排水管网课程设计30905

PAGE可编辑版/《排水管网课程设计》课程设计报告题目A区排水管网课程设计系部环境工程系专业班级姓名学号指导教师设计时间20XX6月11—17号二○一二年六目录一、设计目的1二、设计要求和设计指标12.1设计要求12.2设计资料1地理位置1自然条件2社会经济发展现状2城市总平面图2城市人口密度及污水定额3企业生活、生产污水、降雨情况及雨量参数3三、设计内容43.1管道定线43.2街区面积计算、地面标高的计算53.2.1街区编号及街区面积计算：5地面标高的计算：53.3污水设计计算53.3.1划分设计管段,计算设计流量53.3.2水力计算103.3.3绘制管道平面图和刨面图11四、雨水设计计算124.1管道定线12划分排水流域和管道定线12划分排水面积,设计管段13雨水口的设置144.2各项参数的确定15径流系数15重现期,地面积水时间154.3水力计算15基础数据计算15．注意事项：17五、总结19六、主要参考文献19一、设计目的其目的是加深理解所学知识,培养综合分析和解决实际管网工程设计问题的初步能力,使学生在设计、运算、绘图、查阅资料和使用设计手册、设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。二、设计要求和设计指标2.1设计要求课程设计每人一题,在教师指导下,集中时间、集中地点完成。〔1设计前进行区域情况调查,熟悉原始资料及总体设计原则；〔2设计过程中,要求学生认真复习相关的基本概念和原理知识；〔3课程设计说明书要求内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐；〔4课程设计图纸应能较好地表达设计意图,图面布局合理、正确清晰,设计图纸所采用的比例、标高、管径、编号和图例等应符合《给水排水制图标准》的有关规定。〔5在设计过程中应独立思考,在指导教师帮助下完成工作,严禁抄袭。本课程设计采用雨污分流制排水体制。1规划区域内污水管网初步设计〔管道定线和污水厂选址、各片区污水量计算、管道设计计算、污水管道平面图、污水主干管剖面图；2规划区域内雨水管网初步设计〔管道定线、各片区雨水径流量计算、管道设计计算、雨水管道平面图、雨水主干管剖面图。2.2设计资料地理位置XX省XX市某地区,位于县城近郊,该镇交通发达。105国道穿越其间,号称南北交通要道的福银高速公路在境内设有开口；全国第一大江——长江横贯全境。资源丰富,盛产优质大米、银鱼等农作物,素有"鱼米之乡"之美誉。该地区地势西高东低,坡度较小。在城区南面有一条自北向南流的天然河流,河流常年水位2m。城区在建设中被分成了Ⅰ区和Ⅱ区,Ⅰ区有一工厂甲,II区有一工厂乙,其设计流量使用的是集中流量,〔具体值见排水设计资料。其他一些基本信息在下面分别进行说明。自然条件该地区地势西高东低,坡度较小。在城区南面有一条自北向南流的天然河流,河流常年水位2m。位于长江下游南岸,南与庐山风景区毗邻；北与市区浔阳区接壤。风景秀丽,山峦叠翠,旅游资源丰富。云居诸山,奇峰怪石,林壑幽美,其中,有五老峰、三叠泉、牯岭街、仙人洞等古迹胜景,20XX旅游收入位居全国榜首。境内鄱阳湖平原辽阔,田畴肥沃,素有"江南鱼米之乡"美称。社会经济发展现状作为XX省朝北开放的第一站,XX市享有得天独厚的地理优势,北靠长江,建有大型货港,是全国内河第九大港,可直通XX、XX、上海。东为XX,西为XX,处三省交界之处,福银高速公路XX段〔昌九高速公路、105国道、南北最繁忙的铁路干线——京九线自北往南穿境而过,杭瑞高速XX段〔九瑞-九景-景婺黄高速公路、合〔肥九〔江铁路、武〔汉九〔江铁路自东西穿境而过,建有庐山机场,可直达北京、上海、XX、XX等地。因此,XX与国内众多城市共同享有"两江锁钥,八省通衢"的美名。本市主要经济收入来自于石化、纺织、机械、造船、电子和电力的重型工业,是XX省乃至华东地区的工业重镇,目前在全省GDP排名仅次于省会XX,保持了多年的亚军宝座,并且与第三名XX市拉开了距离。其下辖的都昌县的风电站项目建成以后,彭泽县的核电站也正在开工建设中,预计可以供给全市的用电量,这样以来,XX市朝向绿色生活的进程更近了一步。城市总平面图现有的比例为1：5000的平面图一张,图中有等高线。城市人口密度及污水定额表2-1城市人口密度及污水定额区域人口密度〔人/ha平均日居民生活污水定额〔L/人·dⅠ区250220Ⅱ区270240企业生活、生产污水、降雨情况及雨量参数一般车间生活污水定额25L/<人·班>,高温车间生活污水定额30L/<人·班>；一般车间淋浴生活污水定额40L/<人·班>,高温车间淋浴污水定额60L/<人·班>。企业生产用水与废水<平均污水量按给水用水量的80%计算>,各企业总排水口管底埋深均不小于1.5m。河流常水位2m。地下水位埋深平均为10m；土壤为砂质黏土；主要马路均为沥青铺设。暴雨设计重现期为1年,地面集水时间t1为10min。该城市的暴雨强度公式为：QUOTE。表2-2是各区地面径流系数表2-2各区地面径流系数区域径流系数Ⅰ区0.49Ⅱ区0.48三、设计内容3.1管道定线正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件,是污水管道设计系统的重要环节。