给水排水管道系统课程设计书.doc

目 录 第一节 设计说明书 ·····································01（一） 污水设计计算说明书·····························06一管道定线和平面布置的组合 二 计算街区面积三.划分设计管段，计算设计流量四 水力计算五绘制污水主干管道纵剖面图（二） 雨水设计计算说明书·····························11一 划分排水流域和管道定线二 划分设计管段三 划分并计算各设计管段的汇水面积四 确定各排水流域平均径流系数、设计重现期、地面集水时间五 单位面积径流量六 雨水干管设计流量和水力计算，求各管段的设计流量七 绘制雨水管道纵剖面图 第二节 主要设备管材及构筑物 ····················13附 录附件一 污水管道布置图附件二 污水管道各管段污水设计流量计算表附件三 城市污水主干管水力计算表附件四 雨水管道布置图 雨水汇水面积划分附件五 雨水干管水力计算附件六 污水、雨水纵向剖面图附件七 主要设备一览表附件八 设计草稿第一节 设计说明书一 工程任务及设计范围运用已学的排水管网的专业知识，进行陕南汉中地区某县城区排水管道的初步设计。设计范围包括：污水管道的设计和雨水管道的设计。二 设计原始资料简介1. 设计区总平面图一张（比例110000），污水厂厂址选在县城夏季主导风向的下风向，即城市西面；2. 设计街坊人口密度为460cap/ha，卫生设备情况系室内有给排水卫生设备及淋浴设备，街坊污水出水管管底标高按照地面以下1.5米考虑；3. 工厂污水量为1500m3/d，三班制，排水量时变化系数Kh=1.5，出水管管底标高30.00米，管径250mm；流速0.8m/s，污水轻微污染允许直接排入城市污水管道；4. 火车站污水量为24m3/d，Kh=1.1，出水管管径150mm，管底标高34.7m；5. 工程地质资料（按地层深度分）：表土0.5m，砂质粘土1.8m，大孔径砂质粘土10m，地表水位在地面以下5.5m，水质无侵蚀性。6. 土壤冰冻深度0.5m；7. 水体资料：按当地水文站资料，大河1%洪水位标高在城南桥梁处为27m，常水位标高25.0m，枯水位标高21.0m，河流由东向西流去，水面坡降约为0.3.小河在该桥梁的1%洪水位标高为28.0m，常水位标高26.5m，枯水位标高22.0m，水面坡降约1；8. 当地暴雨强度公式：q= （L/s·ha）9. 设计区地面覆盖情况：厂房占10%，沥青路面占14%，干砌砖面路面占16%，非铺砖地面占40%，草地占20%。三 设计标准及依据：1. 室外排水设计规范，编号GB50014-2006；2. 污水综合排放标准，编号GB8978-1996；3. 给水排水设计手册；4. 给水排水管道工程施工及验收规范，编号GB50268-97.四 排水体制的选择：1. 排水系统规划设计原则：1) 排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划，并应与城市工业企业中期他单项工程建设密切配合，相互协调，该现成的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响；2) 排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调；3) 考虑污水的集中处理与分散处理；4) 设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调，以节省总投资；5) 排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑远期发展；6) 排水工程设计师考虑原有管道系统的使用可能；7) 在规划设计排水工程时必须认真观测执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定；2. 排水系统体制的选择：排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、水质、水量、地形、对条件确定。1) 从环境保护方面来看如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的，但这时截流主干管很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应增加。采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体，水体受到污染。分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对城水体也会造成污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，故应采用分流制。2) 从造价方面来看合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。3) 从维护管理方面来看雨天时污水在合流制管道中才接近满流，因而晴天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。但据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护费用可降低。但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。综合考虑各个因素，为了更好的保护环境，适应以后的发展，且便于污水厂的运行管理，采用分流制排水系统，即采用两个（雨水、污水）管道系统。（一） 污水设计计算一管道定线和平面布置的组合 在总平面图上确定污水管道的位置和走向，定线应遵循的原则为：应尽可能的在管线较短和埋深较小的情况下，让最大流域的污水能自流排出。（见附件一） 从设计区总平面图可知该区地势自东北方向向西南方向倾斜，坡度较小。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直布置，主干管布置在设计区南部，基本上与等高线平行。可以让污水以最短的距离最快的排入到污水厂中。二 计算街区面积按各街区的平面范围计算它们的面积，列入下表。