毕业设计---某住宅小区市政给排水管网设计 41页

学号：07415225常州大学毕业设计（论文）（2011届）题目常州某住宅小区市政给排水管网设计学生杨晓华学院环境与安全工程学院专业班级给水072校内指导教师郭迎庆专业技术职务副教授校外指导老师周颖妹专业技术职务工程师二○一一年六月\n常州某住宅小区市政给排水管网设计摘要：本次毕业设计对象为常州市某住宅小区，设计范围为道路红线范围内的室外给水排水管道。该小区位于郊区，采用城市自来水为供水水源，引入两路自来水管在小区内形成环状管网，供应小区生活及消防用水。小区建筑按二类高层设计，小区排水体制采用雨污分流制，小区雨、污水最终接入小区外的市政雨、污水干管。根据国家现行的设计施工规范和总图专业提供的总平面图、设计原始资料来布置雨、污管网，并选择合理的定线方案，阐述采用的管材、埋设深度、接口形式、雨水口、检查井和消火栓的布置原则。对给水、污水、雨水管网进行相关的水力计算，确定管径等水力参数。从满足人们优良生活环境和确保小区给排水管网的安全环保可持续发展的角度出发，合理布局，创造一个环境优美、设施齐全的新型住宅小区。关键词：水力计算；管网布置；给水管网；排水管网；雨水管网I\nMunicipalwatersupplyanddrainagenetworkdesignforaresidentialareainChangzhouAbstract:ThegraduationdesignobjectisforaresidentialareainChangzhou.Thedesignareaisoutdoorwaterdrainagepipelineswithinthescopeoftheredlineoftheload.Thehousingdistrictislocatedinthesuburbs,tapwatersupplysourcebycityforintroducingtworoadwaterpipescompoundinginacircularpipenetworkforvillagelifeandfirewater.ThedesignoftheresidentialareaaccordingtoClass-1residentialincludesrainandsewagedrainagesystem.Communityrainwateroutsidethemunicipaldistrictfinalgoestoraintrunksewers.Thedrainagesysteminthedistrictadaptsshuntingsystemofrainanddirtywater.Accordingtotheprincipleofthecurrentnationaldesign,constructionstandardsandtheprincipleofthegeneralplanwhichprovidesprofessionaldesignandgeneralinformationonoriginalpipelinelayoutIchosethereasonableplan.AndthenIexplaintheusingpipes,theembeddingdepth,theformofinterfaceandgully.Finally,IcheckthearrangementofPenstockanddesignofwatersupply,sewageandrainsystem.AndIdosomehydrauliccalculationtothesupplyingwater,dirtywaterandrainingwater.Tomeettheneedofpeoplelivingintheenvironment,ensurethesafetyofcommunitywatersupplyanddrainagenetworkandforthesustainabledevelopmentofenvironmentalprotection,rationaldistribution,weshouldcreateabeautifulenvironment,anewresidentialdistrictfacility.Keywords：hydrauliccalculation;networklayout;watersupplypipe;sewagepipe;rainingpipeII\n摘要...........................................................................................................................................Ⅰ目次...........................................................................................................................................Ⅲ术语表.......................................................................................................................................Ⅴ1引言..........................................................................................................................................11.1工程概况..............................................................................................................................11.2管线综合设计......................................................................................................................11.2.1平面布置...........................................................................................................................21.2.2竖向布置...........................................................................................................................21.2.3管线之间遇到矛盾时的处理原则...................................................................................22给水管网设计.........................................................................................................................32.1给水管网设计依据..............................................................................................................32.1.1给水方式...........................................................................................................................32.1.2给水管网布置与敷设措施...............................................................................................32.1.3设计用水定额...................................................................................................................42.1.4用水量变化.......................................................................................................................42.1.5管网水力计算的流量.......................................................................................................52.1.6管径计算...........................................................................................................................62.1.7管网水头损失计算...........................................................................................................72.2小区市政给排水管网设计..................................................................................................72.2.1给水方式...........................................................................................................................72.2.2给水管网布置与敷设.......................................................................................................72.2.3给水管网设计并计算.......................................................................................................83污水管网设计.......................................................................................................................133.1污水管线设计依据............................................................................................................143.1.1污水设计流量的确定.....................