水控课程设计说明书剖析(共19页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 课程设计说明书所属课程 水污染控制工程（上） 设计题目 某城镇排水管网初步设计 专业 班级 学生姓名 设计组别 指导教师 目录1.课程设计任务书概述-22.工程概况-33.污水管渠系统设计-64.雨水管渠系统设计-145.参考资料-176.总结-17共 17 页，第 1 页课程设计任务书概述1.设计题目：某城镇排水管网初步设计2. 设计目的 其目的是加深理解所学知识，培养综合分析和解决实际管网工程设计问题的初步能力，使学生在设计、运算、绘图、查阅资料和使用设计手册、设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。3.设计要求（1）设计前进行区域情况调查，熟悉原始资料及总体设

2、计原则；（2）设计过程中，要求学生认真复习相关的基本概念和原理知识； （3）课程设计说明书要求内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐；（4）课程设计图纸应能较好地表达设计意图，图面布局合理、正确清晰，设计图纸所采用的比例、标高、管径、编号和图例等应符合给水排水制图标准的有关规定。 （5）在设计过程中应独立思考，在指导教师帮助下完成工作，严禁抄袭。4.设计内容（1）规划区域内污水管网初步设计 A 污水管道的布置与定线 B 街区编号，计算街区面积 C划分设计管段，计算本段流量、转输流量和各管段设计流量 D进行污水管道水力计算（确定各管段的管径、坡度、流速、充满度、水面标高、管内底标高和管

3、道埋深等） E绘制污水管道平面图（A2图幅，1：5000）和总干管的纵剖面图（A3图幅）（2）规划区域内雨水管网初步设计A划分排水流域，进行管道定线共 17 页，第 2 页B划分设计管段C划分并计算各设计管段的汇水面积D确定径流系数、设计重现期P、地面集水时间t1等参数E求各管段设计流量 F进行雨水管道水力计算（确定各管段的管径、坡度、流速、管内底标高和管道埋深等）G绘制雨水管道平面布置图（1：5000，A2）（图纸要求按工程制图要求绘制）5.提交成果 （1）详细说明书包括污水管渠系统、雨水管渠系统设计计算。污水管渠系统街区面积计算表；各管段设计流量计算表；污水干管、主干管水力计算表。雨水管渠

4、系统雨水管渠汇水面积计算表；雨水管道干管、主干管设计流量计算表。雨水管道干管、主干管水力计算表。 （2）图纸（排水管网平面布置图及排水管道纵剖面图）工程概况1. 地区地形设计资料共 17 页，第 3 页 某城镇位于县城近郊，交通发达。该地区地势西高东低，坡度较小。在城区南面有一条自北向南流的天然河流，河流常年水位2m。城区在建设中被分成了区和区，区有一工厂甲，II区有一工厂乙，其设计流量使用的是集中流量，（具体值见排水设计资料）。其他一些基本信息在下面分别进行说明。该城镇自然资料如下：土层：属非自重湿陷性黄土地区地震烈度：5级地下水深：地面以下6m见地下水 最高气温：39最低气温：5冰冻深度：

5、0.5m河流多年最高洪水水位：102m桥面最高高程：108m2. 地区给排水设计资料（1）城市总平面图现有的比例为 1：5000 的平面图一张，图中有等高线。 城市总平面图共 17 页，第 4 页（2）城市人口密度及污水定额城市人口密度及污水定额区域人口密度（人/ha）平均日居民生活污水定额（L/人d）区250220 区 270240（3） 企业生活、生产污水、降雨情况及雨量参数 一般车间生活污水定额25 L/(人班)，高温车间生活污水定额35 L/(人班)；一般车间淋浴生活污水定额40 L/(人班)，高温车间淋浴污水定额60 L/(人班)。 甲工厂一般车间最大班的职工总人数是150人，热车间

6、最大班的职工总人数是100人。其中一般半车间60%的职工使用淋浴，热车间80%的职工使用淋浴。每天工作16小时，2班制。产品的平均日产量为100 t，每吨产品平均生产的废水量是12 m3/t，工业废水的总变化系数为1.8。 乙工厂一般车间最大班的职工总人数是200人，热车间最大班的职工总人数是150人。其中一般车间60%的职工使用淋浴，热车间80%的职工使用淋浴。每天工作24小时，3班制。产品的平均日产量为200 t，每吨产品平均生产的废水量是10 m3/t，工业废水的总变化系数为2。企业生产用水与废水(平均污水量按给水用水量的80%计算)，各企业总排水口管底埋深均不小于1.5m。 河流常水位

