排水工程课程设计说明书

1目录1.设计原始资料-------------------------------------------------------22.设计任务-----------------------------------------------------------33.污水管道的设计-----------------------------------------------------33.1在小区平面图上布置污水管道------------------------------------33.2街区编号并计算其面积------------------------------------------33.3划分设计管段，计算设计流量------------------------------------43.4水力计算------------------------------------------------------53.5注意事项------------------------------------------------------73.6污水主干管水力计算表------------------------------------------73.7绘制管道平面图和纵剖面图--------------------------------------74.雨水管道的设计-----------------------------------------------------74.1划分排水流域和管道定线----------------------------------------74.2划分并计算各设计管段的汇水面积--------------------------------84.3确定各排水流域的平均径流系数、设计重现期P、地面集水时间以及折减系数m--------------------------------------------------------84.4求单位面积径流量q0-------------------------------------------94.5列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，以求得各管段的设计流量--94.6绘制雨水管道平面图及纵剖面图----------------------------------94.7注意事项------------------------------------------------------95.设计小结-----------------------------------------------------------96.参考文献----------------------------------------------------------107.图纸部分21.设计原始资料1.1湖南地区某城镇总平面图一张。1.2居住情况：表1区域名称街坊人口密度（人/公项）房屋建筑层数卫生情况近期远期河南区3505005室内有给水排水卫生设备和淋浴设备河北区3504003室内有给水排水卫生设备和淋浴设备1.3城市位于我国的湖南地区，冻线深度为0.2~0.4米；年平均降雨量为1400毫米。1.4土壤为砂粘土，地下水位距地表6~7米。1.5雨量资料：本地暴雨强度公式为q=n1)(tclgp)(1167AbL/s·ha有关参数：1A=20C=0.7b=19n=0.861.6各种性质地面所占百分比表2地面复盖名称各种屋面砼沥青路面碎石路面非铺砌地面沥青表面处理的碎石路面公园和菜地所占百分比（%）438419620Ψ=6.02061948435.0206.063.0194.049.089.0431.7常年主要风向：西北风；夏季主风向：南风1.8区域内河流水位：表3最高水位最低水位平均水位34438401.9附近农品灌溉情况：无污水灌溉农田习惯，也没有农灌渠道1.10电力供应情况：电力供应正常，有三个电源可供选择。1.11工业企业规划资料（见附表1），各企业生产废水和生活污水流量计算表（见附表2）。2.设计任务根据给予的城市规划平面图，按照完全分流制做出该城市排水管道的初步设计。包括计算说明书一份（列出作为设计依据的资料及全部计算），排水系统总平面图一张，污水主干管纵剖面图一张，雨水干管纵剖面图一张。3.污水管道的设计3.1在城市总平面图上布置污水管道从城市总平面图上可知该城市以河流为界限分为两个大的排水区域。河北区：该区大部分地区地势自北向南倾斜，唯有西北角一小部分有一突起高地，可分为两个排水流域，高地北部及东部、东南部为一排水流域，其西南部两块街区为另一排水流域；河南地区：该区自南向北倾斜，坡度较大，无明显分水线、可划分为一个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直布置；由城市常年主风向以及河流流向可知污水厂应设在城市的东南方向，所以主干管流向应为自西向东，主干管布置在河两岸，基本上与等高线平行。整个管道系统呈截流式形式布置。（见附图）3.2街区编号并计算其面积将各街区遍上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，列入表4中。用箭头标出各街区的污水排出方向（见附图）。街区面积表4街区编号12345678910面积(ha)1.102.883.601.483.673.323.283.783.533.85街区编号11121314151617181920面积(ha)3.872.543.643.223.191.875.245.364.973.98街区编号21222324252627282930面积(ha)3.723.413.043.847.025.534.212.772.712.33街区编号313233343536373839404面积(ha)2.862.632.733.065.104.423.433.603.113.33街区编号41424344454647484950面积(ha)0.685.004.175.464.543.333.623.083.331.77街区编号51525354555657585960面积(ha)5.165.025.434.883.794.303.603.983.956.59街区编号6162面积(ha)6.156.683.3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（检查井地面标高及各设计管段长度分别见表5、表6）。