雨水管网布置课程设计.docx
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雨水管网布置课程设计
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雨水管网布置课程设计(总18页)
兰州理工大学
《城市给排水管道工程》课程设计
设计计算说明书
姓名
设计题目雨水排水规划与管道布置
所属系部环境工程系
班级环境工程2
学号09100201
指导教师
雨水排水规划与管道布置
摘要:
本设计的题目是G镇雨水管网工程规划,为了保护环境,防止污水将自然水体的进一步恶化,推进该地区经济的持续发展,所以采用的是雨污分流体制。
因此要求建设排水管渠,对该地区的原有管道进行改造,对雨水进行收集、处理,以适应市政建设发展,居民日常生活的需要。
关键词:
雨水管网雨污分流保护环境市政发展
1概述
设计任务
G镇雨水管网工程规划
设计依据
雨水管道设计一般规定
(1)充满度:
一般按满流计算
(2)流速:
《室外排水设计规范》规定污水灌渠在设计充满度下的最小设计流速为s。
最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速,该值与管材有关,非金属管道最大设计流速为5m/s。
(3)最小管径、坡度:
①雨水支干管最小管径300mm,最小设计坡度;
②雨水口连络最小管径200mm,设计坡度不小于。
(4)覆土或挖深:
1小覆土在车行道下一般不小于
2局部条件不允许时,须对管道进行包封加固
3最大埋深不超过7~8米
(5)管渠连接与构筑物的连接:
①管道在检查井内连接,一般采用管顶平接。
②相同管径的管段可以采用水面平接;不同断面管道必要时也可采用局部管段管底平接。
③在任何情况下,进水管底不得低于出水管底。
城市概况及自然条件
地理位置
城镇位于江苏省西北部,地处苏、鲁、皖三省交界,介于北纬340°24′37″~340°56′9″、东经116°21′16″~116°51′52″之间
地形地貌
城区属黄泛冲击平原,地势低洼平坦。
地面高程一般在365—385m之间,西南略低于东北,地面坡降为5/1000—15/1000。
地质
城区大地构造位于山东台背斜与河淮台向斜交界部位。
构造属黄河下游苏、鲁、豫、皖一带新生界凹陷区边缘。
按国家地震裂度区划分,城区基本烈度为7度。
最大冻土层深度24cm
水文地质
主城区一般桃汛在3月中旬至4月底出现,雨量一般在40mm左右,入汛一般在6月底至7月中旬。
出汛一般在8月底至9月中旬。
汛期雨量大小不等,汛期天数长短不等,少则20多天,多则150多天。
根据水文站多年测报资料:
河流常年平均水位218m,二十年一遇水位232m,低于规划主城区。
河流最大流量350立方米/秒,最大流速米/秒,洪水频率百年一遇542毫米、五十年一遇458毫米、二十年一遇349毫米、十年一遇266毫米、五年一遇185毫米,最大含沙量公斤/立方米(1965年统计),最小含沙量公斤/立方米(1968年统计)。
由于河床高,水位低,流程短,只在丰水期作季节性通航。
暴雨强度公式:
地下水
主城区海拔较低,平均在~左右,地下水位较浅,但水质差。
地下水源主要分布于松散沉积层,该沉积层较厚,深度达300m以上,共分五个承压含水组,储水量为15~20m3/Km2,可供开采的是第二、三层承压含水岩组,深埋分别为80~120m和200m左右,地下水流向为东北至北西南。
气候
属暖温带半湿润季风气候区,四季分明,日照充足,年平均气温在15℃左右,最冷月(一月)平均气温零下℃左右;最热月(七月)平均气温℃左右。
年平均降水量左右,无霜期200天左右。
现有给排水工程概况
城区中有部分合流制管渠,但多为石砌暗沟,设在人行道下面,盖板裸露地面。
由于断面较小,加以年久失修,有的已堵塞或断裂。
新发展区域中建有一些分流制排水管道,但为真正分流。
由于排水管道长度短,覆盖率低,城市中未形成排水管网,致使城区污水未经处理就排入水体,对冷暖江造成严重污染。
为了保护环境,防止污水将水质的进一步恶化,推进该地区经济的持续发展,因此要求建设排水管渠,对该地区污水进行收集、处理,以适应市政建设发展的需要。
2方案比选
工程规模
该城镇228万平方米,若采用合流制,管道必须采用很粗的管径,投入量非常大,所以采用分流制比较好。
系统/体制选择
从该城区的平面图和资料知该城区地形平坦,无明显分水线,故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分。
