纪元静管网课设最终定稿.docx

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纪元静管网课设最终定稿

摘要

随着我国社会经济的不断发展，城市化水平的逐步提高，环境保护措施的落实，以及市场经济的建立，排水事业作为城市的重要基础设施这一，也得到了蓬勃的发展。

全国大多的城市都对老城区的给排水管网进行了改造，并且还兴建了一大批污水处理厂对城市的生活污水，工业废水进行处理。

本次课程设计是针对衡阳市E区污水管网进行初步设计，本次设计均采用了国家最新的有关规定、标准、和设计规范。

根据该地区的城市概况和自然资料，制定了排水系统方案：

（1）排水管网定线

（2）污水处理厂位置的选择（3）排水系统水力计算（4）排水管（渠）的设计，排水系统的布置特点及形式，最不利点埋深的确定及系统的最大埋深；排水管（渠）的主要尺寸；中途泵站的位置﹑排水能力﹑提升高度等。

针对该区的地形情况且区污水便于收集，污水采用的是集中处理的形式，这样可以节约处理成本，减少投资。

由于随着该市旅游业务的发展，大量污水未经处理直接排入南城河和护河，最后流入长江使长江污染严重，尤以护城河污染最为严重。

并依据该地区风向以及污水处理厂应建在流域的下游的原则，确定污水处理厂的建设位置及污水出口，确定将污水经处理后排入长江。

关键词：

污水管网定线污水管道设计污水处理厂位置选择

目录

摘要1

1概述4

1.1.设计任务及编制任务和原则4

1.1.1主要设计内容及要求4

1.1.2设计依据4

1.1.3设计原则5

1.2设计指导思想5

1.3设计意义5

1.4设计原始资料6

1.4.1自然条件6

1.4.2城市概况8

1.4.3城市排水现状简述8

1.4.4工业废水情况8

2城市排水管网规划设计9

2.1排水系统设计原则9

2.2排水体制的确定及其原因10

2.3工业废水的出路11

2.4污水管道系统的平面布置11

2.4.1确定排水区界、划分排水流域12

2.4.2选定污水厂和出水口位置12

2.4.3污水管道定线13

2.4.4确定污水管道在街道下的具体位置15

2.4.5控制点的确定和泵站的设置地点16

2.4.6污水干管的敷设方式16

2.5污水管道系统的设计16

2.5.1设计依据16

2.5.2污水设计流量的确定17

2.5.3管渠材料的选择18

2.5.4水力计算20

2.5.5污水管道穿河22

2.5.6划分设计管段22

2.5.7设计计算过程（详见设计计算部分）23

2.5.8绘制管道平面图和纵剖面图24

2.6排水管渠系统上的构筑物25

2.6.1检查井25

2.6.2跌水井26

2.6.3溢流井26

2.6.4倒虹管26

参考文献........................................................................................................................................27

致谢................................................................................................................................................28

附表..............................................................................................................................................30

