排水管道計(jì)算說(shuō)明書(shū)

...wd......wd......wd...1、污水管道的布置1.1確定排水體制排水體制的選擇：根據(jù)所給城鎮(zhèn)和工廠的地形規(guī)劃，風(fēng)向和水體條件，綜合現(xiàn)行對(duì)污水處理的要求，考慮確定使用分流制，這樣可以分別處理雨水和污水，流入污水廠的水量比合流制小得多，污水廠的運(yùn)行容易控制，減輕城市污水廠的負(fù)擔(dān)。同時(shí)分質(zhì)處理雨水和污水，針對(duì)性強(qiáng)，適應(yīng)城市開(kāi)展的需要，又能符合衛(wèi)生要求。1.2污水廠位置的選擇該規(guī)劃區(qū)域雖多為丘陵地區(qū)，地勢(shì)上下起伏，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，考慮綜合因素，將污水廠設(shè)在南部，利于污水在管道內(nèi)重力流動(dòng)。該城鎮(zhèn)中部有一大河流經(jīng)，將污水處理廠布置在東南角。1.3劃分排水流域該城鎮(zhèn)按人口密度分為四個(gè)區(qū)，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)?？紤]到該城鎮(zhèn)小區(qū)眾多，人口密度較大，擬將該城鎮(zhèn)劃分為四個(gè)排水區(qū)域，以四條干管承接各區(qū)域的污水，最后接入主干管。2、管網(wǎng)布置與定線①管道定線時(shí)，一般按主干管、干管、支管順序依次進(jìn)展，應(yīng)盡可能的在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。在定線時(shí)要考慮各方面的因素，如：地形和用地布局，排水體制等等，其中，地形是重點(diǎn)考慮的因素。應(yīng)充分利用地形，順坡排水，在整個(gè)排水區(qū)域較低的地方敷設(shè)主干管及干管便于污水自流接入。污水主干管的走向取決于污水廠和出水口的位置，小城市通常只設(shè)一個(gè)污水廠，只需一條主干管。②為使污水能重力自流，管道必須設(shè)置有一定的坡度，因此，隨著管線的延長(zhǎng)，管道埋深不斷加大，當(dāng)管道埋深過(guò)大時(shí)，應(yīng)設(shè)置中途泵站，提升污水，當(dāng)管道無(wú)法防止穿過(guò)鐵路、河流或其他地下建筑時(shí)，管道最好垂直穿過(guò)障礙物，并根據(jù)具體情況設(shè)置倒虹管等工程設(shè)施。3、街區(qū)編號(hào)及其面積3.1比流量的計(jì)算：Ⅰ區(qū)：350×85%×280÷86400=0.964L/shaⅡ區(qū)：350×85%×320÷86400=1.102L/shaⅢ區(qū)：350×85%×350÷86400=1.205L/shaⅣ區(qū)：350×85%×240÷86400=0.826L/sha3.2設(shè)計(jì)人口數(shù)：Ⅰ區(qū)：8059Ⅱ區(qū)：6121Ⅲ區(qū)：3824Ⅳ區(qū)：72063.3計(jì)算街區(qū)流量將各街區(qū)編上號(hào)，按各街區(qū)的平面范圍計(jì)算它們的面積。街區(qū)編號(hào)面積ha比流量街區(qū)流量12.73790.9642.63929.35830.9649.02139.86270.9649.50843.8280.9643.69056.63571.1027.31362.75851.1023.04073.00230.9642.89483.02341.1023.33293.47211.1023.826103.24021.1023.571116.04471.2057.284124.88181.2055.883133.3170.8262.740144.36130.8263.602155.71830.8264.723165.71570.8264.721174.66910.8263.857186.24510.8265.1584、管段設(shè)計(jì)流量的計(jì)算4.1計(jì)算基數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)管段的定義和劃分方法，將各管段有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)〔一般為街區(qū)兩端〕、集中流量及旁側(cè)支管進(jìn)入的點(diǎn)，作為設(shè)計(jì)管段的起訖點(diǎn)的檢查井，并編上號(hào)碼以便計(jì)算。比流量：Ⅰ區(qū)：0.964L/shaⅡ區(qū)：1.102L/shaⅢ區(qū)：1.205L/shaⅣ區(qū)：0.826L/sha集中流量：工廠A:1500/d=17.36L/s工廠B:800/d=9.26L/s工廠C:2000/d=23.15L/s工廠D:1200/d=13.89L/s總變化系數(shù)Kz=2.7/Q^0.11當(dāng)Q<5L/s時(shí)，Kz=2.3當(dāng)Q>1000L/s時(shí)，Kz=1.34.2設(shè)計(jì)流量的計(jì)算污水主干管與干管的設(shè)計(jì)流量計(jì)算表居住區(qū)生活污水量本段流量表管段編號(hào)街區(qū)編號(hào)街區(qū)面積比流量流量轉(zhuǎn)輸流量合計(jì)平均流量總變化系數(shù)kz生活污水設(shè)計(jì)流量1234567891-212.73790.9642.6392.6392.436.4051-229.35380.9649.0179.0172.