排水管网系统课程设计.docx
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排水管网系统课程设计
排水管网系统课程设计
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1.设计任务·····································································3
2.设计原始资料·······························································3
3.排水体制选择·······························································3
3.1地区基本情况介绍····················································3
3.2排水系统规划设计原则··············································4
3.3排水系统体制的确定·················································4
3.4排水管道布置形式的确定···········································6
3.5考虑工业废水与城市生活污水有无合并处理的可能性·······6
3.6确定污水厂、出水口的位置········································6
4.污水管道的设计····························································6
4.1在平面上布置管道····················································6
4.2街区编号并计算其面积··············································7
4.3划分设计管段，计算设计流量·····································7
4.4水力计算································································8
4.5绘制管道平面图和纵剖面图········································10
4.6注意事项································································10
5.雨水管道的设计····························································11
5.1划分排水流域和管道定线···········································11
5.2划分设计管段··························································11
5.3划分并计算各设计管段的汇水面积·······························11
5.4确定各排水流域的径流系数、设计重现期P、地面集水时间
···········································································11
5.5求单位面积径流量q0·················································12
5.6列表进行雨水干管的设计流量和水力计算······················13
5.7绘制雨水管道平面····················································14
5.8注意事项································································14
6.参考资料······································································14
6.1给水排水管道系统教材··············································15
6.2《室外排水设计规范》（GB50014-2006）·······················15
7.附图、附表··································································17
7.1污水管道系统附表····················································17
7.2雨水管道系统附表····················································23
1.设计任务
根据给予的城市规划平面图，做出该城市排水管网的初步设计。
包括计算说明书一份（列出作为设计依据的资料及全部计算），排水系统总平面图一张，污水主干管纵断面图一张
2.设计原始资料
2.1城市总平面图一张。
2.2居住情况：
人口密度为278cap/ha，卫生设备齐全，污水设计标准为186L/（cap·d），无集中流量。
2.3城市位于我国华北地区，冰冻线深度为0.5米。
2.4雨量资料：
本地暴雨强度公式为
