毕业设计论文肃南县排水及道路工程初步设计说明.docx
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毕业设计论文肃南县排水及道路工程初步设计说明
甘肃省肃南县红湾寺镇排水及道路工程
初步设计说明书
工程号：
2003-293
设计证书编号：
021084、261168sj
陕西省城乡规划市政建筑设计研究院
二○○四年九月
前言
国家西部大开发战略的实施为肃南裕固族自治县经济发展带来了新的机遇，提供了良好的投资环境，为肃南裕固族自治县的腾飞创造了良好的条件。
肃南裕固族自治县红湾寺镇的经济随着大好形势在迅速的发展。
但是城市基础设施的极不完善，镇区道路状况、排水状况相对较差,严重制约了地方经济的发展。
随着城市全方位的发展，镇区人口的增加，镇区的交通量以及排放的污水量及污染物也相应的增加。
目前现状不仅不能满足镇区的交通需求而且污染了城市的环境。
制约了经济的发展，给人民群众的健康造成了不利的影响。
同时对地下水也造成了污染。
镇区整个排水体制现为雨污合流制，排水设施相对落后，根本无法满足需要。
一旦暴雨，便会雨水和污水、污物沿路面漫流，对城市环境和形象造成不良影响，与城市建设步伐不相适应。
实施兴建肃南裕固族自治县红湾寺镇排水与道路工程对加速县城的经济发展、改善投资环境、防治水污染和保护人民群众的身体健康是非常迫切和必要的，也是县城可持续发展的需要。
受肃南裕固族自治县发展计划局委托，陕西省城乡规划市政建筑设计研究院承担了肃南裕固族自治县排水与道路工程初步设计的编制工作，在编制工作中，肃南裕固族自治县政府、建设环境保护局的领导和技术人员给予了大力支持和协助，在此谨表谢意。
1.概述
1.1设计依据
1.《肃南县红湾寺镇排水及道路工程编制初步设计文件的委托书》；
2.甘肃省发展和改革委员会文件，甘发改投资（2004）126号《关于肃南县红湾寺镇排水及道路工程可行性研究报告的批复》；
3.中国市政工程西北设计研究院编制的《肃南裕固族自治县红湾寺镇排水及道路工程可行性研究报告》（2004.2）
4.陕西省城乡规划市政建筑设计研究院与肃南裕固族自治县发展计划局签定的《肃南裕固族自治县红湾寺镇排水及道路工程》建设工程设计合同
（二）；
5.甘肃省肃南裕固族自治县总体规划（2000-2015）文本，（甘肃省肃南裕固族自治县人民政府、北京市正东阳建筑工程设计有限公司二○○○年十月编）；
6.中华人民共和国建设部2004年3月颁布的《市政公用工程设计文件编制深度规定》；
7.《室外排水设计规范》（GBJ14-87）（1997年版）；
8.《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）；
9.《室外给水设计规范》（GBJ13-86）
10.国家、部委颁发的有关电气设计规范、规程
11.《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）
12.《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）
13.《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332－2002）
14.《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50332-2002）
15.《城市道路设计规范》（GJJ37-90）；
16.建设部颁布的《公路可行性研究报告编制条例》；
17.建设部、交通部颁布的有关设计规范及标准；
1.2主要设计资料
1．建设项目环境影响表（国家环境保护总局）2003.1
2．肃南裕固族自治县红湾寺镇城市建设环境保护局提供的有关基础资料；
3.肃南裕固族自治县1/1000地形图
