排水管网计算书.docx
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排水管网计算书
华北理工大学建筑工程学院
排水管网系统课程设计说明书
设计题目:
广宁县排水管网设计
专业:
给排水科学与工程
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
2017年6月17日
一、设计资料
二、设计方案
(一)排水体制的选择
(二)检查井的设置原则
三、计算各区污水计算
(一)一区污水量的计算
(二)二区污水量的计算
(三)公共建筑污水设计流量(火车站)
(四)工业废水设计流量
四、污水管网定线
五、污水管道设计参数
六、雨水设计
(一)主要设计参数
(二)管渠定线
(三)雨水干管水力计算
(四)雨水管渠的敷设方式、管材、接口及基础
七、参考资料
八、设计成果图(见附图)
排水管网设计计算说明书
一、设计资料:
1、城市规划资料
城区总体规划图一张,1:
10000。
图上标有间隔1.0m的等高线,城市区域的划分、工厂及大型独立性公共建筑物的位置如图所示。
2、用水资料
人口密度及生活污水排放量见表1;火车站污水量为320m3/d,均匀排出;城区工业企业分布及用水量情况见表2。
表1人口密度及排水量
区域
人口密度(人/公顷)
污水量标准(L/人·d)
铁路以南
130
145
铁路以北
100
125
表2
工厂名称
工人数
生产用水量(m3/d)
用水时间
高温车间
一般车间
A
120
260
3500
全天均匀使用
B
80
136
2500
8~24点均匀使用
C
94
187
3000
全天均匀使用
D
0
150
1800
8~16点均匀使用
备注
水质与生活饮用水相同,水压无特殊要求。
淋浴人数高温车间按85%计,一般车间按70%计。
3、城市自然状况
①城区土壤种类为粘质土。
地下水水位深度为15m。
年降水量为936mm。
城市最高温度为42℃,最低温度为0.5℃,年平均温度为20.4℃。
夏季主导风向为东南风,冬季主导风向为北风和东北风。
②城区中各类地面与屋面的比例(%)见表3。
表3
各类屋面
混凝土与沥青路面
碎石路面
非铺砌土路面
公园与绿地
0.3
0.4
0.1
0.1
0.1
4、水文资料
①河流历史最高洪水位为98.4m,97%保证率的枯水位为86.5m;常水位为92.3m。
最大流量为3500m3/s,97%保证率的枯水期流量为120m3/s,多年平均流量为680m3/s。
流速为1.5~5.2m/s。
最低水位时河宽64m。
河水水温最高为30℃,最低为2℃。
②设计暴雨强度公式为:
二、设计方案
(一)、排水体制的选择
1.采用直排式合流制排水体制:
管渠系统的布置就近坡向水体,分若干个排水口,混合的污水不经处理和复用直接就近排入水体。
这样虽然方案简单、极大地降低了管网建设费用,但无法达到任务书中“防止某江水质的进一步恶化,推进该市经济的持续发展”的目标,因此不选择该种方案。
2.采用全处理式合流制排水体制:
将污水雨水用同一管渠系统收集并全部送入污水处理厂进行处理。
这样虽然将污水全部处理,对环境保护较为有利,但建设费用较高,且这样管渠过水断面很大,而在晴天时流量小,流速低,往往在管底形成淤积,会给管理、运行、维护带来诸多不便。
《城市排水工程规划规范》(GB50318-2000)中2.2.4规定:
“合流制排水体制适用于条件特殊的城市,且应采用截流式合流制。
”所以不采用以上两种合流制。
3.采用截流式合流制排水体制:
在早期直排式合流制排水系统的基础上,临河岸边建造一条截流干管,同时,在截流干管处设溢流井,并设污水厂,晴天和初雨时,所有污水都排送至污水厂,经处理后排入水体;当雨量增加,混合污水的流量超过截流干管的输水能力后,将有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体。
这样在同一管渠内排除所有的污水,管线单一,管渠总长度减少,造价降低,对管网系统的管理水平要求较低,同时可以减少直接进入河流的污水量,在一定程度上减轻污染。
环境保护方面,由给定的暴雨强度公式可知该城镇年降雨量较大,因此在雨季降雨强度大或历时过长时,部分雨污水混合后直接排入水体,造成水体的周期性污染;在暴雨径流之初,原沉淀在合流管渠的污泥被大量冲起,经溢流井溢人水体。
另外造价方面,截流管、污水处理厂的设计规模都比分流制排水系统大,截流管的埋深也比单设雨水管渠的埋深大。
在维护管理上,晴天时合流制管道中为部分流,流速较低,易于产生沉淀;并且晴雨天进入污水厂的水量变化很大,,这些都在一定程度上增加了管网的运行管理费用。
从水质的角度看,分流制与合流制有各自的适用条件:
在环境卫生较好的地区,分流制带来的污染物更少,更适合采用分流制;反之,采用合流制的同时对溢流水采取必要的控制措施也不失为一种可选方案,这里由于该城镇地处青藏高原,可以认为其环境卫生较好,其开发强度、工业发展程度较经济发达地区低。
综合考虑以上各点,这里不采用截留式合流制。
4.不完全分流式排水体制:
只设有污水排水系统,没有完整的雨水排水系统。
