给排水管网毕业设计.docx

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给排水管网毕业设计

学号:

毕业设计

（2008届）

题目：

排水系统设计

学生：

学院（系）：

环境与安全工程学院专业班级：

给排水042

校内指导教师：

专业技术职务：

副教授

校外指导老师：

专业技术职务：

工程师

摘要：

此设计为厂区污水及雨水管道工程设计。

采用雨水和污水分流的排水体制，使雨水和污水分别在不同的管道系统中收集排放。

废弃了原有的旧管网，重新布置排水管线，增强了厂区管网的输水排水能力，为生产提供便利。

本设计共有四块：

雨水管网设计，污水管网设计，污水提升泵站设计，同时还包括污水管网的预算书。

工厂的地下管线复杂，设计中采用了雨水污水分别布置，分别布置于道路两侧的办法，使原有的道路不致破坏，同时减少了与煤气、给水、通信电缆等其他管线的交叉。

本工程中污水管道总投资为4336803.09元，雨水总投资约386175元。

关键词：

排水管网　　分流制排水系统　　工程预算

Abstract：

ThisisdesignedtothefactoryofQishuyuan’sewageandrainwaterpipelineprojectdesign.Useofsewageandraindrainagediversionsystem,sothatrainwaterandsewagepipesinadifferentsystemofcollectionanddisposal.Abandonedtheoriginaloldpipenetworkandre-arrangethedrainpipes.Itenhancedtheplant'swaterdrainagepipenetworkcapacityandprovidesconveniencefortheproduction.Thedesignhasatotaloffourparts:

rainwaterpipenetworkdesign,sewagepipenetworkdesign,andupgradesewagepumpingstationdesign,alsoincludesewagepipenetworkonthebudget.Theundergroundpipelinefactorycomplex,stormwaterandsewagedecoratedmethodwereUsedinthedesign.Stormwaterpipesandsewagepipeswerearrangedinbothsidesoftheroad.Itwillnotmaketheoriginalroaddamage,whilereducingthecrosswithgas,watersupply,communicationcables,andotherpipeline.Thesewageprojecthasatotalinvestmentof4336803.09Yuan;rainwaternetworkhasatotalinvestmentof386,175Yuan.

Keywords:

DrainagenetworkDiversionofrainwaterandsewagedrainagesystemProjectbudget

目　　　　录

1.前言

1.1戚墅堰机车车辆厂简介

戚墅堰机车车辆厂是中国南车集团公司所属的内燃机车龙头企业，是中国铁路主要的轨道交通运输装备制造和服务基地，是铁道部六家技术引进的重点扶持企业之一。

该厂主营铁路干线内燃机车、大功率柴油机及各型铁路配件，产品遍及全国且内燃机车修理市场份额占据国内三分之一以上，并远销欧美及东南亚等地区，在国内外享有盛誉。

1.2设计资料

本次设计为戚机厂北厂区，厂区面积约54ha，工作人员3500人。

厂区内主要是机件生产及加工车间，涉及锻造、铸造以及钢铁熔炼等工艺，用水量大，排出水较多，以往设计的合流制排水管道已经无法满足厂区的生长废水排放要求，故本次对厂区的污水以及雨水进行重新规划设计，以满足生产及发展需要。

设计之前，首先对厂区的用水车间进行了统计，由于排水量无法估算，通过生产用水来计算排水量。

厂区的设计最高日用水量统计见表1.1。

表1.1设计最高日用水量

车间名称

水量（L/S）

车间名称

水量（L/S）

配件分厂

3.0

机械一、三

7.3

热处理

10.2

机械二

5.8

铸钢清理

6.0

轻锻

4.2

重锻

6.1

铸钢熔炼

10.1

铸钢机械造型

8.6

铸钢手工造型

2.5

砂处理

2.8

柴油机车间

7.5

铸铁清理

6.3

铸铁车间一

8.5

铸铁车间二

6.7

模具车间

3.3

利材车间

3.0

十四区住宅

2.3

浴室

4.0

厂区有污水处理站，位置在平面图上已经标出，见附图1（厂区总平面图）。

厂区最高日用水量为105.2L/S，日变化系数为1.10，则平均日工业用水量为95.63L/s，根据《室外排水设计规范》要求，取污水排放系数为0.9，根据实际情况，取污水总变化系数为1.10，厂区污水设计流量为94.68L/S。

