给水排水管网系统课程设计讲解

1、* 学院给水排水管网系统课程设计课程设计题目资源与环境学院给水排水管网系统学生姓名： 学院 专业班级： 专业课程： 指导教师：201*年月一 设计概要（一）设计题目某小区污水管网初步设计（二）主要设计内容本设计主要包括污水管网设计与计算，具体内容包括以下几个方面：（1）工厂至污水厂干管设计；（2）工厂至污水厂水力计算；（3）绘制管道平面图；（4）绘制干管纵断面图。（三）设计原始资料（1）人口密度为 400cap/10 4m2；（2）污水量标准为 140L/ （ cap.d）;（3）工厂的生活污水和淋浴污水设计流量分别为 8.24L/s 和 6.84L/s ；（4）生产污水设计流量为 26.4L

2、/s ；（5）工厂排出口地面标高为 43.5m；（6）管底埋深不小于 2.0m；（7）土壤冰冻深度为 0.8m； （ 8）沿河岸堤坝顶标高 40.0m。二 排水系统概论（一） 街坊污水的分类 在人类的生活和生产中，使用着大量的水。水在使用过程中受到不同程度的污染， 改变了原有的化学成分和物理性质，这些用过后的水称作污水或废水。而街坊污水主要 由生活污水和工厂污水组成。1.生活污水指人们日常生活中用过的水， 主要包括从住宅、 公共场所、机关、学校、 医院、商店及其他公共建筑和工厂的生活间，如厕所、浴室、盟洗室、厨房、食堂和洗 衣房等处排出的水。生活污水中含有较多有机物和病原微生物等污染物质，在收

3、集后需 经过处理才能排入水体、灌溉农田或再利用。2. 工业废水 工业废水是指在工业生产过程中所产生的废水。工业废水水质随工厂生产类别、工 艺过程、原材料、用水成分以及生产管理水平的不同而有较大差异。根据污染程度的不 同，工业废水又分为生产废水和生产污水。生产废水是指在使用过程中受到轻度污染或 仅水温增高的水，如冷却水，通常经简单处理后即可在生产中重复使用 . 或直接排放水 体。生产污水是指在使用过程中受到较严重污染的水，具有危害性，需经处理后方可再 利用或排放。不同的工业废水所含污染物质有所不同。如冶金、建材工业废水含有大量 无机物，食品、炼油、石化工业废水所含有机物较多。另外，不少工业废水含

4、有的物质 是工业原料，具有回收利用价值。街坊污水通常是指排入街坊排水管道系统的生活污水和工业废水的混合物。 在合流 制排水系统中，还可能包括截流入街坊合流制排水管道系统的雨水。街坊污水实际上是 一种混合污水，其性质变化很大，随着各种污水的混合比例和工业废水中污染物质的特 性不同而异。城市污水需经过处理后才能排入天然水体、灌溉农田或再利用。在街坊和工厂企业中，应当有组织地、及时地排除上述废水和雨水，否则可能污染 和破坏环境，甚至形成环境公害，影响人们的生活和生产乃至于威胁到人身健康。（二）排水体制选择1 排水体制排水体制是指排水系统对生活污水、生产废水和降水所采取的不同收集和排除 方式，一般分为

5、合流制和分流制两种类型，是针对污水和雨水的合与分而言的。 合流制排水系统合流制排水系统是指将生活污水和雨水收入同一套排水管渠内排除的排水系统， 又 可分为直排式合流制排水系统和截流式合流制排水系统。直排式合流制排水系统是最早出现的合流制排水系统， 是将欲排除的混合污水不经 处理就近直接排入天然水体。因污水未经无害化处理而直接排放，会使受纳水体遭受严 重污染。国内外许多老城市几乎都是采用这种排水系统。这种系统所造成的污染危害很 大，现在一般不再采用。截流式合流制排水系统是在邻近河岸的街坊高程较低侧建造一条沿河岸的截流总干管，所有主干排水管的混合污水都将接入截流总干管中，合流污水由截流总干管输送

