[工學(xué)]-室外給排水管道工程設(shè)計(jì)分析

1、 工學(xué) - 室外給排水管道工程設(shè) 計(jì)分析 工學(xué) 室外給排水管道工程設(shè)計(jì)分析 室外給排水管道工程設(shè)計(jì)在各地都是必不可少 的。從大范圍來講， 室外給排水管道工程設(shè)計(jì)首 先要依據(jù)室外給排水設(shè)計(jì)規(guī)范、小區(qū)給排水規(guī) 范、施工規(guī)范、消防規(guī)范、給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)等 相關(guān)規(guī)范和手冊(cè)； 然后要結(jié)合地區(qū)地理、 氣候特 點(diǎn)及各地水司的運(yùn)行規(guī)程等實(shí)際情況， 從技術(shù)可 行性、經(jīng)濟(jì)合理性出發(fā)綜合考慮、設(shè)計(jì)。這里結(jié) 合本人幾年工作實(shí)踐談?wù)勈彝饨o排水管道工程 設(shè)計(jì)中需要著重考慮的幾點(diǎn)問題。 一、給 水管道工程設(shè)計(jì) 1、管徑確定 管徑確定時(shí)應(yīng)考慮遠(yuǎn)近期結(jié)合， 同時(shí)照顧經(jīng) 濟(jì)性和可靠性。管徑確定涉及設(shè)計(jì)供水量及經(jīng)濟(jì) 流速的確定。

2、設(shè)計(jì)供水量根據(jù)下列各種用水確定： （ 1） 綜合生活用水：包括居民生活用水和 公共建筑用水。 根據(jù)居民生活用水定額或綜合生 活用水定額及最高日時(shí)變化系數(shù)綜合分析確定。 （ 2） 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用 水：生產(chǎn)用水量根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定； 工作人 員生活用水量（含淋浴用水量） 根據(jù)車間性質(zhì)確 （ 3） 消防用水：消防用水量、水壓及延續(xù) 時(shí)間等根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定確定。 （4）澆灑道路和綠地用水：根據(jù)路面、綠 化、氣候和土壤等條件確定。 （5）未預(yù)見水量及管網(wǎng)漏失水量：按最高 日用水量的百分比計(jì)。 管段的直徑按下式計(jì)算： 式中 D 管段直徑（ m） q 管段流量（ m3/s ） v 流速（

3、 m/s） 應(yīng)綜合考慮管網(wǎng)造價(jià)與經(jīng)營費(fèi)用， 確定經(jīng)濟(jì) 流速，從而確定經(jīng)濟(jì)管徑， 使管網(wǎng)造價(jià)與經(jīng)營費(fèi) 用之和為最小。設(shè)計(jì)時(shí)常采用平均經(jīng)濟(jì)流速來確 定管徑，當(dāng) D=100400mm時(shí)，平均經(jīng)濟(jì)流速取 0.60.9m/s ； 當(dāng) D400mm時(shí)，平均經(jīng)濟(jì)流速取 0.91.4m/s ，大管取大值，小管取小值。 2、管材選用 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合各種管材的特性做到管材選 用經(jīng)濟(jì)、合理。埋地管道長年累月承受輸送液體 內(nèi)壓、泥土及地面荷載的外壓、 高溫變化引起的 拉伸應(yīng)力以及地基的不均勻沉降等產(chǎn)生的綜合 應(yīng)力，還要承受水錘沖擊力， 因此管材首先應(yīng)有 足夠強(qiáng)度。同時(shí)結(jié)合建設(shè)要求做到經(jīng)濟(jì)合理。 室外給水管道常用管材有承

4、插式給水鑄鐵 管、球墨鑄鐵管、焊接鋼管、鍍鋅鋼管、預(yù)應(yīng)力 （自應(yīng)力）鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、塑料管、 復(fù)合管等。 （1）承插式給水鑄鐵管：具有較高的機(jī)械 強(qiáng)度及承壓能力，有較強(qiáng)的耐腐蝕性， 接口方便， 易于施工。其缺點(diǎn)在于不能承受較大的動(dòng)荷載及 質(zhì)脆。按制造材料分為普通灰口鑄鐵管和球墨鑄 鐵管，較為常用的為球墨鑄鐵管。 （2）鋼管：其優(yōu)點(diǎn)是耐高壓、耐震動(dòng)、薄 而輕及管節(jié)長而接口少； 缺點(diǎn)是易銹蝕影響使用 壽命、價(jià)格較高，故需做嚴(yán)格防腐絕緣處理。鋼 管一般用于管徑要求大、 受水壓力高路段， 及穿 越鐵路、河谷和地震區(qū)等管段。 （3）預(yù)應(yīng)力和自應(yīng)力鋼筋混凝土管：優(yōu)點(diǎn) 是抗?jié)B性和耐久性能好， 不會(huì)腐

