排水工程課程設(shè)計(jì)說明書

1、1 .設(shè)計(jì)原始資料22 .設(shè)計(jì)任務(wù)33 .污水管道的設(shè)計(jì)33.1 在小區(qū)平面圖上布置污水管道33.2 街區(qū)編號(hào)并計(jì)算其面積33.3 劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量43.4 水力計(jì)算53.5 注意事項(xiàng)73.6 污水主干管水力計(jì)算表73.7 繪制管道平面圖和縱剖面圖74 .雨水管道的設(shè)計(jì)74.1 劃分排水流域和管道定線74.2 劃分并計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的匯水面積84.3 確定各排水流域的平均徑流系數(shù)、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P、地面集水時(shí)間以及折減系數(shù)m84.4 求單位面積徑流量qo94.5 列表進(jìn)行雨水干管的設(shè)計(jì)流量和水力計(jì)算，以求得各管段的設(shè)計(jì)流量-94.6 繪制雨水管道平面圖及縱剖面圖94.7 注意事項(xiàng)95 .設(shè)

2、計(jì)小結(jié)96 .參考文獻(xiàn)107 .圖紙部分1 .設(shè)計(jì)原始資料1.1 湖南地區(qū)某城鎮(zhèn)總平面圖一張。1.2 居住情況：區(qū)域名稱街坊人口密度(人/公項(xiàng))房屋建筑層數(shù)衛(wèi)生情況近期遠(yuǎn)期河南區(qū)3505005室內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備和淋浴設(shè)備河北區(qū)3504003室內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備和淋浴設(shè)備1.3城市位于我國(guó)的湖南地區(qū)，凍線深度為0.20.4米；年平均降雨量為1400毫米1.4土壤為砂粘土，地下水位距地表67米。1.5 雨量資料：本地暴雨強(qiáng)度公式為167A1(1clgp)一一q=產(chǎn)L/s-ha(tb)有關(guān)參數(shù)：A1=20C=0.7b=19n=0.861.6 各種性質(zhì)地面所占百分比地面復(fù)蓋名稱各種屋間碎瀝吉路面

3、碎石路面非鋪砌地面瀝青表面處理的碎石路面公園和菜地所占百分比(%)438419620430.980.940.4190.360.6200.54384196201.7 常年主要風(fēng)向：西北風(fēng)；夏季主風(fēng)向：南風(fēng)1.8 區(qū)域內(nèi)河流水位：最高水位最低水位平均水位4438401.9 附近農(nóng)品灌溉情況：無(wú)污水灌溉農(nóng)田習(xí)慣，也沒有農(nóng)灌渠道1.10 電力供應(yīng)情況：電力供應(yīng)正常，有三個(gè)電源可供選擇。1.11 工業(yè)企業(yè)規(guī)劃資料（見附表1）,各企業(yè)生產(chǎn)廢水和生活污水流量計(jì)算表（見附表2）。2 .設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)給予的城市規(guī)劃平面圖，按照完全分流制做出該城市排水管道的初步設(shè)計(jì)。包括計(jì)算說明書一份（列出作為設(shè)計(jì)依據(jù)的資料及全部

4、計(jì)算），排水系統(tǒng)總平面圖一張，污水主干管縱剖面圖一張，雨水干管縱剖面圖一張。3 .污水管道的設(shè)計(jì)3.1 在城市總平面圖上布置污水管道從城市總平面圖上可知該城市以河流為界限分為兩個(gè)大的排水區(qū)域。河北區(qū)：該區(qū)大部分地區(qū)地勢(shì)自北向南傾斜，唯有西北角一小部分有一突起高地，可分為兩個(gè)排水流域，高地北部及東部、東南部為一排水流域，具西南部?jī)蓧K街區(qū)為另一排水流域；河南地區(qū)：該區(qū)自南向北傾斜，坡度較大，無(wú)明顯分水線、可劃分為一個(gè)排水流域。街道支管布置在街區(qū)地勢(shì)較低一側(cè)的道路下，干管基本上與等高線垂直布置；由城市常年主風(fēng)向以及河流流向可知污水廠應(yīng)設(shè)在城市的東南方向，所以主干管流向應(yīng)為自西向東，主干管布置在河兩岸

5、，基本上與等高線平行。整個(gè)管道系統(tǒng)呈截流式形式布置。（見附圖）3.2 街區(qū)編號(hào)并計(jì)算其面積將各街區(qū)遍上號(hào)碼，并按各街區(qū)的平面范圍計(jì)算它們的面積，列入表4中。用箭頭標(biāo)出各街區(qū)的污水排出方向（見附圖）。街區(qū)面積表4街區(qū)編號(hào)12345678910面積（ha）1.102.883.601.483.673.323.283.783.533.85街區(qū)編號(hào)11121314151617181920面積（ha）3.872.543.643.223.191.875.245.364.973.98街區(qū)編號(hào)21222324252627282930面積（ha）3.723.413.043.847.025.534.212.772.

