排水管网课程设计 - 图文

目录

1课程设计基本资料 .......................................... 1 1.1设计任务 ................................................................................................. 1 1.2设计要求 ............................................................................................... 1 1.3设计原始资料 ....................................................................................... 2 2设计方案和管道定线 ........................................ 3 2.1污水管网设计方案及管道定线 ............................................................. 3 2.2雨水管网设计方案及管道定线 ........................................................... 9 3设备、材料、接口和管道基础的选用 ......................... 12 3.1管材选择 ............................................................................................. 12 3.2排水管道接口与基础的选择 ............................................................... 15 3.3排水管道检查井的设置 ..................................................................... 17 4参考资料 ................................................. 18 5计算书 .................................................... 19 5.1污水管网设计计算 ............................................................................. 19

5.1.1街区面积数据 ............................................... 19 5.1.2污水干管支管设计流量计算.................................... 20 5.1.3污水管道水力计算 ........................................... 21

5.2雨水管网设计 ....................................................................................... 15

5.2.1雨水干管汇水面积表 ......................................... 15 5.2.2雨水干管水力计算 ........................................... 25

1 课程设计基本资料

1.1设计任务

根据城市市政部门的要求，设计陕西某县城市污水系统和雨水

系统。排水体制采用完全分流制，污水集中至城市东南角的污水处理厂经二级生物处理后排入洛河，雨水直接排入水体。

1.2设计要求

1.2.1设计说明书：

内容包括： ①设计任务；②设计要求；③设计原始资料；④设计方案和管道定线；⑤设备、材料、接口和管道基础的选用；⑥材料表；⑦其他。

1.2.2设计计算书：（附在设计说明书之后） ? 街坊生活污水平均日流量计算表。 ? 污水设计流量计算表。 ? 污水管道水力计算表。 ? 雨水干管汇水面积表。

? 雨水干管水力计算表（两条干管）

1.2.3设计图纸2张

① 排水管道总平面布置图（在蓝图上面完成），图中应注明：

? 所有污水、雨水管道及附属构筑物； ? 计算管道的编号、管径、长度、坡度； ? 图例；

? 计算部分的雨水汇水面积及编号； ? 设计说明。 ② 污水主干管纵断面图：（2#或2#加长图），图中应标明与之交叉管道的相对位置、管径和标高。

1.3设计原始资料

1.3.1 地理资料

该城市位于两条河流的交汇处，南临洛河，西临玉泉河，平均海拔750米，西北高，东南低，高差约5.0米。

1.3.2 工程资料

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①街坊：共30个，人口密度为350人/104 m2，生活污水量标准为（120 ＋2×学号）L/人·日，街坊排出管埋深不大于1.50米。 ②工厂：共四个，生产污水经局部处理后与生活污水一起排出，排出口位置见平面图，排出管埋深不大于1.80米。各工厂的排水设计流量如下：啤酒厂：25.5L/ s;肉类加工厂：29.5L/ s；皮革厂：38.8L/ s；印染厂：59.4L/ s。 1.3.3气象资料

①气温：年平均气温14.2℃，最热月平均36.5℃，最冷月平均 -10.8℃。

②土壤最大冰冻深度：0.55米。 ③常年主导风向：西北。 ④降雨资料 q=

?1?0.61lgP? ( L/s·104 m2 ) 5557?t?19?0.92 ψ=0.55

1.3.4 水文资料

根据历年来的水文资料，两条河的水位如下：

河 流 洛 河 玉泉河 多年平均洪水位（米） 常水位（米） 744.60 746.40 742.30 744.10 水面比降 0.20 % 0.30% 1.3.5 地质资料 该城市所在地区表土层1.2米厚，土质松散，成分复杂；下部为亚粘土，厚度4.0 ～15.0米，允许载重1.0 ～ 2.0kg/cm2。

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2 设计方案和管道定线

2.1污水管网设计方案及管道定线

2.1.1确定排水区界，划分排水流域

排水区界时污水排水系统设置的界限，它是根据城镇总体规划设计规模决定的。

在排水区界内根据地形及城镇的竖向规则，划分排水流域。一般在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线划出分水线。在地形平坦无显著分水线的地区，可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积，使干管在最大合理埋深情况下，流域内绝大部分污水能以自流方式接入。

