城区污水雨水管网布置课程设计.docx
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城区污水雨水管网布置课程设计
水污染课程设计
城市管网课程设计
题目：
银川市城区污水雨水管网布置课程设计
姓名：
学号：
0
班级：
专业：
环境工程
指导教师：
2015年12月18日
一排水管网设计说明书
1总论
设计依据
1.1.1主要规范
（1）《城市排水工程计划规范》（GB50318-2000），国家质量技术监督局、建设部
（2）《室外排水设计规范》（GB50014-2006），国家计委、建设部
1.1.2参考书籍
（1）《给水排水设计手册（一、5）》（第二版）（2000年）中国建筑工业出版社
（2）《给水排水工程快速设计手册（二、5）》（第一版）（1996年）中国建筑工业出版社
（3）《全国通用给水排水标准图集（S一、S2）》（1996年）中国建筑标准设计研究所
（4）《排水工程》（上册，第四版）（1999年）中国建筑工业出版社孙慧修主编
城市概况原始资料
1）城市（包括工业区）总平面图一张，比例为1：
10000，等高线间距1m。
（2）城市设计人口
第一区第二区第三区第四区第五区
（3）按照城镇规模依据综合标准定；
（4）公共建筑
表工厂工业废水量表
工厂类型
最大班排水量
日排水量
水质特征
备注
甲
25
25
污水
乙
30
30
污水
（5）暴雨强度公式
（6）水文气象资料
①城市位于我国的西北地域；②地下水位距地表8米；
③水体特征：
最高水位：
米，最低水位：
米；
④气象资料：
年平均气温15℃，年最高气温30℃；年最低气温-14℃，冰冻深度米
（7）其它资料
该市交通发达；电力能够保证供给；各类建筑材料和管道制品都可供给；雄厚的施工技术力量。
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，在城市整体布局的基础上，结合地形和环境保护要求统一计划城市排水管道系统。
既技术先进，又符合实际，安全适用，具有良好的环境效益，经济效益和社会效益。
做到技术靠得住，经济合理。
设计范围和任务
某市计划的城区范围。
按照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：
绘制排水管道总平面图一张，污水骨干管纵断面图一张，说明书、计算书一份。
2方案选择和肯定
排水体制的肯定
排水系统的体制一般分为合流制和分流制。
二者的优缺点比较见表。
表合流制和分流制的比较
合流制
分流制
直流分散式
截留式
完全分流式
不完全分流式
环保角度
排污口多，水未处理，不满足环保要求
晴天污水可以全部处理，雨天存在溢流
污水全部处理，初降雨水未处理，但可以采取收集措施
污水全部处理，初降雨水未处理，但不易采取收集措施
工程造价角度
低
管渠系统低，泵站污水厂高，
管渠系统高，泵站污水厂低
初期低，长期高，灵活
管理角度
不便，费用低
管渠管理简便，费用低，污水厂泵站管理不便
容易
容易
通过上述比较，完全分流制体系工程造价虽然稍高，可是环保效果好，管理方便结合该市的地形，气候等因素考虑，本市的排水系统的体制选择完全分流制（雨污分流制）。
污水处置方式的选择
该市按已建成来考虑，污水处置厂设在城市东南角。
3污水管网工程设计
污水管网定线
（1）污水管道定线的大体原则
充分利用城市地形、地质、地貌特点，尽可能在管线较短和埋深较小的情形下，让最大区域的污水能自流排出。
布置管线是肯定污水管道系统整体布置的重要步骤。
在定线时应考虑地形等因素的影响。
按照地形，污水厂和出水口位置布置污水管道，依次定出骨干管、干管、街道支管，并考虑设置泵站的合理位置。
（2）污水管道定线考虑的因素
污水管道定线考虑的因素有：
地形和用地布局；排水体制和线路数量；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的散布情形。
（3）排水流域的划分
定线前第一按照地形划分排水流域。
排水流域划分一般按照地形及城镇（地域）的竖向计划进行。
在丘陵及地形起伏的地域，地形转变较显著，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界限大体一致。
在地形平坦无显著分水线的地域，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形下，流域内绝大部份污水能以自流方式接入。
不设泵站或少设泵站。
（4）污水骨干管定线
本市的地形具有必然的坡度，布设排水管段的区域具有明显的坡度走向和分界，江河在城市南边，，为排水创造了专门好的条件和可能，经分析，本市的污水排水管道采用截流式的排水体制。
（5）污水干管定线
由于各区具有明显的坡度走向，故各区污水干管的布置宜充分利用这种地形顺坡铺设，使每一个小区的污水能够自流排出。
