排水管道工程课设.docx

1、排水管道工程课设 第一节 排水管网课程设计任务书1.1课程设计目的通过对陕西省某县排水管网系统扩大初步设计，要求进一步巩固和掌握如何划分排水流域，排水系统水的平面布置，排水管道的设计流量，及其水力计算，进一步熟练用给排水CAD绘制管道平面图，剖面图的能力；同时培养使用相关设计手册和规范等综合能力。1.2城市概述 陕西省某县位于中国西北部，属水资源短缺地区之一。随着城市经济的发展，人们生活水平的提高，环境保护的需要，该区原有排水体制已不能适应发展的要求。在对该区的地质、受纳水体水质资料、人口分布及气象资料进行了充分的调研活动，要求提出一套完善的排水管网系统。城市北面有一条从西向东流动的河流，常年

2、水温在15度左右。城市的平均地下水位在地面下6米左右。1.3排水基本资料1.3.1居民区该区人口密度为400人/公顷，生活污水排水量标准为180（L/capd），城市总面积在300公顷左右，绿化面积达20%。全市地形高差相对平坦，等高线较疏。1.3.2各公共用水中小学污水量标准为90L/(人.日)，时变化系数为2.4；其中小学生学生人数为2000人，教职工200人；中学生学生人数为1500人，教职工为200人。宾馆的总层数为16层，每层客房床位数为50个，污水量标准为300L/位，小时变化系数为2.5 。医院设有800个床位，污水量标准为220L/(人.床)，每日工作24小时，时变化系数为2.

3、1。1.3.3企业生活、生产的污水情况表1 企业生活污水情况生活淋浴企业名称班数每班时数（h）职工人数日（人）使用淋浴职工人数日（人）企业138一般车间300160高温车间200150企业238一般车间15050高温车间10075企业338一般车间300150高温车间150120企业438一般车间8040高温车间5040表2企业生产废水企业名称平均废水量（L/S）总变化系数企业1402.1企业2322.3企业3451.8企业4153.0注:各企业总排水口管底埋深均不小于1.5m.1.3.4地形与城市总体规划资料表3 城市各区各类地面与屋面的比例各类屋面混凝土与沥青路面碎石路面非铺砌土路面公园与

4、绿地503010551.3.5气象资料（1）城市气温等资料如下：年平均气温在1217之间，年平均无霜期220天。（2）夏季主导风向 西南风 ； （3）设计暴雨强度公式及其参数如下： 重现期为1年，地面集水时间t1=10min。 1.3.6地质资料表4 城市地质资料土壤性质冰冻深度 / m地下水位 / m地震基本裂度亚粘土或粘土0.7671.3.7受纳水体水文与水质资料 表5 受纳水体水文与水质资料受纳水体水文流量(m3/s)流速(m/s)水位标高(m)水温()最高水位时801.256820常水位时601.1666201.4设计内容进行城市污水管道工程的扩初设计和城市雨水管道工程的扩初设计。即根

5、据所给的城市地形图和资料，做出城市污水和雨水管道系统的总平面布置图、主干管纵剖面图，进行近期规划区的污水沟道和雨水沟道的流量计算与水力计算，并把计算成果表达在总平面图和剖面图上。第二节 排水体制选择2.1排水系统规划设计原则 排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划，并应与城市工业企业中期他单项工程建设密切配合，相互协调，该现成的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响。 排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调。 考虑污水的集中处理与分散处理。 设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调，以节省总投资。 排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑远期发展。 排

6、水工程设计师考虑原有管道系统的使用的可能。 在规划设计排水工程时必须认真观测执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。2.2排水系统体制选择的考虑 排水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、水质、水量、地形、等条件确定。最后我们确定采用分流制与合流制两种排水体制分别进行计算，以便进行水力计算，环境保护等比较。方案一 分流制排水体制计算第三节 污水管道的系统设计流量的确定 城市生活污水的设计流量是指设计期限终了的最大日（最大班）最大时的污水流量，它包括生活污水设计流量和工业废水设计流量。3.1生活污水设计流量生活污水设计流量由三部分组成：居住区居民生活污水

7、设计流量，大型公共建筑生活污水设计流量和工业生产区生活污水设计流量。3.1.1居民区居民生活污水设计流量 Q1=nNKz/243600注： Q1-居民生活污水设计流量L/s n-居住区居民生活污水排水量标准L/capd N- 各排水区域在设计年限终期所服务的人口数cap Kz-生活污水量的总变化系数 该区人口密度为400人/公顷，生活污水排水量标准为180（L/capd），城市总面积在300公顷左右，绿化面积达20%。表5 街坊面积街坊编号12345678街坊面积5.5122.9824.3935.3852.6785.2016.9774.389街坊编号910111213141516街坊面积8.1

8、734.5568.5097.33811.1424.4282.8064.774街坊编号1718192021222324街坊面积6.7377.4383.2056.4563.7556.4636.4778.13街坊编号2526272829303132街坊面积8.865.463.5886.0484.58210.0273.6595.918街坊编号333435总计=209.191（hm2)街坊面积8.3744.34110.43 服务的人口数： N=209.191(1-0.2)400=66941 (cap)Qd=qN/(243600)=18066941/(243600)=139.46(L/s)注：5Qd100

