排水管网课程设计.docx

排水管网课程设计.docx

《排水管网课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《排水管网课程设计.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

排水管网课程设计

目录

摘要3

1前言4

2工程概况4

2.1地区地形设计资料4

2.2地区给水排水设计资料5

3设计内容7

4污水排水管网设计计算7

4.1定线7

4.2街区面积，综合生活污水定额，地面标高计算7

4.3划分设计管段，计算设计流量9

4.4水力计算12

4.5绘制管道平面图和剖面图16

5雨水排水管网设计计算16

5.1定线16

5.2各项基本参数确定18

5.3雨水管渠水力计算19

5.4绘制管道平面图和剖面图22

6总结23

7参考文献24

8图纸清单24

附录：

实验数据和CAD管道设计平面图及剖面图

摘要

本次的排水管网课程设计任务是进行湖北地区某城市的污水排水管网和雨水排水管网的设计。

根据课程设计任务书上所提供的各种数据及材料，并结合参考文献上的公式和经验数据，本次设计采用雨水污水分流制排放体系。

具体内容包括污水和雨水干管及主干管的排水管网布置，首先在所提供的城市平面图上进行排水管网的初步设计，此时需要考虑流量要求、施工条件、成本节约等因素。

其后确定管网排布设计无误后，进行排水设计管段的水力计算，其中包括各设计管段的管长、设计流量、管道数据的选取（流量、流速、管径、充满度）、管道输水能力、标高（地面、管内水面、管内底）、以及管道埋深等等。

