某城市排水管網(wǎng)工程設(shè)計 22P課件

1、水土學(xué)院11級給排水專業(yè)課程設(shè)計 某城市排水管網(wǎng)工程設(shè)計 目錄1.設(shè)計任務(wù)3 1.1污水管網(wǎng)總平面布置31.2污水管網(wǎng)的水力計算31.3繪圖32.設(shè)計資料32.1 條件圖32.2城市各區(qū)人口密度、平均樓層和居住區(qū)房屋衛(wèi)生設(shè)備情況42.3 工業(yè)用水情況42.4 城市地質(zhì)條件42.5城市綜合用水53.設(shè)計計算 53.1污水排水系統(tǒng)布置53.2設(shè)計污水量計算63.3管段設(shè)計流量計算93.4 管段參數(shù)設(shè)計114.設(shè)計總結(jié)18參考文獻18致謝詞19附錄19某城市排水管網(wǎng)工程設(shè)計作者：張永振 2011級給水排水科學(xué)與工程專業(yè)指導(dǎo)老師： 趙星明 副教授設(shè)計內(nèi)容簡介： 本設(shè)計為山東省某城市的排水管網(wǎng)初步設(shè)計，

2、該城市被河流分成、兩個行政區(qū)，依據(jù)經(jīng)濟和地形條件，采用分流制，每個行政區(qū)都有一個工業(yè)區(qū)，其污水應(yīng)作為集中流量處理，且區(qū)中有一座火車站，作為一個公共建筑集中流量，本部分僅考慮污水管網(wǎng)設(shè)計。最終保證埋深不能大于9m，盡量減少造價，同時保證排水暢通。關(guān)鍵詞：排水管網(wǎng)，高程，管徑，埋深，平面布置1.設(shè)計任務(wù) 1.1污水管網(wǎng)總平面布置 （1）確定排水管渠系統(tǒng)的布置形式。 （2）進行排水區(qū)域的劃分和管道定線。 （3）確定控制點與中途泵站位置。根據(jù)地形、城市總體規(guī)劃、污水廠位置、河流和地質(zhì)條件等因素，對污水管網(wǎng)進行總平面布置，要求污水管網(wǎng)定線布置合理、論證充分。 1.2污水管網(wǎng)的水力計算（1）污水設(shè)計流量計

3、算。包括生活污水設(shè)計流量和工業(yè)廢水設(shè)計流量。 （2）污水管道系統(tǒng)水力計算。在已知污水設(shè)計流量的情況下，根據(jù)地形條件來確定污水管道的管徑、設(shè)計坡度、流速和充滿度。要求對每條支管、干管、主干管分別進行水力計算。1.3繪圖（1）污水管網(wǎng)平面布置圖（2）污水管道縱剖面圖（選擇主干管或干管）繪圖要求應(yīng)符合“給水排水制圖標準”的有關(guān)規(guī)定2.設(shè)計資料2.1 條件圖城市總平面圖1張，比例為1：20000。圖12.2城市各區(qū)人口密度、平均樓層和居住區(qū)房屋衛(wèi)生設(shè)備情況表1分區(qū)人口密度（人/公頃）平均樓層給排水設(shè)備淋浴設(shè)備集中熱水供應(yīng)2206+2407+2.3 工業(yè)用水情況(1) A工廠，日用水量15000 m3/

4、d，最大班用水量為4500 m3/班，工人總數(shù)3500人，分三班工作，最大班1500人，其中熱車間占30 %，使用淋浴者占80 %；一般車間使用淋浴者占20%。(2) B工廠，日用水量4500m3/天，最大班用水量為2500m3/班，工人總數(shù)5500人，分三班工作，最大班2500人，熱車間占30 %，使用淋浴者占80%；一般車間使用淋浴者占10%。(3) 火車站用水量為30L/s。2.4 城市地質(zhì)條件 （1）城市土質(zhì)種類為粘土 （2）地下水位深度為9m （3）冰凍深度為0.5m2.5城市綜合用水表2 該城市居住區(qū)每小時綜合生活用水量變化表時 間0112233445566778899101011

