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排水课程设计

给水排水工程专业

给水排水管网系统课程设计（Ⅱ）说明书

设计题目:

XX镇排水管网初步设计

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

Ⅰ.设计任务

Ⅱ.设计资料

Ⅲ.排水体制选择

3.1排水系统规划设计原则

3.2排水系统体制的选择

Ⅳ.污水管道的设计

4.1在平面图上布置污水管道

4.2街区编号并计算其面积

4.3划分设计管段，计算设计流量

4.4水力计算

4.5绘制管道平面图和纵剖面图

4.6注意事项

Ⅴ.雨水管道的设计

5.1划分排水流域和管道定线

5.2划分设计管段

5.3划分并计算各设计管段的汇水面积

5.4确定各排水流域的径流系数、设计重现期P、地面集水时间

5.5求单位面积径流量q0

5.6列表进行雨水干管的设计流量和水力计算

5.7绘制雨水管道平面图及纵剖面图

5.8注意事项

Ⅵ.设计材料以及要求

Ⅶ.参考资料

Ⅷ.设计体会

Ⅰ、设计任务

综合设计任务包括城市污水管道设计流量的确定，污水管道、雨水灌渠的布置与定线，污水主干管的水力计算，雨水灌渠的设计流量及水力计算等。

设计成果有：

绘制排水管道总平面布置图、污水主干管及雨水干渠的纵断面图，并编制设计说明书和计算书。

Ⅱ、原始资料

（一）同给水管网基础图。

（二）城市基础资料

1.城市位于中国西南地区重庆。

2.城区地质情况良好，土壤为砂质粘土，冰冻深度不加考虑，地下水位距地表8m；该市的地貌属丘陵地区，海拔标高一般为270～320m。

3.城市居住区面积51.47公顷，人口1.5万。

给水人口普及率为95%，污水收集率90％。

4.暴雨强度公式：

两个不同的城镇分别选用如下不同的暴雨强度公式。

（L/s·ha）；

城市常年主导风向为北风和西北风，夏季平均风速1.6m/s；冬季平均风速1.4m/s。

5.本市附近某江穿城而过，在支流与干流交汇处，河流历史最高洪水位282.4m，二十年一遇洪水位280.8m，95%保证率的枯水位278.2m，常水位279.5m，河床标高277.6m，平均水面坡降3‰。

6.由城市管网供水的工厂为造纸厂，生产能力为2吨/日（每吨纸废水产生量为150m3），该厂按三班制工作，每班人数为300人，每班淋浴人数25%，其中一般车间人数占60%。

7.地下水渗入量取15%。

8.老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。

新城区中建有一些分流制排水管网，但未真正分流。

由于排水管道长度短，覆盖率低，城区中未有形成排水管网，致使城区污水未经处理就排入水体，对某江造成严重污染。

为了保护环境，防止某江水质的进一步恶化，推进该市经济的持续发展，因此要求建设排水管渠，对该市污水进行收集、处理，以适应市政建设发展的需要。

9.主要大型公共建筑主要有车站、公园、医院、中学等，具体集中流量见表3。

表3公共建筑排水流量

公共建筑

车站

公园

医院

中学

设计流量

250m3/d

2.5L/s

3.5L/s

5.8L/s

10.城市地面覆盖种类见表4。

表4城市地面覆盖种类

地面种类/％

屋面

混凝土路面

碎石路面

绿地

非铺砌路面

老城区

30

20

12

20

18

新城区

32

15

18

25

10

注：

以城市的面积为100％计算。

Ⅲ、排水体制选择

3.1排水系统规划设计原则

3.1.1排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划，并应与城市工业企业中期他单项工程建设密切配合，相互协调，该现成的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响。

3.1.2排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调。

3.1.3考虑污水的集中处理与分散处理。

3.1.4设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调，以节省总投资。

3.1.5排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑远期发展，。

3.1.6排水工程设计师考虑原有管道系统的使用可能。

3.1.7在规划设计排水工程时必须认真观测执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。

3.2排水系统体制的选择

排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原油排水设施、水质、水量、地形、对条件确定。

3.2.1从地形方面来看

该镇地形较为起伏，高低不均，落差不均衡，主要表现在东高西低，南高北低，河流在城市西和城北蜿蜒曲折，与主要区域均有较为紧密的联系；而且主要居住区聚集，其他居住区域零星散步在地势极为复杂、无发展前途的山区；风向主要以西南风为主；因该区域地处重庆，因而降雨充沛。