4.《肃南裕固族自治县北滨河路工程地质勘察报告》甘肃省工程地质勘察院，2004.9。
1.3对可行性研究报告批复意见的执行情况
2004年5月24日，甘肃省发展计划委员会对甘肃省肃南县红湾寺镇排水及道路工程可行性研究报告批复如下：
项目名称：
肃南县红湾寺镇排水及道路工程。
项目法人：
肃南县市政公司
二、建设规模及主要建设内容
排水体制为雨、污分流制。
分别沿北滨河路、祁丰路、皇城路、马蹄路、明花路、隆畅路、文体路、康乐路、滨河南路敷设污水总干管和干管（玻璃钢夹砂管，DN300-DN500），总长9.46KM；分别沿北滨河路、祁丰路、皇城路、马蹄路、明花路、隆畅路、文体路、康乐路、滨河南路敷设雨水总干管和干管（玻璃钢夹砂管，DN300-DN800），总长5.615KM。
根据当地实际，按照城市III级主干道标准，拓建北滨河路（西经北滨河路西段接祁丰路，东经北滨河路北段接张掖—肃南公路和），总长1.952KM，路幅宽度15M。
其中K0+000——K0+810.31段为新建道路，K0+810.31——K0+951.93段为现有道路，全线共设道路转点13处，沿道路北侧全线按照单侧布置道路照明路灯50盏，路灯纵向间距40M。
鉴于本道路拓建所涉及的河堤工程（全长505.17M），已经通过其它渠道申请解决。
本次初步设计是以可行性研究报告的批复为依据进行设计。
1.4城市概况及自然条件
1.4.1城镇概况
县城红湾寺镇建设于1985年，地处东经99°37′，北纬38°50′，东西长3.5公里，南北宽1.5公里，总面积5.2平方公里。
县城境内居住着将近9个民族：
裕固、藏、汉、回、蒙古、土、满、保安等，其中裕固族占总人数的27.08%，藏族占12.48%，汉族占58.37%。
县城红湾寺镇四周群山环抱，山清水秀绿树成荫、气候宜人，是一个山间谷地，也是隆畅河、东柳沟河、西柳沟河的交汇处，其中隆畅河从镇中间穿过，把城镇分隔为两半。
1.4.2地理位置、自然条件
肃南裕固族自治县位于甘肃省西北部的河走廊中部，祁连山北麓。
地理坐标为东经97°20′到102°13′，北纬37°28′到39°49′。
东西650公里，南北宽120～200公里之间。
全县由三块不连片的地域组成，东部为县城区，中西部有马蹄、康乐、大河、祁丰4区，北部为明花区。
整个区域跨3地2市，共与14个县（市）接壤，东接天祝藏族自治县武威市；南连肃北蒙古族自治县、青海省祁连县和门源回族自治县；西接肃北蒙古族自治县；北邻玉门市、嘉峪关市、酒泉市、高台县、临泽县、张掖市、民乐县、山丹县和永昌县。
县城距省会兰州市直距480公里，公路线607公里，县城距地区所在地张掖市直距71公里，公路线97公里，总面积23430平面公里。
县境内矿产资源和水资源比较丰富，名胜古迹较多，旅游资源丰富。
1.4.3地形地貌
肃南裕固族自治县位于北祁连褶邹带，为前震旦五代至晚生代发育的地槽性褶皱带。
整个地势自南向北带状起伏，变化在海拔3200～5200米之间，自走廊南山往北陡然下降，海拔从5564米下降到1327米，自西向东群峰罗列，变化在海拔3800～5500米，西高东低。
以海相沉积为主，伴有大量的岩浆喷发和侵入，因而地层成因复杂，发育齐全，形成了丰富的矿产资源，土壤形成复杂。
全县由西部山地和走廊平原的大地貌单元构成。
南部山地面积21049平方公里，占总面积89.9%，分属.祁连山中段和东段；走廊平原指祁丰山麓洪积平原区，明花洪冲积平原区两大部分，面积2381平方公里，占总面积的10.2%。
肃南裕固族自治县红湾寺镇区地势呈西高东低；南北方向，以隆畅河为界，南北高，中心低。
1.4.4水文、气候
肃南县境内主要河流有石羊河、疏勒河、黑河三大水系，总流域面积21462.2平方公里。
境内大小河流33条。
年自产水量28.53亿立方米，入境水量14.58亿立方米，出境年径流总量43.11亿立方米，黑河水系36.68亿立方米，疏勒河水系0.89亿立方米。
