排水管网毕业设计计算说明书.docx
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排水管网毕业设计计算说明书
重庆交通大学
毕业设计计算说明书
题目四川省开江县城市
排水管网工程设计
专业环境科学
班级08级1班
学生王朝清
指导教师陈垚
重庆交通大学
2012年
附录
附录1污水设计流量计算表
附录2污水管网水力计算表
附录3雨水管网水力计算表
附录4污水管网平面图
附录5雨水管网平面图
附录6管道纵断面图
附录7检查井图
附录8跌水井图
摘要
排水管网是现代化城市和工业区不可缺少的一项重要基础设施,同时也是控制水污染、改善和保护环境的重要工程措施。
排水管网设施建设的好坏,直接决定着城市的发展水平,影响着城市景观和环境卫生,影响着城市品位和投资环境,甚至关系到城市的安全。
本设计是关于四川省开江县排水工程的管网设计,它包括污水排水系统和雨水排水系统。
本县老城区采用截流式合流制排水系统,新建区采用完全分流制排水系统。
污水排水系统的管网设计内容包括划分排水面积,布置管道系统;根据设计人口数和污水定额,计算污水设计流量;根据污水水力计算表进行污水管道的水力计算,确定管径、坡度、流速及埋设深度等设计参数;绘制污水管道平面图和纵剖面图。
雨水排水系统的管网设计内容包括划分排水面积,进行雨水管渠定线,确定出水口的位置;划分设计管段,计算各管段设计流量;根据雨水水力计算表进行雨水管渠水力计算,确定管径、坡度、流速及埋设深度等设计参数;绘制雨水管道平面图和纵剖面图。
关键词:
排水系统,管道布置,设计参数,水力计算
ABSTRACT
Thedrainagenetworkisnotonlyanimportantinfrastructureofmoderncitiesandindustrialareasindispensable,butalsoanimportantenvironmentalengineeringmeasurestocontrolandprotectwaterpollution.Thequalityofthedrainagenetworkconstructiondirectlydeterminesthelevelofthedevelopmentofthecity,affectingtheurbanlandscapeandenvironmentalhealth,andimpactonurbanqualityandinvestmentenvironment,orevenrelatedtothesafetyofthecity.
ThedesignisontheKaijiangcountyinSichuanProvince,drainagepipenetworkengineeringdesignincludesasewagedrainagesystemandastormwaterdrainagesystem.Theoldtowninthecountyadoptthecombineddrainagesystem,andthenewdistrictadopttheCompletelydivertthedrainagesystem.Thepipenetworkdesigncontentofthesewagedrainagesystemincludsthedivisionofthedrainagearea,layoutofpipingsystems;populationandsewagefixedaccordingtothedesign,calculationofsewagedesignflow;hydrauliccalculationofthesewers,thesewagehydrauliccomputationtodeterminethediameter,slope,flowrateandburieddepthofthedesignparameters;drawthesewagepipelineplanandprofilemaps.Stormwaterdrainagesystempipenetworkdesigningcontentincludsdivisionofthedrainageareaforrainwatersewers,fixingline,determingtheoutletlocation;dividingdesignedtubesegment,calculatingeachpipesegmentdesigndischarge;rainhydraulicComputationconductrainwaterpipechannelscuttodivertforcecalculation,anddeterminethediameter,slope,andflowrateandburialdepthdesignparameters;drawrainwaterpipelineplanandlongitudinalsectiondiagram.
