排水管网课程设计.docx
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排水管网课程设计
目录
1课程设计基本资料1
1.1设计任务1
1.2设计要求1
1.3设计原始资料2
2设计方案和管道定线3
2.1污水管网设计方案及管道定线3
2.2雨水管网设计方案及管道定线9
3设备、材料、接口和管道基础的选用12
3.1管材选择12
3.2排水管道接口与基础的选择15
3.3排水管道检查井的设置17
4参考资料18
5计算书19
5.1污水管网设计计算19
5.1.1街区面积数据19
5.1.2污水干管支管设计流量计算20
5.1.3污水管道水力计算21
5.2雨水管网设计15
5.2.1雨水干管汇水面积表15
5.2.2雨水干管水力计算25
1课程设计基本资料
1.1设计任务
根据城市市政部门的要求，设计陕西某县城市污水系统和雨水系统。
排水体制采用完全分流制，污水集中至城市东南角的污水处理厂经二级生物处理后排入洛河，雨水直接排入水体。
1.2设计要求
1.2.1设计说明书：
内容包括：
①设计任务；②设计要求；③设计原始资料；④设计方案和管道定线；⑤设备、材料、接口和管道基础的选用；⑥材料表；⑦其他。
1.2.2设计计算书：
（附在设计说明书之后）
街坊生活污水平均日流量计算表。
污水设计流量计算表。
污水管道水力计算表。
雨水干管汇水面积表。
雨水干管水力计算表（两条干管）
1.2.3设计图纸2张
①排水管道总平面布置图（在蓝图上面完成），图中应注明：
所有污水、雨水管道及附属构筑物；
计算管道的编号、管径、长度、坡度；
图例；
计算部分的雨水汇水面积及编号；
设计说明。
②污水主干管纵断面图：
（2#或2#加长图），图中应标明与之交叉管道的相对位置、管径和标高。
1.3设计原始资料
1.3.1地理资料
该城市位于两条河流的交汇处，南临洛河，西临玉泉河，平均海拔750米，西北高，东南低，高差约5.0米。
1.3.2工程资料
①街坊：
共30个，人口密度为350人/104m2，生活污水量标准为（120＋2×学号）L/人·日，街坊排出管埋深不大于1.50米。
②工厂：
共四个，生产污水经局部处理后与生活污水一起排出，排出口位置见平面图，排出管埋深不大于1.80米。
各工厂的排水设计流量如下：
啤酒厂：
25.5L/s;肉类加工厂：
29.5L/s；皮革厂：
38.8L/s；印染厂：
59.4L/s。
1.3.3气象资料
①气温：
年平均气温14.2℃，最热月平均36.5℃，最冷月平均-10.8℃。
②土壤最大冰冻深度：
0.55米。
③常年主导风向：
西北。
④降雨资料
q=
（L/s·104m2）
ψ=0.55
1.3.4水文资料
根据历年来的水文资料，两条河的水位如下：
河流
多年平均洪水位（米）
常水位（米）
水面比降
洛河
744.60
742.30
0.20%
玉泉河
746.40
744.10
0.30%
1.3.5地质资料
该城市所在地区表土层1.2米厚，土质松散，成分复杂；下部为亚粘土，厚度4.0～15.0米，允许载重1.0～2.0kg/cm2。
2设计方案和管道定线
2.1污水管网设计方案及管道定线
2.1.1确定排水区界，划分排水流域
排水区界时污水排水系统设置的界限，它是根据城镇总体规划设计规模决定的。
在排水区界内根据地形及城镇的竖向规则，划分排水流域。
一般在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线划出分水线。
在地形平坦无显著分水线的地区，可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积，使干管在最大合理埋深情况下，流域内绝大部分污水能以自流方式接入。
2.1.2排水管网布置与管道定线
排水管网一般布置成树状网，根据地形不同可采用平行式和正交式。
本设计城市地形平坦略向一边倾斜，所以应采用正交式。
在城镇（地区）总平面图上确定污水管道的位置和走向，称污水管道系统的定线。
管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。
定线的主要原则是：
应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。
在一定条件下，地形一般是影响管道定线的主要因素。
在整个排水区域较低处敷设主干管及干管，这样便于支管的污水自流接入，而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。
宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行敷设。
污水管道中的水流靠重力流动，因此管道必须具有坡度。
在地形平坦区，管线虽然不长，埋深亦会增加很快，当埋深超过一定限值时，需设泵站抽升污水。
当街区面积不太大时，街区污水管网可采用集中出水方式，街道支管敷设在服务街区较低侧的街道下，称为低边式；
污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。
采用的排水体制也影响管道定线。
管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况。
污水干管一般不宜敷设在交通繁忙而下站的街道下
为了增大上游管道的直径，减小敷设坡度，以致能减少整个管道系统的埋深。
将产生大流量污水的工厂或公共建筑物的污水排出口接入污水干管起端是有利的。
管道系统的方案确定后，便可组成污水管道平面布置图。
在初步设计时，污水管道系统的总平面图包括干管、主干管的位置，走向和主要泵站、污水厂、出水口等的位置。
技术设计时，管道平面图应包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水厂、出水口等的具体位置和资料。
污水管道分布图见图示：
图2.1
2.1.3污水设计流量的确定
a.生活污水设计流量
居民区生活污水设计流量按下式计算：
Q
=
式中Q
——居民区生活设计流量（L/s）
n——居民区生活污水定额（L/（cap.d）
N——设计人口数
K
——生活污水量总变化系数
cap——“人”的计量单位
（1）居住区生活污水定额
本次设计的居住区生活污水定额为124L/人·日
（2）设计人口
指污水排水系统设计期限终期的规划人口数，直接选污水设计流量的基本数据。
