排水管道计算说明书.docx

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排水管道计算说明书

1、污水管道的布置

1.1确定排水体制

排水体制的选择：

根据所给城镇和工厂的地形规划，风向和水体条件，综合现行对污水处理的要求，考虑确定使用分流制，这样可以分别处理雨水和污水，流入污水厂的水量比合流制小得多，污水厂的运行容易控制，减轻城市污水厂的负担。

同时分质处理雨水和污水，针对性强，适应城市发展的需要，又能符合卫生要求。

1.2污水厂位置的选择

该规划区域虽多为丘陵地区，地势高低起伏，主导风向为东南风，考虑综合因素，将污水厂设在南部，利于污水在管道内重力流动。

该城镇中部有一大河流经，将污水处理厂布置在东南角。

1.3划分排水流域

该城镇按人口密度分为四个区，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区。

考虑到该城镇小区众多，人口密度较大，拟将该城镇划分为四个排水区域，以四条干管承接各区域的污水，最后接入主干管。

2、管网布置与定线

①管道定线时，一般按主干管、干管、支管顺序依次进行，应尽可能的在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。

在定线时要考虑各方面的因素，如：

地形和用地布局，排水体制等等，其中，地形是重点考虑的因素。

应充分利用地形，顺坡排水，在整个排水区域较低的地方敷设主干管及干管便于污水自流接入。

污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置，小城市通常只设一个污水厂，只需一条主干管。

②为使污水能重力自流，管道必须设置有一定的坡度，因此，随着管线的延长，管道埋深不断加大，当管道埋深过大时，应设置中途泵站，提升污水，当管道无法避免穿过铁路、河流或其他地下建筑时，管道最好垂直穿过障碍物，并根据具体情况设置倒虹管等工程设施。

3、街区编号及其面积

3.1比流量的计算：

Ⅰ区：

350×85%×280÷86400=0.964L/sha

Ⅱ区：

350×85%×320÷86400=1.102L/sha

Ⅲ区：

350×85%×350÷86400=1.205L/sha

Ⅳ区：

350×85%×240÷86400=0.826L/sha

3.2设计人口数：

Ⅰ区：

8059

Ⅱ区：

6121

Ⅲ区：

3824

Ⅳ区：

7206

3.3计算街区流量

将各街区编上号，按各街区的平面范围计算它们的面积。

街区编号

面积ha

比流量

街区流量

1

2.7379

0.964

2.639

2

9.3583

0.964

9.021

3

9.8627

0.964

9.508

4

3.828

0.964

3.690

5

6.6357

1.102

7.313

6

2.7585

1.102

3.040

7

3.0023

0.964

2.894

8

3.0234

1.102

3.332

9

3.4721

1.102

3.826

10

3.2402

1.102

3.571

11

6.0447

1.205

7.284

12

4.8818

1.205

5.883

13

3.317

0.826

2.740

14

4.3613

0.826

3.602

15

5.7183

0.826

4.723

16

5.7157

0.826

4.721

17

4.6691

0.826

3.857

18

6.2451

0.826

5.158

4、管段设计流量的计算

4.1计算基数

根据设计管段的定义和划分方法，将各管段有本段流量进入的点（一般为街区两端）、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起讫点的检查井，并编上号码以便计算。

比流量：

Ⅰ区：

0.964L/sha

Ⅱ区：

1.102L/sha

Ⅲ区：

1.205L/sha

Ⅳ区：

0.826L/sha

集中流量：

工厂A:

1500

/d=17.36L/s

工厂B:

800

/d=9.26L/s

工厂C:

2000

/d=23.15L/s

工厂D:

1200

/d=13.89L/s

总变化系数

Kz=2.7/Q^0.11

当Q<5L/s时，Kz=2.3

当Q>1000L/s时，Kz=1.3

4.2设计流量的计算

污水主干管与干管的设计流量计算表

居住区生活污水量

本段流量表

管段编号

街区编号

街区面积

比流量

流量

转输流量

合计平均流量

总变化系数kz

生活污水设计流量

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1-2

1

2.7379

0.964

2.639

2.639

2.43

6.405

1-2

2

9.3538

0.964

9.017

9.017

2.12

19.115

3-4

11

6.0447

1.205

7.284

7.284

2.17

15.808

2-3

7.284

7.284

2.17

15.808

2-5

3

9.8627

0.964

9.508

32.804

42.312

1.79

75.668

9-10

16

5.7157

0.826

4.721

4.721

2.28

10.747

9-7

4.712

4.712

2.28

10.728

7-8

13

3.317

0.826

2.740

2.740

2.42

6.621

7-6

12

4.8818

1.205

5.883

5.883

2.22

13.070

23-24

7

3.0023

0.964

2.894

13.343

16.237

1.99

32.264

7-24

0.000

13.335

13.335

2.03

27.077

24-25

8

3.0234

1.102

3.332

24.276

27.608

1.87

51.747

22-24

19.561

19.561

1.95

38.080

5-22

4

3.828

1.102

4.218

32.804

37.022

1.81

67.189

17-18

17

4.6691

0.826

3.857

3.857

2.33

8.976

18-19

18

6.2451

0.826

5.158

5.158

2.25

11.628

18-15

0.000

9.015

9.015

2.12

19.111

14-15

14

4.3613

0.826

3.602

3.602

2.34

8.448

15-16

15

5.7183

0.826

4.723

4.723

2.28

10.751

15-12

17.34

17.340

1.97

34.207

11-12

9

3.4721

1.102

3.826

3.826

2.33

8.913

12-13

10

3.2402

1.102

3.571

3.571

2.35

8.381

12-20

0.000

33.752

33.752

1.83

61.880

22-20

5

6.6357

1.102

7.313

50.529

57.842

1.73

99.944

20-21

6

2.7585

1.102

3.040

84.281

87.321

1.65

144.198

集中流量

本段

转输

设计流量

10

11

12

6.405

19.115

17.36

33.168

17.36

33.168

23.15

17.36

116.178

10.747

10.728

6.621

13.070

13.89

46.154

27.077

51.747

13.89

51.970

63.66

130.849

8.976

11.628

19.111

8.448

10.751

34.207

9.26

18.173

8.381

9.26

71.140

72.92

172.864

72.99

217.188

5、污水管道水力计算

5.1水力计算设计参数

5.1.1设计充满度

污水管道按非满流设计，最大设计充满度见下表

污水管道的最大设计充满度

管径

最大设计充满度

200~300

0.55

350~450

0.65

500~900

0.70

>1000

0.75

5.1.2设计流速

为了防止污水中的泥沙颗粒沉淀产生淤积，阻塞管渠，规定污水管道的最小流速为0.6m/s；为了防止因污水流速过大对管道造成冲刷损坏，规定金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道最大设计流速为5m/s。

5.1.3最小管径和最小设计坡度

当所计算所需要的污水管道管径小于最小设计管径时采用最小设计管径。

我国《室外排水设计规范》规定的最小设计管径和最小设计坡度如下表：

最小设计管径和最小设计坡度

街道位置

最小管径

最小设计坡度

街坊道路下

200

0.0004

市政道路下

300

0.0003

5.1.4埋设深度

为了保证在地面静动荷载的作用下管道不至于被损坏，需保证在管道上有一定的覆土厚度，车行道下污水管道的最小覆土厚度不小于0.7m。

为了防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道，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，管底可埋在冰冻线以上0.15m。

6、水力计算步骤及注意点

确定完设计流量后，便从上游管段开始依次进行干管各设计管段的水力计算。

结果详见污水水力计算表，计算过程如下：

1从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中第二项。

2讲各设计管段的设计流量列入表中第三项。

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、设计坡度、设计充满度。

首先拟采用最小管径300mm，即查附录附图。

在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其余四个水力因素只要知道两个即可求出另外两个。

现已知设计流量，另一个可根据水力计算设计数据的规定设定。

相应于300mm管径的最小设计坡度为0.003。

将所确定的管径D、坡度I、流速v、充满度h/D分别列入表中的第4、5、6、7项。

5确定其他管段的管径以及设计流速、设计充满度和管道坡度。

通常随着流量的的增加，下一管段的管径一般会增大一级或两级，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铸锻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的那张水力计算图表中查出相应的充满度和I值，若均符合要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中。

6计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度：

（1）根据设计管段长度计算降落量

（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，本设计中以1点为控制点

（4）求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度，根据管段在检查井处采用的衔接方法，可确定下游管段的管内底标高。