................................................................................143.1.2污水管道水力计算.........................................................................................................143.2污水管道的设计................................................................................................................163.2.1确定排水区界，划分排水流域.....................................................................................163.2.2管道定线和平面布置的组合.........................................................................................163.2.3控制点的确定和泵站的设置地点.................................................................................163.2.4设计管段和设计流量的确定.........................................................................................173.2.5.污水管道在街道上的位置............................................................................................173.3小区污水管网设计............................................................................................................173.3.1排水体制.........................................................................................................................173.3.2排水管网布置.................................................................................................................173.4小区污水管道设计.............................................................................................................183.4.1划分设计管段和计算设计流量.....................................................................................18III\n3.4.2水力计算.........................................................................................................................193.4.3水力计算表.....................................................................................................................214雨水管网设计.......................................................................................................................244.1雨水设计依据....................................................................................................................244.1.1雨量分析和暴雨强度公式的确定.................................................................................244.2雨水管渠设计流量的确定................................................................................................254.2.1雨水管渠设计流量的计算公式.....................................................................................254.2.2径流系数φ的确定.........................................................................................................264.2.3设计重现期P的确定.....................................................................................................264.2.4集水时间t的确定.........................................................................................................264.3雨水管渠系统的设计和水力计算....................................................................................264.3.1雨水管渠计算的设计依据.............................................................................................264.3.2雨水管渠水力计算的方法.............................................................................................274.3.3雨水管渠系统的设计步骤和水力计算.........................................................................274.4小区雨水管网设计............................................................................................................284.4.1各设计参数的确定.........................................................................................................284.4.2列表计算.........................................................................................................................284.4.3雨水汇水流域的划分.....................................................................................................28参考文献...................................................................................................................................33致谢...........................................................................................................................................34IV\n常州大学本科生毕业设计（论文）术语表1、给水系统watersupplysystem由取水、输水、水质处理和配水等设施所组成的总体。2、综合生活用水demandfordomesticandpublicuse居民日常生活用水以及公共建筑和设施用水的总称。3、浇洒道路用水streetflushingdemand,roadwatering对城镇道路进行保养、清洗、降温和消尘等所需用的水。4、绿地用水greengrasssprinkling市政绿地等所需用的水。5、日变化系数dailyvariationcoefficient最高日供水量与平均日供水量的比值。6、时变化系数hourlyvariationcoefficient最高日最高时供水量与该日平均时供水量的比值。7、最小服务水头minimumservicehead配水管网在用户接管点处应维持的最小水头。8、水头损失headloss水通过管渠、设备、构筑物等引起的能耗。9、环状管网looppipenetwork配水管网的一种布置形式，管道纵横相互接通，形成环状。10、枝状管网branchsystem配水管网的一种布置形式，干管和支管分明，形成树枝状。11、传输流量flowfeedingthereservoirinnetwork水厂向设在配水管网中的调节构筑物输送的水量。12、排水工程sewerageengineering,wastewaterengineering收集、输送、处理、再生和设置污水和雨水工程。V\n常州大学本科生毕业设计（论文）13、排水系统sewersystem收集、输送、处理、再生和设置污水和雨水的设施以一定方式组合成的总体。14、排水设施wastewaterfacilities排水工程中的管道、构筑物和设备等的统称。15、合流制combinedsystem用同一管渠系统收集和输送城镇污水和雨水的排水方式。16、分流制separatesystem用不同管渠系统分别收集和输送各种城镇污水和雨水的排水方式。17、总变化系数peakvariationfactor最高日最高时污水量与平均时污水量的比值。18、径流系数runoffcoefficient一定汇水面积内地面径流水量与降雨量的比值。19、暴雨强度rainfallintensity在某一历时内的平均降雨量，即单位时间内的降雨强度。工程上常用单位时间单位面积内的降雨体积来表示。20、重现期recurrenceinterval在一定长的统计期内，等于或大于某暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间。