黄石市污水排水管网和雨水排水管网的设计—课程设计论文.doc

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1、 前 言近几年来我国废水、污水排放量以每年18亿立方米的速度增加，全国工业废水和生活污水每天的排放量近1. 64亿立方米，其中80%未经处理直接排入水域。水资源已成为我国社会经济发展的短缺资源，成为制约建设小康社会的瓶颈之一。因此，对我国的水污染防治需给予高度的重视，以实现我国水资源对经济社会可持续发展的保障随着城市工业生产的发展，城市人口的递增，工业废水和生活污水排出量的增多，大量未经过处理过的污水直接排入周围河流。致使城市周围河流污染十分严重，不但直接污染了城市的泉水和地下水，而且对河流下游地区的农业生产和人民造成了危害，同时也造成了一定的污染。因而城市污水治理已成为当前需要迫切解决的问题

2、之一。 本次课程设计的内容是为我国中部城市黄石市设计一套完整的市政排水设施，包括污水与雨水的排水管网。设计内容包括排水管网的排布以及各设计管段的水力计算，不需要对排水管的材质进行选择，并且还要为该市的污水处理厂选址。因此本设计书包括设计的工程概况，包括该地区实际情况与设计资料，污水与雨水排水管网的设计的详细计算过程（举例），以及详细数据表格等项目。目 录摘 要1.工程概况1.1 地区地形设计资料1.2 地区给水排水设计资料2.设计内容3.污水排水管网设计计算3.1定线3.2街区面积，综合生活污水定额，地面标高计算3.3划分设计管段，计算设计流量3.4水力计算3.5绘制管道平面图和剖面图4.雨水

3、排水管网设计计算4.1定线4.2各项基本参数确定4.3雨水管渠水力计算4.4绘制管道平面图和剖面图5.总结6.参考文献7.图纸清单摘 要本次的排水管网课程设计任务是进行我国中部城市黄石市的污水排水管网和雨水排水管网的设计。根据课程设计任务书上所提供的各种数据及材料，并结合参考文献上的公式和经验数据，本次设计采用雨水污水分流制排放体系。具体内容包括污水和雨水干管及主干管的排水管网布置，首先在所提供的城市平面图上进行排水管网的初步设计，此时需要考虑流量要求、施工条件、成本节约等因素。其后确定管网排布设计无误后，进行排水设计管段的水力计算，其中包括各设计管段的管长、设计流量、管道数据的选取（流量、流

4、速、管径、充满度）、管道输水能力、标高（地面、管内水面、管内底）、以及管道埋深等等。最后绘制污水管网和雨水管网的平面图和主干管的剖面图。1.工程概况1.1地区地形设计资料 现我国中部城市黄石市，需要进行排水系统的初步设计，该地区地势较平坦，坡度较小。在城区中部有一条自西向东流的天然河流，河流常年水位2m。城区在建设中被分成了、区，区有一工厂甲，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。工程要求设计污水管道系统和雨水管道系统的排水管网布置，布置要合理，论证要充分；对排水管道要进行相应的水力计算，计算要求准确，符合设计精度。污水管道使用的是钢筋混凝土

5、圆管，不满流n=0.014；雨水管道使用的是钢筋混凝土圆管，满度n=0.013。1.2 地区给水排水设计资料一、设计资料1城市总平面图。现有的比例为 1：10000的 中部 地区平面图一张，图中有等高线。2城市人口密度见表1。表1 城市人口密度区域人口密度（人/ha）区400区4003该市的冰冻深度为0.7米4工业企业的生产排水见表2。表2 工业企业生产排水设计流量工业企业名称排水设计流量（L/s）工厂甲20 管道出口埋深2.0m5 水体特征：最高水位：2.5米，最低水位：1.5米 常水位：2米 ，最低水位时河床宽度：6米6.气象资料：年平均气温：15，年最高气温：39.6 年最低气温：-16

6、，冰冻深度：0.7米7暴雨设计重现期为 1 年，地面集水时间t1为 11 min。该城市的暴雨强度公式为： 。二、设计任务1、 完成该城排水管网（污水和雨水）的初步设计；2、 进行污水总干管的水力计算；3、 污水干管选择一条进行水力计算；4、 计算一条雨水干管三、完成成果1、 设计说明书、计算书一份（15页以上）；2、 管道总平面图一张；3、 管道纵断面图一张（污水总干管）。 2.设计内容在人类的生活中，使用着大量的水，在使用过程中水受到不同程度的污染，改变了原有的化学成分和物理性质，变为污水或废水，在本次设计中主要涉及到了污水和雨水排水管网的设计和计算，包括了污水管道的计算和敷设、雨水管道的

7、设计计算和敷设以及管道平面图和主干管剖面图等排水相关设计项目。由于本设计排水采用雨水、污水分流制，以减少对水体和环境的污染。故在城市东南侧河流下游设计污水处理厂，雨水直接排入市政雨水管道并最终分区进入河流。本设计中，城市污水设计总流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两部分。3.污水排水管网设计计算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南北低中间高，坡度较小，划分为，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

