雨水管网设计说明书.docx

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雨水管网设计说明书

河北农业大学

本科课程设计

题目：

某县城雨水管网课程设计

学院：

城乡建设学院

专业班级：

给水排水工程0702班

学号：

*************

学生姓名：

代倩倩

指导教师姓名：

刘俊良

指导教师职称：

教授

2010年07月

1总论

1.1设计任务及要求

1.1.1设计任务

1．县城雨量计算；

2．县城雨水管网定线；

3．县城雨水管网设计：

管长、管径、坡度、埋深、衔接、充满度；

4．县城雨水资源利用分析；

5．绘出成果图。

1.1.2设计要求

1.在设计过程中要应用所学有关知识，掌握城镇雨水管网设计的方法和步骤；

2.在设计过程中要独立地分析与解决问题，增加独立工作的能力；

3.阅读熟悉有关手册、规范和资料；

4.逐步增加实际工程概念。

1.1.3设计依据

（1）标准规范

1.上海市政工程设计研究院主编．《给水排水设计手册》第10册，中国建筑工业出版社，2000.08；

2.北京市市政工程设计研究总院主编．《给水排水设计手册》第5册，中国建筑工业出版社，2004.04；

3.孙慧修主编．《排水工程》（上册）（第四版），中国建筑工业出版社，1999.12；

4.严煦世，刘遂庆编著．《给水排水管网系统》（第一版），中国建筑工业出版社，2002.7；

5.张奎，张志刚主编．《给水排水管道系统》（第一版），机械工业出版社，2007.1；

6.上海市建设和交通委员会主编．《室外排水设计规范》（GB50014-2006），中国计划出版社，2006.06；

7.中国建筑标准设计研究院．《给水排水标准图集》，国家标准设计研究院,2005.10。

（2）甲方提供资料

1．《某县城总体规划》

2．原始资料

该县城位于保定地区，县城现有居住人口为12万。

3．自然资料：

该县城非采暖季节主要风向：

西南风；

土壤冰冻深度：

66厘米；

地下水位深度：

1500厘米；

土壤性质：

湿陷性黄土。

1.2设计原始资料

1.2.1县城概况

（1）自然概况

某县城位于华北平原，河北省中部，保定市西北部，是白洋淀流域上游地区。

地理座标：

东经114°58′53"～115°32′10"，北纬38°43＇56"～39°01′53"之间。

东邻徐水县，南邻清苑县，西邻顺平县。

土地总面积718平方公里。

县人民政府距北京139.5公里，距省会石家庄120公里，距保定市17.4公里，交通极为便利。

2004年，此县城全县辖4个建制镇、8个乡，245个行政村，约39万人，其中非农业人口4.3万人。

县城人口总数为9.6万人，其中非农人口为3.1万人。

（2）水文地质

1）地下水赋存类型

满城县县城地处太行山山麓，为冲洪积扇平原区。

按水文地质分区，属于山前上部冲积扇潜水—承压水区，区内分为两个含水层组：

第一含水层组：

埋深一般为10～20米，为潜水层，含水层厚5～10米，岩性为砂及砂砾石，以下有30～40米厚的较稳定的隔水层；

第二含水层组：

埋深一般为40～60米，为承压层，含水层厚15～40米，岩性为砂砾卵石，底层距地表80～120米，以下有较稳定的隔水层，单井涌水量为30～180m3/h。

2）地下水的补给

地下水主要补给为山前漕河、界河的侧向补给和接受大气降水的渗入，渠系田间入渗补给量，井灌回归补给量和境外侧向补给量等。

深层淡水主要是越流补给和侧向补给，主要排泄为人工开采和下游径流。

地下水资源较为丰富，地下水补给及汇水条件良好。

经勘查满城县共有地下水开采资源约为14220万m3/a。

地下水质中等，富水性较强。

pH值为7.5～8.1。

地下水流向与地势基本相同，自西向东。

（3）气候现象

此县城属欧亚东部季风区温带半湿润地区，冬季盛行由大陆吹向海洋的干冷冬季风；夏季盛行由海洋吹向大陆的湿热夏季风；春秋季则为过渡性季节，常有南北风交替现象。

因此此县城四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雪。

气温：

年平均气温12.3℃。

最热月为7月份，平均气温26.3℃；最冷月为1月份，月平均气温-4.3℃，历史最高气温41.7℃，极端最低气温-23.4℃。

平均年地面温度为14.5℃。

降雨量：

降水有两个明显特点：

一是年际变化大，二是年内降水分配不均。

年平均降雨量582.8mm。

年内降雨变化为一峰一谷型，冬季干旱少降雨，平均降雨量12mm，降雨量占年降雨量的2%；夏季炎热多雨，平均降雨量297.8mm，降雨量占年降雨量的74%。

风：

主导风向为东北风和西南风。

历年平均风速2.3m/s，境内最大风速19.3m/s，静风率24.2%。

冰冻期和无霜期：

境内土壤平均冰冻期为每年11月份至次年3月中旬，历年最大冻土深度66cm。

