目录
一．概
述.......................................................... 1 二．排水管网设计.................................................... 3 2.1 排水管网定线................................................. 3 2.2 街区编号及面积计算 .......................................... 5 2.3 划分设计管段、计算设计流量................................... 6 2.4 管段水力计算................................................. 8
一 ．概 概
述 本设计主要包括污水管网的设计与计算,具体内容包括以下几个方面:
(1)排水管网定线; (2)街区编号及面积计算; (3)划分管段,设计流量; (4)管段流量、水力的计算; (5)污水管道平面图、污水主干管剖面图 (6)管段材料统计 设计原始资料:
1.A 镇平面图 比例尺 1:1000 2.人口密度 及居民生活用水、污水定额 表 1-1 人口密度 及居民生活用水、污水定额
规划区域内采用雨污分流制排水系统 3. 企业生活、生产的用水、污水情况 1) 企 业 生 产 用 水 ( 已 包 括 了 企 业 内 的 生 活 用 水 )( 平 均 污 水 量=(8.2+9.2)*80%=13.92L/s 按给水用水量的 80%计算)
表 1-2 企业生产用水 最高日最高时总用水量与最高日平均时用水量比值 Kz 为 1.2; 在最高日最高时时,企业集中流量用水均取最大时流量.(其中,自来水普及率人口密度 (人/104 米 2) 900 最高日综合用水定额(L/cap.d) 250+2*10=270 平均日居民生活污水定额(L/cap.d) 200+2*10=220 企 业 名称 平均给水量(L/S)(平均日平均时) 日变化系数 总变化系数 企业 1 8+2*0.1=8.2 1.2 4-2*0.1=3.8 企业 2 9+2*0.1=9.2 1.1 2.3
f=100%,公共建筑污水不计.浇洒道路和绿地用水量暂不计入最高日用水量) 2)气象、水文、地质资料 该地区年平均温度 13.6℃,极端最高温度 38.6℃,极端最低温度 -17℃ 该地区土壤属黄土类,最大冻土深度 68 厘米 夏季平均气压 932 毫巴;全年日照 60%,冬季 63% 夏季室外平均风速 2.6 米/s,冬季室外平均风速 1.7 米/s 该地区暴雨强度 公式:
L/(s.ha)
注:P=1.5a 各小区平均径 流系数 Ψav=0.6,地面集水时间取(8+0.5*2)=9 米 in 小镇相临河流常年洪水位 346 米,常水位 345 米. 给水管网、雨水管网管顶最小覆土 0.7 米,污水管网管顶最小覆土 1.0 米. 3)现有水厂情况 在河段上游,拟建有自来水厂 1 座,供水流量、水压均可满足要求. 在河段下游,拟建有污水处理厂 1 座.
二． 排水管网设计 2.1 排水管网定线
2.1.1 管段布置原则 (1)按照城市总体规划,结合当地实际情况布置污水管网,要进行多方案技术经济比较;
(2)先确定排水区域和排水体制,然后布置排水管网,应按从干管到支管的顺序进行布置;
(3)充分利用地形,采用重力流排除污水和雨水,并使管线最短、埋深最小;
(4)协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系,考虑好与企业内部管网的衔
接;
(5)规划时要考虑到各管渠的施工、运行和维护方便;
(6)远近期规划相结合,考虑发展,尽可能安排分期实施. 2.1.2 管道系统的布置形式
A 镇地势自北由南倾斜,坡度 较小,无明显分水线,可划分为一个排水流域.街道支管布置在街坊地势较低一侧,干管基本上与等高线垂直,布置在小区南面河岸低处,基本与等高线平行.对比各种排水管道系统的布置形势,本设计污水管网平面采用截流式形式布置,,截流式的管道布置系统简单经济,有利于污水和雨水的迅速排放,同时对减轻水体污染,改善和保护环境有重大作用,适用于分流制的排水系统,将生活污水、工业废水及初降废水经处理后排入水体.初步设计方案如下:
图 2-1 2.1.3 污水管道布管内容
(1)确定排水区界、划分排水流域
A 镇地势自北由南倾斜,坡度 较小,无明显分水线,可划分为一个排水流域.一条河流自东向西流动,将整个城镇划分为河南区与河北区;同时将排水区域分为三个部分,分别有三条干管收集污水,统一进入位于河堤的主干管,送至污水处理厂.