8、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。又因为区区中间有一条铁路，可以采取顶管穿越的方法，把两个区域的管路连接起来。3.2街区编号及街区面积计算，综合生活污水定额，地面标高的计算 街区编号及街区面积计算：将各

9、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。计算各区面积，并将计算结果列入表3中。 综合生活污水定额确定：由排水工程上册（第四版）孙慧修主编 P160附录2-1 注2 ，得到黄石市综合生活污水定额为150L/(capd)。将此值带入污水管道计算中以得到相应结果。 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。 区街区面积表 街区编号面积（公顷）街区编号面积（公顷）街区编号面积（公顷）街区编号面积（公顷）14.49323.84633.84944.4926.38

10、333.84644.0895432.7343.84654.02963.9843.84357.17663.84979.3553.84365.44673.84983.8463.84373.84683.84993.8473.84383.84693.841003.8483.84393.84703.841012.6593.84403.84713.841024.67101.11414.59724.211033.84115.23426.14733.841044.2129.06434.58743.841054.05133.16443.84753.681064.2144.64453.84763.691073.8

11、4158.45463.84773.841083.84163.84473.84783.841093.84172.97483.84793.841103.84185.19493.17802.021112.77197.54503.84816.161126.13203.84514.03823.841134.2213.84523.25833.741143.56221.92533.84843.841153.84236.18543.33853.681165.08247.41553.72863.491176.62253.84563.84873.721183.84263.84573.848841193.84273

12、.84583.84893.841203.84281.92592.39903.841212.23296.47603.84913.84305.96614.16924.77313.84622.79935.45 区街区面积表街区编号面积（公顷）街区编号面积（公顷）街区编号面积（公顷）街区编号面积（公顷）18.71413.35814.331214.2124.17423.84821.481223.3334.8433.84833.841234.1945.22443.84843.841244.5554.8453.84853.841255.1263.12463.84864.111263.7179.8247387

13、3.841274.0783.84481.22883.841283.6793.84493.84893.841294.07103.46503.84903.841303.84114.53513.84914.491312.25123.84524.17927.681323.84132.55533.84933.841333.84145.78543.84943.421343.49153.44553.84953.691354.24165.69563.84963.651363.84173.84573.84973.841373.08183.69584.98983.591383.84193.65593.3994.2

14、1393.84202.98603.841002.791403.84213.6613.841012.061412.93223.84623.841023.841422.59234.4633.841033.841433.84245.08643.841043.731443.64253.84653.841053.691453.67263.84663.841063.841465.26273.84673.841073.41471.21283.84683.841084.071483.84293.73693.841092.391493.63303.69704.061103.31503.65313.84714.6

15、31113.841514.66323.84723.841123.841521.37333.84733.841133.841533.84343.84743.841143.841543.84353.43753.841153.11553.84362.99768.591164.81561.41373.84773.841173.8415715.68383.84783.841183.84393.84792.771194.014021.68804.21204.023.3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，

16、作为检查井并对其编号。各设计管段设计流量列表进行计算，如表污水主干管设计流量计算表1. 居民生活污水流量： 比流量计算：本设计任务为西北地区某城市排水管网设计，因此根据排水工程附录2-1：综合生活用水定额表，选取湖北地区居民生活污水定额为150L/（capd）。且、区的人口密度为400cap/ha，则每公顷街区面积额的生活污水平均流量（比流量）为：0.69（L/(sh） 本段流量：从管段沿线街坊直接排入设计管段（干管或主干管）的生活污水平均流量。 式中： 转输流量：从旁侧支管或游的设计管段转输的生活污水平均流量。 合计平均流量：生活污水本段流量与转输流量之和。 总变化系数：室外排水设计规范(G

17、BJ14-87)污水平均日流量（L/s）51540701002005001000总变化系数2.32.01.81.71.61.51.41.3 式中：-平均日平均时污水流量（合计平均流量）（L/s）。当1000L/s时，=1.3。 生活污水设计流量：合计平均流量与总变化系数的乘积。 2. 集中流量：从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量。 本段流量：本设计任务中，没有直接排入设计管段的集中流量，因此流量计算表中本段流量一栏无值。 转输流量：本设计任务中，集中流量的转输流量都由工厂产生，工厂甲、乙的排水设计流量见表2。3.总设计流量：居住区生活污水量+集中流量=总设计流量。3.4 水力计算在确定

18、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下表。污水主干管水力计算表1.管段长度：从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表6的第2项中。2.检查井地面标高： 将各设计管段的设计流量列入表中第3项。由表5得各管段的设计流量为。设计管段起讫点检查井出的地面标高，由CAD图中，内差法计算得到，列入表中第10、11项。3.地面坡度：，作为确定管道坡度时的参考。4. 确定设计管段管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D:根据管道水力计算图确定以上各个参数5. 降落量： （5）X（2）=（9），将各个计算量填入第9项6. 水深的计算: （8）=

