管網課程設計---某區(qū)排水管網新建工程初步設計

1、<p>　　《給水排水工程及管網》</p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　二○一二年 六月 十七日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1．設計目的3</b></p><p>

2、　　2．設計要求和設計指標3</p><p><b>　　2.1設計要求3</b></p><p><b>　　2.2設計指標3</b></p><p><b>　　3．設計內容4</b></p><p><b>　　3.1工程概況4</b>&l

3、t;/p><p>　　3.2 污水管網設計4</p><p>　　3.2.1 污水排水管網定線4</p><p>　　3.2.2街區(qū)編號及面積、綜合生活污水定額、地面標高計算5</p><p>　　3.2.3劃分設計管段，計算設計流量6</p><p>　　3.2.4 各管段水力計算9</p>&l

4、t;p>　　3.2.5 污水管道平面圖和剖面圖15</p><p>　　3.3 雨水管網設計16</p><p>　　3.3.1 雨水管網定線17</p><p>　　3.3.2 各管段雨水匯水面積計算17</p><p>　　3.3.4 各管段水力計算19</p><p>　　3.3.5 雨水管道平

5、面圖和剖面圖22</p><p><b>　　4.總結23</b></p><p>　　5主要參考文獻24</p><p><b>　　1．設計目的</b></p><p>　　本課程設計是《給水排水工程及管網設計》課程教學的重要實踐環(huán)節(jié)，其目的是加深理解所學知識，培養(yǎng)綜合分析和解決實際管網工

6、程設計問題的初步能力，使我們在設計、運算、繪圖、查閱資料和使用設計手冊、設計規(guī)范等基本技能上得到初步訓練和提高。</p><p>　　2．設計要求和設計指標</p><p><b>　　2.1設計要求</b></p><p>　?。?）設計前進行區(qū)域情況調查，熟悉原始資料及總體設計原則；</p><p>　　（2）設計過

7、程中，要求學生認真復習相關的基本概念和原理知識； </p><p>　?。?）課程設計說明書要求內容完整、計算準確、論述簡潔、文理通順、裝訂整齊；</p><p>　　（4）課程設計圖紙應能較好地表達設計意圖，圖面布局合理、正確清晰，設計圖紙所采用的比例、標高、管徑、編號和圖例等應符合《給水排水制圖標準》的有關規(guī)定。 </p><p>　?。?）在設計過程中應獨立思

8、考，在指導教師幫助下完成工作，嚴禁抄襲。</p><p><b>　　2.2設計指標</b></p><p><b>　　1.城市總平面圖</b></p><p>　　現(xiàn)有的比例為 1:5000的漳州某地區(qū)平面圖一張，圖中有等高線。</p><p>　　2.城市人口密度及污水定額見表1</p&

9、gt;<p>　　表1 城市人口密度</p><p>　　3.一般車間生活污水定額25 L/(人·班)，高溫車間生活污水定額30 L/(人·班)；一般車間淋浴生活污水定額40 L/(人·班)，高溫車間淋浴污水定額60 L/(人·班)。</p><p>　　4.暴雨設計重現(xiàn)期為 1 年，地面集水時間t1為 10 min

10、。該城市的暴雨強度公式為： 。</p><p>　　5. 地面徑流系數(shù)見表2。</p><p>　　表2 各區(qū)地面徑流系數(shù)</p><p><b>　　3．設計內容</b></p><p><b>　　3.1工程概況</b></p><p>　　A區(qū)位于某市的南部，地勢平

11、坦，地面高程一般為6.5米。距市區(qū)18公里，屬九龍江流域，粵閩兩省交界處，東鄰S市，西靠天X鎮(zhèn)，北為Z亭、城南，南傍橫澗、平橋鎮(zhèn)與F山區(qū)相接。</p><p>　　A區(qū)地理條件優(yōu)越，公路交錯，境內河流縱橫，水陸交通便捷，中河從A區(qū)東部貫穿而過。該地區(qū)地勢西高東低，坡度較小。在城區(qū)南面有一條自北向南流的天然河流，河流常年水位2m。城區(qū)在建設中被分成了Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)，Ⅰ區(qū)有一工廠甲。</p><p&g

12、t;　　3.2 污水管網設計</p><p>　　3.2.1 污水排水管網定線</p><p>　　正確的定線是合理的、經濟的設計污水管道系統(tǒng)的先決條件，是污水管道設計系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　從城市平面圖中可知該地區(qū)地勢自西向東傾斜，坡度較小，有一條分水線，劃分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)。本設計的管道定線按照主干管﹑干管﹑支管的順序依次進行。并且在管線較短的和埋深較