各区污水经支管系统进入污水干管搜集并经污水骨干管汇流至污水处置厂处置达标后排放。
具体布置请参看某市排水管道设计布置总平面图。
（6）出水口的形式
排水管渠排入水体的出水口的位置和形式，应按照污水水质、下游用水情形、水体的水位转变幅度、水流方向、波浪情形、地形变迁和主导风向等因素肯定。
污水排水管渠的出水口通常采用淹没式，见图。
以使污水与水体水混合较好，其位置处考虑上述因素外，还应取得本地卫生主管部门的同意。
若是需有污水与水体水流充分混合，则出水口可长距离伸入水体分散出口，现在应设标志，并取得航运管理部门的同意。
图淹没式出水口
污水设计流量
1）划分设计管段
按照管道平面布置，划分设计管段（定出检查井的位置并编号），量出骨干管的设计管段长度。
2）街坊排水面积的划分
按照污水管道的布置，划分各设计管段服务的街坊排水面积，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。
3）设计流量
1.由《水污染控制工程》上册（第四版）P255附录3-2注2查得宁夏回族自治区应属于二区，由注1查得该城市属于大城市，即取区间130～210L/（cap·d）之间，取得综合生活污水定额为180L/（cap·d），则每公顷居住区面积的生活污水平均流量（比流量）为1.04L/（）。
2.生活污水量总转变系数
按照《室外排水设计规范》（GB50014-2006）相关部份内容，采用的居住区生活污水量转变系数值见表。
生活污水量总转变系数也可用下式进行计算：
式中Q――平均日平均时污水量（L/s）。
当Q<5L/s时，
＝；当Q>1000L/s，
=。
表生活污水量总转变系数
污水平均日流量（L/s）
5
15
40
70
100
200
500
1000
总变化系数（
）
注：
1当污水平均日流量为中间数值时，总转变系数用内差法求得。
2当居住区有实际生活污水量转变资料时，可按实际数据采用。
污水管道的水力计算
3.3.1水力计算公式
1）流量公式
2）流速公式
Q――流量（m3/s）；A――过水断面面积（m2）；
v――流速（m/s）；R――水力半径（过水断面面积与湿周的比值）（m）；
I――水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）；C――流速系数或称谢才系数。
C值一般按曼宁公式计算
将上面的两式综合可得：
3）排水管槽粗糙系数：
由于采用钢筋混泥土管，所以n取。
3.3.2设计参数
1）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），如图示。
图充满度示意
雨水管道按满流设计，污水管道按非满流设计。
我国最大设计充满度的规定如表。
表最大设计充满度
管径（D）或暗渠高（H）（mm）
最大设计充满度（h/D或h/H）
200～300
3504～50
500～900
≧1000
2）设计流速
按照国内污水管道实际运行情形的监测数据并参考国外经验，污水管道的最小设计流速定为0.6m/s；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）最小管径
一般在污水管道系统的上游部份，设计污水流量很小，若按照流量计算，则管径会很小。
按照养护经验证明，管径过小极易堵塞，比如150mm支管的堵塞次数，有时达到200mm支管堵塞次数的两倍，使养护管道的费用增加。
而200mm与150mm管道在一样埋深下，施工费用相差不多。
另外，采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。
因此，为了养护工作的方便，常规定一个允许的最小管径：
城市街道下的生活污水管300mm。
在进行管道水力计算时，上游管段由于服务的排水面积小，因此设计流量小，按此流量计算得出的管径小于最小管径，现在就采用最小管径值。
4）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域的地面坡度大体一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以避免管道内产生沉淀。
5）控制点埋深和覆土厚度的肯定
在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地址称为控制点。
因此控制点埋深的肯定对对管道系统的埋深有专门大影响。
本设计肯定控制点埋深为。
①荷载要求：
必需避免管壁因地面荷载而受到破坏
最小覆土在车行道下不小于
②冰冻要求：
必需避免管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道
ⅰ无保温办法时，管内底科埋设在冰冻线以上