6、712.33街區(qū)編號(hào)31323334353637383940面積（ha）2.862.632.733.065.104.423.433.603.113.33街區(qū)編號(hào)41424344454647484950面積(ha)0.685.004.175.464.543.333.623.083.331.77街區(qū)編號(hào)51525354555657585960面積(ha)5.165.025.434.883.794.303.603.983.956.59街區(qū)編號(hào)6162面積(ha)6.156.683.3劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量根據(jù)設(shè)計(jì)管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管中有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)和旁側(cè)支管進(jìn)入的點(diǎn)，作為設(shè)

7、計(jì)管段的起迄點(diǎn)，并給檢查并編上號(hào)碼(檢查井地面標(biāo)高及各設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)度分別見表5、表6)。因排水管區(qū)遇到鐵路及河流，不能按原有的坡度埋設(shè)，所以要設(shè)倒虹管。地面標(biāo)高表表5檢查井編號(hào)7a7811a1b地面標(biāo)高(m)50.0249.6847.2845.2645.3945.11檢查井編號(hào)2345627地面標(biāo)高(m)45.3945.1445.1145.0845.1445.21檢查井編號(hào)40地面標(biāo)高(m)45.27管道長(zhǎng)度表表6管道編號(hào)7a-77-88-11-1a1a-1b1b-22-33-4管道長(zhǎng)度(m)235225175140163133330330管道編號(hào)4-55-66-2727-40管道長(zhǎng)度(m)57

8、526016038該城市污水排水管道系統(tǒng)按照遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計(jì)，河北區(qū)人口密度為400(capha),河南區(qū)人口密度為500(capha);河北區(qū)總面積為99.14ha,河南區(qū)總面積為136.59ha,所以該城市遠(yuǎn)期總居住人口數(shù)為99.14400+136.59500=107951人。所以該城市屬于一區(qū)中小城市，取綜合生活用水定額為250L/S;該城市綜合污水定額按照綜合生活用水定額的80%計(jì)算，所以綜合生活污水定額為25080%=200L/(capd)。則河北區(qū)每ha街區(qū)面積的生活污水平均流量(比流量)為：400200,q0=0.926(L/s-ha)86400河南區(qū)每ha街區(qū)面積的生活污水平均流量

9、(比流量)為：500200dq0=1.157(L/sha)86400城鎮(zhèn)生活污水總變化系數(shù)按照表7計(jì)算：生活污水量總變化系數(shù)表7污水平均日流量(L/s)55Q1000總變化系數(shù)(Kz)2.32.7Kz=0.11Q1.3該城污水管網(wǎng)中總共有3個(gè)集中流量，根據(jù)附表2的計(jì)算結(jié)果可得到各集中流量的大小，如表7所示：企業(yè)集中流量L/s工廠149.98工廠244.89火車站5.80工廠1、工廠2以及火車站的集中流量分別從檢查井6、16、12進(jìn)入，街區(qū)本段流量按照q=q0*F計(jì)算；各設(shè)計(jì)管短的設(shè)計(jì)流量應(yīng)列表計(jì)算。在初步設(shè)計(jì)階段只計(jì)算一根干管和主干管的設(shè)計(jì)流量，如附表3所示：3.4水力計(jì)算在確定設(shè)計(jì)流量后，選

10、取距離污水廠最長(zhǎng)的一條管段7a-7-8-1-1a-1b-2-3-4-5-6-27-40為水力計(jì)算管段，便可以從上游管段開始依次進(jìn)行各設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算。一般常列表進(jìn)行計(jì)算，水力計(jì)算步驟如下：3.4.1. 從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度，列入附表4中的第2項(xiàng)。3.4.2. 將各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量列入表中第3項(xiàng)。設(shè)計(jì)管段起訖點(diǎn)檢查井處的地面標(biāo)高列入表中第10、11項(xiàng)。3.4.3. 計(jì)算每一設(shè)計(jì)管段的地面坡度(地面坡度地嗎差),如表8所示，作為距離確定管道坡度時(shí)參考。表8管段7a-77-88-11-1a1a-1b1b-22-33-44-55-66-2727-40I(%o)1.510.711

