排水管网设计说明书.doc

前言
科学用水和排水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。特别是现代，随着城市化进程的加快，给水排水工程已经发展成为城市建设和工业发展的重要基础设施，成为人类健康和工农业发展的基础保证。
给水排水管道工程是给水排水工程的重要组成部分，可分为给水管道工程和排水管道工程两大类。
课程设计是学习计划的一个重要的实践性学习环节，是对前期所学基础理论、基本技能及专业知识的综合应用。通过课程设计调动了我们学习的积极性和主动性，培养我们分析和解决实际问题的能力，为我们走向实际工作岗位，走向社会打下良好的基础。
通过设计使我们综合运用和深化所学的基本理论、基本技能，培养学生独立分析和解决问题的能力，通过设计能使我们掌握查阅规范、标准设计图集，产品目录的方法，提高计算、绘图和编写设计说明的水平，作好一个工程师的基本训练。熟练城镇给水排水工程系统的详细计算和培养一定的理论分析和设计的能力。提高方案的比较、技术经济、环境、社会等诸方面的综合分析和论证能力。培养计算机操作和应用能力，熟练专业软件应用。
本次对上海市给排水管网设计包括给水、污水、雨水三个部分。通过参考管道课本和有关的资料进行了管网定线，给水流量，污水流量，雨水流量的计算，初步设计出了该城市的管网路线，在此基础上又绘制出了给水等水压线图，污水干管剖面图。通过这次设计，我对课本上的知识有了进一步的理解和认识，发现自己的不足，为以后的学习和发展指明了方向。在设计中存在许多问题和不足，希望老师给予指出。
目录
前言 1
目录 2
第一章 课程设计任务书 3
第二章 污水管网设计与计算 5
2.1 污水设计流量计算 5
2.1.1总变化系数： 5
2.2 污水管道水力计算 6
2.2.1设计要求 6
2.2.2 污水干管及主干管设计流量附表 7
2.2.3 污水干管及总干管水力学计算附表 7
2.3污水管道系统的平面布置 7
2.3.1确定排水区界，划分排水流域 7
2.2.2选择污水厂和出水口的位置 7
2.2.3管道定线和平面布置的组合 7
2.2.4确定需要提升的排水区域和设置泵站 8
2.2.5污水管道水力计算 9
第三章 雨水管网设计与计算 11
3.1雨水管网系统布置特点 11
3.1.1特点 11
3.1.2管网的布置 11
3.2 雨水设计流量计算 12
3.2.1该城市的平均径流系数Ψav 12
3.2.2 单位面积的径流 12
3.3 雨水管道水力计算 13
3.3.1 雨水干管水力学计算附表 13
参考文献 14

14

第一章 课程设计任务书
设计题目：上海市 排水管网设计
一、设计资料
1、城市总平面图，比例： 1:10000；
2、城市各区人口：10-20万
第一区： 10 万人 第二区： 10 万人
第三区： 20 万人；
3、根据城镇规模依据综合标准定.
4、城市位于我国 地区；
5、该城的冰冻深度为 米；
6、污水处理厂之处地下土壤为亚黏土，平均地下水位在 米以下；
7、沿总干管的地下土壤为亚沙土，平均地下水位在 米以下；
8、城市总平面图上的工业企业排水特征为：20-30 L/s
工厂类型
最大班排水量
日排水量
水质特征
备 注
甲
25L/s
25L/s
污水

乙
30L/s
30L/s
污水

9、水体特征：最高水位： 米，最低水位 米；
常水位： 米，最低水位时河宽 米；
10、气象资料：年平均气温 ，年最高气温 ；
年最低气温 ，冰冻深度 。
11、暴雨强度公式根据城镇所在地区选定。
二、要求
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）。
四、成绩评定
设计成绩由指导教师根据学生设计期间的表现、设计计算书、设计图纸、纪律等情况综合评定，成绩分优、良、中、及格、不及格五等，计入个人成绩档案。
成绩
设计说明书计算书
图纸
设计日记
纪律
优
表达准确，计算书、说明书工整，应用理论正确，有创新性
图面清晰，层次清楚，图线准确，
说明标注准确
设计日记记录齐全，内容翔实
严格遵守纪律
良
表达准确，计算书、说明书工整，应用理论正确
图面较清晰，图线准确，说明标注准确
设计日记较记录齐全，内容翔实
遵守纪律较好
中
表达准确，计算书、说明书较工整，应用理论基本正确
图面较清晰，说明标注较准确
设计日记较记录齐全，内容较翔实
遵守纪律较好
及
计算书、说明书一般，应用理论无原则错误
图面尚可，说明标注较准确
设计日记较记录齐全，内容不太翔实
遵守纪律不太好
不及
计算书、说明书不完整，应用理论有原则错误
图面较差，说明标注不准确
设计日记记录齐全，内容不翔实
不遵守纪律
五、时间、班级：18周 0214101、2
六、指导教师：冯兴华 张霞 焦桂枝
环境工程教研室