河流的位置确定了雨水出口的位置在每段街区的下方。
雨水出口位于河岸边。
由于河流的洪水位低于该地区地面的平均标高,所以雨水可以靠重力排入河流,不用设置雨水泵站。
河流的位置确定了雨水出水口的位置,雨水出水口位于河岸边,由于该地区地势以一定坡度坡向河流,地形对排除雨水有利,拟采用分散出口的雨水管道布置形式,雨水干管基本垂直于等高线,即正交式布置,这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。
正交式布置的干管长度短、管径小,因而经济,雨水排出较迅速。
雨水管道布置平面图详见城市雨水系统总平面图。
雨水管道的设计计算见:
雨水管水力计算表
注:
1、雨水管道各设计管段在高程上采用管顶平接
2、出现下游管段的设计流量小于上游管段设计流量的情况,取上一管段的设计流量作为下游管段的设计流量
3、在支管与干管相接的检查井处,会有两个∑t2值和两个管底标高值,再继续计算相交后的下一个管段时,取大的那个∑t2值和小的那个管底标高值。
当雨水管道与污水管道交叉布置时,应小管让大管,必要时设置倒虹管。
管道定线
定线原则:
应尽可能地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。
排水管网的布置原则既要使管道工程量为最小,又要使水流畅通节省能量。
支管、干管、主干管的布置要顺直,水流不要绕弯。
充分利用地形地势,最大可能采用重力流形式,避免提升。
在起伏较大的地区,应将高区系统与低区系统分离,高区不宜随便跌水,应直接重力流入污水厂,并尽量减少管道埋深。
至于个别低洼地区应局部提升,做到高水高排。
尽量减少中途加压站的个数。
如果遇山岗尽量采用隧洞方式。
若须经过土壤不良地段,应根据具体情况采用不同的处理措施,以保证地基与基础有足够的承载能力。
当污水管道无法避开铁路、河流或其它地下建(构)筑物时,管道最好垂直穿过障碍物,并根2,据具体情况采用倒虹管、管桥或其它工程设施。
若各种管线布置发生矛盾,处理的原则是,新建让已建的,临时让永久的,小管让大管,压力管让重力管,可弯让不可弯的,检修次数小让检修次数多的。
具体方案如下图所示,因方案一只有一个出水口,故最下面的管径选择较大的才能满足设计要求,所以选择方案二,有三个出水口的设计方案,将城区划分为三块,分别排水,既满足设计要求,又符合节省开支的宗旨。
方案一:
方案二:
3构筑物
排水管渠上的附属构筑物包括检查井、跌水井、倒虹管、雨水口、溢流井、排出口等。
检查井
排水系统中设置检查井,主要用于连接管渠和定期检查清通。
检查井通常设在管渠交汇、转弯、尺寸或坡度改变、跌水以及相隔一定距离的直线管渠上
检查井一般采用圆形,由井底、井深和井盖三部分组成,建筑材料主要有混凝土、砖、石或钢筋混凝土。
跌水井
跌水井是设有消能设施的检查井。
跌水井的设置条件:
当遇到下列情况且跌差大于1m时应设跌水井:
管道中的流速过大,需要加以调节处理;
管道垂直于陡峭地形的等高线布置,按照原定坡度将要露出地面处;
接入较底的管道处;
管道遇到地下障碍物,必须跌落通过处;
当淹没排放时,在出口前设一个井。
雨水口
雨水口主要在雨水管渠系统中收集雨水,地面雨水先经雨水口流入连接管再流入排水管渠。
雨水口一般设在交叉路口、广场、路侧边沟以及道路低洼地段,以防止雨水漫过道路。
雨水口间距一般为25~50m。
倒虹管
当排水管渠遇到河流或地下构筑物等障碍物时,不能按原有的坡度埋设时,必须设置倒虹管。
倒虹管应尽可能与障碍物轴线垂直,并设在地质条件较好处。
出水口
在江河边设置出水口时,应保持与取水构筑物,游泳区及家畜饮水区有一定距离,同时也应不影响下游居民点的卫生和饮用。
出水口的位置和形式应取得当地卫生监督、水体管理和交通管理等部门同意。
污水管渠的出水口一般采用淹没式,以使污水与水体较好地混合,必要时污水出水口可以长距离分散伸入水体,以使混合更充分,同时要征得航运部门的同意。
雨水出水口可以采用非淹没式,其底标高最好在水体最高水位以上,一般在常水位以上,以避免水体倒灌。
4雨水管网设计计算
划分设计管段
根据管道的具体位置,划分设计管段,将各管段的检查井依次遍上号码。
主要设计参数
暴雨强度(stormsmear)公式:
式中:
P为设计重现期(recurrenceperiod)取值一年;
t=t1+mt2其中t1为地面汇流时间,汇水时间t1取15min;m为折减系数。
本设计取m=2的系数乘以用满流时的流速算出的管内雨水时间t2=∑
.