11、.50.91.72.10.70.10.1-0.2-0.4-1.63.4.4.確定起始管段的管徑以及設(shè)計(jì)流速v,設(shè)計(jì)坡度I,設(shè)計(jì)充滿度h/D首先擬采用最小管徑300mm即查水力計(jì)算圖。在這張計(jì)算圖中，管徑D和管道粗糙系數(shù)n為已知，其于4個(gè)水力因素只要知道2個(gè)即可求出另外2個(gè)?，F(xiàn)已知設(shè)計(jì)流量，另1個(gè)可根據(jù)水力計(jì)算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的規(guī)定設(shè)定。本城鎮(zhèn)由于管段的地面坡度變化較大，為了不使整個(gè)管道系統(tǒng)的埋深過大，宜采用與地面坡度較為接近的設(shè)計(jì)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(xiàng)。因?yàn)槌跏脊艿?a-7-8-1的管道設(shè)計(jì)流量，小于300mm對(duì)應(yīng)的最小設(shè)計(jì)流

12、量21.06L/S,為不計(jì)算管段，按照其對(duì)應(yīng)的最小設(shè)計(jì)坡度敷設(shè)，不進(jìn)行水力計(jì)算。3.4.5. 確定其它管段的管徑D設(shè)計(jì)流速v、設(shè)計(jì)充滿度h/D和管道坡度I。通常隨著設(shè)計(jì)流量的增加，下一個(gè)管段的管徑一般會(huì)增大一級(jí)或兩級(jí)（50mn*一級(jí)），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(jì)流速隨著設(shè)計(jì)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(jì)流速。根據(jù)Q和v即可在確定D的那張水力計(jì)算圖中查出相應(yīng)的h/D和I值，若h/D和I值，符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，即h/D小于D對(duì)應(yīng)的最大設(shè)計(jì)充滿度（如表9所示），I大于D對(duì)應(yīng)的最小設(shè)計(jì)坡度（如表10所示），說明水力計(jì)算合理，將計(jì)算結(jié)果填入表中相應(yīng)的項(xiàng)

13、中。在水力計(jì)算中，由于Qv、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(jì)算圖時(shí)實(shí)際存在一個(gè)試算過程。最大設(shè)計(jì)充滿度表9管徑（D）或暗渠局（H）（mrm最大設(shè)計(jì)充滿度（）D200-3000.55350-4500.65500-9000.7010000.75最小設(shè)計(jì)充滿度表10D(mm)2002503003504004505006007008009001000I(%o)4.03.53.02.01.51.31.130.90.7250.60.60.53.4.6. 計(jì)算各管段上端、下端的水面、管底標(biāo)高及其埋設(shè)深度:1）根據(jù)設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)度和管道坡度求降落量。（ 2） 根據(jù)管徑和充滿度求管段內(nèi)

14、的水深。（ 3） 確定管網(wǎng)系統(tǒng)的控制點(diǎn)。本題計(jì)算得是離污水廠最遠(yuǎn)的管段，其起點(diǎn)是7a點(diǎn)，因該地區(qū)土壤水凍深度為0.2-0.4m，所以控制點(diǎn)的埋深用最小覆土厚度的限值0.7m確定。因7a點(diǎn)至下游1點(diǎn)的管段為不計(jì)算管段，所以按照D=300mm對(duì)應(yīng)的最小設(shè)計(jì)坡度0.0030敷設(shè)管道，因此處管段地面坡地較大，會(huì)引起管道埋深減小的很快；1點(diǎn)下游的管段地面坡度較小，應(yīng)按照與地面坡度相近的設(shè)計(jì)坡度敷設(shè)，以減少管道埋深。所以1點(diǎn)位本水力計(jì)算管段的控制點(diǎn)，按照最小覆土厚度等要求，確定其賣身為1.02m。（其中存在一個(gè)試算過程）（ 4） 求設(shè)計(jì)管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高及埋設(shè)深度。3.5 注意事項(xiàng)3.5.

15、1 異徑管采用管頂平接，而出現(xiàn)回水現(xiàn)象時(shí)該用水面平接（如管段2-3與管段3-4的接口）。3.5.2 必須注意管道敷設(shè)坡度與地面坡度的關(guān)系。3.5.3 水力計(jì)算自上游依次向下游進(jìn)行，管徑依次增大，流速依次增大。3.6 污水主干管水力計(jì)算表（見附表4）。3.7 繪制管道平面圖和縱剖面圖本題的設(shè)計(jì)深度僅為初步設(shè)計(jì)，因此，在水力計(jì)算結(jié)束后將計(jì)算所得的管徑、坡度等數(shù)據(jù)標(biāo)注在圖上。因該城市地質(zhì)為砂質(zhì)粘土，所以在管道敷設(shè)時(shí)采用135管座混凝土帶型基礎(chǔ)。詳見管道平面圖及縱剖面圖。4.雨水管道的設(shè)計(jì)4.1 劃分排水流域和管道定線根據(jù)居住區(qū)平面圖和資料知該地區(qū)地形坡向河流，故排水流域按城市主要街道的匯水面積劃分，

