排水管網(wǎng)課程設(shè)計課件

1、給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設(shè)計學(xué)生姓名曹洋學(xué)院名稱環(huán)境學(xué)院專業(yè)名稱給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)指導(dǎo)教師劉強(qiáng)2013年11月10日 徐州工程學(xué)院課程設(shè)計目錄1 課程設(shè)計的目的及主要內(nèi)容21.1課程設(shè)計的目的21.2設(shè)計任務(wù)與內(nèi)容23 設(shè)計計算33.1排水體制的選擇33.1.1排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計原則33.1.2體制的選擇43.2污水管道的設(shè)計43.2.1在街坊平面圖上布置污水管道43.2.2街區(qū)編號并計算其面積43.3污水設(shè)計流量計算53.4 管段設(shè)計流量計算63.5 水力計算63.5.1確定設(shè)計管段長度73.5.2計算設(shè)計管段流量73.5.3.選取設(shè)計管段地面坡度73.5.4確定起始管段設(shè)計參數(shù)73.5.5 主干管

2、水力計算83.5.6確定其他管段設(shè)計參數(shù)83.5.7 計算各管段上端、下端的水面、管底標(biāo)高及其埋設(shè)深度93.6排水管設(shè)計注意事項(xiàng)93.7雨水管道的設(shè)計93.7.1劃分排水流域和管道定線93.7.2劃分設(shè)計管段103.7.3劃分并計算各設(shè)計管段的匯水面積103.7.4確定各排水流域的平均徑流系數(shù)、設(shè)計重現(xiàn)期P、地面集水時間103.7.5求單位面積徑流量q0103.7.6雨水干管的設(shè)計流量和水力計算103.8 雨水管設(shè)計注意事項(xiàng)114 結(jié) 語12參考文獻(xiàn)1311 課程設(shè)計的目的及主要內(nèi)容1.1課程設(shè)計的目的課程設(shè)計是“給水排水管網(wǎng)工程”課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。（1）通過課程設(shè)計，可以訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用和

3、鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)課，專業(yè)課知識，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成一般給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計能力。（2） 通過課程設(shè)計，使學(xué)生熟練掌握給水排水管網(wǎng)和雨水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計的原則、步驟和方法，學(xué)會使用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖集和設(shè)汁規(guī)范，提高運(yùn)算和制圖能力，了解設(shè)計說明書的內(nèi)容和編制方法。1.2設(shè)計任務(wù)與內(nèi)容（1）確定污水處理廠位置、污水管網(wǎng)的定線和平面布置與水力計算(計算主干管)。（2）雨水管的定線和平面布置與水力計算(計算一條干管)。（3）圖紙： 城鎮(zhèn)污水管道和雨水管道總平面圖各一張。 污水管道和雨水管道的縱剖面圖各一張。2原始數(shù)據(jù)1)城鎮(zhèn)總平面圖一張2)城鎮(zhèn)自然資料：居住小區(qū)街坊總面積為56 hm2；土壤冰凍深度： 30 厘米；

4、地下水位深度： 450 厘米； 土壤性質(zhì)： 表土0.5m，砂質(zhì)粘土1.8m，大孔型砂質(zhì)粘土10m ；河流水位，最高水位： 56.20 米； 正常水位： 53.50 米； 最低水位： 51.50 米。3)城市建筑規(guī)范：總?cè)丝诿芏龋ㄈ?公頃）衛(wèi)生設(shè)備情況生活衛(wèi)生量標(biāo)準(zhǔn)（升/人天）300室內(nèi)有衛(wèi)生設(shè)備但無淋浴設(shè)備1004)工業(yè)企業(yè)規(guī)劃：工業(yè)企業(yè)名稱生產(chǎn)污水最大班職 工人 數(shù)高溫車間人數(shù)占全班%淋浴人數(shù)占 %最大班平均生產(chǎn)污水量（米3/班）時變化系數(shù)（K時）高溫車 間其 他車 間甲廠3801.3650608040乙廠3601.6820409030丙廠3201.5700308020 注：各工業(yè)企業(yè)均為三