13、小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能重力流排出。</p><p>　　管道定線前對地形和用地布局、排水體制和線路數(shù)目、污水廠和出水口位置、道路寬度以及工業(yè)企業(yè)的分布情況進行考慮。首先，主干管沿城市東面河岸布置，基本與等高線平行。根據主干管的走向將污水處理廠設計在河流的下游，以使處理后的水對該區(qū)生活產生的影響最小，其次，應盡量讓每根污水干管的流量平均分配，即讓每條單獨干管在選擇管徑的時候不跳級選擇，以減少施工難度和施工成

14、本，最后，在設計污水支管時，為便于用戶接管排水，本設計采用的是低邊式布置。如圖1所示。</p><p>　　圖1污水管網平面布置圖</p><p>　　3.2.2街區(qū)編號及面積、綜合生活污水定額、地面標高計算</p><p>　?、?街區(qū)編號及街區(qū)面積計算：</p><p>　　將各街區(qū)邊上號碼，并按各街區(qū)的平面范圍計算他們的面積，用箭頭標出

15、個街區(qū)污水排除方向。</p><p>　　以①號街區(qū)為例進行面積計算</p><p>　　其他街區(qū)面積計算方法同上，并將計算結果列入表3中。</p><p>　?、?綜合生活污水定額確定：</p><p>　　由《排水工程》上冊（第四版）孫慧修主編 P160附錄2-1 注2 查得 福建省應屬于一區(qū)，由 注1 查得 該城市屬于中型城市，即取區(qū)間

16、170～280 L/(cap·d)之間，得到綜合生活污水定額為230L/(cap·d)。將此值帶入污水管道計算中以得到相應結果。</p><p>　　③ 地面標高的計算：</p><p>　　先將污水平面圖用CAD繪制好，用“樣條曲線”功能標出等高線，然后再利用CAD標注功能和內差法進行計算。結果列入污水管道水力計算表中，如表4所示。</p><p&

17、gt;　　3.2.3劃分設計管段，計算設計流量</p><p>　　在圖紙繪制完成后，根據設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入的點、集中流量及旁側支管進入的點，作為檢查井并對其編號。</p><p>　　各設計管段設計流量列表進行計算，如表4所示。</p><p>　　1. 居民生活污水流量</p><p><b&

18、gt;　　比流量計算：</b></p><p>　　Ⅰ區(qū)每ha街區(qū)面積額的生活污水平均流量（比流量）為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　同理，Ⅱ區(qū)的比流量</b></p><p>　　本段流量：從管段沿線街坊直接排入設計管段（干管或主干管）的生活

19、污水平均流量。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　例：設計管段例：設計管段50~48中，面積為1.84ha的1號街區(qū)的生活污水直接排入設計管道50~48中，此段有本段流量：</p><p>　　輸流量：從旁側支管或游的設計管段轉輸?shù)纳钗鬯骄髁俊?lt;/p><p>　　例：設計管段45~4

20、2，該管段的轉輸流量是從旁側支管50~48，49~48~45，47~45，46~45管段流入的生活污水平均流量，其值為：</p><p>　　合計平均流量：生活污水本段流量與轉輸流量之和。</p><p>　　例：設計管段15--14，該管段的合計平均流量為本段流量與轉輸流量之和，其值為：</p><p><b>　　總變化系數(shù)：</b><

21、;/p><p>　　污水總變化系數(shù)采用公式計算，式中，Q—平均日平均時污水量,L/s；當Q≤5 L/s時，Kz=2.3；Q≥1000 L/s時，Kz=1.3。將計算結果列入表內。</p><p>　　生活污水設計流量：合計平均流量與總變化系數(shù)的乘積。</p><p>　　例：設計管段50~48段的生活污水設計流量通過上式計算得出此段設計流量為：。</p>

22、<p>　　2.集中流量：從工業(yè)企業(yè)或其他大型公共建筑物流來的污水量。</p><p>　　工廠甲廢水量分為生活廢水和生產廢水。</p><p><b>　　工業(yè)廢水量計算</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Qm——工業(yè)廢水設計流量，L/s；</

23、p><p>　　qm——生產每單位產品的平均廢水量，m3；取1.5m3；</p><p>　　M——產品的平均日產量；取200。</p><p>　　T——每日生產時數(shù)；</p><p>　　K總——總變化系數(shù)，因為K日=1，所以，K總=K時。</p><p><b>　　生活廢水量計算</b><