1概述

1.1.设计任务及编制任务和原则

1.1.1主要设计内容及要求

本次设计是关于某市E地区排水管网扩大初步设计。

排水工程设计范围主要是污水管网工程。

根据城市概况与自然资料并依据相应的设计依据完成以下内容：

1.图纸2张（铅笔绘制）：

排水管道总平面1张,污水主干管纵断面图1/2张，雨水干管（渠）1/2。

2.说明计算书一份（用论文纸书写，应有封面）约15-30页。

说明书应列举设计资料，详细阐述方案的理由并附必要的单图（用单线表示）并注明尺寸，计算内容要写出计算公式及选用的设计参数，列出计算过程。

说明计算书要求文理通顺、层次清楚、计算正确、文字工整（所附草图应用铅笔绘制）。

3.图纸要求线型正确，布局恰当，比例正确，字体要求用工程字书写。

排水管总平面图可绘制在发给的城市总平面图上。

排水管纵断面图可绘制在坐标纸上。

参考比例横向：

1：

2000；1：

5000；1：

1000，

纵向：

1：

200；1：

100；1：

50。

1.1.2设计依据

1.1.2.1、主要设计依据文件及规范

1、《中华人民共和国环境保护法》

2、《中华人民共和国水污染防法》

3、《室外排水设计规范》GBJ14-87

4、《污水综合排放标准》GB8978-1996

7、《城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-89

1.1.2.2、主要基础资料

1、课程设计任务书；

2、某市E地区规划图（1：

5000）；

1.1.3设计原则

1、遵守国家对环境保护及城市污水治理的有关规范、标准和规定。

2、污水管网建设必须与污水处理厂的建设相配合。

3、根据统一规划、分期建设的原则，以近期为主，考虑远期发展。

4、因地制宜地根据实际情况，在保证处理效果地前提下，尽量节约投资，减少用地，做到技术先进、安全适用。

5、积极稳妥地引进和采用先进技术、先进设备、新材料，提高运转可靠性，尽可能减轻劳动强度，减少日常维护检修工作量。

6、尽可能减少污水在收集、输送、处理、排放过程中对环境造成地不良影响，防止二次污染。

1.2设计指导思想

环境保护是我国的一项基本国策，我们要加强对环境的保护和治理。

坚持经济建设、城乡建设、环境建设、同步规划、同步实施、同步发展的方针，开展以城市为中心的环境综合治理，以实现经济效益、社会效益和环境效益的统一，并结合环境保护法和水污染防治法进行城市排水工程的规划和设计。

1.3设计意义

随着该市工业的不断发展，人口的不断增加，本地区的雨水，生活污水和工业废水使环境进一步恶化，环境的污染严重影响着人民的身体健康和正常生活。

为解决这一重大问题，提高环境质量，改善人们的生活环境条件，在设计期限内使上述环境污染问题得到解决，并在最大程度上改善三八港及武山湖的水质，本工程设计具有重要的意义。

1.4设计原始资料

1.4.1自然条件

1.4.1.1地理位置

E地区位于湖南省东北部，介于北纬29°01′，东经117°22′－118°12′之间，境内四季分明，气候温暖湿润，雨量充沛，平均气温16.7℃，年降水量1847.9ｍｍ。