7、2m。 地下水位埋深平均为10m；土壤为砂质黏土；主要马路均为沥青铺设。暴雨设计重现期为 1 年，地面集水时间t1为 10 min。该城市的降雨强度公式为： 。共 17 页，第 5 页下表是各区地面径流系数。 各区地面平均径流系数区域平均径流系数区0.49区0.48污水管渠系统设计1. 管道定线 从城市平面图中可知该地区地势自西向东倾斜，坡度较小，有一条分水线，划分为区、区。本设计的管道定线按照主干管干管支管的顺序依次进行。并且在管线较短的和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。管道定线前对地形和用地布局、排水体制和线路数目、污水厂和出水口位置、道路宽度以及工业企业的分布情况进行考虑。

8、首先，主干管沿城市东面河岸布置，基本与等高线平行。根据主干管的走向将污水处理厂设计在了河的下游。其次，应尽量让每根污水干管的流量平均分配，即让每条单独的干管管径尽量相同，来减少施工的难度和成本，并且因为地形地势的因素，干管基本与等高线垂直布置，使所有污水都能够通过重力自流排出。最后，在设计污水支管时，为便于用户接管排水，本设计采用的是低侧式布置。2. 污水管网布置、街区划分及面积计算（1） 街区划分以及面积计算 将各街区边上号码，并按各街区的平面范围计算他们的面积，用箭头标出街区污水排除方向。例如：面积S1=（100+150）*150/2=18750m2=1.875ha共 17 页，第 6 页

9、:S2=200*100=20000m2=2ha以此类推，得到街区面积计算表编号12345678910面积（ha）1.87522.18752.18750.7512.06252.33750.752.84375编号11121314151617181920面积（ha）11.1251.251.52.6251.31252.251.251.5751.125编号21222324252627282930面积（ha）1.252.81.31251.718750.7520.751.211.752.1 街区面积算表（2）污水管网 共 17 页，第 7 页街区编号及管道布置图3. 污水管道设计流量 在图纸绘制完成后，根据

10、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、集中流量及旁侧支管进入的点，作为检查井并对其编号。然后进行设计流量的计算。（1） 比流量可用下式计算： 比流量：q0=qdP/(243600)式中：q0-比流量，L/shm2 qd-生活污水量定额， P-人口密度=250220/(243600)=0.637其中1区：比流量q0=250220/(243600)=0.637L/shm2 2区：q0=270240/(243600)=0.75L/shm2（2）生活污水设计流量： Qd=q0AK总式中：Qd-生活污水量 A-设计管段的排水面积K总-总变化系数当Q5L/s时，K总=2.3；当5

11、Q1000L/s时，K总=2.7/Q0.11当K总1000L/s时，K总=1.3（3） 工厂生产区生活污水设计流量:Qm=qm*M *1000*K总/(T*3600)式中：Qm-工业废水设计流量，L/s qm-生产每单位产品的平均废水量,m3 M-产品的平均日产量 T-每日生产时数共 17 页，第 8 页 K总-总变化系数（4） 工业企业生活污水及淋浴污水计算 Q3=(A1B1K1+A2B2K2)/3600T+(C1D1+C2D2)/3600式中 Q3 -工业企业生活污水及淋浴污水设计流量(L/s) A1-一般车间最大班职工人数 A2-热车间最大班职工人数 B1-一般车间职工生活污水定额，以2

12、5L计 B2-热车间职工生活污水定额，以35L计 K1-一般车间职工生活污水时变化系数，以3.0计 K2-热车间职工生活污水时变化系数，以2.5计 C1-一般车间最大班使用淋浴的职工人数 C2-热车间最大班使用淋浴的职工人数 D1-一般车间的淋浴污水定额，以40L计 D2-高温、污染严重车间的淋浴污水定额，以60L计 T-每班工作时数(h)（5）总设计流量：Q总=Qd+Qm+Q3例如：管道12-11：沿线流量：本段流量为0，转输来自街坊的废水量，街坊的废水量Qd=A*q0*K总=1*0.637*K总，Q=0.6375L/s,所以K总=2.3，Qd=0.627*2.3=1.47L/s集中流量：本

