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计算说明书

排水管网设计

说

明

书

班级:

08给排水2班

姓名:

张勇

学号:

200802432

指导老师:

康琼仙

完成时间:

2011-3-22

一、排水管网课程设计任务书及时间安排

二、设计计算书5

1.分流制计算5

1.1污水干管计算5

1.2雨水干管计算11

2合流制计算21

三、图纸部分

排水管网课程设计任务书及时间安排

（2010－2011学年第一学期）

班级10802班学生姓名张勇学号200802432

一、设计题目：

湖北某城镇排水管网设计

二、原始资料：

1．条件图：

城市总体规划平面图一张（河北岸彩色图示部分）；

2.城市地理位置及自然条件：

该县城位于湖北省东南部，居湘、鄂、赣三省交界处，地理位置东经114°02′，北纬29°32′。

其北距省会武汉155km，106号国道从镇南边穿城而过。

该城镇是县政治、经济、文化中心。

目前城区主要集中在A河北岸，河南片发展较缓。

气象条件：

该城镇气候属亚热带季风气候，日照充足，雨量充沛，无霜期长，四季分明。

年平均气温16.8℃，历史最高气温：

40.7℃，历史最低气温：

－14.9℃。

年降雨量1460—1570mm之间，长年主导风向北风，其次是东风、西南风。

该城市暴雨强度公式为

水文条件：

A河由西向东穿越该城镇，最后注入长江。

其干流纵贯县境，为长江右岸一级支流。

A河百年一遇洪水淹没高程为60.3m，30—50年一遇为59m，常水位为52m；最大流量为6860m3/s，最小流量2.0m3/s。

地质地貌：

该城镇地势东西平坦开阔，南频A河，西边和北边为低丘岗地，地面标高大都低于85m，一般在60～64m左右。

城区地质良好，地震烈度小于6度。

3.排水工程现状：

现有城区排水系统极不完善，仅在几条主要道路上存在断面尺寸较小的合流制排水管渠，依地势就近排入A河及梅冲、灌溪等冲沟。

A河两岸有多处排水口，既影响河水水质，又不利于城区的防洪排渍。

4.设计任务资料：

本设计的任务为河北岸地区，要求红色部分采用合流制排水系统，设两个溢流井；青色部分采用分流制排水系统，雨水集中采用一个出水口。

资料图中红色部分：

居住区街坊人口密度330cap/ha，污水量标准140L/（cap.d）；青色部分：

居住区街坊人口密度320cap/ha，污水量标准180L/（cap.d）。

。

城区平均径流系数为0.55；设计暴雨重现期为1a；

地面集水时间t1=25min；

用水大户排水设计流量、排出口的埋设深度见下表：

单位名称

项目

机械厂

化工厂

棉纺厂

肉联厂

医院1

北车站

材料厂

学校1

设计废水量（m3/d）

500

2500

900

3000

450

300

200

500

出口埋深（m）

1.6

1.3

1.8

1.7

1.5

1.2

1.8

三、计算说明书要求：

1.工程概述；

2.划分排水流域；根据排水管网定线的原则，分别进行污水和雨水管道（干管）定线；

3.对污水管，列表统计各街区的面积；划分设计管段；对雨水管渠，划分设计管段，划分并列表计算各设计管段的汇水面积；

4.分别列表计算各管段设计流量，并进行管网水力计算；

四、图纸要求：

1.污水管道平面布置图、雨水管道平面布置图、污水干管纵剖面图各—张，要求采用计算机绘制；

五、参考资料

1.严煦世刘遂庆主编.给水排水管网系统（第二版）.北京：

中国建筑工业出版社，2008

2.孙慧修主编．排水工程上册（第4版）．北京：

中国建筑工业出版社，1999

3.余尔捷、张杰主编．给水排水工程快速设计手册（2,5册），北京：

中国建筑工业出版社，1996

4.给水排水设计手册，第1，5册．北京：

中国建筑工业出版社，2000

5.室外排水设计规范（GB50014－2006），

6.中华人民共和国建设部主编．给水排水制图标准（GB/T50106－2001）

六、时间安排（本学期第4教学周）

周一上午：

发设计任务书，指导书；具体设计内容和要求讲解（地点：

东2教机房）

周一下午：

确定排水区界，划分排水流域。

周二上午：

确定管道定线方案，进行管网平面布置。

周二下午~周四上午：

进行污水、雨水管网水力计算。

周四下午：

完善管网平面布置，绘制主干管纵剖面图。

周五：

整理说明书、计算书和图纸，打印、上交课设成果。

设计计算书

分流制区域计算

第一章分流制区域污水管道的设计

1．1在小区平面图上布置污水管道

从该区域平面图上可知该区地势自北向南倾斜，坡度较小，无明显分水线、可划分为一个排水流域。

街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，主干管顺地势布置，从居民区至污水处理厂的管段基本上与等高线垂直布置，主干管布置在整个设计区域的最下端的道路下面，整个管道系统呈截流式形式布置。