24、;/p><p>　　所以工廠甲污水量 </p><p>　　3.總設計流量： 居住區(qū)生活污水量+集中流量=總設計流量。</p><p>　　例：設計管段50~48的設計流量為其生活污水設計流量與集中流量之和，其值為：</p><p>　　3.2.4 各管段水力計算</p><p>　　在確定設計流量后，便可以

25、從上有管段開始依次進行主干管各設計管段的水力計算。主干管水力計算結果見表4。</p><p>　　1.管段長度：從管道平面布置圖上量出每一設計管段的長度，列入表5的第 </p><p>　　2項中。例如48—45設計管段的長度為144m。</p><p>　　2. 檢查井地面標高： 將各設計管段的設計流量列入表中第3項。由表4得48—45管段的設計流量為8

26、.68L/s。設計管段起訖點檢查井出的地面標高，由 CAD圖中，內差法計算得到，列入表中第10、11項。48、45號檢查井地面標高分別為27.80m、27.60m。</p><p>　　3.地面坡度： ，作為確定管道坡度時的參考，例如，管段48—45的</p><p>　　4. 確定設計管段管徑以及設計流速v，設計坡度I，設計充滿度h/D:</p><p><

27、b>　　依據：</b></p><p>　　a ：設計流量為8.68L/s </p><p>　　b：污水管道設計中，充滿度h/D<1。《排水工程》上冊（第四版）孫慧修主編P34 表2-8 最大設計充滿度的限制條件：</p><p>　　最大設計充滿度 表5</p><p><b&

28、gt;　　充滿度示意圖</b></p><p>　　c ：根據國內污水管道實際運行情況的觀測數(shù)據并參考國外經驗，污水管道的最小設計流速定為0.6m/s。最大設計流速是保證管道不被沖刷損壞的流速。該值與管道材料有關，通常，金屬管道的最大設計流速為10m/s，非金屬管道的最大設計流速為5m/s。且流速要有遞增趨勢。</p><p>　　d ：在街區(qū)和廠區(qū)內最小管徑為300mm,在街

29、道下為300mm。在本設計任務中，選取最小管徑為300mm。</p><p>　　e : 最小設計坡度：不同管徑的污水管道應有不同的最小坡度。具體規(guī)定：:管徑300mm的最小設計坡度為0.003。</p><p>　　由《水污染控制工程》上冊 高廷耀 主編 P220 附錄二 附圖2-3查得相關數(shù)據，列入表4中第4、5、6、7項中，48—45管段的管徑D=300m，坡度I=0.0044,

30、流速v=0.60m/s，充滿度h/D=0.26。</p><p>　　5. 降落量：48—45管段降落量為 。其他管段同此，將降落量列入表4中第9項。</p><p>　　6. 水深的計算:48—45管段水深 。其他管段同此，將水深列入表6中第8項。</p><p>　　7. 設計管段上、下段管內底標高，水面標高，埋設深度計算：</p><p&

31、gt;　?、?根據: 《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的工業(yè)廢水管道，管底可埋設在冰凍線以上0.15m。 車行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。街坊污水管道起點最小埋深應有0.6~0.7m。</p><p>　　覆土厚度及埋設深度示意圖</p><p>　　◆說明：管內底埋深=最小覆土厚+管徑=0.7+0.3=1.0m</p>&l

32、t;p>　　管內底埋深=冰凍線+0.15=0+0.15=0.15m</p><p>　　由于以上說明，在初步水力計算中定干管起點埋深為1.0m。</p><p>　　當上下級管徑不同時，采用管頂平接，即上下級管頂標高相同，也就是37～36中終點與36～35中3起點的管頂標高應相同。所以管段36～35中起點的管內底標高為24.06-0.4+0.35=24.01m。求出35點的管內底標高

33、后，按照前面講的反向計算方法即可求出終點的管內底標高（終點管內底標高減去降落量），36、35點的水面標高（各點管內底標高加水深）及埋設深度（各點地面標高減去對應的管內底標高）。</p><p>　　當管徑相同時，采用水面平接，即上下級水面標高相同。又如管段36～35與35～5管徑相同，可采用水面平接。即36～35與35～5中35點的水面標高相同，得35點的水面標高。然后用35點的水面標高減去降落量，求得5點的水面

34、標高。將35、5點的水面標高減去水深0.26m求出相應點的管底標高。進一步用地面標高減去管內底標高，求出35、5點埋深。 </p><p>　　其余管段的設計流量計算方法相同。</p><p><b>　　8. 管段銜接：</b></p><p>　　水面平接，圖（1）： 管頂平接圖（2）：&l

