城市给排水管网综合设计说明书 32页

目录目录-1-第1章总论11.1城镇概况原始资料-2-1.2设计原则-3-1.3设计任务-3-第2章方案选择和确定-4-2.1排水体制的确定-4-2.2工业废水与城镇排水系统的关系选择-5-2.3污水处理方式的选择-6-第3章污水管网工程设计-6-3.1污水管网定线-6-3.1.1污水管道定线的基本原则-6-3.1.2污水管道定线考虑的因素-7-3.1.3排水流域的划分-7-3.1.4污水主干管定线-8-3.1.5污水干管定线-8-3.1.6出水口的形式-8-3.2污水设计流量-9-3.2.1划分设计管段-9-3.2.2污水管道设计流量计算-10-3.3污水管道的水力计算-14-3.3.1水力计算公式-14-3.3.2设计参数-14-3.3.3污水管道水力计算-20-3.4污水管网平面布置图-22-3.6污水管网主干管剖面图-22-第4章雨水管网工程设计-23-4.1雨水管网定线-23-4.1.1雨水管道定线的基本原则-23-4.1.2划分排水流域和雨水管道定线考虑因素-23-4.1.3雨水管道定线-23-4.1.4出水口的形式-23-4.2雨水设计流量-24-4.2.1雨水计算公式-24-4.3雨水管道的水力计算-27-4.3.1水力计算公式-27-4.3.2设计参数-27-4.3.3雨水管网节点和管段编号-29-4.3.4雨水管道水力计算-29-4.4污水管网平面布置图-31-4.5污水管网主干管剖面图-31-参考资料-32--31-\n第1章总论1.1城镇概况原始资料1.城镇总平面图一张，比例1:1。2.城区地质情况良好，土壤为砂质粘土，冰冻深度不加考虑。3.城镇居住区人口1万；4.给水人口普及率为95%，污水收集率90％。5.居住区建筑为六层及六层以下的混合建筑；城镇卫生设备情况，室内有给排水设备和淋浴设备。6.暴雨强度公式：城镇常年主导风向为北风和西北风，夏季平均风速1.6m/s；冬季平均风速1.4m/s。7.浇洒道路及绿地用水量35。8.未预见水及管漏系数取K=1.29.片区主要水厂的工业废水量及职工人数下表，污水均处理达标后排放至城镇污水管网。工厂职工人数及工业废水量见表1.1工厂名称最大班职工人数（人）淋浴人数（%）生产污水量（m3/d）总变化系数KZ一般车间热车间一般车间热车间棉纺印染厂1258390457040001.5叉车厂220486506516501.2制糖厂520564507024001.5医疗器械厂22014440506801.2表1.110.其它有关情况（1）公共建筑该镇的主要大型公共建筑主要有商务金融中心、医院、镇文化馆、公园和镇第一中学等，其集中流量表1.2：-31-\n表1.2公共建筑设计流量（m3/d）商务金融中心150医院100镇文化馆50公园10镇第一中学30（2）城镇地面覆盖情况城镇地面覆盖种类见表1.3：表1.3地面覆盖种类比例屋面42%混凝土道路23%碎石路面10%非铺砌路面4%公园及绿地21%注：以城镇的面积为100%计算。1.2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，在城镇总体布局的基础上，结合地形和环境保护要求统一规划城镇排水管道系统；既技术先进，又切合实际，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。1.3设计任务根据给予的城镇总平面图和设计原始资料，独立完成该城镇排水管道系统的设计。包括：（1）．了解和熟悉城镇的概况；（2）．确定排水系统的体制；（3）．考虑工业废水与城镇生活污水有无合并处理的可能性；（4）．根据城镇污水是分散处理或集中处理，确定污水厂、出水口的位置；（5）．污水管道的布置和定线；-31-\n（6）．污水管道设计流量计算；（7）．污水主干管的水力计算；（8）．雨水管渠的布置和定线；（9）．雨水管渠的设计流量计算和水力计算；(10)．绘制排水管网总平面图；(11)．绘制污水主干管及雨水干渠的纵断面图。第2章方案选择和确定2.1排水体制的确定在城镇和工业企业中，通常有生活污水、工业废水和雨水。合理地选择排水体制，是城镇和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城镇和工业企业的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统工程的总投资和初期投资费用和维护管理费用。通常排水系统体制的选择是一项很复杂的很重要的工作。排水体制的选择应该根据城镇及工业企业的规划，环境保护的要求，污水利用的状况，原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提之下，通过技术经济比较，综合考虑确定。排水系统的体制一般分为合流制和分流制。二者的优缺点比较见表2.1。表2.1合流制和分流制的比较合流制分流制直流分散式截留式完全分流式不完全分流式环保角度排污口多，水未处理，不满足环保要求晴天污水可以全部处理，雨天存在溢流污水全部处理，初降雨水未处理，但可以采取收集措施污水全部处理，初降雨水未处理，但不易采取收集措施工程造价角度低管渠系统低，泵站污水厂高，管渠系统高，泵站污水厂低初期低，长期高，灵活-31-\n管理角度不便，费用低管渠管理简便，费用低，污水厂泵站管理不便容易容易通过上述比较，完全分流制体系工程造价虽然稍高，但是环保效果好，管理方便，对于该镇本身来讲，只有一条河流过，其对该镇以后发展的意义很大，必须保护好河水资源，环保要求高；又由于镇内无任何污水处理设施，且有零星合流制排水管渠，但断面太小，损坏严重，没有必要利用原来的排水设施，应该重新施工。