最后绘制污水管网和雨水管网的平面图和主干管的剖面图。

§1前言

本次课程设计的内容是为湖北省某城市设计一套完整的市政排水设施，包括污水与雨水的排水管网。

设计内容包括排水管网的排布以及各设计管段的水力计算，不需要对排水管的材质进行选择，并且还要为该市的污水处理厂选址。

因此本设计书包括设计的工程概况，包括该地区实际情况与设计资料，污水与雨水排水管网的设计的详细计算过程（举例），以及详细数据表格等项目。

§2工程概况

2.1地区地形设计资料

现湖北某地区，需要进行排水系统的初步设计，该地区地势西高东低，坡度较小。

在城区南面有一条自北向南流的天然河流，河流常年水位2m。

城区在建设中被分成了Ⅰ区和Ⅱ区，Ⅰ区有一工厂甲，其设计流量使用的是集中流量，（具体值见排水设计资料）。

其他一些基本信息在下面分别进行说明。

工程要求设计污水管道系统和雨水管道系统的排水管网布置，布置要合理，论证要充分；对排水管道要进行相应的水力计算，计算要求准确，符合设计精度。

污水管道使用的是钢筋混凝土圆管，不满流n=0.014；雨水管道使用的是钢筋混凝土圆管，满度n=0.013。

在本说明书中污水管网设计计算和雨水管网设计计算部分给出的例证均使用Ⅱ区的数据，Ⅰ区计算方法同Ⅱ区。

2.2地区给水排水设计资料

一、设计资料

1．城市总平面图。

现有的比例为1：

5000的湖北地区平面图一张，图中有等高线。

2．城市人口密度见表1。

表1城市人口密度

区域

人口密度（人/ha）

Ⅰ区

250

Ⅱ区

270

3．居住区室内有较为完备的给排水卫生设备和淋浴设备。

4．工业企业的生产排水见表2。

表2工业企业生产排水设计流量

工业企业名称

排水设计流量（L/s）

工厂甲

35

工厂乙

25

管道出口埋深2.0m

5．河流常水位20m。

6．该城市冰冻线深度为/m；地下水位埋深平均为10m；土壤为砂质黏土；主要马路均为沥青铺设。

7．暴雨设计重现期为1年，地面集水时间t1为11min。

该城市的暴雨强度公式为：

。

8．地面径流系数见表3。

表3各区地面径流系数

区域

径流系数

Ⅰ区

0.49

Ⅱ区

0.48

二、设计任务

1．进行排水管网布置（含污水管道系统和雨水管道系统）。

要求：

布置合理、论证充分。

2．进行排水管道水力计算。

要求：

计算准确，符合设计精度，计算部分附上相应的计算草图。

3．绘图。

（1）排水管网平面布置图：

污水管道系统和雨水管道系统平面布置分别绘制。

2号图一张或3号图2张。

（2）排水管道纵剖面图：

选取污水管道系统和雨水管道系统各一条主干管，分别绘制。

2号图1张或3号图2张。

要求：

设计图纸所采用的比例、标高、管径、编号、和图例等应符合《给水排水制图标准》的有关规定。

4．设计说明书。

内容要求：

论证合理，层次分明，计算无误，文字通顺，图表准确。

内容应包括：

（1）目录

（2）工程概况

（3）设计内容

（4）污水管网设计计算

（5）雨水管网设计计算

（6）总结

（7）参考文献

三、提交的成果

1．设计计算说明书一份。

2．图纸：

排水管网平面布置图，排水管道纵剖面图。

（均含污水和雨水）

四、主要设计参考书

1．《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中国计划出版社

2．《给水排水管网工程》，化学工业出版社，汪翙主编，2006

3．《给水排水设计手册》（第二版）第1、2、3、5、11册

4．《排水工程》上册（第四版）孙慧修主编中国建筑工业出版社2003

5．《给排水管道设计与施工》邢丽贞主编化学工业出版社2004

§3设计内容

在人类的生活中，使用着大量的水，在使用过程中水受到不同程度的污染，改变了原有的化学成分和物理性质，变为污水或废水，在本次设计中主要涉及到了污水和雨水排水管网的设计和计算，包括了污水管道的计算和敷设、雨水管道的设计计算和敷设以及管道平面图和主干管剖面图等排水相关设计项目。

由于本设计排水采用雨水、污水分流制，以减少对水体和环境的污染。

故在城市东南侧河流下游设计污水处理厂，雨水直接排入市政雨水管道并最终汇为一条管线进入河流。

本设计中，城市污水设计总流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两部分。

§4污水排水管网设计计算

4.1管道定线

正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道设计系统的重要环节。

从城市平面图中可知该地区地势自西向东倾斜，坡度较小，有一条分水线，划分为Ⅰ区、Ⅱ区。

本设计的管道定线按照主干管﹑干管﹑支管的顺序依次进行。

并且在管线较短的和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。

管道定线前对地形和用地布局、排水体制和线路数目、污水厂和出水口位置、道路宽度以及工业企业的分布情况进行考虑。

首先，主干管沿城市东面河岸布置，基本与等高线平行。

根据主干管的走向将污水处理厂设计在了河的下游。

其次，应尽量让每根污水干管的流量平均分配，即让每条单独的干管管径尽量相同，来减少施工的难度和成本，并且因为地形地势的因素，干管基本与等高线垂直布置，使所有污水都能够通过重力自流排出。

最后，在设计污水支管时，为便于用户接管排水，本设计采用的是低边式布置。

见示意图：

如图1。

4.2街区编号及街区面积计算，综合生活污水定额，地面标高的计算

①街区编号及街区面积计算：

将各街区边上号码，并按各街区的平面范围计算他们的面积，用箭头标出个街区污水排除方向。

以①号街区为例进行面积计算：

其他街区面积计算方法同上，并将计算结果列入表4中。

②综合生活污水定额确定：

由《排水工程》上册（第四版）孙慧修主编P160附录2-1注2查得湖北省应属于一区，由注1查得该城市属于大城市，即取区间190～310L/（cap·d）之间，得到综合生活污水定额为250L/（cap·d）。

将此值带入污水管道计算中以得到相应结果。

③地面标高的计算：

先将污水平面图用CAD绘制好，用“样条曲线”功能标出等高线，然后再利用CAD标注功能和内差法进行计算。

结果列入污水管道水力计算表中。

图1污水管网示意图

街区面积表表4

街区编号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

街区面积（ha）

2.34

2.20

0.83

0.73

1.14

2.37

1.33

0.83

0.64

1.11

1.15

街区编号

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

街区面积（ha）

1.94

0.59

1.21

1.33

1.22

1.07

1.11

2.7

1.59

1.63

1.51

街区编号

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

街区面积（ha）

0.85

1.04

1.62

2.32

1.90

0.65

1.23

0.34

0.94

1.04

0.52

街区编号

34

35

36

37

38

39

40

41

42

街区面积（ha）

0.81

0.79

0.50

1.90

0.80

0.56

0.50

1.25

0.59

4.3划分设计管段，计算设计流量

在图纸绘制完成后，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、集中流量及旁侧支管进入的点，作为检查井并对其编号。

