《給排水管道工程》課程設(shè)計說明書-污水管道系統(tǒng)設(shè)計

本科《給排水管道工程》課程設(shè)計說明書污水管道系統(tǒng)設(shè)計學(xué)院環(huán)境與能源學(xué)院專業(yè)環(huán)境工程1設(shè)計目的本次的污水管道系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)是進(jìn)行某街坊的排水系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)課程任務(wù)書上所提供的各種數(shù)據(jù)及材料，并結(jié)合規(guī)范和書本中的公式和經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計。具體內(nèi)容包括污水干管以及主干管的排水管網(wǎng)布置，首先進(jìn)行布線、確定參數(shù)，然后進(jìn)行管段水力計算（管長、流速、管徑、充滿度、設(shè)計流量、輸水能力和標(biāo)高、管道埋深等）。最后繪制污水管網(wǎng)的平面圖和主干管剖面圖。2設(shè)計原始資料試根據(jù)圖所示的街坊平面圖，布置污水管道，并從工廠接管點至污水廠進(jìn)行管段的水力計算，繪出管道平面圖和縱斷面圖。已知：（1）人口密度為400人/；（2）污水量標(biāo)準(zhǔn)為140L/人.d；（3）工廠的生活污水和淋浴污水設(shè)計流量分別為8.24L/s和6.84L/s，生產(chǎn)污水設(shè)計流量為26.4L/s，工廠排出口地面標(biāo)高為43.5m，管底埋深不小于2m，土壤冰凍深為0.8m。（4）沿河岸堤壩標(biāo)高40m。3設(shè)計要求設(shè)計說明書一份，污水管網(wǎng)平面圖一張（A3），主干管縱剖圖一張（A3），管段流量計算表，水力計算表各一張。4設(shè)計內(nèi)容4.1布置污水管道從街坊平面圖可看出，該地區(qū)地市自西北向東南方向傾斜，坡度較小，無明顯分水線，可劃分為一個排水流域。街道干管布置考慮到地勢高低，沿街道自北向南布置。主干管布置在小區(qū)南面，利用地勢高度減少埋深。整個管道系統(tǒng)呈截流式形式布置。4.2街道編號及計算面積將各個街區(qū)編上號碼，并按各地區(qū)的平面布置計算它們的面積，列入表中。用箭頭標(biāo)出個街區(qū)污水排出的方向。4.3劃分設(shè)計管段，計算設(shè)計流量根據(jù)設(shè)計管段的定義和劃分方法，將各支管和主干管中有本段流量進(jìn)入的點、集中流量及旁側(cè)支管進(jìn)入的點，作為設(shè)計管段的起訖點的檢查井并編上號碼。本設(shè)計總以工廠接管點為主干管起點，污水廠為終點，根據(jù)設(shè)計流量情況，可劃分為①~②，②~③，③~④，④~⑤，⑤~⑥。本設(shè)計中，居住區(qū)人口密度為400人/104m2，居住區(qū)生活污水定額為140L/(人?d)，則每104m2街區(qū)面積的生活污水平均流量（比流量）為：q各設(shè)計管段的設(shè)計流量列表進(jìn)行計算。在初步設(shè)計中計算干管和主干管的設(shè)計流量，列入污水干管設(shè)計流量計算表。本設(shè)計中有1個集中流量，在檢查井1進(jìn)入管道，設(shè)計流量為：（26.4+8.24+6.84）=41.48（L/s）。設(shè)計管段①~②為主干管的起始管段，只有集中流量（工廠排出的工業(yè)廢水）41.48L/s。4.4水力計算4.4.1水力計算步驟在確定設(shè)計流量后，便可以從上游管段開始依次進(jìn)行主干管個設(shè)計管段的水力計算。水力計算步驟如下：（1）從管段平面布置圖上量出每一設(shè)計管段的長度，列入水力計算表中第2項。（2）將各設(shè)計管段的設(shè)計流量列入表中第3項。設(shè)計管段起訖點檢查井處的地面標(biāo)高列入表中第10、11項。（3）計算每一設(shè)計管段的地面坡度（地面坡度=地面高差/距離），作為確定管道坡度時參考。（4）確定起始管段的管徑以及設(shè)計流速v，設(shè)計坡度I，設(shè)計充滿度h/D。將所確定的管徑D、坡度I、流速v，充滿度h/D分別列入水力計算表第4、5、6、7項。（5）確定其他管段的管徑D、設(shè)計流速v、設(shè)計充滿度h/D和管道坡度I。通常隨著設(shè)計流量的增加，下一個管段的管徑一般會增大一級或兩級（50mm為一級），或者保持不變，這樣便可根據(jù)流量的變化情況確定管徑。然后可根據(jù)設(shè)計流速隨著設(shè)計流量的增大而逐段增大或保持不變的規(guī)律設(shè)定設(shè)計流速。根據(jù)Q和v即可確定D的那張水力計算圖或表中查出相應(yīng)的h/D和I值，若h/D和I值符合設(shè)計規(guī)范的要求，說明水力計算合理，將計算結(jié)果填入水力計算表相應(yīng)的項中。（6）設(shè)計各管段上端、下端的水面、管底標(biāo)高及其埋沒深度：①根據(jù)設(shè)計管段長度和管道坡度求降落量。②根據(jù)管徑和充滿度求管段的水深。③確定管網(wǎng)系統(tǒng)的控制點。本例中對主干管埋深起決定作用的控制點是1點。1點是主干管的起始點，它的埋深受工廠排出口埋深的控制，定為2.0m，將該值列入表中16項。④求設(shè)計管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高及埋沒深度。