給水管網(wǎng)系統(tǒng)課件

1、河南工程學(xué)院給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設(shè)計某小區(qū)污水管網(wǎng)初步設(shè)計學(xué)生姓名： 郭 東 麗 學(xué) 院： 資源與環(huán)境學(xué)院 專業(yè)班級： 環(huán)工1321 專業(yè)課程： 給水排水管網(wǎng)系統(tǒng) 指導(dǎo)教師： 陳 勇 2015 年1 月7 日 設(shè)計概要一設(shè)計題目某小區(qū)污水管網(wǎng)初步設(shè)計二主要設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計主要包括污水管網(wǎng)設(shè)計與計算，具體內(nèi)容包括以下幾個方面：(1)污水量的計算；(2)污水管網(wǎng)定線；(3)管段流量計算；(4)管網(wǎng)水力計算；(5)管道剖面圖繪制；(6)管道平面圖繪制。三設(shè)計原始資料 （1）城市人口密度：520人104m2。（2）污水量標(biāo)準(zhǔn)為：140L/（cap. d）。（3）工廠的生活污水和淋浴設(shè)計流量分別為8.24

2、L/s和6.84L/s， 生產(chǎn)污水設(shè)計流量為26.4 L/s， 工廠排出口地面標(biāo)高為43.5m， 管地埋深不小于2.0m， 土壤冰凍深度為0.8m。 （4）沿河岸堤壩頂標(biāo)高40.0m。排水系統(tǒng)概論一城市污水的分類 在人類的生活和生產(chǎn)中，使用著大量的水。水在使用過程中受到不同程度的污染，改變了原有的化學(xué)成分和物理性質(zhì)，這些用過后的水稱作污水或廢水。而城市污水是排入城市排水管道的生活污水和工業(yè)廢水的總稱。（一）生活污水生活污水指人們?nèi)粘Ｉ钪杏眠^的水，主要包括從住宅、公共場所、機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、商店及其他公共建筑和工廠的生活間，如廁所、浴室、盟洗室、廚房、食堂和洗衣房等處排出的水。生活污水中含有較

3、多有機(jī)物和病原微生物等污染物質(zhì)，在收集后需經(jīng)過處理才能排入水體、灌溉農(nóng)田或再利用。（二）工業(yè)廢水工業(yè)廢水是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水。工業(yè)廢水水質(zhì)隨工廠生產(chǎn)類別、工藝過程、原材料、用水成分以及生產(chǎn)管理水平的不同而有較大差異。根據(jù)污染程度的不同，工業(yè)廢水又分為生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水。生產(chǎn)廢水是指在使用過程中受到輕度污染或僅水溫增高的水，如冷卻水，通常經(jīng)簡單處理后即可在生產(chǎn)中重復(fù)使用.或直接排放水體。生產(chǎn)污水是指在使用過程中受到較嚴(yán)重污染的水，具有危害性，需經(jīng)處理后方可再利用或排放。不同的工業(yè)廢水所含污染物質(zhì)有所不同。如冶金、建材工業(yè)廢水含有大量無機(jī)物，食品、煉油、石化工業(yè)廢水所含有機(jī)物較多。另外

4、，不少工業(yè)廢水含有的物質(zhì)是工業(yè)原料，具有回收利用價值。城市污水通常是指排入城市排水管道系統(tǒng)的生活污水和工業(yè)廢水的混合物。在合流制排水系統(tǒng)中，還可能包括截流入城市合流制排水管道系統(tǒng)的雨水。城市污水實際上是一種混合污水，其性質(zhì)變化很大，隨著各種污水的混合比例和工業(yè)廢水中污染物質(zhì)的特性不同而異。城市污水需經(jīng)過處理后才能排入天然水體、灌溉農(nóng)田或再利用。在城市和工業(yè)企業(yè)中，應(yīng)當(dāng)有組織地、及時地排除上述廢水和雨水，否則可能污染和破壞環(huán)境，甚至形成環(huán)境公害，影響人們的生活和生產(chǎn)乃至于威脅到人身健康。二排水體制選擇（一） 排水體制排水體制是指排水系統(tǒng)對生活污水、生產(chǎn)廢水和降水所采取的不同收集和排除方式，一般分