5、1112用水量2.532.452.52.532.573.095.314.925.175.15.215.21時 間121313141415151616171718181919202021212222232324用水量5.094.814.994.74.624.975.184.894.394.173.122.483.設(shè)計計算 排水系統(tǒng)設(shè)計時，首先要在城市總平面圖上進行管線系統(tǒng)的平面布置，即定線，確定排水界限，劃分排水區(qū)域，選擇污水廠和出水口的位置，擬定主干管的路線，平面布置應(yīng)合理，為以后的設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)，并為整個排水系統(tǒng)節(jié)省投資。3.1污水排水系統(tǒng)布置（1） 排水系統(tǒng)管道布置要求：根據(jù)環(huán)境保護的

6、要求，城市地形，水體情況等因素，確定采用的排水體制。排水系統(tǒng)規(guī)劃首先要根據(jù)地形和當(dāng)?shù)貤l件選擇排水系統(tǒng)體制。新建城市和新區(qū)盡量采用分流制，雨水可就近排入附近水體，大大減輕了污水管網(wǎng)和處理廠的負荷，從整體上和長遠上看是經(jīng)濟合理的。污水管道布置應(yīng)遵循的主要原則：應(yīng)盡可能在路線較短和埋深較小的情況下， 讓最大區(qū)域的污水能自流排出。（2）定線時考慮的因素：1) 地形和豎向規(guī)劃；2）排水體制和其他管線的情況；3）污水廠和出水口位置；4）水文地質(zhì)條件；5）道路寬度；6）地下管線及構(gòu)筑物的位置；7）工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物的分布情況以及發(fā)展遠景和修建順序 。（3）污水管網(wǎng)定線綜合考慮以上因素后，根據(jù)該地

7、區(qū)地形與經(jīng)濟條件，還應(yīng)注意考慮城市遠期的規(guī)劃發(fā)展，滿足管線的布置要求，而且還應(yīng)注意盡量不與其他專業(yè)的是相互干擾，以保證各個專業(yè)的合理搭配滿足城市的發(fā)展需要。 3.2設(shè)計污水量計算 3.2.1居民生活污水量計算 污水的排放量隨時間是變化的，即污水量的變化可以用變化系數(shù)和變化曲線來表描繪。 日變化系數(shù)Kd：指設(shè)計年限內(nèi)最高日污水量與平均日污水量的比值。 時變化系數(shù)Kh：指設(shè)計年限內(nèi)最高日最高時污水量與該日平均時污水量的比值。 總變化系數(shù)Kz：指設(shè)計年限內(nèi)，最高日最高時污水量與平均日污水量的比值。 總變化系數(shù)的數(shù)值與排水系統(tǒng)中接納的污水總量大小有關(guān)。其值可根據(jù)室外排水設(shè) 計規(guī)范（GB50014-20

8、06）查的經(jīng)驗值或根據(jù)以下公式求得： 根據(jù)平均日流量的計算確定總變化系數(shù)Kz 其中根據(jù)生活設(shè)施條件、設(shè)計人口、污水流量變化確定平均日生活污水量 式中排水區(qū)域平均日居民生活污水量定額（L/(cap·d)）； 排水區(qū)域在設(shè)計年限內(nèi)終期所服務(wù)的人口數(shù)(cap)；代入數(shù)據(jù)得 （L/s） 根據(jù)已知資料確定城市的類型選擇用水定額，確定排放系數(shù)，進而確定居民生活污水設(shè)計流量 取用水定額為（L/(cap·d),排放系數(shù)為=0.9；代入數(shù)據(jù)得 （L/s）3.2.2 公共建筑污水設(shè)計流量本地區(qū)中公共建筑為火車站，其用水量定額為30L/s,排放系數(shù)為=0.9； （L/s）3.2.3 工業(yè)廢水設(shè)計

9、流量本地區(qū)中最大班工業(yè)用水定額為4500m3/班，此為最大班平均時的用水量定額，根據(jù)用水量變化曲線確定Kh，進而求得設(shè)計流量： （L/s）3.2.4工業(yè)企業(yè)生活和淋浴污水設(shè)計流量 工業(yè)企業(yè)生活和淋浴污水分為企業(yè)職工生活污水和淋浴污水根據(jù)車間的類型不同，其用水量的定額也不同，其時變化系數(shù)也不同；故 其中 q2ai工業(yè)企業(yè)車間職工生活用水量定額L/（cap·d）； q2bi工業(yè)企業(yè)車間職工淋浴用水量定額L/（cap·d）； N2ai 工業(yè)企業(yè)車間最高日職工生活用水總?cè)藬?shù)（cap）；N2bi 工業(yè)企業(yè)車間職工淋浴用水總?cè)藬?shù)（cap）； Khi1各工業(yè)企業(yè)車間最高日職工生活污水量班