我国《室外排水设计规范》(GB50014-2006)规定，在新建地区排水系统一般采取分流制。综合考虑分析，本工程即属于新建地区的排水系统，并结合该镇的地形，气候，原有排水设施的状况等因素考虑，本镇的排水系统的体制选择完全分流制（雨污分流制）。2.2工业废水与城镇排水系统的关系选择这是工业废水与城镇污水是否合并的问题。当工业企业位于城镇内，应尽量考虑将工业废水直接排入城镇排水系统，利用城镇排水系统统一排除和处理，这是比较经济的。但并不是所有的工业废水都能直接排入城镇排水系统，我国《室外排水设计规范》(GB50014-2006)规定：工业废水接入城镇排水系统的水质，不应影响城镇排水管渠和污水处理厂等的正常运行；不应对养护管理人员造成危害；不应影响处理后出水和污泥的排放和利用，且其水质应按《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ3082-1999)执行。在工业企业中，一般采用分流制排水系统，生产污水与生产废水间彼此不宜混合，多数采用清污分流、分质分流，当生产污水与生活污水的成分与水质同生活污水相似时，可将生活污水与生产污水用同一管道系统来排放；生产废水可直接排入雨水管道或者在生产中重复使用。一般食品厂及肉类加工厂等废水，水质与生活污水相似，当工厂位于镇区内或距镇区较近时，可考虑将这类废水直接排入城镇排水管道。符合排入城镇下水道的工业废水，单独的进行无害化处理后直接排放，一般并不经济合理。本镇目前的工厂仅有制糖厂，且该厂的废水水质与生活污水相似，可以经处理后直接排入城镇排水管道，与生活污水统一处理。工业废水管道接入城镇排水系统时，必须按废水水质接入相应的城镇排水管道。废水管道宜尽量减少出口，在接入城镇排水管道前应设置监测设施。-31-\n2.3污水处理方式的选择综合考虑本镇的地形，气候和水体状况以及城镇的发展规划，并经过经济技术比较，采取将本镇河两边地区的污水合并集中处理的方式，而不采用每区各单建一座污水处理厂分别对各区的污水进行处理，具体考虑因素如下：(1)将污水合并处理可以体现规模效益，两岸的污水量并不大，若分开处理建两个污水处理厂，规模较小，前期投资及运行费用大，同时不方便运行管理，消耗人力，经济效益不明显。因此，将两岸污水合并处理设一个污水厂较为合理，且两个污水厂的建设、运行、管理费用远远大于铺设倒虹管和建设泵站的费用。(2)根据水流方向和常年风向，选择污水厂的场址。《室外排水设计规范》(GB50014-2006)规定，污水厂位置的选择必须在城镇水体的下游，便于处理后出水会用和安全排放；污水厂厂址的选择应该有扩建的可能。具体选址参见该排水管道设计布置总平面图。综上所述，方案确定为：将两区的污水合并收集，并输送至位于河西北区沿河下游的污水处理厂进行处理。第3章污水管网工程设计3.1污水管网定线3.1.1污水管道定线的基本原则充分利用城镇地形、地质、地貌特点，尽可能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。布置管线是确定污水管道系统总体布置的重要步骤。在定线时应考虑地形等因素的影响。根据地形，污水厂和出水口位置布置污水管道，依次定出主干管、干管、街道支管，并考虑设置泵站的合理位置。一般应将主干管和流域干管放在较平坦的集水线上，让污水尽量以重力流排送，污水干管与主干管应尽量避免和障碍物相交，如遇特殊地形时应考虑特殊措施（如跨越河道的倒虹管等），在图上标明。-31-\n3.1.2污水管道定线考虑的因素污水管道定线考虑的因素有：地形和用地布局；排水体制和线路数目；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。①在一定条件下，地形一般是影响管道定线的主要因素。定线时应充分利用地形，利用排水系统的布置形式，使管道的走向符合地形趋势，尽量做到顺坡排水，尽可能不设泵站或少设泵站。②污水支管的平面布置取决于地形及街区建筑特征，并便于用户接管排水。③污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。④采用的排水体制也影响管道定线。⑤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。尽可能回避不良地质条件的地带和障碍。处理好与现状建筑物，构筑物和规划道路的关系，实在不能避开时应采取相应的工程措施。⑥管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况。⑦管道定线，不论在整个城镇或局部地区都可能形成几个不同的布置方案。应进行方案技术经济比较。⑧结合江河走向和规划中道路的实施，合理布置管线，以利于减小施工难度。3.1.3排水流域的划分定线前首先根据地形划分排水流域。排水流域划分一般根据地形及城镇（地区）的竖向规划进行。在丘陵及地形起伏的地区，地形变化较显著，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界线基本一致。