综合径流系数:
ψ=
雨水干管水力计算
雨水干管设计计算长度及汇水面积汇总
管段编号
管段长度/m
本段汇水面积编号
本段汇水面积/ha
转输汇水面积/ha
总汇水面积/ha
2-3
250
3、5
9-10
166
10
10-3
160
9
8-3
2128
1、2
3-4
164
6、4
11-12
162
31
12-4
164
30
4-5
196
29
5-6
191
28、32
13-6
174
36、38、39
6-7
209
33、37
7-47
362
一一一
15-16
120
7
27-17
114
11、15
16-17
202
8
17-18
120
12、16
18-19
137
13、17
19-20
239
14、18
20-21
80
40
24-21
175
34
21-23
353
35
26-23
190
52、53
23-25
412
48
28-29
158
19
29-30
158
22
30-33
121
25
31-32
150
20
32-33
158
23
33-36
263
26
34-35
150
21
35-36
150
24
37-38
146
41
38-39
165
42
36-39
227
27
39-43
166
43
40-41
198
44
41-42
160
45
42-43
160
46
43-46
196
47
44-45
160
49
45-46
162
50
46-22
123
51
雨水干管水力计算表
设计管段编号
管长L/m
汇水面积F/ha
管内雨水流行时间/min
单位面积径流量q_0/L
设计流量Q/L∙
管径D/mm
坡度D/‰
流速v/m
=
=
﹝1﹞
﹝2﹞
﹝3﹞
﹝4﹞
﹝5﹞
﹝6﹞
﹝7﹞
﹝8﹞
﹝9﹞
﹝10﹞
2-3
250
0
880
10
9-10
166
0
600
10
10-3
160
0
800
10
8-3
217
0
800
3-4
164
1600
11-12
162
0
500
10
12-4
164
700
10
4-5
196
1640
5-6
191
1800
3
13-6
174
0
1000
3
6-7
209
2000
3
7-47
362
2000
3
15-16
120
0
880
3
27-17
114
0
800
16-17
202
1000
17-18
120
1250
18-19
137
1050
10
19-20
239
1250
20-21
80
1250
10
24-21
175
0
600
21-23
353
1250
26-23
190
0
1000
3
23-25
412
1600
28-29
158
0
600
29-30
158
700
10
30-33
121
800
10
31-32
150
0
500
32-33
158
600
10
33-36
263
880
10
34-35
150
0
800
3
35-36
150
1000
3
37-38
146
0
800
3
38-39
165
900
3
36-39
227
77
1000
10
39-43
166
75
3174
1100
10
40-41
198
0
600
10
41-42
160
119
880
3
42-43
160
109
880
43-46
196
1250
10
44-45
160
0
800
45-46
162
900
46-22
123
1250
10
设计管段编号
设计地面标高/m
设计管内底标高/m
埋深/m
起点
终点
起点
终点
起点
终点
﹝1﹞
﹝13﹞
﹝14﹞
﹝15﹞
﹝16﹞
﹝17﹞
﹝18﹞
2-3
9-10
372
370
10-3
370
366
8-3
366
3-4
368
365
3
11-12
370
12-4
370
368
4-5
368
5-6
367
13-6
367
365
2
6-7
367
368
364
4
7-47
368
360
359
1
15-16
378
375
27-17