21、降雨历时durationofrainfall降雨过程中的任意连续时段。22、汇水面积catchmentsarea雨水管渠汇集降雨的时间。23、地面集水时间inlettime，concentrationtime雨水从相应汇水面积的最远点地面径流到雨水管渠入口的时间。VI\n常州大学本科生毕业设计（论文）1引言改革开放以来，随着我国经济平稳高速发展，建筑业也迅速壮大，建筑业随之成为国民经济的重要组成部分。随着城市化水平的不断提高，城市居住小区建设力度不断加大，小区室外给排水管网的设计作为小区基础设施建设的重要内容，显得尤为重要[1]。为了更好地衔接城市市政供排水管网与小区建筑内部给排水系统的关系，完善小区室外供排水管网的设计，更好的服务于人们的日常生活，我们必须谨慎的对待这一工程任务。在进行管道基础规划时，各种流量的计算，管道的选材、布线和综合设计往往会成为问题。因此，管道的综合规划设计是我们要面对的新挑战。本次设计就小区的基本情况，在实用、安全、经济和美观等个方面综合考虑设计，结合工程特点，做出最优方案。1.1工程概况本设计依据国家现行的设计和施工规范和总图专业提供的总平面图进行设计。设计对象为常州市某住宅小区，设计范围为道路红线范围内的室外给水排水管道及其附属构2筑物。该小区位于郊区，总占地面积约为3.3万m，户均人口以3.5人计，小区绿地面积约2300m2，居民总数约为3200人，居民生活用水量标准为220升/人.天。采用城市自来水为供水水源，引入两路自来水管在小区内形成环状管网，供应小区生活及消防用水。市政给水管接入处的最低水压0.24MPa。小区建筑按二类高层设计，室内消防用水量30L/s，室外消防用水量40L/s，小区排水体制采用雨污分流制，小区雨、污水最终接入小区外的市政雨、污水干管。污水管起点埋深设为1.20m，雨水管起点埋深设为0.90m。小区暴雨强度公式中设计暴雨重现期为2年，地面集水时间5分钟，小区综合径流系数取0.65。小区地势较为平坦，地质条件良好，冬季室外最大冻土深度为8cm。1.2管线综合设计随着社会经济的发展及人民生活水平的提高.城市、社区道路下的市政管线也日益复杂。在室外给排水管道的布置过程中，应与城市直埋电力、电信、热力、燃气等管线等进行管线综合[2]。对于管道综合，一般应按下列规定进行布置。住宅小区室外给排水管网设计，与市政给排水管网、厂区管网等设计相比较，差别较大，应针对其特点进行设计，不能完全照搬[3]。在进行管线综合设计时应注意以下原则：(1)各种管道的平面排列不得重叠，并尽量减少和避免相互交叉。(2)各种管道应尽量和道路中心线或主要建筑线平行敷设。(3)管道与铁路、道路和管沟交叉时，应尽量垂直于铁路、道路和管沟中心线。(4)给水管和污水管交叉时，给水管应敷设在污水管和合流污水管的上面。(5)管道排列时，应注意其用途、相互联系及彼此间可能产生的影响。如污水管应远离生活饮用水管，直流电力电缆不应与其他金属管靠近，以免增加后者的腐蚀等。(6)干管应靠近主要使用单位以及连接支管最多的一侧。(7)给水管道、循环水管道允许与热力管管沟同沟敷设。第1页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）(8)架空管道不得影响运输、人行交通及建筑物的自然采光。(9)给水管道的埋设深度应满足管道内水流不被冰冻或增高温度。1.2.1平面布置小区内管网的平面布置较为复杂，主要是：(1)由于受经济利益的影响，房地产开发商往往要求最大限度地利用现有土地面积，在小区做总体规划时，往往更多考虑的是在满足规范的最低要求下，如何得到最大的建筑面积，使得可供管线通过的空间较为狭窄；(2)小区内部管线种类较多，通常有雨水、污水、给水、电力、电信、热力、热水、燃气、有线电视、宽带网等近十种管线，同时还有化粪池、检查井、进水井、变压器、热交换站、灯杆等附属设施，这就使得管网平面布置更加困难。针对以上特点，小区内的管网平面布置首先遵循以下几个原则：(1)所有管线尽量与道路及建筑物平行布置，减少相互交叉；(2)管线与管线、管线与道路交叉时，应尽量垂直交叉；(3)检查井较多的管线应尽量布置在人行道或绿地下面，减少路面检查井数量；(4)能够同沟敷设的管线应同沟敷设，如弱电系统、热水、热力系统等，尽量少占管位；(5)相互间易产生污染或危险的管线应尽量远离，如给水管和污水管、电力与燃气管等；(6)化粪池、变压器、热交换站等附属设施应尽量布置在小区周边隐蔽处。1.2.2竖向布置在小区管网中：(1)输送液体的重力流管，如雨水、污水等，此类管线一般管径较大；(2)输送气体或液体的压力流管，如燃气、热力、给水、热水等，此类管线一般管径中等；(3)传送电子信号等的导线类，如电力、电信、有线电视、宽带网等，此类管线一般截面较小。小区管线竖向布置的原则是：(1)在规范允许的范围内，尽量减少管线埋深;(2)保证建筑排出管顺利接入；(3)当不同管线相交时，有压管让无压管，小管让大管。因此，竖向设计首先应布置好雨水、污水管的高程。小区雨水、污水管的埋深往往受两个控点的制约，一个是市政管网的高程，应保证小区内排水管高程能够顺利接入市政管网，另一个是管线距市政管网接入点最远处的埋深，该埋深不能过小，应满足最小覆土和建筑排出管接入的两点要求。一般小区内雨水管埋深较小，污水管埋深较大，这与市政管网的竖向布置特点相吻合。但由于小区污染水管范围较大，其管线长度往往远远超过雨水管，为减少工程造价，在市政管网高程允许的前提下，在确定高程时也可将雨水管高程确定得高于污水管线高程[4]。1.2.3管线之间遇到矛盾时的处理原则第2页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）(1)临时管线避让永久管线；(2)小管线避让大管线；(3)压力管线避让重力自流管线；(4)可弯曲管线避让不可弯曲管线；(5)造价低管线避让造价高管线；(6)规划管线避让现状管线。在以上管线规划设计原则上，结合实际情况进行合理的各种专项设计，就能大大避免工程变更所造成的系列问题，取得良好的经济效益和社会效益。2给水管网设计2.1给水管网设计依据2.1.1给水方式本小区建筑按二类高层建筑设计，采用城市自来水为供水水源，接入处的最低水压为0.24Mpa，为了既满足建筑小区的供水又节省管网设备投资和节省能耗，在小区内应采用直接给水和加压给水相结合的供水方式，供应小区的生活用水和消防用水。2.1.2给水管网布置与敷设措施作为居住区开发建设主要配套基础工程之一的给水管道工程，在设计中应以区规划设计的三级结构理论为依据，并与之相协调，根据该理论来考虑其管网的布置。居民小区给水管网系统是沿区内城市道路和小区主干道路敷设的，该小区管网其实是市政管网的一部分，为保证其供水的安全性，布置成环状网，并适当的布置枝状网，以利于降低工程造价。为满足《建筑设计防火规范》中对室外给水管网的要求，小区管路上设置消火栓距不大于120米，对于住宅小区而言该距离可适当放大。小区给水管道的布置、敷设按有关规定具体措施有以下几点：(1)小区干管一般设计为环网或与城市给水管网连成环状，小区支管和进户管可布置成树状。(2)小区干管适宜沿用水量较大的地段布置，以最短距离向大用户供水。(3)给水管道宜与道路中心线或主要建筑物呈平行敷设，并尽量减少与其他支管的交叉。(4)生活饮用水给水管网，不得与非生活饮用水给水管网直接连接。在特殊情况下，以生活饮用水作为其他用水的备用水源，必须征得当地卫生和有关部门同意后，才能让两者连接，但连接处应采取有关措施，防止污染生活用水。(5)市政生活饮用水的给水管网不得与小区自设水源的给水管网连接，应采取有效措施，并征得当地卫生和有关部门的同意。(6)生活饮用水管道，应避免穿越垃圾堆，毒物污染区，如必须穿过时应采取防护措施。(7)给水管道的埋设深度，应根据土壤的冰冻深度、外部荷载、管材强度和其他管道交叉，以及当地管道埋深的经验等因素确定，一般按冰冻线以下200mm敷设，但管顶第3页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）覆土深度不小于0.7m。(8)金属给水管一般不做基础，但对通过回填垃圾、建筑废料、流沙层、沼泽地以及不平整的岩石层等地段，应做垫层或基础，非金属给水管一般做垫层或基础。(9)给水管道应根据地形情况，在最高处设置排气阀，但在最低处设置泄水阀或排水阀。(10)给水管道应在垂直或水平方向拐弯处的支墩位置，根据管径、转弯角度、试压标准及接口摩擦力等因素通过计算来确定。(11)铸铁管的外壁应涂刷沥青保护层，钢管外壁缠包纤维布并涂刷沥青层；金属管道内水流腐蚀性较强时，应使用符合饮用水卫生的橡胶、塑料、水泥砂浆及防腐涂料等衬里。(12)给水管道应根据供水压力采取防止、消除或减轻水锤破坏作用的措施。(13)敷设管道时，其中心转折角大于2°时，应设置弯头或乙字管等管件。2.1.3设计用水定额(1)居民用水量定额城市居民生活用水量由城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率等因素确定。这些因素随着城市规模的大小而变化。通常，住房条件较好、给水设备较完善、居民生活水平相对较高的大城市，生活用水量定额也较高。我国幅员辽阔，各城市的水资源和气候条件不同，生活习惯各异，所以人均用水量也有较大的差别。即使用水人口相同的城市，因城市地理位置和水源等条件不同，用水量也可以相差很大。一般来说，我国东南地区、沿海经济开发特区和旅游城市，因水资源丰富，气候较好，经济比较发达，用水量普遍高于水源短缺、气候寒冷的西北地区。影响设计用水量的因素很多，设计时，如缺乏实际用水量资料，则居民生活用水定额和综合用水定额可参照《室外给水设计规范》的规定。本设计的综合用水量标准是220L/人·天。(2)消防用水量消防用水只在火灾时使用，历时短暂，但从数量上来说，它在城市用水量中占有一定的比例，尤其是中小城市，所占比例甚大。消防用水量、水压和火灾延续时间等，应该按照现行的《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等执行。城市或居住区的室外消防用水量，应按同时发生的火灾数和一次灭火的用水量确定。工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量，可按同时发生的火灾数和一次灭火的用水量确定。2.1.4用水量变化无论是生活或生产用水，用水量经常在变化。生活用水量随着生活习惯和气候而变化，如假期比平日高，夏季比冬季用水多；从我国大中城市的用水情况可以看出，在一天内又以早晨起床前后和晚饭前后用水量多。用水量定额只是一个平均值，在设计时还须考虑每日、每时的用水量变化。在设计规定的年限内，用水最多一日的用水量，叫做最高日用水量，一般以确定给水系统中各第4页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）类设施的规模。在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值，叫做日变化系数Kd，根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给排水设施程度，其值为1.1～1.2。在最高日内，每小时的用水量也是变化的，变化幅度和居民数、房屋设备类型、职工上班时间和班次等有关。最高一小时用水量与平均时用水量的比值，叫做时变化系数Kh，该值在1.3～1.6之间。大城市的用水比较均匀，Kh值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。2.1.5管网水力计算的流量(1)比流量假定用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管管线单位长度的流量，叫做比流量。