分流制易于就近排水，污水厂的运行易于控制。

3.2.2从环境保护方面来看

如果采用合流制将污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，是较好的，但这时截流主干管很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应增加。

采用截流是合流制时，雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体，水体受到污染。

分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对城水体也会造成污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要。

3.2.3从维护管理方面来看

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，因而雨天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。

但据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护费用可降低。

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的复杂性。

而分流制系统可以保证管内的流速，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。

3.2.4从造价方面来看

合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。

综合上述因素，考虑到污水需要集中处理，而雨水量大，可以就近排放于水体，同时配合重庆市整合城乡位置，统筹城乡发展的政策，以建立大型而繁荣的基础聚居区为出发点与立足点，因此该镇采用分流制排水系统。

3.3考虑工业废水与城市生活污水有无合并处理的可能性。

经过实地水质监测与跟踪结果，该镇工厂污水经局部处理后，其水质符合最新《污水排入城市下水道水质标准》，因此与城市生活污水合并进行处理工业废水与城镇生活污水集中在一起处理。

3.4根据城市污水是分散处理或集中处理，确定污水厂、出水口的位置。

西南地区包括该镇水环境较为脆弱，而且城市污水分散处理污水处理厂投资大，回报周期长，无太大的必要性。

根据上述环境保护的要求和经济技术条件，选定城市污水集中处理的处理方式。

考虑该城市远期发展地区，污水厂及出水口位置选在水体下游且地势较低的位置。

Ⅳ、污水管道的设计

4.1污水管道的布置和定线

4.1.1污水管道的布置和定线

根据地形划分排水流域。

因该镇地形变化较显著，因此排水区域按分水线划分。

应使干管在最大的合理埋深情况下，流域中污水的绝大部分能靠重力流排出，不设泵站或少设泵站。

污水管道的布置和定线遵循了如下原则：

（1）管道系统布置符合地形趋势，一般顺坡排水，取短捷路线，每段管道对应适当的服务面积，汇水面积主要依据地形确定。

（2）尽量减少或避免管道穿越不易通过的地带和构筑物，如高地、地质不良地带等。

如必须穿越，要采取必要的处理措施。

（3）安排好控制点的高程。

一方面应保证汇水面积的水均能排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地；另一方面又应避免照顾个别控制点而增加全线管道的埋深。

（4）管道坡度骤然变陡时，可适当改变最小管径规定，可由大管径变为小管径。

当D=200-300mm时，只能按生产规格减小一级；当D>400mm时，应根据水力计算确定，但管径减小不得超过两级。

（5）管道最小流速为0.6m/s,管道坡度尽可能徐缓。

（6）当污水管道下游是泵站或处理厂时，为了保证安全排水，在条件允许的情况下，在处理厂之前设置事故溢流口，但要征得环保部门的同意。

遵照以上原则，设计污水管线、处理厂位置、排水街区划分大致如下

图一污水管线、处理厂位置、排水街区划分示意图

4.2街区编号并计算其面积

4.2.1街坊排水面积的修正

根据所划分的排水区域，求得排水面积，但划分的面积总和只有38.5公顷，与原始资料当中51.47公顷的居住面积相差较大，考虑到原始资料用GPS获得的资料可能和实际情况有所出入，因此将计算街区面积乘以了一个修正系数

，

由上可得排水面积如下表：

其中

表5该镇排水面积情况表

新城区

街区编号

1

2

3

4

5

6

7

8

计算街区面积ha

0.24

0.31

0.23

2.06

0.94

0.71

0.57

0.56

实际街区面积ha

0.63

0.82

0.61

5.43

2.48

1.87

1.50

1.48

街区编号

9

10

11

12

13

14

15

16

计算街区面积ha

0.66

0.84

0.64

0.60

0.54

0.50

1.00

2.50

实际街区面积ha

1.74

2.21

1.69

1.58

1.42

1.32

2.64

6.59

街区编号

17

18

19

20

21

22

23

总面积

计算街区面积ha

1.4

0.99

0.28

0.18

3.37

0.32

0.08

19.52

实际街区面积ha

3.69

2.61

0.74

0.47

8.89

0.84

0.21

51.47

该设计把所有人口归为新城区

4.3划分设计管段，计算设计流量

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和旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点，并给检查井编上号码。