(2)污水管道的布置与定线
污水管道的平面布置,一般按照主干管、干管、支管的顺序进行.在总体规划中,只决定污水主干管、干管的走向和平面布置. 定线时,应该充分利用地形,
使污水走向按照地面标高由高到低来进行,主干管敷设在地面标高较低的河堤处,管道敷设不宜设在交通繁忙的快车道和狭窄的道路下,一般设在两侧的人行道、绿化带或慢车带下. 支管的平面布置形式采用穿坊式,组成的一个污水排放系统可将该系统穿过其他街区并与所穿过的街区的污水管道相连接. 管道的材料采用混凝土管.
(3)确定污水管道系统的控制点和泵站的设置地点
管道系统的控制点为两个企业和每条管道的起点,这些点决定着管道的最小埋深,由于整个管道的敷设过程中,埋深一直满足最实用条件,且对于将来的发展留有空间,所以不需要提升泵站,全部依靠重力流排水.
(4)确定污水管道在街道下的具体位置
充分协调好与其他管段的关系,污水和雨水管道应该敷设在给水管道的下面,处理管道的原则为:未建让已建的,临时性管让永久性管,小管让大管,有压管让无压管,可弯管让不可弯管. 根据以上分析,对整个区域进行布管,干管尽量与等高线垂直,主干管沿河堤进行布置,基本上与等高线平行,整个城镇的管道系统呈现截流式布置,布管方式见附图.(污水管道系统的总体平面布置图). 2.2 街区编号及面积计算 2.2.1
A 城镇总平面图
图 2-2
A 城镇总平面图 2.2.2
街区编号及面积计算 表 1
街区编号及街区面积计算
街区编号 面积(h 米2 ) 街区编号 面积(h 米2 ) 1 0.68 14
1.04
2 0.40 15 1.20 3 1.37 16 1.04 4 1.48 17 0.42 5 0.88 18 1.72 6 1.10 19 1.39 7 0.44 20 1.60 8 1.08 21 1.39 9 1.17 22 1.32 10 0.69 23 1.01 11 0.87 24 0.97 12 0.35 25 0.61 13 1.29 26 0.79 2.3 划分设计管段、计算设计流量 由资料:平均日居民生活污水定额(L/cap.d)=200+2*10=220(L/cap.d) 最高日综合用水(L/cap.d)=250+2*10=270(L/cap.d) 居民生活污水平均日流量 d220 /cap.d ha= =60.27 /24 3600LQ L S （ ）（26.3 900cap/ha）
总变化系数 0.11 0.112.7 2.7kz= =1.7260.27dQ 比流量 2d2i60.27 /q = =2.29 / / hm26.3hmAQ L SL SA 企业生产用水 (已包括了 企业内的生活用水):平均污水量按给水用水量的 80%计算: 企业 1 的平均污水量为:6.56(L/S) 企业 2 的平均污水量为:7.36(L/S)
表 2-1 设计流量 管段编号 居民生活污水日平均流量分配 本段 转输流量(L/s) 合计流量(L/s) 街坊编号 街坊面积
(ha) 比 流 量(L/s)/ha 流 量(L/s)
1—2 26.00
0.79
2.29
1.81
— — 7—8 — — — — — — 8—9 — — — — 1.01
1.01
9—10 — — — — 1.81
1.81
10—2 — — — — 2.77
2.77
2—3 25.00
0.61
2.29
1.40
2.77
4.17
11—12 — — — — 0.92
0.92
12—13 — — — — 5.45
5.45
13—14 — — — — 9.02
9.02
14—15 — — — — 14.15
14.15
15—3 — — — — 21.00
21.00
3—4 24.00
0.97
2.29
2.22
21.00
23.22
4—5 23.00
1.01
2.29
2.31
23.22
25.53
16—17 — — — — 1.56
1.56
17—18 — — — — 8.09
8.09
18—19 — — — — 13.24
13.24
19—20 — — — — 18.57
18.57
20—5 — — — — 25.70
25.70
5—6 22.00
1.32
2.29
3.02
25.70
28.72
管段编号 管段设计流量计算 总变化系数 Kz 沿线流量(L/s) 集中流量 设计流量(L/s) 本 段(L/s) 转 输(L/s)
1—2 — — — — 1.81
7—8 — — 6.56
— 6.56
8—9 2.3
2.32
— 6.56
8.88
9—10 2.3
4.16
— 6.56
10.72
10—2 2.3
6.37
— 6.56