采用水面平接。

7进行管道水力计算时，应注意的问题：

（1）必须细致研究管道系统的控制点。

这些控制点常位于本区的最远或最低处，它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。

各管道的起点、低洼地区的个别街坊和污水出口较深的工业企业或公共建筑都是研究控制点的对象。

（2）必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系。

使确定的管道坡度，在保证最小设计流速的前提下，又不使管道的埋深过大，以便于支管的接入。

（3）水力计算自上游依次向下游段进行，一般情况下，随着设计流量的逐渐增加，设计流速也应相应增加。

如流量保持不变，流速不应减小，只有在管段坡度由大骤小的情况下，设计流速才允许减小。

另外，随着设计流量逐段增大，但当管道坡度骤然增大时，下游管段的管径可以减小，但缩小的范围不得超过50~100mm。

（4）在坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。

这就有可能使下游管段的覆土无法满足最小限值的要求。

甚至超出地面。

因此在适当的点可设置跌水井，管段直接采用跌水连接。

（5）水流通过检查井时，常引起局部水头损失。

为了尽量降低这项损失，检查井底部在直线管道上要严格采用直线，在管道转弯处要采用匀称的曲线。

通常直线检查井可不考虑水头损失。

（6）在旁侧管与干管的连接点处，要考虑干管已定埋深是否允许旁侧管接入。

若连接处旁侧管的埋深大于干管埋深，则需在连接处的干管上设置跌水井，以使旁侧管能接入干管。

另一方面，若连接处旁侧管的管底标高比干管的管底标高高出许多，为使干管有较好的水力条件，需在连接处前的旁侧管上设置跌水井。

7、水力计算结果

主干管水力计算表

充满度

管段编号

管道长度

设计流量

管径

坡度

流速

h/d

h

1-2

145

25.52

300

0.003

0.73

0.55

0.165

2-5

210

116.178

450

0.0021

0.86

0.75

0.3375

5-22

105

130.849

500

0.0027

1

0.65

0.325

22-20

345

172.864

600

0.0022

1.05

0.65

0.39

20-21

230

217.188

600

0.0026

1.15

0.75

0.45

标高

地面

水面

管内底

埋设深度

管段编号

降落量IL

上端

下端

上端

下端

上端

下端

上端

下端

1-2

0.435

86.3

86.1

83.465

83.03

83.3

82.865

3

3.235

2-5

0.441

86.1

85.8

83.0525

82.6115

82.715

82.274

3.385

3.526

5-22

0.2835

85.8

85.7

82.599

82.3155

82.274

81.9905

3.526

3.7595

22-20

0.759

85.7

85.5

82.23

81.471

81.84

81.081

3.86

4.419

20-21

0.598

85.5

85.2

81.531

80.933

81.081

80.483

4.419

4.717

干管水力计算表

充满度

管段编号

管道长度

设计流量

管径

坡度

流速

h/d

h

3-2

530

15.808

300

0.0026

0.7

0.55

0.165

9-7

215

10.728

300

0.0035

0.7

0.4

0.12

7-24

240

27.077

300

0.003

0.73

0.55

0.165

24-22

300

38.08

350

0.0028

0.8

0.6

0.21

18-15

255

19.111

300

0.0027

0.65

0.65

0.195

15-12

200

34.207

350

0.003

0.8

0.55

0.1925

12-20

190

61.88

400

0.0028

0.9

0.65

0.26

标高

地面

水面

管内底

埋设深度

降落量IL

上端

下端

上端

下端

上端

下端

上端

下端

1.378

90.5

86.1

85.665

84.287

85.5

84.122

5

1.978

0.7525

88.6

86.2

85.22

84.4675

85.1

84.3475

3.5

1.8525

0.72

86.2

85.9

84.5125

83.7925

84.3475

83.6275

1.8525

2.2725

0.84

85.9

85.7

83.3375

82.4975

83.1275

82.2875

2.7725

3.4125

0.6885

88.2

86.4

84.395

83.7065

84.2

83.5115

4

2.8885

0.6

86.4

85.9

83.204

82.604

83.0115

82.4115

3.3885

3.4885

0.532

85.9

85.5

82.1715

81.6395

81.9115