4.3.1生活污水设计流量计算

（1）求居住区比流量

根据居住区生活污水定额n（L/cap·d）和人口密度N（cap/ha）可求出各区生活污水平均比流量

即

式中：

污水定额

人口密度计算：

新城区：

比流量计算：

新城区：

（其中，工业企业及公共建筑的污水量作为集中流量计算。

）

（2）计算设计流量

由于分流制污水管网的设计流量是按最高日最高时设计的，故需根据公式

计算相应的总变化系数。

4.3.2公共建筑设计流量

主要大型公共建筑主要有车站、公园、医院、中学等，具体集中流量见表8。

表6公共建筑排水流量

公共建筑

车站

公园

医院

中学

设计流量

250m3/d

2.5L/s

3.5L/s

5.8L/s

由以上数据可得各管段设计流量如下表：

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和旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点，并给检查井编上号码。

在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量。

表7各管段设计流量情况表

检查井编号

服务街区编号

街区面积ha

街区流量q1（L/s）

转输面积ha

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）

集中流量

总流量设计（L/s）

本段（L/s）

转输（L/s）

1

23

0.21

0.12

0.00

0.00

0.12

2.30

0.28

0.00

0.00

0.28

2

22

0.84

0.48

0.21

0.28

0.76

2.30

1.76

0.00

0.00

1.76

3

19

0.74

0.43

1.05

1.76

2.18

2.48

5.41

0.00

0.00

5.41

4

13

1.42

0.82

18.38

107.50

108.31

1.61

174.68

0.00

11.80

186.48

5

0

0.00

0.00

25.28

218.39

218.39

1.49

326.05

0.00

14.69

340.74

6

0

0.00

0.00

25.28

340.74

340.74

1.42

484.42

0.00

14.69

499.11

7

0

0.00

0.00

25.28

499.11

499.11

1.36

680.39

0.00

14.69

695.08

8

0

0.00

0.00

36.57

717.79

717.79

1.31

940.16

0.00

14.69

954.85

9

0

0.00

0.00

36.57

954.85

954.85

1.27

1212.01

0.00

14.69

1226.70

10

1

0.63

0.36

0.00

0.00

0.36

2.30

0.84

0.00

0.00

0.42

11

3

0.61

0.35

0.00

0.00

0.35

2.30

0.81

0.00

0.00

0.32

12

2

0.82

0.47

1.24

0.74

1.21

2.30

2.79

0.00

0.00

1.40

13

8,9

2.14

1.23

0.00

0.00

1.23

2.30

2.84

0.00

0.00

1.42

14

14

1.32

0.76

4.20

2.81

3.58

2.30

8.22

0.00

0.00

4.11

15

20,21

9.36

5.40

0.00

0.00

5.40

2.24

12.11

9.30

0.00

21.41

16

0

0.00

0.00

9.36

21.41

21.41

1.93

41.27

0.00

9.30

50.57

17

15,16

3.50

2.02

14.88

54.69

56.71

1.73

98.20

0.00

9.30

107.50

18

17,18

6.30

3.64

0.00

0.00

3.64

2.30

8.36

2.89

0.00

11.25

19

10,11,12

5.48

3.16

6.30

11.25

14.42

2.01

29.03

0.00

2.89

31.92

20

6,7

3.38

1.21

0.00

0.00

1.21

2.30

2.77

0.00

0.00

2.77

21

0

0.00

0.00

3.38

2.77

2.77

2.30

6.38

0.00

0.00

6.38

22

4,5

7.91

4.56

3.38

6.38

10.94

2.08

22.71

0.00

0.00

22.71

4.3.3划分设计管段，计算设计流量

在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。

列表进行计算，水力计算步骤如下：

（1）从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中；

（2）将各设计管段的设计流量列入表中。

设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中。

（3）计算每一设计管段的

，作为确定管道坡度时参考。

（4）确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。

（5）确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。

（6）计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度。

表8最大设计充满度

