四川大学给排水专业排水工程课程设计报告说明书.docx

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四川大学给排水专业排水工程课程设计报告说明书

排水管网课程设计说明书

四川大学建筑与环境学院

给水排水工程专业

一、总论

1.设计依据

（1）主要规范

　　　《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000），国家质量技术监督局、建设部

　　　《室外排水设计规范》（GB50014-2006），国家计委、建设部

　　　《泵站设计规范》（GB/T50265-97），国家质量技术监督局、建设部

（2）主要标准

　《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

　　　《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）

2.设计原始资料

（1）城市（包括工业区）总平面图一张，比例尺为1∶5000，等高线间距为1m。

（2）居住区情况

居住区情况如表1－1所示。

表1－1居住区基本情况表

居住区编号

人口密度（cap/ha）

地区

污水定额（L/d）

Ⅰ区

420

江北

180

Ⅱ区

400

江南

200

（3）工业区情况

工业区情况见表1－2。

表1－2工业区基本情况表

工业废水设计流量

职工人数

工厂

名称

生产

污水

（L/s）

生产

废水

（L/s）

第一班

第二班

第三班

使用淋浴

人数（%）

热车

间

一车般间

热车

间

一车般间

热车

间

一车般间

热车间

一车

般间

甲厂

48

26.5

350

460

350

460

350

398

75

40

乙厂

32

26

270

498

270

460

270

460

70

35

丙厂

26

18

220

380

220

400

220

380

70

40

（4）公共及公用建筑物情况

公共及公用建筑物情况见表1－3。

表1－3公共及公用建筑物情况表

建筑物名称

集中污水量（L/s）

公园

4.0

浴室

3.4

医院

5.4

电影院、旅馆

2.6

火车站

5.0

（5）城市位于我国的西南地区；可不考虑冰冻情况。

（6）土壤为粘土；不考虑地下水的影响。

（7）在公路桥2处，河流二十年一遇最高洪水位为180.15m，最低水位170.50m，常水位176.50m。

（8）雨量资料

暴雨强度公式

地面种类

地面种类及所占比例见表1－4。

表1－4地面种类及所占比例表

屋面（%）

混凝土路面（%）

碎石路面（%）

绿地（%）

非铺砌土地面（%）

35

16

12

15

22

3.设计原则

执行国家关于环境保护的政策，符合国家有关规范和标准的要求，在城市总体布局的基础上，结合地形和环境保护要求统一规划城市排水管道系统。

既技术先进，又切合实际，安全适用，具有良好的环境效益，经济效益和社会效益。

做到技术可靠，经济合理。

4.设计范围和任务

（1）设计说明书

　　编写设计说明书一份。

约10～20页

（2）设计图纸

绘制设计图纸2张，其中，排水管道总平面图一张，污水主干管纵断面图1/2张；雨水干管纵断面图1/2张。

二、方案选择和确定

1.排水体制的选择

在城市和工业企业中，通常有生活污水、工业废水和雨水。

合理地选择排水体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。

它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统工程的总投资和初期投资费用和维护管理费用。

通常排水系统体制的选择是一项很复杂的很重要的工作。

排水体制的选择应该根据城镇及工业企业的规划，环境保护的要求，污水利用的状况，原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提之下，通过技术经济比较，综合考虑确定。

排水系统的体制一般分为合流制和分流制。

二者的优缺点比较见表2.1。

表2.1合流制和分流制的比较

合流制

分流制

直流分散式

截留式

完全分流式

不完全分流式

环保角度

排污口多，水未处理，不满足环保要求

晴天污水可以全部处理，雨天存在溢流

污水全部处理，初降雨水未处理，但可以采取收集措施

污水全部处理，初降雨水未处理，但不易采取收集措施

工程造价角度

低

管渠系统低，泵站污水厂高，

管渠系统高，泵站污水厂低

初期低，长期高，灵活

管理角度

不便，费用低

管渠管理简便，费用低，污水厂泵站管理不便

容易

容易

通过上述比较，完全分流制体系工程虽然造价较高，但是环保效果好，管理方便。

对于该市来说，有一条江从该城市流过，需要保护好水资源质量，经综合考虑分析，本工程即属于新建地区的排水系统，并结合该市的地形，气候，原有排水设施的状况等因素考虑，本市的排水系统的体制选择完全分流制（雨污分流制）。