1.4.1.2气象资料

（1）、气温

年平均：

16.8℃

历年最高：

38.6℃

历年最低：

-10.2℃

（2）、降雨量

年平均：

1652.2毫米历年最大：

2798.7毫米

历年最小：

582.3毫米日最大：

280.3毫米

（3）、相对湿度

历年平均：

76.0%

历年最高：

81.2%

历年最低：

64.3%

（4）、最大积雪深度：

20毫米

（5）、最大冻土深度：

90毫米

（6）、年平均蒸发量：

1621.3毫米

（7）、主要风向

冬季：

西北风夏季：

东风

（8）、风速

历年平均：

2.8米/秒最大：

3.4米/秒

1.4.1.3工程地质与地震资料

该市沿长江一带为冲积层，系砂质土壤，土基承载力一般为11-13吨/m2，该市地震烈度为6度。

1.4.1.4水文资料

（1）、水位（吴淞高程）

（a）、长江

历年平均：

25.86米

历年最高（1%）：

32.10米

历年最低（97%）：

16.55米

（b）、长江起排水位26.50米

（2）、流量（长江）

历年平均：

/米3/秒

历年最大：

/米3/秒

历年最小：

/米3/秒‘

（3）、流速（长江）

最大断面平均流速：

/米3/秒

最小断面平均流速：

/米3/秒

1.4.1.5水质资料（长江）

CODcr2.82mg/lBOD51.54mg/l

非离子氨0.107mg/l总磷0.223mg/l

1.4.1.6水文地质资料

该市地下水位平均在地面以下4.00m左右。

1.4.2城市概况

1.4.2.1城市规划简述（附城市规划图）

E地区境内水源充沛，有主河（星江）1条，支流（流域面积70平方公里以上）11条，流域面积2621.9平方公里。

县内地表水、地下水多为微软弱酸性的中性淡水，除个别河段有工业污染外，均适宜作生活用水。

思溪延村两明清古村落是思口镇的代表性景区。

旅游区延村位于新区北偏西18公里处，东北距思口镇2公里，现状居住人口约3.5万人，介于东经117°22′，北纬20°01′～20°34′之间。

1.4.2.2人口与建筑物层次规划

根据该景区的总体规划，近期（2005年）该市非农业人口为1.1万人，远期（2010年）3万人。

目前该区的建筑主要以二、三层为主，近期变化不大，室内有给排水设备及淋浴设备。

远期新城区规划为四、五层楼房，室内有卫生及淋浴设备，但仍无集中热水供应。

1.4.2.3城市绿地面积

全区建成后绿化面积为1.8公顷。

1.4.3城市排水现状简述

E区目前尚无完善的排水系统，由于随着旅游业务的发展，大量污水未经处理直接排入南城河和护城河，最后流入长江使长江污染严重，尤以护城河污染最为严重。

据地区环境监测站采样分析，该河水质指标为PH值8.11，硫化物3.9mg/L，氨氮2.34mg/L、CN3.67mg/L，污染物质严重超标。

1.4.4工业废水情况

在旅游区里，没有典型的工业废水，但除翠湾宾馆外，还有管理中心排放少量旅游废水。

宾馆日平均污水量近期为200m3/d，远期为600m3/d，Kh=1.82。

其它零星工业废水的平均流量，约为整个新城区居住区平均污水流量的21%左右。

2城市排水管网规划设计

城市排水管网的任务和作用是进行污染控制和流量控制。

收集和输送城市污水，收集和输送冲洗街道的污水，拒绝污染物大量排放，控制排水量以及对径流雨水进行适当处理都能有效地控制污染。

而城市污水必须通过城市污水处理厂处理达标后才能排放。

在进行排水系统设计时，还应考虑以下因素：

与邻近区域内的污水，污泥处理和处置协调的问题；与邻近区域及区域内的给水系统，洪水和雨水的排除系统相协调的问题；适当改造原有排水工程设施，充分发挥其工程效能的问题和对接入城市排水管网的工业废水水质的限制。