Q-Σqqs=Σl式中qs—比流量，L/（s·m）；Q—管网总用水量，L/s；∑q—大户集中用水量总和，L/s；∑l—干管总长度，m，不包括穿越广场、公园等无建筑物地区的管线；只有一侧配水的管线，长度按一半计算。(2)沿线流量根据比流量可求出各管段沿线流量的公式如下：qql1s公式中：q1—沿线流量，L/s；l—该管段的长度，m。整个管网的沿线流量总合∑q1，等于qs∑l。其值等于管网供给的总用水量减去大户集中用水总量，即等于Q-∑q。(3)节点流量管网中任一段的流量，有两部分组成：一部分是沿该管段长度L配水的沿线流量q1，另一部分是通过该管段输水到以后管段的转输流量qt。转输流量沿整个管段不变，而沿线流量由于管段沿线配水，所以管段中的流量顺水流方向逐渐减小，到管段末端只剩下转输流量。按照用水量在全部干管上均匀分配的假定求出沿线流量，只有一种仅近似的方法。因此每一管段的沿线流量是沿管线分配的。对于流量变化的管段，难以确定管径和水头损失，所以有必要将沿线流量转化成从节点流出的流量。这样，沿线不再有流量流出，即管段中的流量不再沿管线变化，就可以根据该流量确定管径。为了便于管网计算，通常采用统一α=0.5，即将沿线流量折半作为管段两端的节点流量，在解决工程问题时已经足够。因此，管网任一节点的节点流量为：qi＝α∑q1＝0.5∑q1即任一点i的节点流量∑q1等于与该节点相连各管段的沿线流量qi总和的一半。第5页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）2.1.6管径计算确定管网中每一管段的直径是输水和配水系统设计计算的主要课题之一。管段的直径应按分配后的流量确定。因为：2πDqAv=v42式中A—水管断面积，m。所以，各管段的管径按下式计算：4qD=πv式中D—管段直径，m；q—管段流量，m3/s；v—流速，m/s。从上式可知，管径不但和管段流量有关，而且和流速的大小有关，如管段的流量已知但是流速未定，管径还是无法确定，因此要确定管径必须先选定流速。为了防止管网因水锤现象出现事故，最大设计流速不应超过2.5～3m/s；在输送浑浊原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，最低流速通常不得小于0.6m/s。可见技术上允许的流速幅度是较大的。因此，需在上述流速范围内，根据当地的经济条件，考虑管网的造价和经营管理费用，来选定合适的流速。由于水管有标准管径，如200mm，250mm……等，分档不多，按经济管径方法算出的不一定就是标准管径，这时可选用相近的标准管径。由于实际管网的复杂性，加之情况在不断变化，例如流量在不断增长，管网逐步扩展，许多经济指标如水管价格、电费等也随时变化，要从理论上计算管网造价和管理费用相当复杂且有一定的难度。在条件不具备时，设计中也可采用平均经济流速（如下表2.1）来确定管径，得出的是近似经济管径。表2.1管径与平均经济流速的关系表管径（mm）平均经济流速（m/s）100~4000.6~0.9＞4000.9~1.4选取经济流速和确定管径时，可以考虑以下原则：(1)一般大管径可以取较大的经济流速，一般小管径可以取较小的经济流速。(2)管段设计流量占整个管网供水流量比例较小时取较大的经济流速，反之娶较小的经济流速。(3)从供水泵站到控制点的管线上的管段可取较小的经济流速，其余管段可取较大的经济流速。(4)管线造价较高而电价相对较低时，取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。(5)重力供水时，各管段的经济管径或经济流速按充分利用地形高差来决定。(6)根据经济流速计算出的管径如果不符合市售标准管径时，可以选用相近的标准管径。第6页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）(7)当管网有多个水源或设置水塔时，选择管径时要适当放大。(8)重要的输水管，应采用平行双条管道，每条管道直径按设计流量的50%确定，对于较长距离的输水管，中间应设置两处以上的连通管，并安装切换阀门，以便事故时能够实现局部隔离，保证达到设计规范要求的70%以上供水量[5]。2.1.7管网水头损失计算水的流动有层流，紊流及介于两者之间的过度流三种状态，不同流量下的水流阻力特性不同，给水管网进行水力计算时均按紊流考虑。在给水管网中，由于管道长度较大，沿程水头损失一般远大于局部水头损失，所以在计算时一般将局部阻力转换成等效长度的管道沿程水头损失进行计算，局部水头损失通常取沿程水头损失的15%~25%。管段水头损失计算：2lv8λ22h=il=λ·l=Q·l=kAlQ（m）5α2gπgdh—管段沿程损失；i—单位管段长度的水头损失，或称水力坡度；λ—管道阻力系数，与管壁表面粗糙度有关；l—管段长度（m）；d—管道内径（mm）；v—管内平均流速（m/s）；g—重力加速度，g=9.81m/s2；Q—流量（m3/s）；A—管内水流比阻；K—流速v<1.2m/s时比阻值的修正系数，当v≥1.2时，K=1.0。2.2小区市政给排水管网设计2.2.1给水方式小区采用市政给水作为水源，高层住宅内部采用分压给水系统。2.2.2给水管网布置与敷设给水管网系统沿城市道路和小区间主干道敷设，为保证供水安全性采用环状网并适当的设置枝状网以降低工程造价。该小区有两个市政供水水源，所小区给水管网的主干管的两端直接入市政管网。如图2.1所示。第7页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）图2.1常州某小区给水管网平面布置图2.2.3给水管网设计并计算对给水管网的各管段进行编号，并量取管长，填入给水管水力计算表。2.2.4给水管水力计算(1)小区用水总量建筑小区用水量计算范围是指小区界限内包括建筑内的用水量和建筑外的用水量之和。本设计中包括日生活用水量、浇洒道路用水量、绿化用水量及消防用水量。给水管的设计流量按气服务人口不同，其计算方式也不同，本小区服务人口大于3000人时，按最大小时公式计算管网流量：mqqMddnQhT86400其中，q=220L/人.d,居民总数约为3200人所以Q=10.59L/sdh大面积绿化用水量采用量：Q2=0.06L/s设计用水量Q1.2(QQ)1.2(10.590.06)12.78L/s12(2)时变化系数常州作为一个大型城市，供水量较为平均，故时变化系数K=1.3，日最高时用第8页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）水量Qmax=12.78×1.3=16.61L/s(4)给水管总当量长度给水管总长L=1154m(5)比流量qs=16.61÷1154=0.014L/s(6)沿线流量计算管段长度乘以比流量得出沿线流量，计算见表2.2表2.2沿线流量计算表沿线流量管段编管段长度管段编号管段长度/m沿线流量L/sL/s号/m1--2620.86834--35230.3222--3160.22435--36280.3923--4220.30836--37140.1964--5230.32237--16100.145--6220.30815--16350.496--7610.85416--17360.5047--8220.30817--38100.148--9230.32238--3990.1269--10220.30839--40220.30810--11290.40640--41230.32211--12901.2641--42280.39212--24140.19642--43140.19624--25190.26643--19100.1425--26240.33617--18350.4926--27190.26618--19600.8427--15170.23819--20160.22412--13170.23820--21170.23813--14160.22418--28170.23814--15600.8428--29140.19614--32100.1429--30190.26632--3390.12630--31240.33633--34220.30831--21190.26621--1170.238(7)节点流量计算将沿线流量换算成节点流量，计算见表2.3。表2.3节点流量计算表节点号节点流量L/s节点号节点流量L/s10.553240.23120.554250.301表2.3节点流量计算表（续）第9页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）节点号节点流量L/s节点号节点流量L/s30.266260.30140.315270.25250.315280.25260.581290.30170.581300.30180.315310.23190.315320.133100.357330.217110.728340.315120.847350.357130.231360.294140.602370.168150.784380.168160.567390.294170.567400.357180.784410.315190.602420.217200.231430.133210.371230.145220.230由于本小区楼层均为12层，1~6层采用市政压力直供，7~12层采用水泵加压供水为了供水安全、便于管理，在地下室建生活泵房。由于楼层格局基本一样，所以J1和J2供水正好水量相等，所以设计中只列出其中之一。J1供给消防和低层给水，所以只对J1进行消防校核。(8)管网水力计算表生活、消防合用的给水管网，其中消防用水量应按《建筑设计防火规范》中的室外消防用水量进行校核室外消防用水量为40L/s[6]。由于某些支管流量较小，故采用最小设计流速和最小管径，为不计算管段，凡接消火栓的管段，其管径必须≥100mm，本设计通过计算软件计算。