13、段集中流量为0。转输来及甲厂的集中流量，甲厂的集中流量：Qm+Q3=qm*M *1000*K总/(T*3600)+(A1B1K1+A2B2K2)/3600T+(C1D1+C2D2)/3600 代入数据算得转输集中流量为40.5L/s。所以Q总=Qd+Qm+Q3=1.47+40.5=41.97L/s。依次类推计算出各管段的设计流量，汇总得到污水干管设计流量计算表。共 17 页，第 9 页管段编号沿线流量 集中流量总设计流量Q/(Ls) 本段流量转输流量/(Ls)累计平均流量q0A/(Ls)总变化系数累计设计流量q1A/(Ls)本段流量/(Ls)转输流量/(Ls)累计设计流量q2/(Ls)街坊编号

14、服务面积A/hm比流量q0/(Lshm)q0A/(Ls)=(3)*(4)=(5)+(6)=(7)*(8)=+=+12-110.640.642.31.472040.540.541.97211-103.153.152.37.245040.540.547.74510-94.64.62.310.58040.540.551.089-86.356.352.213.97040.540.554.478-79.559.552.1120.1505040.540.560.65057-610.1910.192.0921.2971040.540.561.79716-211.5811.582.0623.8548040.5

15、40.564.354813-142.362.362.35.4280005.42814-155.925.922.2213.142400013.142415-1611.4611.462.0623.607600023.607616-1712.4412.442.0525.50200025.50217-1816.4216.421.9932.675800032.675818-420.2220.221.9439.226800039.22681-250.750.6370.4800.482.31.1040001.1042-3121.1250.6370.7212.0612.782.0426.0712040.540

16、.566.57123-4191.5750.751.1812.7813.962.0228.1992040.540.568.69924-534.2234.221.8362.622650.6140.591.11153.7326 污水干管设计流量计算表共 17 页，第 10 页4. 污水管道的水力设计 管道编号长度m设计流量Q/(Ls)管径/mm管坡流速v/s充满度水深/m管底降落量/m=*=*12-11179.441.983500.00190.630.650.22750.3408611-10120.1547.753500.00230.730.650.22750.10-9126.2551.083500

17、.00250.750.650.22750.9-8210.5554.474000.00210.750.570.2280.8-766.560.654000.00210.770.60.240.139657-689.261.84000.00210.770.620.2480.187326-287.1564.354000.00210.780.630.2520.18-17124.055.433000.0030.60.250.0750.3721517-16212.713.143000.0030.60.40.120.638116-1587.6523.613000.0030.690.510.1530.262951

18、5-14157.925.53000.0030.710.540.1620.473714-13143.232.683500.00280.720.50.1750.4009613-4157.6539.233500.00280.750.540.1890.441421-2172.451.13000.0030.60.517352-3190.4566.574000.00210.790.650.260.3-4202.668.74000.00210.80.650.260.425464-5166.75153.734000.00351.20.70.280.高程/m地面坡度地面水面管底覆土厚度 上端 下端上端下端上端下

19、端上端 下端=-=-=（-）/241.840.739.927539.5866439.739.359141.750.990860.40.739.538.38.677538.38.451.0.70.39.538.4337.37.607537.37.381.0.70.38.4337.937.37.02837.36.80.0.70.37.936.735.9796535.8435.7396535.61.760350.70.36.736.1335.4653235.27835.2173235.031.082680.70.36.1335.9235.35.07235.34.820.0.70.41.540.439

20、.77539.4028539.739.327851.50.772150.40.439.639.358138.7239.238138.60.86190.70.39.639.3738.7238.4570538.56738.304050.7330.765950.39.3738.738.335737.86238.173737.70.89630.70.38.738.2437.7659637.36537.5909637.190.759040.70.38.2437.134.91934.4775834.7334.288583.162.461420.36.837.3935.835.282650.71.80735

21、-0.37.3937.3535.4635.35.234.1.792.0.37.3537.3135.0934.6645434.8334.404542.122.505460.37.3137.234.6233.34.2733.2.643.0.共 17 页，第 11 页 污水管渠系统水力计算表管道长度：从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入污水管渠系统水力计算表的第2 项中。设计流量：将污水干管设计流量计算表中计算出的设计流量列入污水管渠系统水力计算表的第3项中。根据设计流量，查水力学算图确定管径、流速、管底坡度、充满度，分别列入污水管渠系统水力计算表的第4、5、6、7项中。例如：管道12-1