城市排水管网的规划设计应根据城市规划和建设情况统一考虑。

2.1排水系统设计原则

（1）排水系统规划首先要根据地形和当地条件选择排水系统体制。

新建城市和新区尽量采用分流制，雨水可就近排入附近水体，大大减轻了污水管网和处理厂的负荷，从整体上和长远上看时经济合理的。

对已经形成河流制的城市暂可保留，逐步改造。

小城镇可采用合流制。

（2）市区工业废水符合排入下水道标准的，直接排入城市下水道。

个别工厂或车间排放的含有有毒、有害物质的应进行局部出害处理，达到排入下水道标准后才能排入下水道。

生产近似净水达到水体排放标准的，可就近排入水体或雨水道，坚持就近排放，分散整治，防止集中的原则。

（3）确定控制点的标高。

控制点一般就是该排水管道系统的起点，排水管道内为重力流，水流由高处流往低处，下游管段低于上游，因此，控制点是改排水管道系统的最高点，是控制整个系统标高的起点。

控制点标高的确定受制于两侧用户的最低排水设备，能够接纳大多数用户排出的废水，但也不能因为照顾个别用户而加大控制点的埋设深度。

提高控制点的标高是有利的，为此，可采取某些人为的措施，如加强管材强度，以减少覆土厚度；填土提高地面标高以保证最小覆土厚度等。

（4）系统布置时，要符合地形走势，顺破排水。

必须与街坊布置或小区规划相配合。

管网密度合适，排水路线最短。

截留干管尽可能布置在河岸或水体附近。

（5）搞清管道在地下可能相遇的地下管线，准确地掌握它们的位置与标高，安排好本设计管道与地下管线的平行距离，处理好设计管段与它们的竖向交叉。

地下管线交叉处理原则是：

有压管线避让无压管线；小管避让大管；设计管道避让已建管道；临时管道避让永久管道；软性结构管道避让硬结构管道。

（6）当有大量废水集中排入排水管道时（如从公共浴室、食堂等），应该用满流复核该管段的输水能力。

2.2排水体制的确定及其原因

排水工程设计的知道思想就是要减少污染，节约资源，采用什么样的排水体制首先要考虑的当然是环境保护。

如果采用合流制排水系统。

在雨天时，部分生活污水会直接排入水体，

势必造成一定的水体污染。

该城区以前没有完善的排水系统，采用分流制的施工也不是很难。

因此，该城区采用分流制排水体制。

将雨水直接排入水体，将生活污水送入污水处理厂进行处理后排放。

雨水、污水分流比较灵活。

而且适应社会的发展。

同时雨、污水分流是现代城市排水发展的一大趋势。

其次，从该城区的实际情况考虑，该城区没有较大的工业用水，只有8％的工业污水，因此不必要单独进行处理，原因是该城区是南方城市，根据南南方城市污水处理厂的实际运行情况看，普遍存在着BOD5值小于设计值的问题，造成这个问题的主要原因有以下几点：

a.污水管网内的地下水渗入或者湖水的流入，排水管材一般用抗震、抗折强度较低的混凝土管或钢筋混凝土管，大部分管道采用钢性接口，排水管使用年限较长，地下水、湖泊水极易流入排水管网。

污水浓度被稀释。

从而导致污水厂的进水BOD5浓度小于设计值。

b.化粪池的不合理设置。

化粪池能去除近20％的BOD5，使得污水厂的进水值小。

增加了污水处理的难度。

c.人民生活水平的提高，使人均排水量大幅度增加，这些水主要使盥洗、洗涤、淋浴排水，这些生活废水的加入。

也会使BOD5的浓度降低。

d.城市排水体制问题，由于雨水污水未做到真正分流，使部分雨水流入污水管网，降低了BOD5。

由以上四点可以看出，分流制有利于提高污水BOD5浓度，使污水处理厂的二级处理能够正常运行，该城区的零星工业废水也可以直接接入城市排水管网，且可适当增加污水的BOD5浓度。

最后，总工程造价来看，合流制增大了污水厂的容量。

这样使得合流制的污水厂的建设费用要高于分流制的，同时，分流制流入污水厂的水量和水质变化小，污水厂的运行易于控制。

综合上述的分析，分流制较合流制具有一定的优越性，故采用分流制排水系统。

2.3工业废水的出路

当工业企业位于城市内部时，应尽量考虑将工业废水直接排入城市排水系统，利用城市排水系统统一排放和处理。

这样比较经济，但由于工业废水的水质和生活污水由很大的差别，有些工业废水中含有有毒和有害物质，可能破坏排水管道，影响生活污水的处理，使污水厂运行管理发生困难。

因此，工业废水排入城市管道系统的的水质，应不影响城市排水管和污水厂的正常运行；不对养护、管理人员造成危害；不影响污水厂出水和污泥排放，利用为原则。

当工业废水不能满足这些要求时，应在厂区内设置局部污水处理，除害设施，经处理达到排入城市排水系统的要求时，排入城市排水系统或者直接排入水体；有此工业废水处理也可用于生产回用以节约水资源。