初霜日平均在10月21日，最早出现在10月9日；终霜日平均在4月13日，最晚出现在4月26日。

全年平均无霜期约为208天。

（4）水系及水资源

此县城境内共有槽河、界河等大小河六条，均系大清河水系白洋淀以上支流。

漕河：

又名沙河，发源于保定西北部易县西南五回岭口子村北，经狼牙山脚下自本县龙门流入此境内，至东庄店入徐水，属季节性河流。

漕河全长120余公里，总流域面积800平方公里，其中此县境内河段长28.8公里，流域面积231平方公里。

近几年内，由于工业、生活废水的纳入，漕河水量增加，使地表径流常年存在。

此县污水主要排入漕河。

界河：

发源于易县东白银洼，流经沫源、顺平县，于西部山区车厂村入境，由章村村南流出。

上游修有龙潭水库，地表径流至岭西附近潜入地下。

界河全长110余公里，流域面积323.7平方公里，其中此县境内河段长43公里。

（5）地震

此县城西部位于华北断块的太行山隆起带北段东侧，东部位于华北断块的冀中凹陷次级构造和保定凹陷西侧。

太行山山前断裂带呈东西向，从县城东侧穿过，是隆起带凹陷区的分界线。

县城以西、以南及东北方向分别是紫荆关断裂、顺平断裂、徐水断裂。

在这些断裂中，太行山断裂控制了该地区的地质构造活动。

此县城50年超越概率10%，地震烈度为6度。

1.2.2工程概况

此工程名称为某县城雨水管网设计，采用雨污分流制。

规划年限为近期2010～2020年，远期为2020～2030年。

采用雨污分流制，可以减轻污水处理厂处理的污水量，可以缩小污水处理厂的规模，节省造价，更加经济。

2工程规模

2.1暴雨设计流量计算

雨水流量采用保定市暴雨强度公式：

i=（14.973+10.266lgP）/（t+13.877）0.776（L/s∙ha）

式中：

i—设计降雨强度（L/s∙ha）；

p—设计降雨重现期（a）；

t—降雨历时（min）。

流量计算公式：

Q=167ΨiF（L/s）

式中：

Ψ—径流系数；

i—设计降雨强度（L/s∙ha）；

F—汇水面积（ha）。

以上公式参数确定为：

p=0.5a，t=t1+2t2，地面集水时间t1取20min，管内雨水流行时间t2计算求得，径流系数Ψ取0.5。

2.2工程规模

规划年限为近期：

2010～2020年，远期为2020～2030年。

规划范围为满城县城外环路以内，面积为1440.23hm2，总人口为29.50万人。

3管网设计

3.1管线布置原则

（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置污水管网，要进行多方案技术经济比较；

（2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，应按从干管到支管的顺序进行布置；

（3）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管线最短、埋深最小；

（4）协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接；

（5）规划时要考虑到各管渠的施工、运行和维护方便；

（6）远近期规划相结合，考虑发展，尽可能安排分期实施。

3.2设计公式及参数原则

雨水流量采用保定市暴雨强度公式：

i=（14.973+10.266lgP）/（t+13.877）0.776（L/s∙ha）

式中：

i—设计降雨强度（L/s∙ha）；

p—设计降雨重现期（a）；

t—降雨历时（min）。

流量计算公式：

Q=167ΨiF（L/s）

式中：

Ψ—径流系数；

i—设计降雨强度（L/s∙ha）；

F—汇水面积（ha）。

以上公式参数确定为：

p=0.5a，t=t1+2t2，地面集水时间t1取20min，管内雨水流行时间t2计算求得，径流系数Ψ取0.5。

3.3设计步骤

1.划分排水流域和雨水管道的定线

根据地形的分水线盒铁路、公路、河道等对排水管道布置的影响情况，并结合城市的总体规划图，划分排水流域，确定雨水流向。

雨水管道应与道路平行敷设，充分利用地形以最短的距离重力流分散、就近排入水体。

2．划分设计管段与沿线汇水面积

各设计管段汇水面积的划分应结合地面波度、汇水面积的的大小以及雨水管道布置等情况进行。

3．雨水设计流量计算

根据保定市暴雨强度公式及其具体参数计算各设计管段的设计流量。

4.雨水管渠的水力计算

（1）确定雨水管道设计参数

参照地面坡度暂定管道坡度，然后根据雨水设计管段的流量查“钢筋混凝土圆管（满流）水力计算图”确定设计管径、设计流速等参数，雨水管道按满流设计。

各参数取值需满足《室外排水设计规范》（GB50014-2006）的规定，否则需酌情调整设计参数。

1）设计充满度

雨水较污水清洁得多，对环境的污染较小，加上暴雨径流量大，而相应的较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，且从减少工程投资的角度讲，雨水管渠允许溢流。