5、班制，每班工作8小時； 日變化系數(shù)KS=1。5)地面覆蓋百分比 （%）屋面瀝青道路和人行道干砌磚石路面非鋪砌土路面公用和綠暴雨強(qiáng)度公式：A1=3.0，c=1.38，n=0.65，b=0，t1=10分鐘，m=2。 雨水管道設(shè)計重現(xiàn)期宜選為0.331.00年。3 設(shè)計計算3.1排水體制的選擇3.1.1排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計原則（1）排水系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)符合城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃，并應(yīng)與城市工業(yè)企業(yè)中期他單項(xiàng)工程建設(shè)密切配合，相互協(xié)調(diào)，該現(xiàn)成的道路規(guī)劃、建筑界限、設(shè)計規(guī)模對排水系統(tǒng)的設(shè)計有很大的影響。（2）排水系統(tǒng)設(shè)計要與鄰近區(qū)域的污水和污泥處理和處置協(xié)調(diào)。（3）考慮污水的集中處理與

6、分散處理。（4）設(shè)計排水區(qū)域內(nèi)需考慮污水排水問題與給水工程的協(xié)調(diào)，以節(jié)省總投資。（5）排水工程的設(shè)計應(yīng)全面規(guī)劃，按近期設(shè)計考慮遠(yuǎn)期發(fā)展，。（6）排水工程設(shè)計師考慮原有管道系統(tǒng)的使用可能。（7）在規(guī)劃設(shè)計排水工程時必須認(rèn)真觀測執(zhí)行國家和地方有關(guān)部門制定的現(xiàn)行有關(guān)·準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定。3.1.2體制的選擇如果采用合流制將污水和雨水全部截流送往污水廠進(jìn)行處理，然后再排放，從控制和防止水體的污染來看，是較好的，但這時截流主干管很大，污水廠容量也增加很多，建設(shè)費(fèi)用也相應(yīng)增加。采用截流是合流制時，雨天有部分混合污水經(jīng)溢流井溢入水體，水體受到污染。分流制排出污水和雨水，初雨徑流未加處理就直接排入水體，

7、對城水體也會造成污染，但它比較靈活，比較容易適應(yīng)社會發(fā)展的需要，故應(yīng)采用分流制。分流制的優(yōu)點(diǎn)：（1）合流制排水管道的造價比分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價要高。（2） 晴天時污水在合流制管道中只是部分流，雨天時才接近滿管流，因而雨天時合流制管道內(nèi)流速較低，易于產(chǎn)生沉淀。但據(jù)經(jīng)驗(yàn)，管中的沉淀易被暴雨水流沖走，這樣，合流管道的維護(hù)費(fèi)用可降低。但是，晴天和雨天時流入污水廠的水量變化很大，增加了合流制排水系統(tǒng)污水廠運(yùn)行管理的復(fù)雜性。而分流制系統(tǒng)可以保證管內(nèi)的流速，不致發(fā)生沉淀，同時，流入污水廠的水量和水質(zhì)比合流制變化小得多，污水廠的運(yùn)行易于控制。3.2污水管道的設(shè)

8、計3.2.1在街坊平面圖上布置污水管道由城鎮(zhèn)平面圖可知該城鎮(zhèn)的邊界為排水區(qū)界。在該城鎮(zhèn)界內(nèi)地勢西南高東北低，坡度較小，無明顯的分水線，故可劃分為一個排水流域。在該排水流域內(nèi)支管布置在街坊地勢較低的一側(cè)，且埋設(shè)在街坊道路下面，干管基本上與等高線垂直布置，主干管布置在離河流最近的居住區(qū)的道路下面，整個管道系統(tǒng)呈截流式形式布置。3.2.2街區(qū)編號并計算其面積將各街區(qū)遍上號碼，并按各街區(qū)的平面范圍計算它們的面積，列入下表中，用箭頭標(biāo)出各街區(qū)的污水排出方向。表3-1 街坊面積街坊編號1234567891011面積（hm2）1.65 1.83 0.76 1.14 0.92 1.82 2.81 1.72 1