在该城区中，只有零星的工业企业，工业废水量少，直接排入城市排水系统，不会影响排水管网和污水厂的正常运行，水质和生活污水相差不大。

排入城市管网可适当增加BOD5值，使污水能够更好地去除。

2.4污水管道系统的平面布置

主要内容包括：

确定排水区界，划分排水流域；选定污水厂和出水口的位置；进行污水管道系统的定线；确定需要抽升区域的泵站位置；确定管道在街道上的位置等。

一般按主干管、干管、支管的顺序进行布置

2.4.1确定排水区界、划分排水流域

排水区界是污水排水系统设置的界限。

它是根据城市规划的设计规模确定的。

在排水区界内，一般根据地形划分为若干个排水流域

（1）在丘陵和地形起伏的地区：

流域的分界线与地形的分水线基本一致，由分水线所围成的地区即为一个排水流域。

（2）在地形平坦无明显分水线的地区：

可按面积的大小划分，使各流域的管道系统合理分担排水面积，并使干管在最大合理埋深的情况下，各流域的绝大部分污水能自流排出。

每一个排水流域内，可布置若干条干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。

2.4.2选定污水厂和出水口位置

现代化的城市，需将各排水流域的污水通过主干管输送到污水厂，经处理后再排放，以保护受纳水体。

在污水管道系统的布置时，应遵循如下原则选定污水厂和出水口的位置。

（1）出水口应位于城市河流下游。

当城市采用地表水源时，应位于取水构筑物下游，并保持100m以上的距离。

（2）出水口不应设在回水区，以防止回水污染。

（3）污水厂要位于河流下游，并与出水口尽量靠近，以减少排放渠道的长度。

（4）污水厂应设在城市夏季主导风向的下风向，并与城市、工矿企业和农村居民点保持300m以上的卫生防护距离。

（5）污水厂应设在地质条件较好，不受雨洪水威胁的地方，并有扩建的余地。

本次设计中根据该市风向相关河流的水质状况，确定污水厂的位置（见平面布置图），确定将处理后的污水排入长江下游。

2.4.3污水管道定线

在城市规划平面图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统的定线。

主要原则：

采用重力流排除污水和雨水，尽可能在管线短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。

影响因素：

城市地形、竖向规划、排水体制、污水厂和出水口位置、水文地质、道路宽度、大出水户位置等

（1）主干管

地形平坦或略有坡度，主干管一般平行于等高线布置，在地势较低处，沿河岸边敷设，以便于收集干管来水。

地形较陡，主干管可与等高线垂直，这样布置主干管坡度较大，但可设置数量不多的跌水井，使干管的水力条件改善，避免受到严重冲刷。

避开地质条件差的地区

（2）干管

尽量设在地势较低处，以便支管顺坡排水；地形平坦或略有坡度，干管与等高线垂直（减小埋深）地形较陡，干管与等高线平行（减少跌水井数量）一般沿城市街道布置。

通常设置在污水量较大、地下管线较少、地势较低一侧的人行道、绿化带或慢车道下，并与街道平行。

当街道宽度>40m，可考虑在街两侧设两条污水管，以减少连接支管的长度和数量。

（3）支管

取决于地形和街坊建筑特征，并应便于用户接管排水。

布置形式有：

1）低边式：

当街坊面积较小而街坊内污水又采用集中出水方式时，支管敷设在服务街坊较低侧的街道下。

2）周边式（围坊式）

当街坊面积较大且地势平坦时，宜在街坊四周的街道下敷设支管。

3）穿坊式

当街坊或小区已按规划确定，其内部的污水管网已按建筑物需要设计，组成一个系统时，可将该系统穿过其它街坊，并与所穿街坊的污水管网相连。

本次设计中因该区地势北高南低，坡度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。

支管采用低边式布置，干管基本上与等高线垂直，主干管布置在市区南部河岸低处，基本上与等高线平行。

整个管道系统呈截流式布置。

2.4.4确定污水管道在街道下的具体位置

在城市街道下常有各种管线，如给水管、污水管、雨水管、煤气管、热力管、电力电缆、电讯电缆等。

此外，街道下还可能有地铁、地下人行横道、工业隧道等地下设施。

