排水工程课程设计说明书.doc

湖南大学土木学院给排水科学与工程课程设计说明书专业：给排水科学与工程年级： 2012级 班级： 2 姓名： 石翠河 学号： 1 目录前言设计资料污水管道设计 在城镇平面图上布置污水管道. 街区编号并计算其面积. 划分设计管段，并计算设计流量. 水力计算. 绘制管道平面图和纵剖面图一、 在城镇平面图上布置污水管道 从城市总平面图上可知该城市以河流为界限分为两个大的排水区域。河北区：该区大部分地区地势自北向南倾斜，唯有西北角一小部分有一突起高地，因此可将此处的污水从街区的北部排出，汇入火车站处的干管，以防止逆坡埋设，同时，由于河北出基本是北高南底，可按主干管流向应为自西向东，干管有北向南；河南地区：该区自南向北倾斜，坡度较大，无明显分水线、可划分为一个排水流域。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；由城市常年主风向以及河流流向可知污水厂应设在城市的东南方向，所以主干管流向应为自西向东，主干管布置在河两岸，基本上与等高线平行。 整个管道系统呈截流式形 式布置，同时以低边式进行布置，在河南变得污水收集通过倒虹管过河后与河北区的主干管汇合，而后流入污水厂（见附图）。(上为河北区，下为河南区)街区编号并计算其面积将各街区遍上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，列入表4中。用箭头标出各街区的污水排出方向（见附图）。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，因排水管区遇到铁路及河流，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管，同时由于坡度过大，要设置跌水井。 该城市污水排水管道系统按照远期规划设计，河北区人口密度为400(cap·ha)，河南区人口密度为500(cap·ha)，而根据资料可知，城镇位于湖南属于一分区，同时其属于中小城市。再加之城镇的设备较为完善，其用水量较高，可定居民综合生活用水量为250L/(cap·d)，所以综合生活污水定额为250´80%=200L/(cap·d)。则河北区每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：  q0=（400*200）/86400=0.926河南区每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：  q0=（500*200）/86400=1.16污水总变化系数该城污水管网中总共有3个集中流量，根据附表2的计算结果可得到各集中流量的大小： 火车站：Q火=（300*1000）*1.5/（24*3600）+30*40/3600+100*25*3/(3600*8)=5.8L/S 工厂甲：Q甲=（400*25*3+30*35*2.5）/（3600*8）+（110*40+100*60）/3600+45.139=49.98L/s同理：工厂乙：Q乙=44.88L/S 工厂1、工厂2以及火车站的集中流量分别从检查井9、21、12进入，街区本段流量按照q=q0*F计算；各设计管短的设计流量应列表计算。在初步设计中只计算干管和主干管的设计量，最后结果如下图：水力计算 在确定设计流量后，选取距离污水厂最长的一条管段: 37a-37-38-38-28-29-30-31-32-33-34-35-36 为水力计算管段。确定起始埋深:以37a为起始点，则对于此处的埋设深度则需要满足最小覆土厚度。 37a处到检查井37处的流量24.57L/S，满足不计算管段的条件，即可以选择300mm的管径，同时距离检查井37a处的最远距离的地面标高为52.91m,距离为245m,而检查井处的地面标高为51.46m,则坡度为i=（52.91-51.46）/245=0.0059，同时污水出户管的最小埋深一般采用0.5-0.7m，所以街坊管道起点的最小埋深也应有0.6-0.7m。而由于坡度相对较大为0.0059,即说明可以满足0.6-0.7m的条件，而车载道的埋深为0.7m。所以为了减小管道的埋深则定初始埋深为0.70+0.30=1.00m。确定初始埋深后，便可以从上游管段开始依次进行各设计管段的水力计算。其步骤如下。 1 、从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中的第2项。  2、将各设计管段的设计流量列入表中第3项。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中第10、11项。  3、 计算每一设计管段的地面坡度（地面坡度=地面高差/距离）作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。 管段37a-37和管段37-38的管道都可以按不计算管段进行计算，管段37a-37的坡度i=0.0030,而管段37-38其地面坡度较大，即为了减小埋深，可使得埋深坡度与地面相似，着两管段都不进行水力计算。对于其他管段，先拟采用最小管径300mm，即查水力计算图。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。而城镇由于管段的地面坡度变化较大，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用与地面坡度较为接近的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分别列入下表中的第4、5、6、7项。同时在地面坡度过大的地方设置跌水井。 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的那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，符合设计规范的要求，即h/D小于D对应的最大设计充满度（如表9所示），I大于D对应的最小设计坡度（如表10所示），说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。在水力计算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。 例如管段28-29：流量Q=77.63 L/S 组别 D i v h/D 1 400 0.0030 0.93 0.65 2 450 0.0024 0.85 0.57 3 450 0.0030 0.95 0.55 4 500 0.0030 0.90 0.45 由于管段39-28的速度为0.82m/s，而下游速度一般都要比上游速度大，所以选择速度大于0.82m/s,同时由于管段之间的地面坡度基本为0，所以在满足条件是尽量减小埋深（即减小坡度），同时使得管段利用较高，综合比较选择第二组较优，然后将数据填入表中。附：6、 计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度：（1）  根据每一设计管段长度和管道坡度求降落量。（例如28-29：L=215m;i=0.0024,则降落度I*L=0.516m） （2） 根据管径和充满度求管段内的水深（例如28-29: 水深h=充满度*管径即h=450*0.57=257mm）。 （3） 确定管网系统的控制点。本题计算得是离污水厂最远的管段，其起点是37a点，在前面确定了该处的埋深为1m，同时管段为不计算管段，所以按照D=300mm对应的最小设计坡度0.0030敷设管道，因此处管段地面坡度不大，不会引起管道埋深减小的很快； （4） 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。（管段28-29：由于地面标高分别为45.26m和45.23m，而根据前面管段可知检查井28处的管内底标高为44.072m，则水面标高=管内底标高+h=44.072+0.257=44.329m ;29处的管内底标高=44.072-降落量=44.072-0.516=43.556m，水面标高=43.556+0.257=43.813m ;所以埋设深度=地面标高-管内底标高）7、 进行管道水力计算时，因注意的问题：附： 跌水井：由于在管道38-39和39-28之间坡度过大，在两管道之间各设置一个跌水井。具体情况如下:对于管道38-39，同理可求得在距离检查井70米处建一个跌水井，其为1米。