1219.1153-4116.04471.2057.2847.2842.1715.8082-37.2847.2842.1715.8082-539.86270.9649.50832.80442.3121.7975.6689-10165.71570.8264.7214.7212.2810.7479-74.7124.7122.2810.7287-8133.3170.8262.7402.7402.426.6217-6124.88181.2055.8835.8832.2213.07023-2473.00230.9642.89413.34316.2371.9932.2647-240.00013.33513.3352.0327.07724-2583.02341.1023.33224.27627.6081.8751.74722-2419.56119.5611.9538.0805-2243.8281.1024.21832.80437.0221.8167.18917-18174.66910.8263.8573.8572.338.97618-19186.24510.8265.1585.1582.2511.62818-150.0009.0159.0152.1219.11114-15144.36130.8263.6023.6022.348.44815-16155.71830.8264.7234.7232.2810.75115-1217.3417.3401.9734.20711-1293.47211.1023.8263.8262.338.91312-13103.24021.1023.5713.5712.358.38112-200.00033.75233.7521.8361.88022-2056.63571.1027.31350.52957.8421.7399.94420-2162.75851.1023.04084.28187.3211.65144.198集中流量本段轉(zhuǎn)輸設(shè)計(jì)流量1011126.40519.11517.3633.16817.3633.16823.1517.36116.17810.74710.7286.62113.07013.8946.15427.07751.74713.8951.97063.66130.8498.97611.62819.1118.44810.75134.2079.2618.1738.3819.2671.14072.92172.86472.99217.1885、污水管道水力計(jì)算5.1水力計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)5.1.1設(shè)計(jì)充滿度污水管道按非滿流設(shè)計(jì)，最大設(shè)計(jì)充滿度見(jiàn)下表污水管道的最大設(shè)計(jì)充滿度管徑最大設(shè)計(jì)充滿度200~3000.55350~4500.65500~9000.70>10000.755.1.2設(shè)計(jì)流速為了防止污水中的泥沙顆粒沉淀產(chǎn)生淤積，阻塞管渠，規(guī)定污水管道的最小流速為0.6m/s；為了防止因污水流速過(guò)大對(duì)管道造成沖刷損壞，規(guī)定金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為10m/s，非金屬管道最大設(shè)計(jì)流速為5m/s。5.1.3最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度當(dāng)所計(jì)算所需要的污水管道管徑小于最小設(shè)計(jì)管徑時(shí)采用最小設(shè)計(jì)管徑。我國(guó)《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的最小設(shè)計(jì)管徑和最小設(shè)計(jì)坡度如下表：最小設(shè)計(jì)管徑和最小設(shè)計(jì)坡度街道位置最小管徑最小設(shè)計(jì)坡度街坊道路下2000.0004市政道路下3000.00035.1.4埋設(shè)深度為了保證在地面靜動(dòng)荷載的作用下管道不至于被損壞，需保證在管道上有一定的覆土厚度，車(chē)行道下污水管道的最小覆土厚度不小于0.7m。為了防止管道內(nèi)污水冰凍和因土壤凍脹而損壞管道，無(wú)保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的工業(yè)廢水管道，管底可埋在冰凍線以上0.15m。6、水力計(jì)算步驟及注意點(diǎn)確定完設(shè)計(jì)流量后，便從上游管段開(kāi)場(chǎng)依次進(jìn)展干管各設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算。結(jié)果詳見(jiàn)污水水力計(jì)算表，計(jì)算過(guò)程如下：從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度，列入表中第二項(xiàng)。講各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量列入表中第三項(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)。計(jì)算每一設(shè)計(jì)管段的地面坡度〔地面坡度=地面高差/距離〕，作為確定管道坡度時(shí)參考。確定起始管段的管徑以及設(shè)計(jì)流速、設(shè)計(jì)坡度、設(shè)計(jì)充滿度。首先擬采用最小管徑300mm，即查附錄附圖。