排水管道工程课程设计说明书 13页

一•设计依据与原则1.设计依据2.设计原则二•城市原始概况和资料三•污水管网工程计算1.污水设计流量2.污水管段的设计流量计算3.污水管道的水力计算4.方案比选四•参考文献\n设计任务书一、课程设计题目：某市（区）排水管网规划设计二、设计地点：本院三、时间：一周设计任务:1、确定污水管网和雨水管网的布置形式，并进行体制的选择；2、完成管网的定线；3、确定所有设计管段的管径、埋深、设计坡度等参数；4、确定污水厂的处理规模和位置；5、绘制污水和雨水主干管/干管的平剖面图；五、设计原始资料：1、城市总平面图：见图纸2、城市人II密度：（人/公顷）I区：235；II区：220；III区：230；IV区：215；3、城市地理位置：开封某区;主导风向：西北风;冰冻深度：-2,5m；以上三项同“给水管道工程课程设计任务书”4、人均污水量标准：158.4L/cap.d5、大集中大用户工业企业生产污水、生活污水设计排水量：m3/dA：460B：320C：1687.5D：1023.756、排放水体最高水位：-1.5m；常水位：-2.0m；最低水位：-5.5\nm；（均为相对河岸地面标高）7、街段的覆盖情况房盖：20%草地（包括人工绿化）:路面（混凝土沥青）：30%土地：25%8、城市暴雨强度公式_167xA（l+ClgP）q=（t+by\n一、设计依据与原则1•设计依据1•1主要规范(1)《城市排水工程规划规范》(GB50318-2000),国家质量技术监督局、建设部(2)《室外排水设计规范》(GB50014・2006),国家计委、建设部(3)《泵站设计规范》(GB/T50265・97),国家质量技术监督局、建设部1•2主要标准(1)《污水综合排放标准》(GB8978-1996)(2)《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)1.3参考书籍(1)《水泵机水泵站》(第四版)(1998年)中国建筑工业出版社姜乃昌主编(2)《给水排水设计手册(1、5)》(第二版)(2000年)中国建筑工业出版社(3)《给水排水工程快速设计手册(2、5)》(第一版)(1996年)中国建筑工业出版社(4)《全国通用给水排水标准图集(SI、S2)》(1996年)中国建筑标准设计研究所(5)《水工业工程设计手册水工业工程设备》(第一版)(2000年)聂梅生主编(6)《排水工程》(上册，第四版)(1999年)中国建筑工业出版社孙慧修主编2•设计原则执行国家关于环境保护的政策，符合国家有关规范和标准的要求，在城市总体布局的基础上，结合地形和环境保护耍求统一规划城市排水管道系统。既技术先进，乂切合实际，安全适用，具有良好的环境效益，经济效益和社会效益。做到技术可靠，经济合理。\n二、城市概况原始资料1、城市人口密度：（人/公顷）I区：235；II区：220；IIIE：230；IV区：215；2、城市地理位置：开封某区;主导风向：西北风;冰冻深度：-2,5m；以上三项同“给水管道工程课程设计任务书”3、人均污水量标准：[584L/cap.d4、大集中大用户工业企业生产污水、生活污水设计排水量：m3/dA：460B：320C：1687.5D：1023.755、排放水体最高水位：-1.5m；常水位：-2.0m；最低水位：-5.5m；（均为相对河岸地面标高）6、街段的覆盖情况房盖：20%草地（包括人工绿化）:25%路面（混凝土沥青）：30%土地：25%7、城市暴雨强度公式167xA（l+ClgP）q=（t+by\n三、污水管网工程设计1・污水设计流量1)划分设计管段根据管道平面布置，划分设计管段(定出检查井的位置并编号)，量出主干管的设计管段长度。2)街坊排水面积的划分根据污水管道的布置，划分各设计管段服务的街坊排水面积，编上号码并按其平面形状计算面积(以公顷计)，用箭头表示污水流向。3)污水管道设计流量计算采用的公式根据各区的污水量定额n(L/cap.d)和人口密度p(cap/ha),可求出各区的牛活污水平均流量q°。即qo=nxP86400(L/s.ha)式中Qo比流量(L/(s.ha))；p人口密度(cap/ha)n居住区生活污水定额(L/(cap.d))。Q=FxKzxq0式中Q——木段流量(L/s)；F——设计管段服务的街区面积(ha),参见平面布置图；qo——比流量(L/(s.ha))；Kz一一牛活污水量总变化系数。工业企业及公共建筑的污水量作为集中流量计算。②生活污水量总变化系数根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)相关部分内容，采用的居住区生活污水量变化系数值见表2。