12.93
2—3 2.3
9.59
— 6.56
16.15
11—12 2.3
2.12
— — 2.12
12—13 2.2
12.00
— — 12.00
13—14 2.1
18.94
— — 18.94
14—15 2.0
28.30
— — 28.30
15—3 1.9
39.90
— — 39.90
3—4 1.9
44.12
— 6.56
50.68
4—5 1.9
48.51
— 6.56
55.07
16—17 2.3
3.59
7.36
— 10.95
17—18 2.1
17.00
— 7.36
24.36
18—19 2.0
26.48
— 7.36
33.84
19—20 2.0
37.14
— 7.36
44.50
20—5 1.9
48.83
— 7.36
56.19
5—6 1.9
54.57
— 13.92
68.49
2.4 管段水力计算 2.4.1 设计原则 1．充满度 设计 污水管道应按非满流设计,充满度 h/D<1,充满度 应满足下表要求 表 2-2 充满度 满足 管径 D 或管道高度 H(米米) 最大设计充满度 h/D 或h/H 200~300 0.55
350~450 0.65 500~900 0.7 1000 以上 0.75 2.设计流速 污水管道在设计充满度 下最小设计流速为0.6米/s,最大设计流速是保证管道不被冲刷的流速,金属管道的最大设计流速为 10 米/s,非金属管道的最大设计流速为 5 米/s.在本次设计中,最大设计流速为 5 米/s. 3.最小管径 在居住区和厂区内的污水支管最小管径为 200 米米,干管最小管径为 300,米米,在城镇道路下的污水最小管径为 300 米米.在本次设计中,最小管径取 300 米米. 4.最小设计坡度
将相应于最小设计流速的管道坡度 称为最小设计坡度 .管径 200 米米的最小设计坡度 为 0.004,管径 300 米米的最小设计坡度 为 0.003,其他管径最小设计坡度 要求如下表: 表 2-3 管径(米米) 最小设计坡度
管径(米米) 最小设计坡度
400 0.0015 1000 0.0006 500 0.0012 1200 0.0006 600 0.001 1400 0.0005 800 0.0008 1500 0.0005 5.污水管道埋设深度
管道埋设深度 有两个意义: (1)覆土厚度 :是指管道外壁顶部到地面的距离; (2)埋设深度 :是指管道内壁底部到地面的距离. 管道埋深原则: (1)防止冰冻膨胀而损坏管道 生活污水温度 较高,即使在冬天水温也不会低于 4℃.很多工业废水的温度
也比较高.此外,污水管道按一定的坡度 敷设,管内污水经常保持一定的流量,以一定的流速不断流动.因此,污水在管道内是不会冰冻的,管道周围的土壤也不会冰冻.所以,不必把整个污水管道都埋设在土壤冰冻线以下.但如果将管道全部埋设在冰冻线以上,则因土壤冰冻膨胀可能损坏管道基础,从而损坏管道. 《室外排水设计规范》规定,冰冻层内污水管道的埋设深度 ,应根据流量、水温、水流情况和敷设位置等因素确定,一般应符合下列规定: 1)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 0.15 米. 2)有保温措施或水温较高的管道,管底在冰冻线以上的距离可以加大,其数值应根据该地区或条件相似地区的经验确定. (2)防止管壁因地面荷载而破坏 (3)满足街坊污水连接管衔接的要求 在本次设计中,污水干管最小埋深设为 1 米,污水总干管最小埋深设为 1.5米,符合设计要求 6.污水管道的衔接 衔接方法:检查井. 衔接原则:1.经济、技术比较
2.尽可能减小埋深,降低造价
3.避免上游管段中形成回水而造成淤积
4.水面和管底标高,下游不能高于上游 衔接方式:1.水面平接:可减小埋深,易形成回水
2.管顶平接:不产生回水,埋深增加快 3.跌水连接:高差过大时采用,本课程设计中不涉及. 在本次设计中,衔接方式采用水面平接和管顶平接. 7.不计算管段 根据最小管径在最小设计流速和最大充满度 的情况下,能通过的最大流量值进一步估算出设计管段的服务排水面积,若设计管段的服务排水面积小于此值,即直接采用最小管径和相应的最小坡度 ,而不需进行水力计算,这样的管段称为不计算管段.
在本次设计中,对于街道下的最小管径 300 米米,最小设计坡度 为 0.003,当设计流量小于 33L/s 时,可以直接采用最小管径. 2.4.1 管网水力计算 在确定设计流量后,便可以从上游管段开始依次进行主干管及干管各设计管段的水力计算.主干管与干管水力计算结果见表. 表 2-4 流速与充满度 计算 管段编号 管 径D(米) R0=D/4(米) 坡度 I v0=R02/3I1/2/n(米/s) A0=3.14*D2/4( 米2) 1 2 3 4 5 6 1~2 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