9、.34 1.62 1.18 街坊編號1213141516171819202122面積（hm2）1.95 1.74 1.412.24 2.77 1.85 3.12 2.58 2.01 2.16 2.61 街坊編號23242526272829303132面積（hm2）1.55 2.321.87 1.27 0.53 1.61 1.04 1.88 1.581.10 3.3污水設(shè)計流量計算（1）污水平均日流量城鎮(zhèn)面積為56 ha，總?cè)丝诿芏葹?00cap/ha，故，總?cè)丝跒?6725人，生活衛(wèi)生量標(biāo)準(zhǔn)為100L/cap·d。 式中： q居民生活衛(wèi)生量標(biāo)準(zhǔn)（L/cap·d）；A城鎮(zhèn)總面

10、積ha； N排水區(qū)域設(shè)計人口密度（cap/ha）；（2）生活污水量總變化系數(shù)KzKz =2.7/Qd0.11 =2.7/19.440.11 =1.95 (5<Qd<1000)（3）居民生活污水設(shè)計最大流量Q1=Kz×Qd=1.95×19.44=37.91L/s（4）每ha街區(qū)面積的生活污水平均流量（比流量） Qs= L/s.ha（5）工業(yè)廢水設(shè)計最大流量式中： K3i 各工礦企業(yè)廢水量時變化系數(shù)； q3i 各工礦企業(yè)最大班平均生產(chǎn)污水量（m3/班）； N3i 各工礦企業(yè)日班制（班）； f3i 生產(chǎn)用水重復(fù)利用率，取零； T3i 各工礦企業(yè)最高日生產(chǎn)小時數(shù)（h）；

11、=53.82L/s（6）工業(yè)企業(yè)生活污水量和淋浴污水設(shè)計最大流量 式中 Kh4ai 各工礦企業(yè)車間最高日職工生活污水量班內(nèi)變化系數(shù)，一般車間采用3.0，一、二級車間采用2.5； q4ai 各工礦企業(yè)車間職工生活用水量定額（L/（cap·班），一般車間采用25L/（cap·班），一、二級車間采用35L/（cap·班）； q4bi 各工礦企業(yè)車間職工淋浴用水量定額（L/（cap·班），一般車間采用40L/ （cap·班），一、二級車間采用60L/（cap·班）； N4ai 各工礦企車間最高日職工生活用水總?cè)藬?shù)（cap）； N4bi 各工礦

12、企車間最高日職工淋浴用水總?cè)藬?shù)（cap）； T4ai 各工礦企業(yè)最高日每班工作小時數(shù)（h）。（7）城市污水設(shè)計總流量Qh=Q1+Q3+Q4=114.59 L/s其中甲、乙、丙三個廠的流量分別為25.43s,28.90s,22.35L/s。3.4 管段設(shè)計流量計算根據(jù)設(shè)計管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管中有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)和旁側(cè)支管進(jìn)入的點(diǎn)，作為設(shè)計管段的起迄點(diǎn)，并給檢查井編上號碼。各設(shè)計管短的設(shè)計流量應(yīng)列表計算。在初步設(shè)計階段只計算干管和主干管的設(shè)計流量，其中生活污水量總變化系數(shù)查表3-2或按公式KZ=2.7/Qd0.11計算； 表3-2 生活污水量總變化系數(shù) 污水平均日流量（L/s）5