2012-12

第二章 污水管网设计与计算
城市污水管网主要功能是收集和输送城市区域中的生活污水和生产废水.
污水管网设计的主要任务是:
1) 污水管网总设计流量及各管段设计流量计算;
2) 污水管网各管段直径,埋深,衔接设计与水力计算;
3) 污水管网施工图绘制等;
排水系统的确定：
合流制由于污水未经处理就排放，受纳水体遭到严重污染，但合流制排水系统工程投资较低。分流制将雨水和污水分别在两套或两套以上管道系统内排放，该系统使污水收集和处理，使水的重复利用率提高，但工程投资较大。
上海市拥有63.8万多人，排水设施较完备且该城市雨量丰富，污水和雨水的流量相对较大，因此采用分流制排水系统。
2.1 污水设计流量计算
污水管道的设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两大部分。
通常生活污水量是按每人每日平均排出的污水量、使用管道的设计人数和总变化系数计算的。
生活污水定额（没人每日平均排出的污水量），分为居民生活污水量定额和综合污水量定额（包括居民生活用水和公共建筑用水），是参照居民生活用水量定额和综合生活用水量定额乘以80%~90%求出。
生活污水量定额qd 为设计期限终了时，每人每日排出的平均污水量。它与室内卫生设备的情况、当地气候、生活水平及生活习惯等有关。《规范》规定居民生活污水定额和综合生活污水定额，应根据当地的用水定额，结合建筑内部给谁排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定。可按当地相关用水定额的80%~90%采用。
2.1.1总变化系数：
《室外排水设计规范》(GBJ14-87)
污水平均日流量
（L/s）
5
15
40
70
100
200
500
≥1000
总变化系数

2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3

式中：-----平均日平均时污水流量（合计平均流量）（L/s）。当<5L/s时，=2.3；
当>1000L/s时，=1.3。

本次设计采用的平均污水量每人每日120L，则每公顷居住区面积的生活污水平均流量（比流量）为0.72L/（s.hm2）。
2.2 污水管道水力计算
由于管线太长,为便于计算，选取其中的一个完整的设计管段1-2-3-4-5-6进行计算。
2.2.1设计要求
污水管道应按非满流设计，不同管段有最大设计充满度要求。
最小设计流速是保证管道内不产生淤积的流速。在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s。最大设计流速是保证管道不被充数破坏的流速。该值与管道材料有关，金属管道的最大设计流速为10 m /s，非金属管道的最大设计流速为5 m/s.
规范规定最小管径对应的最小设计坡度：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径300mm的最小设计坡度为0.003。
污水管道的埋设深度是指管道的内壁底部离开地面的垂直距离，亦称管道埋深。 街坊污水支管起点最小埋深至少为0.6-0.7 m，干燥土壤中最大埋深不超过7-8 m.
管道衔接时要遵守两个原则：其一，避免上游管道形成回水，造成淤积；其二，在平坦地区应尽可能提高下游管道的标高，以减少埋深。管道的常用衔接方法有两种：一为水面平接（管径相同时采用）；二为管顶平接（管径不同时采用）。
污水干管及总干管水力计算见附表 :