2~3 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
3~4 0.35 0.0875 0.0023 0.68
0.096
4~5 0.4 0.1 0.0015 0.60
0.126
5~6 0.45 0.1125 0.0014 0.62
0.159
7~8 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
8~9 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
9~10 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
10~2 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
11~12 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
12~13 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
13~14 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
14~15 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
15~3 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
16~17 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
17~18 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
18~19 0.3 0.075 0.003 0.70
0.071
19~20 0.35 0.0875 0.0023 0.68
0.096
20~5 0.4 0.1 0.0015 0.60
0.126
表 2-5 流速与充满度 计算 q0=A0*v0(L/s) q(L/s) q/q0 v/v0 v(米/s) y/D(%) h(米) 7 8 9 10 11 12 13 49.16
1.81 0.04
0.48 0.33
13.40% 0.04
49.16
16.15 0.33
0.9 0.63
39.50% 0.12
64.93
50.68 0.78
1.11 0.75
65.00% 0.23
74.86
55.07 0.74
1.1 0.66
65.00% 0.26
99.01
68.49 0.69
1.08 0.67
61.10% 0.27
49.16
6.56 0.13
0.69 0.48
17.90% 0.05
49.16
8.88 0.18
0.76 0.53
28.60% 0.09
49.16
10.72 0.22
0.8 0.56
31.80% 0.10
49.16
12.93 0.26
0.84 0.58
34.80% 0.10
49.16
2.12 0.04
0.48 0.33
13.40% 0.04
49.16
12 0.24
0.82 0.57
33.30% 0.10
49.16
18.94 0.39
0.94 0.65
43.30% 0.13
49.16
28.3 0.58
1.04 0.72
54.70% 0.16
49.16
39.9 0.81
1.11 0.77
55.00% 0.17
49.16
10.95 0.22
0.8 0.56
28.70% 0.09
49.16
24.36 0.50
1 0.70
50.00% 0.15
49.16
33.84 0.69
1.08 0.75
55.00% 0.17
64.93
44.5 0.69
1.08 0.73
61.10% 0.21
74.86
56.19 0.75
1.1 0.66
64.60% 0.26
表 2-6 水力计算 管段编号 管道长度
L(米) 设计流量 Q(L/s) 管径 D(米米) 坡度
I 流速 v(米/s) 充满度
降落量 I*L(米) h/D h(米)
1 2 3 4 5 6 7 8 1~2 48 1.81 300 0.003 0.6 13.4% 0.04