境内冰川有8种类型，964条，总面积408.68平方公里，总储量159.154亿立方米，主要为山谷冰川和冰斗冰川。
另外，地下水储量丰富，湖泊、水库众多。
本县特殊的地理位置和地势高亢而复杂的地貌，构成了其局部复杂的大气运动及水热变化的特征。
自北向南处在蒙丝大陆性气候区与青藏高山气候区的交接带，自东往西处在温带季风性气候影响的最西端，濒临中亚荒漠中心，导致了本县在气候上既有温差大、四季分明的大陆性气候特点，又具有水热呈显著垂直带性变化的高山气候特点；既有夏季降水集中的季风气候特点，又具有以沙、尘暴天气为主要标志的极端大陆性气候特点，形成了水热在水平和垂直两个方向上变化的立体气候。
总的气候特点是：
冬冷夏凉、热量少、无霜期短、光能资源丰富、夏雨多、冬春雪少、春季降水量变化率大，冬春寒潮、低温及霜冻等灾害天气较频繁。
平均海拔2300米。
全年日照时数在2200～3100之间，气温分布受海拔高度影响很大，地势由北向南升高，气温北高南低，大气温度垂直递减率为0.5—0.7℃/100米。
年均气温3—6℃，极端最高气温25—40℃，最低气温－26—－36℃。
气温最高月份7月，平均气温县城15.9℃；气温最低月1月，平均气温县城为－10.4℃。
县城最大冻土深度：
245厘米。
降水量：
250毫米。
各地降水量差异悬殊，大体是北少南多；西少东多。
降水集中在6—8月。
日照时数：
3085小时。
无霜期：
83天。
肃南裕固族自治县抗震设防烈度为7度。
1.5排水现状及其存在问题
肃南县红湾寺镇主城区没有统一的排水系统，且排水体制为雨、污合流制。
目前实施有组织排放雨水的路段较少，城区只有祁丰路至皇城路路段建有边沟，将收集的雨水排至水体，祁丰路、皇城路和公园巷有少量管渠收集雨水和污水，其余雨水都是通过地面坡度就近排至水体；目前城区没有污水干管布置，所有单位和居住区污水仅靠路边排水沟和路面来排放，靠蒸发和渗漏来处理，对地下水造成了严重的污染威胁；绝大多数现状生活污水未经处理直接排入隆畅河，对该段河水造成了严重的污染，加之污水未经处理即排至城市下游，对城区周围环境造成严重影响，也危害当地人民群众身体健康。
由于现有的排水设施根本无法满足要求，一遇暴雨，雨水和污水沿路面漫流，使污物横流，这对城市环境和形象造成不良影响，与城市建设步伐不相适应。
总之，肃南县红湾寺镇现有排水系统设施不完善，规模太小，根本不能满足现有排水要求。
2排水工程设计概要
2.1总体设计
2.1.1排水量计算及水质
一、人口预测
在统计城镇人口时，采用建设部规划司的统计方法比较符合实际，是较合理的城镇人口统计方法。
即把常住在建成区范围内的非农业户籍人口、农业户籍人口和居住一年以上的暂住人口统计为城镇人口。
因此，本次工程设计采用这种统计方法对红湾寺镇的城镇人口进行现状统计分析和预测。
1.城镇人口现状
根据统计资料，至1999年底，县城规划区范围内的常住非农业人口为6463人，农业人口为1085人,其中男性3819人,女性3729人。
总计红湾寺镇现状城镇人口7548人。
2.城镇人口规模预测
规划期内,县城人口规模按近期（2005年）和远期（2015年）两个水平年进行分段预测,并采用多种方法预测比较,为人口规模的合理规划提供科学依据。
①增长分析法
通过认真分析多年来城镇人口的自然增长和机械增长情况，并分析规划期内区域社会经济发展态势及城镇化发展进程，按下式预测城镇人口：
Ｙｉ＝Ｙｏ×（１+ａ）ｎ×（１+ｋ）
式中：
Ｙｉ——预测期末城镇人口；
Ｙｏ——现状年城镇人口；
ａ——预测期人口自然增长率和机械增长率之和（‰）；
ｎ——预测年限；
ｋ——预测期流动人口增长比率（%）；
通过对肃南县城1985年建镇以来到1999年城镇人口的增长变化分析，可知15年来，城镇人口增长率为27.8‰。
考虑到规划期内计划生育政策的深化和居民生育观念的转变，人口自然增长率将呈下降趋势；但随着城镇化水平的进一步提高，人口机械增长率将呈上升趋势。