1．2街区编号并计算其面积

将各街区（包含后面要求的合流制区域的街区面积）遍上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，列入表1-1中。

用箭头标出各街区的污水排出方向。

街区面积（单位：

ha）表1-1

街区编号

街区面积（ha）

20.28

14.65

10.05

2.63

5.95

16.97

9.81

街区编号

街区面积（ha）

9.42

8.03

8.84

14.78

12.33

7.22

18.44

街区编号

街区面积（ha）

16.21

8.44

16.21

4.28

4.18

16.71

12.41

街区编号

街区面积（ha）

11.55

7.92

1.64

11.99

6.30

街区编号

街区面积（ha）

5.39

5.95

6.42

4.80

3.11

2.48

6.61

1.14

街区编号

街区面积（ha）

3.49

3.28

10.19

3.97

2.77

3.87

1.46

街区编号

街区面积（ha）

14.09

（分流制区域有的街区为1～16号街区，合流制的区域有17～49号街区，打横杠的为大用户排水区域。

）

1.3划分设计管段，计算设计流量

1.设计管段及其划分

两个检查井之间的管段采用的设计流量不变,且预计采用相同的管径和坡度,称它为设计管段。

但在划分设计管段时,为了简化计算,不需要把每个检查井都作为设计管段的起讫点。

因为在直线管段上,为了疏通管道,需要在一定距离处设置检查井。

估计可以采用同样管径和坡度的连续管段,就可以划作一个设计管段。

根据管道平面布置图,凡有集中流量进入,有旁侧管段接入的检查井均可作为设计管段的起讫点。

设计管段的起讫点应编上号码.

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和旁侧支管进入的点，把化工厂的接管点作为设计管段的起迄点，并给检查井编上号码。

主干管长度：

表1-2

干管编号

8～9

9～10

10～11

11～12

12～13

13～14

14～15

15～污

干管长度（m）

451

453

411

274

294

513

413

198

2.管段的设计流量计算

①城市居住区生活污水：

生活污水比流量计算：

q0=n·p/86400（L/（s•ha））

式中n-----居住区生活污水定额（180L/（cap•d））；

p_______人口密度（320cap/ha）

=180×320/86400=0.667（L/（s•ha））

（青色部分：

居住区街坊人口密度320cap/ha，污水量标准180L/（cap.d）。

）

各居住区（街区）生活污水设计流量：

q1=F•q0•Kz

式中q1_______居住区生活污水设计流量（L/s）；

q0_______比流量（L/（s•ha））；

F_______设计管段服务的街区面积（ha）；

_______生活污水量总变化系数

②大用户排水设计流量

化工厂Q

=2500m³/d=28.94L/s

北车站Q

=300m³/d=3.47L/s

棉纺厂Q

=900m³/d=10.42L/s

污水设计流量计算表

生活污水总变化系数Kz:

