排水系統(tǒng)設計計算說明書

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1設計原始資料 3\o"CurrentDocument"城市概況 3\o"CurrentDocument"概況 3\o"CurrentDocument"規(guī)劃人口 3\o"CurrentDocument"自然條件 3\o"CurrentDocument"地理位置 3\o"CurrentDocument"氣象資料 3\o"CurrentDocument"水文資料 3\o"CurrentDocument"工程地質與地震資料 4\o"CurrentDocument"城區(qū)排水現(xiàn)狀及排水規(guī)劃 4\o"CurrentDocument"排水現(xiàn)狀 4\o"CurrentDocument"排水規(guī)劃 4\o"CurrentDocument"布置原則 4\o"CurrentDocument"工業(yè)廢水排放情況 4\o"CurrentDocument"2污水管道系統(tǒng) 5\o"CurrentDocument"管道定線和平面布置的組合 5\o"CurrentDocument"計算街區(qū)面積 5\o"CurrentDocument"劃分設計管段 6\o"CurrentDocument"計算設計流量 6\o"CurrentDocument"水力計算 7\o"CurrentDocument"3雨水管道系統(tǒng) 9\o"CurrentDocument"劃分排水流域和管道定線 9\o"CurrentDocument"劃分設計管段 9\o"CurrentDocument"劃分并計算各設計管段的匯水面積 10\o"CurrentDocument"確定各排水流域平均徑流系數(shù)、設計重現(xiàn)期、地面集水時間 10\o"CurrentDocument"管段的設計流量 10\o"CurrentDocument"雨水干管水力計算 11\o"CurrentDocument"水力計算設計數(shù)據(jù) 11\o"CurrentDocument"水力計算步驟 11\o"CurrentDocument"4主要設計管材及構筑物 13\o"CurrentDocument"管材 13\o"CurrentDocument"接口形式 13\o"CurrentDocument".基礎形式 13\o"CurrentDocument"構筑物 14\o"CurrentDocument"參考文獻： 141設計原始資料城市概況概況黃岡市位于湖北省東部，長江中游北岸，南臨長江，與鄂州市隔江相望，處在鄂、豫、皖、贛四省的交界地區(qū)。黃州區(qū)現(xiàn)為黃岡市委、市政府所在地,是黃岡市政治、經濟、文化、商貿中心，是以發(fā)展紡織、機械、地方性輕加工工業(yè)及旅游業(yè)為主的歷史文化古城。擬建黃州新區(qū)（現(xiàn)路口鎮(zhèn)）位于黃岡市城區(qū)東北部，建成后將成為黃州區(qū)政府所在地，是未來黃州區(qū)政治、經濟、文化、商貿中心。黃州新城區(qū)南隔106國道與白潭湖相望，北依余家潭、蔡家潭，東起謝家小灣、西抵三臺河。規(guī)劃人口《黃岡市黃州新區(qū)分區(qū)規(guī)劃（2010?2020年）》中確定新區(qū)的性質將是以旅游、休閑、娛樂、居住等為主的現(xiàn)代化城市新區(qū)，適當發(fā)展電子等高新技術產業(yè)。根據(jù)《黃岡市城市總體規(guī)劃》及黃州新區(qū)的實際情況，至2020年,黃州新區(qū)總人口為5.5萬人。自然條件地理位置黃岡市黃州新區(qū)位于東經114°24,?115°14,，北緯30°24~30°53,，沿長江上到武漢78km,下至黃石45km。