第二污水厂厂外提升泵站及配套管网工程提升泵站及倒虹管初步设计.docx
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第二污水厂厂外提升泵站及配套管网工程提升泵站及倒虹管初步设计
第二污水厂厂外提升泵站及配套管网工程
（提升泵站及倒虹管）初步设计
第一章总论4
1.项目概述4
1.1项目名称、业主单位及设计单位4
1.1.1项目名称4
1.1.2项目主管单位4
1.1.3设计单位4
1.2项目设计依据和主要设计资料4
1.2.1设计依据4
1.3设计原则6
1.4项目设计范围6
1.5**城市概况6
1.5.1历史沿革、城市性质及规模6
1.5.2自然条件7
1.5.3旅游资源8
1.5.4经济水平8
1.5.5城市总体规划8
1.6城南工业集中发展区控规10
1.6.1城南工业区排水现状及存在问题10
1.6.2城南工业区排水规划11
1.7工程建设的必要性12
第二章污水处理厂收集管网工程设计总则14
2.1设计年限14
2.2服务范围14
2.3工程设计内容及设计原则14
2.3.1设计内容14
2.3.2编制原则14
2.4排水体制的选择15
2.5污水处理厂规模及污水收集处理系统规划15
2.5.1给水量预测15
2.5.2污水量预测17
2.5.3污水处理系统规划17
第三章污水提升泵站及倒虹管设计19
3.1污水收集处理系统调整19
3.1.1对规划方案的调整19
3.1.1污水处理系统的确定及总体运行方式21
3.2污水提升泵站及倒虹管规模22
3.2.1泵站规模22
3.2.2倒虹管规模及计算依据22
3.3污水量设计参数及主要管道水力计算公式22
3.3.1污水管网主要水力计算公式22
3.3.2主要水力学设计参数23
3.4倒虹管设计24
3.4.1管道穿越河流方案24
3.4.2沱江河倒虹管设计25
3.5压力管道设计28
3.5.1压力检查井28
3.5.2压力放气井28
3.5.3水锤消除28
3.5.4事故排放口28
3.6倒虹管施工28
3.7污水提升泵站设计30
3.7.1泵站工艺设计30
3.7.2泵站电气设计32
3.7.3泵站自控设计35
3.7.4泵站建筑设计38
3.7.5泵站结构设计41
3.7.6机械、通风设计45
第四章环保、安全及节能48
4.1环境保护48
4.2项目实施过程中的环境影响及对策48
4.2.1工程建设对环境影响48
4.2.2环境影响的缓解措施50
4.3项目建成后的环境影响及对策52
4.3.1提升泵站对周围的环境影响52
4.3.2对环境影响的对策53
4.4安全卫生54
4.4.1主要危害因素分析54
4.4.2安全卫生防范措施56
4.5节能设计58
4.5.1能源构成58
4.5.2耗能组成58
4.5.3节能措施58
第一章总论
1.项目概述
1.1项目名称、业主单位及设计单位
1.1.1项目名称
项目名称：
第二污水厂厂外提升泵站及配套管网工程（污水提升泵站及倒虹管）
1.1.2项目主管单位
项目业主单位：
**堤防和供排水管理处
1.1.3设计单位
项目设计单位：
**研究院
**公司
1.2项目设计依据和主要设计资料
1.2.1设计依据
本方案设计依据国家和地方的经济和社会发展规划，国家有关法律、法规、政策，国家有关机构发布的工程建设方面的标准、规范、定额，业主提供的有关资料。
包括：
（1）《市政公用工程设计文件编制深度规定》；
（2）《**城市总体规划》（草稿）（2010～2030）
（中国城市规划设计研究院**规划局2010年06月）
（3）《**城南工业集中发展区控制性详细规划》成都市规划设计研究院
（4）《**第二污水处理厂工程项目的可行性研究报告》
（中国市政工程西南设计研究院2012.8）
（5）《**第二污水处理厂初步设计》
（中国市政工程西南设计研究院2012.9）
（6）污水处理厂主管线位置1:
500实测地形图，管道过河处河床断面实测图；
（7）其他相关法律法规；
（8）所采用的国家标准及规范
a.排水工程
《室外排水设计规范》GB50014-2006
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
《地表水环境质量标准》GB3838-2002
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
《城市排水工程规划规范》GB50318-2000
《泵站设计规范》GB50265-2010
b.建筑结构
《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008