10、內(nèi)變化系數(shù)，其中，高溫車間取2.5，一般車間取3.0。 根據(jù)車間的工作性質(zhì)：取 職工生活用水量定額為 一般車間q2ai=25 L/（cap·d），高溫車間q2ai=35 L/（cap·d）；職工淋浴用水量定額為：一般車間q2ai=40 L/（cap·d），高溫車間q2ai=60 L/（cap·d）。 工業(yè)區(qū)工人總數(shù) 3500人，分兩班工作，熱車間占30；最大班 1500人，使用淋浴者570人；其中熱車間360人代入數(shù)據(jù)得 3.2.5城市污水設(shè)計總流量 城市污水設(shè)計總流量一般采用直接求和的方式求得，即直接將上述各項污水設(shè)計流量計算結(jié)果直接相加，作為污水管網(wǎng)

11、設(shè)計的依據(jù)，城市污水設(shè)計總流量為 代入數(shù)據(jù)得 3.3管段設(shè)計流量計算 3.3.1 管段服務(wù)面積劃分 根據(jù)本地區(qū)的地形特征確定管段的位置進而確定各個管段的服務(wù)面積，各個管段的服務(wù)面積如下圖所示：圖2表3街坊編號匯水面積街坊編號匯水面積1245157.0 63154881.42143630.3 641615103186542.9 65114983.84253214.9 66221138.25325081.0 6784973.86217326.1 681816007239093.8 6997991.88146777.0 70125238.89141435.3 719763610294152.0 72

12、8800011195450.0 7394095.712156348.2 7464201.413258580.3 757115014222501.2 76144834.8151080161.3 77424083.491716202727.6 7816980017115224.0 79972549.418114628.6 8078513.719217866.8 81126686.2 20109208.5 8298929.7 21139991.8 83178095.0 22199235.8 8458812.3 23128861.2 85191586.6 24116874.5 86176846.6 2

13、5260105.3 87141436.7 26424083.5 8866909.5 27183933.4 89167410.2 28134029.5 9036423.829623638.1 9173052.330158735.4 92159803.331301106.2 93304099.332126686.2 94164792.63398929.7 95136262.934178095.0 9697939.63558812.3 97166402.836191586.6 98158408.337176846.6 99197205.938141436.7 10095960.43966909.5

14、10152721540167410.2 10204136423.8 10361948.34272436.7 10496055.343159803.3 10550861.844304099.3 106122562.645164792.6 107268372.746136262.9 108220589.64798658.6 109262700.148166402.8 11099838.349158408.3 1119770050197896.7 11258708.15195960.4113154881.452539136.41141615105361373.7115114983.85496907.

15、6116221138.25550861.811784973.856122562.611818160057270791.211997991.858220475120125238.859260746.4121976366099838.3122880006197700123941006258708.1總和21645512.843.3.2 管段流量分配 根據(jù)之前所取得管段服務(wù)面積通過計算面積比流量，確定每段管段的的管段流量； 面積比流量qa為: 管段設(shè)計流量采用列表進行計算，通過CAD測量出各個街坊的面積，得到該地區(qū)的街坊總面積Ai，計算出面積比流量qa，進而得到管段的設(shè)計流量；代入數(shù)據(jù)得 管段設(shè)計流

16、量如下表所示：表4居民生活污水平均流量分配管段設(shè)計流量計算管段編號本 段轉(zhuǎn)輸流量(L/s)合計流量(L/s)總變化系數(shù)沿線流量(L/s)集中流量街坊編號街坊面積（m2）比流量流量（L/s）本段(L/s)轉(zhuǎn)輸(L/s)設(shè)計流量(L/s)123456789101112121，7484250.80.27513.367.080.31.7133.827.0160.823102941520.2758.180.388.41.6145.727.0172.73416202727.60.2755.6119.2124.81.6198.127.022550.2753.0124.8127.81

17、.6202.427.0229.45623128861.20.2753.5153.5157.01.5243.127.0270.16729623638.10.27517.2157.0174.21.5266.627.0293.67828134029.50.2753.7174.2177.91.5271.627.0298.68927183933.40.2755.1177.9182.91.5278.527.0305.5910182.9182.91.5278.527.0305.5101137176846.60.2754.9239.6244.51.5360.527.0387.5111245，26588876.