用箭头标出各街区的污水排出的方向街坊面积计算街区编号上底（m）下底（m）高（m）面积（m2） 面积（ha）1230240180423004.230 2190210190380003.800 3180190210388503.885 4180180210378003.780 5140150210304503.045 6180180200360003.600 7240220200460004.600 8130160200290002.900 9190250220484004.840 10200200230460004.600 11230220230517505.175 12220240230529005.290 13190200220429004.290 14180190210388503.885 15140140210294002.940 16180180210378003.780 17200180210399003.990 18170210210399003.990 19270250250650006.500 20200200250500005.000 21210200250512505.125 22220220250550005.500 23190190270513005.130 24170180300525005.250 25160170340561005.610 26160170170280502.805 27170170180306003.060 28250270200520005.200 29180180170306003.060 30180180190342003.420 31280300210609006.090 32250210310713007.130 33200190300585005.850 34190180300555005.550 35210200300615006.150 36190200310604506.045 37180180310558005.580 38180200300570005.700 39190200300585005.850 40170180290507505.075 41300300450004.500 三.划分设计管段，计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点和旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点，并给检查井编上号码。各设计管短的设计流量应列表计算。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量。(见附件二)该城区人口密度为460cap/ha。居民区生活污水定额可参考居民生活用水定额或综合生活用水定额。查室外排水设计规范根据该镇人口数及当地降水等因素，取居民综合生活用水定额150L/（cap·d），折减系数取0.80，故该镇居民污水量定额为150×0.80120 L/（cap·d）。则可求得比流量为： q0=120×460/86400=0.639（L/（s·ha）本设计中共有2个集中流量，工厂污水和火车站污水，分别通过检查井20、30直接进入城市污水管道。总变化系数的确定：式中，Q为平均日平均时污水流量（L/s）。四 水力计算在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。列表进行计算（见附件三）。（1）、污水管道水力学设计的公式：（2）、设计原则查阅室外给水设计规范，其中对污水管道的一些设计参数做了规定。本设计遵循以下原则：1设计充满度最大设计充满度管径D或渠道高度H(mm)最大设计充满度h/D或h/H2003000.553504500.655009000.710000.752设计流速为了保证管道内不产生淤积的流速，除不计算管段外，管道最小设计流速为0.6m/s。3最小管径在街道下的最小管径为300mm。在进行管道水力计算时，由管道设计流量计算得出的管径小于最小管径时，应采用最小管径值。这种管段称为不计算管段。4最小设计坡度当在给定的设计充满度条件下，管径越大，相应的最小设计坡度值也就越小。管径不大于300mm时，最小设计坡度为0.003；较大管径的最小设计坡度由最小设计流速保证。5 污水管道埋设深度A、车行道下最小覆土厚度不宜小于0.7m。B、污水管段支管的最小埋深应大于0.6m。（3）具体步骤1. 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中。2. 将各设计管段的设计流量、设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中。3. 计算每一设计管段的地面坡度（），作为确定管道坡度时参考。4. 确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。首先拟采用最小管径300mm，即查排水工程（第四版）上册163页附图4水力计算图。在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。本城镇由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡度为设定数据。将所确定的管径D、管道坡度I、流速v、充满度h/D分别列入附件三中。5. 确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。根据Q和v即可在确定D那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合设计规范的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。注：参考给水排水计算机应用P138页制作表格最为准确简便。6. 计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度：1) 根据设计管段长度和管道坡度求降落量。2) 根据管径和充满度求管段的水深。3) 确定管网系统的控制点。该城镇离污水厂最远的干管起点有12、16、20、23，25及 1点， 20点处于地势低洼处，1点为主干管的起点，离污水厂最远，所以暂定对主干管起决定作用的控制点是1点。1点是主干管的起始点，它的埋深考虑到管道内污水冰冻，地面荷载，覆土厚度等各因素，定位1.5m。4) 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。五 绘制污水主干管道纵剖面图本题的设计深度仅为初步设计，因此，在水力计算结束后依据计算所得的管径、坡度等数据绘制污水管道纵剖面图，（见附件六）。（二） 雨水设计计算说明书一 划分排水流域和管道定线查阅室外给水设计规范，其中对雨水管道的一些设计参数做了规定。