1）当Q＞5时，K

=2.7/q

2）

当Q≤5时，K

=2.3

各设计管段的设计流量表1-3

管段编号

居住区生活污水量Q

集中流量

设计流量（L/s）

本段流量

转输流量（L/s）

合计平均流量（L/s）

总变化系数Kz

生活污水设计流量Q

（L/s）

本段（L/s）

转输（L/s）

街区编号

街区面积（ha）

比流量q

（L/（s•ha））

流量q

（L/s）

8～9

8.84

0.667

5.90

2.2

12.98

28.94

41.92

1～2

23.30

1.9

44.27

3.47

47.74

2～9

41.16

1.8

74.09

13.89

87.98

9～10

14.78

0.667

9.86

47.06

56.92

1.7

96.76

42.83

139.59

10～11

12.33

0.667

8.22

56.92

65.14

1.7

110.74

42.83

153.57

11～12

7.22

0.667

4.82

65.14

69.96

1.7

118.93

42.83

161.76

7～12

11.64

2.1

24.44

12～13

18.44

0.667

12.30

81.60

93.90

1.6

150.24

42.83

193.07

3～4

10.05

0.667

6.70

2.2

14.74

4～5

2.63

0.667

3.30

6.70

10.00

2.1

21.00

5～6

5.95

0.667

3.97

10.00

13.97

2.0

27.94

6～13

13.97

2.0

27.94

13～14

106.32

1.6

170.11

42.83

212.94

14～15

106.32

1.6

170.11

42.83

212.94

15～污

106.32

1.6

170.11

42.83

212.94

（设计中用三个集中流量，在检查井1、2、8分别流入管道，相应的设计流量为3.47、10.42、28.94L/s。

）

1.4干管水力计算

在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。

一般常列表进行计算。

水力计算步骤如下：

.从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表的第2项。

2.将各设计管段的设计流量列入表中第3项。

设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中第10、11项。

3.计算每一设计管段的地面坡度（

），作为确定管道坡度时参考列入表中第18项。

4.确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。

首先拟采用最小管径mm，即查水力计算图。

在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。

现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。

本区域由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡度为设定数据。

将所确定的管径D、管道坡度I、流速v、充满度h/D分别列入下表中的第4、5、6、7项。

5.确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。

通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。

然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。

根据Q和v即可在确定D那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合设计规范的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。

在水力计算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。

6.计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度：

（1）根据设计管段长度和管道坡度求降落量。

如管段8～9的降落量

I·L=0.0021×451=0.9471m,列入表中第9项。

（2）根据管径和充满度求管段的水深。

如管段8～9的水深为h=D·h/D=0.4×0.49=0.196m,列入表中第8项。

（3）确定管网系统的控制点。

本题中离污水厂最远的干管起点有1、3、7、8点,这些点都有可能成为管道系统的控制点。

3、7两点的埋深可用最小覆土厚度的限制确定，1点受地面坡度影响，地面坡地与埋设方向成反坡导致埋深降低。

已知化工厂排出口8管底埋深不小于1.3m,所以对主干管埋深起决定作用的控制点是8点。

主干管的埋深受干管起点8排出口埋深的控制,同时应考虑到管道内污水冰冻，地面荷载，覆土厚度等各因素。

所以8点的埋深定为1.3m.将该值列入表中第16项。

（4）求设计管段上.下端的管内底标高,水面标高及埋深。

8点的管内底标高=8点的地面标高-8点的埋深,为64.99-1.30=63.69m,列入表中第14项。

9点的管内底标高=8点的管内底标高-降落量,63.69-0.9471=62.7429m,列入表中第15项。

9点的埋深=9点的地面标高-9点的管内底标高,为64.87-62.7429=2.1271m列入表中第17项。

8点的水面标高=8点的管内底标高+水深,为63.69+0.196=63.886m列入表中第12项。

根据管段在检查井处采用的衔接方法,可确定下游管段的管内底标高。

例如干管水力计算表中的8～9和9～10管径不同但是为了满足特俗情况下的水力要求采用水面平接,即8～9管段的末端水面标高和9～10管段的水面标高相同。

其他管段的连接都是采用了不同管径的管顶平接，即每两条管段连接处的管顶标高相同。

同样求出其他各点的值列入表中。

求得主干管的水力计算表如下:

