城市给排水毕业设计.docx

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城市给排水毕业设计

2010届道路桥梁工程技术专业城市排水毕业设计指导书

一、设计题目

河南省某市新区城市排水管网工程

二、设计目的

毕业设计是在学生学完教学计划所规定的全部课程后进行的最重要的也是最后一个实践性教学环节。

它可以是学生综合运用和深化所学的理论知识，并且较完整的将所学的专业知识应用与实际，培养学生独立分析与解决实际问题的能力，使其受到工程师的基本训练。

它还能使学生初步掌握专业工程设计的内容、基本要求、计算方法、设计步骤与某些技巧，为毕业后的专业工作奠定必要的基础。

三、城市概况

1、该城市位于河南省西南部，该区属于亚热带大陆性季风气候，具有四季分明的特点。

据近十年的气象资料统计，年平均气温为16.8℃，月最高气温在八月，月平均气温是32.9℃，极端最高气温是40℃，最低气温-9.8℃。

主导风向为西北风，四季无明显的风向变化。

冻土深度为20cm。

2、城市东侧有一自北向南流动的河流，并在城市的东侧沿河岸设有一座污水处理厂。

3、在新区内设有两座工厂，工厂一的工业废水设计流量为20L/s，工厂二的工业废水设计流量为10L/s，工业废水经过局部处理后与生活污水一起由污水管道全部送至污水处理厂处理后再排放。

工厂工业废水排出口埋深为2m。

四、原始资料

1、城市地形与总体规划平面图一张，比例为1:

5000。

2、小区街坊人口密度为150cap/ha，综合生活用水定额为160L/人·d。

3、管道起点埋深为1.5m。

4、城市中各类地面与屋面的比例（％）：

各种屋面

混凝土与沥青

碎石路面

非铺砌路面

公园与绿地

5、设计暴雨强度公式及其参数

6、重现期P=1a

7、地面集水时间

8、折减系数m=2

五、设计任务

1、污水管网规划设计

2、雨水管网规划设计

六、设计成果

1、设计说明书一份。

2、污水管网平面布置图一张。

3、雨水管网平面布置图一张。

4、污水管网剖面图1-2张。

5、雨水管网剖面图1-2张。

七、设计进度

内容

时间

接受任务，熟悉原始资料，查找必要的资料

1周

污水管网设计计算

1周

雨水管网设计计算

1周

绘制污水管网、雨水管网设计图纸；整理设计说明书

1周

八、设计要求

1、根据进度的安排，完成好各阶段设计计算的内容，按时上交毕业设计。

2、说明书应做到条理清楚，语言通畅，计算准确，书写工整。

3、设计图应做到内容完整，线条清晰，图面整洁，自己规范。

九、考核办法

从安全、经济的角度考察设计成果，并根据设计过程的表现情况，成绩分为优、良、中、及格和不及格五个等级。

十、参考文献

1、张奎主编.《给水排水管道工程技术》.北京：

中国建筑工业出版社，2007

2、孙惠修主编.《排水工程（上册）》.北京：

中国建筑工业出版社，1999

3、张智，张勤主编.《给水排水工程专业毕业设计指南》.北京：

中国水利水电出版社，1999

4、李亚峰，尹士军主编.《给水排水工程专业毕业设计指南》.北京：

化学工业出版社，2003

5、《室外排水设计规范》GB50014-2006

排水毕业设计

第一部分设计总说明

城市排水管网是现代化城市不可缺少的重要基础设施,其在市政与环境工程建设中所占总投资的比例很大,也是水污染防治和排涝减灾的骨干工程。

人们通常把给水管网称为城市“动脉”,而把排水管网就是城市的“静脉”。

很难想想,现代文明城市能够离开排水管网而独立存在。

排水管网设施建设的好坏将直接关系着城市的发展水平,影响着城市景观和环境卫生,影响着城市品位和投资环境,甚至关系到城市的安全。

随着计算机及其相关学科的发展,各行各业对工程设计的要求越来越高,从初步利用计算机绘图和简单的计算,到利用计算机进行优化设计和科学调度,均说明了计算机在各个领域所起到的作用以及带来的经济效益。

系统分析方法、最优化理论以及计算机技术的发展和广泛应用,为排水管网优化研究提供了必要的理论基础和实现手段,逐渐使排水管网的优化设计工作向着智能化方向发展,以提高设计效率,降低工程造价。

污水管网设计根据确定的设计方案，在适当比例的总体布置图上划分排水流域，布置管道系统；根据设计人口数污水量标准，计算污水设计流量；进行污水管道水力计算，确定管道断面尺寸、设计坡度、埋设深度；确定污水管道在道路横断面上的位置；绘制污水管道平面图和纵断面图。