本设计遵循以下原则：（1）尽量利用池塘、河浜受纳地面径流，最大限度地减少雨水沟道的设置。受纳水体周围的地面径流可直接借地面排入水体。（2）利用地形，就近排如地面水体。雨水沟道应充分利用地形，就近排入水体，以降低造价。（3）考虑采用明沟。明沟造价低，在建筑物密度较高，交通繁忙的地区，可以采用加盖明沟。（4）尽量避免设置雨水泵站。受纳水体受潮汐影响，水位不时高出岸面时，才考虑设置泵站。根据县城区平面图和资料知该设计区地形平坦，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分，流域分界线如附件四所示。由于地形对排除雨水有利，拟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线，布置在排水流域地势较低一侧，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。雨水支管一般设在街坊较低侧的道路下。河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水出水口位于大河北岸边。二 划分设计管段根据管道的具体位置，在管道转弯处、管径或坡度改变处，有支管接入处或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井。根据管道的具体位置划分设计管段，并将设计管段的检查井依次编号（见附件四）。三 划分并计算各设计管段的汇水面积各设计管段的汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。按照就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积，并将每块的编号、面积数、雨水流向标注在附件四。雨水汇水面积表如下(设计管段)雨水汇水面积编号上底下底高面积()面积（ha）1170.00 210.00 150.00 28500.00 2.85 2210.00 70.00 7350.00 0.74 3230.00 90.00 10350.00 1.04 4230.00 140.00 16100.00 1.61 5190.00 160.00 15200.00 1.52 6170.00 240.00 60.00 12300.00 1.23 7270.00 170.00 22950.00 2.30 8270.00 110.00 14850.00 1.49 9250.00 90.00 11250.00 1.13 10290.00 260.00 70.00 19250.00 1.93 11230.00 180.00 20700.00 2.07 12240.00 110.00 13200.00 1.32 13240.00 190.00 22800.00 2.28 14290.00 90.00 13050.00 1.31 15200.00 250.00 50.00 11250.00 1.13 16280.00 200.00 28000.00 2.80 17240.00 100.00 12000.00 1.20 18240.00 220.00 26400.00 2.64 19330.00 90.00 14850.00 1.49 20310.00 180.00 27900.00 2.79 21210.00 260.00 60.00 14100.00 1.41 22330.00 110.00 18150.00 1.82 23330.00 220.00 36300.00 3.63 24360.00 80.00 14400.00 1.44 252.61 2680.00 240.00 9600.00 0.96 2790.00 120.00 40.00 4200.00 0.42 四 确定各排水流域平均径流系数、设计重现期、地面集水时间设计区平均径流系数不同地面的径流系数见下表：地面种类径流系数各种屋面、混凝土、沥青路面0.850.95大块石铺砌路面或沥青表面处理的碎石路面0.550.65级配随时路面0.400.50干砌砖石或碎石路面0.350.40非铺砌土路面0.250.35公园或绿地0.100.20av=（0.90×0.10+0.90×0.14+0.4×0.16+0.30×0.40+0.15×0.20）=0.43设计重现期P=1a地面集水时间t1=10min五 单位面积径流量q0本地暴雨强度公式为q= (L/s·ha) q0= q×六 雨水干管设计流量和水力计算，求各管段的设计流量确定各管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深，（见附件五）。管道起点的埋深根据根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载要求以及覆土厚度等条件，采用1.5m。七 绘制雨水管道纵剖面图 （见附件六）第二节 主要设计管材及构筑物1. 管材：合理选择沟管是排水沟道系统设计的重要问题，主要从三方面进行考虑：市场供应情况；经济上的考虑；技术上的要求。在选择沟管时，应尽可能就地取材，采用易于制造.供应充足的。在考虑造工条件差(地下水位高或有流砂等)的场合，采用较长的管子可以减少管接头，从而减少了施工费用；在地基承载力差的场合，强度高的长管对基础要求低，可以减少敷设费用。所以综合以上条件，该城镇的排水设计图中采用钢筋混凝土管钢筋混凝土的优点阐述如下：造价较低，耗费钢材少大多数是在工厂预制，也可现场浇制采用预制管时，现场施工时间较短2. 接口形式管段的衔接是以尽量减少管道埋深为前提，而且在检查井处不应发生：下游管底高于上游沟底；下游水位高于上游水位.本设计中管径相同时采用水面平接，管径不同时采用管顶平接。支管采用水泥砂浆抹带接口，具体做法为：接口处用1:2.5或1:3水泥砂浆抹成半椭圆形的砂浆带，带宽120150mm,中间厚30mm。干管、主干管采用钢丝网水泥砂浆抹带接口，具体做法为将抹带范围（宽200mm）管外壁凿毛，抹1:2.5或1:3水泥砂浆一层，厚15mm,铺10mm×10mm钢丝网一层，两端插入基础混凝土中固定，上面再压砂浆一层，厚10mm.3. 基础形式根据管道埋深、管径、地下水位、工程地质条件确定，支管采用砂垫层基础，干管采用混凝土枕基基础，主干管采用混凝土带形基础。4. 构筑物检查井：检查井主要是为了检查、清通和连接够道而设置的。检查井通常设在管渠交汇、转弯、管道尺寸或坡度变化、跌水等处以及相隔一定距离的直线管段上。接入检查井的支管（接户管或连接管）管径大于300mm时，支管数不宜超过3条。设备一览表见附件七