18、10.27516.2244.5260.71.5381.727.0408.7121352539136.40.27514.8212.6227.41.5338.0169.7507.7131478，7911423490.27531.4181.2212.61.5318.3169.7488.0141577，86600930.10.27516.5103.9120.41.6192.0169.7361.7151694164792.60.2754.599.4103.91.6168.3169.7338.017186，15/2757406.80.27520.820.820.81.940.340.31819142225

19、01.20.2756.135.935.91.865.427.092.419204,13511795.20.27514.150.050.01.887.727.0114.720213,9327978.20.2759.059.059.01.7101.727.0128.72112,8290407.30.2758.067.067.01.7113.927.0140.92223,15/2540080.70.27514.914.914.92.029.829.823241156348.20.2754.319.219.22.037.437.424311,17,425302.60.27511.730.830.81.

20、957.157.1252619,22,25677207.90.27518.618.618.62.036.536.526521,24256866.30.2757.125.725.71.948.548.5272831,36,44796792.10.27521.921.921.91.942.142.1282930.35,433773510.27510.432.332.31.859.559.5293034,40,42417941.90.27511.543.843.81.878.078.0303133,39,412022630.2755.649.349.31.886.886.8311032，382681

21、22.90.2757.456.756.71.798.298.2323351,62，65269652.30.2757.47.47.42.216.116.1333450,61,64457106.70.27512.620.020.01.938.838.8343549158408.30.2754.466.366.31.7112.8112.8353648,56,59549711.80.27515.181.481.41.7135.5135.5363747,55149520.40.2754.185.585.51.7141.6141.6373846,54,58453645.50.27512.598.098.0

22、1.6159.8159.8381253,57332164.90.2759.1107.1107.11.6173.0173.039401015272150.27514.514.514.52.029.229.2404180，85,93574199.60.27515.830.330.31.956.256.2414284,92218615.60.2756.036.336.31.866.066.0424383,89,91418557.50.27511.547.847.81.884.484.4434482,88,902022630.2755.653.453.41.793.093.0441481,872681

23、22.90.2757.460.760.71.7104.4104.44546100,112,115269652.30.2757.47.47.42.216.116.1464799,111,114456415.90.27512.620.020.01.938.838.84748158408.30.2754.458.658.61.7101.1101.1484997,106,109551665.50.27515.273.773.71.7124.1124.1495096,105148801.40.2754.177.877.81.7130.2130.2505195,104,108452907.80.27512

24、.590.390.31.6148.6148.65116103,1073303210.2759.199.499.41.6161.8169.7331.552530.027.027.0531853250810.2758.98.98.92.119.027.046.034546099838.30.2752.742.042.01.875.175.1545563154881.40.2754.339.239.21.870.770.7555666,，67，68，69585703.80.27516.134.934.91.863.863.8565770,71222874.80.2756.118.818.82.036

25、.836.8575872,73182095.70.2755.012.712.72.025.925.9585974,75135351.40.2753.77.77.72.216.616.6596076144834.80.2754.04.04.02.39.29.2476111099838.30.2752.734.234.21.862.762.76162113154881.40.2754.331.531.51.858.258.26263116,117,118,119585703.80.27516.127.227.21.951.151.16364120,121222874.80.2756.111.111

26、.12.123.123.16465122,1231821000.2755.05.05.02.311.311.31266595.3595.31.3795.9196.7992.63.4 管段參數(shù)設(shè)計 3.4.1 設(shè)計充滿度表5管徑D（mm）最大充滿度h/D2003000.5500 3504500.6500 5009000.7000 10000.7500 進行管徑的選擇時須滿足上表最大充滿度的要求； 3.4.2設(shè)計流速 為了防止管道內(nèi)不產(chǎn)生淤積，根據(jù)室外排水設(shè)計規(guī)范（GB50014-2006）規(guī)定污水管渠在設(shè)計充滿度下，最小設(shè)計流速為0.6m/s； 最大設(shè)計流速滿足金屬管的設(shè)計流速為10m/s,非金