污水通过污水排水系统,处理后排入水体,而雨水沿天然地面,街道边沟,水渠等排泄。
从而投资节省,且旱季、雨季进入污水厂的都是纯污水,污水厂运行更加稳定、高效。
这种体制适用于地形适宜,有地面水体,可顺利排泄雨水的城镇。
发展中的城镇,为了节省投资,可以先建污水系统,再完善雨水系统。
比较经济,
但需具有有利地形时才能采用。
在新建城市中,初期可采用不完全分流制,先解决污水排除问题。
随着城市的发展,道路逐渐完善,雨水管也建设起来,改为完全的分流制,这样分期建设排水系统,有利于城市的发展。
该城镇暴雨强度较大,为更好地保障雨水的顺利排除,减小街道受淹的可能性,这里不采用不完全分流制。
5.半分流制(截流式分流制):
这种体制既有污水系统,又有雨水系统,与完全分流制不同的是在雨水系统中增设雨水跳越井,再与污水系统连接。
这种系统具有把初期雨水引入污水系统的功能,小雨时,雨水与污水一同进入污水处理厂处理;大雨时,超出污水管道输送能力的雨水由跳越井排入水体。
这种排水体制环境卫生条件好,能有效保护水体免受污染。
但某江已遭受严重污染,当降雨强度过大或历时过长时,部分污水将随过量的雨水排入受纳水体。
为更好、更快、更有效地改善某江的水环境,这里不选择采用办分流制。
6.完全分流制排水系统:
既有污水排水系统,又有雨水排水系统。
生活污水、工业废水通过污水排水系统排至污水厂,处理后排入水体;雨水通过雨水排水系统直接排入水体。
其环保效益及卫生条件较好,新建城市一般采用完全分流制。
同时,旱季、雨季进入污水厂的都是纯污水,可使污水厂运行更加稳定、高效;另外,分流制形式比较灵活,较易适应社会发展需要,且符合城市卫生要求,在国内外均有较为广泛的应用。
维护管理方面,分流制系统可保持管内流速,不致发生沉淀;流入污水厂的水量、水质较合流制小得多,进而更加易于控制管理。
我国《室外排水设计规范》规定,排水体制的选择,应根据城镇的总体规划,结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。
新建地区的排水系统宜采用分流制。
本设计综合考虑当地的经济状况,坚持最大可能地排出污水和雨水,不影响城市的安全,尽可能减少对环境的污染的原则,此地区排水管网体质采用雨水污水分流式体制。
(二)、检查井的设置原则
为便于对管渠系统做定期检查和清通,必须设置检查井。
检查井的位置,应设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处。
检查井由井底(包括基础)、井身和井盖(包括盖底)3部分组成。
另外,由于污水管道中污水流量逐渐增加,管径增加较大,且污水输送主要依靠重力,因此当有支管接入或者坡度、管渠尺寸发生变化时,不得采用弯头连接,必须采用检查井连接。
检查井在直线管段的最大间距应根据疏通方法等具体情况确定,一般宜按《室外排水设计规范(GB50014-2006)》规定取值。
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,对于可能被淹没的地区必须要密闭检查井。
此外,接入泵站以及倒虹吸管之前一定直线距离上的检查井需要加设沉泥槽。
通过对《给排水标准图集合订本S2-2002(下)》第八页排水检查井部分的查阅,可以得出污水主干管沿线各检查井的井径如下表:
节点编号
W2
W3
W4
W5
W6
W7
W8
W9
W10
检查井井径(mm)
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1250
1250
选用以上井径的圆形砖砌污水检查井(盖板式)。
Ф1000mm圆形砖砌污水检查井(盖板式)标准图见《给排水标准图集合订本S2-2002(下)》第二十一页,Ф1250mm圆形砖砌污水检查井(盖板式)标准图见《给排水标准图集合订本S2-2002(下)》第二十五页。
三、计算各区污水量
(一)一区污水量的计算
1、生活污水量
Q=232.41×100×125÷86400=33.62L/S
变化系数Kz=2.7÷33.620.11=1.83
所以Q1=Q·Kz=61.67L/S
2、工业污水量
企业生污用水量
Q1’=94×35×2.5÷86400+187×25×3÷86400+94×60×0.85÷3600+187×0.7×40÷3600
=3.04L/s
企业生产污水量
Q2’’=3000×0.9=2700m3/d=31.25L/s
故企业总污水量为Q2=Q1’+Q2’’=33.29L/s
比流量qA=QA÷A=0.409L/(s*hm2)
(二)二区污水量的计算
1、生活污水量:
二区总人口数约为10万人,人口密度为110人/公顷,污水量标准为145人/d,
Q1’=145×841.41×110÷86400=155.33L/s
变化系数kz=2.7÷155.330.11=1.55
所以Q1=1.55×155.33=240.76L/s
2、企业污水量:
工厂A、B、D总的污水量为(42.091+29.55+21.01)×0.9=83.39L/s故总的污水量为240.76+83.39=324.15L/s
则比流量qA=QA/A=0.385L/(s*hm2)
(三)公共建筑污水设计流量(火车站)