2.工业废水与城市生活污水的关系选择

这是工业废水与城市污水是否合并的问题。

当工业企业位于城市内，应尽量考虑将工业废水直接排入城市排水系统，利用城市排水系统统一排除和处理，这是比较经济的。

但并不是所有的工业废水都能直接排入城市排水系统，我国《室外排水设计规范》（GB50014-2006）规定：

工业废水接入城镇排水系统的水质，不应影响城镇排水管渠和污水处理厂等的正常运行；不应对养护管理人员造成危害；不应影响处理后出水和污泥的排放和利用，且其水质应按《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）执行。

　　在工业企业中，一般采用分流制排水系统，生产污水与生产废水间彼此不宜混合，多数采用清污分流、分质分流，当生产污水与生活污水的成分与水质同生活污水相似时，可将生活污水与生产污水用同一管道系统来排放；生产废水可直接排入雨水管道或者在生产中重复使用。

一般食品厂及肉类加工厂等废水，水质与生活污水相似，当工厂位于市区内或距市区较近时，可考虑将这类废水直接排入城市排水管道。

符合排入城市下水道的工业废水，单独的进行无害化处理后直接排放，一般并不经济合理。

本市目前有三个工厂，均位于市区内，废水水质污染并不严重，可以与城市生活污水合并排放。

3.污水处理方式的选择

该市污水处理可有分散式和集中式两种选择方式，即江北区和江南区各单建一座污水处理厂分别对各区的污水进行分散处理以及通过泵站抽升将污水合并到江南区或江北区进入同一污水厂的集中处理。

　　综合考虑本市的地形，气候和水体状况以及城市的发展规划，并经过经济技术比较，采取将本市江北区和江南区的污水合并集中处理的方式，而不采用每区各单建一座污水处理厂分别对各区的污水进行处理，具体考虑因素如下：

（1）将污水合并处理可以体现规模效益，综合来看，两岸的污水量并不大，若分开处理建两个污水处理厂，规模较小，前期投资及运行费用大，同时不方便运行管理，消耗人力，经济效益不明显。

因此，将两岸污水合并处理设一个污水厂较为合理，且两个污水厂的建设、运行、管理费用远远大于建设泵站的费用。

考虑到各区的长远发展和社会经济的不断进步，考虑到未来扩建的可能性和经济性，南北合建污水厂符合该市的长远发展与城市利益。

（2）根据水流方向和常年风向，选择污水厂的场址。

《室外排水设计规范》（GB50014-2006）规定，污水厂位置的选择必须在城镇水体的下游，便于处理后出水会用和安全排放；污水厂厂址的选择应该有扩建的可能。

　　所以考虑将江北区的污水通过桥与江南区污水合并，将污水厂修建于江南区下游地势平坦的地方，且污水排放口的设置需深入江心。

具体选址参见某市排水管道设计布置总平面图。

　　综上所述，方案确定为：

将两区的污水合并收集，并输送至位于江南区沿江下游的污水处理厂进行处理。

三、污水管网工程设计

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。

（3）排水流域的划分

　　定线前首先根据地形划分排水流域。

排水流域划分一般根据地形及城镇（地区）的竖向规划进行。

　　在丘陵及地形起伏的地区，地形变化较显著，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界线基本一致。

在地形平坦无显著分水线的地区，或向一方倾斜时，可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积，使干管在最大合理埋深情况下，流域内绝大部分污水能以自流方式接入。

不设泵站或少设泵站。

　　每一个排水流域往往有1个或1个以上的干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。

（4）污水主干管定线

　　本市的地形属于丘陵地带，布设排水管段的区域具有明显的坡度走向和分界，又因为江水从两区间通过，为排水创造了很好的条件和可能，经分析，本市的排水管道采用分流式的排水体制，各区污水经收集后由主干管输送到污水处理厂后集中排放。

