给排水管网设计说明书.docx
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给排水管网设计说明书
《城市排水管网》课程设计
说
明
书
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专业班级：
姓名：
学号：
时间：
目录
一．总论3
1.1设计题目3
1.2设计目的3
1.3设计要求3
1.4设计资料3
1.5气象资料3
1.6工程地质资料3
1.7综合径流系数4
1.8河流最高洪水位标高4
1.9设计原则4
1.10设计范围和任务4
二．方案选择和确定4
2.1排水体制的确定4
2.2工业废水排放的确定5
2.3污水处理方式的确定5
三．污水管网工程设计5
3.1排水区域和流域划分5
3.2污水管网定线6
3.3污水设计流量6
3.4污水管道的水力计算10
3.5水力计算成果14
四．雨水管网设计说明16
4.1雨水管网定线原则16
4.2雨水管道定线16
4.3出水口的形式17
4.4雨水设计流量17
4.5雨水管道的水力计算说明18
4.6设计参数19
4.7.区域面积的划分20
4.8水力计算成果21
五.个人体会24
《城市排水管网》课程设计说明书
一．总论
1.1设计题目
XTT县排水管网初步设计
1.2设计目的
培养学生运用所学的排水管网知识解决实际问题的能力
1.3设计要求
采用分流制排水系统，分别进行污水管道和雨水管道系统的设计，设计深度达到初步设计要求。
1.4设计资料
1.4.1城市总人口：
60700人
1.4.2设计数据：
设计所用图纸为华北地区一新兴工业城市规划平面图（1:
10000），设计数据如附表所示，其中住宅卫生设备清空用于确定污水定额，降雨量重现期采用1年，地面集水时间采用10min。
卫生设备情况
企业甲排水量
企业乙排水量
人口密度（人/公顷）
暴雨强度公式
分完善（0.9）
400
900
244
阳泉（见备注）
1.5气象资料
城市常年主导风向为西北风，土壤冰冻深度1.2m，地下水初见水位为6m
1.6工程地质资料
在整个排水区域内为轻质亚粘土，地耐力为12-14t/m2，地震烈度为6度。
1.7综合径流系数
Ψ=0.6。
1.8河流最高洪水位标高
低于岸边2.5m
注：
暴雨强度公式：
1.9设计原则
执行国家关于环境保护的政策，符合国家有关规范和标准的要求，在城市总体布局的基础上，结合地形和环境保护要求统一规划城市排水管道系统。
既技术先进，又切合实际，安全适用，具有良好的环境效益，经济效益和社会效益。
做到技术可靠，经济合理。
1.10设计范围和任务
XTT市规划的城区范围:
根据给予的城市总平面图和设计原始资料，独立完成该城市排水管道系统的设计。
包括：
绘制排水、雨水管道总平面图一张，污水、雨水主干管纵断面图一张，说明书一份。
二．方案选择和确定
2.1排水体制的确定
合理地选择排水体制，不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境保护影响深远，。
排水体制的选择应该根据城镇及工业企业的规划，环境保护的要求，污水利用的状况，等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提之下，通过技术经济比较，综合考虑确定。
对于本市来讲，结合XTT市的地形为自西北向东南地势降低，气候主导风向为西北风，因此，XTT市的排水系统体制应该选择完全分流制，即雨污分流制。
2.2工业废水排放的确定
本工程中，XTT市主要有甲、乙两个工业企业，分别位于西北和东北地区，其废水经过企业内部处理后直接进入城市排水系统内。
在这过程中，应该要注意工业废水管道接入时，必须按不同的废水水质接入相应的排水管道。
2.3污水处理方式的确定
根据XTT市的地形特点，考虑到XTT市的地形、气候、工程地质条件、城市发展对河流的依托性，经过较详细的技术经济分析，本工程采用将XTT市的污水合并进行集中式污水处理，而不采用分散式处理。
三．污水管网工程设计
3.1排水区域和流域划分
定线前首先根据地形划分排水流域。
排水流域划分一般根据地形及城镇（地区）的竖向规划进行。
在丘陵及地形起伏的地区，地形变化较显著，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界线基本一致。
在地形平坦无显著分水线的地区，或向一方倾斜时，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。
不设泵站或少设泵站。
每一个排水流域往往有1个或1个以上的干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。
