排水管网课程设计计算说明书.docx
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排水管网课程设计计算说明书
2013至2014学年第1学期
排水管道课程设计
设计题目
某城市居住区排水工程设计
专业
给排水工程
姓名
吴新楷
完成日期
2014.01.2
指导教师
薛向东
浙江科技学院
目录
1.设计概述3
1.1.设计资料3
1.2.方案选定3
1.3.污水厂位置3
2.污水管网设计3
2.1.污水管网定线3
2.2.居住区污水流量设计4
2.3.工业企业生产污水设计5
2.4.工业企业生活及淋浴污水设计6
2.5.污水管水力计算6
3.雨水管网设计11
3.1.暴雨强度公式11
3.2.雨水管道设计重现期11
3.3.雨水管道的降雨历时11
3.4.管段设计与汇水面积计算11
3.5.雨水管道水力计算13
4.参考资料17
1.设计概述
1.1.设计资料
该地区年平均温度13.6℃,极端最高温度38.6℃,极端最低温度-17℃
该地区土壤属黄土类,最大冻土深度68cm.
夏季平均气压932毫巴;全年日照60%,冬季63%;
夏季室外平均风速2.6m/s,冬季室外平均风速1.7m/s;
该地区暴雨强度公式:
(L/(s.ha)注:
P=2a
区内平均径流系数Ψav=0.7
该区相临河流常年洪水位143m,常水位141m。
1.2.方案选定
本设计为新建的居住区,根据《室外排水设计规范》设计为雨污分流的排水系统。
1.3.污水厂位置
污水厂一般设在城市河流的下游地段,并与居民点保持一定的卫生防护距离,考虑风向因素的影响,故将污水厂设置在城市东北角。
2.污水管网设计
2.1.污水管网定线
(1)污水管道定线的基本原则
充分利用城市地形、地质、地貌特点,尽可能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。
布置管线是确定污水管道系统总体布置的重要步骤。
在定线时应考虑地形等因素的影响。
根据地形,污水厂和出水口位置布置污水管道,依次定出主干管、干管、街道支管,并考虑设置泵站的合理位置。
一般应将主干管和流域干管放在较平坦的集水线上,让污水尽量以重力流排送,污水干管与主干管应尽量避免和障碍物相交,如遇特殊地形时应考虑特殊措施(如跨越河道的倒虹管等),在图上标明。
(2)污水管道定线考虑的因素
污水管道定线考虑的因素有:
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;水文地质条件;道路宽度;地下管线及构筑物的位置;工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。
①在一定条件下,地形一般是影响管道定线的主要因素。
定线时应充分利用地形,利用排水系统的布置形式,使管道的走向符合地形趋势,尽量做到顺坡排水,尽可能不设泵站或少设泵站。
②污水支管的平面布置取决于地形及街区建筑特征,并应便于用户接管排水。
③污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。
④采用的排水体制也影响管道定线。
⑤考虑到地质条件,地下构筑物以及其它障碍物对管道定线的影响。
尽可能回避不良地质条件的地带和障碍。
处理好与现状建筑物,构筑物和规划道路的关系,实在不能避开时应采取相应的工程措施。
⑥管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况。
⑦管道定线,不论在整个城市或局部地区都可能形成几个不同的布置方案。
应进行方案技术经济比较。
⑧结合江河走向和规划中道路的实施,合理布置管线,以利于减小施工难度。
2.2.居住区污水流量设计
2.2.1.划分设计管段
根据管道平面布置,划分设计管段(定出检查井的位置并编号),量出主干管的设计管段长度。
2.2.2.街坊排水面积的划分
根据污水管道的布置,划分各设计管段服务的街坊排水面积,编上号码并按其平面形状计算面积(以公顷计),用箭头表示污水流向。
2.2.3.污水管道设计流量计算采用的公式
①生活污水量总变化系数
生活污水量总变化系数也可用下式进行计算:
式中Q――平均日平均时污水量(L/s)。
n――居住区生活污水定额(L/(cap.d)),85%的用水定额得;
N――设计人口数;
②居住区生活污水设计流量按下式计算:
式中Q――居住区生活污水设计流量(L/s);
n――居住区生活污水定额(L/(cap.d)),取值参见原始资料;
N――设计人口数;
――生活无水量总变化系数;
cap――“人”的计量单位。
根据污水量定额n(L/cap.d)和人口密度p(cap/ha),可求出生活污水平均流量
。
即
(L/s.ha)
式中
――比流量(L/(s.ha));
p――人口密度(cap/ha),取值参见原始资料;
n――居住区生活污水定额(L/(cap.d))。
2.2.4.各住宅区生活污水量确定:
住宅区编号
住宅区面积(ha)
比流量(L/S·ha)
住宅区流量(L/S)
住宅区编号
住宅区面积(ha)
比流量(L/S·ha)
住宅区流量(L/S)
1
6.48
0.295
1.912
21
3.66
0.295
1.080
2
6.41
0.295
1.891
22
2.17
0.295
0.640
企业4
4.87
23
2.45
0.295
0.723
企业3
8.60
24
3.16
0.295
0.932
企业2
4.75
25
3.95
0.295
1.165
6
4.37
0.295
1.289
26
2.44
0.295
0.720
7
6.94
0.295
2.047
27
3.30
0.295
0.974
8
3.73
0.295
1.100
28
7.73
0.295
2.280
9
5.61
0.295
1.655
29
6.18
0.295
1.823
10
8.07
0.295
2.381
30
5.94
0.295
1.752
11
7.39
0.295
2.180
31
8.48
0.295
2.502
12
5.54
0.295
1.634
32
7.03
0.295
2.074
13
4.53
0.295
1.336
33
4.10
0.295
1.210
14
4.77
0.295
1.407
34
2.85
0.295
0.841
15
2.49
0.295
0.735
35
2.31
0.295
0.681
16
4.97
0.295
1.466
36
2.88
0.295
0.850
17
2.39
0.295
0.705
37
4.13
0.295
1.218
18
7.25
0.295
2.139
38
5.00
0.295
1.475
企业1
10.33
39
3.53
0.295
1.041
20
3.26
0.295
0.962
2.3.工业企业生产污水设计
已知工业生产废水的变化系数为:
企业名称
平均用水量(L/S)