牛活污水量总变化系数也可用下式进行计算：\n式中Q——平均日平均时污水量(L/s)o当Q<5L/s时，Kz=2.3；当Q>1000L/s,匕=1.3。表一生活污水量总变化系数污水平均日流量(L/s)5154070100200500>1000总变化系数(K?)2.32.01.81.71.61.51.41.3注：1当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内差法求得。2当居住区有实际生活污水量变化资料吋，可按实际数据采用。②城市污水设计总流量城市污水总的设计流量是居住区生活污水，工业企业生活污水和工业废水设计流量三部分之和。在地下水位较高地区，因当地土质、管道及接口材料，施工质量等因素的影响，一般均存在地下水渗入现彖，设计污水管道系统时宜适当考虑地下水渗入量。由原始资料得知，地下水位距地表8米，设计管段管底标高均高于地下水位，因此该城市污水排水管网设计不考虑地下水入渗量，设计流量为：Q=Q\+22+Q3式中Q一一城市污水设计流量(L/s)；Q.一一居住区生活污水设计流量(L/s)；Q2一一工业企业生活污水及淋浴污水设计流量(L/s)；Q3一一工业废水设计流量(L/s)o2.污水管段的设计流量计算(1)综合生活污水设计流量计算1•城市各区人口密度I区：235cap/hm2II区：220cap/hm2III区：230cap丨lvn1IV区：215cap/hm2\n2•城市各居住区排水标准统一为15&4L/(cap.d)3.城市面积4•比流量q二724x3600158.4x235八小丫“.qo==0.431L/(s•ha)24x3600158.4x220_.__-..匚、qo==0.403L/(s•ha)24x3600158.4x230八丫〃i、qo==0.422L/(s•ha)24x3600158.4x215non/1T/z|、qo==0.394L/(s•ha)24x3600I[X：II[X：III区:1VK：根据上述公式求得各管段的设计流量如附表1所示。3污水管道的水力计算水力计算的目的在于合理经济地确定管道的管径、流速、充满度及坡度，进一步求定管道的埋深。水力计算应列表进行，管底标高及管道坡度计算至小数点后三位，地而标高与管底埋深计算至小数后二位。水力计算中的数值U、h/D、i、D应符合规范关于设计流速、最大设计充满度、最小管径、最小设计坡度的规定。为减少错误，在计算的同时绘制管道纵断面草图，以便进行核对。从水力计算表中摘录主干管的管段编号、管长、管径、充满度、流速、坡度、埋深(上、下端)列成表格，有倒虹管时应在表中注明倒虹管的管段编号,有泵站时应说明泵站的设计流量和扬程以及在表中标明泵站位置所对应的编号，在备注栏注明。(1)最大设计充满度(表2-3):表2原水水质参数管径D(mm)最大设计充满度h/D200〜3000.550.650.70350〜450500〜9000.75>1000\n(1)设计流速最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的最小流速。污水管道的最小设计流速为°・6加/儿最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。该值与管道材料有关，通常，金属管道的最大设计流速为10加"，非金属管道的最大设计流速为5加“。(2)最小管径一般在污水管道系统的上游部分，设计污水流量较小，若按照流量计算，则管径可能比较小。根据养护经验证明，管径过小极易堵塞。此外，采用较大管径，可选用较小坡度，是管道埋深减小。在街区和厂区内最小管径为200加加,在街道下为300mmo(3)最小设计坡度(表2-4、表2-5):表3最小设计坡度参数管道位置最小管径D(mm)最小设计坡度1(%。)在街坊和厂区内2004.00污水管在街道下3003.00雨水管和河流管3003.00雨水口连接管2001.00表4最小设计坡度参数D(mm)IminD(mm)IminD(mm)Imin2004.06000.916000.52503.07000.72518000.53002.28000.620000.53502.09000.622000.54001.510000.524000.54501.312000.5>26000.55001.1314000.5(4)埋设深度\n①该地区历年平均气温15.5°C，•历年最大冰冻深度2cm,不考虑冰冻影响。②必需防止管壁因地面荷载而受到破坏。是为了避免管道因为外部荷载的影响而被毁坏，必需保证管道上有一定的覆土厚度。车行道下的污水管，它的最小覆土厚度应不宜小于0.7m。③我们必须满足街区污水管的衔接要求。