2.5设计从现期为1a。
2.6当地综合径流系数为0.8。
3.排水体制选择
3.1地区基本情况介绍
该地区人口密度较大，卫生设备齐全，多为居住用地，并有少部分工业用地和文化商业用地，且居住区域与绿化区域分开；有一条铁路位于城市北方，西北方为铁路车站；该城市地形为西南方高、东北方低，且地势较为平坦，坡度较为均匀；城市东面有一条河流经过，有一条支流位于城市东南方。
3.2排水系统的规划设计原则
3.2.1排水系统应按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，并对多方案进行技术经济比较。
3.2.2在规划设计排水工程时必须认真贯彻执行管家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。
3.2.3首先确定排水区界、排水流域和排水体制，然后布置管道，应按从主干管、干管、支管的顺序进行布置。
3.2.4从分利用地形，尽量采用重力流排除污水的雨水，并力求使管线最短和埋深最小。
3.2.5协调好与其他地下管线和道路等工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接。
3.2.6规划时要考虑到使管渠的施工、运行和维护方便，并考虑原有管道系统的使用可能。
3.2.7排水系统设计要考虑污水的集中处理与分散处理，并与临近区域的污水和污泥助理和处置协调。
3.2.8规划布置时应近远期相结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。
3.3排水系统体制的确定
排水管道系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形等条件确定。
3.3.1从环境保护考虑
排水管道系统分为直排式合流制排水系统、截流式合流制排水系统、完全合流制排水系统、完全分流制排水系统和截流式分流制排水系统。
直排式合流制将雨水和污水直接排入水体，对环境污染严重，不予采用；截流式合流制排水系统和完全合流制排水系统适用于老城区管道的改造，且截流式合流制对环境容量要求较高，完全合流制将雨水和污水全部送到污水处理厂进行处理后再排放，从控制和防止水体的污染来看，效果是好的。
完全分流制与截流式分流制将污水与雨水分开，对污水进行处理后排水水体，并且截流式分流制将初期污染较重的雨水截流到污水管中，同污水一并送到污水处理厂处理后排放，这种方法对环境保护有利，可以采用。
3.3.2从工程造价考虑
合流制排水系统的管道造价比分流制一般低20%-40%，但是合流制的泵站和污水厂等设施的工程造价高于分流制。
3.3.3从维护管理考虑
晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满流，因而晴天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀，在雨天时暴雨将沉淀冲走，可降低合流管道的维护费用。
但是晴天和雨天时流入污水处理厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统的污水处理厂运行管理的复杂性。
而分流制系统可以保证管内的流速，不易发生沉淀，同时流入污水厂的水量和水质比合流时变化小得多，污水厂的运行易于控制。
综上所述，从环境保护、工程造价和运行维护费用等方面考虑，以及污水需要集中处理、雨水应就近排入水体的要求，该城市采用截流式分流制排水系统。
3.4排水管道布置形式的确定
由（3.1）提到的地区基本情况以及该地区地形图可知，该地区地势向水体适当的倾斜，且地面坡度比较均匀。
所以该地区管网应该采用正交式布置，即干管与水体垂直相交。
并且正交式布置的干管长度短，管径小，因而较经济，污水和雨水排出也迅速。
3.5考虑工业废水与城市生活污水有无合并处理的可能性
若该城市工厂污水径局部处理后，其水质符合最新《污水排入城市地下水道水质标准》，则该城市工业废水可以排放到城市污水管网系统，同城市生活污水一并送入城镇生活污水处理厂集中处理。
3.6确定污水厂、出水口的位置
污水处理厂位置选在城市东北方，该地区属于地形较低点，且位于河流下游，处理后的污水对城市水质不会有明显的影响，通过集中处理后，就近排入水体，所以在该地选择建污水处理厂是合理的。
4.污水管道的设计
4.1在平面上布置管道
4.1.1控制点的选定
4.1.1.1控制点为排水系统的水力条件最不利点，并且具有如下特点：
排水管道系统的最起始点；
在起伏比较大的地区，应该选择洼地的最低点为控制点；
控制点应该符合最小覆土厚度，并且留有一定的发展余地。
4.1.1.2污水管道的控制点选在城市西南方（具体地点见附图），该点为排水管道系统的最起始点，且为管道的高程最高点。
4.1.2污水管的的布置简述
通过计算污水设计流量可以看出，该地区污水流量比较小（主干管污水流量Q总仅为47L/s），所以设计两根干管，支管服务两个街坊；在贴近河流的地方设置主干管，用于截流干管中的污水，并送入污水处理厂处理后排放。
4.2街区编号并计算其面积
4.2.1街区编号。
应本排水系统设计不涉及集中流量的收集，所以只对居民区进行编号。
4.2.2计算街区面积
a、b---地图中街区边长（cm），比例尺为1:
45.45
4.3划分设计管段，计算设计流量
4.3.1划分管段
污水管段划分为主干管、干管、支管，并对主干管和干管进行编号，计算各管段管长。
4.3.2计算设计流量
4.3.2.1生活污水比流量
的确定
n----生活污水定额或综合污水定额[L/（人·d）]
N----设计人口数（人）。