从城市平面图中可知该地区地势自西向东倾斜,坡度较小,有一条分水线,划分为Ⅰ区、Ⅱ区。本设计的管道定线按照主干管﹑干管﹑支管的顺序依次进行。并且在管线较短的和埋深较小的情况下,让最大区域的污水能自流排出。管道定线前对地形和用地布局、排水体制和线路数目、污水厂和出水口位置、道路宽度以及工业企业的分布情况进行考虑。首先,主干管沿城市东面河岸布置,基本与等高线平行。根据主干管的走向将污水处理厂设计在了河的下游。其次,应尽量让每根污水干管的流量平均分配,即让每条单独的干管管径尽量相同,来减少施工的难度和成本,并且因为地形地势的因素,干管基本与等高线垂直布置,使所有污水都能够通过重力自流排出。最后,在设计污水支管时,为便于用户接管排水,本设计采用的是低边式布置。见示意图：如图1。图3-1污水管网平面图3.2街区面积计算、地面标高的计算街区编号及街区面积计算：将各街区边上号码,并按各街区的平面范围计算他们的面积,用箭头标出个街区污水排除方向。以①号街区为例进行面积计算：其他街区面积计算方法同上,并将计算结果列入表1中。表3-1街区编号及街区面积街区编号12345678910街区面积〔ha2.29772.52352.59071.77794.19073.59523.29411.69423.88294.2122街区编号11121314151617181920街区面积〔ha3.45715.75764.75361.45231.93122.90082.67342.68953.53484.2189街区编号21222324252627282930街区面积〔ha6.07984.32594.05622.13972.30672.25603.35112.15203.32621.7423地面标高的计算：先将污水平面图用CAD绘制好,用"样条曲线"功能标出等高线,然后再利用CAD标注功能和内差法进行计算。结果列入污水管道水力计算表中。3.3污水设计计算划分设计管段,计算设计流量在图纸绘制完成后,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、集中流量及旁侧支管进入的点,作为检查井并对其编号。比流量计算：Ⅰ区平均日居民生活污水定额为220L/<cap·d>,且Ⅰ区的人口密度为250cap/ha,则每ha式中：——每公顷街区面积生活污水平均流量——居住生活污水定额——人口密度同理,由Ⅱ区平均日居民生活污水定额为240L/<cap·d>,且Ⅱ区的人口密度为270cap/ha居民区生活污水设计流量按下式计算：Q=式中Q——居民区生活设计流量〔L/sn——居民区生活污水定额〔L/〔cap.dN——设计人口数K——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居住区生活污水定额可参考居民生活用水定额或综合生活用水定额。居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的用水定额,结合建筑内部给排水水平和排水系统不及程度等因素确定。在按用水定额确定污水定额时,对给排水系统完善的的确可按用水定额的90％计,一般地区可按用水定额的80％计。若当地缺少实际用水定额资料时,可根据《室外给水设计规范》〔GBJ13—861997年局部修订条文规定的居民生活用水定额〔平均日和综合生活用水定额〔平均日〔见附录2-1集合当地实际情况选用。<2>设计人口指污水排水系统设计期限中期的规划人口数,时机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。〔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〔K、时〔K及总变化系数〔K。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定,因此需要求出总变化系数。K=<3-2>式中Q——平均日平均时无水流量〔L/s。当Q<5L/s时,K=2.3；Q>1000L/s时,K=1.32>工业废水流量工业企业建筑,管理人员用水定额可取30-50L/〔人.班；车间工人的生活用水定额一般取30-50L/〔人.班；用水时间为8h,小时变化系数为。工业建筑淋浴用水定额一般采用40-60L/〔人.班,延续用水时间为1h。工厂生产区生活污水设计流量式中：——工厂生产区生活污水设计流量——一般车间最大班的职工总人数——热车间最大班的职工总人数——一般车间最大班使用淋浴职工人数——热车间最大班使用淋浴职工人数表3-2车间性质每班每人生活污水量/L时变化系数每班没人淋浴污水量/L一般车间253.060热车间302.540式中：——工业废水设计流量,L/S；——生产每单位产品的平均废水量,——产品的平均日产量；T——每日生产时数；——总变化系数,因为=1,所以=工业废水流量主要来自工厂甲的污水排放。其数值在设计资料中已给出。表3-3工厂计量参数表工厂N1N2N3N4qmMT甲150100100801210016：表2污水干管设计流量计算表管段编号居住区生活污水量Q1集中流量设计流量