氣象資料黃州新區(qū)屬大陸性季風氣候，四季分明，雨量充沛，年平均氣溫16.8°C,年降雨量1252.2mm,常年主導風向冬季為北風，夏季為南風。水文資料長江：最高洪水位為25.65m（黃海高程系，下同），最低水位為12.69m,平均水位為18.5m,最大流量72000m3/s,多年平均流量25000m3/s。三臺河：最高水位21.03m,最低水位16.50m,平均水位為16.80m。余家潭：最高水位21.50m,最低水位17.50m,平均水位為18.50m。工程地質與地震資料黃州新區(qū)地貌多為丘陵崗地,地勢為南高北低,地質條件良好。地基承載力一般為10~12噸/m2。根據(jù)國家地震局武漢地震大隊1997年湖北省地震烈度區(qū)劃調查得黃岡市地震烈度為5.5級。城區(qū)排水現(xiàn)狀及排水規(guī)劃排水現(xiàn)狀黃州新區(qū)將以原路口鎮(zhèn)為主進行建設。該鎮(zhèn)現(xiàn)狀居住用地主要沿106國道北側和支路呈帶狀分布，居住地布局分散，建筑多為農村住宅，大部分區(qū)域目前為農田，尚無排水設施，沒有生活污水收集系統(tǒng)，雨水基本上隨坡漫流至余家潭的兩個湖漢。在黃州新區(qū)范圍內現(xiàn)有兩個城市水體，一是三臺河，流動水體，位于城區(qū)西側；二是余家潭，為封閉性水體，位于城區(qū)西邊北部，離三臺河比較近，若余家潭蓄水容量不夠，可將余家潭與三臺河連通。排水規(guī)劃①排水體制:規(guī)劃采用雨、污分流體制，新區(qū)排水管網(wǎng)相對獨立自成系統(tǒng)。②雨水:雨水管道依據(jù)地勢敷設，就近分散排入自然水體。③污水:污水干管沿規(guī)劃道路由南向北敷設干管，城市污水逐步由東向西集中至污水處理廠，處理后尾水排入三臺河。布置原則雨水：充分利用新區(qū)現(xiàn)有河流湖泊，結合新區(qū)地形地貌，盡量利用地形坡度，合理組織雨水管的敷設，就近分散排入水體。污水：根據(jù)黃岡市總體規(guī)劃，新區(qū)污水收集后在三臺河邊建污水處理廠處理后排放。工業(yè)廢水排放情況黃州新建城區(qū)內發(fā)展一些無污染、廢水排放量少的工業(yè)。排水量較大的單位主要有：花園生物制品廠：Q=2000m3/d；中心醫(yī)院：Q=1500m3/d，Kh=1.4；塑料城：Q=1800m3/d。2污水管道系統(tǒng)管道定線和平面布置的組合在總平面圖上確定污水管道的位置和走向，定線應遵循的原則為：應盡可能的在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大流域的污水能自流排出。在一定條件下，地形一般是影響管道定線的主要因素，定線時應充分利用地形，使管道的走向符合地形趨勢，一般宜順坡排水。污水管道中的水流靠重力流動，因此管道必須具有坡度。污水支管的平面布置取決于地形及街區(qū)建筑特征，并應便于用戶接管排水，該城區(qū)面積較大且地勢平坦，宜采用周邊式在街區(qū)四周的街道敷設污水管道，建筑物的污水排出管可與街道支管連接。污水主干管的走向取決于污水廠和出水口的位置。該城區(qū)采用的排水體制為分流制系統(tǒng)，定線時必須在平面和高程上互相配合?？紤]到地質條件，地下構筑物以及其他障礙物對管道定線的影響，應將管道，特別是主干管布置在堅硬密實的土壤中，盡量避免或減少管道穿越高地，基巖淺露地帶，或基質土壤不良地帶，盡量避免或減少與河道、山谷、鐵路及各種地下構筑物交叉。管道定線時還需考慮街道寬度及交通情況污水干管一般不宜敷設在交通繁忙而狹窄的街道下。為了增大上游干管的直徑，減小敷設坡度，以致能減少整個管道系統(tǒng)的埋深，將產生大流量污水的工廠或公共建筑物的污水排出口接入污水干管起端是有利的。從設計區(qū)總平面圖可知該區(qū)地勢自東北方向向西南方向傾斜，坡度較小，采用截流制。街道支管布置在街區(qū)地勢較低一側的道路下，干管基本上與等高線垂直布置，主干管布置在設計區(qū)南部，基本上與等高線平行?？梢宰屛鬯宰疃痰木嚯x最快的排入到污水廠中。計算街區(qū)面積按各街區(qū)的平面范圍計算它們的面積，列入下表。用箭頭標出各街區(qū)的污水排出的方向。

