污水收集系統不僅是現代的便利，也是城市公共衛生最重要的支柱之一。
然而，人類的破壞也足夠強大，我們繼續制造垃圾，然後按下按鈕，它們就會流向地下，進入下水道管道，完全從我們的視野中消失。
讓我們看看下水道管道是如何工作的。
将管道放在地面上并将其指向最近的污水處理廠聽起來很容易。然而，實際設計一個合理的污水管道比我們想象的要複雜得多。
鋪設地下管道是一項破壞性且昂貴的任務。它們通常與道路和其他地下管道緊密相連。為了節省成本，減少不必要的麻煩，這些管道必須盡可能長時間地持續，我們不僅要針對眼前的情況進行設計，還要考慮到城市未來的發展。
畢竟，随着人口的增長，會産生更多的廢水，這也是對下水道的考驗。
倫敦下水道設計之父約瑟夫·巴塞爾（Joseph Basel）主張将倫敦下水道的面積擴大一倍。他認為，雖然擴建會帶來經濟負擔，但這樣可以有效避免污水對飲用水的污染。
一般來說，兩根管子很近。
設計廢水處理系統的第一步是了解預期的污水量。我們可以根據該地區的人口和土地利用情況估計平均值和峰值。
這還不夠，我們還要考慮排水溝，雖然它們與下水道管道是分開的，但是這部分水還是會進入下水道系統。在大雨的情況下，大量的雨水會湧入污水系統，這肯定會超過系統的設計容量。結果可能是未經處理的污水流回城市，造成嚴重污染。是以，工程師在設計管道之前必須選擇正确的系統容量。
下一步是設計管道，有人說這是最關心重力和摩擦的。事實上，幾乎所有的污水處理系統都是通過重力收集和運輸廢物的。
雖然重力是現成的，但自由并不一定是最好的用途，并且存在一個嚴重的問題，即重力隻在垂直方向上起作用，這比現代下水道系統設計和建造中的任何其他因素都更具限制性。
如果我們用沙子來表示污垢，哪些因素會影響它們從管道中排出？
首先，它是下水道管道的流量。如果流速過快，可能會損壞管道的接頭或管壁。如果流速太慢，固體将與懸浮物質脫離，并且随着時間的推移，存在阻塞的風險。
我們無法控制重力的大小，我們無法控制廢水的流量，我們可以控制管道的厚度和坡度。如果管道的坡度太小，水流會減慢，随着時間的推移，一些固體沉降在底部并降低管道的容量，最終甚至完全堵塞管道。
如果在不改變流速的情況下增加管道的坡度，很明顯，不僅水的流速增加，而且還會沖走一些沉積的固體并保持管道清潔。
這個速度，也稱為自清潔速度，對于城市下水道管道來說大約是1米/秒。
此外，還應考慮下水道的坡度和地面之間的關系。如果邊坡離地面太近，水管不能被土壤很好地保護，如果坡度太大，地面太遠，水管的開挖和安裝就會變得非常困難。
挖溝的過程也很危險，最好安裝這樣的臨時支架，以確定施工安全，或者使用非開挖形式，例如隧道開挖，我們将在以後的視訊中讨論。
即使找到了坡度的平衡，如果管道要穿過河流或街道怎麼辦？
一般來說，減少或增加整個管道的坡度并不劃算。在這種情況下，我們通常使用一種稱為倒虹吸管的結構，它允許部分管道落在加壓地形下方，然後從河的另一側流出。
液壓斜線是一條假想的流體表面線，它高于地面，但管道将水輸送到地表以下。
倒虹吸管的問題也就在這裡，其中水沉積并且流速相對較小，是以很容易形成固體沉澱。
這很像我們家水槽下面的死水彎，角落很容易被堵塞，即使長肘的長度，問題仍然存在。
我們可以通過轉移多個小管來解決這個問題。雖然較小的管道會降低容量，但它們可以有效地增加流速，其高到足以洗掉這些固體沉積物。
另外，還有一個關鍵因素，就是我們自己的。我們每天都會把東西扔進下水道，脂肪在室溫下凝結成固體。
消毒濕巾也越來越受歡迎，如果将這兩種東西混合在一起，強大的下水道系統也會導緻消化不良。
下面我們比較一下普通紙巾和濕巾，攪拌後在水中分解速度快，間隙一目了然。
是以，把這些固體廢物扔進垃圾桶。
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