计算软件界面如图2.2所示：第10页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）图2.2给水管道水力计算软件界面图对于最高用水时管网平差的计算、消防时流量和水压的核算，如表2.4、表2.5：表2.4最高日最高时管网平差成果管段编管径管段长度m流量L/s流速m/s水头损失h(m)号mm11～12250.610.60500.3810～11291.340.71501.119～10221.700.90500.178～9232.011.01501.867～8222.330.62750.306～7612.910.67751.255～6223.490.82750.634～5233.810.88750.773～4224.120.96750.852～3164.390.601000.161～2624.930.641000.7824～12140.300.60500.1325～24190.530.60500.2826～25240.830.60500.3827～26191.140.61500.5515～27171.390.73500.69第11页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）表2.4最高日最高时管网平差成果（续）管段编管径管段长度m流量L/s流速m/s水头损失h(m)号mm16～15352.171.15501.7517～16364.200.97751.4513～12170.570.60500.1314～13160.800.60500.2432～14101.400.74500.4133～3291.540.81500.4434～33221.750.92501.3835～34232.071.09501.9736～35282.420.61750.4137～36142.720.63750.2516～37102.890.67750.2018～17352.940.68750.7328～18173.730.86750.5529～28143.980.92750.5130～29194.280.99750.7931～30244.581.06751.1321～31194.810.621000.2338～17102.221.17500.9739～3892.390.60750.1240～39222.680.62750.3841～40233.040.70750.5142～41283.350.77750.7443～42143.570.83750.4119～43103.700.86750.3120～19164.311.00750.6721～20174.540.611000.181～21179.350.781250.230～11714.830.851500.21表2.5消防校核工况管网平差成果管段编管径管段长度m流量L/s流速m/s水头损失h(m)号mm11～122540.610.842500.1610～112941.340.852500.199～102241.700.862500.148～92342.010.862500.147～82242.330.872500.156～76142.910.882500.425～62243.490.892500.154～52343.810.902500.15第12页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）表2.5消防校核工况管网平差成果（续）管段编管径管段长度m流量L/s流速m/s水头损失h(m)号mm3～42244.120.912500.162～31644.390.912500.121～26245.930.942500.4824～12140.300.60500.1325～24190.530.60500.2826～25240.830.60500.3827～26191.140.61500.5515～27171.390.73500.6916～153542.170.862500.2517～163644.200.902500.2613～121740.570.832500.1014～131640.800.842500.1032～14101.400.74500.4133～3291.540.81500.4434～33221.750.92501.3835～34232.071.09501.9736～35282.420.61750.4137～36142.720.63750.2516～37102.890.67750.2018～173542.940.882500.2428～18173.730.86750.5529～28143.980.92750.5130～29194.280.99750.7931～30244.581.06751.1321～31194.810.621000.2338～17102.221.17500.9739～3892.390.60750.1240～39222.680.62750.3841～40233.040.70750.5142～41283.350.77750.7443～42143.570.83750.4119～43103.700.86750.3120～191644.310.902500.1221～201744.540.942500.181～211749.351.012500.140～11795.280.993500.08最不利点室外消火栓水压为0.41MPa>0.10MPa,满足室外消火栓水压要求。3污水管网设计污水管道系统是由收集和输送城市污水的管道及其附属构筑物组成的。它的设计是第13页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）依据批准的当地城镇（地区）总体规划和排水工程总体规划进行的。设计的主要内容和深度应按照基本建设程序及有关设计规定，规程确定。通常，污水管道系统的主要设计内容包括[7]：(1)设计基本数据（包括设计地区的面积，设计人数，污水定额，防洪标准）的确定；(2)污水管道系统的平面布置；(3)污水管道设计流量计算和水力计算；(4)污水管道在街道横断面上位置的确定；(5)绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。3.1污水管线设计依据3.1.1污水设计流量的确定污水管道及其附属构筑物能保证通过的污水最大流量称为污水设计流量。进行污水管道系统设计时常采用最大日最大时流量为设计流量，其单位为L/s。合理确定设计流量是污水管道系统设计的主要内容之一，也是作好设计的关键。通常，城市污水总的设计流量是居住区生活用污水，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还应加入地下渗入量，当设计污水管道系统时应分别列表计算各居住区生活污水，工业废水和工厂生活污水设计流量，然后得到污水设计流量综合表。3.1.2污水管道水力计算(1)水力计算的基本公式污水管道水力计算的目的，在于合理的经济的选择管道断面尺寸，坡度和埋深，为了简化计算工作，目前在排水管道的水力计算中仍采用均匀流公式，常用的均匀流基本公式有：流量公式Q=A·v流速公式v=C·（R·I）1/2式中Q---流量（m3/s）；A---过水断面面积（m2）；v---流速（m/s）；R---水力半径（过水断面面积与湿周的比值）（m）；I---水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）；C---流速系数；其中C值一般可按如下式计算1C=R1/6n式中n为管壁粗糙系数，一般采用钢筋混凝土管，n=0.014（非满流）(2)污水管道水力计算的设计数据从水力计算公式可知，设计流量和设计流速及过水断面积有关，而流速则是管壁第14页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）粗糙系数，水力半径和水力坡度的函数。根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中对这些因素做了如下规定[8]：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之间的比值称为设计充满度（或水深比），当h/D=1时为满流，h/D<1时为非满流，我国污水管道设计按不满流进行计算，当管径小于300mm时，应按满流进行校核。我国对不同管径都规定了最大设计充满度，以欲留空间，防止产生有害或易燃易暴气体。具体如表3.1所示。表3.1最大设计充满度管径或渠高最大设计充满度200~3000.55350~4500.65500~9000.7≥10000.75b.设计流速和设计流量，设计充满度相应的水流平均速度叫设计流速，设计流速不宜过大或过小，过小容易产生淤积，过大易使管道受到冲刷，甚至损坏管道。根据我国污水管道实测经验，污水管道的最小设计流速为0.6m/s，而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是5m/s。c.最小管径管径过小容易造成堵塞，影响正常排水，使管道的养护费用大增，为了养护工作的方便，常规定一个允许的最小管径，在街区或厂区内的最小管径为200mm，在街道下的最小管径为300mm，在进行管道水力计算的时候，上游管段由于服务的排水面积较小，因而设计流量小，按此设计流量计算得到的管径小于最小管径，此时就采用最小管径值，因此，一般可根据最小管径在最小设计流速或最大设计充满度情况下能通过的最大流量值，从而进一步估算出设计管段服务的排水面积，若设计管段的服务排水面积小于此值，即直接使用最小管径和相应的最小坡度而不再进行水力计算。若大于此值则重新选用管段进行估算。d.最小坡度相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度为最小设计坡度，《室外排水设计规范》中的具体规定是：管径为200mm时最小设计坡度为0.004，管径为300mm时的最小设计坡度为0.003，在确定最小管径的最小设计坡度时采用的设计充满度为0.5。(3)污水管道的埋设深度合理的确定管道埋深对于降低工程造价十分重要，在埋设污水管道时应满足两个条件，第一是污水管道的埋深不宜太深，否则会大大增加工程造价，另外还应保持一个最小覆土厚度，否则不能满足技术上的要求。最小覆土厚度应满足3个基本要求[9]：第15页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）a.防止管道内的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，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0.15m处，有保温措施的或水温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以适当加大，其数值应根据该地区或情况相似地区的经验确定。b.必须防止管壁因地面载荷而受到损坏根据各地埋管经验，车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m，非车行道下的污水管道若能满足管道衔接的要求以及无动载荷的影响，其最小覆土厚度值也可适当减小。c.必须满足街区污水连接管衔接的要求从安装技术方面考虑，要使建筑物首层卫生设备的污水能顺利排出污水出户管的最小埋深，一般采用0.5~0.7m，所以街坊污水管道起点最小埋深也应有0.6~0.7m。一般在干燥的土壤中，污水管道的最大埋深不超过7~8m，在多水，流沙，石灰岩地层中一般不超过5m。(4)污水管道水力计算的方法在进行污水管道水力计算时，通常污水设计流量为已知值，需要确定管道的断面尺寸和敷设坡度。在具体计算中，已知设计流量Q及管道粗糙系数n，需要求管径D，水力半径R，充满度h/D，管道坡度I和流速v，一般常采用水力计算图。3.2污水管道的设计3.2.1确定排水区界，划分排水流域在地势平坦无明显分水线的地区，可依面积的大小划分，使得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（每个排水流域往往有1个以上的干管），根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。3.2.2管道定线和平面布置的组合管道定线一般按主干管，干管，支管顺序依次进行布置。定线遵循的主要原则是应尽可能的在管线较短埋深较浅的情况下让最大区域的污水能自流排出。在定线时必须很好地研究各种条件，使拟定的路线能因地制宜的利用各种有利因素而避免不利因素。定线时通常考虑的几个因素是：地形和用地布局，排水体制和路线数目，污水厂和出水口位置，水文地质条件，道路宽度，地下管线及构筑物的位置，工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。在地形平坦地区，应避免小流量的横支管长距离平行于等高线敷设，让其尽早接入干管。当街道宽度超过上限时，为了减少连接支管的数目和减少与其他地下管线的交叉，可考虑设置两条平行的污水管道。3.2.3控制点的确定和泵站的设置地点在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点，各条管道的起点大都是这条管道的控制点，这些控制点离出水口最远的一点即是整个系统的控制第16页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）点。