街區(qū)編號街區(qū)面積(ha)19.5627.20315.69413.91513.14612.23712.78812.29910.421010.781111.55129.871310.381411.331511.281612.01179.511810.23199.32劃分設計管段根據(jù)設計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入的點和旁側支管進入的點，作為設計管段的起迄點，并給檢查井編上號碼。各設計管段的設計流量應列表計算。在初步設計階段只計算干管和主干管的設計流量。計算設計流量該城區(qū)總人口為5.5萬人。綜合生活用水量(含公共建筑用水)定額按黃岡市地理位置和城市等級,根據(jù)《室外給水設計規(guī)范》GB50013-2006,其標準按170?280L/cap.d計算。人均生活污水量標準按綜合生活用水量標準的90%計。取人均綜合生活用水量為208L/(cap-d)。則可求得比流量為:q=208X0.9X55000/213.78/86400=0.558(L/(s-ha))本設計中共有3個集中流量，花園生物制品廠、中心醫(yī)院、塑料城，流量分別為23.15L/s、24.31L/s、20.83L/s,分別通過檢查井8、21、30直接進入城市污水管道?？傋兓禂?shù)的確定：'2.3 Q<5L[sK=卜.7/Q0.11 5<Q<1000L/sz1.3 Q>1000L/s式中，Q為平均日平均時污水流量(L/s)。(見附件一水力計算在確定設計流量后，便可以從上游管段開始依次進行主干管和干管的各設計管段的水力計算。(見附件二)。污水管道水力學設計的公式：q=Avv1八，V=—R2/311/2nTOC\o"1-5"\h\zqv-設計管道的設計流量， m3/sA-設計管道的過水面積， m2v-設計管道過水斷面的平均流速， m/sR-水力半徑， mI-設計管道的水力坡度n-管壁粗糙系數(shù)；本次污水管道設計中 n=0.014設計原則查閱《室外給水設計規(guī)范》，其中對污水管道的一些設計參數(shù)做了規(guī)定。本設計遵循以下原則：(1)設計充滿度最大設計充滿度管徑D或渠道高度H(mm)最大設計充滿度h/D或h/H7⑵設計流速為了保證管道內不產生淤積，除不計算管段外，管道最小設計流速為0.6m/s。⑶最小管徑在街道下的最小管徑為300mm。在進行管道水力計算時，由管道設計流量計算得出的管徑小于最小管徑時，應采用最小管徑值。這種管段稱為不計算管段。⑷最小設計坡度當在給定的設計充滿度條件下，管徑越大，相應的最小設計坡度值也就越小。管徑不大于300mm時，最小設計坡度為0.003；較大管徑的最小設計坡度由最小設計流速保證。(5)污水管道埋設深度車行道下最小覆土厚度不宜小于0.7m。污水管段支管的最小埋深應大于0.6m。具體步驟(1)從管道平面布置圖上量出每一設計管段的長度，列入表中。⑵將各設計管段的設計流量、設計管段起訖點檢查井處的地面標高列入表中。⑶計算每一設計管段的地面坡度(地面坡度地面高差)，作為確定管道坡度距離時的參考。(4)確定起始管段的管徑以及設計流速v，設計坡度I，設計充滿度h/D。首先擬采用最小管徑300mm，即查《排水工程(第四版)上冊》中的水力計算圖。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)已知設計流量，另1個可根據(jù)水力計算設計數(shù)據(jù)的規(guī)定設定。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，宜采用最小設計坡度為設定數(shù)據(jù)。