KEYWORDS:
drainagesystem,pipinglayout,designparameters,hydrauliccalculation
前言
由于城市化进程加快,城市人口急剧膨胀,城市水环境、生活环境遭到严重的污染和危害,如何有效地解决和防止水污染就成为我们城市建设工作者面临的新挑战、新课题。
城市排水管道系统是现代化城市不可缺少的重要城市市政基础设施,是城市社会文明、经济发展和现代化水平的重要标志,也是城市水污染防治防洪的骨干工程。
它的任务是及时收集和输送城市人们在生产和生活中排放的废水以及城市雨水、冰雪融水,避免污水直接排入江河污染水体,进而造成人们生产和生活的危害。
在面临全球水资源缺乏及严重污染的今天,排水管道系统不仅仅起到截污、防洪、排涝的作用,还能有效地防治水污染、净化污水,为城市提供第二水源。
在本设计中,将根据所提供的基础设计资料和图纸,完成开江县城市排水管道系统(包括污水管道系统和雨水管道系统)的定线,排水管道计算和图纸的绘制以及进行污水处理厂厂址的选择。
其中,污水管道系统是由收集和输送城市污水的管道及其附属构筑物组成的。
它的设计是依据批准的当地城镇(地区)总体规划及排水工程总体规划进行。
设计的主要内容和深度应按照基本建设程序及有关的设计规定、规程确定。
通常,污水管道系统的主要设计内容包括:
设计基础数据(包括设计地区的面积、设计人口数、污水定额、防洪标准等)的确定;污水管道系统的平面布置;污水管道系统设计流量计算和水力计算;污水管道系统上某些附属构筑物,如污水中途泵站、倒虹管、管桥等的设计计算;污水管道在接到横断面上位置的确定;绘制污水管道系统平面图和纵断面图等。
雨水管渠系统是由雨水口、雨水管渠、检查井、出水口等构筑物所组成的一整套工程设施。
雨水管渠系统的任务是及时的汇集并排除暴雨形成的地面径流,防止城市居住区与工业企业受淹,以保障城市人民的生命安全和生活生产的正常秩序。
在雨水管渠系统设计中,管渠是主要的主成部分。
所以合理而又经济的进行雨水管渠的设计具有很重要的意义。
雨水管渠设计的主要内容包括:
确定当地暴雨强度公式;划分排水流域,进行雨水管渠的定线,确定可能设置的调节池、泵站位置;根据当地气象与地理条件,工程要求等确定设计参数;计算设计流量和进行水力计算,确定每一设计管段的断面尺寸、坡度、管底标高及埋深;绘制管渠平面图和纵剖面图。
第1章设计资料
1.1项目背景
1.1.1项目名称
四川省开江县城市排水管网工程设计。
1.1.2项目地点
开江县主城区。
1.1.3项目业主
业主单位:
开江县市排水公司。
1.2城镇概况
1.2.1地理位置
开江县位于四川盆地东北,达川地区东部,县城东与开县接壤,南与梁平、万县毗邻,西与达县交界,北与宣汉相连,位于达川市、万州市两个区域中心之间,扼达万铁路的中部,距达川市65公里,距万州市165公里。
它不仅属以重庆为中心的川东经济区和以达川为中心的地区东部经济区,随着达万铁路的建成和三峡工程的上马,还将受到三峡库区的重要影响,是达川万州两个区域中心社会经济辐射的交汇地带,是达州与万州联系的必经之路。
地理坐标东经107º42'-108º05',北纬30º49'-31º15'。
东邻开县,南接梁平,西界达州市,北连宣汉;幅员面积1032.55平方公里,东西宽36.5公里,南北长51.5公里。
1.2.2自然条件
(1)地质
地表始于中生代三迭纪燕山构造阶段,属内陆河湖沼相沉积。
整个地质构造处于新华夏纪第三沉降带中的四川盆地东北部,川东弧形构造之中,构造形迹以北北东—北东向梳状褶皱为主。
(2)地貌
境内地貌属川东褶皱剥蚀-浸蚀低山丘陵岭谷地貌区,以上升剥蚀低山和丘陵为主,平均海拔600米;北部、中部、东部较高,西部较低,境内四面环山,中间低平,属冲积“平原”,形如“盆地”,以丘陵、平坝为主,中亘马兴梁子分为南北两部,古今称南部为后厢,北部为前厢。
(3)气候
属中亚热带湿润季风气候区,气候温和,雨量充沛,热量丰富,四季分明,季风气候明显,农业气候条件良好。
平均气温16.7℃,最高气温39.8℃,最低-5.5℃;年均降雨量1270.8毫米,最大降雨量1483.6毫米,最小965.0毫米,平均相对湿度80%;年均日照1466小时,年平均雾日数24天,平均无霜期281天;主导风向东风,平均风速2.4米/秒,静风频率33%。
(4)水文
境内河流均属渠江水系,共有大小河流105条,干流四条,分别是新宁河、任市河、拔妙河、白岩河,其控流面积均在100平方公里以上,水源皆发源县境内,地下水贫乏。
(5)地震
地基土承载力一般在150KN/m2以上,属地震裂度6度区域,历史上从未发生过地震现象。