在地形平坦无显著分水线的地区，或向一方倾斜时，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。不设泵站或少设泵站。每一个排水流域往往有1个或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。-31-\n3.1.4污水主干管定线本镇的地形属于丘陵地带，布设排水管段的区域具有明显的坡度走向和分界，又因为河流从两区间通过，为排水创造了很好的条件和可能，经分析，本镇的排水管道采用分流式的排水体制，各区污水经收集后由主干管输送到污水处理厂后集中排放。综合考虑该区的地形，地貌，坡度，污水厂的位置与可能的埋设深度等因素，污水主干管选择临近河边的道路处埋设，走向由高到低。具体布置请参看该镇排水管道设计布置总平面图。3.1.5污水干管定线由于各区具有明显的坡度走向，故各区污水干管的布置宜充分利用这种地形顺坡铺设，使每个小区的污水能够自流排出。各区污水经支管系统进入污水干管收集并经污水主干管汇流至污水处理厂处理达标后排放。具体布置请参看该镇排水管道设计布置总平面图。3.1.6出水口的形式排水管渠排入水体的出水口的位置和形式，应根据污水水质、下游用水情况、水体的水位变化幅度、水流方向、波浪情况、地形变迁和主导风向等因素确定。出水口与水体岸边连接处应采取防冲、加固等措施，一般用浆砌块石做护墙和铺底，在受冻胀影响的地区，出水口应考虑用耐冻胀材料砌筑，其基础必须设置在冰冻线以下。污水排水管渠的出水口通常采用淹没式，见图3.1。以使污水与水体水混合较好，其位置处考虑上述因素外，还应取得当地卫生主管部门的同意。如果需有污水与水体水流充分混合，则出水口可长距离伸入水体分散出口，此时应设标志，并取得航运管理部门的同意。-31-\n图3.1淹没式出水口3.2污水设计流量3.2.1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，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。街坊编号I12345678910街坊面积A(ha)4.626.863.530.552.213.142.853.401.473.02街坊编号I11121314151617181920街坊面积A(ha)7.329.993.154.355.112.361.624.253.711.59街坊编号I21222324252627282930街坊面积A(ha)3.748.747.517.097.983.933.401.776.340.72街坊编号I31总面积(ha)135.25街坊面积A(ha)3.51-31-\n污水管网节点和管段编码集合：管段编号123456789101112131415上游节点1234562672782829313233下游节点23456778892930323330管段编号161718192021222324252627282930上游节点30910343536373811394041434212下游节点91011353637381112124142421213管段编号3132333435363738394041424344上游节点1314151617181920214422452324下游节点14151617181920212222232324253.2.2污水管道设计流量计算（1）居住区的比流量根据各区的污水量标准n(L/人·d)和人口密度N(人/ha)可求出各区的生活污水平均比流量q0。即q0=nN/86400(L/s·ha)式中——则平均比流量(2)各集中流量按表1.1主要工厂的工人人数及工业废水量进行以下计算：由以下公式：-31-\n其中-居住区生活污水设计流量-工业企业生活污水及淋浴污水设计流量-居住区生活污水定额-设计人口数-生活污水量总变化系数-平均日平均时污水流量-一般车间最大班职工人数-热车间最大职工人数-一般车间职工生活污水定额，以25计-热车间职工生活污水定额，以35计-一般车间生活污水时变化系数，以3.0计-热车间生活污水时变化系数，以2.5计-一般车间最大班使用淋浴职工人数-热车间最大班使用淋浴职工人数-一般车间的淋浴污水定额，以40计-高温、污染严重车间的淋浴污水定额，以60计-每班工作时数-31-\n制糖厂污水量：工业废水：生活污水;淋雨污水：总污水量：公共建筑污水量：该镇的主要大型公共建筑主要有商务金融中心、医院、镇文化馆、公园和镇第一中学等，其集中流量见原始资料表1.2。（3）计算设计流量在此镇污水设计中，共有3个集中流量，分别从管段11、26、27汇入排水管网，相应的设计流量分别为0.35、54.21、0.58（L/s）。管段1～2为主干管的起始管段，则以2～3、3～4、4～5、5～6、…………、30～31、31～32、32～33管段为中间主干管管段，以33～34为末端管段，先以1～2和12～13为例进行各管段设计流量计算：在1～2管段中，无集中流量汇入，无转输流量，本段街坊面积为4.62ha，故平均日流量为,在12～13管段中，无集中流量汇入，有三段居民生活污水转输流量，分别是39～12、11～12和42～12管段汇入，流量分别是1.03L/s、7.54L/s和1.14L/s,相对应的设计流量分别是2.38错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。