控制点的埋深影响污水管道系统的埋深。泵站设置的具体位置应考虑卫生环境，地质，水源和施工条件等因素，并应征询规划，环保，城建等部门的意见。3.2.4设计管段和设计流量的确定(1)设计管段及其划分两个检查井之间的管段采用的设计流量不变，且采用相同的管径和坡度，称它为设计管段，根据管道平面布置图，凡有集中流量进入，有旁侧管道接入的检查井均可作为设计管段的起始点。(2)设计管段的设计流量为了计算的方便，通常假定本段流量集中在起始点进入设计管段，本段流量可采用如下公式计算：q1=F·q0·k2式中q1---设计管段的本段流量（L/s）F---设计管段服务的街区面积（ha）k2---生活污水量总变化系数q0---单位面积的本段流量，即比流量（L/s·ha）在初步设计时，只计算干管和主干管的流量，技术设计时，应计算全部管道的流量。3.2.5.污水管道在街道上的位置污水管道与建筑物之间应有一定的距离，当其与生活给水管道相交时，应敷设在生活给水管道的下面，当路面宽度大于40m时，可在街道两侧各设一条污水管道，便于排放。3.3小区污水管网设计3.3.1排水体制居住小区的排水管网有合流制和分流制两种。目前，在我国居住小区建设中一般不设置中水系统，因此居住小区一般采用雨污分流制，以减轻城市污水处理厂的处理负荷。3.3.2排水管网布置(1)由于排水管网为无压重力流，因此一般情况下采用顺坡排水，取短捷径路线，枝状网布置。(2)面积的划分除依据明确的地形外，在平缓区应与毗邻系统合理分担。(3)排水管尽量避免或减少穿越不易通过的地带和构筑物。(4)经济合理地选择控制点高程，根据居住区竖向规划，使各点的水都能排出，同时可避免因照顾个别控制点而增加全线管的埋深。(5)排水管线一般沿建筑物敷设，其布置方式一般采用分散式和截流式两种布管方式。第17页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）根据小区地势，划分主要的排水流域。污水干管沿小区道路敷设，直接接入市政污水管网，干管由北向南排放。如图3.1所示。图3.1小区污水管线平面布置图3.4小区污水管道设计3.4.1划分设计管段和计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点，集中流量及旁侧支管进入的点作为设计管段的起点的检查井并编上号码。其中污水总量根据居民综合用水量标准计算，因为本小区的设施齐全，排水状况较好，所以污水量标准按综合用水量乘以0.9计算。n=200×0.9=198(人*d)平均日流量为：198×3200=633600L/d=7.33L/s我国现行的《室外排水设计规范》根据推荐生活污水水量总变化系数，可按表3.2采用：表3.2生活污水量总变化系数Kz平均日污水流量/L*s-15154070100200500≥1000总变化系数Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3根据上表，使用内插法：得出Kz=2.3按小区总共有24幢住宅楼，故每幢住宅楼前设一个污水集水井，平均每幢住宅楼的污水量为：q=7.33/24=0.31L/s各管段的设计流量应列入表3.3。第18页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）表3.3污水干管设计流量表管段本段流量转输流量合计平均流量总变化系生活污水设计流量编号L/sL/sL/s数L/s1～20.31—0.312.30.7132～30.310.310.622.31.4263～40.310.620.932.32.1394～50.310.931.242.32.8525～6—1.241.242.32.8528～90.31—0.312.30.7137～80.310.310.622.31.4266～70.310.620.932.32.13910～6—2.172.172.34.99113～140.31—0.312.30.71312～130.310.310.622.31.42611～120.310.620.932.32.13910～110.310.931.242.32.85215～10—3.413.412.37.84316～170.31—0.312.30.71317～18—0.310.312.30.71319～200.31—0.312.30.71320～210.310.310.622.31.42621～220.310.620.932.32.13922～230.310.931.242.32.85223～27—1.241.242.32.85224～250.31—0.312.30.71325～260.310.310.622.31.42626～270.310.620.932.32.13927～28—2.172.172.34.99132～310.31—0.312.30.71331～300.310.310.622.31.42629～300.310.620.932.32.13928～290.310.931.242.32.85228～33—3.413.412.37.8433.4.2水力计算(1)量得各设计管段的长度，列入污水干管水力计算表；(2)将各设计管段的设计流量，管道的起始点的标高分别列入表中；(3)计算每一段设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度的参考；(4)确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，实际充满度h/D。根据设计流量查水力计算图，求得设计流速v，设计坡度I和设计充满度，各项设计数据均应符合国家规定，将各项求得的数据列入表中。另外，随着设计流量的增加，下一管段的管径一般会增加一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样可根据流第19页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）量的变化情况确定管径，然后根据设计流速随着设计流量的增加而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速，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，因此在查水力计算图的时候有一个试算的过程。本次设计应用计算软件计算，其计算界面如图3.2。图3.2水力计算软件界面图(5)计算各管段的上下端的水面，管底标高及其埋设深度。根据设计管段长度和管道坡度求得降落量，再根据充满度和管径求得水深。确定每个干管的起始点埋深，由于常州地区气候不是特别严寒，管线对防止冰冻的要求没有北方那么严格，在本设计中各管段起始点的埋深为管径加上1.2米的距离作为管段的起始埋深。用地面标高减去埋深得到管段的管底标高，再用管底标高加上水深得到水面标高，污水管段的衔接要求为若管径相同则采用水面平接，管径不同采用管顶平接。(6)绘制平面图和剖面图；(7)进行管道水力计算时应注意的问题：a.必须细致的研究管道系统的控制点。这些控制点常位于本区最远或最低处，它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。各条管道的起点，低洼地区的个别街道和污水出口较深的工业企业或公共建筑都是研究控制点的对象。b.必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系。使确定的管道坡度既保证最小设计流量，又不使管道的埋深过大，以便于支管的接入。c.水力计算自上游管段依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量的逐段增加，设计流速也相应增加。如流量保持不变，流速不应减小。只有管道坡度骤然变小的情况下，设计流速才允许减小。另外，随着设计流量的逐段增加，设计管第20页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）径也应逐段增加，但当管道坡度骤然增大时，下游管段的管径可以减小，但减小的范围不得超过50～100mm。d.在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，管道坡度往往需要小于地面坡度，这就有可能使下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在适当的时候可设置跌水井，管段之间采用跌水连接。e.水流通过检查井时，常引起局部水头损失。为了尽量降低这项损失，检查井底部在直线管道上严格采用直线，在管道转弯处采用匀称的曲线，通常直线检查井可不考虑局部损失。f.在旁侧管与干管连接点处，要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧接入。若连接初旁侧管的埋深大于干管埋深，则需要在连接处的干管上设置跌水井，以便旁侧管能接入干管。另外一方面，若连接处旁侧管的管底标高比干管的管底标高出许多，为便于干管有较好的水力条件，需在连接处前的侧管上设置跌水井。几点说明：(1).支管管段由于设计流量小，按设计流量得出的管径小于最小管径，此时就采用最小管径值，即直接采用最小管径和相应的最小坡度而不再进行水力计算，称不计算管段。管段埋深及管内底标高，见表3.4。(2).污水管起点埋深取1.20m。(3).所有管道采用管顶平接。3.4.3水力计算表起始点服务流量较小（小于3.0L/s）的，不计算管段，直接取管径200mm，坡度0.004，运行过程中需要加强定期冲洗。见表3.4。第21页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）表3.4污水干管水力计算表管段设计管道直设计设计流设计充满度降落差埋设深度管段长流量径坡度速标高编号度DHIL地面水面管内底mmQ(L/s)(mm)I(‰)V(m/s)h/D(m)（m）上端下端上端下端上端下端上端下端12345678910111213141516171～2230.7132000.0040.600.500.10.094.104.083.303.212.902.811.201.272～3241.4262000.0040.600.500.10.104.084.073.213.112.812.711.271.363～4232.1392000.0040.600.500.10.094.074.063.113.022.712.621.361.444～5162.8522000.0040.600.500.10.064.064.063.022.962.622.561.441.505～6322.8522000.0040.600.500.10.134.064.052.962.832.562.431.501.628～9230.7132000.0040.600.500.10.094.084.073.082.992.682.591.401.487～8231.4262000.0040.600.500.10.094.074.062.992.902.592.501.481.556～762.1392000.0040.600.500.10.024.064.052.912.892.512.491.551.626～10484.9912000.0050.630.500.10.244.054.043.032.792.432.191.621.8513～14