总变化系数
企业1
6.45
3
企业2
32.1
2.3
企业3
59.75
1.7
企业4
39.25
2.7
则企业1生产废水设计流量为:
企业2生产废水设计流量为:
企业3生产废水设计流量为:
企业4生产废水设计流量为:
那么企业生产污水总设计流量
2.4.工业企业生活及淋浴污水设计
查表得企业职工生活和淋浴污水的总设计流量公式为:
其中B1=25(L/cap.d),B2=35(L/cap.d):
K1=3.0,K2=2.5;D1=40(L/cap.d),D2=60(L/cap.d)
T为每班工作时数,8h;
和
分别为一般车间和高温车间的最大班人数
和
分别为最大班使用淋浴职工人数
企业名称
企业职工生活污水水量(L/S)
企业职工淋浴污水水量(L/S)
小计(L/S)
总计(L/S)
企业1
0.52
1.46
1.98
9.72
企业2
0.76
1.87
2.63
32.16
企业3
0.53
1.62
2.15
42.78
企业4
0.42
1.18
1.60
43.99
总计
2.23
6.13
8.36
则Q3=8.36
2.5.污水管水力计算
表2-5污水干管设计流量计算表
管段编号
居住区生活污水量
集中流量
设计管段流量
本段流量
转输流量q2(L/S)
合计平均流量(L/S)
总变化系数Kz
生活污水设计流量Q1(L/S)
本段
转输
住宅区编号
住宅区面积(ha)
比流量q0(L/(s·ha))
流量q1(L/S)
1~2
1
6.48
0.295
1.912
——
1.912
2.30
4.398
——
——
4.398
2~3
2
6.41
0.295
1.891
1.912
3.803
2.30
8.747
——
——
8.747
3~4
——
——
——
——
3.803
3.803
2.30
8.747
43.99
——
52.737
4~5
14
4.77
0.295
1.407
3.803
5.210
2.25
11.732
42.78
43.99
98.502
5~6
15
2.49
0.295
0.735
5.210
5.945
2.22
13.193
32.16
86.77
132.123
6~7
17,6
6.76
0.295
1.994
5.945
7.939
2.15
17.067
——
118.93
135.997
7~8
7
6.94
0.295
2.047
7.939
9.986
2.10
20.933
——
118.93
139.863
8~9
8
3.73
0.295
1.100
9.986
11.087
2.07
22.974
——
118.93
141.904
9~10
9
5.61
0.295
1.655
——
1.655
2.55
4.227
——
——
4.227
9~11
——
——
——
——
12.742
12.742
2.04
26.002
——
118.93
144.932
18~17
10
8.07
0.295
2.381
——
2.381
2.45
5.843
——
——
5.843
17~16
11
7.39
0.295
2.180
2.381
4.561
2.28
10.421
——
——
10.421
16~15
12
5.54
0.295
1.634
4.561
6.195
2.21
13.686
——
——
13.686
15~14
13
4.53
0.295
1.336
6.195
7.531
2.16
16.285
——
——
16.285
14~13
16
4.97
0.295
1.466
7.531
8.998
2.12
19.078
——
——
19.078
13~12
18
7.25
0.295
2.139
8.998
11.136
2.07
23.065
——
——
23.065
12~11
——
——
——
——
11.136
11.136
2.07
23.065
——
9.72
32.785
11~19
——
——
——
——
23.878
23.878
1.90
45.475
——
128.65
174.125
19~20
32
7.03
0.295
2.074
23.878
25.951
1.89
48.974
——
128.65
177.624
38~36
20
3.26
0.295
0.962
——
0.962
2.71
2.608
——
——
2.608
36~35
——
——
——
——
2.882
2.882
2.40
6.926
——
——
6.926
35~31
35
2.31
0.295
0.681
2.882
3.563
2.35
8.366
——
——
8.366
31~30
——
——
——
——
5.858
5.858
2.22
13.022
——
——
13.022
30~27
25
3.95
0.295
1.165
5.858
7.023
2.18
15.304
——
——
15.304
27~26
——
——
——
——
8.716
8.716
2.13
18.547
——
——
18.547
25~26
28
7.73
0.295
2.280
8.716
10.997
2.07
22.808
——
——
22.808
25~24
29
6.18
0.295
1.823
10.997
12.820
2.04
26.144
——
——
26.144
24~22
38
5
0.295
1.475
12.820
14.295
2.02
28.805
——
——
28.805
42~41
36
2.88
0.295
0.850
——
0.850
2.75
2.335
——
——
2.335
41~40
37
4.13
0.295
1.218
0.850
2.068
2.49
5.155
——
——
5.155
40~22
39
3.53
0.295
1.041
2.068
3.1093
2.38
7.410
——
——
7.410
22~21
——
——
——
——
19.906
19.906
1.94
38.678
——
——
38.678
21~20
33
4.1
0.295
1.210
19.906
21.116
1.93
40.763
——
——
40.763
20~污水厂
——
——
——
——
47.067
47.067
1.77
83.192
——
128.65
211.842
2.5.1.确定管网系统的控制点
离污水厂最远的干管起点有1、18、38、42,这些点都可能成为管道系统的控制点。
1、18、38、42四点的埋深可用最小覆土厚度值确定,结合地形高程变化,由西向东地面高程差大于按最小坡度埋管的坡降,故管道可直接取接近地面坡度的坡度埋设,因此1、18、38、42点不会成为控制点,控制点为10点。
2.5.2.污水主干管水力计算说明
1)起点管道埋深1m(满足车载和冰冻线要求)
2)管段与管段间采用管顶平接的方式。
表2-6污水主干管水力计算表
管段编号
管道长度L(m)
设计流量(L/s)
