排水工程课程设计说明书

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1、目 录1. 设计原始资料-22. 设计任务-33. 污水管道的设计-33.1 在小区平面图上布置污水管道-33.2 街区编号并计算其面积-33.3 划分设计管段，计算设计流量-43.4 水力计算-53.5 注意事项-73.6 污水主干管水力计算表-73.7 绘制管道平面图和纵剖面图-74. 雨水管道的设计-74.1 划分排水流域和管道定线-74.2 划分并计算各设计管段的汇水面积-84.3 确定各排水流域的平均径流系数、设计重现期P、地面集水时间以及折减系数m-84.4 求单位面积径流量q0 -94.5 列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，以求得各管段的设计流量-94.6 绘制雨水管道平面图

2、及纵剖面图-94.7 注意事项-95. 设计小结-96. 参考文献-107. 图纸部分1.设计原始资料1.1湖南地区某城镇总平面图一张。1.2居住情况：表1区域名称街坊人口密度（人/公项）房屋建筑层数卫生情况近期远期河南区3505005室内有给水排水卫生设备和淋浴设备河北区3504003室内有给水排水卫生设备和淋浴设备1.3城市位于我国的湖南地区，冻线深度为0.20.4米；年平均降雨量为1400毫米。1.4土壤为砂粘土，地下水位距地表67米。1.5雨量资料：本地暴雨强度公式为q= L/sha有关参数：=20 C=0.7 b=19 n=0.861.6各种性质地面所占百分比表2地面复盖名称各种屋面

3、砼沥青路 面碎石路面非铺砌地 面沥青表面处理的碎石路面公园和菜地所占百分比（%）438419620=1.7常年主要风向：西北风；夏季主风向：南风1.8区域内河流水位：表3最高水位最低水位平均水位4438401.9附近农品灌溉情况：无污水灌溉农田习惯，也没有农灌渠道1.10电力供应情况：电力供应正常，有三个电源可供选择。1.11工业企业规划资料（见附表1），各企业生产废水和生活污水流量计算表（见附表2）。2.设计任务 根据给予的城市规划平面图，按照完全分流制做出该城市排水管道的初步设计。包括计算说明书一份（列出作为设计依据的资料及全部计算），排水系统总平面图一张，污水主干管纵剖面图一张，雨水干管

4、纵剖面图一张。3.污水管道的设计3.1在城市总平面图上布置污水管道从城市总平面图上可知该城市以河流为界限分为两个大的排水区域。河北区：该区大部分地区地势自北向南倾斜，唯有西北角一小部分有一突起高地，可分为两个排水流域，高地北部及东部、东南部为一排水流域，其西南部两块街区为另一排水流域；河南地区：该区自南向北倾斜，坡度较大，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垂直布置；由城市常年主风向以及河流流向可知污水厂应设在城市的东南方向，所以主干管流向应为自西向东，主干管布置在河两岸，基本上与等高线平行。整个管道系统呈截流式形式布置。（见附图）3.

5、2街区编号并计算其面积将各街区遍上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，列入表4中。用箭头标出各街区的污水排出方向（见附图）。 街区面积 表4街区编号12345678910面积(ha)1.102.883.601.483.673.323.283.783.533.85街区编号11121314151617181920面积(ha)3.872.543.643.223.191.875.245.364.973.98街区编号21222324252627282930面积(ha)3.723.413.043.847.025.534.212.772.712.33街区编号31323334353637383940面积

6、(ha)2.862.632.733.065.104.423.433.603.113.33街区编号41424344454647484950面积(ha)0.685.004.175.464.543.333.623.083.331.77街区编号51525354555657585960面积(ha)5.165.025.434.883.794.303.603.983.956.59街区编号6162面积(ha)6.156.683.3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，将各干管和主干管中有本段流量进入的点和旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点，并给检查井编上号码（检查井地面标高及各设计管段长

