城市污水和雨水管网设计说明书

1设计概要1.1设计题目华南地区B市管网设计1.2主要设计内容本设计主要包括污水管网设计与计算，具体内容包括以下几个方面：⑴排水体制的选择；⑵污水量的计算⑶污水管网定线；⑷管段流量计算；⑸管网水力计算⑹污水管道剖面图绘制；⑺雨水管网的定线；⑻雨水流量计算；⑼雨水管网水力计算。1.3设计原始资料1．1：10000城市平面图2．城市各地区人口密度Ⅰ区480人／公顷；Ⅱ区520人／公顷；Ⅲ区490人／公顷；Ⅳ区人／公顷；3．城市居住房中的卫生设备情况:Ⅰ区:室内有给水排水卫生设备和淋浴设备；Ⅱ区:室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应；Ⅲ区:室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备；Ⅳ区:室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应；4.城市中房屋的平均层数：Ⅰ区8层；Ⅱ区7层；Ⅲ区8层；Ⅳ区层。5.城市中有下列工业企业，其位置如城市平面图所示：①A厂，最大班排水量2100m3/d。工人总数600人，分3班工作。热车间占每班人数的10%第一班200人，使用淋浴者60人；其中热车间20人第二班200人，使用淋浴者75人；其中热车间20人第三班200人，使用淋浴者70人；其中热车间20人②B厂，最大班排水量1800m3/d。工人总数840人，分3班工作，热车间占每班人数的15%第一班280人，使用淋浴者85人；其中热车间42人第二班280人，使用淋浴者80人；其中热车间42人第三班280人，使用淋浴者80人；其中热车间42人③火车站排水量：900m3/d。6.城市土壤种类粘土；地下水位深度-1.7米；冰冻线深度0米；常年主导风向西南风；城市最高温度34.2；最低温度2.3；年平均温度17.8。7.年平均降雨量1140mm；借用雨量公式：其中地方常数A1=22.8，C=0.342，b=12.4，n=0.8728．地面覆盖情况地面覆盖名称各种屋面混凝土和沥青地面非铺砌土地面绿地（草地）所占面积（%）423310159.河流最高洪水位：140米，最低水位：134米，常水位：137米。10.本市区有一发电厂与省电力网联系在一起，电力供应正常，有两个电源可供连接；城市附近没有污水灌溉农田的习惯，也没有污水农田灌溉系统。2污水管道系统的设计nbtPCAq)()lg1(16712.1污水设计流量的确定2.1.1．居民生活污水设计流量的确定居民生活污水是指居民日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水。居民生活污水设计流量可按下式计算：(L/s)86400kNq360024kNqQz11z111（3-1）式中Q1——居民生活污水设计流量（L/s）；q1——居民生活污水定额（L/人·d）；N1——设计人口数；Kz——生活污水量总变化系数。设计人口指污水排水系统设计期限终期的规划人口数。它与城市的发展规模及人口的增长率有关。2.1.2．工业废水设计流量/d)(mQ32ii2i2i2i3.6T)f(1Nqk（3-2）时变化系数。—各工业企业废水量的—产小时数；—各工业企业最高日生—重复使用率。—各工业企业生产用水—数量，或产量，或生产设备元—各工业企业产值，万—）（单位生产设备单位产量或万元，额，—各工业企业废水量定—式中i2iii2333i2kTfdNdmmmq////2.1.3．工业企业的生活淋浴污水设计流量的确定工业企业生活污水和淋浴污水设计流量用下式计算：)/(sL3600NqT3600NqkQbi3bi3ai3ai3ai3ai3h3（3-3）3600NqNqT3600NqkNqkQ2b32b31b31b3ai32a32a32a3h1a31a31a3h3（3-4）2.1.4.公共建筑污水设计流量可利用综合污水定额计算，如有具体资料也可单独计算。(L/s)4i3600T4iN4iqh4ikQ4（3-5）式中Q4——各公共建筑污水设计流量（L/s）；qi4——各公共建筑最高日污水量标准（L/用水单位·d）；Ni4——各公共建筑用水单位数；Ti4——各公共建筑最高日排水小时数；hKih4——各公共建筑污水量时变化系数。2.1.5.城市污水设计总流量城市污水设计总流量:)(L/sQQQQQ4321。（3-6）2.2污水管道的设计2.2.1布置污水管道从小区平面图上可知该区地势自东向西倾斜，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，主干管布置在东侧河道旁边，基本上与等高线平行。整个管道系统呈正交式布置。2.2.2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用CAD计算它们的面积，结果见附表表1中，用箭头标出各街区的污水排出方向。2.2.3划分设计管段，计算设计流量⑴设计管段的划分①设计管段：两个检查井之间的管段，如果采用的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，则称它为设计管段。②划分设计管段：只是估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。设计管段的起止点应依次编上号码。因排水管区遇到铁路，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管。⑵设计管段设计流量的确定每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量。①本段流量q1——是从本管段沿线街坊流来的污水量；②转输流量q2——是从上游管段和旁侧管段流来的污水量；③集中流量q3——是从工业企业或其它产生大量污水的公共建筑流来的污水量。对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变化的，即从管段起点的零逐渐增加到终点的全部流量。为便于计算，通常假定本段流量从管段起点集中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转输流量q2和集中流量q3对这一管段是不变的。本段流量是以人口密度和管段的服务面积的乘积来计算，其计算公式如下：q1=q0F（3-6）式中q1——设计管段的本段流量（L/s）；F——设计管段的本段服务面积（ha）；q0——比流量（L/s·ha）。比流量是指单位面积上排出的平均污水量。