1.2.3自然资源
(1)土地资源
全县共有土地1032.55Km2,人均占地20m2/人,其中耕地37.97万亩,人均0.74亩/人,其中田21.4万亩,土16.57万亩。
(2)水资源
开江县地处河源台地,河流径流量小,流程短,水源涵养差,地下水贮量少,境内水量多年平均为6.6亿立方米,平水年6.49亿立方米,偏枯年小93亿立方米,历年人平水量1438立方米,低于四川省平均水平。
地下水贮量3681万立方米/年,可开采为1973万立方米/年。
(3)水能资源
全境地处河源台地,水能资源缺乏,理论蕴藏量11456千瓦,可开发利用7012千瓦。
(4)林木资源
境内有林业用地386272亩,占全县总面积的24.9%,森林覆盖率10.0%。
林木总蓄积量207913立方米,其中用材蓄积量170744立方米,疏林木蓄积量932立方米,四旁树蓄积量36237立方米。
(5)矿产资源
矿产资源以煤为主,分布最广,储量较大,地质储量为886万吨,煤质优良;有丰富的天然气(储量100亿方)和大量的石灰石、泡砂石、土硝;还有少量的菱铁矿(储量约80万吨)、磷灰矿。
目前能被开发的有煤、天然气和石灰石。
(6)旅游资源
县境内有誉为“川东第一禅林”的历史名刹金山寺,有陶牌坊、宝泉塔、文笔塔、石牌坊、仁德桥等多处省级、县级文物古迹,有市级风景区宝石水库和溶洞、竹海等奇妙秀丽的自然风光多处。
1.3社会经济现状
县城主要工业企业50多家,县属主要厂矿多集中在县城;2001年底,工业总产值约8.5亿元,近占全县工业总产值的50%;形成了以五金、食品、能源、建材为支柱的原材料生产与加工相结合的工业格局,其中以加工工业为主导,六项支柱产业产值占全县工业总产值的90%,出口产品产值占全县工业总产值的40%。
1.4城市给排水现状
1.4.1供水现状
开江县城区现有供水厂一处,日供水能力为30000立方米/天。
供水水源地为明月水库和宝石桥水库,取水口位置设在明月水库。
开江县实施了东水西调工程,将县城东部的宝石桥水库的调剂到明月水库,保证了明月水库的水量。
明月水库位于开江县城西南澄清河上游,总库容701.53万立方米,正常库容533.03立方米,属小型水库,为《地面水环境质量标准》Ⅲ类源水。
宝石桥水库位于开江县城东部约8公里处,总库容9230万立方米,正常库容8430立方米,属中型水库,为《地面水环境质量标准》Ⅲ类源水。
开江县城供水由县自来水有限责任公司集中供水,主要供应城区和普安镇及经济技术开发区。
县自来水厂位于县城西南部,占地20亩,其中建筑用地4800平方米。
自来水厂输水管为DN600的玻璃钢管和DN400的铸铁管各一条,出水管为DN600和DN300的铸铁管。
开江县城现状总用水量为209.5万立方米/年,其中生产用水量为5.45万立方米/年,生活用水量为172.9万立方米/年。
现状最高日综合用水量为130升/人•日,供水普及率为100%。
1.4.2排水现状
开江县城区现状排水系统为沟渠合流排水系统,断面为500×500,600×600两种。
部分沟渠断面尺寸偏小,存在一定的淤堵现象,有部分沟渠未做防渗处理,污水漏损较为严重。
目前工业废水和生活污水仍直接排放至澄清河和蕉溪河,对河道产生较为严重的污染。
并且目前开江县城区采用矩形断面排水沟渠共同收集污水和雨水,雨水口等雨水收集设施不完善,并存在一定的淤堵情况。
部分沟渠断面尺寸偏小,并且开江县城区地势平坦,在降雨强度较高时,难以及时排除城区雨水。
此外,在降雨初期,雨水冲刷街道,裹杂大量污染物质,在未经任何处理的情况下直接排入澄清河和蕉溪河,对水体造成严重污染。
1.4.3给水规划
(1)城市供水设施规划
开江现有自来水厂最大生产规模为5万立方米/日,占地3ha,近期可以满足城市发展的需要,远期用水需扩建给水厂,规模为11万立方米/日,占地7ha,位置在城区南部,以明月水库为直接水源,并以宝石水库东水西调工程来水为补充水源。
明月水库正常库容533.03万立方米,宝石桥水库正常库容8430万立方米,可以满足城市用水的要求。
为提高城市供水的安全性,近期设置一座高位水池,规模为0.5万立方米/日,占地0.3公顷。
远期增加一座高位水池,规模为0.5万立方米/日,占地0.3公顷。
(2)城市供水管网系统规划
城区给水管网为生产-生活-消防统-给水系统。
给水管网的布置以供水安全可靠,投资节约为原则。
给水管网宜布置成环网,并考虑分期建设的可能性,已建成区和近期建设区建设环状管网,远期建成区可暂设枝状管网,待城市发展需要时再连接成环网。
管网沿道路布线,按主要流向布置平行干管。
远期为提高供水的安全性和调度的灵活性,应对城市给水管网进行分区,分区形式采用并联分区方式。