、16.30错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。和2.62错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。，有集中转输流量分别是市一中,流量为0.347L/s、市文化中心，流量是0.579L/s和制糖厂，流量是54.21L/s共三段集中转输流量，另外有本段流量0.19L/s，其设计流量为0.437错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。，综上所述，14～15管段平均日流量为：Q=54.21L/s+0.579L/s+0.347L/s+2.38错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。+16.30错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。+2.62错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。+0.437错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。=75.94L/s同理，其他管段设计流量计算如下表。-31-\n　居民生活污水日平均流量分配管段设计流量计算管段编号本段转输流量L/s合计流量L/s总变化系数沿线流量L/s集中流量设计流量L/s　街坊编号街坊面积Ha比流量(L/s•ha)流量L/s本段流量L/s转输流量L/s1～214.620.11810.550.000.552.301.26——1.262～326.690.11810.790.551.342.303.08——3.083～4————1.341.342.303.08——3.084～5————1.341.342.303.08——3.085～6————1.341.342.303.08——3.086～733.530.11810.421.341.762.304.04——4.0426～74、52.760.11810.330.000.332.300.75——0.757～866.000.11810.712.092.802.306.44——6.4427～873.400.11810.400.000.402.300.92——0.928～9155.110.11810.603.203.802.308.75——8.7528～298、108.790.11811.040.001.042.302.390.35　2.7329～30————1.041.042.302.39—0.352.7431～3211、1214.340.11811.690.001.692.303.89——3.8932～33————1.691.692.303.89——3.8933～30————1.691.692.303.89——3.8930～99、135.760.11810.682.733.412.307.84—0.358.199～10142.360.11810.285.946.222.2113.73—0.3514.0810～11————6.226.222.2113.73—0.3514.0834～35161.620.11810.190.000.192.300.44——0.4435～36174.250.11810.500.190.692.301.59　　1.5936～37183.710.11810.440.691.132.302.60——2.6037～38————1.131.132.302.60——2.6038～11————1.131.132.302.60——2.6011～12191.590.11810.197.357.542.1616.30—0.3516.6539～12218.740.11811.030.001.032.302.38——2.3840～41232.090.11810.250.000.252.300.5754.21—54.7841～42————0.250.252.300.560.5854.2155.3543～42227.510.11810.890.000.892.302.04——2.0442～12————1.141.142.302.62—54.7957.4112～13201.590.11810.199.719.902.1020.77—55.1775.9413～14————9.909.902.1020.77—55.1775.9414～15————9.909.902.1020.77—55.1775.94-31-\n15～16————9.909.902.1020.77—55.1775.9416～17————9.909.902.1020.77—55.1775.9417～18————9.909.902.1020.77—55.1775.9418～19————9.909.902.1020.77—55.1775.9419～20253.930.11810.469.9010.362.0921.64—55.1776.8120～21————10.3610.362.0921.64—55.1776.8121～22————10.3610.362.0921.64—55.1776.8144～22247.980.11810.940.000.942.302.17——2.1722～23265.180.11810.6111.3011.912.0624.49—55.1779.6645～23280.720.11810.090.000.092.300.20——0.2023～24————12.0012.002.0524.65—55.1779.8224～2527、299.850.11811.1612.0013.162.0326.77—55.1781.943.3污水管道的水力计算采用钢筋混凝土管道排水，粗糙系数n＝0.014，主干管布置位置详见平面布置图。