管径（D）或暗渠高（H）（mm）

最大设计充满度（

）

200-300

350-450

500-900

≥1000

0.55

0.65

0.70

0.75

根据水利计算表，可得干管3-4-5-6-7-8-9合理、经济的管道的管径、流速、充满度及坡度，进一步求定管道的埋深。

考虑到环境卫生的需要，将出水口设在该镇常年枯水位以下，同时也将该点作为埋深控制点，在出水口上游设一个污水泵站，以防发生特大洪水时洪水位高于处理厂标高而引起倒灌。

表9污水干管水力计算表

管段编号

管段长度L（m）

设计流量q（L/S）

管段直径D（mm）

地面坡度I（‰）

管段坡度I（‰）

管内流速v（m/s）

充满度

降落量I·L（m）

标高（m）

埋设深度（m）

h/D

h（m）

地面

水面

管内底

上端

下端

上端

下端

上端

下端

上端

下端

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

4~5

102

186.48

500

5.98

6.00

1.49

0.61

0.31

0.61

304.28

303.67

302.59

301.97

302.28

301.67

2.00

2.00

5~6

117

340.74

600

8.12

8.00

1.94

0.59

0.35

0.94

303.67

302.72

301.92

300.99

301.57

300.63

2.10

2.09

6~7

182

499.11

600

24.89

25.00

3.26

0.53

0.32

4.55

302.72

298.19

300.95

296.40

300.63

296.08

2.09

2.11

7~8

92

954.85

700

29.89

30.00

4.10

0.58

0.41

2.76

298.19

295.44

296.39

293.63

295.98

293.22

2.21

2.22

8~9

235

1226.70

900

12.98

13.00

3.19

0.58

0.52

3.06

295.44

292.39

293.54

290.49

293.02

289.97

2.42

2.42

4.4绘制管道平面图和纵剖面图

本设计的设计深度仅为初步设计，因此，在水力计算结束后将计算所得的管径、坡度等数据标注在图上。

详见管道平面图及纵断面图。

4.5注意事项：

4.5.1异径管采用管顶平接，而出现回水现象时该用水面平接。

4.5.2必须注意管道敷设坡度与地面坡度的关系。

4.5.3水力计算自上游依次向下游进行，管径依次增大，流速依次增大。

Ⅴ、雨水管道的设计

5.1划分排水流域和管道定线

管道定线遵循了如下原则：

（1）污水管道定线遵循的原则同样适用于雨水管道定线。

（2）主要居住区采用暗管就近排放雨水，并设置检查井，偏远地区采用明渠就近排放雨水（公园除外）。

（3）雨水管道最小流速0.75m/s，最大流速同污水管道。

根据居住区平面图和资料划分汇水面积、流域分界线，确定雨水口出口位置，布设雨水干管。

图二雨水管道布置

5.2划分设计管段

根据管道的具体位置，在管道转弯处、管径或坡度改变处，有支管接入处或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井。

根据管道的具体位置划分设计管段，并将设计管段的检查井依次编号。

5.3划分并计算各设计管段的汇水面积

各设计管段的汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。

按照就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积，并将每块的编号、面积数、雨水流向标注在平面图上，修正系数

表10为各设计管段的汇水面积计算表。

表10该镇雨水汇水面积情况表

街区编号

1

2

3

4

5

6

7

8

计算街区面积ha

0.34

0.46

0.34

2.03

0.74

0.79

1.33

1.05

实际街区面积ha

0.66

0.90

0.66

3.95

1.44

1.54

2.59

2.04

街区编号

9

10

11

12

13

14

15

16

计算街区面积ha

1.38

1.84

1.19

0.70

1.39

1.14

0.79

0.73

实际街区面积ha

2.69

3.58

2.32

1.36

2.70

2.22

1.54

1.42

街区编号

17

18

19

20

21

22

23

24

计算街区面积ha

0.69

1.82

0.8

0.72

0.57

0.58

3.52

1.51

实际街区面积ha

1.34

3.54

1.56

1.40

1.11

1.13

6.85

2.94

街区编号

25

26

总面积

计算街区面积ha

0.32

3.59

26.45

实际街区面积ha

0.62

6.99

51.47

5.4确定各排水流域的径流系数、设计重现期P、地面集水时间

5.4.1雨水管道径流系数

表11城市地面覆盖种类

地面种类/％

屋面

混凝土路面

碎石路面

绿地

非铺砌路面

老城区

30

20

12

20

18

新城区

32

15

18

25

10

注：

以城市的面积为100％计算。

通常汇水面积是由各种性质的地面覆盖所组成的随它们所占的面积的比例变化，径流系数也不同，所以整个汇水面积的平均径流系数是根据各类地面面积面积加权平均法计算得到的。

即，

其中

-平均径流系数

-汇水面积上各类地面的面积

-相应于各类地面的径流系数

-全部汇水面积

表12平均径流系数计算表

地面种类

面积

采用径流系数

平均径流系数

屋面

16.470

0.9

0.32

混凝土路面

7.721

0.9

0.15

碎石路面

9.265

0.4

0.