故雨水管渠的充满度按满管流设计。

2）设计流速

由于雨水中夹带的的泥沙量比污水大得多，则相对污水管道而言，为了避免雨水所夹带的泥沙等无机物，在管渠内沉淀下来而堵塞管渠所用的最小设计流速，应大于污水管渠，满流时管道内的最小设计流速为0.75m/s。

为防止管壁和渠壁的冲刷损坏，影响及时排水，雨水管道的设计流速不得超过一定的限度。

由于这项最大流速只发生在暴雨时，历时较短，所以雨水管道内的最高允许流速可以高一些。

最大设计流速非金属管取5m/s。

3）最小管径与最小设计坡度规定见下表1：

表1

管道类别

最小管径（mm）

相应最小设计坡度

雨水管和合流管

300

塑料管0.002，其他管0.003

雨水口连接管

200

0.01

压力输泥管

150

0.01

重力输泥管

200

0.01

（2）确定设计管段上、下端的管内底标高和埋设深度

根据各检查井的地面标高、控制点的埋设深度推算各设计管段上、下端的管内底标高和埋设深度。

各雨水设计管段的衔接均采用管顶平接。

下面选择了位于县城最北边的一条干管进行水力计算，其水力计算表见表2：

雨水干管水力计算表表2

设计管段编号

管段长度L/m

汇水总面积F/hm2

汇水面积Fi/hm2

管内雨水流行时间/min

单位面积径流量q0L/（s·hm2）

设计流量Q/（L/s）

管径D/mm

水力坡度I/（‰）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1-2

363.00

40.02

40.02

0.00

2.93

128.95

2580.30

1300.00

2.90

2-3

517.00

74.93

34.91

2.93

3.56

113.93

4268.54

1500.00

3.60

3-4

411.00

127.01

52.08

6.49

2.73

100.25

6366.59

1800.00

3.10

4-5

405.00

153.93

26.92

9.22

2.42

92.04

7083.69

1800.00

3.80

5-6

368.00

180.49

26.56

11.64

2.48

85.93

7754.92

2000.00

2.60

6-7

310.00

206.22

25.73

14.12

1.95

80.55

8305.67

2000.00

3.00

7-8

451.00

225.57

19.35

16.07

2.72

76.83

8665.79

2000.00

3.20

8-9

379.00

250.30

24.73

18.80

2.19

72.25

9042.14

2000.00

3.50

9-10

418.00

266.33

16.03

20.98

2.38

69.00

9188.03

2000.00

3.60

设计管段编号

流速v（m/s）

管道输水能力Q′（L/s）

坡降IL/m

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

11

12

13

14

15

16

17

18

19

1-2

1.95

2588

1.05

49.97

47.93

45.97

44.92

4.00

3.01

2-3

2.42

4276

1.86

47.93

46.93

44.72

42.86

3.21

4.07

3-4

2.51

6387

1.27

46.93

46.09

42.56

41.28

4.37

4.81

4-5

2.79

7100

1.54

46.09

45.00

41.28

39.74

4.81

5.26

5-6

2.47

7760

0.96

45.00

43.77

39.54

38.59

5.46

5.18

6-7

2.65

8325

0.93

43.77

43.07

38.59

37.66

5.18

5.41

7-8

2.76

8671

1.44

43.07

42.50

37.66

36.21

5.41

6.29

8-9

2.89

9079

1.33

42.50

41.42

36.21

34.89

6.29

6.53

9-10

2.93

9205

1.50

41.42

40.50

34.89

33.38

6.53

7.12

5．绘制雨水管网平面图及纵剖面图。

3.4管材及排水设施

1．管材选择

1）排水管材的选择原则

