《给排水管道工程》课程设计说明书-污水管道系统设计

本科《给排水管道工程》课程设计说明书污水管道系统设计学院环境与能源学院专业环境工程1设计目的本次的污水管道系统设计任务是进行某街坊的排水系统设计。根据课程任务书上所提供的各种数据及材料，并结合规范和书本中的公式和经验数据进行设计。具体内容包括污水干管以及主干管的排水管网布置，首先进行布线、确定参数，然后进行管段水力计算（管长、流速、管径、充满度、设计流量、输水能力和标高、管道埋深等）。最后绘制污水管网的平面图和主干管剖面图。2设计原始资料试根据图所示的街坊平面图，布置污水管道，并从工厂接管点至污水厂进行管段的水力计算，绘出管道平面图和纵断面图。已知：（1）人口密度为400人/；（2）污水量标准为140L/人.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，生产污水设计流量为26.4L/s，工厂排出口地面标高为43.5m，管底埋深不小于2m，土壤冰冻深为0.8m。（4）沿河岸堤坝标高40m。3设计要求设计说明书一份，污水管网平面图一张（A3），主干管纵剖图一张（A3），管段流量计算表，水力计算表各一张。4设计内容4.1布置污水管道从街坊平面图可看出，该地区地市自西北向东南方向倾斜，坡度较小，无明显分水线，可划分为一个排水流域。街道干管布置考虑到地势高低，沿街道自北向南布置。主干管布置在小区南面，利用地势高度减少埋深。整个管道系统呈截流式形式布置。4.2街道编号及计算面积将各个街区编上号码，并按各地区的平面布置计算它们的面积，列入表中。用箭头标出个街区污水排出的方向。4.3划分设计管段，计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各支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，作为设计管段的起讫点的检查井并编上号码。本设计总以工厂接管点为主干管起点，污水厂为终点，根据设计流量情况，可划分为①~②，②~③，③~④，④~⑤，⑤~⑥。本设计中，居住区人口密度为400人/104m2，居住区生活污水定额为140L/(人•d)，则每104m2街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：q各设计管段的设计流量列表进行计算。在初步设计中计算干管和主干管的设计流量，列入污水干管设计流量计算表。本设计中有1个集中流量，在检查井1进入管道，设计流量为：（26.4+8.24+6.84）=41.48（L/s）。设计管段①~②为主干管的起始管段，只有集中流量（工厂排出的工业废水）41.48L/s。4.4水力计算4.4.1水力计算步骤在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管个设计管段的水力计算。水力计算步骤如下：（1）从管段平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入水力计算表中第2项。（2）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第10、11项。（3）计算每一设计管段的地面坡度（地面坡度=地面高差/距离），作为确定管道坡度时参考。（4）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。将所确定的管径D、坡度I、流速v，充满度h/D分别列入水力计算表第4、5、6、7项。（5）确定其他管段的管径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即可确定D的那张水力计算图或表中查出相应的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，将计算结果填入水力计算表相应的项中。（6）设计各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋没深度：①根据设计管段长度和管道坡度求降落量。②根据管径和充满度求管段的水深。③确定管网系统的控制点。本例中对主干管埋深起决定作用的控制点是1点。1点是主干管的起始点，它的埋深受工厂排出口埋深的控制，定为2.0m，将该值列入表中16项。④求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋没深度。例如，1点的管内底标高等于1点的地面标高减1点的埋深，列入表中第14项；2点的管内底标高等于1点管内底标高减降落量，列入表中第15项；2点的埋设深度等于2点的地面标高减2点的管内底标高，列入表中第17项。管段上下端水面标高等于相应点的管内底标高加水深，列入表中第12项。根据管段在检查井出采用的衔接方法，可确定下游管段的管内底标高。例如，管段1~2与2~3的管径不同，采用管顶平接。即管段1~2中的2点与2~3中的2点的管顶标高应相同。又如管段3~4与4~5管径相同，可采用水面平接。即管段3~4与4~5中的4点的水面标高相同。4.4.2管道水力计算注意事项：①必须细致研究管道系统的控制点。这些控制点常位于本区的最远或最低处，它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。②必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系。使确定的管道坡度，在保证最小设计流速的前提下，又不使管道的埋深过大，以及便于支管的接入。③水力计算自上游依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量逐段增加设计流速也应相应增加。如流量保持不变，流速不应减小。只有在管道坡度由大骤然变小的情况下，设计流速才允许减小。另外，随着设计流量逐段增加，设计管径也应逐段增大，但当管道坡度骤然增大时，下游管段的管径可以减小，但缩小的范围不得超过50~100mm。④在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁被抽刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。这就有可能是下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在适当的点可设置跌水井，管段之间采用跌水连接。⑤水流通过检查井时，常引起局部水头损失。为了尽量降低这项损失，检查井底部在直线管道上要严格采用直线，在管道转弯处要采用匀称的曲线。通常直线检查井可不考虑局部损失。⑥在旁侧管与干管的连接点处，要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管接入。若连接处旁侧管的埋深大于干管埋深，则需在连接处的干管上设置跌水井，以使旁侧管能接入干管。另一方面，若连接处旁侧的管底标高比干管的管底标高高出许多，为使干管有较好的水力条件，需在连接处前的旁侧管上设置跌水井。5、附表5.1污水管道平面布置污水管道平面区域布置表街区编号(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)街区面积(104m2)7.57.56.46.46.46.4街区编号(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)街区面积(104m2)6.46.46.06.06.46.46.45.2污水干管设计流量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(L/s)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(104m2)比流量q0(L/(s·104m2))流量q1(L/s)1234567891011121~241.4841.482~3(1)(2)(3)(7)27.80.64818.0118.011.9735.4841.4876.963~4(10)(11)(12)18.40.64811.9218.0129.931.8655.6741.4896.854~5(13)6.40.6484.1529.9334.081.8362.3741.48103.855~6(4)(5)(8)(9)(14)320.64820.7434.0854.821.7495.3941.48136.875.3污水主干管水力计算表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)标高(m)埋没深度(m)h/Dh(m)地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端12345678910111213141516171~232541.483500.00390.870.500.1751.2743.542.841.67540.40541.540.232.02.572~322076.964000.00300.890.650.2600.6642.842.440.4439.7840.1839.522.622.883~434596.854500.00240.890.650.2930.82842.441.639.76338.93539.4738.6422.932.9584~5340103.854500.00250.930.65