行工况，以叠加混接后的流量作为校核工况，检查充满度与流速是否仍满足要求。

四、取值中容易出错的地方

第一，把总变化系数乘到全部流量上。工业废水若已有调蓄，其高峰已被削平，再乘 K_z 会明显偏大；正确做法是生活污水部分乘系数，工业废水按稳定流量叠加。第二，忽略入渗的本底作用。入渗量虽小，但它抬高了平均流量，使 K_z 略微下降，同时也降低了旱季流速，校核最小流速时必须计入。第三，混接修正只按面积估算而不看降雨历时。短历时强降雨与长历时小雨对管网的冲击不同，校核时应结合当地暴雨强度公式选取合理降雨历时。

此外，设计流量应与管段服务范围对应：上游管段只承担本段汇水面积，下游干管逐段累加。累加时各管段的 K_z 不同，不能把上游高峰流量直接相加，而应先累加平均流量、再按总平均流量重新取 K_z，否则下游流量会被高估。这一细节直接影响干管管径与经济性，是管网水力计算中必须坚持的原则。