雨水管网设计根据确定的设计方案，在适当比例的总体布置图上划分排水流域，进行雨水管道定线；划分设计管段；划分并计算各设计管段的汇水面积；根据排水流域内各类地面的面积数或所占比例，计算出该排水流域的平均径流系数；确定设计重现期P及地面集水时间t1；确定管道的埋设与衔接；确定单位面积径流量q0;管渠材料的选择；设计流量的计算；进行雨水管渠水力计算，确定雨水管道的坡度、管径和埋深；绘制雨水管道平面图及纵剖面图。

第二部分污水管道设计计算

城市污水管网是现代化城市不可缺少的重要基础设施,其在市政与环境工程建设中所占总投资的比例很大。

对污水管网进行优化设计,寻求满足各种技术条件,且能使整个系统的敷设或运营费用最低的设计方案,不仅具有重要的理论和应用价值,而且具有明显的经济和社会效益。

在传统的污水管网优化设计程序中,设计人员在掌握了较为完整可靠的设计基础资料后,先根据管道定线和系统布置的原则,再凭经验确定出一种较为合理的管网系统布置图,然后计算各管段的设计流量,并以有关的设计规定作为控制条件,从上游到下游依次进行各设计管段的水力计算,求出各管段的管径、坡度以及在检查井处的管底标高和埋深。

计算中,一般只是凭经验对管径和坡度进行适当的调整,以求达到经济合理的目的,但其合理程度受到设计人员个人能力的限制,另一方面大多数计算采用反复查阅图和表的方法进行,工作效率低,时间长,不利于设计方案的优化。

且用这种传统的优化设计方法很可能遗漏最优设计方案,导致排水管网投资出现不必要的浪费,同样还会给管道施工和以后的维护管理带来困难。

随着国民经济的不断发展,城市化的不断推进,城市建设日新月异,对环境保护日益加强,这就要求国家大量投资建设污水管网。

根据统计,我国城市污水管网设施的投资渠道主要来自国家拨款和地方财政,限于政府财力的制约,不可能满足各方面对投资的需求,许多城市的污水管网建设临着建设资金严重不足的困境。

因此,对污水管网进行优化设计,寻求满足各种技术条件又能使整个系统建设和运营费用最低的设计方案,不仅具有重要的理论和应用价值,而且具有明显的经济和社会效益。

一、污水管道水力计算的设计数据

（一）设计充满度

在设计流量下，污水管道的水深h和管道直径D的比值为设计充满度，当h/D＜1时称为不满流。

考虑到污水管道流量时刻在变化，难以精确计算且雨水与地下水可能通过检查井盖或管道接口汇入，其内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体，以及便于维护管理和疏通，所以污水管道按不满流进行设计。