该值是由城镇（地区）的总体规则确定的。
在计算污水管道服务的设计人口时，常用人口密度与服务面积相乘得到。
人口密度表示人口分布的情况，是指住在单位面积上的人口数，以cap/ha表示。
在规划或初步设计时，计算污水量时根据总人口密度计算。
而在技术设计或施工图设计时一般采用街区人口密度计算。
本次设计的人口密度为350人/104m2
（3）生活污水量总变化系数
由于居住区生活污水定额时平均值，因此根据设计人口和生活污水定额计算所得的是污水平均流量。
而实际上流入污水管道的污水量时刻都在变化。
污水量的变化程度通常用变化系数表示。
变化系数分日（K
）、时（K
）及总变化系数（K
）。
通常，污水管道的设计断面系根据最大日最大时无水流量确定，因此需要求出总变化系数。
K
=
式中Q——平均日平均时污水流量（L/s）。
当Q<5L/s时，K
=2.3；Q>1000L/s时，K
=1.3
b．工业废水流量
工业废水流量主要来自工厂的污水排放。
其数值在设计资料中已给出。
设计流量：
啤酒厂：
25.5L/s;肉类加工厂：
29.5L/s；皮革厂：
38.8L/s；印染厂：
59.4L/s。
2.1.4设计管段及设计流量的确定
（1）设计管段的划分
为了简化计算，不需要把每个检查井都作为设计管段的起点。
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，凡有集中流量流入，有旁侧管道接入的检查井均可作为设计管段的起点。
（2）设计管段的设计流量
每一设计管段的污水设计流量可能包括本段流量，转输流量，集中流量。
本段流量可采用下式计算
式中
——设计管段的本段流量（L/s）
F——设计管段服务的街区面积（104m2）
——生活污水总变化系数；
——比流量（L/（s·104m2））可用下式求得：
=
=0.502L/（s·104m2）
式中n——居住区生活污水定额（L/人·日）;
——人口密度（人/104m2）
从上游管段和旁侧管段流来的平均流量以及集中流量对这一管段是不变的。
初步设计时，只计算干管和主干管的流量，技术设计时，应计算全部管道的流量。
2.1.5污水管道的衔接
污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化以及支管接入的地方都需要设置检查井。
在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时的高程关系问题。
管道在衔接时应遵循两个原则：
尽可能提高下游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价；
避免上游管段中形成回水而造成淤积。
管道衔接的方法，通常有水面平接和管顶平接两种。
本次设计采用水面平接的衔接方法。
2.1.6污水管道的水力计算
a.设计充满度
在设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值成为设计充满度。
我国按不满流设计，其最大设计充满度的规定如表2-1所示。
最大设计充满度
表2.1
管径（D）或暗渠高（H）（mm）
最大设计充满度（
）或（
）
200~300
0.55
350~400
0.65
500~900
0.70
≧1000
0.75
b.设计流速
为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速范围之内。
污水管道的最小设计流速定为0.6m/s。
含有金属、矿物固体或重油杂志的生产污水管道，其最小设计流速宜适当加大，其值要根据试验或运行经验确定。
通常，金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s。
c.最小管径
街区和厂区内最小管径为200mm，在街区下为300mm。
在进行管道水力计算时，上游管由于服务的排水面积小，因而设计流量小，按此流量计算得出的管径小于最小管径，此时就采用最小管径值。
d.最小设计坡度
在污水管道系统设计时，通常使管道埋设坡度与设计地区的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速。
将相应与馆内流速为最小设计流速时的管道坡度叫做最小设计坡度。
具体规定是：
管径200mm的最小设计坡度0.004；管径300mm最小设计坡度0.003.
e.污水管道的埋设深度
管道埋设深度有两个意义：
覆土厚度——指管道外壁顶部到地面的距离
埋设深度——指管道内壁底到地面的距离。
覆土厚度的最小的限值成为最小覆土厚度。
污水管道的最小覆土厚度，一般应满足下述三个因素的要求：
（1）必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道
《室外排水设计规范》规定：
污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，管底可埋设在冰冻线以上0.15m。
（2）必须防止管壁因地面载荷而受到破坏
车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m
（3）除考虑管道的最小埋设外，还应考虑最大埋深问题。
一般在干燥土壤中，最大埋深不超过7~8m；在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过5m。
2.2雨水管网设计方案及管道定线
2.1.1确定排水区界，划分排水流域
由图可知，该市地形较为平坦，但有一定的坡度，南低北高，正西面紧邻玉泉河，正南紧邻洛河，自西北向东南倾斜，无明显分水线，则西北部分街区可利用玉泉河进行与水的汇流与排出，而东方主要街区可利用南方的洛河排出。
2.1.2管网布线及汇水面积划分
（1）划分排水流域
由城市地形图和相关资料可知，该地区地形比较均匀，无明显的排水分界线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分。
汇水区域划分后在上面按从左至右从上至下的顺序标上编码。
可知汇水区域总共有30个。
每个区域被划分为
（2）雨水管道定线
该县地势自北向南倾斜，坡度较小，据地理条件确定雨水走向，应采用分散出水口的雨水管道布置形式，雨水干管与等高线
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