雨水干管是县城污水处理工程中的重要组成部分，在投资比重上占工程总费用的很大比例，而管材又是构成管网的主要内容，因此管材选择的基本原则为：

能满足雨水工程特点，能承受设计排水能力和外荷载的要求，适用性能可靠，卫生条件好、维修工作量少，施工方便，使用年限长，内壁光滑，排水能力基本保持不变，造价低。

2）各种管材的对比

目前在市政排水工程中使用的管材主要有钢筋混凝土管、HDPE双壁波纹管、加筋UPVC管、玻璃钢加砂管等。

玻璃钢加砂管：

该管道加工安装方便，表面光滑，轻质高强，具有优异的耐腐性能，但相对价格较高。

HDPE双壁波纹管、加筋UPVC塑料管：

该管道加工安装方便，耐久性好、有利于养护管理，但管道轻且不耐外压及冲击，施工要求高于钢筋混凝土管。

钢筋混凝土管：

价格低，能承受一定压力，使用年限长，抗腐蚀性较强。

综合上述各种管材的优缺点，考虑到此县城的经济发展水平及就地取材原则，本次设计决定对重力流管段选用钢筋混凝土管为管网工程的主要管材。

2．排水设施

检查井：

在排水管线转弯、交汇、高程变化、管径改变及直线距离一定处，都需设置检查井。

大管径处，检查井采用钢筋混凝土矩形井；小管径处，检查井采用预制钢筋混凝土圆型井。

跌水井：

在管线埋深或地形坡度陡较陡处，设一定数量的跌水井。

跌落方式根据高程确定。

跌水井采用钢筋混凝土结构。

溢流井：

在截流管上设置溢流井，当雨水径流量增加到混合污水量超过截流管的设计输水能力时溢流井开始溢流，以保证混合污水量等于或小于截流管的设计输水能力。

3．管道基础及接口方式设计

（1）基础

管道基础根据管道埋深、地质情况管材选用。

做法参见《排水管道通用图集》（PS03-02）。

（2）接口

采用柔性接口。

对地基松软或不均匀沉降地段，管道基础采取加固措施。

做法参见《排水管道通用图集》（PS03-17）。

（3）管位及施工方法说明

雨水管定位要满足施工要求，对新建、拟建道路，雨水管宜与其它管线统一规划考虑，并与道路施工同时进行。

为尽量避免对道路路面的破坏及降低投资，管道埋深较浅时采用大开挖施工，埋深较深时或穿越重要道路时采用顶管施工，且宜采用机械顶管施工。

4效益分析

4.1社会效益

此县城近年来人口猛增，工业企业迅速发展，同时满城县丰实的文物和旅游资源，为满城县今后发展旅游业等第三产业提供了资源条件和契机，对经济的发展起着重要的促进作用，其地位的重要性必迅猛上升。

经济合理地设计雨水排水系统，使之具有合理的和最佳的排水能力，最大限度地及时排除雨水，避免洪涝灾害，又不使建设规模超过实际需求，避免投资浪费。

进行雨水管网工程设计为此县城带来的社会效益是显著的。

4.2经济效益

此县城工业企业迅速发展，同时此县丰实的文物和旅游资源，为此县今后发展旅游业等第三产业提供了资源条件和契机，对经济的发展起着重要的促进作用，然而与之极其不相符的是此县的城市雨水还没有采取有效措施进行排放，对自然坏境和社会环境均造成了极其不好的影响，其市政基础设施不能称为完善，对招商引资也会带来不利影响。

进行雨污分流，不仅可以最大限度地及时排除雨水，避免洪涝灾害，而且相比合流制，进入污水处理厂的污水减少，减小了污水处理厂的处理规模，节省了建设投资费用和污水处理厂的后续运行管理费用。

因此，进行雨水管网工程的建设具有很大的经济效益。

4.3环境效益

进行雨水管网建设，环境效益显著。

建设雨水管网，可以使雨水就近及时地排走，避免雨水不能及时排出造成环境污染以及影响交通运行。

在城郊结合部，通过排水设施及时处理生活污水，可大大改善环境卫生，有利于村民的身体健康；在集镇区，居住环境变得更加清洁卫生，有利于广大居民休息养生；进行雨污分流，显著削减了进入镇区内水域的污染物，可改善目前已严重受损的区域水域生态系统，对白洋淀生态环境安全起到重要的保护作用。

5设计心得

因为已经做完了污水管网的设计，而雨水管网设计与污水管网设计有很多相似之处，因此进行雨水管网设计就比较容易一些了。

做完雨水管网的课程设计，我又如下的心得体会：

首先，在专业知识方面，掌握了城镇雨水管网设计的方法和步骤；熟悉了有关手册、规范和资料；通过画雨水管网平面图，我对AutoCAD绘图软件的使用更加熟练；我还掌握了雨水干管纵剖面图的绘制方法和注意事项。

其次，在个人能力方面，分析问题与解决问题的能力有了一定的提高，能更加全面的考虑问题。

最后，增加了实际工程的概念，理论联系实际的能力还需进一步提高。

在做设计的过程中，自身的不足之处也体现出来了，如有时处理数据不够仔细认真，考虑得不周到，导致做了很多无用功，也走了一些弯路；实际工程的概念不强，理论联系的能力不足。

这些缺点都需在日后的学习中克服，慢慢改进，而这就需要多想多做。

至此为止，三个设计都做完了，设计确实很辛苦，但是痛并快乐着，收获也是很多的，为以后毕业设计和工作做好了铺垫。