（一）设计流速

和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫设计流速。

当污水管道内水流流动缓慢时，污水中所含杂质可能下沉，产生淤积，当流速增大时，又可能产生冲刷现象，甚至损坏管道，因此，流速应控制在一个范围内。

我国污水管道的最小设计流速为0.6m/s。

（一）最小管径

管径小，管道容易堵塞，清通也较困难，因此，为了养护工作的方便，规定了一个允许的最小管径。

在街区和厂区内最小管径为200mm，街道为300mm。

（一）最小设计坡度

相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度叫做最小设计坡度。

我国规定，管径200mm的最小设计坡度为0.004，管径300mm的最小设计坡度为0.003。

（一）埋设深度

管道内壁到地面的距离叫做埋设深度。

管道外壁顶部到地面的距离叫覆土厚度。

埋设深度对工程造价的影响很大，因此，为了降低造价，缩短工期，管道埋设深度愈小愈好，但覆土厚度应有一个最小的限值，由一下三个因素考虑：

1.冰冻线深度

《室外排水设计规范》规定：

无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，官底可埋设在冰冻线以上0.15m。

2.地面荷载

埋设在地面下的污水管道承受着覆盖其上的土壤静荷载和地面上车辆运行产生的动荷载。

为了防止管道因外部荷载影响而损坏，车行道下的污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。

3.必须满足管道衔接的要求

为使建筑物首层卫生设备的污水能顺利排出，污水出户管的最小埋深一般采用0.5-0.7m，所以街坊污水管道起点最小埋深也应有0.6-0.7m。

根据街区污水管起点最小埋深值，可由下式计算街道管网起点的最小埋设深度。

式中H——街道污水管网起点的最小埋深，m；

h——街区污水管起点的最小埋深，m；

Z1——街道污水管起点检查井处地面标高，m；

Z2——街区污水管起点检查井处地面标高，m；

I——街区污水管和连接支管的坡度；

L——街区污水管和连接支管的总长度，m；

Δh——连接支管与街道污水管的管内底高差；

另外，埋深最大也有限定，一般在干燥土壤中，最大埋深不超过7-8m；在多水、流沙地层中，一般不超过5m。

二、污水管道水力计算时应注意的问题

1.必须细致研究管道系统的控制点；

2.必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系。

3.水力计算自上游依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也相应增加。

4.在地面坡度太大的地区，为减小流速，可考虑设置跌水井。

5.为了减小水流通过检查井时的水头损失，检查井底部在直线管道上要严格采用直线，在管道转弯处要采用匀称的曲线。

6.在旁侧管与干管的连接点处，要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管接入。

三、设计方法和步骤如下：

（一）在街坊平面图上布置污水管道

本建筑小区边界为排水区界，由图纸可知本小区南北地势高，西高东底，在南北方向有中间地带较之南北边界地势低凹。

在该排水区界内地势南北高中间低凹，将主干管设在低凹处，为东西方向。

南北方向布置干管，从两边汇入主干管。

如蓝图1——污水管道平面布置图。

方案比较：

1、在该排水区界内地势南北高中间低凹，将主干管设在低凹处，为东西方向。

南北方向布置干管，从两边汇入主干管。

如蓝图1——污水管道平面布置图。

2、沿东西方向布置干管，南北方向布置主干管，并将主干管布置在排水区域的最东侧。

方案2较之方案1干管延伸过长，汇水面积大，至汇入主干管时可能导致管径过大，故采用方案一布置管道。

（二）街坊编号并计算其面积

在建筑小区内各街坊编上号码，并将各街坊的平面范围按比例计算出面积，将其面积值列入下表，并用箭头标出各街坊污水排出的方向。

表1各街坊面积汇总表单位：

街坊编号

街坊面积

6.86

6.27

4.47

4.18

2.09

1.80

街坊编号

街坊面积

1.90

2.09

2.00

5.85

5.72

1.32

1.43

街坊编号

街坊面积

1.14

1.24

1.20

1.30

1.32

1.43

1.26

1.37

1.26

1.37

街坊编号

街坊面积

1.26

1.37

1.26

1.37

6.30

6.16

1.43

1.48

1.24

1.28

街坊编号

街坊面积

1.30

1.35

1.43

1.48

1.36

1.42

1.36

1.42

1.36

1.42

街坊编号

街坊面积

1.36

1.42

8.18

3.18

1.75

1.33

4.01

1.68

1.40

0.95

街坊编号

街坊面积

2.08

3.63

1.47

2.62

1.47

1.26

街坊编号

街坊面积

3.64

1.62

1.68

0.90

2.36

0.68

（一）划分设计管段，计算设计流量

根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点（一般定为街坊两端）、有集中流量进入及有旁侧支管接入的点，作为设计管段的起止点并将该点的检查井编上号码，如蓝图1所示。

各设计管段的设计流量应列表进行计算。

在初步设计中，只计算干管和主干管的设计流量；在技术设计和施工图设计中，要计算所有管段的设计流量。

本设计为初步设计，故只计算干管和主干管的设计流量，如表2所示。

城镇旱流污水设计流量，应按下列公式计算：

Qdr＝Qd+Qm

式中：

Qdr－截留井以前的旱流污水设计流量（L/s）;

Qd－设计综合生活污水量（L/s）;

Qm－设计工业废水量（L/s）;

在地下水位较高的地区，应考虑入渗地下水量，其量宜根据测定资料确定。

居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的用水定额，结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。