满足城市住所、公共建筑内产生的污水能顺利的流入街道的污水管网中，从安装技术的方面去考虑，为了能使建筑物的首层卫生设备产生的污水能成功地排出，污水出户管的最小埋深一般采纳0.5〜0.7m,所以街坊污水管道的起点最小埋深也应该为0.6〜0.7m。按照街区污水管道起点的最小埋深，以此来算出街道管网起点的最小埋深：H=h+IL+Zl-Z2+Ah[11式中：H街道污水管网起点的最小埋深；h街区污水管起点的最小埋深；Z1街道污水管起点检查井处地面标高；Z2街区污水管起点检查井处地而标高；I街区污水管和连接支管的坡度；L街区污水管和连接支管的总长度；Ah连接支管与街道污水管的管内底高差。除考虑管道的最小埋深外，还应考虑最大埋深问题。埋深越大，则造价越高，施工期越长。管道埋深允许的最大值称为允许最大埋深。一般在干涸的土壤屮，最大埋深不超过7〜8m；在多水、流沙、石灰岩层屮，一般不超过5m。本设计中为南部城市，最大埋深一般为7〜8m左右。过8m吋需设提升泵站。木设计埋深不超过8米，故不需设提升泵站。(1)管道的连接方式污水管道在坡度、高程、管径、走向发生转变及支管接入处都需要设立检查井。在设计时要考虑在检查井内上下游的管道连接时的高程问题。管道在连接时应遵循以下两个原则：①尽量抬高下游管段的高程，来减少管道的埋深，减低成本。\n①避免造成上游管段回水而形成淤积。管道的衔接方法：①当采用相同的管径时，采用水面平接。②当采用不同的管径时，D前VD肩采用管顶平接③不同管径时，D»D后采用管底平接（坡度比较大的时候D&D后）。④在任何情况下进水管底不得低于出水管底。（7）管材本设计中污水管采用钢筋混凝圆管。污水厂的水力计算表如附表2、3所示。4方案比选方案一、二定线相同。不同之处在于干管三管径、坡度选择不同，方案二管径选择较方案一大。1）管材价格表5方案一、二管材价格比较名称材料管径D(m)单价（元/m）方案一长度L（m）方案二长度L（m）方案一管材价（万元）方案二管材价（万元）污水管钢筋混凝土300240.0058435843140.23140.23污水管钢筋混凝土350280.00207492458.0725.87污水管钢筋混凝土400350.001318181346.1363.46污水管钢筋混凝土450380.00116375644.1928.73污水管钢筋混凝土500450.001181139853.1562.91污水管钢筋混凝土600620.0068586942.4753.88污水管钢筋混凝土700750.0022444716.8033.53总计401.04408.602）覆土开挖费用按沟槽开挖土方量=沟槽宽度x挖方平均高度x长度x1.025计算覆土量。其屮沟槽宽度來源自土建书：\n管道沟底宽度应按设计规定计宜.设计无規定时J按下表规定计宜。管径捋帙皆、柄石楠朵泥管混凝土酋、钢苗混凝土管.预应力钢筋混凝土管陶土管50~T50.600.700.800.70100—2000.700.800900802S0~3500800.90100090400~4501.001.101.301.10500—6001.301.401.501.40700〜8001.601.701.80—900^-10301.801.902.00—1100^1200200210230—1300—14002.202.402.60表管道沟底宽度尺寸单位：m计算得覆土量见附表2、3.采取人工、机器合挖，查询资料得开封地区人工费约为30元/n?,机器约为5元/m°。则方案一：60260.28*35=210.9万元方案二61188.21*35=214.2万元3)泵站两个方案均需建3个水泵。根据计算得流量与扬程关系，选用12SH・28A双吸式离心泵，经查其市场价为1万元/台。4)总价方案一401.04+210.9+3=614.94万元方案二408.60+214.2+3=625.80万元从造价来看，第一套方案造价更低，经济且较合理。四、参考文献(1)《城市排水工程规划规范》(GB50318-2000),国家质量技术监督局、建设部.(1)《室外排水设计规范》(GB50014・2006),国家计委、建设部.\n（3）《泵站设计规范》（GB/T50265・97）,国家质量技术监督局、建设部.（5）《水泵机水泵站》（第四版）（1998年）屮国建筑工业出版社姜乃昌主编.（6）《给水排水设计手册（1、5）》（第二版）（2000年）中国建筑工业出版社（7）《给水排水工程快速设计手册（2、5）》（第一版）（1996年）中国建筑工业出版社.（8）《全国通用给水排水标准图集（SI、S2）》（1996年）中国建筑标准设计研究所.（9）《水工业工程设计手册水工业工程设备》（第一版）（2000年）聂梅生主编.（10）《排水工程》（上册，第四版）（1999年）中国建筑工业出版社孙慧修主编.