《混凝土结构耐久性设计规范》GB50476-2008
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
《建筑结构荷载规范》（2006年版）GB50009-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》GB50032-2003
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002、J220-2002
《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《砌体结构设计规范》GB50003-2001
《钢结构设计规范》GB50017-2002
《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002
《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332-2002
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138：
2002
《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》CECS117：
2002
《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ118-98
c.电气工程
《35kV以下变电所设计规范》GB50059-92
《供配电系统设计规范》GB50052-2009
《低压配电设计规范》GB50054-2011
《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
《建筑照明设计标准》GB50034-2004
《3～110kV高压配电装置设计规范》GB50060-2008
《控制室设计规定》HG/T20508-2000
《自动化仪表选型设计规定》HG20507-2000
1.3设计原则
1.3.1以批准的《**城南工业集中发展区控制性详细规划》为基础，在城市总体规划指导下，实行城市污水综合治理，贯彻近、中、远期结合，分步实施的方针，全面解决城市污水排放对**城南工业集中发展区地表水、地下水造成的污染，改善城市河渠及下游河流的水体质量，力求获得建设项目最大的环境效益、社会效益和经济效益。
1.3.2根据城市基础设施建设统一规划，分期实施建设的方针，本着需要和可能相结合的原则，工程按近期（2015年）设计，同时充分考虑远期（2020年）发展的需要和衔接的方便。
1.3.3为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，污水提升泵站采用双回路供电，并且设备有足够的备用率。
1.4项目设计范围
受**有限公司的委托，我院依据《**城南工业集中发展区控制性详细规划》及《**第二污水处理厂初步设计》对**第二污水处理厂配套污水干管中的污水提升泵站及过河倒虹管两大部分的工程内容进行设计。
1.5**城市概况
1.5.1历史沿革、城市性质及规模
1.历史沿革
**历史悠久，是人类文明的重要发祥地。
据1951年在**城西发掘出的人类头骨化石鉴定，为旧石器时代晚期，距今已有35000多年，被中国科学院定名为人类发展历史上的“**人”。
**建县始于汉武帝建元六年（公元135年），因位于资水（沱江）之北而得名**。
**设立州/郡始于北周明帝武成二年（公元560年），州、郡、县治均设在现**城区雁江镇。
唐、宋、元、明、清至民国初，**曾几度为州、郡、县治所。
1993年1月，经国务院批准撤消**县，设立县级**，由地级内江市代管。
1998年2月设立**地区，地区行政公署驻**。
2.城市性质及规模
根据总体规划，**为成渝经济区新兴工业强市，成都平原城市群重要组成部分，市域公共服务中心。
**城镇性质为成渝经济走廊及川西环线上重要节点，以车产业为特色的现代化工业城市，绿色江城。
产业以机车、汽车制造、绿色食品、制药、商贸为主的城市。
城市规模：
2015年城市人口规模达到46万，城市建设用地44.3平方公里，人均建设用地96.3平方米；2020年城市人口规模达到58万，城市建设用地60.6平方公里，人均建设用地104.4平方米；2030年城市人口规模达到76万，城市建设用地75.9平方公里，人均建设用地99.9平方米。
1.5.2自然条件
1、地理位置