9、0，所以采用Kz= 2.7/(Qd0.11)计算 总变化系数： Kz= 2.7/(Qd0.11)=1.568Q1=KzQd=218.739 (L/s)1.2公共建筑污水设计流量Q2 Q2=q2iN2iKh2i/3600/T2i 注：q2i-各公共建筑最高日污水量标准L/用水单位d N2i-各公共建筑在设计年限终期所服务的用水单位数cap Kh2i-各公共建筑污水量时变化系数 T2i -各公共建筑最高日排水小时数h由中小学污水量标准为90L/(人.日)，时变化系数为2.4；其中小学生学生人数为2000人，教职工200人；中学生学生人数为1500人，教职工为200人。宾馆的总层数为16层，每层客房

10、床位数为50个，污水量标准为300L/位，小时变化系数为2.5 。医院设有800个床位，污水量标准为220L/(人.床)，每日工作24小时，时变化系数为2.1。计算结果见表6： 表6公共建筑污水量小学5.500 中学4.250 宾馆6.944 医院4.278 求和20.9721.2工业废水设计流量Q3 Q3=q3iN3iK3i（1-f3i）/3.6T3i (L/s) 注： q3i-各工矿企业废水量定额m3/单位数量 f3i-各工矿企业生产用水重复利用率 K3i-各工矿企业废水量的时变化系数 T3i -各工矿企业最高日生产小时数h1.3工业企业生活污水和淋浴污水的设计流量Q4 Q4=（q4aiN

11、4aiKh4i/3600T4ai+q4biN4bi/3600） m3/d 注： q4ai -各工矿企业车间职工生活用水定额L/cap.班 q4bi-各工矿企业车间职工淋浴用水定额L/cap.班 N4ai -各工矿企业车间最高日职工生活用水总人数cap N4bi-各工矿企业车间职工淋浴用水总人数cap Kh2i-各工矿企业车间最高日职工生活污水量班内变化系数，一般车间采用3.0，高温车间采用2.5。注：一般车间淋浴用水量定额为40（L/cap.班），高温车间淋浴用水量定额为60 （L/cap.班）计算结果如下表7所示： 表7生活淋浴企业名称班数每班时数h职工人数总的用水量（L/s）使用淋浴职工人

12、数日（cap）用水量（L/cap.班）总的用水量（L/s）d/cap生活污水量班内变化系数Kh4aiL/cap.班cap企业1 3 8一般车间325300 0.781 160 40 5.3高温车间2.5352000.608 150 607.5企业23 8一般车间3251500.391 5040 1.67 高温车间2.535100 0.304 75 60 3.75 企业33 8 一般车间325300 0.781 150 40 5.0 高温车间2.5351500.456 12060 6.0 企业43 8一般车间32580 0.208 40 40 1.3高温车间2.535500.152 4060 2

13、.0表8企业生产废水企业名称平均废水量（L/S）总变化系数生产废水量（L/S）集中流量企业140.000 2.100 84.000 93.835 企业232.000 2.300 73.600 85.837 企业345.000 1.800 81.000 88.997 企业415.000 3.000 45.000 48.694 1.4城市污水设计总流量Qh 城市污水设计总流量一般采用直接求和的方法进行计算，以此来作为污水管网的设计的依据。Qh=Q1+Q2+Q3+Q4=218.739+20.972+32.583+317.363=557.074 (L/s)注：上述求污水总设计流量的方法，是假定排出的各

14、种废水都在同一时间出现最大流量，而实际上各项废水最大流量同时发生的可能性很小，所以直接采用求和的方法计算所得城市的污水设计总流量往往超过实际值，由此设计出的污水管网是偏安全的。第4节 污水管道的设计4.1在平面图上布置污水管道 从该县的规划图来看，该区地势自西南向东北倾斜，坡度较小，无明显分水线、可划分为一个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直布置，主干管布置在靠近该县南面河岸低处，基本上与等高线平行。整个管道系统布置形式如图所示：图1污水管道的布置4.2街区编号并计算其面积 将各街区遍上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，用箭头标出各街区的污水排出方

15、向见污水布置图。街坊编号12345678街坊面积5.5122.9824.3935.3852.6785.2016.9774.389街坊编号910111213141516街坊面积8.1734.5568.5097.33811.1424.4282.8064.774街坊编号1718192021222324街坊面积6.7377.4383.2056.4563.7556.4636.4778.13街坊编号2526272829303132街坊面积8.865.463.5886.0484.58210.0273.6595.918街坊编号333435总计=209.191（hm2)街坊面积8.3744.34110.43 4

16、.3划分设计管段，计算设计流量 根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点和旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点，并给检查井编号。 各设计管短的设计流量应列表计算。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量。计算结果相见下图2。 居民生活污水平均日流量按街坊面积比例分配，比流量为：qA=Qd/Ai=139.461/209.191=0.667（L/sha） 污水干管和主干管设计流量计算 表9居住区生活污水量（或综合生活污水量）管段设计流量计算管段本段流量q1转输流量集中流量q3编号街坊编号街坊面积hm2比流量L/(s.hm2)流量转输街坊面积（hm2)比流量L/s.hm