特别是在远期，随着城镇各项基础设施的进一步完善，生活与生产环境的提高，人口机械增长率会比近期更为增大。
因此，规划期内近期人口综合增长率定为25‰,远期为28‰。
流动人口比例近期按3％，远期按5％计，预测结果如下：
2005年:
Ｙ2005＝7548×（１+25‰）7×（１+3%）＝9420（人）
2015年:
Ｙ2015＝9420×（１+28‰）10×（１+5%）＝13048（人）
②趋势递增法
该法是通过分析城镇人口多年来的平均递增率变化情况，并综合分析未来影响城镇人口增长的主要因素，然后对不同规划期确定合理的城镇人口年平均递增率进行预测。
其公式为：
Ｙｉ＝Ｙｏ（１+ａ）ｎ
式中：
Ｙｉ——预测期城镇人口；
Ｙｏ——基期城镇人口；
ａ——城镇人口年平均递增率（‰）；
ｎ——预测年限；
考虑到未来县城综合中心功能的加强，交通运输条件的改善，工商贸等产业活动的集聚发展，旅游及第三产业的发展，农村剩余劳动力大量转化进城，以及城镇暂住人口或流动人口的增加，规划期内城镇平均年递增率将会有所提高。
因此，规划近期县城城镇人口年平均递增率按33‰，远期按35‰计，预测结果如下：
2005年:
Ｙ2005＝7548×（1+33‰）7＝9474（人）
2015年:
Ｙ2015＝9474×（1+35‰）7＝13364（人）
③用地容量法
该法是依据城镇规划区范围内总用地面积和人均用地面积指针来框算城镇人口规模，其预测结果作为一定时期城镇人口。
公式为
Ｓ
Ｙｉ＝—-—
Ｋ
式中：
Ｙｉ——预测期城镇人口规模；
Ｓ——规划区范围内总用地面积；
Ｋ——人均用地指针。
1999年，现状人均占有建设用地约133.8米2／人，随着县城建设用地的加快，设想到近期规划水平年2005年人均达到120米2/人,远期2015年在不增加建设用地的情况下达到122.12米2/人的下限水平,预测得到近期城镇人口规模为9200人,远期为12000人。
结合以上三种预测方法，肃南县红湾寺镇城镇人口规模分别确定为：
2005年（近期）:
10000人
2015年（远期）:
15000人
另外，根据《肃南裕固族自治县牧民新村建设总体规划》（2004），至2015年，县城红湾寺镇建设牧民新村安置牧民达3000人左右，故远期2015年，县城红湾寺镇人口将达到18000人。
二、给水量预测
根据甘肃省肃南裕固族自治县总体规划（2000～2015年），近期1.0万人，远期1.5万人，按照《室外给水设计规范》（GBJ13-86）肃南县红湾寺镇应属三类供水区域，其人均综合给水量平均日为100～170L/d。
但根据红湾寺镇建筑状况，室内卫生洁具标准及气候条件，综合人均平均日综合给水量设为100～150L/d；，最高日综合用水的时变化系数采用1.3～1.6，日变化系数采用1.1～1.5。
根据以上所述水量预测的供水标准，2005年平均日用水100升/人日，日变化系数1.6；2015年平均日用水150升/人日，日变化系数1.5。
综合生活用水量预测见“综合生活用水量预测表”
综合生活用水量预测表
序号
项目
单位
供水量（立方米/日）
2005年
2015年
1
平均日综合供水用水标准
升/人，日
100
150
2
供水人口
人
10000
18000
3
平均日用水量
立方米/日
1000
2700
4
日变化系数
1.6
1.5
5
最高日综合生活用水量
立方米/日
1600
4050
根据肃南县红湾寺镇的性质和规模和近年来的实际供水统计资料以及城市总体规划，预测总用水量。
总用水量预测见下表
总用水量预测表
序号
项目
单位
最大日供水量
（立方米/日）
2005年
2015年
1
最高日综合生活用水量
M3/d
1600
4050
2
工、商业用水量
M3/d
600
3300
3
洒路及绿化（1×10％）
M3/d
160