2.1.2排水管网布置与管道定线

排水管网一般布置成树状网，根据地形不同可采用平行式和正交式。本设计城市地形平坦略向一边倾斜，所以应采用正交式。

在城镇（地区）总平面图上确定污水管道的位置和走向，称污水管道系统的定线。

管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。定线的主要原则是：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。

在一定条件下，地形一般是影响管道定线的主要因素。在整个排水区域较低处敷设主干管及干管，这样便于支管的污水自流接入，而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行敷设。

污水管道中的水流靠重力流动，因此管道必须具有坡度。在地形平坦区，管线虽然不长，埋深亦会增加很快，当埋深超过一定限值时，需设泵站抽升污水。

当街区面积不太大时，街区污水管网可采用集中出水方式，街道支

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管敷设在服务街区较低侧的街道下，称为低边式；

污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。 采用的排水体制也影响管道定线。

管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况。污水干管一般不宜敷设在交通繁忙而下站的街道下

为了增大上游管道的直径，减小敷设坡度，以致能减少整个管道系统的埋深。将产生大流量污水的工厂或公共建筑物的污水排出口接入污水干管起端是有利的。

管道系统的方案确定后，便可组成污水管道平面布置图。在初步设计时，污水管道系统的总平面图包括干管、主干管的位置，走向和主要泵站、污水厂、出水口等的位置。技术设计时，管道平面图应包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水厂、出水口等的具体位置和资料。

污水管道分布图见图示：

图2.1

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2.1.3污水设计流量的确定 a.生活污水设计流量

居民区生活污水设计流量按下式计算：

Q1=

n?N?KZ

24?3600式中 Q1——居民区生活设计流量（L/s）

n ——居民区生活污水定额（L/（cap.d） N ——设计人口数

KZ——生活污水量总变化系数 cap——“人”的计量单位 （1）居住区生活污水定额

本次设计的居住区生活污水定额为124L/人·日 (2)设计人口

指污水排水系统设计期限终期的规划人口数，直接选污水设计

流量的基本数据。该值是由城镇（地区）的总体规则确定的。在计算污水管道服务的设计人口时，常用人口密度与服务面积相乘得到。

人口密度表示人口分布的情况，是指住在单位面积上的人口

数，以cap/ha表示。在规划或初步设计时，计算污水量时根据总人口密度计算。而在技术设计或施工图设计时一般采用街区人口密度计算。

本次设计的人口密度为350人/104 m2 （3）生活污水量总变化系数

由于居住区生活污水定额时平均值，因此根据设计人口和生活污水定额计算所得的是污水平均流量。而实际上流入污水管道的污水量时刻都在变化。

污水量的变化程度通常用变化系数表示。变化系数分日（Kd）、时（Kh）及总变化系数（KZ）。

通常，污水管道的设计断面系根据最大日最大时无水流量确

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定，因此需要求出总变化系数。

KZ=

2.7 Q0.11式中Q——平均日平均时污水流量（L/s）。当Q<5L/s时，

KZ=2.3；Q>1000L/s时，KZ=1.3

b．工业废水流量

工业废水流量主要来自工厂的污水排放。其数值在设计资料中已给出。

设计流量：啤酒厂：25.5L/ s;肉类加工厂：29.5L/ s；皮革厂：38.8L/ s；印染厂：59.4L/ s。

2.1.4设计管段及设计流量的确定 （1）设计管段的划分

为了简化计算，不需要把每个检查井都作为设计管段的起点。估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。根据管道平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管道接入的检查井均可作为设计管段的起点。

（2）设计管段的设计流量

每一设计管段的污水设计流量可能包括本段流量，转输流量，集中流量。

本段流量可采用下式计算q1?F?q0?KZ 式中q1——设计管段的本段流量（L/s） F——设计管段服务的街区面积（104 m2） KZ——生活污水总变化系数；

q0——比流量（L/(s· 10 m)）可用下式求得：

q0?n??124?350==0.502 L/(s· 104 m2) 864008640042

式中 n——居住区生活污水定额（L/人·日）; ?——人口密度（人/104 m2）

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从上游管段和旁侧管段流来的平均流量以及集中流量对这一管段是不变的。

初步设计时，只计算干管和主干管的流量，技术设计时，应计算全部管道的流量。

2.1.5污水管道的衔接

污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化以及支管接入的地方都需要设置检查井。在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时的高程关系问题。管道在衔接时应遵循两个原则：