260.7132000.0040.600.500.10.104.054.042.952.852.552.451.501.6212～13251.4262000.0040.600.500.10.104.044.032.822.722.422.321.621.7011～12262.1392000.0040.600.500.10.104.034.022.732.632.332.231.701.7710～11132.8522000.0040.600.500.10.054.024.012.652.602.252.201.771.8515～10427.8432500.0050.620.500.10.214.014.002.912.702.161.951.852.0516～17250.7132000.0040.600.500.10.104.044.032.692.592.292.191.751.8417～18540.7132000.0040.600.500.10.224.034.022.592.382.191.981.842.0519～20230.7132000.0040.600.500.10.094.104.083.303.212.902.811.201.2720～21241.4262000.0040.600.500.10.104.084.073.213.112.812.711.271.36第22页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）表3.4污水干管水力计算表（续）管设计管道设计设计设计充满度降落段流量直径坡度流速差埋设深度长管段度编号m标高mD地面水面管内底Q(L/s)(mm)I(‰)V(m/s)h/DHI*L(m)（m）上端下端上端下端上端下端上端下端21～22232.1392000.0040.60.500.10.094.074.063.113.022.712.621.361.4422～23162.8522000.0040.60.500.10.064.064.063.022.962.622.561.441.523～27322.8522000.0040.60.500.10.134.064.052.962.832.562.431.51.6224～25230.7132000.0040.60.500.10.094.084.073.082.992.682.591.41.4825～26231.4262000.0040.60.500.10.094.074.062.992.92.592.51.481.5526～2762.1392000.0040.60.500.10.024.064.052.912.892.512.491.551.6227～28484.9912000.0050.630.500.10.244.054.043.032.792.432.191.621.8532～31260.7132000.0040.60.500.10.14.054.042.952.852.552.451.51.6231～30251.4262000.0040.60.500.10.14.044.032.822.722.422.321.621.729～30262.1392000.0040.60.500.10.14.034.022.732.632.332.231.71.7728～29132.8522000.0040.60.500.10.054.024.012.652.62.252.21.771.85第23页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）4雨水管网设计雨水管渠系统是由雨水口，雨水管渠，检查井，出水口等构筑物组成的一整套工程设施，其任务就是及时的汇集并排除暴雨形成的地面径流，防止城市居住区和工业企业受淹，保证人们的正常生活和社会的正常秩序。雨水管渠设计的主要内容和步骤概括起来主要有如下几个：(1)确定当地的暴雨强度公式；(2)划分排水流域，进行雨水管渠的定线，确定可能设置的调节池，泵站位置；(3)根据当地气象和地理条件，工程要求等确定设计参数；(4)计算设计流量和进行水力计算，确定每一设计管段的断面尺寸，坡度，管底标高和埋深；(5)绘制管渠平面图和纵剖面图。其中，管渠的设计和计算是主要部分，它对于合理而经济的进行整个系统的设计有至关重要的作用。4.1雨水设计依据4.1.1雨量分析和暴雨强度公式的确定首先，雨量分析的目的是找出表示暴雨特征的降雨历时，暴雨强度和降雨重现期之间的相互关系，并以此作为雨水管渠设计的依据。(1)雨量分析的几个要素a.降雨量降雨量是指降雨的绝对量，即降雨深度，用H表示，以mm计，也可用单位面积上的降雨体积(L/ha)表示。在本设计中，以年平均降雨量来表示降雨量。b.降雨历时指连续降雨的时段，可以指一场雨全部的降雨时间，也可以指其中个别的连续时段，用t表示，以min或h计。c.暴雨强度指某一连续降雨时段内的平均降雨量，用i表示，i=H/t(mm/min)，在工程中，常用单位时间内单位面积上的降雨体积q(L/(s·ha))表示，q与i的关系可以将每分钟的降雨强度换算成每公顷面积上每秒钟的降雨体积，即：10000×1000iq==167i1000×60其中q为暴雨强度(L/s·ha);167为换算常数；暴雨强度和降雨历时之间关系密切，而暴雨强度对于雨水设计流量的确定也起着至关重要的作用，所以确定暴雨强度和降雨历时之间的关系非常重要，在实际过程中，降雨历时一般采用5，10，15，20，30，45，60，90，120min这九个时段。第24页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）d.降雨面积和汇水面积降雨面积是指降雨所笼罩的面积，汇水面积是指雨水管渠汇集雨水面积，用F表示，以公顷和平方公里为单位(ha或km2)，虽然在降雨过程中各点的暴雨强度i是不相等的，但是对于排水系统的汇水面积(较小)而言，这种不均匀分布影响是很小的，可以认为雨水是均匀分布的。e.降雨的频率和重现期根据多年的降雨记录，可以总结出某降雨量在单位时间内出现的次数为降雨频率，而降雨频率较抽象，所以工程上一般用重现期来代替降雨频率，重现期用P表示，降雨频率用Pn表示：1P=Pn(2)确定暴雨强度公式暴雨强度公式是在各地自记雨量记录分析整理的基础上按一定方法推求出来的，我国常用的暴雨强度公式形式为：167A1(1+clgP)q=(t+b)ⁿ其中q为设计暴雨强度(L/s·ha)P为设计重现期(a)t为降雨历时(min)A1，c，b，n为地方参数，根据历年资料统计计算确定。根据《室外排水设计规范》(GB50014—2006)确定常州地区的暴雨强度公式为3727.44(1+0.7421lgP)q=(t+15.8)0.88反映了q与p，t之间的函数关系。4.2雨水管渠设计流量的确定4.2.1雨水管渠设计流量的计算公式雨水设计流量是确定雨水管渠断面尺寸的重要依据，在实际工程中一个比较常用的推理公式是：Q=φqF式中Q为雨水设计流量(L/s)φ为径流系数，其值小于1F为汇水面积(ha)q为设计暴雨强度(L/s·ha)城市及工业区雨水管道的汇水面积比较小，可以不考虑降雨面积的影响，关键在于降雨强度和降雨历时两者的关系，也就是要在比较小的面积内采用降雨强度q与降雨历时t都是尽量大的降雨作为雨水管道的设计流量，在设计中采用的降雨历时等于汇水面第25页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）积最远点雨水流到集流点的集流时间，因此，设计暴雨强度q，降雨历时t，汇水面积F都是相应的极限值，这就是雨水管道设计的极限强度理论，根据这个理论来确定设计流量的最大值作为雨水管道设计的依据。4.2.2径流系数φ的确定降落在地面的雨水一部分渗入土壤，一部分被截流，最后能进入雨水管渠的雨水量称作径流量，径流量与降雨量的比值称作径流系数φ，其值常小于1，在设计中，多采用综合径流系数，根据经验值，常州地区的径流系数为0.65。4.2.3设计重现期P的确定在雨水管渠的设计中，若选用较高的重现期，它的安全性高，但是不经济，大大增加工程造价，若选用较低的设计重现期，可降低工程造价，但可能会发生排水不畅，地面积水而影响交通等。因此必须根据汇水面积的地区建设性质，地形特点，汇水面积和气象特点等因素确定。根据经验，常州地区的设计重现期为2年。4.2.4集水时间t的确定集水时间有t1和t2确定，t1为地面集水时间，t2为管内雨水流行的时间，对于t1而言，根据《室外排水设计规范》的规定，地面集水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定，常州地区的t1值为10～15min，按照规定，在建筑密度较大，地形较陡，雨水口分布较密的地区，t2的确定可用如下公式：Lt260v式中L—各管段的长度(m)v—各管段满流时的水流速度(m/s)60—单位换算系数对于减系数m的确定，我国《室外排水设计规范》建议折减系数的采用原则是：暗管m=2.0，明渠m=1.24.3雨水管渠系统的设计和水力计算4.3.1雨水管渠计算的设计依据为使雨水管渠正常工作，避免发生淤积，冲刷等现象，对雨水管渠水力计算的基本数据有如下技术规定：(1)设计充满度雨水中主要含有泥砂等无机物质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般会很长，故管道设计充满度按满流计，即h/D=1，明渠则应有等于或大于0.20m的超高，街道边沟应有等于或大于0.03m的超高。(2)设计流速为避免雨水所携带的泥砂等无机物在管渠内沉淀下来而堵塞管道，雨水管渠的最第26页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）小设计流速应大于污水管道，满流时管道内的最小设计流速为0.75m/s，明渠内的设计流速为0.40m/s。为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排水，对雨水管渠的最大设计流速规定为：金属管道为10m/s，非金属管道为5m/s，明渠中水流深度为0.4～1.0m时，最大设计流速在不同的明渠类别中也是不同的，电子园地区的土质主要有粘土构成，所以最大设计流速为1.20/s。(3)最小管径和最小设计坡度雨水管道的最小管径为300mm，相应的最小坡度为0.003，雨水口连接管最小管径为200mm，最小坡度为0.01。(4)最小埋深和最大埋深一般雨水管道的最小埋深有0.6～0.7m，最大埋深不超过7～8m.4.3.2雨水管渠水力计算的方法雨水管渠水力计算仍按均匀流考虑，其水力计算公式与污水管道相同：v=1/n·R2/3·I1/2或Q=1/n·A·R2/3·I1/2在工程实践中，通常在选定管材后，n即为已知值，而设计流量Q也是经计算后求得的已知数只剩下3个未知数D，v和I，在实际应用中，可以参照地面坡度i，假定管底坡度I，从水力计算图或表中求得D和v的值，使求的各值符合水力计算的基本数据的技术规定。4.3.3雨水管渠系统的设计步骤和水力计算首先要收集和整理设计地区的各种原始资料，包括地形图，城市或工业区的总体规划，水文，地质，暴雨等资料作为基本的设计数据，然后进行具体设计[11]：(1)划分排水流域和管道定线根据城市的总体规划和工厂的总平面图，按实际地形划分排水流域并定线。(2)划分设计管段根据管道的具体位置，在管道的转弯处，管径或坡度变化处，有支管接入处或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井，把两个检查井之间的流量没有变化且预计管径和坡度也没有变化的管段定为设计管段，并从管段上游往下游按顺序进行检查井的编号。