<L/s>本段流量转输流量

q2<L/s>合计平均

流量

<L/s>总变化

系数KZ生活污水

设计流量

Q1<L/s>本段

<L/s>转输

<L/s>街区编号街区面积

<ha>比流量q0

<L/<s*ha>>流量q1

<L/s>12345678910111230--102502531--1012.300.641.471.472.303.383.3810--91.471.472.303.382528.3829--963.600.642.302.302.305.295.2928--954.190.642.682.682.306.166.169--86.456.452.2014.192539.1927--8113.460.642.212.212.305.085.088--78.678.672.1318.462543.4626--7162.900.641.861.862.304.284.2825--7104.210.642.702.702.306.216.217--613.2213.222.0326.872551.8724--6216.080.643.893.892.308.958.9523--6204.220.642.702.702.306.216.216--519.8119.811.9438.512563.5122--5242.140.641.371.372.303.153.155--421.1821.181.9340.872565.8721--4282.150.641.381.382.303.173.1720--4234.060.642.602.602.305.985.984--325.1525.151.8947.632572.6319--3293.330.642.132.132.304.904.9046--1822.520.751.891.892.304.354.3547-183、44.370.753.283.282.307.547.5418--175.175.172.2511.6511.6544--1773.290.752.472.472.305.685.6845--178、95.580.754.184.182.309.619.6117--1611.8211.822.0624.3224.3239--16125.760.754.324.322.309.949.9440-1613、14、158.140.756.106.102.2113.5013.5016--1522.2422.241.9242.6942.6938--15172.670.752.012.012.304.624.6215--1424.0524.051.9045.7745.7737--1418、196.220.754.674.672.3010.7410.7414--1328.7228.721.8753.6053.6036--13224.330.753.243.242.307.457.4513--1231.9631.961.8458.9558.9535--1226、275.610.754.214.212.309.689.6834--12252.310.751.731.732.303.983.9812--1137.9037.901.8168.6068.6033--11301.740.751.311.312.303.01203.0132--1139.2139.211.8070.7170.7111--239.2139.211.8070.712090.713--227.2827.281.8851.202576.202--166.4966.491.70113.1445158.14水力计算在确定设计流量后,便可以从上有管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。主干管水力计算结果见表3。表3污水主干管水力计算表管段编号管道长度