在這張計(jì)算圖中，管徑D和管道粗糙系數(shù)n為，其余四個(gè)水力因素只要知道兩個(gè)即可求出另外兩個(gè)。現(xiàn)設(shè)計(jì)流量，另一個(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。相應(yīng)于300mm管徑的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。將所確定的管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D分別列入表中的第4、5、6、7項(xiàng)。確定其他管段的管徑以及設(shè)計(jì)流速、設(shè)計(jì)充滿度和管道坡度。通常隨著流量的的增加，下一管段的管徑一般會(huì)增大一級(jí)或兩級(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)流量的增大而鑄鍛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)算圖表中查出相應(yīng)的充滿度和I值，假設(shè)均符合要求，說(shuō)明水力計(jì)算合理，將計(jì)算結(jié)果填入表中。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：根據(jù)設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)度計(jì)算降落量根據(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)，本設(shè)計(jì)中以1點(diǎn)為控制點(diǎn)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，根據(jù)管段在檢查井處采用的銜接方法，可確定下游管段的管內(nèi)底標(biāo)高。采用水面平接。進(jìn)展管道水力計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題：必須細(xì)致研究管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)常位于本區(qū)的最遠(yuǎn)或最低處，它們的埋深控制該地區(qū)污水管道的最小埋深。各管道的起點(diǎn)、低洼地區(qū)的個(gè)別街坊和污水出口較深的工業(yè)企業(yè)或公共建筑都是研究控制點(diǎn)的對(duì)象。必須細(xì)致研究管道敷設(shè)坡度與管線經(jīng)過(guò)地段的地面坡度之間的關(guān)系。使確定的管道坡度，在保證最小設(shè)計(jì)流速的前提下，又不使管道的埋深過(guò)大，以便于支管的接入。水力計(jì)算自上游依次向下游段進(jìn)展，一般情況下，隨著設(shè)計(jì)流量的逐漸增加，設(shè)計(jì)流速也應(yīng)相應(yīng)增加。如流量保持不變，流速不應(yīng)減小，只有在管段坡度由大驟小的情況下，設(shè)計(jì)流速才允許減小。另外，隨著設(shè)計(jì)流量逐段增大，但當(dāng)管道坡度驟然增大時(shí)，下游管段的管徑可以減小，但縮小的范圍不得超過(guò)50~100mm。在坡度太大的地區(qū)，為了減小管內(nèi)水流速度，防止管壁被沖刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。這就有可能使下游管段的覆土無(wú)法滿足最小限值的要求。甚至超出地面。因此在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)可設(shè)置跌水井，管段直接采用跌水連接。水流通過(guò)檢查井時(shí)，常引起局部水頭損失。為了盡量降低這項(xiàng)損失，檢查井底部在直線管道上要嚴(yán)格采用直線，在管道轉(zhuǎn)彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不考慮水頭損失。在旁側(cè)管與干管的連接點(diǎn)處，要考慮干管已定埋深是否允許旁側(cè)管接入。假設(shè)連接處旁側(cè)管的埋深大于干管埋深，則需在連接處的干管上設(shè)置跌水井，以使旁側(cè)管能接入干管。另一方面，假設(shè)連接處旁側(cè)管的管底標(biāo)高比干管的管底標(biāo)高高出許多，為使干管有較好的水力條件，需在連接處前的旁側(cè)管上設(shè)置跌水井。7、水力計(jì)算結(jié)果主干管水力計(jì)算表充滿度管段編號(hào)管道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)流量管徑坡度流速h/dh1-214525.523000.0030.730.550.1652-5210116.1784500.00210.860.750.33755-22105130.8495000.002710.650.32522-20345172.8646000.00221.050.650.3920-21230217.1886000.00261.150.750.45標(biāo)高地面水面管內(nèi)底埋設(shè)深度管段編號(hào)降落量IL上端下端上端下端上端下端上端下端1-20.43586.386.183.46583.0383.382.86533.2352-50.44186.185.883.052582.611582.71582.2743.3853.5265-220.283585