7、度分别见表5、表6）。因排水管区遇到铁路及河流，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管。 地面标高表 表5检查井编号7a7811a1b地面标高(m)50.0249.6847.2845.2645.3945.11检查井编号2345627地面标高(m)45.3945.1445.1145.0845.1445.21检查井编号40地面标高(m)45.27 管道长度表 表6管道编号7a-77-88-11-1a1a-1b1b-22-33-4管道长度(m)235225175140163133330330管道编号4-55-66-2727-40管道长度(m)57526016038 该城市污水排水管道系统按照远期规划设

8、计，河北区人口密度为400(capha)，河南区人口密度为500(capha)；河北区总面积为99.14ha，河南区总面积为136.59ha，所以该城市远期总居住人口数为99.14400+136.59500=107951人。所以该城市属于一区中小城市，取综合生活用水定额为250L/s；该城市综合污水定额按照综合生活用水定额的80%计算，所以综合生活污水定额为25080%=200L/(capd)。则河北区每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：q0=0.926（L/sha）河南区每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：q0=1.157（L/sha）城镇生活污水总变化系数按照表7计算：

9、生活污水量总变化系数 表7污水平均日流量（L/s）55 Q 1000总变化系数（）2.3=1.3该城污水管网中总共有3个集中流量，根据附表2的计算结果可得到各集中流量的大小，如表7所示：企业集中流量L/s工厂149.98工厂244.89火车站5.80表7工厂1、工厂2以及火车站的集中流量分别从检查井6、16、12进入，街区本段流量按照q=q0*F计算；各设计管短的设计流量应列表计算。在初步设计阶段只计算一根干管和主干管的设计流量，如附表3所示：3.4水力计算在确定设计流量后，选取距离污水厂最长的一条管段7a-7-8-1-1a-1b-2-3-4-5-6-27-40为水力计算管段，便可以从上游管段

10、开始依次进行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：3.4.1.从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入附表4中的第2项。3.4.2.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。3.4.3.计算每一设计管段的地面坡度（），如表8所示，作为确定管道坡度时参考。 表8管段7a-77-88-11-1a1a-1b1b-22-33-44-55-66-2727-40I(%o)1.510.711.50.91.72.10.70.10.1-0.2-0.4-1.63.4.4.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。

11、首先拟采用最小管径300mm，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变化较大，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用与地面坡度较为接近的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。因为初始管道7a-7-8-1的管道设计流量，小于300mm对应的最小设计流量21.06L/s，为不计算管段，按照其对应的最小设计坡度敷设，不进行水力计算。3.4.5.确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满

12、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即可在确定D的那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，符合设计规范的要求，即h/D小于D对应的最大设计充满度（如表9所示），I大于D对应的最小设计坡度（如表10所示），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。最大设计充满度

13、 表9管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（）200-300350-450500-90010000.550.650.700.75最小设计充满度 表10D(mm)2002503003504004505006007008009001000I(%o)4.03.53.02.01.51.31.130.90.7250.60.60.53.4.6.计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度：（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内的水深。（3） 确定管网系统的控制点。本题计算得是离污水厂最远的管段，其起点是7a点，因该地区土壤水冻深度为0.2-0.4m，所以

14、控制点的埋深用最小覆土厚度的限值0.7m确定。因7a点至下游1点的管段为不计算管段，所以按照D=300mm对应的最小设计坡度0.0030敷设管道，因此处管段地面坡地较大，会引起管道埋深减小的很快；1点下游的管段地面坡度较小，应按照与地面坡度相近的设计坡度敷设，以减少管道埋深。所以1点位本水力计算管段的控制点，按照最小覆土厚度等要求，确定其卖身为1.02m。（其中存在一个试算过程）（4） 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。3.5注意事项3.5.1异径管采用管顶平接，而出现回水现象时该用水面平接（如管段2-3与管段3-4的接口）。3.5.2必须注意管道敷设坡度与地面坡度的关系。3

15、.5.3水力计算自上游依次向下游进行，管径依次增大，流速依次增大。3.6污水主干管水力计算表（见附表4）。3.7绘制管道平面图和纵剖面图 本题的设计深度仅为初步设计，因此，在水力计算结束后将计算所得的管径、坡度等数据标注在图上。因该城市地质为砂质粘土，所以在管道敷设时采用135管座混凝土带型基础。详见管道平面图及纵剖面图。4.雨水管道的设计4.1划分排水流域和管道定线根据居住区平面图和资料知该地区地形坡向河流，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分，流域分界线如总平面图所示，因该城市中间有河流，故可以将河北区和河南区别排入河流。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。雨水干管