16、流域分界線如總平面圖所示，因該城市中間有河流，故可以將河北區(qū)和河南區(qū)別排入河流。由于地形對(duì)排除雨水有利，擬采用分散出口的雨水管道布置形式。雨水干管基本垂直于等高線，布置在排水流域地勢(shì)較低一側(cè)，這樣雨水能以最短距離靠重力流分散就近排入水體。雨水支管設(shè)在街坊較低側(cè)的道路下。因河流洪水位線較高，距離河岸地面僅1m，所以雨水進(jìn)入河流時(shí)需經(jīng)過提升泵站，為節(jié)約泵站的造價(jià)及經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)用，可將就進(jìn)的雨水干管匯集起來，集中設(shè)置雨水泵站；又考慮到河流上兩座橋的交通樞紐作用，故雨水管道盡可能避免穿越橋所在的道路，所以在河流兩側(cè)，以河流上兩座橋梁為分界線分別設(shè)置3個(gè)雨水泵站。河流的位置確定了雨水出水口的位置，雨水出水

17、口位于河岸邊，故河北區(qū)雨水主干管的走向?yàn)樽员毕蚰?，河南區(qū)雨水主干管的走向?yàn)樽阅舷虮薄?.2 劃分并計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的匯水面積根據(jù)管道的具體位置，在管道轉(zhuǎn)彎處、管徑或坡度改變處，有支管接入處或兩條以上管道交匯處以及超過一定距離的直線管段上都應(yīng)設(shè)置檢查井。根據(jù)管道的具體位置劃分設(shè)計(jì)管段，并將設(shè)計(jì)管段的檢查并依次編號(hào)，各檢查井的地面標(biāo)高見表11,各設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)度見表12:地面標(biāo)高表表11檢查井編號(hào)47484950515253地面標(biāo)高(m)49.1648.8848.7547.7547.1846.1845.15管道長(zhǎng)度表表12管道編號(hào)47-4848-4949-5050-5151-5252-53管道長(zhǎng)度(m)

18、178190210200222190各設(shè)計(jì)管段的匯水面積的劃分應(yīng)結(jié)合地形坡度、匯水面積的大小以及雨水管道布置等情況而劃定。按照就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積，并將每塊的編號(hào)、雨水流向標(biāo)注在城鎮(zhèn)總平面圖上，表13為各設(shè)計(jì)管段的匯水面積計(jì)算表:雨水匯水面積計(jì)算表表13設(shè)計(jì)管段編號(hào)本段匯水面積編號(hào)本段匯水面積(ha)轉(zhuǎn)輸匯水面積(ha)總匯水面積(ha)47-4822.881.103.9848-49一一3.983.9849-5033.603.987.5850-51113.877.5811.4551-52194.9711.4516.4252-53265.5311.6221.954.3確定各排水

19、流域的平均徑流系數(shù)、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P、地面集水時(shí)間以及折減系數(shù)由設(shè)計(jì)原始資料可得當(dāng)?shù)鼐C合徑流系數(shù)也為0.6;根據(jù)該城市的地面地形特點(diǎn)以及匯水面積的地區(qū)建設(shè)性質(zhì)和氣象特點(diǎn)選擇設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為1a；根據(jù)該城市的建筑密度情況及地形坡度和地面覆蓋種類，確定地面集水時(shí)間為10min；因該城市地形變化幅度較大，所以選取折減系數(shù)m為1.8。4.4 求單位面積徑流量q0本地暴雨強(qiáng)度公式為q=167Al(1 clgp)(t b)nL/s - ha有關(guān)參數(shù)：A=20 C=0.7 b=19 n=0.86 t=t1 +mt2o= q ?巾= (2920041.8*t2).864.5 列表進(jìn)行雨水干管的設(shè)計(jì)流量和水力計(jì)算，以求得各管段的設(shè)計(jì)流量管道起點(diǎn)的埋深根據(jù)根據(jù)冰凍情況、雨水管道銜接要求及承受荷載要求以及覆土厚度等條件，采用1.80m。自上游向下游依次計(jì)算、確定各管段的管徑、坡度、流速、管底標(biāo)高和管道埋深。見附表5。4.6 繪制雨水管道平面圖及縱剖面圖本題的設(shè)計(jì)深度僅為初步設(shè)計(jì)，因此，在