.885.782.59982.315582.27481.99053.5263.759522-200.75985.785.582.2381.47181.8481.0813.864.41920-210.59885.585.281.53180.93381.08180.4834.4194.717干管水力計(jì)算表充滿度管段編號(hào)管道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)流量管徑坡度流速h/dh3-253015.8083000.00260.70.550.1659-721510.7283000.00350.70.40.127-2424027.0773000.0030.730.550.16524-2230038.083500.00280.80.60.2118-1525519.1113000.00270.650.650.19515-1220034.2073500.0030.80.550.192512-2019061.884000.00280.90.650.26標(biāo)高地面水面管內(nèi)底埋設(shè)深度降落量IL上端下端上端下端上端下端上端下端1.37890.586.185.66584.28785.584.12251.9780.752588.686.285.2284.467585.184.34753.51.85250.7286.285.984.512583.792584.347583.62751.85252.27250.8485.985.783.337582.497583.127582.28752.77253.41250.688588.286.484.39583.706584.283.511542.88850.686.485.983.20482.60483.011582.41153.38853.48850.53285.985.582.171581.639581.911581.37953.98854.1205則通過(guò)上述兩張表，可以讀出各管段的管底標(biāo)高，且支線接入干管都為重力流，不需額外設(shè)置跌水井。8、雨水管渠設(shè)計(jì)與計(jì)算8.1雨水管道定線原則根本要求：能及時(shí)通暢排走城市各匯水面積內(nèi)的雨水徑流量雨水管道定線時(shí)，應(yīng)充分利用地形，就近排入水體，雨水管渠應(yīng)盡量利用自然地形坡度以最短的距離靠重力流入附近的水體，或者排入郊區(qū)。雨水干管的平面布置宜采用分散出水口式的管道布置形式，且就近排放，管線較短，管徑也較小。8.2雨水設(shè)計(jì)流量參數(shù)雨水設(shè)計(jì)流量的計(jì)算公式Q=ψq0F式中：Q-------雨水設(shè)計(jì)流量，m3/sq0------設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/(sha)ψ------徑流系數(shù)F-------匯水面積，ha8.2.1確定暴雨強(qiáng)度公式查資料可知該城鎮(zhèn)暴雨強(qiáng)度公式為：q=500〔1+1.381lgp〕/t^0.8式中：t=t1+m*t2=10+∑t2t2=L/60V(min)t1為地面匯水時(shí)間，視距離長(zhǎng)短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定，一般采用5~15mim，本設(shè)計(jì)采用10min。m為管道折減系數(shù)，暗管折減系數(shù)m=2，明渠折減系數(shù)m=1.2，在陡坡地區(qū)，暗管折減系數(shù)m=1.2~2；在本設(shè)計(jì)中暗管折減系數(shù)取m=2。8.2.2重現(xiàn)期雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，應(yīng)根據(jù)匯水地區(qū)性質(zhì)、地形特點(diǎn)和氣候特征等因素確定。在同一排水系統(tǒng)中可采用同一重現(xiàn)期或不同重現(xiàn)期。重現(xiàn)期一般選用0.5~3a，重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū)，一般選用3~5a，并應(yīng)與道路設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。特別重要地區(qū)和次要地區(qū)可酌情增減。本設(shè)計(jì)中選用p=1a。8.2.3徑流系數(shù)Ψ確實(shí)定所謂徑流系數(shù)，就是徑流量和降雨量之間的比例。影響徑流系數(shù)的主要因素有地面覆蓋種類的透水性。此外，還與降雨歷時(shí)，暴雨強(qiáng)度及暴雨雨型有關(guān)。徑流系數(shù)Ψ地面種類Ψ值各種屋面、混凝土和瀝青路面0.90大塊石鋪砌路面和瀝青外表處理的碎石路面0.60級(jí)配碎石路面0.45干砌磚石和碎石路面0.40非鋪砌土路面0.30公園和綠地0.15通常匯水面積是由各種性質(zhì)的地面覆蓋所組成，隨著它們占有的面積比例變化，Ψ值也各異，所以整個(gè)匯水面積上的平均徑流系數(shù)Ψav值是按各類地面面積用加權(quán)平均法計(jì)算而得到的。