3.2污水管网定线
3.2.1污水主干管定线
XTT市处于丘陵地带，布设排水管段的区域具有明显的坡度走向和分界特点，经分析，XTT市应采用分流式的排水体制，污水经收集后由主干管输送到污水处理厂后集中排放。
综合考虑地形、坡度、污水厂的位置与可能的埋设深度等因素，污水主干管选择垂直于河流流向，走向由高到低，北到南，最后排入XTT市下游的污水厂。
具体布置见XTT市排水管网布置图。
3.2.2污水干管定线
由于X市具有自北向南的坡度走向，故各区污水干管的布置宜充分利用这种地形顺坡铺设，使每个区域的污水能以重力流排出。
各区污水经支管系统进入污水干管收集并经污水主干管汇流至污水处理厂处理达标后排放。
具体布置见X市排水管网布置总平面图。
3.2.3出水口布设
雨水管道设计时应注意，河流最高洪水位应低于岸边2.5m，出水口的埋深应小于2.5m，以便顺利将处理后的污水排入河流，防止河流水倒流入管道中。
3.3污水设计流量
3.3.1街坊排水面积的划分
根据污水管道的布置，划分各设计管段服务的街坊排水面积（不包括甲乙工业企业的面积），编上号码并按其平面形状计算面积（以公顷计），用箭头表示污水流向。
本工程设计中将X市整个城区划分成41个小街坊。
具体布置见X市排水管网布置总平面图，各街坊面积见表3.1。
表3.1街坊面积记录表
街坊编号
1
2
3
4
5
街坊面积Ai（ha）
7.12
9.93
9.98
8.14
8.85
街坊编号
6
7
8
9
10
街坊面积Ai（ha）
5.26
6.58
5.96
0.75
3.29
街坊编号
11
12
13
14
15
街坊面积Ai（ha）
4.53
6.86
6.91
3.38
3.51
街坊编号
16
17
18
19
20
街坊面积Ai（ha）
7.04
1.93
6.62
6.08
9.15
街坊编号
21
22
23
24
25
街坊面积Ai（ha）
5.83
8.31
8.08
6.5
16.19
街坊编号
26
27
28
29
30
街坊面积Ai（ha）
14.29
12.49
10.61
6.03
4.01
街坊编号
31
32
33
34
35
街坊面积Ai（ha）
2.67
2.43
4.74
4.29
10.68
街坊编号
36
37
38
39
40
街坊面积Ai（ha）
1.92
5.57
15.44
6.03
3.36
街坊编号
41
总面积240.32ha
街坊面积A（Ha）
1.74
3.3.2综合生活污水量总变化系数的确定
根据我国《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014年版）3.1.3条：
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，可按下式进行计算：
当5L/s≤Q≤1000L/s时，
；
当Q<5L/s时，
＝2.3；
当Q>1000L/s，
=1.3。
3.3.3比流量的确定
人口密度的确定P=60700/240.32=253Cap/Ha
综合生活污水平均日流量按街坊面积比例分配，比流量qA为：
qA=164*253*0.9*0.9*1.1/86400=0.428L/S
3.3.4管段设计流量
管段设计流量采用列表进行计算，见表3.2。
3.4污水管道的水力计算
3.4.1水力计算公式
H/D=（SinB/4）^2
R=D/4*（1-sinB）/B
在排水管道设计中，选择钢筋混凝土管作为污水管材，其粗糙系数n为0.013。
3.4.2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之间的比值称为设计充满度（或水深比），示意图见图。
当
＝1时成为满流，当
<1时，成为非满流。
其中雨水管道按满管流设计，污水管道按非满管流设计，我国最大设计充满度的规定如表3.4.2（a）。
表3.4.2（a）最大设计充满度
管径（D）
最大设计充满度（h/D）
管径（D）
最大设计充满度（h/D）
200～300
0.55
500～900
0.70
350～450
0.65
≧1000
0.75
3.4.3设计流速
为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速应限制在最大和最小设计流速范围之内。
最小设计流速是保证管道内不产生淤积的流速。
污水管道在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s。
最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。