L<m>设计流量

Q<L/s>管径

D<mm>坡度

I流速

v<m/s>充满度降落量

I*L<m>h/Dh<m>12345678910--925028.383500.00180.600.490.17150.459--816039.193500.00160.600.650.22750.2568--716043.463500.00170.650.650.22750.2727--632051.874000.00130.600.620.24800.4166--58063.514000.00200.750.640.25600.165--414065.874000.00190.750.650.26000.2664--312072.634000.00240.830.650.26000.28818--1718011.653000.00380.600.300.09000.68417--1628024.323500.00210.600.460.16100.58816--1513042.693500.00170.650.650.22750.22115--1414045.773500.00210.700.640.22400.29414-1310053.604000.00120.600.650.26000.1213--1217058.954000.00160.670.650.26000.27212--1116068.604000.00220.800.650.26000.35211--28090.714500.00190.750.650.29250.1523--255076.204500.00130.660.650.29250.7152--1270158.146000.00120.750.700.42000.324标高<m>埋设深度<m>地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161741.3140.5336.1335.6835.9635.515.004.6740.5339.9235.6835.4335.4535.204.734.3739.9239.4335.4335.1535.2034.934.374.1539.4338.4535.6835.2635.4335.013.603.4438.4538.2535.2635.1035.0134.853.043.4038.2537.7335.1034.8434.8434.583.012.7537.7337.4034.8434.5534.5834.292.752.7141.1240.4135.9135.2335.8235.145.004.9740.4139.7335.8035.2135.6435.054.424.3339.7339.4835.2134.9934.9934.764.394.3739.4839.0934.9934.7034.7734.474.364.2739.0938.8235.2335.1134.9734.853.723.9738.8238.1735.1134.8434.8534.583.573.1938.1737.6434.8434.4934.5834.233.193.0137.6437.2235.0234.8734.7334.582.462.6437.4037.2235.0834.3734.7934.082.163.1437.2237.1036.0035.6835.5835.261.041.84绘制管道平面图和刨面图通过以上计算结果绘制管道平面图和主干管剖面图各一张〔 A3四、雨水设计计算4.1管道定线划分排水流域和管道定线根据城市的总体规划图,按实际地形并靠重力流划分排水流域。图2所示的是一个地势由西向东逐渐降低的沿河城市,河流位于城市的最东端。该城市没有明显的分水线,故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分,但由于Ⅰ、Ⅱ区径流系数不同,因此分为两区域进行计算。本设计按照沿与等高线垂直的西至东走向设置干管,在各主要干道上依次设置雨水检查井。由于地形对排除雨水有利,拟采用分散出口的雨水管道布置形式。各干管汇集的雨水,各自通过雨水泵站后直接排入河中。此外,为了保证每条干管承担的汇水面积不会过大,管道长度不宜过长,且较为细致的划分汇水面积。图4-1雨水管网平面图划分排水面积,设计管段①管到定线基本完成后,根据：让每根干管都能尽量平均分配水量,每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管道的原则划分,并且让进入每个雨水口的水量尽量相同。在管道转弯处、管径或坡度改变处,有支管接入处都应设置检查井。划分出76块汇水面积、设置39个检查井,并且根据每根管段长度在200m以内的前提,进行设计管段的划分。汇水面积除街区外,还包括街道,汇水面积基本以1~3ha为单位逐步增长。对于同一检查井计算出不同埋深的处理：应当取其中最深的那一个。②将每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向表住在图2中。③绘图完成后,将各检查井地面标高用内差法算出列入表4；将各段管道长度列入表5；同时通过CAD面域功能计算出各汇水面积,列入表6。表4-1检查井地面标高表检查井编号地面标高

<m>137.75238.22338.70439.42539.66640.51741.15841.79936.951037.411137.801238.471339.321440.501541.281642.03表4-2管道长度表管段编号管道长度

m16—15170.715—14248.314—13341.313—12312.8512—11222.4511—10114.7510—9125.658—7202.757—6180.356—5279.255—4127.754—3243.23—2173.752—1144表4-3汇水面积计算表设计管段编号本段汇水面积编号本段汇水面积