尽可能提高下游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价； 避免上游管段中形成回水而造成淤积。

管道衔接的方法，通常有水面平接和管顶平接两种。 本次设计采用水面平接的衔接方法。 2.1.6污水管道的水力计算 a.设计充满度

在设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值成为设计充满度。

我国按不满流设计，其最大设计充满度的规定如表2-1所示。

最大设计充满度

表2.1 hh管径（D）或暗渠高（H）（mm） 最大设计充满度（）或（） DH200~300 0.55 350~400 0.65 500~900 0.70 ≧1000 0.75 b.设计流速

为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速范围之内。

污水管道的最小设计流速定为0.6m/s。含有金属、矿物固体或重

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油杂志的生产污水管道，其最小设计流速宜适当加大，其值要根据试验或运行经验确定。

通常，金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s。 c.最小管径

街区和厂区内最小管径为200mm，在街区下为300mm。在进行管道水力计算时，上游管由于服务的排水面积小，因而设计流量小，按此流量计算得出的管径小于最小管径，此时就采用最小管径值。 d.最小设计坡度

在污水管道系统设计时，通常使管道埋设坡度与设计地区的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速。将相应与馆内流速为最小设计流速时的管道坡度叫做最小设计坡度。

具体规定是：管径200mm的最小设计坡度0.004；管径300mm最小设计坡度0.003. e.污水管道的埋设深度

管道埋设深度有两个意义：

覆土厚度——指管道外壁顶部到地面的距离 埋设深度——指管道内壁底到地面的距离。 覆土厚度的最小的限值成为最小覆土厚度。

污水管道的最小覆土厚度，一般应满足下述三个因素的要求： （1）必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道 《室外排水设计规范》规定：污保温措施的生活污水管道或水温

与生活污水接近的工业废水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m。

（2）必须防止管壁因地面载荷而受到破坏 车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m

（3）除考虑管道的最小埋设外，还应考虑最大埋深问题。一般在

干燥土壤中，最大埋深不超过7~8m；在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过5m。

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2.2雨水管网设计方案及管道定线

2.1.1确定排水区界，划分排水流域

由图可知，该市地形较为平坦，但有一定的坡度，南低北高，正西面紧邻玉泉河，正南紧邻洛河，自西北向东南倾斜，无明显分水线，则西北部分街区可利用玉泉河进行与水的汇流与排出，而东方主要街区可利用南方的洛河排出。

2.1.2管网布线及汇水面积划分 （1）划分排水流域

由城市地形图和相关资料可知，该地区地形比较均匀，无明显的排水分界线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分。汇水区域划分后在上面按从左至右从上至下的顺序标上编码。可知汇水区域总共有30个。每个区域被划分为

（2） 雨水管道定线

该县地势自北向南倾斜，坡度较小，据地理条件确定雨水走向，应采用分散出水口的雨水管道布置形式，雨水干管与等高线基本垂直，管末端连接接纳管渠。雨水支管一般设在街坊较低侧的道路下。雨水干管布置在排水流域的中间，以便于支管接入，尽量扩大重力流排除雨水的范围。

为了确保每个街坊四面都有雨水管道，需在街坊四周都布置支管。定线图示见图2.2。

（3）划分设计管段

据设计管段的定义，将各干管有本段流量进入的点及旁侧支管入的点，作为设计管段，起端的检查井依次编上号码，以及各个节点的标高。由于该地区由北向南适当倾斜于市内河流，且城市建筑也南北向布局，因而采用正交式布置方式。这种正交式雨水管道布置方式干管长度短、管径小，比

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较经济，雨水排除也比较迅速。受到城市布局的限制，将该流域大致分为三部分，分别以三根干管排至市内小河。为了便于雨水汇集和平时管理，在雨水管道上设置检查井，根据雨水管道的布置规定，每个检查井之间的距离按规定设置。