2.2.2 污水干管及主干管设计流量附表
2.2.3 污水干管及总干管水力学计算附表
2.3污水管道系统的平面布置
2.3.1确定排水区界，划分排水流域
排水区界时污水排水系统设置的界限，它是根据城镇总体规划设计规模决定的。在排水区界内根据地形及城镇的竖向规则，划分排水流域。一般在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线划出分水线。在地形平坦无显著分水线的地区，可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积，使干管在最大合理埋深情况下，流域内绝大部分污水能以自流方式接入。
2.2.2选择污水厂和出水口的位置
污水厂和出水口要设在城市的下风口，水体的下游，离开居住区和工业区。其间距必须符合环境卫生的要求，应通过环境影响评价最终确定。
2.2.3管道定线和平面布置的组合
在城镇（地区）总平面图上确定污水管道的位置和走向，称污水管道系统的定线。
管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。定线的主要原则是：应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。
在一定条件下，地形一般是影响管道定线的主要因素。在整个排水区域较低的提防，例如吉水县或河岸低处敷设主干管及干管，这样便于支管的污水自流接入，而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行敷设。
污水管道中的水流靠重力流动，因此管道必须具有坡度。在地形平坦区，管线虽然不长，埋深亦会增加很快，当埋深超过一定限值时，需设泵站抽升污水。
当街区面积不太大时，街区污水管网可采用集中出水方式，街道支管敷设在服务街区较低侧的街道下；当街区面积较大且地势平坦时，宜在街区四周的街道敷设污水管道。
污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。 采用的排水体制也影响管道定线。
考虑到地质条件，地下构筑物以及其它障碍物对管道定线的影响，应将管道，特别是主干管布置在坚硬密实的土壤中，尽量避免或减少管道穿越高低，基岩浅露地带，或基质土壤不良地带。
管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况。污水干管一般不宜敷设在交通繁忙而下站的街道下
为了增大上游管道的直径，减小敷设坡度，以致能减少整个管道系统的埋深。将产生大流量污水的工厂或公共建筑物的污水排出口接入污水干管起端是有利的。
管道系统的方案确定后，便可组成污水管道平面布置图。在初步设计时，污水管道系统的总平面图包括干管、主干管的位置，走向和主要泵站、污水厂、出水口等的位置。技术设计时，管道平面图应包括全部支管、干管、主干管、泵站、污水厂、出水口等的具体位置和资料。
2.2.4确定需要提升的排水区域和设置泵站
污水泵站一般分为中途泵站和终点泵站，有时也有局部泵站。中途泵站的位置是根据管道的最大合理埋深而决定的。由于污水管道中的水流靠重力流动，因此，管道必须具有坡度。在地形平潭地区，管道埋深往往增加很快，当埋深超过最大埋深时，需设置中途泵站抽升污水。在管道定线时，应选择适当的定线位置，使之能尽量减少埋深，又可少建泵站。终点泵站一般是设在污水厂内处理构造物之前。在地形复杂的城市，有些地区比较低洼，需设置局部泵站抽升污水；在一些高楼的地下室和其他地下建筑物中，其污水也需要设置局部泵站抽升。
2.2.5污水管道水力计算
1．污水管道水力计算的设计数据
a.设计充满度
在设计流量下，污水在管道中的水深h和管道直径D的比值成为设计充满度。
我国按不满流设计，其最大设计充满度的规定。
最大设计充满度
管径（D）或暗渠高（H）（mm）
最大设计充满度（）或（）
200~300
0.55
350~400
0.65
500~900
0.70
≧1000
0.75

b.设计流速
为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速范围之内。
污水管道的最小设计流速定为0.6m/s。含有金属、矿物固体或重油杂志的生产污水管道，其最小设计流速宜适当加大，其值要根据试验或运行经验确定。
通常，金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s。
c.最小管径
街区和厂区内最小管径为200mm，在街区下为300mm。在进行管道水力计算时，上游管由于服务的排水面积小，因而设计流量小，按此流量计算得出的管径小于最小管径，此时就采用最小管径值。
d.最小设计坡度
在污水管道系统设计时，通常使管道埋设坡度与设计地区的地面坡度基本一致，但管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速。将相应与馆内流速为最小设计流速时的管道坡度叫做最小设计坡度。
具体规定是：管径200mm的最小设计坡度0.004；管径300mm最小设计坡度0.003.
e.污水管道的埋设深度
管道埋设深度有两个意义：
1.覆土厚度——指管道外壁顶部到地面的距离
2.埋设深度——指管道内壁底到地面的距离。
覆土厚度的最小的限值成为最小覆土厚度。
污水管道的最小覆土厚度，一般应满足下述三个因素的要求
（1）必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道
《室外排水设计规范》规定：污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。
（2）必须防止管壁因地面载荷而受到破坏
车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m
必须满足街区污水连接管衔接的要求