5、為合流制和分流制兩種類型，是針對污水和雨水的合與分而言的1.合流制排水系統(tǒng)合流制排水系統(tǒng)是指將生活污水、工業(yè)廢水和雨水收入同一套排水管渠內(nèi)排除的排水系統(tǒng)，又可分為直排式合流制排水系統(tǒng)和截流式合流制排水系統(tǒng)。直排式合流制排水系統(tǒng)是最早出現(xiàn)的合流制排水系統(tǒng)，是將欲排除的混合污水不經(jīng)處理就近直接排入天然水體。因污水未經(jīng)無害化處理而直接排放，會使受納水體遭受嚴(yán)重污染。國內(nèi)外許多老城市幾乎都是采用這種排水系統(tǒng)。這種系統(tǒng)所造成的污染危害很大，現(xiàn)在一般不再采用。截流式合流制排水系統(tǒng)是在鄰近河岸的街坊高程較低側(cè)建造一條沿河岸的截流總干管，所有主干排水管的混合污水都將接入截流總干管中，合流污水由截流總干管輸送至

6、下游的排水口集中排出或進(jìn)入污水處理廠。由于雨水流量的瞬時值可能很大(取決于雨水設(shè)計采用的重現(xiàn)期、排雨水區(qū)域地面硬化情況和建筑密度以及當(dāng)?shù)氐慕涤炅康?，合流制截流總干管在管徑確定方面通常只考慮截流非雨水污水量(稱為合流制排水管道的旱流量)一定倍數(shù)的雨水量，而不是把所有雨水量都截流在截流總干管中。為此，在合流干管與截流總干管相交前或相交處需設(shè)置溢流井。由于雨天初降雨的匯集量較小，一般都在截流總干管的設(shè)計雨水截流能力范圍內(nèi)，故晴天的城市污水和雨天的初降雨都會排送至污水廠，經(jīng)處理后排入水體。當(dāng)降雨過程延續(xù)，進(jìn)入管道的混合污水流量超過截流總干管的設(shè)計輸水能力后，就有部分混合污水經(jīng)溢流井溢出直接排入水體。

7、截流式合流制排水系統(tǒng)是國內(nèi)外改造舊城區(qū)合流制排水系統(tǒng)常用的方式。這種系統(tǒng)比直排式合流制排水系統(tǒng)有所進(jìn)步，但仍有部分混合污水未經(jīng)處理直接排放，成為水體的污染源而使水體遭受污染。2.分流制排水系統(tǒng)分流制排水系統(tǒng)是指將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個或兩個以上各自獨(dú)立的管渠系統(tǒng)內(nèi)排除的排水體制。排除生活污水、工業(yè)廢水或城市污水的系統(tǒng)稱為污水排水系統(tǒng)，排除雨水的系統(tǒng)稱為雨水排水系統(tǒng)。根據(jù)排除雨水方式的不同，又分為完全分流制和不完全分流制排水系統(tǒng)。不完全分流制是指只有污水排水系統(tǒng)，而未建雨水排水系統(tǒng)，雨水沿街道邊溝、水渠、天然地面等原有雨水渠道系統(tǒng)排泄，或者在原有渠道系統(tǒng)輸水能力不足之處修建部分雨水管

8、道，待城市進(jìn)一步發(fā)展后再修建完整獨(dú)立的雨水排水系統(tǒng)，逐步改造成完全分流制排水系統(tǒng)。在一些大城市中，由于各區(qū)域的自然條件存在差異，同時排水系統(tǒng)的建設(shè)是逐步進(jìn)行和完善的，有時會出現(xiàn)混合制排水系統(tǒng)，即既有分流制也有合流制的排水系統(tǒng)?；旌现婆潘到y(tǒng)在原為合流制的城市進(jìn)行排水系統(tǒng)的改造擴(kuò)建時常常出現(xiàn)。在工業(yè)企業(yè)中，由于工業(yè)廢水成分和性質(zhì)的復(fù)雜性，與生活污水不宜混合，而且彼此之間也不宜混合，否則將造成污水和污泥處理復(fù)雜化，給廢水重復(fù)利用和有用物質(zhì)的回收造成、困難。（二） 排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計原則1. 排水系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)符合城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃，并應(yīng)與城市工業(yè)企業(yè)中期他單項工程建設(shè)密切配合，相互協(xié)調(diào)，該現(xiàn)成的道