27、屬管的設(shè)計流速為7m/s。 3.4.3 最小管徑 針對于污水管上游部分，當(dāng)管段設(shè)計流量很小時，為了滿足最小坡度的要求，所選擇的管徑往往不需要計算，根據(jù)設(shè)計規(guī)范的要求，即選擇在居住區(qū)和廠區(qū)內(nèi)的污水支管內(nèi)最小管徑為200mm，干管最小管徑為300mm，根據(jù)最小管徑和最大充滿度以及最大設(shè)計流速的情況下能通過的最大流量，進而計算出所服務(wù)的最大匯水面積，只要匯水面積不大于最大匯水面積則說明此管段不需計算直接取最小管徑，稱其為不計算管段。 3.4.4 最小設(shè)計坡度為了減小工程量，在污水管道設(shè)計時盡量使管道鋪設(shè)坡度與地面破基本一致，具體應(yīng)用是可根據(jù)設(shè)計規(guī)范進行查閱；常用的管徑的最小坡度如下表所示：表6管徑D

28、（mm）最小設(shè)計坡度管徑D（mm）最小設(shè)計坡度4000.0015 1000 0.0006 5000.0012 1200 0.0006 6000.0010 1400 0.0005 8000.0008 1500 0.0005 3.4.5污水管道埋設(shè)深度設(shè)計管段埋深時應(yīng)考慮到：（1） 防止管道內(nèi)污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞管道；（2） 防止地面荷載而破壞管道；（3） 滿足街區(qū)污水連接管銜接的要求。一般所設(shè)計的管道埋深最小滿足大于0.5-0.7m,最大滿足不超過7-8m，在多水、流砂、石灰?guī)r層中，不超過5 m。3.4.6管段銜接方式管段的銜接方式包括：水面平接、管頂平接、管底平接；對于本地區(qū)來說，地

29、形相對平坦，為防止埋深過大，可采用水面平接。3.4.7管段主干管水力計算根據(jù)以前所確定的參數(shù)，即根據(jù)設(shè)計流量、初始埋深、管段銜接方式，根據(jù)污水管道直徑選擇圖，選擇管徑以保證滿足最小流速以上，最大充滿度以下，以防止產(chǎn)生較大的埋深，導(dǎo)致造價較高。計算時所需要數(shù)據(jù)：表7管段編號管長（m）節(jié)點編號節(jié)點標高（m）12443178.323579277.634515377.245121477.356319577,567953677.878571776.389453876.1910302976.310113251076.211122681176.7121310521277.1131410651377.5141

30、53611477.815162451578.117187071678.418194771781.819204501880.3202138919792116482077.922234702177,423244132281.92435242378.225263502477.62654402578.327283002677.52829663277829303092877.730314142977.331105933077.132334963177.733344513280.2343537633793536311347836374073577.737381413677.638126603777.539

31、407403877.440413063980.341426264079.242433074178.943444144278.644146014378.545465014478.246474514581.247483994680.648492784780.149504454879.850511124979.651166635079.352531825179.25318522528034542525380.154553465478.355564635578.85657360568057583025780.958592935881.359602585981.647612676081.86162333

32、6180.562634836280.963643226381.764653126482.21266334.26582.56677 主干管水力計算結(jié)果如下表所示：表8管段面積編號管段長度L設(shè)計流量q管徑D(mm)地面坡度管內(nèi)坡度i管內(nèi)流速(m/s)充滿度降落量h/Dh(mm)i×L(m)171870740.26923502.122.100.690.59206.51.485181947792.35225002.733.000.980.4142071.4311920450114.73036002.443.000.960.429257.41.3502021389128.69456001.29

33、2.500.980.472283.20.973211648140.86257001.232.501.000.392274.41.62012443160.8086800-0.450.990.730.453600.43823579172.7435800-0.350.790.690.54000.45834515220.68378000.191.861.010.453600.95945121224.93388000.000.590.650.655200.07156319270.10169000.940.570.680.65400595010000.310.390.600.66