综合考虑该区的地形，地貌，坡度，污水厂的位置与可能的埋设深度等因素，污水主干管选择临近江边的道路处埋设，具体布置请参看某市排水管道设计布置总平面图。

（5）污水干管定线

　　由于各区具有明显的坡度走向，故各区污水干管的布置宜充分利用这种地形顺坡铺设，使每个小区的污水能够自流排出。

各区污水经支管系统进入污水干管收集并经污水主干管汇流至污水处理厂处理达标后排放。

具体布置请参看某市排水管道设计布置总平面图。

（6）出水口的形式

　　排水管渠排入水体的出水口的位置和形式，应根据污水水质、下游用水情况、水体的水位变化幅度、水流方向、波浪情况、地形变迁和主导风向等因素确定。

。

污水排水管渠的出水口通常采用淹没式，以使污水与水体水混合较好，其位置处考虑上述因素外，还应取得当地卫生主管部门的同意。

如果需有污水与水体水流充分混合，则出水口可长距离伸入水体分散出口，此时应设标志，并取得航运管理部门的同意。

2.污水设计流量

（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）街坊排水面积计算

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。

（3）流量计算

管段

编号

居住区生活污水量Q1

集中流量

设计流量

本段流量

转输流量q2

合计平均流量

总变化系数Kz

生活污水

设计流量Q1

本段

转输

街区编号

街区面积（ha）

比流量q0

流量q1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1~2

24

2.19

0.875

1.92

—

1.92

2.3

4.41

—

—

4.41

2~3

25

3.97

0.875

3.47

18.03

21.5

1.9

40.85

—

—

40.85

3~4

26

3.71

0.875

3.25

21.5

24.75

1.9

47.03

5.4

—

52.43

4~5

27

3.47

0.875

3.04

24.75

27.79

1.9

52.8

—

5.4

58.2

5~6

21

3.33

0.875

2.91

43.79

46.7

1.8

84.06

7.6

5.4

97.06

6~7

22

2.97

0.875

2.6

46.7

49.3

1.8

88.74

—

13

101.74

7~8

23

3.33

0.875

2.91

68.52

71.43

1.7

121.43

3.4

13

137.83

9~10

—

—

—

6.05

—

6.05

—

6.05

18

—

24.05

10~11

28

6.38

0.926

5.91

22.47

28.38

1.9

53.92

—

18

71.92

11~12

29

2.07

0.926

1.92

28.38

30.3

1.9

57.57

—

18

75.57

12~13

30

2.13

0.926

1.97

49.04

51.01

1.7

86.72

3.4

18

108.12

13~14

31

2.19

0.926

2.03

51.01

53.04

1.7

90.17

—

21.4

111.57

14~15

32

2.13

0.926

1.97

53.04

55.01

1.7

93.52

—

21.4

114.92

15~16

33

2.35

0.926

2.18

233.12

235.3

1.5

352.95

2.6

21.4

376.95

16~17

39

4.07

0.926

3.77

235.3

239.07

1.5

358.61

—

24

382.61

17~18

—

—

—

—

243.59

243.59

1.5

365.38

—

24

389.38

18~19

—

—

—

8.68

243.59

252.27

1.5

378.41

26.5

24

428.9

19~20

—

—

—

7.21

252.27

259.48

1.5

389.22

26

50.5

465.72

3.污水管道水力计算

（1）控制点的选择

计算控制点时，主要是考察所选点对指定点的埋深的影响程度。

所选定的可疑控制点一般为最远点，集中流量排入点等，将这些点进行比较，对整个系统的埋深起决定作用的点则为控制点。

确定控制点后，才能确定系统的主干管，进行系统管网的计算。

本设计中，江北区承担街区24排水的管段1~2为主干管的起始管段，对管道卖肾起着决定作用，所以选择1为控制点，1点位于街道下，覆土厚度为7m，所以埋设深度为1.0m。