由于厂区较大，管线复杂，在设计方面要充分考虑管道避让，同时还需要考虑管道安装施工技术及经济方面的要求，尽量做到投资小，功效高。

雨水设计采用的暴雨强度公式为：

q=3724（1+0.7421lgP）/（t+15.8）0.88[1]

式中　q---暴雨强度（L/（s*ha））

P---设计重现期（a）

t----降雨历时（min）

设计重现期为1年，厂区全为厂房及水泥铺砌的路面，故径流系数取0.9，地面积水时间为10min。

厂区地面标高为4.93m。

2．设计方案

厂区以往采用的是合流制排水系统，即生产废水和雨水共用一套排水管网系统。

近年来，随着生产规模的扩大，原有的排水系统已经无法再正常工作，经常出现管道井溢流，下雨天地面积水现象，排水极为不畅。

再加上近年来水资源的短缺，节水的概念渗透到生产生活的每一个环节中，为了响应这一号召，积极准备整改是极为必要的。

考虑的厂区的长远发展，本次设计将对排水管网进行彻底的改造。

重新规划管道系统，拆除原有的废旧管道，重新布管。

厂区的排水水量大而且时变化小，本次设计采用分流制排水系统，即雨水和废水各有一套排水系统，互不干扰。

使用分流制排水系统不仅可以很好的解决排水不畅的问题，还有一个显著的优点。

中水回用已经发展的比较成熟了，厂区有自己的污水处理车间，完全可以考虑安装中水系统。

独立的废水排水系统可以尽快收集厂区内的废水，收集后的废水经过处理后再回用到生产中去，这是非常好的节水措施。

所以，使用分流制排水系统，还为今后建设中水回用提供了便利。

3．污水管道系统设计

3.1划分排水流域，确定排水区界

排水区界是污水排水系统设置的界限。

在排水区界内，根据地形的竖向规划，划分排水流域。

一般在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线画出分水线，通常分水线与流域分界线基本一致。

在平坦而无明显分水线的地区，可根据面积的大小划分，使各流域内的管道系统能合理的分担排水面积，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。

 每一个排水流域往往有一个或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.

本次设计中，厂区的地面标高均为水泥路面，地势平坦，没有分水线，管道设置时候只考虑车间的排出口就可以，尽量用最省的管道，连接最多的排水车间，以做到节约投资，但也要符合发展的需求。