377
375
2
16-17
377
374
3
17-18
377
373
18-19
19-20
367
20-21
24-21
21-23
367
362
5
26-23
367
362
5
23-25
367
360
28-29
381
29-30
379
30-33
380
31-32
383
382
32-33
382
380
378
2
33-36
380
375
34-35
377
377
374
3
35-36
377
374
37-38
372
38-39
369
36-39
369
39-43
365
40-41
370
367
365
2
41-42
367
369
42-43
369
368
364
363
5
43-46
368
360
44-45
365
45-46
365
360
46-22
360
358
2
雨水干管平面图以及剖面图详见图纸。
雨水出水口
雨水出水口可以采用非淹没式,其底标高最好在水体最高水位232m以上,一般在常水位232m以上,以避免水体倒灌
5工程概算
此方案中涉及各类型管道和若干跌水井,详见图纸及水力计算表。
由于本方案设计的是城镇雨水排污,属于重力自流,雨水排入自然水体中,无需处理。
具体工程造价详参市场价及甲方工程要求。
6设计总结
两周的课程设计,我用了5天时间,其中一半的时间还是浪费掉了,这让我相当的苦恼。
课程设计的第一天,我意气风发,想要一天搞定,结果现实很残酷,第一天我只不过才在CAD软件上大致的布了管,量了距离,重新划分了雨水汇水面积,应为我不想我的第一份作品不够完善,跟其他人一样,马路上的雨水不考虑了。
所以第一天连汇水面积表格都没有完成。
第二天开始往表格里填数据,等填数据的时候才发现,前一天有些管子没有设计合理,然后开始改动一些管线。
第一张表格是最简单的,但由于缺乏经验,还有初期变换管线,结果两天时间还是没有完成汇水面积表格。
第三天就开始了纠结的旅程。
完成了汇水面积表格,下面就开始紧张的开展下一项工作——干管水力计算,这是我一辈子都难以磨灭的记忆,因为我在这上面花了两天半时间。
这段时间我不是用来计算数据的,而是用来删除表格再重新计算,再删再算,再删再算,算了4遍计算好了,CAD布线完成了,悲剧来了,保存错了。
因为我当时弄了两份EXCEL表格,在保存的时候,我将原来的数据(前一份表格里的)替换进我修改好的表格里,然后保存、修改、关闭表格。
再等我打开的时候,就发现我算了4遍算出来的数据没了。
在万分悲痛下,我又开始了第五遍计算……
再然后,等计算埋深的时候,由于前几次大量重复计算,加上埋深管径等让我毫无头绪,我彻底崩溃了,然后那天我就放心的玩了。
通过几天的计算,让我更加巩固了前面学到的专业知识,算然我想要以后在建排上做,但这样的计算,也能积累很多的经验。
尤其是在计算方面,我就在EXCEL表格里面编辑了几个公式,省了我大量时间和经历,单位面积径流量应该是计算量最大了部分,可是我编辑了公式,根本不需要计算,表格里直接就有结果,我想,这是很多同学没有想到的方法。
在这里,我要感谢我的老师,李秀芳老师,没有她上课一丝不苟的教学,我就会有很多的疑惑,我就不能在这么短的时间内完成完成这份设计。
由于本人出入茅庐,在这方面还显得很稚嫩,这份设计里可能有一些瑕疵,恳请请老师多多指点,我会在老师的指导下走的更远,取得令人骄傲的成绩。
在此,向老师提前恭祝声:
新年好!
7参考文献
1.中华人民共和国国家标准,城市排水工程规划规范GB50318-2000计划出版社
2.中华人民共和国国家标准,《室外排水设计规范》计划出版社
3.《给水排水设计手册》城镇给水、城镇排水册,中国建筑工业出版社
4.张志刚,《给水排水工程专业课程设计》,化学工业出版社,2004
5.李亚峰尹士君,《给水排水工程专业毕业设计指南》,化学工业出版社,2004
6.汪翙,《给水排水管网工程》化学工业出版社
7.孙慧修,《排水工程》(上)建筑工业出版社
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