4.3.2.2总变化系数
的确定
4.3.2.3设计流量
的确定
F---各管段的服务面积（m2）
4.4水力计算
4.4.1查水力计算表，通过流量满足最小设计流速、最大设计充满度和最小坡度等原则，确定管道的管径D、坡度i、流速v等。
4.4.2管径、设计坡度的确定
4.4.2.1根据我国《室外排水设计规范》规定，街坊最小管径为200mm，最小坡度为0.004，街道最小管径为300mm，最小坡度为0.003。
4.4.2.2管径与设计坡度。
在保证安全可靠性的前提小，尽可能使坡度最小，以减少土石方工程的投资。
4.4.3设计流速的确定
各管段设计流速应瞒住最小设计流速0.7m/s，并且随着污水的流向逐渐增大，避免产生回水。
4.4.4设计充满度的确定
设计充满度应小于各管段的最大设计充满度。
污水最大设计充满度
管径或渠高（mm）
最大设计充满度
200-300
0.55
350-450
0.65
500-900
0.70
1000
0.75
4.4.4管道坡降
的确定
L---管道长度（m）
---管道坡度（‰）
各管段管道坡降（见附表）
4.4.5地面、水面、管内底标高以及埋深的确定
地面标高：
根据高程图，用内差发计算出各管段节点出的地面高程。
管内底标高：
水面高程：
埋设深度：
4.4.6管道衔接方式
考虑到当地地形平坦、坡度均匀的情况，管道衔接方式采用水面平接。
4.5绘制管道平面图和纵剖面图
4.5.1平面图的绘制要点：
4.5.1.1应有地形、地物、风玫瑰或指北针等；
4.5.1.2标出主干管和干管的位置；
4.5.1.3已有和设计的污水管道用粗（0.9mm）单实线表示，其他均用细线（0.3mm）单实线表示；
4.5.1.4标明检查井的准确位置及与其它地下管线或构筑物交叉点的具体位置、高程；
4.5.1.5建筑小区污水干管或工厂污水排入管接入城市污水支管、干管或主干管的位置和标高；
4.5.1.6图例、工程项目表和施工说明。
4.5.2管道纵剖面图的绘制要点
4.5.2.1初步设计一般不会绘制管道的纵剖面图，有特殊要求时可绘制；
4.5.2.2技术设计或施工图设计阶段要绘制管道的纵剖面图，图上用细（0.3mm）单实线表示原地面高程线和设计地面高程线，用粗（0.9）双实线表示管道高程线，用细（0.3mm）双竖线表示检查井。
4.6注意事项
4.6.1管道材料
考虑到当地不属于地震带，为减少管材的造价，同时为了保证排水管道系统的安全可靠性，管道材料为钢筋混泥土管。
4.6.2钢筋混泥土管的最大流速5m/s，
4.6.3在干燥土壤中，管道最大埋深不超过7-8m，在多水、流砂、石灰岩地层中，管道最大埋深不超过5m。
4.6.4检查井
考虑到当地地形不复杂，具有良好的水力条件，所以检查井间距取50m即可。
（污水管的设计所涉及的数据计算与处理以及图纸请见附表、附图）
5.雨水管道的设计
5.1划分排水流域和管道定线
5.1.1划分排水流域
通过暴雨强度公式可知该地区雨水流量较大，可以确定为每一条街道为一个排水流域。
第一排水流域（干管一）的雨水除降雨初期雨水截流到污水管以外，其余雨水全部排入小河中，以减少工程造价；第五排水流域（排水渠）因绿化面积较大，大部分雨水形成地下径流，所以通过建设明渠来排放雨水。
其余排水流域的降雨初期雨水排入截流到污水管，其余雨水均排放到河流中。
5.2划分设计管段
在各排水流域划分设计管段，并分别编号。
5.3划分并计算各设计管段的汇水面积
a、b---排水区域的面积
5.4确定各排水流域的径流系数、设计重现期P、地面集水时间
5.4.1管道雨水系统的径流系数
采用综合径流系数0.8，明渠雨水系统的径流系数
采用综合径流系数0.2。
5.4.2设计从现期P为1a。
5.4.3地面集水时间t
t1---地面雨水集水时间（min）
t2---设计管段内雨水流行时间（min）
m---折减系数，暗管m=2，明渠=1.2
5.4.3.1地面集水时间t1确定。
根据暴雨强度公式
，通过资料收集，该地区位于我国华北，与湖南长沙的降雨情况相似，而该地区地面集水时间去10-15min，地面径流系数去0.6-0.9。
综合以上信息确定：
该城市地面集水时间取15min，综合径流系数取0.8。
5.4.3.2设计管段内雨水流行时间t2的确定
v---各设计管段满流时的流速（m/s）
L---各设计管段管长（m）
5.5求单位面积径流量q0
---地面径流系数
q---暴雨强度公式
5.6列表进行雨水的设计流量和水力计算
Q---雨水设计流量（L/s）
5.6.1管径和坡度的确定
我国《室外排水设计规范》中规定，在街道下的雨水管道，最小管径为300mm，对应最小设计坡度为0.003；雨水连接口最小管径为200，对应最小设计坡度为0.01。
5.6.2设计流速和输水能力的确定
通过钢筋混泥土圆管（满流n=0.013）计算图，可以确定雨水管的设计流速和输水能力，并且流水和输水能力应逐步增加。
5.6.3坡度和坡降的确定
5.6.3.1地面坡度和地面坡降的确定
通过地形图和管道长度可以计算出地面坡度及地面坡降。
5.6.3.2管道坡度和管道坡降的确定
通过钢筋混泥土圆管（满流n=0.013）计算图，可以确定雨水管的设计坡度。
并且雨水管道的设计坡度应尽量参考地面坡度设计，以减少埋深和工程造价。
5.6.4地面标高、管内底标高、埋深的确定
地面标高：
根据高程图，用内差发计算出各管段节点出的地面高程。
管内底标高：
埋设深度：
5.6.5管道的衔接方式
采用管顶平接的衔接方式。
5.7绘制雨水管道平面的绘制要点
5.7.1应有地形、地物、风玫瑰或指北针等；
5.7.2标出干管的位置；