35、t;/p><p>　　當設計管段管徑不同，且有所增加時，采用管頂平接，如上圖（2）。當設計管段管徑不變時，采用水面平接如上圖（1）</p><p>　　表6 污水水力計算表</p><p>　　3.2.5 污水管道平面圖和剖面圖</p><p>　　根據表4污水干管設計流量計算表中得到的數(shù)據，選定比例尺，畫出污水管道平面圖和剖面圖分別如圖1和圖

36、2所示。</p><p>　　圖2 污水管道平面布置圖</p><p>　　圖3 污水管道剖面圖</p><p>　　3.3 雨水管網設計</p><p>　　3.3.1 雨水管網定線</p><p>　　根據城市的總體規(guī)劃圖，按實際地形并靠重力流劃分排水流域。圖4所示的是一個地勢由西向東逐漸降低的沿河城市，河流位于城

37、市的最東端。該城市沒有明顯的分水線，故排水流域按城市主要街道的匯水面積劃分，但由于Ⅰ、Ⅱ區(qū)徑流系數(shù)不同，因此分為兩區(qū)域進行計算。本設計按照沿與等高線垂直的西至東走向設置干管，在各主要干道上依次設置雨水檢查井。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。各干管匯集的雨水，各自通過雨水泵站后直接排入河中。此外，為了保證每條干管承擔的匯水面積不會過大，管道長度不宜過長，且較為細致的劃分匯水面積。</p><p

38、>　　圖4 雨水管道平面布置圖</p><p>　　3.3.2 各管段雨水匯水面積計算</p><p>　?、?管到定線基本完成后，根據：</p><p>　　讓每根干管都能盡量平均分配水量，每一設計管段所承擔的匯水面積可按就近排入附近雨水管道的原則劃分，并且讓進入每個雨水口的水量盡量相同。</p><p>　　在管道轉彎處、管徑或坡

39、度改變處，有支管接入處都應設置檢查井。</p><p>　　劃分出80塊匯水面積、設置50個檢查井，并且根據每根管段長度在200m以內的前提，進行設計管段的劃分。匯水面積除街區(qū)外，還包括街道，匯水面積基本以1~2 ha為單位逐步增長。</p><p>　　對于同一檢查井計算出不同埋深的處理：應當取其中最深的那一個。</p><p>　?、?將每塊匯水面積的編號、面積

40、數(shù)、雨水流向表住如圖4所示。</p><p>　?、?繪圖完成后，將各檢查井地面各匯水面積列入表7，將標高用內差法算出、以及各段管道長度列入表8.</p><p><b>　　3.雨水口的設置</b></p><p>　　在管道的交叉處和低洼處；建筑物單元的出入口附近；建筑物雨落管附近；建筑物前后空地和綠地低洼的適當位置處設置雨水口。雨水口的布

41、置遵循沿街道布置間距200m左右。 </p><p>　　3.3.3 劃分設計管段及設計流量計算</p><p><b>　　1. 徑流系數(shù)</b></p><p>　　根據設計任務書中所給，參考表2，得50~5管段處徑流系數(shù)。</p><p>　　2. 設計重現(xiàn)期P、地面積水時間</p><p>

42、;　　根據設計任務書中所給數(shù)據得知：該城市暴雨設計重現(xiàn)期為1年，地面集水時間為10min。</p><p>　　3. 單位面積徑流量</p><p>　　根據設計任務書，該城市的暴雨強度公式為： ， </p><p><b>　　其中：；；</b></p><p><b>　　；。</b>&l

43、t;/p><p>　　各管段的設計流量計算結果如表8 所示</p><p>　　表8 各管段設計流量表</p><p>　　3.3.4 各管段水力計算</p><p>　　50~5管段水力計算結果見表9</p><p>　　1.基本數(shù)據（管長、匯水面積、設計地面標高）：</p><p>　　

44、表9中，第1項為需要計算的設計管段，從地勢高到低依次寫出。第2、3、13、14項從表8和圖4中得出。</p><p>　　2. 根據確定設計參數(shù)求單位面積徑流量：</p><p>　?、?計算中假定管段的設計流量均從管段的起點進入，即各管段的起點為設計斷面。因此，各管段的設計流量是按該管段起點，即上游管段終點的設計降雨歷時（集水時間）進行計算的。也就是說在計算各設計管段的暴雨強度時，用的t

45、2只應按上游各管段的管內雨水流行時間之和求得。如管段50~47，是起始管段，故，將此值列入表9中第4項。</p><p>　?、?單位面積徑流量 是暴雨強度 與徑流系數(shù)的乘積，即，又由 （在起始點 ，m=2），P=1,求得管段50～47的起始點</p><p>　　3. 設計流量計算：</p><p>　　用個設計管段單位面積徑流量乘以該管段的總匯水面積得設計流量。