各设计管段设计流量列表进行计算，如表5

污水干管设计流量计算表表5

管段编号

居住区生活污水量Q1

集中流量

设计流量

（L/s）

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

（L/s）

转输

（L/s）

街区编号

街区面积

（ha）

比流量q0

（L/（s*ha））

流量q1

（L/s）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1--2

37

1.90

0.781

1.484

1.484

2.3

3.413

3.413

29--30

1.828

1.828

2.3

4.204

4.204

30--31

2.718

2.718

2.3

6.251

6.251

31--32

4.569

4.569

2.3

10.509

25.00

35.509

32--33

6.982

6.982

2.2

15.360

25.00

40.360

33--34

19

2.70

0.781

2.109

8.224

10.333

2.1

21.699

25.00

46.699

34--35

23

0.85

0.781

0.664

10.333

10.997

2.1

23.093

25.00

48.093

35--36

10.997

10.997

2.1

23.093

25.00

48.093

36--37

27

（下）

0.70

0.781

0.547

10.997

11.544

2.1

24.242

25.00

49.242

37--38

12.481

12.481

2.0

24.962

25.00

49.962

38--39

33

0.52

0.781

0.406

13.293

13.699

2.0

27.398

25.00

52.398

39--2

13.699

13.699

2.0

27.398

25.00

52.398

2--3

38

0.80

0.723

0.578

15.183

15.761

2.0

31.523

25.00

56.523

20--21

1.591

1.591

2.3

3.659

3.659

21--22

3.152

3.152

2.3

7.250

7.250

22--23

4.454

4.454

2.3

10.244

10.244

23--24

6.109

6.109

2.2

13.440

13.440

24--25

7.201

7.201

2.2

15.842

15.842

25--26

9.551

9.551

2.1

20.057

20.057

26--27

11.192

11.192

2.1

23.503

23.503

27--28

11.662

11.662

2.1

24.490

24.490

28--3

12.819

12.819

2.0

25.638

25.638

3--4

39

0.56

0.723

0.405

28.580

28.985

1.9

55.072

25.00

80.072

4--5

40

0.50

0.723

0.362

28.985

29.347

1.9

55.759

25.00

80.759

5--6

41

1.25

0.723

0.904

29.985

30.889

1.9

58.689

25.00

83.689

8--9

1.128

1.128

2.3

2.594

2.594

9--10

9

0.64

0.723

0.463

1.931

2.394

2.3

5.506

5.506

10--11

2.394

2.394

2.3

5.506

5.506

11--12

3.356

3.356

2.3

7.719

7.719

12--13

4.159

4.159

2.3

9.566

9.566

13--14

4.159

4.159

2.3

9.566

35.00

44.566

14--15

4.159

4.159

2.3

9.566

35.00

44.566

15--16

4.159

4.159

2.3

9.566

35.00

44.566

16--17

5.836

5.836

2.2

12.839

35.00

47.839

17--18

6.082

6.082

2.2

13.380

35.00

48.380

18--19

6.444

6.444

2.2

14.177

35.00

49.177

19--6

7.124

7.124

2.2

15.673

35.00

50.673

6--7

42

0.590

0.723

0.427

38.013

38.440

1.8

69.192

60.00

129.192

1.居民生活污水流量：

1比流量计算：

本设计任务为湖北地区某城市排水管网设计，因此根据《排水工程》附录2-1：

综合生活用水定额表，选取湖北地区居民生活污水定额为250L/（cap•d）。

且Ⅰ区的人口密度为250cap/ha，则每ha街区面积额的生活污水平均流量（比流量）为：

式中：

同理，由Ⅱ区的人口密度为270cap/ha，得比流量

②本段流量：

从管段沿线街坊直接排入设计管段（干管或主干管）的生活污水平均流量。

式中：

例：

设计管段1~2中，面积为1.9ha的37号街区的生活污水直接排入设计管道1~2中，此段有本段流量：

③转输流量：

从旁侧支管或游的设计管段转输的生活污水平均流量。

例：

设计管段2~3，该管段的转输流量是从旁侧支管29~30~31~32~33~34~35~

36~37~38~39~2l以及1~2管段流入的生活污水平均流量，其值为：

④合计平均流量：

生活污水本段流量与转输流量之和。