因排水管区遇到铁路及河流，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管。地面标高表表5检查井编号7a7811a1b地面标高(m)50.0249.6847.2845.2645.3945.11检查井编号2345627地面标高(m)45.3945.1445.1145.0845.1445.21检查井编号40地面标高(m)45.27管道长度表表6管道编号7a-77-88-11-1a1a-1b1b-22-33-4管道长度(m)235225175140163133330330管道编号4-55-66-2727-40管道长度(m)57526016038该城市污水排水管道系统按照远期规划设计，河北区人口密度为400(cap·ha)，河南区人口密度为500(cap·ha)；河北区总面积为99.14ha，河南区总面积为136.59ha，所以该城市远期总居住人口数为99.14400+136.59500=107951人。所以该城市属于一区中小城市，取综合生活用水定额为250L/s；该城市综合污水定额按照综合生活用水定额的80%计算，所以综合生活污水定额为25080%=200L/(cap·d)。5则河北区每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：q0=86400200400=0.926（L/s·ha）河南区每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：q0=86400200500=1.157（L/s·ha）城镇生活污水总变化系数按照表7计算：生活污水量总变化系数表7污水平均日流量（L/s）55Q10001000总变化系数（Kz）2.3Kz=Q11.07.21.3该城污水管网中总共有3个集中流量，根据附表2的计算结果可得到各集中流量的大小，如表7所示：表7工厂1、工厂2以及火车站的集中流量分别从检查井6、16、12进入，街区本段流量按照q=q0*F计算；各设计管短的设计流量应列表计算。在初步设计阶段只计算一根干管和主干管的设计流量，如附表3所示：3.4水力计算在确定设计流量后，选取距离污水厂最长的一条管段7a-7-8-1-1a-1b-2-3-4-5-6-27-40为水力计算管段，便可以从上游管段开始依次进行各设计管段的水力计算。一般常列表进行计算，水力计算步骤如下：3.4.1.从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入附表4中的第2项。3.4.2.将各设计管段的设计流量列入表中第3项。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中第10、11项。3.4.3.计算每一设计管段的地面坡度（距离地面高差地面坡度），如表8所示，作为确定管道坡度时参考。企业集中流量L/s工厂149.98工厂244.89火车站5.806表8管段7a-77-88-11-1a1a-1b1b-22-33-44-55-66-2727-40I(%o)1.510.711.50.91.72.10.70.10.1-0.2-0.4-1.63.4.4.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。首先拟采用最小管径300mm，即查水力计算图。在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。本城镇由于管段的地面坡度变化较大，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用与地面坡度较为接近的设计坡度为设定数据。将所确定的管径D、管道坡度I、流速v、充满度h/D分别列入下表中的第4、5、6、7项。因为初始管道7a-7-8-1的管道设计流量，小于300mm对应的最小设计流量21.06L/s，为不计算管段，按照其对应的最小设计坡度敷设，不进行水力计算。3.4.5.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。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。根据Q和v即可在确定D的那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，符合设计规范的要求，即h/D小于D对应的最大设计充满度（如表9所示），I大于D对应的最小设计坡度（如表10所示），说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。在水力计算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。最大设计充满度表9管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（Dh）200-300350-450500-900≥10000.550.650.700.75最小设计充满度表10D(mm)2002503003504004505006007008009001000I(%o)4.03.53.02.01.51.31.130.90.7250.60.60.573.4.6.计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度：（1）根据设计管段长度和管道坡度求降落量。（2）根据管径和充满度求管段内的水深。（3）确定管网系统的控制点。本题计算得是离污水厂最远的管段，其起点是7a点，因该地区土壤水冻深度为0.2-0.4m，所以控制点的埋深用最小覆土厚度的限值0.7m确定。因7a点至下游1点的管段为不计算管段，所以按照D=300mm对应的最小设计坡度0.0030敷设管道，因此处管段地面坡地较大，会引起管道埋深减小的很快；1点下游的管段地面坡度较