5、蝕及腐爛， 內(nèi)壁 不結(jié)垢等， 缺點(diǎn)是質(zhì)地較脆易碰損、 鋪設(shè)時(shí)要求 溝底平整， 且需做管道基礎(chǔ)及管座， 常用于大型 輸水系統(tǒng)。 （4）玻璃鋼管：指玻纖維增強(qiáng)樹脂塑料管， 這種管材優(yōu)點(diǎn)在于重量輕，抗腐蝕，安裝容易， 缺點(diǎn)是剛度小， 管道基礎(chǔ)要求較嚴(yán)。 大口徑玻璃 鋼管在源水引用管道上使用較多， 而在供水管網(wǎng) 中使用較少。 （5）塑料管：其優(yōu)點(diǎn)在于具有表面光滑、 輸送流體阻力小、 耐腐蝕、重量輕、接口方便等， 缺點(diǎn)在于質(zhì)脆、易老化。主要有硬聚氯乙烯管 （UPVC）、聚乙烯管 （PE） 等。 （6）復(fù)合管：室外給排水工程中常用的有 鍍鋅鋼管襯塑復(fù)合管、孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管。 （ a） 鍍鋅鋼管襯塑復(fù)合管

6、：鍍鋅鋼管襯塑 有兩種方式， 一種是內(nèi)噴襯聚乙烯， 另一種是熱 鍍鋅鋼管內(nèi)經(jīng)特殊過盈級(jí)配合工藝， 復(fù)合擠壓聚 乙烯、聚丙烯管， 目前國內(nèi)均有此兩種方式的產(chǎn) 品，前種襯涂層不易粘牢， 不易襯勻， 容易分層； 后一種方式效果較好，而管件釆取內(nèi)噴襯聚乙 烯。 管材組裝也有兩種方式， 一種是通常壁 厚的熱鍍鋅鋼管及管件， 內(nèi)擠壓聚乙烯管或噴襯 聚乙烯層后，仍套絲連接，價(jià)格較貴；另一種是 薄壁熱鍍鋅鋼管及管件， 內(nèi)經(jīng)特殊過盈級(jí)配合工 藝，復(fù)合擠壓聚乙烯管或噴襯聚乙烯層， 管材不 套絲，采用快速接頭工藝，管道裝拆快捷，價(jià)格 低廉，綜合價(jià)格類同鍍鋅鋼管， 有良好的適用前 景，但管外壁及管端面的防腐問題沒有根

7、本解 決。 （b）孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管：是以高密度聚 乙烯為基體，以沖孔后的冷軋鋼帶焊接而成的網(wǎng) 狀鋼管為增強(qiáng)體， 經(jīng)擠出成型連續(xù)復(fù)合而成， 內(nèi) 外壁塑料通過金屬骨架上的孔形成一體。 它具有 鋼管的機(jī)械強(qiáng)度， 又具有塑料管的耐腐蝕性， 可 適用于 DN200mm的配水管道及室內(nèi)冷水主立 管道上使用。 此類管材安裝時(shí)， 切斷的端面應(yīng)作 嚴(yán)格的防銹處理， 但在今后管道不停水引接分支 管時(shí)，孔口切面銹蝕問題就無法處理， 這將是此 類管材應(yīng)用中的弱點(diǎn)。 現(xiàn)就以上管材的不同口徑做如下價(jià)格比 較： （1） 大口徑管道 表 1 （ 元/m） 管徑 （mm） 鋼管 三階 段管 一階 段管 預(yù)應(yīng) 力鋼 筒砼 玻璃

8、 鋼管 段管 段管 管 纏繞 法 離心法 1200 1742 795 671 1340 2844 2369 1400 2304 1030 916 1650 3924 3120 1600 2950 1395 1239 2200 5130 4014 1800 3667 1929 2800 6480 4950 2000 4075 2139 3200 7920 6010 2200 4919 3700 9504 7203 2400 5362 4500 11484 8546 2600 6327 5000 2） 中大口徑管道 表 2（元 /m） 管徑 （mm） 鋼 管 球鐵管 自 應(yīng) 力 管 階 段 管 階

9、 段 管 預(yù) 應(yīng) 力 鋼 筒 砼 管 玻璃鋼管 纏離 繞心 法法 400 503 320 16 0 18 5 431 500 583 448 21 7 590 600 871 588 32 0 27 6 500 897 936 800 116 0 928 42 0 38 7 800 140 6 133 4 1000 145 4 134 4 59 0 48 9 100 0 194 4 180 0 3）中小口徑管道 表 3（元 /m） 管徑 （ mm） 鋼管 球鐵管 自應(yīng)力管 100 108 67 150 158 100 54 200 215 134 65 300 315 226 98 4）部分熱