17、2转输流量q1(L/s)合计平均流量（L/s)总变化系数Kz沿线流量（L/s)本段流量（L/s)转输流量（L/s)设计流量（L/s)12345678910111213149103.659 0.667 2.439 2.439 2.300 5.610 5.610 101112.707 0.667 8.471 8.471 2.134 18.082 18.082 111222.918 0.667 15.279 15.279 2.000 30.563 30.563 121330.152 0.667 20.101 20.101 1.941 39.015 4.250 43.265 13242.881 0.6

18、67 28.587 28.587 1.867 53.378 5.500 4.250 63.128 14155.918 0.667 3.945 3.945 2.300 9.074 9.074 151611.966 0.667 7.977 7.977 2.149 17.140 17.140 161718.429 0.667 12.286 12.286 2.049 25.173 25.173 171826.572 0.667 17.714 17.714 1.968 34.864 34.864 18342.419 0.667 28.279 28.279 1.869 52.865 52.865 1920

19、17.297 0.667 11.531 11.531 2.063 23.792 48.694 72.486 202123.774 0.667 15.849 15.849 1.992 31.577 48.694 80.271 212249.730 0.667 33.153 33.153 1.837 60.902 88.997 48.694 198.593 22664.803 0.667 43.202 43.202 1.784 77.083 85.837 137.691 300.611 121.000 5.512 0.667 3.675 0.000 0.667 0.000 3.675 2.300

20、8.452 6.944 15.396 024.000 5.385 0.667 3.590 3.590 2.300 8.257 8.257 232,3,5,615.254 0.667 10.169 53.778 0.667 35.852 46.021 1.772 81.545 4.278 16.694 102.517 347.000 6.977 0.667 4.651 111.451 0.667 74.300 78.952 1.670 131.830 20.972 152.803 4584.3890.667 2.926 118.428 0.667 78.952 81.878 1.663 136.

21、170 20.972 157.142 6361311.1420.667 7.428 0.000 0.667 0.000 7.428 2.166 16.086 93.835 109.921 5610.430.667 6.953 75.945 0.667 50.630 57.583 1.729 99.546 317.363 416.909 57209.191 0.667 139.461 139.461 1.568 218.739 338.335 557.074 注：该污水管网中有8个集中流量，分别在节点12,13,1,2,19,21,22,36汇入管道，取主干管23管段进行计算说明: 管段23除了

22、接纳街坊2,3,5,6排入的本段流量10.169（L/s），以及医院的集中流量。4.278（L/s）汇入外，还转输了管段12,02,213汇入的集中流量5.5+4.25+6.944=16.694（L/s）和生活污水流量28.587+3.675+3.590=35.85（L/s）；管段23的生活污水日平均流量为10.169+35.852=42.061（L/s），由 Kz= 2.7/(Qd0.11)计算总变化系数为1.772则管段23的生活污水合计日平均流量为42.0611.772=81.545（L/s）,23管段的设计流量为81.545+4.278+16.694=102.517（L/s）注：其余管

23、段设计流量计算方法同上。第五节 水力计算 5.1确定管段基本参数 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，如表11所示。水力计算步骤如下： 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入上表的第2项。 将各设计管段的设计流量列入表中第3项。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中第10、11项。 计算每一设计管段的地面坡度（），作为确定管道坡度时参考。 确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。首先拟采用最小管径mm，即查水力计算图。在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外

24、2个。现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。本城镇由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡度为设定数据。将所确定的管径D、管道坡度I、流速v、充满度h/D分别列入下表中的第4、5、6、7项。注：由于该县的设计管段地面坡度0.002,为了不使整个系统的埋深过大，宜采用最小的设计坡度为设定数据，对于管道粗糙系数n=0.014时，对于街区最小管径为200mm；最小设计坡度为0.004,当设计流量小于9.19L/s时，可以直接采用最小管径，对于街道下的最小管径300mm,最小的设计坡度为0.003，当设计流量小于33L/s时，可以直接采用最小的管径。5

25、.2确定管段的水力参数 确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。根据Q和v即可在确定D那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合设计规范的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。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的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。 表10 最大设计充满度 管径

26、（D）最大设计充满度（）200-300350-450500-90010000.550.650700.755.3确定管段埋设深度 根据设计管段长度和管道坡度求降落量。 根据管径和充满度求管段的水深。 确定管网系统的控制点。本题离污水厂最远的干管起点是9及29点，8点的埋深可用最小覆土厚度的限值确定，因此至南地面坡度约为0.002，可取干管坡度与地面坡度近似，因此干管埋深不会增加太多，故8点的埋深控制整个主干管的埋设深度。 1点是主干管的起始点，它的埋深考虑到管道内污水冰冻，地面荷载，覆土厚度等各因素，定位1.2m。注：经计算知，12管段的埋设深度大于干管132的埋设深度，因此把12管定位主干管的起端。