13、1540701002005001000總變化系數(shù)（Kz）2.32.01.81.71.61.51.41.3管段設(shè)計流量采用3-3表進(jìn)行計算3.5 水力計算在確定設(shè)計流量后，便可以從上游管段開始依次進(jìn)行主干管各設(shè)計管段的水力計算。一般常列表進(jìn)行計算，如表3-3所示。水力計算步驟如下：3.5.1確定設(shè)計管段長度從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計管段的長度，列入表3-3。3.5.2計算設(shè)計管段流量將各設(shè)計管段的設(shè)計流量列入表3-3中。設(shè)計管段起訖點(diǎn)檢查井處的地面標(biāo)高列入表3-3。3.5.3.選取設(shè)計管段地面坡度計算每一設(shè)計管段的地面坡度（），作為確定管道坡度時參考。3.5.4確定起始管段設(shè)計參數(shù)確定起始管

14、段的管徑以及設(shè)計流速v，設(shè)計坡度I，設(shè)計充滿度h/D。首先擬采用最小管徑400mm，即查水力計算圖。在這張計算圖中，管徑D和管道粗糙系數(shù)n為已知，其于4個水力因素只要知道2個即可求出另外2個?，F(xiàn)已知設(shè)計流量，另1個可根據(jù)水力計算設(shè)計數(shù)據(jù)的規(guī)定設(shè)定，如下表3-3。 表3-3 污水管段設(shè)計流量計算表 管段編號管長居民生活污水日平均流量分配管段設(shè)計流量計算街坊面積比流量流量轉(zhuǎn)輸流量合計流量總變化系數(shù)沿線流量集中流量設(shè)計流量本段轉(zhuǎn)輸1-21151.650.3470.570.572.31.311.318-9410.32 0.322.30.740.749-10770.32 0.322.30.7422.35

15、23.0910-11420.72 0.722.31.6622.3524.0111-12421.351.352.33.1122.3525.4612-131311.621.622.33.7322.3526.0813-14522.592.592.35.9622.3528.3114-15 603.233.232.37.43 22.3529.7815-2873.833.832.38.8122.3531.162-31811.340.3470.464.44.862.311.1822.3533.533-41724.864.862.311.1825.4322.3558.9616-171181.27 1.272.

16、32.922.9217-18812.842.842.36.536.5318-19453.483.482.38.008.0019-20834.164.162.39.579.5720-211114.574.572.310.5110.5121-4876.036.032.213.2713.274-52662.010.3470.7010.8911.592.124.3447.7872.005-622611.5911.592.124.3428.9047.78101.0222-231181.271.272.32.922.9223-24822.632.632.36.056.0524-251333.533.532

17、.38.128.1225-261115.095.092.311.7111.7126-6886.396.392.214.0614.066-71421.100.3470.3817.9818.362.036.7276.68113.403.5.5 主干管水力計算本城鎮(zhèn)由于管段的地面坡度很小，為了不使整個管道系統(tǒng)的埋深過大，宜采用最小設(shè)計坡度為設(shè)定數(shù)據(jù)。將所確定的管徑D、管道坡度I、流速v、充滿度h/D分別列入下表3-4。管段編號管長 L（m）管徑（mm）設(shè)計流量 q（L/s）流速坡度坡降設(shè)計地面標(biāo)高設(shè)計管內(nèi)底標(biāo)高埋深充滿度起點(diǎn)終點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)起點(diǎn)終點(diǎn)1-21153001.310.310.0030.3456

18、3.5063.6061.7061.341.802.260.122-3181 35033.530.750.0030.54363.6063.7061.2960.752.312.950.473-417240058.960.740.0020.34463.7063.6060.7060.363.003.240.614-526645072.000.700.00150.39963.6063.4060.3159.913.293.490.625-6226450101.020.990.0030.67863.4063.1059.9159.233.543.870.626-7142500113.400.870.0020.