將所確定的管徑D、管道坡度I、流速v、充滿度h/D分別列入附件二中。⑸確定其它管段的管徑D、設計流速v、設計充滿度h/D和管道坡度I。通常隨著設計流量的增加，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)設計流速隨著設計流量的增大而逐段增大或保持不變的規(guī)律設定設計流速。根據(jù)Q和v即可在確定D的那張水力計算圖中查出相應的h/D和I值，若h/D和I值符合設計規(guī)范的要求，說明水力計算合理，將計算結果填入表中相應的項中。3雨水管道系統(tǒng)劃分排水流域和管道定線查閱《室外給水設計規(guī)范》，其中對雨水管道的一些設計參數(shù)做了規(guī)定。本設計遵循以下原則：（1）盡量利用池塘、河浜受納地面徑流，最大限度地減少雨水溝道的設置。受納水體周圍的地面徑流可直接借地面排入水體。（2）利用地形，就近排如地面水體。雨水溝道應充分利用地形，就近排入水體，以降低造價。（3）考慮采用明溝。明溝造價低，在建筑物密度較高，交通繁忙的地區(qū)，可以采用加蓋明溝。（4）盡量避免設置雨水泵站。受納水體受潮汐影響，水位不時高出岸面時，才考慮設置泵站。根據(jù)城區(qū)平面圖和資料知該設計區(qū)地形自東南向西北傾斜，故排水流域按城市主要街道的匯水面積劃分。由于地形對排除雨水有利，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較低一側，這樣雨水能以最短距離靠重力流分散就近排入水體。雨水支管一般設在街坊較低側的道路下。河流的位置確定了雨水出水口的位置，雨水出水口通入余家潭。劃分設計管段各設計管段匯水面積的劃分應結合地形坡度、匯水面積的大小以及雨水管道布置等情況而劃定。地形較平坦時，可按就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積，匯水面積除街區(qū)外，還包括街道和綠地。該區(qū)采用正交直流式，共設7根并列的干管，根據(jù)管道的具體位置，在管道轉彎處、管徑或坡度改變處，在直線管段上不超過200m的一定距離內設置檢查井。根據(jù)管道的具體位置劃分設計管段，并將設計管段的檢查井依次編號。劃分并計算各設計管段的匯水面積各設計管段的匯水面積的劃分應結合地形坡度、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，并對每塊的編號、雨水流向進行標注。確定各排水流域平均徑流系數(shù)、設計重現(xiàn)期、地面集水時間不同地面的徑流系數(shù)見下表:地面種類徑流系數(shù)中各種屋面、混凝土、瀝青路面0.85?0.95大塊石鋪砌路面或瀝青表面處理的碎石路面0.55?0.65級配隨時路面0.40?0.50干砌磚石或碎石路面0.35?0.40非鋪砌土路面0.25?0.35公園或綠地0.10?0.20取徑流系數(shù)W=0.6設計重現(xiàn)期P=2a地面集水時間t1=10min管段的設計流量雨水降落到地面，由于地表覆蓋情況的不同，一部分滲透到地下，一部分蒸發(fā)，一部分滯留在地面低洼處，而剩下的雨水則沿地面的自然坡度形成地面徑流進入附近的雨水口，并在管渠內繼續(xù)流行，通過出水口排入附近的水體。合理確定雨10水設計流量是設計雨水管渠的重要內容。我國《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定，采用推理公式法（也稱極限強度法）計算設計流量。雨水干管水力計算水力計算設計數(shù)據(jù)（1）設計充滿度雨水中主要含有泥沙等無機物質，不同于污水的性質，加以暴雨徑流量大，而相應較高設計重現(xiàn)期的暴雨強度的降雨歷時一般不會太長，故管道設計充滿度按照滿流考慮，即h/D=1。