设计中，将整个车间分成6个排水区域，主干管沿道路布置，但不布置在道路上，而是离道路有一定的距离。

这主要是考虑到道路刚刚建成不久，且开挖难度大，同时，道路下面还有复杂的管道系统，不宜破坏。

污水管道尽量靠近排水车间，节约管材。

3.2管道定线和平面布置

污水管道的定线就是在总平面图上确定污水管道的位置走向。

正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道系统设计的重要环节。

定线遵循的主要原则是应尽可能的在管线较短埋深较浅的情况下让最大区域的污水能自流排出。

在定线时必须很好地研究各种条件，使拟定的路线能因地制宜的利用各种有利因素而避免不利因素。

定线时通常考虑的几个因素是：

地形和用地布局，排水体制和路线数目，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分布情况。

当道路宽度超过40m时，为了减少连接支管的数目和减少与其他地下管线的交叉，可考虑设置两条平行的污水管道。

具体列出了以下几点的注意之处[2]：

（1）由于排水管网为无压重力流，一般情况下采用顺坡排水，取短捷径路线，枝状网布置。

（2）面积的划分除依据明确的地形外，在平缓区应与毗邻系统合理分担。

（3）排水管尽量避免或减少穿越不易通过的地带和构筑物。

（4）经济合理地选择控制点高程，根据居住区竖向规划，使各点的水都能排出，同时可避免因照顾个别控制点而增加全线管的埋深。

（5）排水管线一般沿建筑物敷设，其布置方式一般采用分散式和截流式两种布置管线的方式。

遵循以上原则，考虑到是企业用水，排水量比较固定，且水量集中，排水管网没有明显的干管、主干管之分，所以管网布置的可以比较简单。

在厂区布置难度最大之处在于厂区地面以下各种管线共存，交叉现象经常出现，这为管线的布置增加了相当的难度，本次雨污水分流将污水管道布置到离路中心较远处，尽量靠近厂房墙角。

在横穿道路时，若无法开槽施工，考虑采用牵引管施工法或者顶管施工。

设计中要做到尽可能地在管线最短和埋深较小的条件下，让最大区域的污水能自流排出。

考虑到主干管尽量保持直线，减少转弯，将干管布置在厂区的主干马路旁边，支管依次接入干管。

详细布置见附图2（污水干管平面图）。

3.3划分设计管段，计算设计流量

厂区内排水量集中而且稳定，可根据管道的设计给水量来计算排水量。

由于已知了个车间的最高日用水量，可根据公式：

Qp=K*Q[3]

式中Q----最高日用水量（l/s）

K----污水排放系数。

本次设计中取0.9

Qp---设计排水量（l/s）

计算出各车间的设计排水水量。

具体计算结果见下表3.1。

表3.1　各车间设计排水水量

车间名称

最高日用水量

（l/s）

平均日用水量

（l/s）

设计流量

（l/s）

机械一、三

7.30

6.636

6.57

热处理

10.2

9.273

9.18

机械二

5.8

5.273

5.22

车间名称

最高日用水量

（l/s）

平均日用水量

（l/s）

设计流量

（l/s）

铸钢清理

6.0

5.455

5.40

轻锻

4.2

3.818

3.78

重锻

6.1

5.545

5.49

铸钢熔炼

10.1

9.182

9.09

铸钢机械造型

8.60

7.818

7.74

铸钢手工造型

2.50

2.273

2.25

砂处理

2.8

2.545

2.52

柴油机车间

7.50

6.818

6.75

铸铁清理

6.30

5.727

5.67

铸铁车间一

8.5

7.727

7.65

铸铁车间二

6.70

6.091

6.03

模具车间

3.3

3.0

2.97

利材车间

3.00

2.727.

2.70

十四区住宅

2.30

2.091

2.07

浴室

4.0

3.636

3.60

根据表2计算出的排水量情况，综合考虑与厂区其他管线的避让，在厂区平面图上布置排水管道。

将各干管和主干管中有集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点的检查井编上号码。

依次计算各管段的设计流量。

3.4.污水管网水力计算

3.4.1计算中的考虑因素

在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。

一般常列表进行计算，水力计算步骤如下[4]：

（1）量得各设计管段的长度，列入污水干管水力计算表；

（2）将各设计管段的设计流量，管道的起始点的标高分别列入表中；

（3）计算每一段设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度的参考；

（4）确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度，实际充满度H/D。

根据设计流量查水力计算图，求得设计流速v，设计坡度，和设计充满度，各项设计数据均应符合规范要求，将各项求得的数据列入表中。

另外，随着设计流量的增加，下一管段的管径一般会增加一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样可根据流量的变化情况确定管径，然后根据设计流速随着设计流量的增加而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速，在水力计算中，由于Q、v、h／D、I、D各水力因素之间存在相互制约，因此查水力计算图的时候有一个试算的过程。