19、28463.1062.8059.1858.903.923.900.63表3-4 污水管網(wǎng)主干管水力計算表在1-2管道設(shè)計流量太小，不能滿足最小流速要求，應(yīng)在起始點(diǎn)設(shè)置沖洗井，防止管道淤泥堵塞。終點(diǎn)埋深滿足最低水位深度的要求，因此主干管全部采用管頂平接連接。3.5.6確定其他管段設(shè)計參數(shù)確定其它管段的管徑D、設(shè)計流速v、設(shè)計充滿度h/D和管道坡度I。通常隨著設(shè)計流量的增加，下一個管段的管徑一般會增大一級或兩級（50mm為一級），或者保持不變，這樣便可根據(jù)流量的變化情況確定管徑。然后可根據(jù)設(shè)計流速隨著設(shè)計流量的增大而逐段增大或保持不變的規(guī)律設(shè)定設(shè)計流速。根據(jù)Q和v即可在確定D那張水力計算圖中查出相

20、應(yīng)的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合設(shè)計規(guī)范的要求，說明水力計算合理，將計算結(jié)果填入表中相應(yīng)的項(xiàng)中。在水力計算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之間存在相互制約的關(guān)系，因此在查水力計算圖時實(shí)際存在一個試算過程。表3-5 最大設(shè)計充滿度 管徑（D）或暗渠高（H）（mm）最大設(shè)計充滿度（）2003000.553504500.655009000.7010000.75 表3-6 常用管徑的最小設(shè)計坡度（鋼筋混凝土管非滿流n=0.014） 管徑（mm）最小設(shè)計坡度管徑（mm）最小設(shè)計坡度4000.001510000.00065000.001212000.00066000.00101

21、4000.00058000.000815000.00053.5.7 計算各管段上端、下端的水面、管底標(biāo)高及其埋設(shè)深度（1）根據(jù)設(shè)計管段長度和管道坡度求降落量。（2）根據(jù)管徑和充滿度求管段的水深。（3）確定管網(wǎng)系統(tǒng)的控制點(diǎn)。本題離污水廠最遠(yuǎn)的干管起點(diǎn)是1點(diǎn)，1點(diǎn)的埋深可用最小覆土厚度的限值確定，因此至南地面坡度約為0.0015，可取干管坡度與地面坡度近似，因此干管埋深不會增加太多，整個管線上又無個別低洼點(diǎn)，見表3-4,對主干管起決定作用的控制點(diǎn)是1點(diǎn)。1是主干管的起始點(diǎn)，它的埋深考慮到管道內(nèi)污水冰凍，地面荷載，覆土厚度等各因素。（7） 求設(shè)計管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高及埋設(shè)深度見表3-4

22、。3.6注意事項(xiàng)（1）本設(shè)計采用管頂平接。（2）必須注意管道敷設(shè)坡度與地面坡度的關(guān)系。（3）水力計算自上游依次向下游進(jìn)行，管徑依次增大，流速依次增大。（4）當(dāng)輸送易造成管渠內(nèi)沉析的污水時，管渠形式和斷面的確定，必須考慮維護(hù)檢修的方便。 （5） 排水管渠系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)以重力流為主，不設(shè)或少設(shè)提升泵站。當(dāng)無法采用重力流或重力流不經(jīng)濟(jì)時，可采用壓力流。 （6） 污水管道和附屬構(gòu)筑物應(yīng)保證其密實(shí)性，防止污水外滲和地下水入滲。 （7）當(dāng)排水管渠出水口受水體水位頂托時，應(yīng)根據(jù)地區(qū)重要性和積水所造成的后果，設(shè)置潮門、閘門或泵站等設(shè)施。 3.7雨水管道的設(shè)計3.7.1劃分排水流域和管道定線根據(jù)居住區(qū)平面圖和資

23、料知該地區(qū)地形平坦，故排水流域按城市主要街道的匯水面積劃分，由于地形對排除雨水有利，擬采用分散出口的雨水管道布置形式。雨水干管基本垂直于等高線，布置在排水流域地勢較低一側(cè)，這樣雨水能以最短距離靠重力流分散就近排入水體。雨水支管設(shè)在街坊較低側(cè)的道路下。3.7.2劃分設(shè)計管段根據(jù)管道的具體位置，在管道轉(zhuǎn)彎處、管徑或坡度改變處，有支管接入處或兩條以上管道交匯處以及超過一定距離的直線管段上都應(yīng)設(shè)置檢查井。根據(jù)管道的具體位置劃分設(shè)計管段，并將設(shè)計管段的檢查井依次編號，各檢查井的地面標(biāo)高見雨水剖面圖。每一設(shè)計管段的長度在100m左右，各設(shè)計管段的長度見表3-8。3.7.3劃分并計算各設(shè)計管段的匯水面積各設(shè)