（2）最小設計坡度和最小管徑為了保證管道在養(yǎng)護上的便利，便于管道清除阻塞，雨水管道的管徑不能太小，因此規(guī)定了最小管徑。街道下的雨水管道，最小管徑為300mm。相應的最小坡度是0.003。街坊內部的雨水管道，最小管徑一般采用200mm，相應的最小坡度0.01。在計算分析中，根據(jù)已經計算得出的設計流量和設計坡度。查相應《給排水設計手冊》的鋼筋混凝土圓管（滿流，n=0.013）水力計算圖。確定相應的各管徑和管內流速（管徑應不小于最小管徑，流速大于最小設計流速0.75m/s，小于最大流速5m/s），不滿足的時候做相應的調整。為了保證管內不發(fā)生沉積，雨水管內的最小坡度應按最小流速計算確定。在地形坡度小于要求的坡度的時候，應該選用最小坡度。水力計算步驟（1）將需要計算的設計管段從上游至下游依次寫出。（2）計算中假定管段的設計流量均從管段的起點進入，即各管段的起點為設計斷面。因此，各管段的設計流量是按照該管段起點，即上游管段終點的設計降雨歷時進行計算，也就是說在計算各設計管段的暴雨強度時，t2值應按照上游各管段的管內雨水流行時間之和求得。初始管段：11中間管段:2t二L,t，

2v2v(3)根據(jù)確定的設計參數(shù)，求單位面積徑流量q0。本地暴雨強度公式為q=24"(1+0,91幽(L/s?ha)(t+7)0.7655單位面積徑流量q0=qXW管段設計流量Q=q0XF(4)用各設計管段的單位面積徑流量乘以該管段的總匯水面積得設計流量。(5)在求得設計流量后，即可進行水力計算，求管徑，管道坡度和流速。在查水力計算表時，4個因素可以相互適當調整，使計算結果既要符合水力計算設計數(shù)據(jù)的規(guī)定，又應經濟合理。(6)根據(jù)設計管段的設計流速求本管段的管內雨水流行時間t2。(7)管段長度乘以管道坡度得到管段起點與終點之間的高差，即降落量。(8)管道起點的埋深根據(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，確定管道起點的埋深。起點埋深采用1.5m。管內底起點標高二地面起點標高-起點埋深

管內底終點標高二管內底起點標高-坡降

終點埋深二地面終點標高-管內底終點標高

雨水管道各設計管段在高程上采用管頂平接。則標高計算如下：下段管段的管內底起點標高二上端管段的終點標高+上端管段的管徑-下端管段的

管徑；下端管段的起點埋深二下端管段的地面起點標高-下端管段的管內底起點標高；

下端管段的管內底終點標高二下端管段的管內底起點標高-坡降；下端管段的終點埋深二下端管段的地面終點標高-下端管段的管內底終點埋深(見附件三)。124主要設計管材及構筑物管材合理選擇溝管是排水溝道系統(tǒng)設計的重要問題，主要從三方面進行考慮：①市場供應情況；②經濟上的考慮；③技術上的要求。在選擇溝管時，應盡可能就地取材，采用易于制造.供應充足的。在考慮造工條件差（地下水位高或有流砂等）的場合，采用較長的管子可以減少管接頭，從而減少了施工費用；在地基承載力差的場合，強度高的長管對基礎要求低，可以減少敷設費用。所以綜合以上條件，該城鎮(zhèn)的排水設計圖中采用鋼筋混凝土管鋼筋混凝土的優(yōu)點闡述如下：①造價較低，耗費鋼材少②大多數(shù)是在工廠預制，也可現(xiàn)場澆制③采用預制管時，現(xiàn)場施工時間較短接口形式管段的銜接是以盡量減少管道埋深為前提，而且在檢查井處不應發(fā)生：①下游管底高于上游溝底；②下游水位高于上游水位.本設計中管徑相同時采用水面平接，管徑不同時采用管頂平接。支管采用水泥砂漿抹帶接口，具體做法為：接口處用1:2.5或1:3水泥砂漿抹成半橢圓形的砂漿帶，帶寬120?150mm,中間厚30mm。干管、主干管采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹帶接口，具體做法為將抹帶范圍（寬200mm）