地面種類房屋草地〔包括人工綠地〕路面〔混凝土瀝青〕土地占總面積比例20%20%30%30%Ψ0.900.150.900.30計(jì)算如下：Ψav=0.90×20%+0.15×20%+0.90×30%+0.30×30%=0.578.2.4設(shè)計(jì)充滿度雨水采用滿管流，則設(shè)計(jì)充滿度：h/D=18.2.5設(shè)計(jì)流速最小設(shè)計(jì)流速為0.75m/s金屬管最大設(shè)計(jì)流速為10m/s非金屬管最大設(shè)計(jì)流速為5m/s8.2.6最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度雨水管道的最小管徑為300mm，相應(yīng)最小坡度為0.003雨水口連接收的最小管徑為200mm，最小坡度為0.018.2.7最小埋深與最大深度：同污水管8.2.8雨水管道的連接方式：采用管頂平接方式8.3雨水管渠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟〔1〕劃分排水流域和管道定線雨水干管根本垂直于等高線，布置在排水流域地勢(shì)較低的一側(cè)，這樣雨水能以最短距離靠重力流分散就近排入水體。為了充分利用街道邊溝的排水能力，每條干管起端100m左右可視具體情況不設(shè)雨水暗管。雨水支管一般設(shè)在街坊較低側(cè)的道路下?！?〕劃分設(shè)計(jì)管段根據(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(guò)一定距離的直線管段上都應(yīng)設(shè)置檢查井。把兩個(gè)檢查井之間流量沒(méi)有變化且預(yù)計(jì)管徑和坡度也沒(méi)有變化的管段定位設(shè)計(jì)管段。并從管段上游忘下游按順序進(jìn)展檢查井編號(hào)。〔3〕劃分并計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的匯水面積各設(shè)計(jì)管段匯水面積的劃分應(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定。地勢(shì)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。并將每塊面積進(jìn)展編號(hào)，計(jì)算其面積的數(shù)值注明在圖中。8.4雨水量的計(jì)算8.4.1根基計(jì)算如附圖1所示，選取兩條雨水管道，對(duì)其進(jìn)展設(shè)計(jì)流量計(jì)算和水力計(jì)算。計(jì)算數(shù)據(jù)如下表所示：地面標(biāo)高表檢查井編號(hào)地面標(biāo)高1285.02685.41385.62786.31486.92885.72486.21686.82587.11787.6管道長(zhǎng)度表設(shè)計(jì)管段編號(hào)管長(zhǎng)17-2514125-1618216-2416724-2819514-2716027-1310013-2613412-26150匯水面積計(jì)算表設(shè)計(jì)管段編號(hào)本段匯水面積編號(hào)本段匯水面積轉(zhuǎn)輸匯水面積總匯水面積17-2521、18、30、292.90702.90725-1613、16、17、26、27、283.9782.9076.88516-249、8、11、252.2986.8859.18324-282、3、4、5、23、243.9659.18313.14814-2722、20、19、352.00502.00527-1315、14、12、342.5392.0054.54413-2610、7、6、332.4494.5446.99326-1632、31、12.6736.9939.666水力計(jì)算步驟：將需要計(jì)算的設(shè)計(jì)管段從上游至下游依次寫(xiě)出。計(jì)算中假定管段的設(shè)計(jì)流量均從管段的起點(diǎn)進(jìn)入，即各管段的起點(diǎn)為設(shè)計(jì)斷面。因此，各管段的設(shè)計(jì)流量是按該管段起點(diǎn)，即上游管段終點(diǎn)的設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)進(jìn)展計(jì)算的。也就是說(shuō)在計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的暴雨強(qiáng)度時(shí)，用的t2值應(yīng)按上游管段的管內(nèi)雨水流行時(shí)間之和求得。查《排水工程》后附圖13，可以求出設(shè)計(jì)流速、管徑、坡度、設(shè)計(jì)流量等。根據(jù)確定的設(shè)計(jì)參數(shù)、求單位面積徑流量q0。q0=Ψq=0.57×500〔1+1.381lgp〕/〔10+2∑t2〕^0.65單位L/(sha)用各設(shè)計(jì)管段的單位面積徑流量乘以該管段的總匯水面積得設(shè)計(jì)流量。在求得設(shè)計(jì)流量后即可進(jìn)展水力計(jì)算。求管徑、管道坡度和流速。在查水力計(jì)算圖時(shí)可以相應(yīng)地適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流速求本管段的管內(nèi)雨水流行時(shí)間t2。管段長(zhǎng)度乘以管道坡度得到該管段起點(diǎn)與終點(diǎn)的差值，即降落量。根據(jù)冰凍情況、雨水管道銜接要求及承受荷載的要求，確定管道起點(diǎn)的埋深或管底標(biāo)高。本設(shè)計(jì)的兩根干管的起點(diǎn)埋深都取為3.0米。各雨水管段的設(shè)計(jì)管段在高程上采用管頂平接。雨水干管水力計(jì)算表管內(nèi)雨水流行時(shí)間設(shè)計(jì)管段編號(hào)管長(zhǎng)匯水面積∑t2=∑L/Vt2=L/60V單位面積