<ha>转输汇水面积

<ha>总汇水面积

<ha>16—15151.100.001.1015—141、182.372.374.7414—134、21、224.806.3611.1613—127、255.494.9110.4012—1110、28、293.723.977.6911—10130.872.533.4010—9无0.000.440.448—731、502.610.002.617—634、522.072.284.356—537、614.552.867.415—440、711.712.103.814—343、73、773.371.084.453—246、791.620.582.202—1491.660.001.66雨水口的设置在管道的交叉处和低洼处；建筑物单元的出入口附近；建筑物雨落管附近；建筑物前后空地和绿地低洼的适当位置处设置雨水口。雨水口的布置遵循沿街道布置间距200m左右4.2各项参数的确定径流系数根据设计任务书中所给,参考表3,得1~7管段处径流系数重现期,地面积水时间根据设计任务书中所给数据得知：该城市暴雨设计重现期为1年,地面集水时间为10min。径流量暴雨强度公式为：QUOTE200.7341+0.752logpt+17.90.71,其中：；；；。4.3水力计算基础数据计算1.基本数据〔管长、汇水面积、设计地面标高：表中,第1项为需要计算的设计管段,从地势高到低依次写出。第2、3、13、14项从表8、9、10中取得。2.根据确定设计参数求单位面积径流量：计算中假定管段的设计流量均从管段的起点进入,即各管段的起点为设计断面。因此,各管段的设计流量是按该管段起点,即上游管段终点的设计降雨历时〔集水时间进行计算的。3.设计流量计算：用个设计管段单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计流量。式中：；；。4.管径、管道坡度、流速的选取：在求得设计流量后,即可进行水力计算,求管径,管道坡度和流速。在查水力计算图或表示,Q、v、I、D,4个水力因素可以相互适当调整,使计算结果既要符合水力计算设计数据的规定,又应经济合理。本利地面坡度较小,甚至地面坡度与管道坡向正好相反,为不使管道埋深增加过多,管道坡度宜取小值。但所取坡度应能使管内水流速不小于最小设计流速。计算采用钢筋混凝土圆管〔满流,n=0.013水力计算表〔《排水工程》上册〔第四版孙慧修主编P173。根据流速v≥0.75,并且坡度不宜过大的条件,将确定的管径、坡度、流速各值列入表中第8、9、10项。第11项管道的输水能力Q’是指在水力计算中管段在确定的管径、坡度、流速的条件下,实际通过的流量。该值等于或略大于设计流量Q。将此值列入第11项中。5.管内雨水流行时间t2①在确定管径,管道坡度和流速后,可以得出管内雨水流行时间。例：管段1～2的管内雨水流行时间QUOTEt2=L1~2此后的QUOTEt2为各管段的加和,例如7～8管段。将此值列入表中第②计算结果代入单位面积径流量公式,计算下一管段设计流量。例：管段2～3的,代入公式得,得本段设计流量6.管道输水能力Q’的计算：该值应等于或略大于设计流量Q,并取整。例如：管段2～3段设计流量为290.36,取整为300.00。7.坡降计算：坡降为管段长度乘以管道坡度得到该管段起点与终点之间的高差,即降落量。如1～2的降落量。列入表11中第12项。8.设计管内底标高与管道埋深计算：①起点埋深根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载的要求,确定管道起点的埋深或管底标高。雨水口起点深度定为1.0-2.0m之间。本设计起点埋深定为2.00m②管内底标高即埋设深度用起点地面标高减去该点管道埋深得到该点管底标高,列入表11中第15项。用该值减去1、2两点的降落量得到终点2的管底标高,列入表11中第16项。用2点的地面标高减去该点的管底标高得该点的埋设深度,列入表11中第18项。雨水管道各设计管段在高程上采用管顶平衔接。即上下级管线管顶标高相同,管内底衔接相差一个管径差即可。．注意事项：①在划分割设计管段的汇水面积时,应尽可能使各设计管段的汇水面积均匀增加,否则会出现下游管段的设计流量小于上一管段设计流量的情况。如果出现,是因为下游管段的集水时间大于上一管段的集水时间,故下游管段的设计暴雨强度小于上一管段的暴雨强度,而总汇水面积只有很小增加的缘故。若出现了这种情况,应去上一管段的设计流量作为下游管段的设计流量。例如附录2中10~11段。②本例只进行了干管的水力计算,实际上在设计中,干管与只管是同时进行计算的。在支管与干管相接的检查井处,必然会有两个值和两个管底标高值。在继续计算相交后的下一个管段时,应采用大的那一个值和小的那个管底标高值。表4-4雨水干管水力计算表管段编号管长Lt=10+2∑L/<v*60>t/min比流量设计流量q0Q汇水面积L/<v*60>2∑L/<v*60>t<L/<s*ha>><L/s>16--15170.71.102.855.0020.0095.008786104.3932815--14248.34.744.1413.2836.5565.887321312.4772114--13341.311.165.6924.6559.3147.760702532.8219713--12312.8510.405.2135.0880.1638.738891402.7963312--11222.457.693.7142.5094.9934.348757264.1161811--10114.753.401.9146.32102.6432.498726110.3892310--9125.650.442.0950.51111.0230.71784313.3799248--7202.752.613.3857.27124.5427.69411872.308657--6180.354.35