10、塑性塑料管價(jià)目表 表 4 管材（元/m） ；管件（元/ 件） 類 別 單一塑料管材 復(fù)合管材 項(xiàng)外 UPV HDPE PE PP ABS 鋁 孔鍍 鋁 目徑 C X R 塑 網(wǎng)鋅 合 PE 復(fù) 合 管 鋼 帶 塑 管 襯 塑 金 襯 塑 PE 80 10 0 PA P 料 復(fù) 合 管 2 5 3. 6 4. 6 5. 9 13 .7 9. 4 9.6 12 .5 9. 2 13 .2 3 6. 6. 7. 20 13 13. 16 13 21 管 2 0 6 9 .1 .3 6 .1 .2 .1 件 6 14 25 28 74 48 44. 61 36 26 66 3 .0 .2 .9 .8

11、.5 0 .2 .0 .3 .1 1 1 42 50 73 19 3. 135 10 6. 58 19 2. 0 .0 .5 .8 3 .2 3 .3 0 1 91 10 15 288 12 6 .0 6. 4. .0 9. 0 9 6 0 2 14 16 24 448 20 0 3. 6. 2. .0 6. 0 0 5 0 5 2 2. 3. 15 3. 4.0 8. 11 5 4 5 .1 2 3 .2 3 14 4. 6. 22 4. 5.6 10 2. 14 2 .4 2 0 .2 8 .9 5 .4 6 32 20 28 11 32 21. 52 52 6. 37 3 .0 .0 .

12、8 3. .8 6 .2 .0 5 .8 4 1 14 53 76 90. 10 33 1 4. .0 .2 4 3. 1. 0 0 4 4 1 28 13 18 269 15 6 8. 2. 9. .6 7. 0 0 0 8 4 2 53 21 30 502 21 0 6. 4. 7. .4 2. 0 0 0 6 5 等 2 3. 4. 31 5. 4.8 11 14 徑 5 4 9 .7 9 .7 .9 通 3 19 5. 8. 32 10 7.2 15 3. 18 2 .2 6 1 .5 .4 .2 2 .3 15 6 45 28 4. 6. 56 24. 77 70 10 45 3 .

13、6 .0 03 4 .0 8 .4 .5 .5 .8 1 28 66 95 132 13 49 1 0. .6 .8 .0 6. 1. 0 0 2 4 1 49 17 24 492 21 6 6. 1. 6. .0 4. 0 0 5 5 9 2 74 28 41 116 29 0 4. 9. 6. 3.2 3. 0 0 5 2 5 3、設(shè)計(jì)時(shí)需注意的問題 1) 混凝土支墩設(shè)置： 給水鑄鐵管特別是球墨鑄鐵管在室外給水 管道工程中應(yīng)用較為廣泛。 一般在施工較大口徑 的室外給水鑄鐵管時(shí)， 多在如下位置處： 如管道 系統(tǒng)的水平彎頭、 三通、管道末端及返彎處需設(shè) 置混凝土澆注的支墩。 支墩的作用主要是消

14、除由于管內(nèi)水的壓力 或土壤條件較差， 使在上述的部位產(chǎn)生一將管道 沿其水流切線方向外推的力， 而導(dǎo)致管道接口處 松動(dòng)。一般在管徑大于 350mm及在松軟土壤敷設(shè) 時(shí)考慮設(shè)置。 2) 鋼管防腐： 在管徑要求大、 受水壓力高路段， 及穿越鐵 路、河谷和地震區(qū)等管段較常采用鋼管敷設(shè)。 鋼 管埋地敷設(shè)時(shí)，管材會(huì)受到土壤、地下水的浸蝕， 同時(shí)還會(huì)受到地下雜散電流的影響， 使金屬表面 產(chǎn)生電化學(xué)作用而損壞金屬表層， 故必須采取能 隔絕對(duì)管道腐蝕及減少雜散電流對(duì)管道電化作 用的防腐絕緣層，以延長管道使用壽命。 埋地鋼管一般采用水泥砂漿內(nèi)防腐， 外防腐 一般采用石油瀝青及環(huán)氧煤瀝青， 分普通級(jí)、 加 強(qiáng)級(jí)、特

15、加強(qiáng)級(jí)三個(gè)等級(jí)， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情 況合理選擇。 二、排水管道工程設(shè)計(jì) 1、排水體制的選擇 排水工程設(shè)計(jì)應(yīng)以批準(zhǔn)的當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)（地區(qū)） 總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃為主要依據(jù)。 排水 體制（分流制或合流制）的選擇，應(yīng)更根據(jù)城鎮(zhèn) 和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃、 當(dāng)?shù)亟涤昵闆r和排放標(biāo)準(zhǔn)、 原 有排水設(shè)施、 污水處理和利用情況、 地形和水體 等條件， 綜合考慮確定。 新建地區(qū)的排水系統(tǒng)宜 采用分流制。 2、排水量確定 現(xiàn)就分流制體制的排水量確定進(jìn)行分析。 （1） 污水設(shè)計(jì)總流量 Q（L/s ） Q=Q1+Q2+Q3 其中：1 Q1 為居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量 （L/s ）。按下式計(jì)算 Q1=nNKz / （24 360