16、基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低一侧，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。雨水支管设在街坊较低侧的道路下。因河流洪水位线较高，距离河岸地面仅1m，所以雨水进入河流时需经过提升泵站，为节约泵站的造价及经营管理费用，可将就进的雨水干管汇集起来，集中设置雨水泵站；又考虑到河流上两座桥的交通枢纽作用，故雨水管道尽可能避免穿越桥所在的道路，所以在河流两侧，以河流上两座桥梁为分界线分别设置3个雨水泵站。河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水出水口位于河岸边，故河北区雨水主干管的走向为自北向南，河南区雨水主干管的走向为自南向北。4.2划分并计算各设计管段的汇水面积根据管道的具体位置，在管道

17、转弯处、管径或坡度改变处，有支管接入处或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井。根据管道的具体位置划分设计管段，并将设计管段的检查井依次编号，各检查井的地面标高见表11，各设计管段长度见表12：地面标高表 表11检查井编号47484950515253地面标高(m)49.1648.8848.7547.7547.1846.1845.15管道长度表 表12管道编号47-4848-4949-5050-5151-5252-53管道长度(m)178190210200222190各设计管段的汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。按照就近排入附近雨水管

18、道的原则划分汇水面积，并将每块的编号、雨水流向标注在城镇总平面图上，表13为各设计管段的汇水面积计算表：雨水汇水面积计算表 表13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)47-4822.881.103.9848-493.983.9849-5033.603.987.5850-51113.877.5811.4551-52194.9711.4516.4252-53265.5311.6221.954.3确定各排水流域的平均径流系数、设计重现期P、地面集水时间以及折减系数由设计原始资料可得当地综合径流系数为0.6；根据该城市的地面地形特点以及汇水面积的地区

19、建设性质和气象特点选择设计重现期为1a；根据该城市的建筑密度情况及地形坡度和地面覆盖种类，确定地面集水时间为10min；因该城市地形变化幅度较大，所以选取折减系数m为1.8。4.4求单位面积径流量q0本地暴雨强度公式为q= L/sha有关参数：=20 C=0.7 b=19 n=0.86 t=+m q0= q=4.5列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，以求得各管段的设计流量管道起点的埋深根据根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载要求以及覆土厚度等条件，采用1.80m。自上游向下游依次计算、确定各管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深。见附表5。4.6绘制雨水管道平面图及纵剖面图本题的设计

20、深度仅为初步设计，因此，在水力计算结束后将计算所得的管径、坡度等数据标注在图上。详见管道平面图及纵剖面图。4.7 注意事项：由于雨水排水面积较大所以只选取一条道路进行计算，其他街区的雨水管道依照该道路进行敷设。在划分汇水面积时尽可能的均匀划分，让雨水尽快的流入河流，当出现下游设计管道的设计流量小于上一管段的设计流量时，取上一管段的设计流量为下游管段的设计流量。因该城市的地面地形坡度变化较大，在确定管径以及坡度、流速等数据时，在流速小于1.2m/s时，要同时要尽可能在保证流速不减小的情况下让地面坡度和管段设计坡度接近；当流速大于1.2m/s时可不考虑流速的因素，让地面坡度和管段设计坡度接近，以减

21、小管道埋深，降低工程造价。5设计小结：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。通过近一个学期的学习，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，比如用管道定线，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，锻炼了综合运用所学知识和解决问题的能力，培养了独立完成对小区的污水、雨水排水管道的设计能力，同时又加强了绘图能力，真正实现了由理论向实践的过渡。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。6参考文献：（1） 给水排水工程专业毕业设计指南（2） 给水排水工程设计手册（1常用资料）（3） 给水排水工程快速设计手册（4） 排水工程（5） 给水排水工程施工手册10