405
4
未预见及管网漏失[（1+2+3）×15％]
M3/d
354
1223
5
最高日需水量1+2+3+4
M3/d
2714
8978
注：
远期工商业用水量根据肃南裕固族自治县水暖公司提供的《肃南县红湾寺镇2005～2015年工商业用水量预测表》提供数据计算。
由以上水量预测计算，2005年需水量为0.271万立方米/日，2015年需水量为0.898万立方米/日。
因此，根据肃南裕固族自治县总体规划（2000～2015年），近期2005年供水规模为3000m3/d，远期2015年供水规模为9000m3/d。
三、污水量预测
根据肃南裕固族自治县总体规划（2000～2015年），到规划末期，红湾寺镇污水收集普及率按80％计。
近期排水量＝（平均日综合用水量＋工商业用水量＋自备水源的工商业用水量）×80％＝1600m3/d
其中自备水源的工商业用水量为400m3/d
故近期排水量为1600m3/d；
远期排水量＝（平均日综合用水量＋工商业用水量＋自备水源的工商业用水量）×80％＝6200m3/d
其中自备水源的工商业用水量为400m3/d
故远期排水量为6200m3/d
根据肃南裕固族自治县红湾寺镇经济发展的实际情况，城市基础设施的建设与经济发展相适应，而且应当适当超前，由于受到建设资金的限制，所以肃南裕固族自治县红湾寺镇污水管网按统一规划，远期设计，分期实施的原则。
为了充分发挥投资效益，应当先建污水收集系统，即污水管网系统，收集到的污水在污水处理厂建成前，先排入隆畅河下游，待县城污水处理厂建成后，收集到的污水全部进入县城污水处理厂进行处理达标后进行排放。
四、雨水量计算
1.雨水设计流量计算公式：
雨水管道的管段设计流量与管段的汇水面积有关，地面覆盖情况和降雨情况有关，按下式计算：
Q=ΨFq
式中：
Q------管段雨水设计流量
Ψ------径流系数，与地面覆盖情况有关
F------管段负担的汇水面积（104m2）
q------设计暴雨强度（L/s.104m2）
2.暴雨强度计算公式
根据肃南裕固族自治县总体规划（2000～2015年）确定的肃南县红湾寺镇的暴雨强度公式为：
q=461.9（1+0.993lgP）/（t+3）0.686（L/S.ha）
式中：
q------设计暴雨强度（L/s.104m2）
P------设计暴雨强度重现期（a）
t------降雨历时（min）
3.设计参数的确定
径流系数Ψ采用综合径流系数取为0.5；
设计暴雨强度重现期P取为1年；
降雨历时t由下式计算：
t=t1+mt2
式中：
t1----地面径流时间，取为7.5min
m----折减系数，m=2.0
t2----管内流行时间（min）
2.1.2工程规模的确定
结合《肃南裕固族自治县总体规划（2000～2015年）》及《肃南裕固族自治县红湾寺镇排水及道路工程可行性研究报告》，本次工程新建镇区污水管道9.074km，新建镇区雨水管道5.957km，
2.1.3天然水体
隆畅河从肃南县红湾寺镇境内自西向东穿过。
隆畅河发源于祁连山，为黑河流域一大支流。
流域在平面上呈长条形，地形西南高，东北低，具有平原河流的特征。
2.1.4排水体制、纳污范围及排水流域
一、排水体制
根据《肃南裕固族自治县总体规划（2000～2015年）》和《肃南裕固族自治县红湾寺镇排水及道路工程可行性研究报告》，以及城市发展的实际情况，排水体制采用雨污分流制。
二、纳污范围
根据总体规划，以及城镇发展现状，本次工程污水管网工程包括：
北到大河路及北环山路，西至公路段桥，南到鸡鸭场，东至峡门口待建污水厂处。
总服务面积为151ha。
污水管网总体布置图见初步设计图纸。
三、排水流域
根据肃南裕固族自治县总体规划（2000～2015年）以及城市发展的实际情况，本次工程雨水管渠分别敷设在祁丰路、皇城路、马蹄路、明花路、隆畅路、文体路、北滨河路、康乐路、滨河南路下，依此划分排水流域并进行计算。