例：

设计管段2~3，该管段的合计平均流量为本段流量与转输流量之和，其值为：

⑤总变化系数：

《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

污水平均日流量

（L/s）

5

15

40

70

100

200

500

≥1000

总变化系数

2.3

2.0

1.8

1.7

1.6

1.5

1.4

1.3

式中：

-----平均日平均时污水流量（合计平均流量）（L/s）。

当

<5L/s时，

=2.3；

当

>1000L/s时，

=1.3。

例：

设计管段2~3的总变化系数为

⑥生活污水设计流量：

合计平均流量与总变化系数的乘积。

例：

设计管段2~3段的生活污水设计流量

通过上式计算得出此段设计流量为：

。

2.集中流量：

从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量。

1本段流量：

本设计任务中，没有直接排入设计管段的集中流量，因此流量计算表中本段流量一栏无值。

2转输流量：

本设计任务中，集中流量的转输流量都由工厂产生，工厂甲、乙的排水设计流量见表2。

3.总设计流量：

居住区生活污水量+集中流量=总设计流量。

例：

设计管段2~3的设计流量为其生活污水设计流量与集中流量之和，其值为：

4.4水力计算

在确定设计流量后，便可以从上有管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。

主干管水力计算结果见表6。

污水主干管水力计算表表6

管段编号

管道长度

L（m）

设计流量

Q（L/s）

管径

D（mm）

坡度

I

流速

v（m/s）

充满度

降落量

I*L（m）

h/D

h（m）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1--2

200

3.413

300

0.0030

0.60

0.55

0.165

0.600

2--3

120

56.523

400

0.0026

0.82

0.54

0.216

0.312

3--4

75

80.072

450

0.0025

0.86

0.56

0.252

0.188

4--5

70

80.759

450

0.0024

0.87

0.57

0.257

0.168

5--6

155

83.689

450

0.0024

0.88

0.58

0.261

0.372

6--7

100

129.192

500

0.0022

0.91

0.63

0.315

0.220

标高（m）

埋设深度（m）

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

22.05

22.03

19.505

18.905

19.340

18.740

2.71

3.29

22.03

22.01

18.856

18.544

18.640

18.328

3.39

3.68

22.01

21.90

18.530

18.343

18.278

18.091

3.73

3.81

21.90

21.80

18.343

18.175

18.086

17.918

3.81

3.88

21.80

21.82

18.175

17.803

17.914

17.542

3.89

4.28

21.82

21.60

17.753

17.587

17.492

17.272

4.33

4.33

1.管段长度：

从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表6的第2项中。

例如2—3设计管段的长度为120m。

2.检查井地面标高：

将各设计管段的设计流量列入表中第3项。

由表5得2—3管段的设计流量为56.523L/s。

设计管段起讫点检查井出的地面标高，由CAD图中，内差法计算得到，列入表中第10、11项。

2、3号检查井地面标高分别为22.02m、22.01m。

3.地面坡度：

，作为确定管道坡度时的参考，例如，管段2—3的

4.确定设计管段管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D:

依据：

a：

设计流量为56.523L/s

b：

污水管道设计中，充满度h/D<1。

《排水工程》上册（第四版）孙慧修主编P34表2-8最大设计充满度的限制条件：

最大设计充满度表7

管径（D）或暗梁高（H）（mm）

最大设计充满度（

或

）

200~300

0.55

350~450

0.65

500~900

0.70

≥1000

0.75

充满度示意图

c：

根据国内污水管道实际运行情况的观测数据并参考国外经验，污水管道的最小设计流速定为0.6m/s。

最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。

该值与管道材料有关，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。

且流速要有递增趋势。

d：

在街区和厂区内最小管径为200mm,在街道下为300mm。

在本设计任务中，选取最小管径为300mm。

e:

最小设计坡度：

不同管径的污水管道应有不同的最小坡度。

具体规定：

:

管径300mm的最小设计坡度为0.003。

由《排水工程》上册（第四版）孙慧修主编P161附录2-2附图3查得相关数据，列入表6中第4、5、6、7项中，2—3管段的管径D=400m，坡度I=0.0026,流速v=0.82m/s，充满度h/D=0.54。

5.降落量：

2—3管段降落量为

。

其他管段同此，将降落量列入表6中第9项。

6.水深的计算:

2—3管段水深

。

其他管段同此，将水深列入表6中第8项。

7.确定管网系统控制点：

本设计中里污水厂最远的点有29、20、8以及工厂甲、乙出水口