34、000.36778571298.610010000.350.400.610.66000.22889453305.47381000-0.440.550.690.555500.249910302305.473810000.330.420.620.66000.1261011325387.52881200-1.540.460.690.56000.1491112268408.70521200-1.491.120.970.44800.301454650120.49583001.202.080.580.51501.044464745142.79754001.114.310.910.41601.9454748

35、399101.06606000.751.260.710.53000.5024849278124.06006000.721.050.700.63600.2924950445130.16876000.671.150.730.63600.5145051112148.55267000.891.190.770.53500.1345116663314.843110001.211.150.920.454500.7641615245321.39321000-1.221.200.940.454500.2941514361345.02371000-0.831.381.010.454500.500141310654

36、71.39201200-0.280.980.950.455401.04113121052491.07661200-0.381.060.990.455401.116323349620.49583002.423.000.660.451351.490333445142.82993502.444.000.890.51751.8043435376112.84576000.531.140.710.553300.4293536311135.48137000.320.990.700.53500.3093637407141.55467000.251.080.740.53500.4413738141159.791

37、57000.711.380.830.53500.1953812660172.98167000.451.620.900.53501.068394074029.17023001.493.080.730.551652.277404130656.19614500.981.000.560.62700.306414262666.02215000.480.790.540.63000.492424330784.36165000.331.280.690.63000.394434441493.04285000.721.560.760.63000.6464414601104.39976000.670.980.660

38、.553300.5871266333975.939318000.300.480.880.458100.160 管段埋深計算結(jié)果如下表所示：表9標高埋深地面水面管內(nèi)底管段編號上下上下上下上下171881.880.381.41 79.92 81.20 79.72 0.60 0.58 181980.37979.92 78.49 79.71 78.28 0.59 0.72 19207977.978.49 77.14 78.23 76.88 0.77 1.02 202177.977.477.14 76.17 76.86 75.89 1.04 1.51 21177.476.676.17 74.55 75.

39、89 74.27 1.51 2.33 1276.676.874.55 74.11 74.19 73.75 2.41 3.05 2376.87774.11 73.65 73.71 73.25 3.09 3.75 347776.973.65 72.69 73.29 72.33 3.71 4.57 4576.976.972.69 72.62 72.17 72.10 4.73 4.80 5676.976.672.62 72.44 72.08 71.90 4.82 4.70 6776.676.372.44 72.07 71.84 71.47 4.76 4.83 7876.376.172.07 71.84

40、 71.47 71.24 4.83 4.86 8976.176.371.84 71.60 71.29 71.05 4.81 5.25 91076.376.271.60 71.47 71.00 70.87 5.30 5.33 101176.276.771.47 71.32 70.87 70.72 5.33 5.98 111276.777.171.32 71.02 70.84 70.54 5.86 6.56 454681.280.680.55 79.51 80.40 79.36 0.80 1.24 464780.680.179.51 77.56 79.35 77.40 1.25 2.70 4748

41、80.179.877.56 77.06 77.26 76.76 2.84 3.04 484979.879.677.06 76.77 76.70 76.41 3.10 3.19 495079.679.376.77 76.25 76.41 75.89 3.19 3.41 505179.379.276.25 76.12 75.90 75.77 3.40 3.43 511679.278.476.12 75.36 75.67 74.91 3.53 3.49 161578.478.175.36 75.06 74.91 74.61 3.19 3.79 151478.177.875.06 74.56 74.6

42、1 74.11 3.19 3.99 141377.877.574.56 73.52 74.02 72.98 3.48 4.82 131277.577.173.52 72.40 72.98 71.86 4.12 5.64 323380.27979.54 78.05 79.40 77.91 0.80 1.09 33347977.978.05 76.24 77.87 76.07 1.13 1.83 343577.977.776.24 75.81 75.91 75.48 1.99 2.22 353677.777.675.81 75.50 75.46 75.15 2.24 2.45 363777.677.575.50 75.06 75.15 74.71 2.45 2.79 373877.577.475.06 74.87 74.71 74.52 2.79 2.88 381277.477.174.87 73.80 74.52 73.45 2.88 3.65 394080.379.279.67 77.3