雨水管网总图布置图见初步设计图纸。
2.2雨水管网系统设计
2.2.1雨水管道布置
1.雨水管网布置，按照就近分散，自流排放的原则。
2.雨水量按当地雨水流量和暴雨强度经验公式Q=qΨF和q=461.9（1+0.993lgP/t+3）0.686计算。
3.城区内的雨水通过主要道路（祁丰路、皇城路、马蹄路、明花路、文体路、北滨河路、康乐路、滨河南路）下雨水管渠的收集，就近排入隆畅河；康乐路和滨河南路的雨水管收集雨水后在隆畅河下游排放。
4.排放口均应高于隆畅河多年平均水位，并在常水位以上。
2.2.2雨水管道的最大充满度
管道的设计充满度参照遵守《室外排水设计规范》（GBJ14-97）的规定。
雨水管道应按满流计算。
2.2.3雨水检查井
检查井的位置，应设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处。
检查井的最大间距参照《室外排水设计规范》（GBJ14-97），具体见下表：
管径（mm）
雨水管道最大间距（m）
200～400
40
500～700
60
800～1000
70
2.2.4雨水管道的埋深及坡度
道路下雨水管道的起点最小埋深采用2.5m，雨水管道的最小设计坡度控制在0.003，在坡度较大的地段可采用跌水井。
雨水管道在满流时为0.75m／s。
2.2.5雨水管材
根据《关于肃南裕固族自治县红湾寺镇排水及道路工程可行性研究报告的批复》，雨水管材采用管径为D300～D800的玻璃钢夹砂管。
2.2.6雨水口
采用偏沟式单篦砖砌雨水口，间距25～40米。
当道路纵坡大于0.02时，雨水口的间距可大于50m。
2.2.7雨水管道工程量统计
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
玻璃钢夹砂管
DN200
米
810
1
玻璃钢夹砂管
DN300
米
514
2
玻璃钢夹砂管
DN400
米
671
3
玻璃钢夹砂管
DN500
米
2959
4
玻璃钢夹砂管
DN600
米
773
5
玻璃钢夹砂管
DN700
米
210
6
玻璃钢夹砂管
DN800
米
20
7
雨水检查井
ф1000
座
134
8
雨水检查井
ф1250
座
8
9
一字式出水口
DN500
个
1
10
一字式出水口
DN600
个
1
11
一字式出水口
DN700
个
3
12
一字式出水口
DN800
个
1
13
单蓖雨水口
个
261
14
井盖及井座
ф700
套
142
2.3污水管网系统设计
2.3.1污水管道布置
1.管网布置根据城市总体规划，合理确定服务范围，综合考虑今后其他各区开发建设后，全城区的排水系统融为一体。
2.北滨河路污水截流干管负责截流隆畅河北岸区域内的污水，康乐路-滨河南路的污水截流干管负责截流隆畅河南岸区域内的污水。
3.管道的铺设与本工程城市道路的建设结合起来，原则上排水干管铺设在城市道路人行道下。
4.截流干管的布置方案，结合处理厂的位置，采用重力排水，中途不设提升泵站。
5.康乐路和滨河南路污水管道采用倒虹管形式来穿越隆畅河；隆畅河以北各干管污水汇集到北滨河路的污水总干管后，采用倒虹管形式穿越西柳沟。
6.污水管道穿越排洪沟处，采取倒虹形式。
并在倒虹前设沉泥井和事故排放口。
7.在污水处理厂建成之前，通过临时排出口排入隆畅河下游，待污水处理厂建成后，再排至污水处理厂，经污水处理厂处理达标后，排入隆畅河。
2.3.2污水管道的最大充满度
管道的设计充满度参照遵守《室外排水设计规范》（GBJ14-97）的规定。
具体见下表：
管径（mm）
最大设计充满度
200～300
0.55
350～450
0.65
500～900
0.7
2.3.3检查井
检查井的位
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