22、1，设计流量为41.97L/s,在污水管道设计中，管道中最小流速为0.6m/s，且规定管道充满度h/D1。最大充满度 当设计流量为41.9时，令D=300mm，V=0.6m/s，h/D大于0.55，不符合；令D=300mm，h/D=0.55，V=1.0m/s.符合题意，但流速太大，对后面管道的流速影响较大；令D=350mm，h/D=0.65,查表得：V=0.63m/s，i=0.0018,符合题意。故选择D=350mm，V=0.63m/s，i=0.0018，h/D=0.65。以此类推，后面的管道按此种方法计算。水深：水深=管径*充满度；以此计算各管道水深列入污水管渠系统水力计算表的第8项。例如：

23、管道12-11，水深=0.35*0.65=0.23m;管底降落量：管底降落量=管长*管底坡度，计算各管道管底降落量例如污水管渠系统水力计算表的第9项。例如：管道12-11,管底降落量=183.25*0.0018=0.33m。共 17 页，第 12 页根据: 室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m。 车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。街坊污水管道起点最小埋深应有0.6-0.7m。本设计要求企业排污管道埋深不小于1.5m,管道12-11上端埋深设为1.8m，则：上端管底高程=上端地面高程-埋深=41.5-1.8=

24、39.7m下端管底高程=上端管底高程-管底降落量=39.7-0.33=39.37m上端水面高程=上端管底高程+水深=39.7+0.23=39.93m下端水面高程=下端管底高程+水深=39.37+0.23=39.6m覆土厚度=地面高程-管径-管底高程上端覆土厚度=41.5-0.35-39.7=1.45m下端覆土厚度=40.49-0.35-39.37=0.77m选择衔接方式：当管径相同时，采用水面平接即上下级标高。如管道2-3与管道3-4，管道17-16与16-15，管径相同，采用水面平接。即管道2-3下端水面高程=管道3-4上端水面高程，然后计算高程。当上段管道管径小于下段管道管径时，可采用管顶

25、平接。例如管道3-4与管道4-5之间，选择管顶平接。当上端管道管径大于下端管道管径时，课采用管底平接。当选择衔接方式后，导致下游管道下端覆土厚度小于0.7m时，可令下游管道下端覆土厚度为0.7m，然后计算上游管道管底高程、覆土厚度。例如：管道12-11与管道11-10管径相同，可采用水面平接。管道11-10上端水面高程=管道12-11下端水面高程=39.6m，管道11-10上端地面高程=上端水面高程-水深=39.6-0.23=39.37m下端管底高程=39.37-0.27=39.1m,下端覆土厚度=39.88-0.35-39.1=0.43m0.7m，不符合规范，故不能选择此种衔接方式。可令管道

26、11-10下端覆土厚度=0.7m，然后计算上端管底高程，覆土厚度，经验证符合规范以及要求原则。管道10-9,9-8,8-7,7-6，6-2，14-15,16-17,17-18均选择用此种设计方法。5.绘制管道平面图 通过以上计算结果 ，绘制管道平面图和主干管剖面图共 17 页，第 13 页雨水管渠系统1. 雨水管道定线 根据城市的总体规划图，按实际地形并靠重力流划分排水流域。该城市没有明显的分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分，但由于、区径流系数不同，因此分为两区域进行计算。本设计按照沿与等高线垂直的西至东走向设置干管，在各主要干道上依次设置雨水检查井。由于地形对排除雨水有利，拟采用

27、分散出口的雨水管道布置形式。 雨水管渠示意图 2. 划分汇水面积，设计管段 划分汇水区域，并计算各区域面积。编号12345678910面积（ha）1.87522.18752.18750.7512.06252.33750.752.84375编号11121314151617181920面积（ha）11.1251.251.52.6251.31252.251.251.5752.25编号21222324252627282930面积（ha）1.252.81.31251.718750.7520.751.211.752.1共 17 页，第 14 页3.雨水管渠设计流量及水力计算(1)附雨水管渠设计流量水力计算

28、表。（2）设计降雨量降雨历时t=t1+2t2式中：t1=10min; t2=L/(V*60)降雨强度： q=式中：P-重现期，P=1；q-降雨强度设计降雨量Q=qA式中：Q-设计降雨量 -径流系数，其中1区为0.49 2区为0.48A-汇水面积例如：管道o-n，t2为雨水在管道q-p-o的流行时间， t2=Lq-p/(Vq-p*60)+Lp-o/(Vp-o*60)=4.9min t=t1+2t2=10+2*4.9=19.8min A=S+S+S=3.125ha所以 Q=195*0.48*3.125=292.5L/S注：当有多条支管雨水汇集到干管时，计算各支管的流行时间，选择最大的值作为干管的流