取火车站用水量320m3/d。
=320÷86.4=3.70L/s
(四)工业废水设计流量
由设计资料知,A、B、C、D四个工厂最大排水量分别为:
3500m3/d,2500m3/d,3000m3/d,1800m3/d。
所以:
变化系数
取值范围1.3~2.3,
列公式计算:
根据上式,可求得变化系数。
四、污水管网定线
在城镇(地区)总平面图上确定污水管道的位置和走向,称为污水管道系统的定线。
管道的定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。
定线的原则是充分利用地形,采用重力流排除污水和雨水,应尽可能在管线较短和埋深较小的情况下,让最大流域的污水自留排出。
污水主干管的定线,污水主干管的走向与数目取决于污水厂和出水口的位置和数目。
此设计城区南部有一条河流,可在河流下游处设一个污水厂,则只需沿着河流敷设一条主干管。
污水干管布置成树状网络,一般沿城市道路布置,部分干管以排放大量工业废水的工厂为起端,除了能较快发挥效用外,还能保证良好的水力条件。
此设计中城市污水管网的布置如图(污水管网平面布置图)所示。
一区街坊面积表
街坊编号
街坊面积Ai(ha)
街坊编号
街坊面积Ai(ha)
1
7.13
12
3.15
2
13.61
13
14.33
3
4.08
14
15.53
4
4.1
15
2.7
5
5.24
16
14.42
6
1.42
17
6.39
7
17.08
18
5.35
8
7.86
19
7.98
9
3.76
20
3.35
10
6.69
21
14.71
11
3.12
一区污水干管设计流量计算表
分区
管段编号
居民生活污水日平均流量分配
管段设计流量计算
本段
转输
流量L/s
合计流量L/s
总变化系数
沿线
流量L/s
集中流量
设计流量
L/s
街坊面积(hm2)
比流量
L/(s*hm2)
流量L/s
本段L/s
转输L/s
一区
47-56
7.13
0.459
13.29
13.29
13.29
2.03
26.98
26.98
46-45
4.39
4.39
4.39
2.3
10.10
10.10
45-56
7.24
7.24
7.24
2.17
15.71
15.71
56-44
6.01
6.01
6.01
2.22
13.34
13.34
55-53
4.40
4.40
4.40
2.3
10.12
10.12
54-53
10.05
10.05
10.05
2.09
21.00
34.72
55.72
53-52
5.86
5.86
5.86
2.22
13.01
34.72
47.73
51-50
6.35
6.35
6.35
2.18
13.84
13.84
50-52
1.10
1.10
1.10
2.3
2.53
2.53
52-48
5.90
5.90
5.90
2.22
13.10
34.72
47.82
49-48
4.80
4.80
4.80
2.3
11.04
11.04
48-44
4.63
4.63
4.63
2.3
10.65
3.7
34.72
49.07
44-43
81.28
81.28
81.28
1.62
131.67
34.72
166.39
二区街坊面积表
街坊编号
街坊面积Ai(ha)
街坊编号
街坊面积Ai(ha)
街坊编号
街坊面积Ai(ha)
街坊编号
街坊面积Ai(ha)
1
5.7
13
10.10
25
10.61
37
17.44
2
6.62
14
10.89
26
11.65
38
23.42
3
3.19
15
11.27
27
15.81
39
15.10
4
10.22
16
11.32
28
12.45
40
13.45
5
2.57
17
7.32
29
6.3
41
21.88
6
2.94
18
7.28
30
13.08
42
23.38
7
2.8
19
7.75
31
21.00
43
23.55
8
3.64
20
13.10
32
21.77
44
20.61
9
5.9
21
13.16
33
21.94
45
25.19
10
9.83
22
13.16
34
18.32
46
18.32
11
12.45
23
10.61
35
24.11
47
17.08
12
6.94
24
13.53
36
17.23
48
二区污水干管设计流量计算表
管段编号
居民生活污水日平均流量分配
管段设计流量计算
本段
转输
流量L/s
合计流量L/s
总变化系数
沿线
流量L/s
集中流量
设计流量
L/s
街坊面积(hm2)
比流量
L/(s*hm2)
流量L/s
本段L/s
转输L/s
1-2
15.51
0.385
5.99
5.97
5.97
2.22
13.26
13.26
2-3
6.05
6.05
2.21
13.38
13.38
3-4
2.48
2.48
2.3
5.71
5.71
5-6
2.29
2.29
2.3
5.28
62.50
67.78
6-7
3.78
3.78
2.3
8.69
62.50
71.19
7-14
4.80
4.80
2.3
11.03
62.50
73.53
13-12
2.67