结合城市用地规划以及城市发展步骤,将城市供水管网分为东、南、西区三个供水区域。
(3)配水管网主要规划设计参数
最高时系数取1.4,配水干管最小管径为DN150。
(4)城市消防
消防体制采用低压消防体制,消防给水系统与城市给水系统合并,配水管道上消火栓间距为120m。
消防规划标准为:
火灾同时发生次数为2次,每处消防用水量40升/秒,消防用水历时2小时。
1.4.4排水规划
目前开江县城的沟渠排水系统尚能满足需要,老城区可沿用现有排水沟渠,采用截流式合流制,沿蕉溪河、澄清河铺设截流干管,截流倍数采用1,将城市污水输送至合流污水处理厂处理;新建区采用完全分流制排水系统。
同时为配合城市污水厂的建设,提高排水系统的污水收水效能,保证污水厂的正常运行,需在城市污水厂投入运行前,疏浚老城区的排水沟渠,并做防渗处理。
城市污水厂近期规模为3.5万立方米/日;远期规模为7万立方米/日。
工业有害污水必须在工厂内预处理,达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的三级排放标准,同时满足《污水排入城市下水道水质标准》(CJ18-86)的规定后,方可排入城市污水管道,进入城市污水厂集中处理。
医院污水必须经过消毒杀菌处理,处理达标后方可进入城市污水处理厂集中处理。
雨水管道设计重现期P=0.5~2年;径流系数建成区为0.55~0.65,非建成区为0.4;地面集水时间取10分钟。
充分利用原有排水设施,合理划分汇水面积,合理利用自然形成的冲沟,分散排放,就近排入水体。
暴雨强度公式如下:
(式1)
第2章排水管网系统
2.1排水分类
城市排水按照来源和性质可分为生活污水、工业废水和降水,而城市污水是指排入城市排水管道的生活污水和工业废水的总和。
(1)生活污水
生活污水指人们日常生活中用过的水,主要包括从住宅、公共场所、机关、学校、医院、商店及其他公共建筑和工厂的生活间,如厕所、浴室、厨房、食堂和洗衣房等处排出的水。
生活污水中含有较多有机物和病原微生物等污染物质,在收集后需经过处理才能排入水体、灌溉农田或再利用。
(2)工业废水
工业废水是指在工业生产中所产生的废水。
工业废水水质随工厂生产类别、工艺过程、原材料、用水成分以及生产管理水平的不同而有较大差异。
根据污染程度的不同,工业废水可分为生产废水和生产污水。
生产废水是指在使用过程中受到轻度污染或仅水温增高的水。
如冷却水,通常经简单处理后即可在生产中重复使用,或直接排入水体。
生产污水是指在使用过程中受到较严重污染的水,具有危害性,需经处理后方可再利用或排放。
不同的工业废水所含污染物质有所不同,如冶金、建材工业废水含有大量无机物,食品、炼油、石化工业废水所含有机物较多。
另外,不少工业废水含有的物质是工业原料,具有回收利用价值。
(3)降水
降水即大气降水,包括液态降水和固态降水,通常主要指降雨。
降落雨水一般比较清洁,但初期降雨的雨水径流会携带着大气中、地面和屋面上的各种污染物质,污染相对严重,应予以控制。
由于降雨时间集中,径流量大,特别是暴雨。
若不及时排泄,会造成灾害。
在城市和工业企业中,应当有组织地、及时地排除上述废水和雨水,否则可能污染和破坏环境,甚至形成公害,影响生活和生产以及威胁人民健康。
2.2排水系统的体制
在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和降水。
这些污水是采用一个管渠系统来排除,或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除。
污水的这种不同排除方式所形成的排水系统,称作排水系统的体制(简称排水体制)。
排水系统的体制,一般分为合流制和分流制两种类型。
(1)合流制排水系统
合流制排水系统是将生活污水、工业废水和降水在同一个管渠内排除的系统。
根据污水、废水、雨水混合汇集后的处置方式不同,可分为下列三种情况:
①直流式合流制:
管渠系统布置就近排向水体,分若干排出口,混合的污水不经处理直接泄入水体。
国内外很多老城区的排水方式大多是这种系统,但是,随着现代化工业与城市的发展,污水量不断增加,水质日趋复杂,所造成的污染危害很大。
因此,这种直泄式合流制排水系统目前不宜采用。
②全处理合流制:
污水、废水、雨水混合汇集后全部输送到污水厂处理后再排放。
这对防止水体污染,保障环境卫生方面当然是最理想的,但需要主干管的尺寸很大,污水处理厂的容量也增加很多,基建费用相应增高,很不经济。
因此,这种方式在实际情况下也很少采用。
③截流式合流制:
在街道管渠中合流的生活污水、工业废水和雨水,一起排向沿河的截流干管,在截流干管处设置溢流井,并在干管下游设污水厂。
晴天和初降雨时所有污水都排送到污水厂,经处理后排入水体,随着降雨量的增加,雨水径流也增加,当混合污水的流量超过截流干管的输水能力后,就有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体。
国内外在改造老城市的合流制作水系统时,通常采用这种方式。
(2)分流制排水系统
分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各种独立的管渠系统内排除的排水系统。
排除生活污水和工业废水的系统称污水排水系统;排除雨水的系统称雨水排水系统。
通常分流制排水又分为下列两种:
①完全分流制:
分别设置污水和雨水两个管渠系统,前者用于汇集生活污水和部分工业废水,并输送到污水处理厂,经处理后再排放;后者汇集雨水和部分工业废水,就近直接排入水体。
②不完全分流制:
城市中只有污水管道系统而没有雨水管渠系统,雨水沿着地面、道路边沟、水渠等原有系统排泄。
这种体制只有在地形条件有利时采用。
对于机关报建城市或地区,有时为了急于解决污水出路问题,初期采用不完全分流制,先只埋设污水管道,以少量经费解决近期的污水问题。
待将来配合道路工程的不断完善,增设雨水管渠系统,将不完全分流制改成完全分流制。
2.3排水体制的选择
合理地选择排水系统的体制,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、初期投资以及维护管理费用。
通常,排水系统体制的选择应满足环境保护的需要,根据当地条件,通过技术经济比较确定。
而环境保护应是选择排水体制时所考虑的主要问题。
下面从不同的角度进一步分析各种体制的使用情况。
①环境保护方面
如果采用合流制将城市生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行处理,然后再排放,从控制和防止水体的污染来看,是较理想的;但这时截流主干管尺寸很大,污水厂容量也要增加很多,建设费用相应地提高。
采用截流式合流制时,在暴雨径流之初,原沉淀在合流管渠的污泥被大量冲起,经溢流井送人水体。
同时雨天时有部分混合污水溢入水体。
实践证明,采用截流式合流制的城市,水体污染日益严重。
应考虑将雨天时溢流出的混合污水予以储存,待晴天时再将储存的混合污水全部送至污水厂进行处理,或者将合流制改建成分流制排水系统等。
分流制是将城市污水全部送至污水厂处理,但初期雨水未加处理就直接排入水体,对城市水体也会造成污染,这是它的缺点。
近年来,国内外对雨水径流水质的研究发现,雨水径流特别是初期雨水径流对水体的污染相当严重。
分流制虽然具有这一缺点,但它比较灵活,比较容易适应社会发展的需要,一般又能符合城市卫生的要求,所以在国内外获得了广泛的应用,而且也是城市排水体制的发展方向。
②工程造价方面
国外有的经验认为合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%一40%,但合流制的泵站和污水厂的造价却比分流制高。
从总造价来看完全分流制比合流制可能要高。
从初期投资来看,不完全分流制初期只建污水排水系统,因而既可节省初期投资费用,又可缩短工期,发挥工程效益也快。
合流制和完全分流制的初期投资均大于不完全分流制。
③维护管理方面
晴天时污水在合流制管道中只是部分流,雨天时才接近满管流,因而晴天时合流制管内流速较低,易于产生沉淀。
但据经验,管中的沉淀物易被暴雨水流冲走,这样,合流管道的维护管理费用可以降低。
但是,晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大,增加了合流制排水系统污水厂运行管理中的复杂性。
而分流制系统可以保持管内的流速,不致发生沉淀,同时,流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多,污水厂的运行易于控制。
④施工方面
合流制管线单一,减少与其他地下管线、构筑物的交叉,管渠施工较简单。
但在建筑物有地下室情况下采用合流制,遇暴雨时有可能倒流入地下室内,合流制安全性不如分流制。
混合制排水系统的优缺点,介于合流制和分流制排水系统两者之间。
排水系统体制的选择是一项既复杂又很重要的工作。
应根据城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水量、水质、地形、气候
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