目前国内很多地区由于重力管网费用昂贵或地形限制而无法敷设。本文旨在开发一套新型真空下水道系统。它利用小管径、阶梯敷设方式大大减小了管道埋深,且可以适当爬坡,灵活多变,因地制宜,节省投资。在借鉴国外相关经验及总结科研组研究成果的基础上,完善了从用户到终端的设计方法,包括阀井、管网、真空站的设计。用户端的污水出户管与阀井相连,阀井分上下两层,当下层污水满容时,安装在上层的真空界面阀开启,利用系统内外压差将污水压入真空管道;真空管网根据地形敷设,平地时定距设置提升段,上坡时沿坡设置提升段,下坡时不设提升段;真空站是整个系统的动力源,主要包括真空泵、排污泵、污水罐、储能罐,其中真空泵的选型很重要,需保证在1.5~3分钟工作时间内使管网系统内压力恢复至0.03 Mpa以下,以满足真空抽吸动力要求。运用上述方法,针对面积约4平方公里、服务人口近600人的湖区进行了工程设计。为保证所有用户联入真空管网,设计将服务区域分为3块,用3条主干管分别收集。根据各管段的实际收集流量,输送管道分别采用110mm和160mm管径。110mm管道每隔50米提升一次,160mm管道每隔70~80米提升一次。系统最大总设计流量为3.03L/s,真空站工作压力范围为0.03 MPa~0.05 MPa,通过计算确定真空泵的排量为110L/s,排污泵的排量为3.03L/s,污水罐的容积为1636.2L。工程建设投资费用约为220万元,而修建相应的传统排水系统的建设费用约为290万元。本文利用Visual Basic语言开发了一个计算程序,用户根据实际地形和设计要求画出管网铺设图,再进行管网流量计算和管网压力损失计算,并判断其压力值是否超出设计要求,最后计算真空站内真空泵、排污泵、储能罐、污水罐的相关参数。本文还从理论上探讨了真空下水道系统在不同流型(单相流、均相流、分相流)条件下的管道压损计算方法。设计了一个真空管道输送试验装置,对均相流、分相流模型压损计算公式的各系数进行试验测试,已得出了一些有意义的结论:随着气、液两相流流速的降低,真空管道内相继出现环状流、波状流、弹状流三种流型,管道的摩擦阻力损失随着输送水量的增加而逐渐上升,随管道管径的增大而减小。为提出既有理论依据又经试验验证的真空管道压损计算公式作了初步尝试。