（5）计算各管段的上下端的水面，管底标高及其埋设深度。

根据设计管段长度和管道坡度求得降落量，再根据充满度和管径求得水深。

确定每个干管的起始点埋深，由于常州地区气候不是特别严寒，管线对防止冰冻的要求没有北方那么严格，在本设计中各管段起始点的埋深为管径加上0.7m的距离作为管段的起始埋深。

用地面标高减去埋深得到管段的管底标高，再用管底标高加上水深得到水面标高，污水管段的衔接要求为若管径相同则采用水面平接，管径不同采用管顶平接。

进行污水管道水力计算时，应注意的问题：

（1）必须细致的研究管道系统的控制点。

这些控制点常位于本区最远或最低处，它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。

（2）必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系。

使确定的管道坡度既保证最小设计流量，又不使管道的埋深过大，以便于支管的接入。

（3）水力计算自上游管段依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量的逐段增加，设计流速也相应增加。

如流量保持不变，流速不应减小。

只有管道坡度骤然变小的情况下，设计流速才允许减小。

另外，随着设计流量的逐段增加，设计管径也应逐段增加，但当管道坡度骤然增大时，下游管段的管径可以减小，但减小的范围不得超过50～100mm。

（4）在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，管道坡度往往需要小于地面坡度，这就有可能使下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在适当的时候可设置跌水井，管段之间采用跌水连接。

（5）水流通过检查井时，常引起局部水头损失。

为了尽量降低这项损失，检查井底部在直线管道上要严格采用直线，在管道转弯处要采用均匀曲线，通常直线检查井可不考虑局部水头损失。

（6）在旁侧管与干管连接点处，要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管接入。

若连接处旁侧管的埋深大于干管埋深，则需要在连接处的干管上设置跌水井，以便旁侧管能接入干管。

另外一方面，若连接处旁侧管的管底标高比干管的管底标高出许多，为使干管有较好的水力条件，需在连接处前的侧管上设置跌水井。

3.4.2各管段流量计算及管径选择

管道编号完成之后，计算各个管段的设计流量，根据水力学条件，依次计算出管径，流速，坡度，及降落量。

本次设计中的计算部分由计算机软件完成，该软件由给排水在线网站提供，计算方便可靠，省去了大量烦琐的计算过程，简化了计算步骤，而且提高了计算精度，减少了计算错误。

使用该软件时，首先选择要使用的管材，再输入流量，选择合适的管径，输入对应管径的最小水力坡度，最后输入管道长度，点击计算就可以计算出管道内水流的平均流速，充满度以及水头损失。