图2.2

2.2.3雨水管渠设计流量的确定 a.雨水管渠设计流量计算公式：

Q??qF 式中 Q——雨水设计流量（L/s） ?——径流系数，其数值小于1 F——汇水面积（ha）

q——设计暴雨强度（L/（s.ha））

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b．径流系数?的确定 设计资料中已给出

?=0.55

c．设计重现期P的确定。

根据资料分析可得

P=1

d．集水时间t的确定

t?t1?mt2

式中 t1——地面集水时间，自行确定:t1=10min m——折减系数，m=2 t2——管内雨水流行时间

t2??L(min)60v

式中 L——各管段的长度（m）

v——各管段满流时的水流速度（m/s）

2.2.2雨水管渠水力计算

（1）设计充满度 为满管流h/D=1 （2）设计流速

雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道，满流时管道内最小设计流速为0.75m/s

金属管最大流速为10m/s，非金属管最大流速为5m/s （3）最小管径和最小设计坡度

雨水管道的最小管径为300mm,相应的最小坡度为0.003，雨水口连接管径为200mm,最小坡度为0.01 （4）最小埋深与最大埋深

具体规定同污水管道，但雨水排水管出口处应高于河流洪水水位，防止洪水倒灌进排水管中。

2.2.3雨水管渠的系统的设计步骤

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（1）划分排水流域和管道定线

雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低的一侧，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。 （2）划分设计管段

把两个检查井之间流量没有变化且淤积管径和坡度也没有变化的管段定为设计管段。

（3）划分并计算各设计管段的汇水面积

各设计管段汇水面积的划分应集合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。 雨水管道分布图见图2.2

（4）确定各排水流域的平均径流系数值。 （5）确定设计重现期P、地面集水时间t1 （6）求单位面积径流量q0

q=

?1?0.61lgP? (L/s·104m2) 5557?t?19?0.92（7）列表进行雨水干管的设计流量和水力计算。 （8）绘制雨水管道平面图

3设备、材料、接口和管道基础的选用

3.1管材选择

在市政污水工程中，选择合适的管材对工程的质量、造价及环境效益有着较大的影响。新材料和新工艺的应用不仅会对工程的建设带来好处，而且新材料和新工艺的综合应用将会对工程的建设带来更大的益处。

用于排水管道工程的管材主要有以下几种：

金属管材（主要指钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管等）；

普通的钢筋混凝土管材（主要指一级、二级离心钢筋混凝土管）； 加强的钢筋混凝土管材（主要指三级离心钢筋混凝土管、预应力钢筋

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混凝管、预应力钢筒混凝土管（简称PCCP管））；

玻璃钢夹砂管材（主要指缠绕式玻璃钢夹砂管和离心式玻璃钢夹砂管等）；

合成材料管材（主要指UPVC、UPVC加强筋管、HDPE管、钢肋增强HDPE管、FRPP等）等。

3.1.1钢管

机械强度大，可承受很高的压力，管件制作、加工方便，适用于地形复杂地段或穿越障碍等情况。但突出的问题是管道的腐蚀及其防护。内外防腐的施工质量直接和管道的使用寿命有关，且钢管的综合造价较高。尽管如此，在一些特殊条件下仍是其它管材所不能替代的。

3.1.2混凝土管和钢筋混凝土管

适用于排除雨水，污水，可在专门的工厂预制，也可以在现场浇制，可分为混凝土管，轻型钢筋混凝土管，重型钢筋混凝土管三种，管口通常有承插式，企口式，平口式。

钢筋混凝土结构的优点很多，除了能合理地利用钢筋和混凝土两种材料的特性外还有如下优点：

（1）可模性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根据需要设计制成各种形状和尺寸的结构或构件。

（2）整体性好：现浇钢筋混凝土结构的整体性较好，设计合理时具有良好的抗震、抗爆和抗振动的性能。

（3）耐久性好：钢筋混凝土结构具有很好的耐久性。正常使用条件下不需要经常性的保养和维修。

（4）耐火性好：钢筋混凝土结构与钢结构相比具有较好的耐火性。 （5）易于就地取材：钢筋混凝土结构所用比重较大的砂、石材料易

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于就地取材，且可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废渣有利于保护环境。

缺点：抵抗酸碱侵蚀及抗渗性能差，管节短，接头多，施工复杂，自重大，搬运不便

3.1.3合成材料管材

包括：HDPE管、钢肋增强HDPE管。

合成材料管材是近几年才兴起的新材料、新技术，该类管材的特点主要有：

内壁光滑，水头损失小，节省能耗； 材质轻，比重小，便于运输与施工安装； 耐腐蚀，适用寿命长；单根管道长度长； 价格大管较贵，小管较便，适用于中、小管径。 3.1.4管道材料表

本次设计所选用的管道均为钢筋混凝土管道，管道连接方式为承插式连接。（材料表仅包含污水主干管及干管、雨水两条干管）

管道材料表

表3.1 序号 名称 型号及规格 DN300 DN350 1 污水管 DN400 DN600 DN700 DN700 DN1000 2 雨水管 DN1100 DN1200 DN1250 钢筋混凝土 m 钢筋混凝土 m 材料 单位 总长度 2178 410 746 1294 993 800 1015 610 600 634