46、</p><p><b>　　式中：；； </b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　例：50~47管段的。</p><p>　　4. 管徑、管道坡度、流速的選?。?lt;/p><p>　　在求得設計流量后，即可進行水力計算，求管徑，管道坡度和流速。在查

47、水力計算圖或表示，Q、v、I、D ，4個水力因素可以相互適當調整，使計算結果既要符合水力計算設計數(shù)據的規(guī)定，又應 經濟合理。本利地面坡度較小，甚至地面坡度與管道坡向正好相反，為不使管道埋深增加過多，管道坡度宜取小值。但所取坡度應能使管內水流速不小于最小設計流速。計算采用鋼筋混凝土圓管（滿流，n=0.013）水力計算表（《排水工程》上冊（第四版）孫慧修主編 P173 ）。</p><p>　　根據流速v=1.00，

48、并且坡度不宜過大的條件，將確定的管徑、坡度、流速各值列入表中第8、9、10項</p><p>　　5. 管內雨水流行時間 的計算：</p><p>　?、?在確定管徑，管道坡度和流速后，可以得出管內雨水流行時間。</p><p>　　例：管段50～47的管內雨水流行時間 </p><p><b>　　6. 坡降計算：</b&

49、gt;</p><p>　　坡降為管段長度乘以管道坡度得到該管段起點與終點之間的高差，即降落量。如50～47的降落量。列入表11中第11項。</p><p>　　7. 設計管內底標高與管道埋深計算：</p><p><b>　?、?起點埋深</b></p><p>　　根據冰凍情況、雨水管道銜接要求及承受荷載的要求，確定

50、管道起點的埋深或管底標高。雨水口起點深度定為1.0-2.0m之間。本設計起點埋深定為1.50m，將該值列入表11的第17項。</p><p>　?、?管內底標高即埋設深度</p><p>　　用起點地面標高減去該點管道埋深得到該點管底標高，即28.0--1.50=26.50m。列入表11中第14項。用該值減去50、477兩點的降落量得到終點47的管底標高，即26.5-0.62=25.88m

51、。列入表 11中第15項。用47點的地面標高減去該點的管底標高得該點的埋設深度，即27.8-25.88=1.92m。列入表11中第17項。</p><p>　　雨水管道各設計管段在高程上采用管頂平銜接。即上下級管線管頂標高相同，管內底銜接相差一個管徑差即可。</p><p>　　3.3.5 雨水管道平面圖和剖面圖</p><p>　　根據表9雨水干管設計流量計算表中

52、得到的數(shù)據，選定比例尺，畫出污水管道平面圖和剖面圖分別如圖5和圖6所示。</p><p>　　圖5 雨水管道平面布置圖</p><p><b>　　圖6雨水干管剖面圖</b></p><p><b>　　4.總結</b></p><p>　　通過對題為《給水排水工程及管網》的課程設計，我發(fā)現(xiàn)自己所學

53、理論對于實際應用還有較大差距，對雨污水管線的定線方式很多，如何選擇高效經濟的排水管線成為決定排水效率的關鍵因素，這就需要我們掌握更多的理論和實踐知識，而這也是我們的短板所在。這次課程設計對我們學習《水污染控制工程·上》的成果是一次很好的檢驗，可以讓我們發(fā)現(xiàn)不足，也可以改進學習方式方法。</p><p>　　此次課程設計，是由獨立自主完成的，在學習本專業(yè)課程的同時也使其他如CAD知識得到鞏固。在設計過程中

54、，比例尺的選擇非常重要，也因此出現(xiàn)了很多重復的工作。總之，此次課程設計設計需要綜合性的知識結構才能完成，使我們發(fā)現(xiàn)了自己的不足，同時也學到了更多的知識。</p><p><b>　　5．主要參考文獻</b></p><p>　　[1] 高廷耀，顧國維，周琪. 水污染控制工程[M]. 北京：高等教育出版社，2007：66-82,101-108.</p>&

55、lt;p>　　[2] 張思梅，任才佳，李揚. 室外排水管道施工[M]. 安徽：合肥工業(yè)大學出版社，2010: 1-44.</p><p>　　[3] 重慶建筑工程學院. 排水工程。北京：中國建筑工業(yè)出版社，1981: 1-82.</p><p>　　[4] 孫慧修，于郝以瓊。排水工程[M]。北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009: 23-96.</p><p>