**地区位于四川盆地腹心偏西南，介于东经104°11′23″~105°45′16″、北纬29°40′50″~30°38′48″之间，西与成都市、眉山地区相连，北与遂宁市、德阳市毗邻，南与内江接壤，东与重庆市为界，是四川省唯一能把西南地区两个特大城市——成都和重庆直接相连的地区。
**城市位于地区西南隅沱江河畔，九曲河在此蜿蜒汇入沱江。
直线距离西北距成都市75公里，西南距内江市70公里，西距眉山78公里，东北距遂宁市96公里。
2、工程地质及抗震设防
城市地貌为沱江河漫滩和一、二、三级阶地，广布“馒头”状浅丘，相对高差一般40～50米。
地层上部为粘质砂土，下部为粘土和卵砂砾石层，地基承载力一般为15吨/平方米，地址构造比较稳定，未发生过以**为震中的地震。
根据《建筑抗震设计规范》，**地震烈度为六度。
3、气象
城市年平均气温17.3℃，年平均降水965.8毫米，年平均日照1233小时，年平均蒸发量1137.8毫米，年平均相对湿度80%。
属于小风速区，全年有半年多时间是无风或微风。
主导风向以北风和东北风为主，频率为7%；次为西北风，频率为5%。
年平均风速1.1米/秒。
4、水文
沱江自北而南蜿蜒穿过城市，九曲河和阳化河等支流纵横两岸，河道弯曲系数2.2，河床比降0.54‰，年平均流量292立方米/秒，50年一遇洪水为359.8米，洪峰流量10800立方米/秒。
1.5.3旅游资源
**地区历史悠久，钟灵毓秀，是人类文明的重要发祥地，从而留下了较为丰富的历史文化遗产，沉淀了光辉灿烂的历史文化。
同时**地区山清水秀，自然风光优美。
这些是**发展旅游业奠定了物质基础。
包括国家重点文物保护单位安岳县八庙卧佛院，省级文物保护单位安岳县石鼓木门寺、赤云毗卢洞、赤云华严洞顶新名山寺、城关千佛寺和乐至县劳动乡陈毅故居，省级风景名胜区简阳市三岔湖、龙泉湖，县级文物保护单位**半月山大佛等。
1.5.4经济水平
2010年，**第一产业实现增加值151.8亿元，增长4.3%；第二产业实现增加值348.4亿元，增长25.4%；第三产业实现增加值157.7亿元，增长10.5%。
三次产业对GDP增长贡献率分别为5.3%、78.5%、16.2%，拉动GDP分别增长0.9、13.3、2.8个百分点。
规模工业总产值跃上千亿元新台阶。
2010年，**加快培育壮大造车和医药、食品、纺织、建材及节能“1+4+1”主导产业，推动了工业经济持续快速增长。
2010年，**规模以上工业实现工业总产值1183.2亿元，实现工业增加值比上年增长29.9%，增速居全省第4位。
1.5.5城市总体规划
1、排水体制
**的老城区改造为截留式合流制，新建地区采用雨污分流制。
中心城镇逐步由合流制改为截流式合流制，一般建制镇、集镇和中心村采用截流式合流制。
2、污水量预测
规划确定污水集中处理率**中心城区应达到95%以上。
污水量按照城市、城镇平均日用水量的85%计算。
3、污水处理厂（站）规划
加快污水处理厂（站）建设，禁止污水直接排入河流、水库。
**建设污水处理厂；乡镇密集片区集中设置污水处理厂，其余乡镇独立设置污水处理站。
各村民聚居点污水可经沼气池净化简易处理达标后用于农田灌溉。
工业废水及医院污水须经自身污水处理设施自行处理达标后方能排入城市下水道。
小型乡、镇和村的污水可采用氧化塘、氧化沟和沼气池的处理，达标后才能排入天然水体。
4、雨水工程规划
采用内江市暴雨强度公式进行雨水量计算。
雨水依据天然汇水区，采用分散就近排放原则，尽可能利用区内较大型天然汇水冲沟排放雨水。
5、总体规划中对于城南片区描述
①城南片区概况
**中心城区根据总体规划分为三个片区，分别为城北片区、城南片区、沱东片区。
其中城南片区概况如下：
2030年城南片区总建设用地面积2004.8公顷，是**未来最重要的产业集中区。
该片分为东西两个组团，结合自然山体形成Y形绿化走廊。
城南片区是未来城市产业集聚的重点，同时包括2片仓储物流园区。
这一片区统筹居住、生产以及服务（包括生产性服务及生活性服务）等功能。
其中东部组团以生活服务功能为主，局部保留南骏零部件产业园的部分工业用地，侯家坪应进行用地功能置换，使之成为环境优美的生活区。
西部组团以工业和仓储物流功能为主，一方面形成**制造业的主要集聚区，另一方面充分利用火车站和遂资眉高速公路的交通优势，形成仓储物流集聚。
②人口规模
根据总体规划，城南片区2030年居住用地面积为552.1公顷，占总居住用地的22.7%。
该片主要位于罗家坝和侯家坪的滨江地区，以及城南片区绿化带两侧地区，总居住人口约18万人，人均居住用地面积30.7平方米。
这一片居住用地主要配合城南工业区设置，在空间上一方面集中在城南片区中部绿化带周围，配套建设相关服务设施和绿化；另一方面与工业用地在大结构上相互渗透并通过道路、绿化等合理分隔，方便居民日常工作和居住。