该值与管道材料有关，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。
3.4.4最小管径
一般在污水管道系统的上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，极易堵塞。
为了养护工作的方便，规定采用允许的最小管径。
在居民区和厂区内的污水支管最小管径为200mm，干管最小管径为300mm。
在城镇道路下的污水管道小于最小管径为300mm。
3.4.5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，以防止管道内产生沉淀根据我国《室外排水设计规范》（GB50014-2006）4.2.10条规定：
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.较大管径的最小设计坡度可按设计充满度下不淤流速控制。
3.4.6污水管道埋设深度
污水管道的埋设深度是指管道的内壁底部离开地面的垂直距离，亦简称为管道埋深。
管道的顶部离开地面的垂直距离称为覆土厚度。
在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点，控制点埋深的确定对于城市排水管道系统的埋深有很大影响。
最小覆土厚度。
一般应满足三个因素的要求：
①冰冻要求：
防止管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道,一般情况下，排水管道宜埋设在冰冻线以下。
当该地区或条件相似地区有浅埋经验或采取相应措施时，也可买设在冰冻线以上，其浅埋数值应根据该地区经验确定，但应保证排水管道安全运行。
②荷载要求：
防止地面荷载而破坏管道。
管顶最小覆土深度宜为：
人行道下0.6m，车行道下0.7m。
③满足街区污水连接管衔接要求：
污水干管起点的埋深大于或等于街区内污水支管终点的埋深，而污水支管起点的埋深又必须大于或等于建筑物污水出户连接管的埋深。
污水出户连接管的最小埋深一般采用0.5~0.7m，所以污水支管起点最小满身也应有0.6~0.7m。
由基础资料了解到，土壤冰冻深度1.2m，地下水初见水位为6m。
但考虑现实情况，污水管道的最小埋深一般为0.7m。
此外，还应考虑最大埋深问题。
污水在管道中依靠重力从高处流向低处。
当管道的坡度大于地面坡度时，管道的埋深就愈来愈大，尤其在地形平坦的地区更为突出。
埋深愈大，则造价愈高，施工期也愈长。
一般在干燥土壤中，最大埋深不超过7~8m；
3.4.7污水管道的衔接
管道衔接的方法，通常有水面平接和管顶平接两种。
水面平接一般适于上、下游管道直径相同时，特别是在平坦地区采用。
管顶平接适于底面坡度较大或下游管道直径大于上游管道直径时采用。
3.4.8控制点的确定
确定控制点的标高，一方面应保证排水区域内各点污水都能顺利排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地。
另一方面，不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。
计算控制点时，应该考虑控制点对污水管道末端的埋深的影响大小。
先选定可疑控制点，一般为最远点，集中流量排入点等，然后进行比较，影响大的点为控制点。
确定控制点后，才能确定整个排水系统的主干管，进行水力计算。
3.4.9检查井最大间距
检查井通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠段上。
直线段上的最大间距见表3.3。
表3.3检查井最大间距
管径净高（mm）
污水管道最大间距（m）
200~400
40
500~700
60
800~1000
80
1100~1500
100
1600~2000
120
3.5水力计算成果
水力计算的目的在于合理确定污水管道的管径D、流速v、充满度h/D及坡度I，从而进一步求出污水管道的埋深。
水力计算应列表进行，在本工程设计中，管底标高及管道坡度计算至小数点后三位，地面标高与管底埋深计算至小数后二位。
水力计算中的v、h/D、i、D应尽量符合规范关于设计流速、最大设计充满度、最小管径、最小设计坡度的规定。
为减少错误，边计算边检查。
从水力计算表中摘录主干管的管段编号、管长、管径、充满度、流速、坡度、标高、埋设深度（上、下端）列成表格。
X市整个城区的污水主干管及干管、部分支管道的水力计算结果见下表。
污水主干管计算表
四．雨水管网设计说明
4.1雨水管网定线原则
①充分利用地形，以最短的距离，靠重力流就近排入水体。
②根据城市规划布置雨水管道。
③合理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅。