6、至下游的排水口集中排出或进入污水处理厂。由于雨水流量的瞬时值可能很大 （ 取决于 雨水设计采用的重现期、排雨水区域地面硬化情况和建筑密度以及当地的降雨量等） ，合流制截流总干管在管径确定方面通常只考虑截流非雨水污水量 （ 称为合流制排水管道 的旱流量 ） 一定倍数的雨水量，而不是把所有雨水量都截流在截流总干管中。为此，在 合流干管与截流总干管相交前或相交处需设置溢流井。溢流井的作用是，当进入管道的 城市污水和雨水的总量超过管道的设计流量时，多余的雨水 （ 实际上是城市污水和雨水 的混合物 ） 就会经溢流井排出，而不能向截流总干管的下游转输。截流总干管的下游通 常是市政污水处理厂。由于雨天初降雨

7、的汇集量较小，一般都在截流总干管的设计雨水 截流能力范围内，故晴天的街坊污水和雨天的初降雨都会排送至污水厂，经处理后排入 水体。当降雨过程延续，进入管道的混合污水流量超过截流总干管的设计输水能力后， 就有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体。 截流式合流制排水系统是国内外改造旧 城区合流制排水系统常用的方式。这种系统比直排式合流制排水系统有所进步，但仍有 部分混合污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染。 分流制排水系统 分流制排水系统是指将生活污水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠系 统内排除的排水体制。排除生活污水的系统称为污水排水系统，排除雨水的系统称为雨 水排水系统

8、。根据排除雨水方式的不同，又分为完全分流制和不完全分流制排水系统。完全分流制排水系统具有相互完全独立的污水排水系统和雨水排水系统， 污水排至 污水处理厂处理后排放，雨水就近排入水体。不完全分流制是指只有污水排水系统，而 未建雨水排水系统，雨水沿街道边沟、水渠、天然地面等原有雨水渠道系统排泄，或者 在原有渠道系统输水能力不足之处修建部分雨水管道， 待城市进一步发展后再修建完整 独立的雨水排水系统，逐步改造成完全分流制排水系统。由于各区域的自然条件存在差异，同时排水系统的建设是逐步进行和完善的，有时 会出现混合制排水系统，即既有分流制也有合流制的排水系统。混合制排水系统在原为 合流制的城市进行排水

9、系统的改造扩建时常常出现。在工厂企业中，由于工厂废水成分和性质的复杂性，与生活污水不宜混合，而且彼 此之间也不宜混合，否则将造成污水和污泥处理复杂化，给废水重复利用和有用物质的 回收造成、困难。2 排水系统规划设计原则 排水系统规划应符合街坊的总体规划， 并应与街坊中的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。 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。 考虑污水的集中处理与分散处理。 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。 排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑远期发展，。 排水工程设计师考虑原有

10、管道系统的使用可能。 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 排水体制的选择排水系统体制应根据街坊的规划、 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。 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

11、容易适应社会发展的需要，故应采用分流制。 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。 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综合考虑各个因素，为了更好的保护环境，适应

12、以后的发展，且便于污水厂的运行 管理，采用分流制排水系统，即采用两个（雨水、污水）管道系统。本次设计只做污水 系统的设计与计算。三 污水管道系统的设计一） 污水设计流量的确定居民生活污水是指居民日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水。居民生活污水设计流量可按下式计算：q1 N1 kz24 3600q1 N1 k z86400(L/s)3-1)式中 Q1 居民生活污水设计流量（ L/s ）；q1 居民生活污水定额（ L/ 人·d）；N1 设计人口数；K z 生活污水量总变化系数。设计人口指污水排水系统设计期限终期的规划人口数。 它与街坊的发展规模及人口 的增长率有关。街坊总面积 S 总

13、=84.6hm2服务人口数为 84.6*400=33840cap由（ 3-1 ）得平均日污水流量为 Q d=140*33840/24*3600=54.83L/s 变化系数 Kz=2.7/Q d0.11=1.74则居民生活污水设计流量 Q1=kz*Qd则街坊总污水设计流量 Q总=136.88L/s 比流量 qA=Qd/S 总=0.648（二）工厂至污水厂干管设计1 布置污水管道从小区平面图上可知该区地势西高东低坡度较小，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平行布置， 整个管道系统呈正交式布置。2 街区编号并计算其面积将各街区遍上号码，并

14、按各街区的平面范围计算它们的面积，结果见附表表1 中，用箭头标出各街区的污水排出方向。3 划分设计管段，计算设计流量 设计管段的划分 设计管段：两个检查井之间的管段，如果采用的设计流量不变，且采用同样的 管径和坡度，则称它为设计管段。 划分设计管段：只是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。根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可 作为设计管段的起止点。设计管段的起止点应依次编上号码。 设计管段设计流量的确定每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量。 本段流量 q1 是从本管段沿线街坊流来的污水量； 转输流量 q2 是从上游管段和旁侧管段