可按当地相关用水定额的80%～90%采用。

本地区采用85%。

综合生活污水量总变化系数可按当地实际综合生活污水量变化资料采用，没有测定资料时，可按下表的规定取值。

综合生活污水量总变化系数

平均日流量（L/s）

100

200

500

≥1000

总变化系数

2.3

2.0

1.8

1.7

1.6

1.5

1.4

1.3

表2污水干管和主干管设计流量计算表

管段编号

居住区生活污水量（或综合生活污水量）

集中流量q3

设计

流量

（L/s）

本段流量q1

转输流量q2

合计平均流量（L/s）

总变化系数kz

生活污水设计流量（L/s）

本段（L/s）

转输（L/s）

街坊编号

街坊面积

（hm2）

比流量qs

L/（S·hm2）

流量q1

（L/s）

1-2

—

12.54

0.236

2.96

—

2.96

2.3

6.81

—

6.81

12-13

—

13-14

—

14-15

—

1.62

2.3

3.73

—

13.73

15-16

—

3.10

2.3

7.13

—

17.13

16-2

—

4.58

2.3

10.53

—

20.53

14-2

—

1.48

2.3

3.40

—

3.40

管段编号

居住区生活污水量（或综合生活污水量）

集中流量q3

设计

流量

（L/s）

本段流量q1

转输流量q2

合计平均流量（L/s）

总变化系数kz

生活污水设计流量（L/s）

本段（L/s）

转输（L/s）

街坊编号

街坊面积

（hm2）

比流量qs

L/（S·hm2）

流量q1

（L/s）

2-3

—

4.09

0.236

0.96

6.06

7.02

2.24

15.72

—

25.72

18-19

—

1.05

2.3

2.41

—

2.41

19-20

—

2.03

2.3

4.68

—

4.68

20-21

—

2.52

2.3

5.80

—

5.80

21-22

—

2.94

2.3

6.76

—

6.76

22-3

—

3.39

2.3

7.80

—

7.80

25-24

—

0.47

2.3

1.08

—

1.08

24-23

—

0.94

2.3

2.16

—

2.16

23-3

—

1.41

2.3

3.24

—

3.24

3-4

—

2.8

0.236

0.66

11.82

12.48

2.08

25.95

—

35.95

4-5

—

2.58

0.236

0.61

12.48

13.09

2.06

26.96

—

36.96

26-27

—

1.38

2.3

3.17

—

3.17

27-28

—

2.73

2.3

6.28

—

6.28

28-29

—

3.38

2.3

7.78

—

7.78

29-30

—

3.94

2.3

9.06

—

9.06

30-5

—

4.53

2.3

10.42

—

10.42

33-32

—

0.62

2.3

1.43

—

1.43

32-31

—

1.24

2.3

2.85

—

2.85

31-5

—

1.86

2.3

4.28

—

4.28

5-6

—

2.9

0.236

0.68

19.48

20.16

1.96

39.51

—

49.51

6-7

—

2.79

0.236

0.66

20.16

20.82

1.95

40.60

—

50.60

34-35

—

1.48

2.3

3.40

—

3.40

35-36

—

2.93

2.3

6.74

—

6.74

36-37

—

3.62

2.3

8.32

—

8.32

37-38

—

4.21

2.3

9.69

—

9.69

38-7

—

4.84

2.3

11.12

—

11.12

管段编号

居住区生活污水量（或综合生活污水量）

集中流量q3

设计

流量

（L/s）

本段流量q1

转输流量q2

合计平均流量（L/s）

总变化系数kz

生活污水设计流量（L/s）

本段（L/s）

转输（L/s）

街坊编号

街坊面积

（hm2）

比流量qs

L/（S·hm2）

流量q1

（L/s）

41-40

—

0.67

2.3

1.51

—

1.51

40-39

—

1.33

2.3

3.05

—

3.05

39-7

—

1.99

2.3

4.57

—

4.57

7-8

—

5.1

0.236

1.20

27.65

28.85

1.89

54.53

—

64.53

8-9

1.47

0.236

0.35

28.85

29.20

1.89

55.19

—

65.19

42-43

—

2.68

2.3

6.17

—

6.17

43-44

—

4.75

2.3

10.92

—

10.92

44-9

—

5.80

2.28

13.22

—

13.22

45-9

—

0.69

2.3

1.59

—

1.59

9-10

—

2.58

0.236

0.61

35.69

36.30

1.83

66.43

—

76.43

10-11

—

3.04

0.236

0.72

36.30

37.02

1.82

67.38

—

77.38

46-47

—

0.86

2.3

1.98

—

1.98

47-48

—

1.62

2.3

3.73

—

3.73

48-11

—

2.41

2.3

5.54

—

5.54

51-50

—

50-49

—

0.64

2.3

1.47

—

21.47

49-11

—

1.61

2.3

3.70

—

23.70

11-污

—

41.04

1.79

73.46

—

103.46

本设计区域为河南省某中小城市的建筑小区，居住区人口密度为150cap/ha，综合生活用水量定额为160L/人·d。

综合生活污水量取该地区综合生活用水量定额的85％。

于是综合生活污水量定额为160×0.85=136（L/cap·d），则生活污水比流量为

工厂二排出的工业废水作为集中流量，在检查井12处进入污水管道，相应的设计流量为10L/s。

总变化系数K

（Q为平均日平均时污水流量，l/s）。

当Q<5L/s时，K

=2.3；当Q〉1000l/s时，K

=1.3；其余见综合生活污水量总变化系数表。

如蓝图1和表2所示，设计管段1-2为主干管的起始管段，只有区域

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