④雨水管道采用明渠或暗管应结合具体条件确定。
⑤设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪径流。
4.2雨水管道定线
该市的雨水采用管道收集后直接排入就近水体的方式处理，因为各区汇水分界明显，坡度走势清晰，部分区域有逆坡现象，故雨水管道布置采用沿街顺坡布置，使雨水能够被很好的收集与排放。
具体雨水管道布置请参看某市排水管道设计布置总平面图。
4.3出水口的形式
雨水排水管的出水口可以采用非淹没式。
其底标高最好在水体最高水位以上，一般在洪水位以上，以免河流内水体水倒灌入雨水管道。
当出口标高比水体水面高出太多时，应考虑设置单级或多级跌水。
4.4雨水设计流量
4.4.1雨水管道设计流量公式
雨水设计流量可采用：
式中Q——雨水设计流量（L/s）；
ψ——径流系数，其值小于1；
F——汇水面积（ha）；
q——设计暴雨强度（L/s.ha）。
4.4.2暴雨强度公式
本工程设计采用阳泉市的暴雨强度公式，如下所示进行计算：
4.4.3设计重现期的选取
本工程中选取P=1a。
4.4.4集水时间选取数值
对管道的某一设计断面来说，集水时间t由地面集水时间t1和管内流行时间t2两部分组成：
t=t1+mt2
式中：
t——降雨历时（min）；
t1——地面集水时间（min），视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，本设计采用10min；
m——折减系数，m=1；
t2－管渠内雨水流行时间（min）。
式中：
L——各管段的长度（m）；
v——各管段满流时的水流速度（m/s）；
60——单位换算系数，1min=60s。
4.4.5径流系数的确定
本工程中，由基础资料了解到综合径流系数：
Ψ=0.6。
4.4.6折算系数m的选择
m的含义即为：
因缩小了管道排水的断面尺寸使上游蓄水，就必然会增长泄水时间。
因而采用了增长管道中流行时间的办法，达到适当折减设计流量，进而缩小管道断面尺寸的要求。
因此，折减系数实际是苏林系数与管道调蓄利用系数的乘积。
在本工程中，选取m=1。
4.5雨水管道的水力计算说明
雨水管渠水力计算仍按均匀流考虑，其水力计算公式与污水管道相同，但按满流即h/D＝1计算。
在实际计算中，通常采用根据公式制成的水力计算图或水力计算表。
在计算中，通常n、Q为已知数值。
所求的只有3个未知数D、v及I。
实际应用中，可以参照地面坡度i，假定管底坡度I，从水力计算图或表中求得D及v值，并使所求得的D、v、I各值符合水力计算基本数据的技术规定。
4.6设计参数
4.6.1设计充满度h/D
雨水管道设计充满度按满流考虑，即h/D＝1。
按满流设计的原因：
雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同于污水的性质。
暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长。
4.6.2设计流速
满流时最小流速不得小于0.75m/s。
雨水中往往泥沙含量大于污水，特别是初降雨水，为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀而堵塞管道，雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道。
雨水管渠的最大设计流速规定为：
金属管最大流速为10m/s；非金属管最大流速为5m/s；明渠中水流深度为0.4—1.0m时，最大设计流速宜根据我国《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014年版）4.2.4条规定采用。
雨水管道的设计流速应在最小流速与最大流速范围内。
4.6.3最小管径和最小设计坡度
最小管径和最小设计坡度见我国《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014年版）及《给水排水设计手册第1册—常用资料》。
4.6.4雨水管材
本工程中，采用钢筋混凝土圆管排除雨水，粗糙系数n＝0.013。
4.6.5起点埋深的确定
在污水排水区域内，雨水管道起点是对管道系统的埋深起控制作用的地点。
因此起点埋深的确定对对管道系统的埋深有很大影响。
4.6.6衔接方式
雨水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化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。
雨水管道一般采用管顶平接。