第三章 雨水管网设计与计算
3.1雨水管网系统布置特点
3.1.1特点
1.充分利用地形，就近排入水体。地面坡度变化大时，雨水干管宜布置在地形较低处或溪谷线，当地形平坦时，雨水干管布置在排水区域的中间，由与该城市地势比较平坦故采用后者。
2.根据城市规划布置雨水管道。雨水管道应平行道路布置。尽量避免雨水泵站。
3.合理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅。
当管径太大时设置管渠本设计中采用矩形暗管
3.1.2管网的布置
1.不同直径的管道在检查井内的连接，宜采用管顶平接或水面平接。
2.管渠在转弯和交接处，其水流转角不应小于90°。
注：当管径小于等于300mm，跌水水头大于0.3 m时，可不受此限制。
3.管渠基础应根据管渠材质、接口形式和地质条件确定，可分别选用混凝土基础、砂石垫层基础及土弧基础，对地基松软或不均匀沉降地段，管渠基础应采取加固措施。
管渠接口应根据管渠材质和地质条件确定，可采用刚性接口或柔性接口，污水及合流管渠宜选用柔性接口。当管渠穿过粉砂、细砂层并在最高地下水位以下，或在地震设防烈度为8度设防区时，应采用柔性接口。
4.设计排水管渠时，应防止在压力流情况下使接户管发生倒灌。
5.污水管渠和合流管渠应根据需要设通风设施。
6.管顶最小覆土深度，应根据管材强度、外部荷载、土壤冰冻深度和土壤性质等条件，结合当地埋管经验确定。管顶最小覆土深度宜为：人行道下0.6m，车行道下0.7m。
7.一般情况下，排水管渠宜埋设在冰冻线以下。当该地区或条件相似地区有浅埋经验或采取相应措施时，也可埋设在冰冻线以上，其浅埋数值应根据该地区经验确定。
8.道路红线宽度超过50m的城市干道，宜在道路两侧布置排水管渠。
9.设计压力管渠时，应考虑水锤的影响。在管渠的高点以及每隔一定距离处，应设排气装置；在管渠的低点以及每隔一定距离处，应设排空装置。
10.承插式压力管道应根据管径、流速、转弯角度、试压标准和接口的摩擦力等因素，通过计算确定是否在垂直或水平方向转弯处设置支墩。
11.压力管接入自流管渠时，应有消能设施。
12.管渠的施工方法，应根据管渠所处土层性质、管径、地下水位、附近地下与地上建筑物等因素，经技术经济比较，确定采用开槽施工、顶管施工或盾构施工。
13.根据需要，排水管渠在某些地段可采用隧洞形式输水。
3.2 雨水设计流量计算
3.2.1该城市的平均径流系数Ψav
Ψav=0.60
查资料得暴雨强度公式为q=
3.2.2 单位面积的径流
该设计区域街区面积较小采用地面集水时间=10min，汇水面积设计重现期P=1a,采用暗管排水故m=2.0，将确定设计参数代入暴雨强度公式得
单位面积径流量
3.3 雨水管道水力计算
上海市相对雨量充沛，故而采用管网回收直接排入河流的方式，其一是经济适用，降低施工成本；其二充分考虑各因素，且雨水量大全部进污水厂不太现实。由于管线太长，为便于计算，选取其中的一个完整的设计管段a-b-c-d-e进行计算。
计算结果见附表：
3.3.1 雨水干管水力学计算附表
第四章 总结

一周的课程设计已经结束，在这短短的两周课程设计中我学到了很多专业相关知识。通过这次课程设计，我基本掌握了查阅规范、标准设计图集，产品目录的方法，提高了自己计算、绘图和编写设计说明的水平;熟练了城镇给水排水工程系统的详细计算和提高了自己一定的理论分析和设计的能力以及方案的比较、技术经济、环境、社会等诸方面的综合分析和论证能力。
通过此次课程设计，我更加扎实的掌握了有关给水排水管道的设计、计算以及管网的设计与计算等方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过反复思考，仔细检查终于找出了原因所在，也暴露出了前段时间我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
回顾起这两周的课程设计，我感触颇多，从理论到实践，在此期间可以学到很多东西，同时可以巩固了以前所学过的知识，而且也学到了很多在书本上所没有学到过的知识。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，单有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能得出真相，从而提高自己实际动手的能力和独立思考的能力。
此次课程设计对我有着很大的意义，不仅为我以后的学习打下了基础，而且为我以后的工作和学习做出了初步的定位。

参考文献

1、《给排水设计手册》第一册
2、《水污染控制工程》教材
3、《全国通用给水排水标准图集》
4、《给排水快速设计手册》第5册