2.67
2.3
6.15
6.15
12-11
3.89
3.89
2.3
8.95
8.95
11-10
4.19
4.19
2.3
9.63
9.63
10-9
4.34
4.34
2.3
9.98
9.98
9-8
4.36
4.36
2.3
10.02
10.02
8-7
2.82
2.82
2.3
6.49
6.49
7-14
12.46
0.385
4.81
2.80
2.80
2.3
6.45
6.45
23-22
7.75
0.385
2.99
2.98
2.98
2.3
6.86
6.86
22-21
5.05
5.05
2.26
11.41
11.41
21-20
5.07
5.07
2.26
11.45
11.45
20-19
5.07
5.07
2.26
11.45
11.45
19-18
4.09
4.09
2.3
9.41
9.41
18-17
5.21
5.21
2.25
11.71
11.71
17-16
4.09
4.09
2.3
9.41
9.41
16-15
4.49
4.49
2.3
10.32
10.32
15-14
6.08
6.08
2.21
13.45
13.45
14-24
6.3
0.385
2.43
2.42
2.42
2.3
5.57
62.50
68.7
33-32
5.04
5.04
2.26
11.38
11.38
32-31
8.09
8.09
2.14
17.31
17.31
31-30
8.38
8.38
2.14
17.93
17.93
30-29
8.45
8.45
2.13
17.99
17.99
29-28
7.05
7.05
2.18
15.37
15.37
28-27
9.29
9.29
2.11
19.59
19.59
27-26
6.63
6.63
2.19
14.53
14.53
26-25
6.71
6.71
2.19
14.70
14.70
25-24
9.02
9.02
2.12
19.12
19.12
24-34
5.81
5.81
2.22
12.91
62.50
75.41
42-41
5.18
5.18
2.25
11.65
11.65
41-40
8.43
8.43
2.14
18.04
18.04
40-39
9.00
9.00
2.12
19.07
19.07
39-38
9.07
9.07
2.12
19.22
19.22
38-37
7.94
7.94
2.15
17.07
17.07
37-36
9.69
9.69
2.10
20.36
20.36
36-35
7.05
7.05
2.18
15.37
15.37
35-34
6.57
6.57
2.19
14.39
14.39
34-43
6.57
6.57
2.19
14.39
43.40
62.50
120.39
五、污水管道设计参数
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/H
200-300
0.55
350-450
0.65
500-900
0.70
≥1000
0.75
2、设计流速
《室外排水设计规范》规定,污水管渠在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s,通常,金属管道的最大设计流速为10m/s,非金属管道的最大设计流速为5m/s。
3、最小设计坡度
规范规定,管径为200mm的最小设计坡度为0.004;管径为300mm的最小设计坡度为0.003;较大管径的最小设计坡度由最小设计流速保证。
4、最小管径
在街区和厂区内最小管径为200mm,在街道下的最小管径为300mm。
5、污水管道埋设深度
《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,由所给设计资料可知,该地区的最小覆土厚度为0.7米。
一般在干燥土壤中,最大埋深不超过7~8m;在多水、流砂、石灰岩地层中,一般不超过5米。
6、污水管道的衔接
污水管道在检查井中管段衔接,设计时必须考虑检查井的上游管段和下游管段衔接的高程关系。
衔接时必须要遵循两个原则:
其一,避免上游管段形成回水,造成淤积;其二,在平坦地区应尽可能提高下游管段的标高,以减少埋深。
管道常用的衔接方法有两种:
一为水面平接,二为管頂平接。
由于该城区地形较为平坦,所以采用水面平接法。
7、管道在街道上的位置
污水干管一般沿城市道路复制不宜设在交通繁忙的快车道下和狭窄的街道上,也不宜设在无道路的空地上,而通常设在污水量较大的或地下管线较少一侧的人行道绿化带或慢车道下。
道路宽度超过40m时,可考虑道路两侧各设一条污水管,以减少连接支管的数目及其他管管道的交叉,并便于施工检修和维护管理。
8、管道材料的选择
管道材料选用钢筋混凝土圆管,污水在管道中采用非满管流,粗糙系数n=0.014。
污水管网水力计算
一区
管段编号
管段长度L(m)
设计流量q(L/s)
管径(mm)
管段坡度I(%。
)
管内流速v(m/s)
充满度
降落量
IL(
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