可用下式计算：q86400ρn0（3-7）式中n——生活污水定额（L/人·d）；ρ——人口密度（人/ha）。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量，本次设计中，该城市，一区、二区人口密度分别为480cap/ha、520cap/ha,污水量设计标准130L/(cap·d)、160L/(cap·d)，则一、二区每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：一区q0=86400130480=0.722（L/s·ha）；二区q0=86400160520=0.960（L/s·ha）某一设计管段的设计流量可由下式计算：qij=(q1+q2)kz+q3（3-8）式中qij——某一设计管段的设计流量（L/s）；q1——本段流量（L/s）；q2——转输流量（L/s）；q3——集中流量（L/s）；kz——生活污水总变化系数。生活污水量总变化系数可以从下表查的;生活污水量总变化系数表3-1污水平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000总变化系数（Kz）2.32.01.81.71.61.51.41.3各管段的生活污水总变化系数按照线性内插法求得，各设计管段的设计流量应列表计算，各干管设计流量计算见附表2，各主干管设计流量计算见下附表3。3.2.4管段水力计算在确定管段设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管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：⑴计算每一设计管段的长度，结果见附表3表从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中。⑵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。⑶计算每一设计管段的地面坡度，计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时参考。⑷确定起始管段设计参数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。首先拟采用最小管径mm，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很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小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。⑸确定其他管段设计参数确定其它管段的管径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即可在确定D那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若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。最大设计充满度表3-2管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（Dh）200-300350-450500-900≥10000.550.650700.75⑹最小管径与最小设计坡度原因：①养护方便：一般在污水管道的上游部分，设计流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，根据养护经验表明，管径过小易堵塞，使养护管道的费用增加。而小口径管道直径相差一号在同样埋深下，施工费用相差不多。②减小管道的埋深：此外采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。最小管径可见下表。最小设计坡度：相应于管内最小设计流速时的坡度叫做最小设计坡度，即保证管道内污物不淤积的坡度。⑺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的水深。③确定管网系统的控制点。本题离污水厂最远的干管起点是96点，96点的埋深可用最小覆土厚度的限值确定，因此至南地面坡度约为0.0025，可取干管坡度与地面坡度近似，因此干管埋深不会增加太多，整个管线上又无个别低洼点，,故1点的埋深不能控制整个主干管的埋设深度。对主干管起决定作用的控制点是13点。1点是主干管的起始点，它的埋深考虑到管道内污水冰冻，地面荷载，覆土厚度等各因素。④求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。⑤求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度如下图所示：⑥最小埋深确定污水管道最小埋设深度时，必须考虑下列因素：（a）必须防止管内污水冰冻或土壤冰冻而损坏管道，土壤的冰冻深度，不仅受当地气候的影响，而且与土壤本身的性质有关。所以，不同的地区，由于气候、条件不同，土壤性质不同，土壤的冰冻深度也各不相同。在污水管道工程中，一般所采用的土壤冰冻深度值，是当地多年观测的平均值。由于生活污水水温教高，且保持一定的流量不断地流动，所以污水不易冰冻。由于污水水温的辐射作用，管道周围的土壤不会冰冻，所以，在污水管道的设计中，没有必要将整个管道都埋设在土壤的冰冻线以下。但如果将管道全部埋在冰冻线以上，则会因土壤冻涨而损坏管道基础。（b）必须保证管道不致因为地面荷载而破坏为保证污水管道不因受外部荷载而破坏，必须有一个覆土厚度的最小限值要求，这个最小限值，被称为最小覆土厚度。此值取决于管材的强度、地面荷载类型及其传递方式等因素。现行的《室外排水设计规范》规定：在车行道下的排水管道，其最小覆土厚度一般不得小于0.7m。在对排水管道采取适当的加固措施后，其最小覆土厚度值可以酌减。⑻污水管道的衔接①.检查井设置原则：污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方及直线管段每隔一定距离。②.水管道在检查井中衔接时应遵循两个原则：（a）.尽可能提高下游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价；(b).避免上游管段中形成回水而造成淤积。③．管道的衔接方法：主要有水面平接、管顶平接两种:（a）水面平接：是指在水力计算中，上游管段终端和下游管段起端在指定的设计