0.14
2~3 117 16.15 300 0.003 0.63 39.5% 0.12
0.35
3~4 120 50.68 350 0.0023 0.75 65.0% 0.23
0.28
4~5 112 55.07 400 0.0015 0.66 65.0% 0.26
0.17
5~6 135 68.49 450 0.0014 0.67 61.1% 0.27
0.19
7~8 128 6.56 300 0.003 0.6 17.9% 0.05
0.38
8~9 99 8.88 300 0.003 0.6 28.6% 0.09
0.30
9~10 120 10.72 300 0.003 0.6 31.8% 0.10
0.36
10~2 214 12.93 300 0.003 0.6 34.8% 0.10
0.64
11~12 127 2.12 300 0.003 0.6 13.4% 0.04
0.38
12~13 107 12 300 0.003 0.6 33.3% 0.10
0.32
13~14 112 18.94 300 0.003 0.65 43.3% 0.13
0.34
14~15 159 28.3 300 0.003 0.72 54.7% 0.16
0.48
15~3 82 39.9 300 0.003 0.77 55.0% 0.17
0.25
16~17 128 10.95 300 0.003 0.6 28.7% 0.09
0.38
17~18 102 24.36 300 0.003 0.7 50.0% 0.15
0.31
18~19 116 33.84 300 0.003 0.75 55.0% 0.17
0.35
19~20 158 44.5 350 0.0023 0.73 61.1% 0.21
0.36
20~5 114 56.19 400 0.0015 0.66 64.6% 0.26
0.17
表 2-7 水力计算 管段编号 标高(米) 埋设深度 (米) 地面 水面 管内底 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端
9 10 11 12 13 14 15 16 1~2 349.82 349.8 348.36 348.22 348.32 348.18 1.5 1.62 2~3 349.8 349.75 348.22 347.87 348.1 347.75 1.7 2 3~4 349.75 349.42 347.93 347.65 347.7 347.42 2.05 2 4~5 349.42 349.3 347.63 347.46 347.37 347.2 2.05 2.1 5~6 349.3 349 347.04 347.23 347.15 346.96 2.15 2.04 7~8 352.8 352.25 350.58 350.2 350.53 350.15 2.27 2.1 8~9 352.25 351.75 350.2 349.9 350.11 349.81 2.14 1.94 9~10 351.75 351.1 349.9 349.54 349.8 349.44 1.95 1.66 10~2 351.1 349.8 349.54 348.9 349.44 348.8 1.66 1 11~12 352.8 352.1 350.69 350.31 350.65 350.27 2.15 1.83 12~13 352.1 351.6 350.31 349.99 350.21 349.89 1.89 1.71 13~14 351.6 351.08 349.99 349.65 349.86 349.52 1.74 1.56 14~15 351.08 350.25 349.65 349.17 349.49 349.01 1.59 1.24 15~3 350.25 349.75 349.17 348.92 349 348.75 1.25 1 16~17 352.75 352.1 350.14 349.76 350.05 349.67 2.7 2.43 17~18 352.1 351.55 349.76 349.45 349.61 349.3 2.49 2.25 18~19 351.55 350.9 349.45 349.1 349.28 348.93 2.27 1.97 19~20 350.9 350.2 349.09 348.73 348.88 348.52 2.02 1.68
20~5 350.2 349.3 348.73 348.56 348.47 348.3 1.73 1