当管道敷设地区的地面坡度很大时，为了调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。
为了保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深，可根据地面坡度还可采用跌水连接。
4.7.区域面积的划分
XTT是市城区划分区域面积记录表如下。
表3.1街坊面积记录表
街坊编号
1
2
3
4
5
街坊面积Ai（ha）
6.22
3.33
6.94
2.91
9.84
街坊编号
6
7
8
9
10
街坊面积Ai（ha）
4.13
8.22
4.04
5.95
4.61
街坊编号
11
12
13
14
15
街坊面积Ai（ha）
2.96
3.94
9.01
4.40
5.1
街坊编号
16
17
18
19
20
街坊面积Ai（ha）
8.29
4.82
2.18
6.61
6.56
街坊编号
21
22
23
24
25
街坊面积Ai（ha）
5.59
7.62
6.98
6.92
3.79
街坊编号
26
27
28
29
30
街坊面积Ai（ha）
3.5
3
1.59
4.07
3.5
街坊编号
31
32
33
34
35
街坊面积Ai（ha）
5.88
5.86
3.13
6.2
5.34
街坊编号
36
37
38
39
40
街坊面积Ai（ha）
5.27
3.2
7.16
3.43
3.17
街坊编号
41
42
43
44
45
街坊面积Ai（ha）
0.90
1.16
2.53
1.11
2.07
街坊编号
46
街坊面积Ai（ha）
8．01
4.8水力计算成果
根据《给水排水设计手册第5册—城镇排水》了解到：
雨水管道满流时最小设计流速一般不小于0.75m/s，，如起始管段地形费城平坦，最小设计流速可减小到0.60m/s。
雨水管与合流管不论在街坊和厂区内或在街道下，最小管径均宜为300mm，最小设计坡度为0.003。
雨水口连接管管径不宜小于200mm，坡度不小于0.01。
从汇水量上考察，平坦地形的地面集水距离的合理范围是50~150m，比较适中的是80~120m。
雨水管采用管顶平接方式，最小埋深为0.7m。
雨水管网中主干管及其他管段的水力计算过程见下表
纵断面图见附表
雨水主干管计算表
P=1T1=10V=1
雨水主干管计算表
流速V
输水能力Q
坡降
设计地面标高
起点终点
设计管内底标高
起点终点
埋深
起终
3.22
1.62
2.92
390.50
387.00
387.00
384.08
3.50
2.92
3.41
3.24
2.15
387.00
384.00
383.78
381.63
3.22
2.37
3.41
3.24
1.79
384.00
383.00
381.63
379.84
2.37
3.16
3.98
3.79
2.50
383.00
380.1
379.84
377.34
3.16
2.76
1.19
1.35
0.38
383.00
379.80
377.68
377.30
3.20
2.50
1.92
1.83
1.81
382.00
380.30
379.60
377.79
2.40
2.51
2.44
2.76
0.83
384.10
383.10
381.70
380.87
2.40
2.23
1.89
2.14
0.57
383.10
382.70
380.87
380.30
2.90
2.40
2.88
3.26
1.25
382.70
380.97
379.95
378.70
2.75
2.27
2.40
4.24
0.61
380.97
381.4
378.70
378.09
2.27
3.31
2.37
4.18
0.58
381.40
381.40
378.09
377.51
3.31
3.89
1.08
0.55
0.58
379.60
380.30
377.1
376.52
2.50
3.78
1.19
1.35
0.33
381.00
380.80
378.6
378.27
2.40
2.53
1.42
1.61
0.40
380.80
380.30
378.27
377.87
2.40
2.43
五.个人体会
排水管网设计是我在大三上学期进行的第二个课程设计，由于这段时期我们堆积了许多考试，而且对课程设计还不是很熟练，因此在整个设计过程中，我的耐心和学习能力都受到了很大的考验。
要将理论知识化为实际设计中需要有一定适应和熟悉过程，在设计初期最困难的就是在进行水力计算时，除了工程量计算顺序的确定，在水力坡度、埋深等参量上必须进行多次试算，再与规范进行比较，最后才得到正确的数据。
此外，在逐步往后做的过程中，还会发现新
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