管径D
充满度
管道坡度I
流速V(m/s)
角度θ(弧度)
水流断面A(m2)
水力半径R(m)
实际流量Q(L/s)
坡降(m)
沟底标高(m)
水面标高(m)
起端
终端
起端
终端
9-10
219.31
4.23
200
0.5
0.0030
0.74
1.5708
0.0157
0.050
11.68
0.6579
145.70
145.04
145.80
145.14
9-11
329.48
144.93
500
0.7
0.0010
0.89
1.1593
0.1468
0.148
129.96
0.3295
144.74
144.41
145.09
144.76
11-19
185.06
174.13
600
0.7
0.0010
1.00
1.1593
0.2114
0.178
211.33
0.1851
144.31
144.12
144.73
144.54
19-20
207.27
177.62
600
0.7
0.0010
1.00
1.1593
0.2114
0.178
211.33
0.2073
144.12
143.91
144.54
144.33
20-污水厂
91.84
211.84
800
0.7
0.0008
1.08
1.1593
0.3758
0.237
407.08
0.0735
43.71
143.64
144.27
144.20
2.5.3.污水干管水力计算
1污水干管由南向北依次编号为干管一,干管二,干管三。
2由西向东地面坡度近似为0.0023,根据充分利用地形的原则,可直接用此坡度作为管道的设计坡度计算,均采用管顶平接的方式。
表2-7污水干管水力计算表
管段编号
管道长度L(m)
设计流量(L/s)
管径D
充满度
管道坡度I
流速V(m/s)
角度θ(弧度)
水流断面A(m2)
水力半径R(m)
实际流量Q(L/s)
坡降(m)
沟底标高(m)
起端
终端
8-9
185
141.90
500
0.7
.0020
1.25
1.1593
0.1468
0.148
183.79
0.37
145.11
144.74
7-8
338
139.86
500
0.7
.0020
1.25
1.1593
0.1468
0.148
183.79
0.676
145.79
45.11
6-7
220
136.00
500
0.7
.0020
1.25
1.1593
0.1468
0.148
183.79
0.44
146.23
45.79
5-6
189
132.12
500
0.7
0.0020
1.25
1.1593
0.1468
0.148
183.79
0.378
146.60
46.23
4-5
264
98.50
400
0.65
0.0020
1.06
1.2661
0.0865
0.115
91.58
0.528
147.23
146.70
3-4
287
52.74
400
0.65
0.0020
1.06
1.2661
0.0865
0.115
91.58
0.574
147.80
147.23
2-3
212
8.747
300
0.55
0.0020
0.83
1.4706
0.0398
0.079
32.93
0.424
148.32
147.90
1-2
301
4.398
300
0.55
0.0020
0.83
1.4706
0.0398
0.079
32.93
0.602
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148.32
18~17
275
5.843
300
0.55
0.0020
0.83
1.4706
0.0398
0.079
32.93
0.55
148.52
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17~16
202
10.421
300
0.55
0.0020
0.83
1.4706
0.0398
0.079
32.93
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323
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300
0.55
0.0020
0.83
1.4706
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147.57
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15~14
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0.55
0.0020
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1.4706
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312
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300
0.55
0.0020
0.83
1.4706
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300
0.55
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0.83
1.4706
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145.54
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1.4706
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2.608
300
0.55
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1.4706
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130
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0.55
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0.83
1.4706
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300
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32.93
0.714
147.04
146.33
25~26
308
22.8
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