29、行时间。例如雨水在管道q-p-o-n的流行时间大于管道s-r-n的流行时间，所以以雨水在管道q-p-o-n中的流行时间作为管道n-m的t2。（3） 雨水管渠水力计算 计算出设计流量后，查满流时的水力学算图，确定管径、流速、管底坡度。共 17 页，第 15 页在求得设计流量后，即可进行水力计算，求管径，管道坡度和流速。在查水力计算图或表示，Q、v、I、D ，4 个水力因素可以相互适当调整，使计算结果既要符合水力计算设计数据的规定，又应经济合理。本利地面坡度较小，甚至地面坡度与管道坡向正好相反，为不使管道埋深增加过多，管道坡度宜取小值。但所取坡度应能使管内水流速不小于最小设计流速。 例如：管道o-

30、n，Q=292.5L/S，查图得：D=600mm，V=1.1m/s，i=0.0021。 设置起始管段埋深，然后计算管段上下端管底高程，覆土厚度。根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载的要求，确定管道起点的埋深或管底标高。 其中：上端管底高程=上端地面高程-埋深=上端地面高程-覆土厚度-管径；下端管底高程=上端管底高程-管长*管底坡度。 例如：管道o-n，管道上端埋深为2.6m，则上端管底高程=41.5-2.6=38.9m,上端覆土厚度=2.6-0.6=2m；下端管底高程=38.9-123*0.0021=38.64，下端覆土厚度=40.52-0.6-38.64=1.28m。 选择衔接方式：当上

31、游管道管径小于下游管道管径时，一般选择管顶平接，即下游上端管底高程=上游下端管底高程+上游管径-下游管径，然后计算下游上端覆土厚度和下游下端管底高程、覆土厚度。 例如管道n-m，与管道o-n,选择管顶平接，则下游上端管底高程=38.6+0.6-0.8=38.44m，下游下端管底高程=38.44-216*0.002=38m；下游下端覆土厚度=39.6-0.8-38=0.8m。管道g-f、f-e、d-c、n-m、均与上游管道采用管顶平接衔接方式衔接。 当选用管顶平接衔接的方式，导致下游管道下端覆土厚度小于0.7m时，可令下游管道下端覆土厚度为0.7m，然后计算上游管道管底高程、覆土厚度。 例如管道

32、m-l，若与上游管道进行管顶平接，则管道m-l下端覆土厚度为0.67m，小于0.7m。此时可令下端覆土厚度=0.7m，则下端管底高程：39.37-0.7-1=37.67m，上端管底高程=37.67+76.67*0.0018=37.8m，上端覆土厚度=39.6-1-37.8=0.8m。管道f-e、c-b、b-a、a-河、m-l、l-k、k-j、j-i、i-河均采用此种方法铺设。4. 绘制雨水管道系统平面图（A2）共 17 页，第 16 页 参考资料1. 任友昌主编, 给排水管网工程，中国环境科学出版社出版，2011。严煦世、刘遂庆主编，2.给排水管网系统（第二版），北京：中国建筑工业出版社，20

33、08年.3. 室外排水设计规范（GB50014-2006）.北京：中国计划出版社，中华人民共和国国家标准，2006。4. 城市工程管线综合规划规范(G8 50289-98 )总结在短短的一周时间内，从开始的一头雾水到同学讨论，再进行整个流程的计算，再到画图，我真切的体会到，理论与实际结合的重要性，也体会到了所用学习书本的知识去解决实际问题的困难。通过这次课程设计使我充分理解到水污染控制工程课程的重要性和实用性。此次课程设计难度比较大，这次设计对学习又有了进一步的深入，也算挑战了自我。对学习内容没有充分掌握导致计算十分困难，很多都不会计算，通过向同学和老师请教，解决了很多难题，还有的难题是使用CAD不熟练导致的，有的是没有仔细听讲导致的，有的则是对设计理解不透彻导致的，课程设计的过程也是对自己的一次回顾和反思，这次课程设计让我熟练了CAD的操作，让我将课本知识与实际运用结合在一起，也让我对未来的工作有了一定的展望。共 17 页，第 17 页指导教师评语课程设计成绩： 指导教师签名： 共 页，第 页年 月 日专心-专注-专业