ⅱ有保温办法或水温较高的管道，可按照经验埋得较浅一些
③必需知足街区污水连接管衔接的要求
④最大覆土：
不宜大于7~8m，理想覆土：
1～2m
减小埋深采取的办法：
①增强管材强度；
②填土提高地面高程以保证最小覆土厚度；
③设置泵站提高管位等方式，减小控制点管道的埋深，从而减小整个管道系统的埋深，降低工程造价。
6）采用的管材
采用钢筋混凝土圆管排水，粗糙系数n＝。
8）控制点的肯定
控制点可能的位置：
①各条管道的起点多数是这条管道的控制点。
②这些控制点中离出水口最远的一点，通常就是整个系统的控制点。
③具有相当深度的工厂排出口或某些低洼地域的管道起点，也可能成为整个管道系统的控制点。
控制点肯定的原则：
肯定控制点的标高，一方面应按照城市的竖向计划，保证排水区域内各点的污水都能够排出，并考虑进展，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。
9）管道衔接方式的肯定
管道在衔接时应遵循两个原则：
①尽可能提高低游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价；
②避免上游管段中形成回水而造成淤积。
管道衔接的方式，通常有水面平接和管顶平接两种。
如图所示。
水面平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平，即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。
一般同管径时采用。
长处：
能减少下游管段的埋深。
缺点：
容易在上游管段形成回水。
管顶平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。
一般不同管径时采用。
长处：
不致于在上游管段产生回水。
缺点：
下游管段的埋深将增加。
污水管道衔接总原则：
无论采用哪一种衔接方式，下游管段起端的水面和管底标高都不得高于上游管段终端的水面和管底标高。
跌水连接：
当管道敷设地域的地面坡度专门大时，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，可按照地面坡度采用跌水连接。
如图所示。
图管道的衔接方式
（1）水面平接；
（2）管顶平接
图管段跌水连接
1—管段；2—跌水井
污水管道水力计算功效
从水力计算表中摘录骨干管的管段编号、管长、管径、充满度、流速、坡度、埋深（上、下端）列成表格，有倒虹管时应在表中注明倒虹管的管段编号，有泵站时应说明泵站的设计流量和扬程和在表中标明泵站位置所对应的编号，在备注栏注明。
4雨水管网工程设计
雨水管网定线
（1）雨水管道定线的大体原则
雨水管渠的布置遵循以下原则：
①充分利用地形，以最短的距离，靠重力流就近排入水体。
②按照城市计划布置雨水管道。
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肯定。
⑤设置排洪沟排除设计地域之外的雨洪径流。
（2）划分排水流域和雨水管道定线考虑因素
按照地形划分排水流域，划分干渠的集水面积，注意面积划分时汇水面积的增加应大致均匀。
标出水流方向，布置管渠、雨水管渠布置时应充分利用地形，使雨水能以最短距离就近排入水体。
（3）雨水管道定线
该市的雨水采用管道搜集后直接排入就近水体的方式处置，因为各区汇水分界明显，坡度走势清楚，部份区域有逆坡现象，故雨水管道布置采用沿街顺坡布置，使雨水能够被专门好的搜集与排放。
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）出水口的形式
雨水排水管的出水口能够采用非淹没式，具体形式见图和图。
其底标高最好在水体最高水位以上，一般在常水位以上，以避免水体水倒灌。
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。
图一字式出水口
图八字式出水口
雨水设计流量
（1）采用的流量公式
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/。
（2）暴雨强度公式：
（3）设计重现期的选取理由和数值
暴雨强度随重现期的不同而不同。
本设计当选择P=3a。
（4）集水时刻选取数值
对管道的某一设计断面来讲，集水时刻t由地面集水时刻t1和管内流行时刻t2两部份组成：
t=t1+mt2
式中t——降雨历时（min）；
t1——地面集水时刻（min），视距离长短、地形坡度和地面铺盖情形而定，一般采用5～15min；
m——折减系数，暗管m=2，明渠m=，在陡坡地域，暗管m=～2；
t2－管渠内雨水流行时刻（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。
本设计当选择t1=10min。