9、路規(guī)劃、建筑界限、設(shè)計規(guī)模對排水系統(tǒng)的設(shè)計有很大的影響。2. 排水系統(tǒng)設(shè)計要與鄰近區(qū)域的污水和污泥處理和處置協(xié)調(diào)。3. 考慮污水的集中處理與分散處理。4.設(shè)計排水區(qū)域內(nèi)需考慮污水排水問題與給水工程的協(xié)調(diào)，以節(jié)省總投資。5. 排水工程的設(shè)計應(yīng)全面規(guī)劃，按近期設(shè)計考慮遠(yuǎn)期發(fā)展，。6.排水工程設(shè)計師考慮原有管道系統(tǒng)的使用可能。7.在規(guī)劃設(shè)計排水工程時必須認(rèn)真觀測執(zhí)行國家和地方有關(guān)部門制定的現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定。（三）排水體制的選擇排水系統(tǒng)體制應(yīng)根據(jù)城市及工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)的要求、污水利用情況、原油排水設(shè)施、水質(zhì)、水量、地形、對條件確定。1.從環(huán)境保護(hù)方面來看如果采用合流制將污水和雨水全部截

10、流送往污水廠進(jìn)行處理，然后再排放，從控制和防止水體的污染來看，是較好的，但這時截流主干管很大，污水廠容量也增加很多，建設(shè)費(fèi)用也相應(yīng)增加。采用截流是合流制時，雨天有部分混合污水經(jīng)溢流井溢入水體，水體受到污染。分流制排出污水和雨水，初雨徑流未加處理就直接排入水體，對城水體也會造成污染，但它比較靈活，比較容易適應(yīng)社會發(fā)展的需要，故應(yīng)采用分流制。2.從造價方面來看合流制排水管道的造價比分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價要高。3.從維護(hù)管理方面來看晴天時污水在合流制管道中只是部分流，雨天時才接近滿管流，因而雨天時合流制管道內(nèi)流速較低，易于產(chǎn)生沉淀。但據(jù)經(jīng)驗，管中的沉淀

11、易被暴雨水流沖走，這樣，合流管道的維護(hù)費(fèi)用可降低。但是，晴天和雨天時流入污水廠的水量變化很大，增加了合流制排水系統(tǒng)污水廠運(yùn)行管理的復(fù)雜性。綜合考慮各個因素，為了更好的保護(hù)環(huán)境，適應(yīng)以后的發(fā)展，且便于污水廠的運(yùn)行管理，采用分流制排水系統(tǒng)，即采用兩個（雨水、污水）管道系統(tǒng)。本次設(shè)計只做污水系統(tǒng)的設(shè)計與計算。污水管道系統(tǒng)的設(shè)計一污水設(shè)計流量的確定 人口密度為：400cap/104m2;街坊總面積為：200 ×320 ×9+200 ×300 ×2 +250 ×300 ×2=846000m2=84.6×104 m2; 則服務(wù)總?cè)丝跀?shù)為

12、:400×84.6=33840 cap; 污水量標(biāo)準(zhǔn)為140L/（cap. d） 居民平均日生活污水量為：Qd=q1iN1i/(24×3600) = 140×33840 /(24×3600)=54.83L/s 總變化系數(shù)為： Kz=2.7/Qd0.11=2.7/54.830.11=1.74 居民生活污水設(shè)計流量：Q1= KzQd=1.7454.83=95.40L/s ，工廠的生活污水設(shè)計流量Q2=8.24L/s淋浴Q3=6.84L/s，生產(chǎn)污水設(shè)計流量Q4=26.4 L/s,總設(shè)計流量Qh =Q1+ Q2+ Q3 +Q4=95.40+ 8.24+ 6.8

13、4+ 26.4=136.88 L/s,居民生活污水平均日流量按街坊面積比分配比流量 qA= Qd/Ai=54.83/84.6 =0.650 ( L/s)/ 104m2 。二污水主干管流量設(shè)計各管段的生活污水總變化系數(shù)按照線性內(nèi)插法求得，各設(shè)計管段的設(shè)計流量應(yīng)列表計算，各干管設(shè)計流量計算見附表1，三主干管管水力計算在確定管段設(shè)計流量后，便可以從上游管段開始依次進(jìn)行主干管各設(shè)計管段的水力計算。一般常列表進(jìn)行計算，水力計算步驟如下： 計算每一設(shè)計管段的長度，結(jié)果見附表2從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計管段的長度，列入表中。 將各設(shè)計管段的設(shè)計流量列入表中第3項。設(shè)計管段起訖點(diǎn)檢查井處的地面標(biāo)高列入表中

