污水收集系统不仅是现代的便利，也是城市公共卫生最重要的支柱之一。
然而，人类的破坏也足够强大，我们继续制造垃圾，然后按下按钮，它们就会流向地下，进入下水道管道，完全从我们的视野中消失。
让我们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处理厂听起来很容易。然而，实际设计一个合理的污水管道比我们想象的要复杂得多。
铺设地下管道是一项破坏性且昂贵的任务。它们通常与道路和其他地下管道紧密相连。为了节省成本，减少不必要的麻烦，这些管道必须尽可能长时间地持续，我们不仅要针对眼前的情况进行设计，还要考虑到城市未来的发展。
毕竟，随着人口的增长，会产生更多的废水，这也是对下水道的考验。
伦敦下水道设计之父约瑟夫·巴塞尔（Joseph Basel）主张将伦敦下水道的面积扩大一倍。他认为，虽然扩建会带来经济负担，但这样可以有效避免污水对饮用水的污染。
一般来说，两根管子很近。
设计废水处理系统的第一步是了解预期的污水量。我们可以根据该地区的人口和土地利用情况估计平均值和峰值。
这还不够，我们还要考虑排水沟，虽然它们与下水道管道是分开的，但是这部分水还是会进入下水道系统。在大雨的情况下，大量的雨水会涌入污水系统，这肯定会超过系统的设计容量。结果可能是未经处理的污水流回城市，造成严重污染。因此，工程师在设计管道之前必须选择正确的系统容量。
下一步是设计管道，有人说这是最关心重力和摩擦的。事实上，几乎所有的污水处理系统都是通过重力收集和运输废物的。
虽然重力是现成的，但自由并不一定是最好的用途，并且存在一个严重的问题，即重力只在垂直方向上起作用，这比现代下水道系统设计和建造中的任何其他因素都更具限制性。
如果我们用沙子来表示污垢，哪些因素会影响它们从管道中排出？
首先，它是下水道管道的流量。如果流速过快，可能会损坏管道的接头或管壁。如果流速太慢，固体将与悬浮物质脱离，并且随着时间的推移，存在阻塞的风险。
我们无法控制重力的大小，我们无法控制废水的流量，我们可以控制管道的厚度和坡度。如果管道的坡度太小，水流会减慢，随着时间的推移，一些固体沉降在底部并降低管道的容量，最终甚至完全堵塞管道。
如果在不改变流速的情况下增加管道的坡度，很明显，不仅水的流速增加，而且还会冲走一些沉积的固体并保持管道清洁。
这个速度，也称为自清洁速度，对于城市下水道管道来说大约是1米/秒。
此外，还应考虑下水道的坡度和地面之间的关系。如果边坡离地面太近，水管不能被土壤很好地保护，如果坡度太大，地面太远，水管的开挖和安装就会变得非常困难。
挖沟的过程也很危险，最好安装这样的临时支架，以确保施工安全，或者使用非开挖形式，例如隧道开挖，我们将在以后的视频中讨论。
即使找到了坡度的平衡，如果管道要穿过河流或街道怎么办？
一般来说，减少或增加整个管道的坡度并不划算。在这种情况下，我们通常使用一种称为倒虹吸管的结构，它允许部分管道落在加压地形下方，然后从河的另一侧流出。
液压斜线是一条假想的流体表面线，它高于地面，但管道将水输送到地表以下。
倒虹吸管的问题也就在这里，其中水沉积并且流速相对较小，因此很容易形成固体沉淀。
这很像我们家水槽下面的死水弯，角落很容易被堵塞，即使长肘的长度，问题仍然存在。
我们可以通过转移多个小管来解决这个问题。虽然较小的管道会降低容量，但它们可以有效地增加流速，其高到足以洗掉这些固体沉积物。
另外，还有一个关键因素，就是我们自己的。我们每天都会把东西扔进下水道，脂肪在室温下凝结成固体。
消毒湿巾也越来越受欢迎，如果将这两种东西混合在一起，强大的下水道系统也会导致消化不良。
下面我们比较一下普通纸巾和湿巾，搅拌后在水中分解速度快，间隙一目了然。
所以，把这些固体废物扔进垃圾桶。
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