15、流来的污水量； 集中流量 q3 是从工厂的污水量。对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变化的，即从管段起点的零逐渐增加到 终点的全部流量。为便于计算，通常假定本段流量从管段起点集中进入设计管段。而从 上游管段和旁侧管流来的转输流量 q2 和集中流量 q3对这一管段是不变的。本段流量是以人口密度和管段的服务面积的乘积来计算，其计算公式如下：街坊总面积 S 总=84.6hm2服务人口数为 84.6*400=33840cap由（ 3-1 ）得平均日污水流量为 Q d=140*33840/24*3600=54.83L/s变化系数 Kz=2.7/Q d0.11=1.74则居民生活污水设计流量 Q1=k

16、z*Qd则街坊总污水设计流量 Q总=136.88L/s比流量 qA=Qd/S 总=0.6484 管段水力计算在确定管段设计流量后， 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。一般常列表进行计算，水力计算步骤如下： 计算每一设计管段的长度，结果见附表 2 表从管道平面布置图上量出每一设计 管段的长度，列入表中。 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。 计算每一设计管段的地面坡度，计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道 坡度时参考。 确定起始管段设计参数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

17、用最 小管径 mm，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很小，为了不使整个管道系统的埋 深过大，宜采用最小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。充满度如下图所示： 确定其他管段设计参数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

18、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那张水力计算图中查 出相应的 h/D 和 I 值，若 h/D 和 I 值，若 h/D 和 I 值符合设计规范的要求，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。表 3-2 最大设计充满度管径（ D）或暗渠高（ H）（ mm）最大设计充满度（Dh)350-4500.66500-900072 最小管径与最小设

19、计坡度原因： 养护方便：一般在污水管道的上游部分，设计流量很小，若根据流量计算，则 管径会很小，根据养护经验表明，管径过小易堵塞，使养护管道的费用增加。而小口径 管道直径相差一号在同样埋深下，施工费用相差不多。 减小管道的埋深：此外采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。 最小管径可见下表。最小设计坡度：相应于管内最小设计流速时的坡度叫做最小设计坡度，即保证管道 内污物不淤积的坡度。最小管径与最小设计坡度可见下表：表 3-3 最小管径和最小设计坡度污水管道位置最小管径（ mm）最小设计坡度街坊和厂3500.002区内街道 计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度： 根据设计管

20、段长度和管道坡度求降落量。 根据管径和充满度求管段的水深。 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度如下图所示： 最小埋深 最小埋深为 2 米。5 相关图形绘制1）绘制管道平面图；2）绘制干管纵断面图四 谢辞以上内容为本次课程设计的依据与计算过程，其中不足之处请老师给予纠正。通过一个学期的学习，我掌握了排水工程的一些专业知识，而这次设计让我对给排 水系统有了更进一步的了解，在设计过程中也遇到了很多问题，比如用计算机出图，在 老师的指导和同学们的帮助下，终于顺利完成了本次设计。总之，通过本次课程设计，使我巩固了已经学习的专业基础知识

21、，锻炼了综合运用所 学知识和解决问题的能力，培养了独立完成对街坊的污水管道的设计能力，同时又加强 了计算机绘图能力，真正实现了由理论向实践的过渡。本设计是在 * 老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。老师严肃的科学态度，严谨 的治学精神，精益求精的工作作风，科学的工作方法深深地感染和激励着我。从课题的 选择到最终完成， 老师提出了许多的宝贵意见， 并始终给予我细心的指导和不懈的支持 最后再次感谢老师的耐心教导及在设计中给予的指导与帮助。谢谢你们 !五 附录附表 1 各街坊面积编号ABCDEHIJKLMRP街坊 面积 (hm2 )7.57.56.46.46.46.46.46.46.06.06.46.46.4附表 2 污水管段设计流量管段编号居民生活污水日平均流量分配管段设计流量计算本段转输流量(L/s)合计流量(L/s)总变 化系 数沿线流量(L/s)集中流量设计流 量(L/s)街坊编号街坊面 积（ha）比流量(L/s)/ha流量(L/s)本段(L/s)转输(L/s)1-29.7229.7222.1020.4420.442-313.8713.872.0228.0428.043-518.0218.021.9635.4041.4876.8810-4K6.000.6483.8883.8882.308.948.944-5L6.000.648