5.7.3已有和设计的雨水管道用粗（0.9mm）单实线表示，其他均用细线（0.3mm）单实线表示；
5.7.4标明检查井的准确位置及与其它地下管线或构筑物交叉点的具体位置、高程；
5.7.5图例、工程项目表和施工说明。
5.8注意事项
5.8.1雨水管道的充满度
，即雨水管道为满流设计。
5.8.2我国《室外排水设计规范》中规定，雨水管道（满流时）的最小设计流速为0.75m/s。
明渠最小设计流速为0.4m/s，且超高为不得小于0.2m，街道边沟超高应大于等于0.3m。
5.8.3雨水管道中最大设计流速
金属管道最大设计流速为10m/s，非金属管道为5m/s
5.8.4管道材料
考虑到当地不属于地震带，为减少管材的造价，同时为了保证排水管道系统的安全可靠性，管道材料为钢筋混泥土管。
5.8.4检查井
考虑到当地地形不复杂，具有良好的水力条件，检查井间距取50m。
（污水管的设计所涉及的数据计算与处理以及图纸请见附表、附图）
6.参考资料
6.1给水排水管道系统教材
6.1.1生活污水总变化系数
污水平均日流量
5
15
40
70
100
200
500
1000
总变化系数
2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
6.1.2径流系数
值
地面种类
径流系数
各种屋面、混泥土和沥青路面
0.85-0.95
大块铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面
0.55-0.65
级配碎石路面
0.40-0.50
干砌砖石和碎石路面
0.35-0.45
非铺砌土路面
0.25-0.35
公园和绿地
0.10-0.20
6.1.3国内部分城市采用的综合径流系数及暴雨强度公式
城市
综合径流系数
暴雨强度公式
成都
0.60
长沙
0.60-0.90
6.2《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
6.2.1污水最大设计充满度
管径或渠高（mm）
最大设计充满度
200-300
0.55
350-450
0.65
500-900
0.70
1000
0.75
6.2.2轻型钢筋混泥土排水管道规格
公称内径（mm）
管体尺寸
套环
外压试验
最小管长（mm）
最小壁厚（mm）
填缝宽度（mm）
最小管长（mm）
最小壁厚（mm）
安全
荷载（kPa）
裂缝
荷载（kPa）
破坏
荷载（kPa）
200
2000
27
15
150
27
12
15
20
300
2000
30
15
150
30
11
14
18
350
2000
33
15
150
33
11
15
21
400
2000
35
15
150
35
11
18
24
450
2000
40
15
200
40
12
19
25
500
2000
42
15
200
42
12
20
29
600
2000
50
15
200
50
15
21
32
700
2000
55
15
200
55
15
23
38
800
2000
65
15
200
65
18
27
44
900
2000
70
15
200
70
19
29
48
1000
2000
75
18
250
75
20
33
59
1100
2000
85
18
250
85
23
35
63
1200
2000
90
18
250
90
24
38
69
1300
2000
100
18
250
100
26
44
80
1500
2000
115
22
250
115
31
49
90
1650
2000
125
22
250
125
33
54
99
1800
2000
140
22
250
140
38
61
111
7.附件
7.1污水管道系统附表
7.1.1污水干管和主管管设计流量表
管段编号
本段日平均
流量Q1（L/S）
总变化系数
Kz
服务面积
F（ha）
设计流量（Q）（L/S）
干管一
1-2
2.34
2.30
3.90
5.37
2-3
4.06
2.30
6.76
9.33
3-4
6.56
2.20
10.94
14.41
4-5
8.98
2.12
14.97
19.05
5-6
11.03
2.07
18.38
22.87
6-7
13.10
2.03
21.83
26.65
7-8
14.41
2.01
24.02
29.02
8-9
15.60
2.00
26.00
31.13
干管二
10-11
0.00
2.30
0.00
0.00
11-12
1.58
2.30
2.64
3.64
12-13
3.43
2.30
5.71
7.88
13-14
5.12
2.26
8.53
11.55
14-15
6.40
2.20
10.67
14.09
15-18
6.89
2.18
11.48
15.04
主干管
9-16
16.79
1.98
27.98
33.24
16-17
17.87
1.97
29.79
35.14
17-18
17.87
1.97
29.79
35.14
18-19
24,76
1.90
44.27
47.00
7.1.2污水干管水利计算表
管段
编号
设计流量Q1（l/s）
管长L（m）
管径D（mm）
设计
坡度
i（‰）
地面
坡度
i1（‰）
设计
流速
v（m/s）
设计充满度h/d
降落量
h（m）
标高（m）
埋深（m）
地面
水面
管内底
上
下
上
下
上
下
上
下
1-2
5.37
150
300
3.
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