（5）径流系数的计算公式和数值
由于影响因素多，要精准求定ψ值较为困难。
因此目前径流系数通常采用按地面覆盖种类肯定的经验数值。
径流系数ψ值见表。
表径流系数ψ值
地面种类
ψ值
各种屋面，混凝土和沥青路面
大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面
级配碎石路面
干砌砖石和碎石路面
非铺砌土路面
公园和绿地
式中Fi——汇水面积上各类地面的面积（ha）；
ψi——相应于各类地面的径流系数；
F——全数汇水面积（ha）。
市区地面种类：
屋面占36%，混凝土路面占16%，碎石路面占10%，非铺砌路面占20%，绿地占18%
按照市区地面覆盖情形
＝×+×+×+×+×＝
（6）折减系数的选取说明
我国《室外排水设计规范》建议：
暗管：
m=2，明渠：
m=。
在陡坡地域，暗管的m=~2。
在本设计中，选取m=2。
雨水管道的水力计算
4.3.1水力计算公式
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，通常采用按照公式制成的水力计算图或水力计算表。
4.3.2设计参数
（1）设计充满度
①雨水管道设计充满度按满流考虑，即h/D＝1。
③街道边沟应有等于或大于的超高。
（2）最小设计流速
①满流时最小流速不得小于s。
②起始管段地形平坦，不小于s。
（3）最大设计流速
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。
管渠设计流速应在最小流速与最大流速范围内。
（4）最小管径和最小设计坡度
最小管径和最小设计坡度见相关规范。
（5）覆土厚度
覆土厚度要求同污水管。
（6）采用的管材
采用钢筋混凝土圆管排水，粗糙系数n＝。
（7）起点埋深的肯定
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址。
本设计肯定起点埋深为。
（9）衔接方式
雨水管道在管径、坡度、高程、方向发生转变及支管接入的地方都需要设置检查井。
在设计时必需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。
污水管道衔接总原则：
无论采用哪一种衔接方式，下游管段起端的水面和管底标高都不得高于上游管段终端的水面和管底标高。
跌水连接：
当管道敷设地域的地面坡度专门大时，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，可按照地面坡度采用跌水连接。
如图所示。
雨水管道水力计算功效
从水力计算表中摘录所计算干管的：
管段编号、管长、管径、流速、坡度、埋深（上、下端），列成表格。
三个人体会
通过这次课程设计，使我加倍扎实的掌握了有关排水管网布置方面的知识，在设计进程中虽然碰到了一些问题，但通过一次又一次的试探，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使咱们掌握的知识再也不是纸上谈兵。
课程设计给了我很多专业知识和专业技术上的提升，同时又给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的熟悉。
回顾起此课程设计我感慨颇多，从理论到实践，在这几天里，能够说得是苦多于甜，可是能够学到很多很多的东西，同时不仅能够巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我知道了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立试探的能力。
四参考书籍
1．《给水排水设计手册》（第一、5册），建工版，2000年或1985年版
2．《给水排水快速设计手册》（第二、5册），建工版，1996年
3．孙慧修等，《排水工程》（上册，第四版），建工版
4．《室外排水设计规范》，中国计划出版社，2006
一区街坊面积表
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
二区街坊面积表
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
三区街坊面积表
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
四区街坊面积表
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
五区街坊面积表
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
编号
面积
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