污水主干管水力计算表

（一）表1-4

管段编号

管道长度L（m）

设计流量Q（L/s）

管径D（mm）

坡度I

流速v（m/s）

充满度

降落量I·L（m）

h/D

h（m）

8～9

451

41.92

400

0.0021

0.7

0.49

0.196

0.9471

9～10

453

139.59

500

0.0021

0.92

0.72

0.36

0.9513

10～11

411

153.57

600

0.0013

0.79

0.65

0.39

0.5343

11～12

274

161.76

600

0.0013

0.8

0.67

0.402

0.3562

12～13

294

193.07

700

0.0012

0.82

0.57

0.399

0.3528

13～14

513

212.94

700

0.0012

0.84

0.63

0.441

0.6156

14～15

413

212.94

700

0.0012

0.84

0.63

0.441

0.4956

15～污

198

212.94

700

0.0012

0.84

0.63

0.441

0.2376

污水主干管水力计算表

（二）

标高（m）

埋设深度（m）

地面坡度

地面

水面

管内底

上端

下端

上端

下端

上端

下端

上端

下端

64.99

64.87

63.886

62.9389

63.69

62.7429

1.3

2.1271

0.0003

64.87

64.75

62.9389

61.9876

62.5789

61.6276

2.2911

3.1224

0.0003

64.75

64.59

61.9176

61.3833

61.5276

60.9933

3.2224

3.5967

0.0004

64.59

64.43

61.2953

60.9391

60.8933

60.5371

3.6967

3.8929

0.0006

64.43

64.14

60.8361

60.4833

60.4371

60.0843

3.9929

4.0557

0.0010

64.14

62.56

60.4253

59.8097

59.9843

59.3687

4.1557

3.1913

0.0031

62.56

61.04

59.8097

59.3141

59.3687

58.8731

3.1913

2.1669

0.0037

61.04

60.77

59.3141

59.0765

58.8731

58.6355

2.1669

2.1345

0.0014

注：

1）最小设计流速为0.6m/s；

2）数据由《附录2-2水力计算图》中查得；

3）设计规范规定污水管道的最大设计充满度见表1-5；

4）第一节和第二节管段采用水面平接，其余管道都采用管顶平接。

最大设计充满度表1-5

管径D或渠道高度H（mm）

最大设计充满度h/D或h/H

200～300

0.60

350～450

0.70

500～900

0.75

≧1000

0.80

1.6注意事项：

1.必须细致研究管道系统的控制点。

控制点一般位于本区最远或最低处,它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。

各条管道的起点，污水出口较深的工业企业

都是研究控制点的对象。

2.必须注意管道敷设坡度与地面坡度的关系。

使确定的管道坡度,在保证最小设计流速的前提下,又不使管道埋深过大,以便于支管的接入.

3.水力计算自上游依次向下游进行，一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速依次增大。

流量不变时,流速不应减少。

流量逐段增加,设计管径也应逐段增大,但当管道坡度骤然增大时,下游管段的管径可以减少,但缩小范围不得超过50～100mm。

4.在地面坡度太大的地区,为了减小管内水流速度,防止管壁被冲刷,管道坡度往往需要小于地面坡度。

这就有可能使下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在适当的点可设置跌水井，管段之间采用跌水连接。

5.水流通过检查井时，常引起局部水头损失。

为了尽量降低这项损失，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。

通常直线检查井可不考虑局部损失。

6.在旁侧管与干管的连接处，要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管接入。

若连接处旁侧管道埋深大于干管埋深，则需在连接处的干管上设置跌水井，以使旁侧管能接入干管。

另一方面，若连接处旁侧管的管底标高比干管的管底标高高出很多，为使干管有较好的水力条件，须在连接处前的旁侧管上设置跌水井。

第二章分流制区域雨水管道的设计

2.1划分排水流域和管道定线

根据居住区平面图和资料知该地区地形坡度较缓，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分，流域分界线图中所示。

由于地形对排除雨水有利，拟采用分散出口的雨水管道布置形式。

雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低一侧，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。

雨水支管设在街坊较低侧的道路下。

河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水出水口位于河岸边。

2.2划分设计管段

根据管道的具体位置，在管道转弯处、管径或坡度改变处，有支管接入处或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井。

根据管道的具体位置划分设计管段，并将设计管段的检查井依次编号，各检查井的地面标高见表2-1。

每一设计管段的长度在200m左右，各设计管段的长度见表2-2。

2.3划分并计算各设计管段的汇水面积

各设计管段的汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。

按照就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积，并将每块的编号、面积数、雨水流向标注在图中。

表2-3为各设计管段的汇水面积计算表。

2.4确定各排水流域的平均径流系数、设计重现期P、地面集水时间

城区平均径流系数为0.55，

设计重现期为1a,

地面集水时间为25min。

2.5求单位面积径流量q0

该市的暴雨强度公式为：

式中P---设计重现期，采用1a；

t---集水时间，地面集水时间按25min计算，管内流行时间为t

则t=25+2t

。

换算公式：

式中q---暴雨强度（L/（s·ha））

167---换算系数。

则

167×5.898（1+0.65lgP）/（t+4）

该设计城区平均径流系数为0.55，则设计雨水量为：

=0.55q·F

=541.7313·F/（29+2∑t

）

（L/s）

式中F---设计排水面积（ha）。

当∑t

=0时，单位面积的径流量q

=82.19L/（s·ha）。

2.6列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，以求得各管段的设计流量

确定各管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深。

见表2-4

管道起点的埋深根据根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载要求以及覆土厚度等条件，方案一采用2.0m，方案二采用2.1m。

由于雨水排水面积较大所以无法确定选取一条道路进行计算，因此取最远的两条管线

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