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3.2排水管道接口与基础的选择

排水管道基础是支撑或稳固管道的结构物。

排水管道接口需满足足够的强度，不透水，抗腐蚀、浸蚀、具有一定的弹性等特点，在排水管道之间起连接作用。

3.2.1接口的分类

柔性接口：允许有3-5mm的纵向交错或较小的角度。适用于地基 软硬不一、受力不均匀，震区等地。但施工复杂，造 价高。如沥青卷材、橡胶圈

刚性接口：不允许有相对的位移。适用于地基条件好的地区，施 工简单，应用广泛，如水泥砂浆接口

半柔半刚性接口：介于柔性和刚性之间，如石棉水泥接口 3.2.2基础的分类

砂土基础：适用于土壤条件非常好、无地下水的地区，管道直径小于600mm，管顶覆土厚度在0.7-2.0m之间的管道，不在车行道下的次要管道及临时性管道。

混凝土枕基：在管道接口处。适用于土壤条件较好、无地下水的地区，是一局部基础。

混凝土带形基础：沿管道全长敷设。适用土壤条件差、震区、重要管道处。按管座的形式，分为90度、135度、180度三种管座基础

3.2.3接口及基础材料表

本次设计采用橡胶圈柔性接口，因为管道连接方式为承插式连接，所以选择的基础为砂石基础 。（材料表仅包含污水主干管及干管、雨水两

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条干管）

接口与基础材料表

表.3.2 序号 1 名称 污水管接口 型号及规格 D=200~1200钢筋混凝土承插口管橡胶圈接口 D=300~3000钢筋混凝土管150°砂石基础 D=200~1200钢筋混凝土承插口管橡胶圈接口 3 雨水管接口 D=900~1800钢筋混凝土承插口管橡胶圈接口 D=300~3000钢筋混凝土管150°砂石基础 橡胶圈 个 材料 橡胶圈 单位 个 2 污水管基础 砂土 个 4 雨水管基础 砂土 个

接口详图

图3.1

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基础详图

图3.2

3.3排水管道检查井的设置

为了便于对管道进行检查和清通，必须设置检查井。检查井一般设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠上。

3.3.1检查井的组成

井底: 基础为卵石、碎石或混凝土浇筑，井底为半圆形或弧形，水力条件好，减小阻力

井身: 砖砌结构，水泥砂浆抹面。通常为圆形，在大管径交汇处，可用矩形、扇形

井盖: 为铸铁或混凝土制。为防止雨水流入，通常高于地面 3.3.1检查井的设置

为了方便排水管网日常维护和清通，在直线排水管道中，也需要在一定的管道长度上设置检查井，不同功能的排水管道的检查井的最大间距随着管径的增大而增加。

本次设计中设置检查井间距为30m一个。

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4 参考资料

1、《室外排水设计规范》（GB 50014－2006），中国计划出版社 2、《给水排水设计手册（第5册）》，中国建筑工业出版社，2004 3、《给水排水管网系统》，中国建筑工业出版社，2004 4、《04S516混凝土排水管道基础及接口》，2004

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5计算书

5.1污水管网设计计算

5.1.1街区面积数据

街坊生活污水平均日流量计算表

表5.1 街坊编号 街坊面积104 ㎡ 污水流量L/s 街坊编号 街坊面积104 ㎡ 污水流量L/s 街坊编号 街坊面积104 ㎡ 污水流量L/s 街坊编号 街坊面积104 ㎡ 污水流量L/s

1 2 3 4 5 6 7 8 5.32 2.67 16 8.61 4.32 24 4.70 2.36 6.12 5.76 6.01 6.80 6.86 6.12 5.19 29.50 2.89 3.02 3.42 3.44 3.07 25.50 9 10 11 12 13 14 15 6.01 6.28 6.49 5.65 6.41 7.30 8.96 3.02 3.15 3.26 2.84 38.80 3.67 4.50 17 18 19 20 21 22 23 8.91 7.75 13.64 9.58 8.46 8.75 7.61 4.47 3.89 59.40 4.81 4.25 4.40 3.82 25 26 27 28 29 30 ∑ 4.11 6.04 2.55 2.45 5.17 4.50 198.05 2.06 3.03 1.28 1.23 2.60 2.26 236.94 第 19页 共26页

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