这就需要在各单项管道工程规划的基础上，综合规划，统筹考虑，合理安排各种管线在空间的位置，以利施工和维护管理。

由于污水管道为重力流管道，其埋深大，连接支管多，使用过程中难免渗漏损坏。

所有这些都增加了污水管道的施工和维修难度，还会对附近建筑物和构筑物的基础造成危害，甚至污染生活饮用水。

因此，污水管道与建筑物应有一定间距，与生活给水管道交叉时，应敷设在生活给水管的下面。

1、管线综合规划时，所有地下管线都应尽量设置在人行道、非机动车道和绿化带下，只有在不得已时，才考虑将埋深大，维修次数较少的污水、雨水管道布置在机动车道下。

2、各种管线在平面上布置的次序一般是，从建筑规划线向道路中心线方向依次为：

电力电缆——电讯电缆——煤气管道——热力管道——给水管道——雨水管道——污水管道。

3、若各种管线布置时发生冲突，处理的原则是：

未建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让无压管，可弯管让不可弯管。

4、在地下设施较多的地区或交通极为繁忙的街道下，应把污水管道与其它管线集中设置在隧道（管廊）中，但雨水管道应设在隧道外，并与隧道平行敷设。

2.4.5控制点的确定和泵站的设置地点

各条管道的起点是管道得控制点，避免埋深过大和埋深必须大于最小埋设深度。

由于地形西高东低，从西向东管道内污水在足够的坡度下能自动流向污水处理厂，故在中途不需另设泵站，只需在污水厂处理构筑物前设进水泵站。

2.4.6污水干管的敷设方式

a、管材及接口

由于该地区地质条件较好，采用钢筋混凝土圆管，干管之间采用钢丝网水泥砂浆接口。

b、基础

采用混凝土带形基础。

c、基坑回填

该地区土质为亚沙土，在回填时拌入一些石灰，及成为稳固性好的三合土。

d、管道采用管顶平接。

2.5污水管道系统的设计

2.5.1设计依据

　《污水综合排放标准》GB8978—88

《给水排水构筑物施工及验收规范》GBJ141—89

2.5.2污水设计流量的确定

2.5.2.1生活污水量的确定

由《室外排水设计规范》（GBJ14—87）知，居民生活污水定额应根据当地采用的用水定额，结合建筑内部给水排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定，可按照当地用水定额的80%—90%采用。

居民生活用水定额见下表：

表1生活用水定额（平均日）（L/（cap·d））

城市规模分区

特大城市

大城市

中、小城市

一

140-210

120-190

100-170

二

110-160

90-140

70-120

三

110-150

90-130

70-110

本课设取该市居民生活污水定额为120L/（cap·d）

1、生活污水设计流量

居住区生活污水设计流量按下式计算

Q=n×N×Kz╱（24×3600）（L/s）

其中n－居住区生活污水定额，L/cap×d

N－设计人口数

Kz－生活污水量总变化系数

Cap－人的计量单位

本城市设计居民生活污水定额N＝120L/s

城区总面积:

144ha

城市人口密度＝65000/144＝451cap/ha

比流量qo=n×p/86400

=120×451/86400=0.626L/s.ha

2、工业污水设计流量

居民区生活污水总量Q1=qo×F×kz=147L/s。

在旅游区里，没有典型的工业废水，但除翠湾宾馆外，还有管理中心排放少量旅游废水。

宾馆日平均污水量近期为200m3/d，远期为600m3/d，Kh=1.82。

其它零星工业废水的平均流量，约为整个新城区居住区平均污水流量的21%左右。

所以宾馆污水设计流量Q2=kh×Qd/86.4=12.64L/s。

其它零星工业废水的设计流量Q3=Q1×21%=30.87L/s。

最后汇入城市排水管网。

3、地下水渗入量

由于陆城地区的地下水位平均在地面以下4—5m，管道埋设深度都在水位以上，设计过程中可忽略地下水渗入量。

4、城市污水设计总流量计算

城市污水总的设计流量是居住区生活污水，工业企业生活污水和工业废水设计三部分之和。

Q=Q1+Q2+Q3=124.5L