19、（4）X（7），将各个计算量填入第8项 7. 设计管段上、下段管内底标高，水面标高，埋设深度计算： 根据: 室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m。 车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。街坊污水管道起点最小埋深应有0.60.7m。埋设深度覆土厚度覆土厚度及埋设深度示意图根据起始点的标高、埋深、水面标高等参数一次计算，将计算结果按顺序填写在表格6中的相关位置。9. 管段衔接：水面平接，图（1）： 管顶平接（2）：当设计管段管径不同，且有所增加时，采用管顶平接，如上图（2）。当设计管段管径不变时，采用水面平接如上图

20、（1）3.5绘制管道平面图和剖面图 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（见后）。选择一条干管#1到#8分别进行流量和水力计算，结果如下：污水干管流量设计计算表1污水干管水力计算表2 4.雨水排水管网设计计算4.1定线1.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。由于该城市中部有一条自西向东的河流和铁路，并且该城市南北高、中间低的地势，故将该城市分为5部分进行雨水管道设计。每部分各设计一套雨水排水系统，将各区的雨水排入到河流中。 2.划分汇水面积，设计管段 管到定线基本完成后，根据：a.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

21、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尽量相同。b.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。 将每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向标注在平面图中。 绘图完成后，将各检查井地面标高用内差法算出列入表7；将各段管道长度列入表7；同时通过CAD面域功能计算出各汇水面积，列入表7。3.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 各项基本参数确定 1. 径流系数 2. 设计重现期P、地面积水时间 3. 单位面积径流量根据设计

22、任务书，该城市的暴雨强度公式为： ， 其中：；。 4.3 雨水管渠水力计算选择一条干管#1到#8进行雨水干管水力计算：雨水干管水力计算表 1.基本数据（管长、汇水面积、设计地面标高）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。也就是说在计算各设计管段的暴雨强度时，用的t2只应按上游各管段的管内雨水流行时间之和求得。 单位面积径流量是暴雨强度与径流系数的乘积，即，又由（在起始点，m=2）。3. 设计流量计算：用个设计管段单位面积径流量乘以该

23、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 ）。5. 管内雨水流行时间的计算： 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。 计算结果

24、代入单位面积径流量公式，计算下一管段设计流量。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。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。8. 设计管内底标高与管道埋深计算： 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。 管内底标高即埋设深度注：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。9注意事项： 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

25、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。 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。4.4绘制管道平面图和剖面图通过以上计算结果绘制管道平面图一张（见后）。5.总结本学期，在对排水管网工程进行了理论的学习后，我们开始了地区排水管网的初步设计。开始的时候基本山是一头雾水，找不到课程设计的方向，

26、只能跟着老师的进度一点一点完成。但这之中也遇到了许多困难，有时我不能将上课所学的理论知识灵活的运用到课程设计中。但是，我并没有退缩，遇到不明白的我便会及时的查阅参考文献。有时看不懂的，我便会同班上其他同学进行讨论，在讨论过程中，不仅解决了问题，还学会了小组讨论的技巧。如果同学们都不能解决的问题我也会立即向老师请教。在这种学习中，我逐渐学到了如何将书本上的理论知识同实践相结合，以更加了解课程内容。这次的课程设计，使我对排水管网工程这门课有了更深的了解，也是我第一次如此认真的阅读整本教材。在此次课程设计中，有较大的计算量，数据很繁杂，有几次算错还要重新来过。但这并没有使我放弃，我深知只有坚持不懈，

27、才能最终得到满意的结果。在学习中寻找快乐，也是我们缓解压力和课业负担的最好的方式。在计算，查阅和绘图中，我既增长了知识又锻炼了耐性，也发现了自己真正的不足之处，一周的设计昼夜奋战，这过程既艰辛又烦琐。不过痛苦的过程背后总会暗藏着胜利的喜悦，当我完成一项任务后，我就会格外兴奋，并准备着攻破下一难关。看着自己亲手做出来的设计，不禁会有几份成就感。当然还有很多不尽人意的地方值得我以后去修改和提高。通过本次课程设计我还进一步熟悉了Word、Excel的使用方法。我现在可以用Word画出工整的表格，可以用Excel进行复杂的计算，这不仅简化了我们的工作，而且使我们计算的数据更加准确可靠。这也为我们以后的

28、毕业设计打下了一个好的基础。总之，这次课程设计让我们感受到了前所未有的忙碌，在忙碌中我们收获了更多的知识，丰富了我们的设计经验。在设计中，我体会到了那些真正从事设计行业的人们，他们的生活是多么的艰辛，我学到了坚持，体会到了设计研究的精神；不断的翻工让我们明白作为一名设计人员就必须有严谨的工作态度和强烈的责任感。从现在开始我要从小事做起，培养严谨的工作态度，为以后的设计做好准备。 6.参考文献 1室外排水设计规范（GB50014-2006）中国计划出版社，2给水排水设计手册（第二版）第1、2、3、5、11册4排水工程上册（第四版）孙慧修主编 中国建筑工业出版社 2003 7.图纸清单 1、湖北省黄石市排水系统平面图 2、湖北省黄石市排水系统剖面图