(3)划分并计算各设计管段的汇水面积各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度，汇水面积的大小以及雨水管道布置的情况而划定，地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积，并将每块面积进行编号，计算其面积的数值注明在图中。(4)确定各排水流域的平均径流系数值一般采用区域综合径流系数，常州地区的径流系数一般为0.65。(5)确定设计重现期P，地面集水时间t1(6)求单位面积径流量q0q0是暴雨强度q与径流系数φ的乘积，称为单位面积径流量。第27页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）(7)列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，以求得各管段的设计流量，及确定各管段的管径，坡度，流速，管底标高和管道埋深等。计算时需要先确定管道的起点埋深或是管底标高。(8)绘制雨水管道平面图及纵剖面图。4.4小区雨水管网设计4.4.1各设计参数的确定常州地区暴雨强度公式：采用3727.44(1+0.742lgP)q=(t+15.8)0.88（L/（s·ha））径流系数：径流系数φ根据规范要求常州地区的径流系数为0.65。设计重现期：常州地区的雨水设计重现期为2年地面集水时间：地面集水时间t1为5min折减系数：折减系数m取2，采用钢筋混凝土管，n取0.013（按满流计算）4.4.2列表计算下面对每个排水流域进行水力计算，计算说明如下：(1)将汇水区的面积，设计管段的管长及地面标高分别填入第2，3，11，12项；(2)计算中假定管段的设计流量均从管段的起点进入，这样使计算起来相对简单些，采用的t2均为∑t2，起始管段∑t2=0，列入第四项；(3)根据确定的设计参数，求单位面积径流量q0=φq；(4)各设计管段的单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计流量，列入第六项；(5)求得设计流量后，通过设计软件进行计算，对Q，v，I，D4个水力因素适当调整使结果既符合水力计算设计数据的规定，又应经济合理，将D，I，v填入第7，8，9项；(6)根据设计流速求雨水流行时间t2，列入第五项；(7)管长乘以管道坡度得到降落量；根据实际情况确定管道起点，用地面标高减去埋深得到管底标高，雨水管道采用管顶平接。几点说明：(1)除了主干管外，其余管段均为不计算管段，采用最小设计坡度和最小设计管径；(2)雨水管起点埋深为0.90m；(3)所有管段采用管顶平接；(4)由于地面坡度大于管段设计坡度的，均采用地面坡度，进行顺坡排水；(5)凡设计流速小于最小流速处，设冲洗井定期清通。4.4.3雨水汇水流域的划分从居住小区平面图和资料知道该地区地形无明显分水线，故排水流域按小区主要道路的汇水面积划分，如下图所示（图4.1），最终接入市政雨水管网。根据管道的具体位置，划分设计管段，将设计管段的检查井依次编上号码，各检查第28页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）井的地面标高，每一段设计管段的长度见表4.1。每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管道的原则划分。小区地形较为平坦，。建筑密度较稀，地面集水时间采用t1=5min。设计重现期选用P=2。管道起点埋深采用0.90m。列表进行计算。计算采用水力计算软件，软件界面如图4.2、4.3。图4.1雨水管线平面布置图第29页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）图4.2水力计算软件界面图图4.3水力计算软件界面图第30页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）表4.1雨水干管水力计算表水力管汇水管内雨水流管道坡度流速坡度设计地面设计管内底设计管长面积行时间设计流直径I(‰)V(m/s)I·L标高(m)标高(m)埋深(m)段编号(m)F(ha)∑t=T=量QD(mm)(m)L/vL/v（L/s）起点终点起点终点起点终点123456789101112131415161～2230.060.000.5112.313000.0030.750.074.204.153.303.230.900.922～3230.120.510.5124.613000.0030.750.074.154.103.233.160.920.943～4300.181.020.6736.923000.0030.750.094.104.033.163.070.940.964～5270.261.690.6053.333000.0030.750.084.033.963.072.990.960.977～6450.070.001.0014.363000.0030.750.144.104.013.143.010.961.016～5330.211.000.7343.073000.0030.750.104.013.963.012.911.011.055～8300.571.730.54116.914000.0030.930.093.963.902.912.821.051.0810～9230.130.000.5126.663000.0030.750.074.054.003.093.020.960.989～8330.220.510.7345.123000.0030.750.104.003.983.022.920.981.058～11820.932.271.41190.755000.0040.970.333.983.802.932.601.051.2011～12330.933.680.57190.755000.0040.970.133.803.762.602.471.201.2912～13331.074.250.71219.476000.0040.770.133.763.722.472.341.291.3813～1461.314.960.11268.696000.0060.950.043.723.702.342.301.381.4015～16450.120.001.0024.613000.0030.750.143.983.933.022.890.961.0516～17200.121.000.4424.613000.0030.750.063.933.882.892.831.051.0617～18360.341.440.6169.743000.0030.980.113.883.832.832.721.061.1118～19310.442.060.5690.253500.0030.930.093.833.792.722.621.111.1719～20370.572.610.66116.914000.0030.930.113.793.762.622.511.171.2520～3460.873.280.11178.445000.0060.90.043.763.722.512.481.251.2421～22230.060.000.5112.313000.0030.750.074.204.153.303.230.900.9222～23230.120.510.5124.613000.0030.750.074.154.103.233.160.920.94第31页共36页\n常州大学本科生毕业设计（论文）表4.1雨水干管水力计算表（续）水力坡管长管内雨水流流速坡度设计地面设计管内底设计汇水设计管道直度埋深(m)行时间标高(m)标高(m)管段(m)面积流量Q径I(‰)V(m/s)I·L编号F(ha)∑t=T=（L/s）D(mm)(m)起点终点起点终点起点终点L/vL/v23～24300.181.020.6736.923000.0030.750.094.104.033.163.070.940.9624～25270.261.690.6053.333000.0030.750.084.033.963.072.990.960.9727～26450.070.001.0014.363000.0030.750.144.104.013.133.000.971.0126～25330.211.000.7343.073000.0030.750.104.013.963.002.901.011.0625～28300.571.730.54116.914000.0030.930.093.963.902.902.811.061.0931～30430.120.000.9624.613000.0030.750.133.953.902.862.731.091.1730～29230.250.960.5151.283000.0030.750.073.903.852.732.661.171.1929～28330.341.470.5669.743000.0030.980.103.853.802.662.561.191.2428～32821.052.271.25215.365000.0031.090.253.803.702.562.311.241.3932～3361.193.520.12244.086000.0060.860.043.703.702.312.281.391.42第32页共34页\n常州大学本科生毕业设计（论文）参考文献[1]李雪平.小区室外给排水设计常见问题总结[J].工程技术：2009，12:56-57.[2]赵俊玲.浅谈居住区给排水管道设计[J].大江周刊：2005,5:37-38.[3]王绍征，崔亚新.住宅小区给排水管线设计综述[J].山西建筑：2004,10-12.[4]金鑫顺.小区管线综合布置[J].住宅科技，2000，4：20-21.[5]赵新华,刘洪波.输配水工程[M].北京：化学工业出版社，2004.[6]罗翔.城市消防规划及消防给水规划[J].1997，6:55-56.[7]杜庆,马国新.小区给排水管网工程设计[J].山西机械，2001年增刊：140-143.[8]刘洁．住宅小区排水设计[J].住宅科技，1999.[9]戴慎志.城市给水排水工程规划[M].安徽：安徽科学技术出版社，1999.[10]严煦世.给水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.[11]孙慧修.排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2008．[12]上海市基本建设委员会.室外给水设计规范[M]（GB50013-2006）.中国计划出版社.[13]上海市政工程设计研究总院.室外排水设计规范[M]（GB50014-2006）.中国计划出版社.[14]上海市城乡建设设计委员会.建筑给水排水设计规范[M]（GB50015-2009）.中国工业出版社.第33页共36页\n常州大学本科生毕业设计（论文）致谢在本次设计过程中，我得到了老师和同学的很多帮助。我首先要感谢我的指导老师郭迎庆老师，他给予了大量的指导和帮助，帮我解决了许多问题。从资料收集到设计中的具体问题，郭老师都及时提供了必要的帮助。在郭老师的指导下，我学到了很多东西。可以肯定的说，没有郭老师的指导，我也不可能顺利的完成设计。在此，我向郭老师表示诚挚的感谢。再次，我要感谢张谦等同组同学，他们帮我解决了许多细节问题，对此我也向他们表示诚挚的感谢。最后，我还要感谢我的校外指导老师周颖妹工程师，她指导了我在校外的实习，而且对我毕业设计也提出了宝贵的意见，对此我也向她表示诚挚的感谢。第34页共36页