81.3795

3.9885

4.1205

则通过上述两张表，可以读出各管段的管底标高，且支线接入干管都为重力流，不需额外设置跌水井。

8、雨水管渠设计与计算

8.1雨水管道定线原则

基本要求：

能及时通畅排走城市各汇水面积内的雨水径流量

雨水管道定线时，应充分利用地形，就近排入水体，雨水管渠应尽量利用自然地形坡度以最短的距离靠重力流入附近的水体，或者排入郊区。

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，管线较短，管径也较小。

8.2雨水设计流量参数

雨水设计流量的计算公式

Q=ψq0F

式中：

Q-------雨水设计流量，m³/s

q0------设计暴雨强度，L/（sha）

ψ------径流系数

F-------汇水面积，ha

8.2.1确定暴雨强度公式

查资料可知该城镇暴雨强度公式为：

q=500（1+1.381lgp）/t^0.8

式中：

t=t1+m*t2=10+∑t2

t2=L/60V（min）

t1为地面汇水时间，视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5~15mim，本设计采用10min。

m为管道折减系数，暗管折减系数m=2，明渠折减系数m=1.2，在陡坡地区，暗管折减系数m=1.2~2；在本设计中暗管折减系数取m=2。

8.2.2重现期

雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。

在同一排水系统中可采用同一重现期或不同重现期。

重现期一般选用0.5~3a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用3~5a，并应与道路设计协调。

特别重要地区和次要地区可酌情增减。

本设计中选用p=1a。

8.2.3径流系数Ψ的确定

所谓径流系数，就是径流量和降雨量之间的比例。

影响径流系数的主要因素有地面覆盖种类的透水性。

此外，还与降雨历时，暴雨强度及暴雨雨型有关。

径流系数Ψ

地面种类

Ψ值

各种屋面、混凝土和沥青路面

0.90

大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面

0.60

级配碎石路面

0.45

干砌砖石和碎石路面

0.40

非铺砌土路面

0.30

公园和绿地

0.15

通常汇水面积是由各种性质的地面覆盖所组成，随着它们占有的面积比例变化，Ψ值也各异，所以整个汇水面积上的平均径流系数Ψav值是按各类地面面积用加权平均法计算而得到的。

地面种类

房屋

草地（包括人工绿地）

路面（混凝土沥青）

土地

占总面积比例

20%

20%

30%

30%

Ψ

0.90

0.15

0.90

0.30

计算如下：

Ψav=0.90×20%+0.15×20%+0.90×30%+0.30×30%

=0.57

8.2.4设计充满度

雨水采用满管流，则设计充满度：

h/D=1

8.2.5设计流速

最小设计流速为0.75m/s

金属管最大设计流速为10m/s

非金属管最大设计流速为5m/s

8.2.6最小管径和最小设计坡度

雨水管道的最小管径为300mm，相应最小坡度为0.003

雨水口连接管的最小管径为200mm，最小坡度为0.01

8.2.7最小埋深与最大深度：

同污水管

8.2.8雨水管道的连接方式：

采用管顶平接方式

8.3雨水管渠系统的设计步骤

（1）划分排水流域和管道定线

雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低的一侧，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。

为了充分利用街道边沟的排水能力，每条干管起端100m左右可视具体情况不设雨水暗管。

雨水支管一般设在街坊较低侧的道路下。

（2）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。

把两个检查井之间流量没有变化且预计管径和坡度也没有变化的管段定位设计管段。

并从管段上游忘下游按顺序进行检查井编号。

（3）划分并计算各设计管段的汇水面积

各设计管段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定。

地势较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积；地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。

并将每块面积进行编号，计算其面积的数值注明在图中。

8.4雨水量的计算

8.4.1基础计算

如附图1所示，选取两条雨水管道，对其进行设计流量计算和水力计算。

计算数据如下表所示：

地面标高表

检查井编号

地面标高

12

85.0

26

85.4

13

85.6

27

86.3

14

86.9

28

85.7

24

86.2

16

86.8

25

87.1

17

87.6

管道长度表

设计管段编号

管长

17-25

141

25-16

182

16-24

167

24-28

195

14-27

160

27-13

100

13-26

134

12-26

150

汇水面积计算表

设计管段编号

本段汇水面积编号