16、0） n 污水定額（ L/（ 人 *d） ），含居民生活 污水定額和綜合生活污水定額， 可按當(dāng)?shù)赜盟?額的 80%90%采用。 N 設(shè)計(jì)人口數(shù) Kz 生活污水量總變化系數(shù)， 按室外排 水設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定計(jì)取或按實(shí)際數(shù)據(jù)采用。 2 Q2 為工業(yè)企業(yè)內(nèi)生活污水量、淋浴污水 量（L/s ）。應(yīng)與國家現(xiàn)行的室外給水設(shè)計(jì)規(guī) 范的有關(guān)規(guī)定協(xié)調(diào)。 3 Q3 為工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢水量（ L/s ）。工 業(yè)廢水量級(jí)及其總變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)工藝特點(diǎn)確 定，并與國家現(xiàn)行的工業(yè)用水量有關(guān)規(guī)定協(xié)調(diào)。 （2） 雨水設(shè)計(jì)流量 Q（ L/s ） 按下式計(jì)算： Q=Fq 其中：1 F 為匯水面積（ ha） 其劃分應(yīng)結(jié)合地形坡度、

17、匯水面積的大小及 雨水管道布置等情況劃定。 地形較平坦時(shí)， 可按 就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積； 地 形坡度較大時(shí)， 應(yīng)按地面雨水徑流的水流方向劃 分匯水面積。 2 為徑流系數(shù)。按室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范 有關(guān)規(guī)定計(jì)取。 3 q 為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（ L / （s* ha ）。 按下列公式計(jì)算： q=167A1（1+ClgP）/ （t+b ）n 式中 t- 降雨歷時(shí)（ min）。t=t1+mt2 ，t1 為地面集水時(shí)間，一般取 515min；m為折減系 數(shù)，暗管取 2，明渠取 1.2 ；t2 為管渠內(nèi)雨水流 行時(shí)間。 3、管材選用 室外無壓排水管一般很少采用金屬管， 只有 當(dāng)排水管道需要承受較高

18、壓力或?qū)B漏要求嚴(yán) 格的地方 （如污水泵站的進(jìn)水管和出水管等） 才 采用金屬管材。較為常見的為混凝土及鋼筋混凝 土管，近幾年，雙壁波紋管、 HDPE高密度纏繞 管等也在室外排水工程中得到較為廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)就鋼筋混凝土管、雙壁波紋管、 HDPE管三種 管材的技術(shù)性能比較情況列表如下： 管材 項(xiàng)目 鋼筋混 凝土管 HDPE管 雙壁波紋管 備注 優(yōu)點(diǎn) 1. 造價(jià) 低 1. 1. 管道粗 糙系數(shù)較 小，同等流 量下管徑比 混凝土管小 5. 1. 管道粗 糙系數(shù)較 小，同等流 量下管徑比 混凝土管小 12 級(jí)；2. 2. 管材柔韌性 好，單節(jié)長， 接口少，且 接口為電熔 接口，抗地 基沉降性能 強(qiáng)，抗

19、滲性 能好；3. 3. 無需混凝土 基礎(chǔ)，且管 材質(zhì)量輕， 施工方便； 4. 4. 耐腐 蝕、抗老化 性能好，管 材強(qiáng)度高， 使用壽命 長。 12 級(jí)；6. 2. 管材柔韌性 好，單節(jié)長， 接口少，且 為橡膠圈接 口，抗地基 沉降性能 強(qiáng)；7. 3. 無 需混凝土基 礎(chǔ)，且管材 質(zhì)量輕，施 工方便； 4. 耐腐蝕、抗 老化性能 好，管材強(qiáng) 度高，使用 壽命長。 8. 1. 管 材抗壓、 抗?jié)B性 缺點(diǎn) 能較差； 2. 抗地 基沉降 性能較 差，易滲 漏，日后 養(yǎng)護(hù)維 修費(fèi)用 較高； 3. 管材 較重，且 為混凝 土基礎(chǔ)， 接頭多， 施工較 困難。 9. 1. 造價(jià)高 1. 造價(jià)高 2. 不適用 于大口徑排 水管。 綜合 420.04 668.84 元/ 506.31 元 / 管徑 造價(jià) 元/米 米 米 D600 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建設(shè)要求