24、計管段的匯水面積的劃分應(yīng)結(jié)合地形坡度、匯水面積的大小以及雨水管道布置等情況而劃定。按照就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積，并將每塊的編號、面積數(shù)、雨水流向標(biāo)注在雨水管網(wǎng)平面圖內(nèi)。3.7.4確定各排水流域的平均徑流系數(shù)、設(shè)計重現(xiàn)期P、地面集水時間 當(dāng)?shù)鼐C合徑流系數(shù)：3.7.5求單位面積徑流量q0本地暴雨強(qiáng)度公式為：A1=3.0，c=1.38，n=0.65，b=0，t1=10min，m=2；雨水管道設(shè)計重現(xiàn)期宜選為0.331.00年，取設(shè)計重現(xiàn)期為13.7.6雨水干管的設(shè)計流量和水力計算確定各管段的管徑、坡度、流速、管底標(biāo)高和管道埋深。見表3-8；管道起點(diǎn)的埋深根據(jù)冰凍情況、雨水管道銜接要求及

25、承受荷載要求以及覆土厚度等條件，采用1.2m。n=0.013表3-8 雨水干管水力計算表管段編號管長 L匯水面積t管內(nèi)雨水流行時間（min）單位面積徑流量q0(L/(s*ha)設(shè)計流量Q(L/s)t2=L/(v*60)L/(v*60)1-21170.9202.56112.16 53.662-3842.062.561.0885.7391.833-41832.823.641.8878.62115.294-51474.655.521.8369.15167.205-61816.37.362.8662.30204.096-717216.1810.221.7654.40457.707-826625.351

26、1.983.3150.66667.808-922639.9215.292.5545.13936.839-1014252.1117.841.3341.791132.3910-119961.1219.171.0040.281280.20 管徑D (mm)流速v（m/s）管道坡度I坡降I*L(m)地面高程(m)管底高程（m)埋深 覆土厚度（m)起點(diǎn)終點(diǎn)起端終端起端終端起端終端3000.7623.10.36368.867.967.066.641.81.261.50.963001.2989.00.75667.967.366.6465.881.261.420.961.123001.61914.02.562

27、67.365.665.8863.321.422.281.121.984001.3366.50.95665.663.663.2262.262.381.341.980.945001.0533.00.54363.663.762.1661.621.442.080.941.586001.6255.60.96363.763.661.5260.562.183.041.582.448001.3412.60.69263.663.460.3659.673.243.732.442.939001.4792.70.61063.463.159.5758.963.834.142.933.249001.7773.90.554

28、63.162.858.9658.414.144.393.243.4910001.6442.90.28762.862.058.3158.024.493.983.492.98雨水管道全部采用管頂平接，管段的覆土厚度都滿足最小覆土厚度，埋深也為達(dá)到地下水位，因此滿足要求。 3.8 注意事項(xiàng)（1）由于雨水排水面積較大所以只選取一條道路進(jìn)行計算，其他街區(qū)的雨水管道依照該道路進(jìn)行敷設(shè)。在劃分匯水面積時盡可能的均勻劃分，當(dāng)出現(xiàn)下游設(shè)計管道的設(shè)計流量小于上一管段的設(shè)計流量時，取上一管段的設(shè)計流量為下游管段的設(shè)計流量。（2）工業(yè)區(qū)內(nèi)經(jīng)常受有害物質(zhì)污染場地的雨水，應(yīng)經(jīng)預(yù)處理達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后才能排入排水管渠。 （3）雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計可結(jié)合城鎮(zhèn)總體規(guī)劃，考慮利用水體調(diào)蓄雨水，必要時可建人工調(diào)蓄和初期雨水