排水管网设计计算说明书.docx

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排水管网设计计算说明书

第一节2

一、工程设计任务及设计范围–––––––––––––––––––––––––––2

二、设计基本资料–––––––––––––––––––––––––––––––––––––2

三、设计内容及要求–––––––––––––––––––––––––––––––––––2

第二节–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––3

一、在平面图上布置污水管道–––––––––––––––––––––––––––3

二、计算街区面积–––––––––––––––––––––––––––––––––––––3

三、划分设计管段，计算设计流量–––––––––––––––––––––3

四、水力计算––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––4

五、绘制管道纵剖面图––––––––––––––––––––––––––––––––5

第三节–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––6

一、在平面图上布置雨水管道–––––––––––––––––––––––––––6

二、计算街区面积––––––––––––––––––––––––––––––––––––6

三、划分设计管段，计算设计流量––––––––––––––––––––––6

四、水力计算–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––7

参考资料–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––10

第一节设计说明书

一、工程设计任务及设计范围

运用已学的排水管网的专业知识，完成某开发区完全分流制排水（污水、雨水）管道的设计。

二、设计基本资料

设计基本资料见课程设计任务书

三、设计内容及要求

（一）设计方案

1．污水管网设计方案

（1）划分排水流域和管道定线

（2）根据设计人口数、污水量标准等计算污水设计流量

（3）进行污水管道水利计算，确定管道断面尺寸、设计坡度、埋设深度等设计参数

（4）污水提升泵站设置与污水处理厂的位置

（5）绘制污水管道平面图和剖面图

2．雨水管网设计方案

雨水管网最小覆土厚度为0.8（所有点的覆土厚度均不小于该值），雨水管如果埋深多大，可以用重新布置管线、起端改为加盖板的明渠、中下游管道改为矩形渠道等方法减小埋深。

此外，当需要的管径超过2000mm时，一般改为箱涵。

（1）划分排水流域和管道定线

（2）划分设计管段

（3）对排水涉及的街区编号并计算面积

（4）水利计算，确定管道断面尺寸、设计坡度、埋设深度等设计参数

（5）绘制雨水管道平面图和纵剖面图

（二）设计要求

1．设计流速

雨水与污水相似，设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度称为设计流速。

设计流速过小，雨水流动缓慢，其中的悬浮物容易沉淀淤积；反之，设计流速过高，产生对管壁的冲刷，使得管材损坏严重，管道的使用寿命降低。

《室外排水设计规范》规定：

最小设计流速；雨水灌渠（漫流时）的最小设计流速为0.75m/s。

由于明渠内发生淤积后易于清除、疏通，所以明渠的最小设计流速为0.4m/s。

最大设计流速：

金属管道为10m/s，非金属管道为4m/s，、

2．最小设计坡度

在管道系统设计时，通常使管道敷设坡度与地面坡度一致，这对降低管道系统的造价非常有利。

但相应于管道敷设坡度的污水流速应该等于或大于最小设计流速，这在地势平坦地区或管道逆坡敷设是尤为重要。

为了防止其管道的沉淀淤积，所以行业中有规定最小的设计坡度。

我国《室外排水设计规范》一般规定：

在设计充满度为0.5时，管径为200mm时，最小设计坡度为0.004；管径为300mm时，最小设计坡度为0.003。

街坊厂区内为0.004；街道为0.003。

3.最小管径

一般在管道系统的上游部分，污水设计流量很小，若根据设计流量计算，则设计管径会很小。

根据管径养护经验证明，管径过小容易堵塞，从而增加管道清淤次数，并给用户带来不便。

采用较大的管径可采用较小的设计坡度，从而使管道的埋深减小，降低工程造价。

我国《室外排水设计规范》规定：

管道到在街坊和厂区内的最小设计管应为200mm，在街道下的最小设计管径为300mm。

本设计中的所有管段均满足以上要求。

第二节污水管网设计计算说明书

一、在平面图上布置污水管道

从设计总平面图和排水管道课程设计任务书可知该区地势自北向南逐渐降低，坡度较小，等高线较为平缓，干管基本上与等高线垂直布置。

街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管布置在该城区最南侧主河道旁。

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。

街区面积（单位：

ha）

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，本设计只对干管检查井进行编号共18个，检查井总数为43个，具体位置见污水管网设计平面图。

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，见附表

该城区人口密度为300cap/ha,污水量设计标准160L/（cap·d），则每公顷街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：

q0=300*160/86400=0.56（L/（s·ha））总变化系数的确定：

当Q<5L/s时，Kz=2.3。

四、水力计算

（一）计算方法

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，如附表所示。

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（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》附图3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分别列入附表中。

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：

在选择管径时除应满足上述要求外，还应满足《排水工程（第四版）上册》p34最大设计充满度表格的要求。

最大设计充满度

管径（D）或暗渠高（H）（mm）

最大设计充满度（

）

200-300

0.55

350-450

0.65

500-900

0.70

≥1000

0.75

6．最小管径与最小设计坡度

（1）根据设计管段和管道坡度求降落量。

（2）根据管径和充满度求管段的水深。

7.污水管道的衔接方式

污水管道在检查井中衔接遵循两个原则：

其一避免上游管道形成回水造成淤积其二在平坦地区应尽可能提高下游管道的标高以减少埋深。

所以污水管道的衔接方式采用管顶平接。

（二）计算结果

五绘制管道纵剖面图

本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，见附录中管道纵剖面附图。

第三节雨水管网设计计算说明书

一、在平面图上布置雨水管道

从设计区总平面图和排水管道课程设计任务书可知该区地势自北向南逐渐降低，坡度较小，等高线较为平缓。

街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，故雨水管网设计图与污水管网设计图支管设计基本相同，雨水管网未设计主干管，其中两条干管直接流入城市南侧河流中，一条流入城市中河流支系。

具体参见雨水管道平面图。

二、计算街区面积

三、划分设计管段，计算设计流量

（一）检查井

1.对管段进行编号，本设计只对干管检查井进行编号共19个，检查井总数为44个,具体位置见雨水管网设计平面图。

检查井地面标高与管段长度见下表

2.计算汇水面积

每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向标注在雨水管道平面图中。

计算本段汇水面积时采用近似的方法，将直接流入支管的雨水近似的看做直接流入与本段支管相连的干管中，算作本段干管的汇水面积。

四、水力计算

（一）计算方法

1.径流系数的确定

根据上表，建筑用地径流系数取0.9，建筑用地取0.6，绿地取0.25，根据其面积比例进行加全平均计算。

计算结果如下：

只有居民区径流系数为0.450，只有工业区径流系数为0.473，既有居民区又有工业区径流系数为0.461。

各街区径流系数计算结果如下表

2暴雨强度公式：

q=934（1+0.55lgP）/t0.542（L/s*ha）

3.其它计算均与上述污水管网计算相似，在计算起讫点埋深时最小覆土厚度为0.8m。

（三）计算结果

参考资料

1.严煦世、刘遂庆.给排水管网系统（第二版）.中国建筑工业出版社

2.赵洪宾.《给水管网系统理论与分析》.中国建筑工业出版社

3.《给水排水设计手册》第二版（第1，3册）.中国建筑工业出版社

4.《室外排水设计规范》（GB50013—2006）（2011修订版）

5.张志刚主编，《给水排水工程专业课程设计》.化学工业出版社，2004

6.《给水排水工程快速设计手册》（第2，5版）中国建筑工业出版社，1995