14、。 計算每一設(shè)計管段的地面坡度，計算每一設(shè)計管段的地面坡度，作為確定管道坡度時參考。 確定起始管段設(shè)計參數(shù)確定起始管段的管徑以及設(shè)計流速v，設(shè)計坡度I，設(shè)計充滿度h/D。首先擬采用最小管徑mm，即查水力計算圖。在這張計算圖中，管徑D和管道粗糙系數(shù)n為已知，其于4個水力因素只要知道2個即可求出另外2個?，F(xiàn)已知設(shè)計流量，另1個可根據(jù)水力計算設(shè)計數(shù)據(jù)的規(guī)定設(shè)定。本城鎮(zhèn)由于管段的地面坡度很小，為了不使整個管道系統(tǒng)的埋深過大，宜采用最小設(shè)計坡度為設(shè)定數(shù)據(jù)。將所確定的管徑D、管道坡度I、流速v、充滿度h/D分別列入下表中的第4、5、6、7項。充滿度如下圖所示：hD圖3.1充滿度示意圖 確定其他管段設(shè)計參數(shù)

15、確定其它管段的管徑D、設(shè)計流速v、設(shè)計充滿度h/D和管道坡度I。通常隨著設(shè)計流量的增加，下一個管段的管徑一般會增大一級或兩級（50mm為一級），或者保持不變，這樣便可根據(jù)流量的變化情況確定管徑。然后可根據(jù)設(shè)計流速隨著設(shè)計流量的增大而逐段增大或保持不變的規(guī)律設(shè)定設(shè)計流速。根據(jù)Q和v即可在確定D那張水力計算圖中查出相應(yīng)的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合設(shè)計規(guī)范的要求，說明水力計算合理，將計算結(jié)果填入表中相應(yīng)的項中。在水力計算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之間存在相互制約的關(guān)系，因此在查水力計算圖時實際存在一個試算過程。最大設(shè)計充滿 表3-2管徑（D）或暗渠高（H）（mm）

16、最大設(shè)計充滿度（）200-300350-450500-90010000.550.650700.75 最小管徑與最小設(shè)計坡度原因： 養(yǎng)護(hù)方便：一般在污水管道的上游部分，設(shè)計流量很小，若根據(jù)流量計算，則管徑會很小，根據(jù)養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗表明，管徑過小易堵塞，使養(yǎng)護(hù)管道的費(fèi)用增加。而小口徑管道直徑相差一號在同樣埋深下，施工費(fèi)用相差不多。 減小管道的埋深：此外采用較大的管徑，可選用較小的坡度，使管道埋深減小。最小管徑可見下表。最小設(shè)計坡度：相應(yīng)于管內(nèi)最小設(shè)計流速時的坡度叫做最小設(shè)計坡度，即保證管道內(nèi)污物不淤積的坡度。最小管徑與最小設(shè)計坡度可見下表： 表3-3污水管道位置最小管徑（mm）最小設(shè)計坡度街坊和廠區(qū)內(nèi)街

17、道2003000.0040.003 計算各管段上端、下端的水面、管底標(biāo)高及其埋設(shè)深度： 根據(jù)設(shè)計管段長度和管道坡度求降落量。 根據(jù)管徑和充滿度求管段的水深。 確定管網(wǎng)系統(tǒng)的控制點(diǎn)。本題離污水廠最遠(yuǎn)的干管起點(diǎn)是13及1點(diǎn)，13點(diǎn)的埋深可用最小覆土厚度的限值確定，因此至南地面坡度約為0.0025，可取干管坡度與地面坡度近似，因此干管埋深不會增加太多，整個管線上又無個別低洼點(diǎn)，見表4-5,故13點(diǎn)的埋深不能控制整個主干管的埋設(shè)深度。對主干管起決定作用的控制點(diǎn)是1點(diǎn)。1點(diǎn)是主干管的起始點(diǎn)，它的埋深考慮到管道內(nèi)污水冰凍，地面荷載，覆土厚度等各因素。 求設(shè)計管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高及埋設(shè)深度。