1.6城南工业集中发展区控规
城南工业集中发展区东临沱江，西至成渝高速公路，南至规划遂-资-眉高速公路，北至规划30m东西向道路，至2020年规划总面积2585.3公顷，规划总人口15万人。
规划定位：
将**城南工业集中发展区建设成为四川省两化互动发展示范产业园区。
规划用地平衡见下表：
表1城南工业区用地平衡表
编号
用地性质
用地面积（公顷）
比例
1
居住用地
364.4
14.5%
2
公共设施用地
182.8
7.3%
3
工业用地
1244.2
49.7%
4
普通仓储用地
9.5
0.4%
5
道路广场用地
316.5
12.6%
6
市政公共设施用地
35.8
1.4%
7
对外交通用地
56.7
2.3%
8
绿地
283.4
11.3%
9
水域
11.7
0.5%
10
生态绿地
80.3
11
总用地面积
2585.3
100%
1.6.1城南工业区排水现状及存在问题
规划区现状排水为合流制，污水经化粪池处理后一部分排入就近水体，另一部分排入工业区东北侧的现状污水处理厂，该污水处理厂规模为5.0万m3/d，现状实际处理规模为4万m3/d，尚余1万m3/d左右处理能力，该污水厂主要接纳规划区北侧老城区污水，接纳本规划区现状污水量较少。
**城南工业集中发展区正在建设，目前还没有形成收集该片区污水的污水配套管网及污水处理厂。
现状排水工程存在的问题：
该片区预计在2～3年内初具规模，亟需解决该片区污水出路问题。
1.6.2城南工业区排水规划
1）排水体制
根据控制性祥规，采用雨污分流制。
2）污水排水系统
（1）污水分区
本规划区污水分为六个排水分区，1区面积约240hm2，2区面积约320hm2，3区面积约252hm2，4区面积约1330hm2，5区面积约110hm2，6区面积约130hm2，详见下图：
图1污水排放分区图
（2）污水处理设施：
本规划保留现状工业区东北侧的污水处理厂，该污水处理厂规模为5.0万m3/d，该污水厂服务范围为老城区及本规划区污水分区1区、2区部分污水，污水经处理达标后排入沱江，近期本规划区污水分区1区、2区污水由该污水处理厂处理，远期当该污水处理厂满负荷后多余污水将提升至规划污水处理厂处理。
规划区其余污水经管网收集后均排至工业区东南侧沱江下游规划污水处理厂处理，规划污水处理厂规模为10万m3/d，该规划污水处理厂服务范围为1区、2区部分污水，3区、4区、5区、六区全部污水，规划污水处理厂占地约68923万m2，污水经处理达标后排入沱江。
工业污水排入市政管网前必须达到国家相关排放规定标准。
（3）污水提升设施
由于规划区地势较为复杂，规划污水处理厂设置较远，因此规划区污水均通过污水提升泵站提升至污水处理厂处理。
规划设置三座污水提升泵站，采用串联方式提升至规划10万m3/d污水处理厂，0#污水提升泵站污水提升至1#污水提升泵站，污水再由1#污水提升泵站提升至2#污水提升泵站，最终所有污水经2#污水提升泵站提升至规划污水处理厂处理达标排放。
0#污水提升泵站位于现状污水处理厂内，该污水提升泵站收集1区、2区部分污水，去除由现状污水处理厂处理的1万m3/d后，需提升约1.8万m3/d至1#污水提升泵站，泵站调节水量取总量的15-20%。
1#污水提升泵站位于滨江综合居住区南侧，收集3区污水及0#污水提升泵站污水，汇集污水量约3万m3/d，泵站调节水量取总量的15-20%。
2#污水提升泵站位于侯家坪片区南侧，收集4区、5区污水及1#污水提升泵站污水，汇集污水量约10万m3/d，泵站调节水量取总量的15-20%。
（4）污水处理厂设施，应根据规划区建设需求分期实施，控制初期投入。
3）污水规模
根据控规：
城南工业区预测污水量为11.06万m3/d。
1.7工程建设的必要性
根据《**第二污水处理厂初步设计》，考虑将城南片区污水引至沱东片区处理，选择在沱东污水厂北侧建设**第二污水处理厂，厂址为**雁江区宝台镇白沙村境内，西距沱江约240m。
采用集中建设，独立运行，统一管理。
城南片区整个污水干管先东西向布置截污干管至沱江西岸，然后进入南北向污水主管，坡向为由西向东，由南向北，基本随自然地形敷设，污水流至最低点经1号加压泵站加压后，倒虹过河进入沱东片区，之后沿滨江路敷设至**第二污水处理厂，过河后污水管采用DN1000管道，压力输送方式。
根据以上可知，在第二污水处理厂建成前，急需将1号污水提升泵站及过沱江河倒虹管建成以使污水能顺利引入污水厂内。
第二章污水处理厂收集管网工程设计总则
2.1设计年限
《**城市总体规划》（2010～2030）确定的规划年限为：