江南区主干管起始管段9~10承担了工厂丙的排水，资料中并未限制工厂丙的排水口，故9点作为控制点，埋设深度为1.0m。

管段编号

管道长度

设计流量

管径

坡度

流速

充满度

降落量

h/D

h

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1~2

275

4.41

200

0.007

0.6

0.27

0.0054

1.925

2~3

375

40.85

300

0.003

0.8

0.5

0.15

1.125

3~4

300

52.43

350

0.003

0.84

0.33

0.1155

0.9

4~5

475

58.2

400

0.003

0.86

0.53

0.212

1.425

5~6

225

97.06

450

0.0025

0.91

0.64

0.288

0.5625

6~7

200

101.74

500

0.0025

0.92

0.55

0.275

0.5

7~8

115

137.83

600

0.002

0.92

0.53

0.318

0.23

9~10

250

24.05

300

0.004

0.78

0.45

0.135

1

10~11

260

71.92

400

0.003

0.9

0.6

0.24

0.78

11~12

210

75.57

400

0.003

0.925

0.63

0.252

0.63

12~13

215

108.12

450

0.003

1

0.63

0.2835

0.645

13~14

200

111.57

450

0.003

1.05

0.64

0.288

0.6

14~15

180

114.92

450

0.004

1.14

0.61

0.2745

0.72

15~16

365

376.95

700

0.003

1.35

0.68

0.476

1.095

16~17

350

382.61

700

0.003

1.36

0.69

0.483

1.05

17~18

220

389.38

700

0.003

1.365

0.7

0.49

0.66

18~19

250

428.9

800

0.0015

1.06

0.75

0.6

0.375

19~20

180

465.72

800

0.002

1.23

0.72

0.576

0.36

标高

埋设深度

地面

水面

管内底

上端

下端

上端

下端

上端

下端

上端

下端

10

11

12

13

14

15

16

17

189.9

189.85

189.205

189.2

189.2

187.275

1

2.575

189.85

190

187.325

186.2

187.175

186.05

2.68

3.95

190

189.7

186.116

185.216

186

185.1

4

4.6

189.7

189.8

185.262

183.837

185.05

183.625

4.75

6.18

189.8

189.65

183.863

183.301

183.575

183.013

6.23

6.64

189.65

189.85

183.238

182.738

182.963

182.463

6.69

7.39

189.85

189.65

182.681

182.451

182.363

182.133

7.49

7.52

190.75

190.4

189.885

188.885

189.75

188.75

1

1.65

190.4

189.9

188.89

188.11

188.65

187.87

1.75

2.03

189.9

189.85

188.11

187.48

187.858

187.228

2.04

2.62

189.85

189.95

187.46

186.817

187.178

186.533

2.67

3.42

189.95

189.7

186.817

186.217

186.529

185.929

3.42

3.72

189.7

189.2

186.217

185.497

185.943

185.223

3.76

3.98

189.2

189.85

185.449

184.354

184.973

183.878

4.23

5.97

189.85

189.9

184.354

183.304

183.871

182.821

5.98

7.08

189.9

190.2

183.304

182.644

182.814

182.154

7.09

8.05

190.2

190.4

182.654

182.279

182.054

181.679

8.15

8.72

190.4

190.3

182.279

181.919

181.703

181.343

8.7

8.9

四、雨水管网工程设计

1.雨水管网定线

讨论并分析得出该城市最适合的雨水管道布置形式是雨水干管采用正交式的布置形式，将干管所能汇集的雨水通过最短的路径排到河流中。

这样布置雨水管道，管道的埋深浅，而河流二十年一遇的最高洪水位为180.15m，比河岸高度低8.85m，由于雨水干管短，且顺坡布置，干管的埋深不会很深，出水口埋深将高于该洪水位，所以雨水的排出不需要用泵抽升。

因此，在设计雨水管道时只需考虑用最经济的方法来敷设雨水管道同时又要保证雨水能够及时排除。

根据城市总体规划图以及实际地形来划分排水流域。

由该区的暴雨强度公式可知该地区暴雨量较大，每条干管所承担的汇水面积不宜过大。

具体布置见设计图纸。

2.雨水管网设计流量计算

选择江南区街坊3、11、19、26组成的排水区域的雨水干管进行计算

（1）平均径流系数计算

在城市基本资料中有该城市地面种类及所占比例的情况。

且市区内建筑分布情况差异不大，所以用加权平均法可计算出该城市统一的平均径流系数值。

屋面

混凝土路面

碎石路面

绿地

非铺砌土路面

所占比例

35%

16%

12%

15%

22%

径流系数

0.90

0.90

0.40

0.15

0.30

Ψ=0.35*0.9+0.16*0.9+0.12*0.4+0.15*0.15+0.22*0.3=0.5955

（2）确定设计重现期

暴雨强度随重现期的不同而不同。

　在设计中若重现期选用较大，则暴雨强度大，相应的雨水设计流量大，管渠的断面相应大。

这样偏安全，有利于防止地面积水，但工程造价高。

　若重现期选用较低，则暴雨强度小，雨水设计流量小，管渠断面小。

这样工程造价低，但可能会发生排水不畅、地面积水，或对城市生活及生产造成危害。

　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