例如，1點的管內(nèi)底標(biāo)高等于1點的地面標(biāo)高減1點的埋深，列入表中第14項；2點的管內(nèi)底標(biāo)高等于1點管內(nèi)底標(biāo)高減降落量，列入表中第15項；2點的埋設(shè)深度等于2點的地面標(biāo)高減2點的管內(nèi)底標(biāo)高，列入表中第17項。管段上下端水面標(biāo)高等于相應(yīng)點的管內(nèi)底標(biāo)高加水深，列入表中第12項。根據(jù)管段在檢查井出采用的銜接方法，可確定下游管段的管內(nèi)底標(biāo)高。例如，管段1~2與2~3的管徑不同，采用管頂平接。即管段1~2中的2點與2~3中的2點的管頂標(biāo)高應(yīng)相同。又如管段3~4與4~5管徑相同，可采用水面平接。即管段3~4與4~5中的4點的水面標(biāo)高相同。4.4.2管道水力計算注意事項：①必須細(xì)致研究管道系統(tǒng)的控制點。這些控制點常位于本區(qū)的最遠(yuǎn)或最低處，它們的埋深控制該地區(qū)污水管道的最小埋深。②必須細(xì)致研究管道敷設(shè)坡度與管線經(jīng)過地段的地面坡度之間的關(guān)系。使確定的管道坡度，在保證最小設(shè)計流速的前提下，又不使管道的埋深過大，以及便于支管的接入。③水力計算自上游依次向下游管段進(jìn)行，一般情況下，隨著設(shè)計流量逐段增加設(shè)計流速也應(yīng)相應(yīng)增加。如流量保持不變，流速不應(yīng)減小。只有在管道坡度由大驟然變小的情況下，設(shè)計流速才允許減小。另外，隨著設(shè)計流量逐段增加，設(shè)計管徑也應(yīng)逐段增大，但當(dāng)管道坡度驟然增大時，下游管段的管徑可以減小，但縮小的范圍不得超過50~100mm。④在地面坡度太大的地區(qū)，為了減小管內(nèi)水流速度，防止管壁被抽刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。這就有可能是下游管段的覆土厚度無法滿足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在適當(dāng)?shù)狞c可設(shè)置跌水井，管段之間采用跌水連接。⑤水流通過檢查井時，常引起局部水頭損失。為了盡量降低這項損失，檢查井底部在直線管道上要嚴(yán)格采用直線，在管道轉(zhuǎn)彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不考慮局部損失。⑥在旁側(cè)管與干管的連接點處，要考慮干管的已定埋深是否允許旁側(cè)管接入。若連接處旁側(cè)管的埋深大于干管埋深，則需在連接處的干管上設(shè)置跌水井，以使旁側(cè)管能接入干管。另一方面，若連接處旁側(cè)的管底標(biāo)高比干管的管底標(biāo)高高出許多，為使干管有較好的水力條件，需在連接處前的旁側(cè)管上設(shè)置跌水井。5、附表5.1污水管道平面布置污水管道平面區(qū)域布置表街區(qū)編號(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)街區(qū)面積(104m2)7.57.56.46.46.46.4街區(qū)編號(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)街區(qū)面積(104m2)6.46.46.06.06.46.46.45.2污水干管設(shè)計流量污水干管設(shè)計流量計算表管段編號居住區(qū)生活污水量Q1集中流量設(shè)計流量(L/s)本段流量轉(zhuǎn)輸流量q2(L/s)合計平均流量(L/s)總變化系數(shù)KZ(L/s)生活污水設(shè)計流量Q1(L/s)本段(L/s)轉(zhuǎn)輸(L/s)街區(qū)編號街區(qū)面積(104m2)比流量q0(L/(s·104m2))流量q1(L/s)1234567891011121~241.4841.482~3(1)(2)(3)(7)27.80.64818.0118.011.9735.4841.4876.963~4(10)(11)(12)18.40.64811.9218.0129.931.8655.6741.4896.854~5(13)6.40.6484.1529.9334.081.8362.3741.48103.855~6(4)(5)(8)(9)(14)320.64820.7434.0854.821.7495.3941.48136.875.3污水主干管水力計算表污水主干管水力計算表管段編號管道長度L(m)設(shè)計流量Q(L/s)管徑D(mm)坡度I流速v(m/s)充滿度降落量I·L(m)標(biāo)高(m)埋沒深度(m)h/Dh(m)地面水面管內(nèi)底上端下端上端下端上端下端上端下端12345678910111213141516171~232541.483500.00390.870.500.1751.2743.542.841.67540.40541.540.232.02.572~322076.964000.00300.890.650.2600.6642.842.440.4439.7840.1839.522.622.883~434596.854500.00240.890.650.2930.82842.441.639.76338.93539.4738.6422.932.9584~5340103.854500.00250.930.65