近期2010年，中期2020年，远景2030年以后。
根据目前的实际情况，确定本次设计年限：
一期为2012—2015年，二期为2016－2020年。
2.2服务范围
根据《**城南工业集中发展区控制性详细规划》，**第二污水厂服务范围为**城南工业集中发展区第四区、五区及三区污水。
2.3工程设计内容及设计原则
2.3.1设计内容
初设案设计文件编制的主要内容包括：
1）污水提升泵站总平面图及工艺图、建筑图、电气图等。
2）排水管网主管道1：
1000平面图及纵断面图。
3）排水管网主要构筑物大样图。
4）倒虹管平面图、纵断面图、进出水井设计图。
2.3.2编制原则
本工程的编制原则是：
1）根据《**城南工业集中发展区控制性详细规划》对污水处理厂收水范围排水管网全面规划、力求获得最大的社会、环境和经济效益。
2）充分考虑近期工程和远期工程的有机结合，充分考虑分期实施的可行性、经济性和合理性。
3）管网建设本着便于施工、维护管理的原则，在管线布置时充分利用地形的变化，尽量减小管道的埋设深度。
4）选用运行安全，管理方便，使用寿命较长，经济合理的管材，尽量减少工程投资，降低运行成本。
5）泵站采用先进可靠的控制系统，逐步实现科学自动化管理，做到技术可靠、经济合理。
6）泵站设备选型上选择国内外先进、可靠、高效，运行管理方便、维修、维护简便的设备。
7）充分利用现有排水设施，同步完善城市污水管网，使污水系统整体效益得以发挥。
2.4排水体制的选择
本规划区规划排水体制为雨污分流制，污水系统为工业废水和生活污水合流处理系统。
2.5污水处理厂规模及污水收集处理系统规划
污水处理厂规模按照《**城南工业集中发展区控制性详细规划》中相关参数确定。
而污水量根据规划区给水量计算确定。
2.5.1给水量预测
本次规划采用两种方法预测用水量：
单位建设用地指标法和人均综合生活用水量及单位工业用地用水量指标法。
1、单位建设用地指标法
按照不同性质用地供水量指标，供水量指标依据《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）选取指标进行预测，如下表：
表1供水量预测表
用地性质
用地面积（hm2）
用水量指标[m3/（hm2.d）]
最高日用水量（万m3/d）
备注
居住用地
391.04
110
4.30
公共设施用地
207.95
50
1.04
工业用地
1163.7
200
11.64
复用率50%
物流仓储用地
8.83
20
0.017
对外交通用地
56.79
20
0.11
道路广场用地
266.13
20
0.53
市政公用设施用地
28.55
25
0.071
绿地
295.16
15
0.29
水域和其他用地
31.09
合 计
18.15
规划区最高日综合用水指标18.15万m3/d，日变化系数1.3，则规划区平均日设计用水量为13.96万m3/d。
2、人均综合生活用水量及单位工业用地用水量指标法
在建设节水型社会的大趋势下，考虑到规范中的指标值较高，在预测中还可参照国内其它地区的相应指标进行计算。
上海市在经济、社会、资源、环境的协调发展以及在建设节水型社会的实践中积累了较多的经验，因此规划中借鉴上海市排水规划中单位工业用地平均日用水指标作为本规划需水量计算依据。
表2上海市单位工业用地平均日用水指标
用地类型
单位
2010年
2020年
科研开发用地
m3/hm2.d
≤40
≤40
以加工、制造业为主的综合区
m3/hm2.d
40－80
40－60
一般工业区
m3/hm2.d
100－120
60－100
重化工等高耗水工业区
m3/hm2.d
≤300
≤250
（摘自《上海市排水规划指标研究》同济大学、上海市政院2001.12）。
按《室外给水设计规范》GB50013-2006，远期**按大城市考虑，则城市居民综合生活用水量标准为290～530升/人.日，规划取偏低限值为300升/人.日。
同时考虑本工业区为以加工、制造业为主的工业区，则生活、工业平均日用水量指标如下：
人均综合生活用水：
300L/人·日，工业用水：
70m3/hm2·日，未预见生活漏损水量按15%计。
则平均日用水量为：
（135000×0.3×1.15＋1163.7×70）≈12.80万m3/d；
取日变化系数1.3，则规划区最高日设计用水量为16.64万m3/d。
3、规划用水量
按单位建设用地用水量指标计算是严格按照国家规范进行的，用地之间的用水量比例是比较可信的，但就现有情况来看单位用地的
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