18、求設(shè)計管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高及埋設(shè)深度如下圖所示：圖3.2管道埋深示意圖 最小埋深確定污水管道最小埋設(shè)深度時，必須考慮下列因素：（a）必須防止管內(nèi)污水冰凍或土壤冰凍而損壞管道，土壤的冰凍深度，不僅受當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊?，而且與土壤本身的性質(zhì)有關(guān)。所以，不同的地區(qū)，由于氣候、條件不同，土壤性質(zhì)不同，土壤的冰凍深度也各不相同。在污水管道工程中，一般所采用的土壤冰凍深度值，是當(dāng)?shù)囟嗄暧^測的平均值。由于生活污水水溫教高，且保持一定的流量不斷地流動，所以污水不易冰凍。由于污水水溫的輻射作用，管道周圍的土壤不會冰凍，所以，在污水管道的設(shè)計中，沒有必要將整個管道都埋設(shè)在土壤的冰凍線以下。但如果將管道全

19、部埋在冰凍線以上，則會因土壤凍漲而損壞管道基礎(chǔ)。 （b） 必須保證管道不致因為地面荷載而破壞為保證污水管道不因受外部荷載而破壞，必須有一個覆土厚度的最小限值要求，這個最小限值，被稱為最小覆土厚度。此值取決于管材的強(qiáng)度、地面荷載類型及其傳遞方式等因素?，F(xiàn)行的室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定：在車行道下的排水管道，其最小覆土厚度一般不得小于0.7 m。在對排水管道采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧┖?，其最小覆土厚度值可以酌減。 污水管道的銜接 檢查井設(shè)置原則：污水管道在管徑、坡度、高程、方向發(fā)生變化及支管接入的地方及直線管段每隔一定距離。 水管道在檢查井中銜接時應(yīng)遵循兩個原則：（a） 盡可能提高下游管段的高程，以減少管道埋深

20、，降低造價；（b） 避免上游管段中形成回水而造成淤積。 管道的銜接方法：主要有水面平接、管頂平接兩種 :（a）水面平接：是指在水力計算中，上游管段終端和下游管段起端在指定的設(shè)計充滿度下的水面相平，即上游管段終端與下游管段起端的水面標(biāo)高相同。 適用于管徑相同時的銜接。（b）管頂平接：是指在水力計算中，使上游管段終端和下游管段起端的管頂標(biāo)高相同。采用管頂平接時，下游管段的埋深將增加。 這對于平坦地區(qū)或埋深較大的管道，有時是不適宜的。這時為了盡可能減少埋深，可采用水面平接的方法。謝辭以上內(nèi)容為本次課程設(shè)計的依據(jù)與計算過程，其中不足之處請老師給予糾正。通過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)，我掌握了排水工程的一些專業(yè)知識

21、，而這次設(shè)計讓我對給排水系統(tǒng)有了更進(jìn)一步的了解，在設(shè)計過程中也遇到了很多問題，比如用CAD畫圖，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下，終于順利完成了本次設(shè)計?？傊?，通過本次課程設(shè)計，使我鞏固了已經(jīng)學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，鍛煉了綜合運(yùn)用所學(xué)知識和解決問題的能力，培養(yǎng)了獨(dú)立完成對小區(qū)的污水管道的設(shè)計能力，同時又加強(qiáng)了計算機(jī)繪圖能力，真正實現(xiàn)了由理論向?qū)嵺`的過渡。本設(shè)計是在陳勇老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。老師嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，科學(xué)的工作方法深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到最終完成，老師提出了許多的寶貴意見，并始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。最后再次感謝老師的耐心教導(dǎo)

22、及在設(shè)計中給予的指導(dǎo)與幫助。謝謝你們!參考文獻(xiàn)1 孫慧修.排水工程M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999；2 姚雨霖.城市給排水工程M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986；3 利亞峰.給水排水工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003；4 葉曉芹.給水排水工程制圖M.北京: 高等教育出版社,1993；5 田會杰給水排水工程施工(第二版)M.北京: 中國建筑工業(yè)出版社,2005；6農(nóng)業(yè)水利工程英語(第二版)M.北京: 中國水利水電出版社,2005；7給水排水管道工程(第四版)M.北京: 中國水利水電出版社,2005.附表附表1污水主干管設(shè)計流量計算表管段編號居 住 區(qū) 生 活污 水 量 Q集 中 流 量設(shè)計流量L/s本 段 流 量轉(zhuǎn)輸流量q L/s合計平均流量L/s總變化系數(shù)K生活污水設(shè)計流量QL/s本段L/s轉(zhuǎn)輸L/s街坊面積10比流量qL/s·10流量qL/s1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11126.000.653.903.902.308.978.977241.4841.48236.000.653.907.802.1516.7741.4858.258129.