要说明的是，计算前必须先选择由Q+DN+i计算流速以及充满度的方法。

计算出的沿程水头损失就是本次设计中要计算的管道降落量。

计算软件截图如下：

具体的计算数据见表3.2。

　　　　　　　　表3.2各管段流量计算及管径选择

管段编号

管道长度（m）

设计流量（l/s）

管径（mm）

坡度

流速（m/s）

充满度

降落量I*L（m）

H/D

H

1--3

80.000

2.070

200.000

0.005

0.600

0.170

0.034

0.400

3--6

90.000

5.570

200.000

0.005

0.600

0.340

0.068

0.450

6--7

37.000

8.640

200.000

0.004

0.600

0.470

0.094

0.148

7--8

50.000

8.640

200.000

0.004

0.600

0.470

0.094

0.200

8--10

100.00

15.440

300.000

0.003

0.620

0.380

0.114

0.300

10--12

54.000

17.820

300.000

0.003

0.640

0.420

0.126

0.162

34--35

60.000

5.490

200.000

0.004

0.600

0.370

0.074

0.240

35--37

60.000

9.270

200.000

0.004

0.610

0.490

0.098

0.240

管段编号

管道长度（m）

设计流量（l/s）

管径（mm）

坡度

流速（m/s）

充满度

降落量I*L（m）

H/D

H

37--39

90.000

24.030

300.000

0.003

0.700

0.49

0.147

0.270

39--40

30.000

26.280

300.000

0.003

0.710

0.520

0.156

0.090

40--12

90.000

31.500

400.000

0.002

0.640

0.420

0.168

0.180

12--14

55.000

49.320

400.000

0.002

0.710

0.540

0.216

0.110

42--14

160.00

6.750

200.000

0.004

0.600

0.410

0.082

0.640

14--15

35.000

56.070

400.000

0.002

0.730

0.590

0.236

0.070

15--19

146.68

58.590

400.000

0.002

0.740

0.600

0.240

0.293

50--53

105.00

2.070

200.000

0.004

0.600

0.250

0.050

0.420

53--54

60.000

10.440

200.000

0.004

0.630

0.520

0.104

0.240

54--19

60.000

15.840

200.000

0.004

0.690

0.690

0.138

0.240

19--22

120.00

74.430

400.000

0.003

0.910

0.620

0.248

0.360

22--23

40.000

77.400

400.000

0.003

0.930

0.630

0.252

0.120

56--59

90.000

6.030

200.000

0.004

0.550

0.380

0.076

0.360

59--23

60.000

13.680

300.000

0.003

0.600

0.360

0.108

0.180

23--26

120.00

91.080

500.000

0.002

0.830

0.550

0.275

0.240

26--29

118.00

94.680

500.000

0.002

0.840

0.560

0.280

0.236

29---

20

94.68

500.000

0.002

0.840

0.560

0.280

0.040

3.4.3污水管道埋深

埋设深度指管内底到地面的距离。

在一般干燥土壤中最大埋设深度不超过7~8m在多水、流沙、石灰岩层中一般不超过5m。

覆土厚度指管道外壁到地面的距离。

合理的确定管道埋深对于降低工程造价十分重要，在埋设污水管道时应满足两个条件，第一是污水管道的埋深不宜太深，否则会大大增加工程造价，另外还应保持一个最小覆土厚度，否则不能满足技术上的要求。

最小覆土厚度应满足3个基本要求：

（1）防止管道内的污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道

《室外排水设计规范》规定，无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，管底埋深在冰冻线以上0.15m处，有保温措施的或水温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以适当加大，其数值应根据该地区或情况相似地区的经验确定。

（2）必须防止管壁因地面载荷而受到损坏

根据各地埋管的经验，车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m，非车行道下的污水管道若能满足管道衔接的要求以及无动载荷的影响，其最小覆土厚度值也可适当减小。

（3）必须满足街区污水连接管衔接的要求

从安装技术方面考虑，要使建筑物首层卫生设备的污水能顺利排出污水出户管的最小埋深，一般采用0.5—0.7m，所以街坊污水管道起点最小埋深也应有0.6—0.7m。

根据厂区地下管网布置情况，管网造价，管道衔接和施工难易程度等因素，污水管道的覆土厚度取0.7m，管道埋设深度及各个设计管段的起点及终点的管内底标高如下：

　　　　　　　　　　　表3.3管道埋设深度

管段编号

标高（m）

埋设深度（m）

地面

水面

管内底

上端

下端

上端

下端

上端

下端

上端

下端

1--3

4.930

4.930

4.034

3.634

4.000

3.600

0.930

1.330

3--6

4.930

4.930

3.634

3.184

3.566

3.116

1.364

1.814

6--7

4.930

4.930

3.184

3.036

3.090

2.942

1.840

1.988

7--8

4.930

4.930

3.036

2.836

2.942

2.742

1.988

2.188

8--10

4.930

4.930

2.743

2.443

2.629

2.329

2.301

2.601

10--12

4.930

4.930

2.443

2.281

2.317

2.155

2.613

2.775

34--35

4.930

4.930

4.074

3.834

4.000

3.760

0.930

1.170

35--37

4.930

4.930

3.834

3.594

3.736

3.496

1.194

1.434

37--39

4.930

4.930

3.530

3.260

3.383

3.113

1.547

1.817

39--40

4.930