3.3.1水力计算公式流量公式管段断面面积公式3.3.2设计参数1)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)，如图3.2示。表3.2排水管渠粗糙系数表管渠种类n值-31-\n陶土管，铸铁管0.013混凝土和钢筋混凝土，水泥砂浆抹面渠道0.013-0.014石棉水泥管钢管0.012浆砌砖渠道0.015浆砌块石渠道0.017干砌块石渠道0.020-0.025土明渠（带或不带草皮）0.025-0.030图3.2充满度示意当＝1时成为满流，当<1时，成为非满流、其中雨水管道按满流设计，污水管道按非满流设计。我国最大设计充满度的规定如表3.3。表3.3最大设计充满度管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（h/D或h/H）200～3000.55350～4500.65500～9000.70≧10000.75规定按非满流设计的原因：①污水流量时刻在变化，很难精确计算，而且雨水或地下水可能通过检查井盖或管道接口渗入污水管道。因此，有必要保留一部分管道断面，为未预见水量的增长留有余地，避免污水溢出妨碍环境卫生。②-31-\n污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体。此外，污水中如含有汽油、苯、石油等易燃液体时，可能形成爆炸性气体。故需留出适当的空间，以利管道的通风，排除有害气体，对防止管道爆炸有良好效果。③便于管道的疏通和维护管理。在计算污水管道充满度时，不包括短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核。2)设计流速污水在管内流动缓慢时，污水中所含杂质可能下沉，产生淤积；当污水流速增大时，可能产生冲刷现象，甚至损坏管道。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。根据国内污水管道实际运行情况的监测数据并参考国外经验，污水管道的最小设计流速定为0.6m/s；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。3)最小管径一般在污水管道系统的上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小。根据养护经验证明，管径过小极易堵塞，比如150mm支管的堵塞次数，有时达到200mm支管堵塞次数的两倍，使养护管道的费用增加。而200mm与150mm管道在同样埋深下，施工费用相差不多。此外，采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。因此，为了养护工作的方便，常规定一个允许的最小管径。①厂区内的工业废水管、生活污水管、街坊内的生活污水管200mm②城市街道下的生活污水管300mm在进行管道水力计算时，上游管段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。在这些管段中，当有适当的冲洗水源时，可考虑设置冲洗井。4)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，以防止管道内产生沉淀。这一点在地势平坦或管道走向与地面坡度相反时尤为重要。具体规定见规范。-31-\n5)控制点埋深和覆土厚度的确定在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。因此控制点埋深的确定对对管道系统的埋深有很大影响。本设计确定控制点埋深为1.86m。为了降低造价，缩短施工期，管道埋设深度愈小愈好。但覆土厚度应有一个最小的限值，否则就不能满足技术上的要求。除考虑管道的最小埋深外，还应考虑最大埋深问题。污水在管道中依靠重力从高处流向低处。当管道的坡度大于地面坡度时，管道的埋深就愈来愈大，尤其在地形平坦的地区更为突出。埋深愈大，则造价愈高，施工期也愈长。①荷载要求：必须防止管壁因地面荷载而受到破坏；最小覆土在车行道下不小于0.7m。②冰冻要求：必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道ⅰ无保温措施时，管内底科埋设在冰冻线以上0.15mⅱ有保温措施或水温较高的管道，可根据经验埋得较浅一些③必须满足街区污水连接管衔接的要求④最大覆土：不宜大于7~8m，理想覆土：1～2m减小埋深采取的措施：①加强管材强度；②填土提高地面高程以保证最小覆土厚度；③设置泵站提高管位等方法，减小控制点管道的埋深，从而减小整个管道系统的埋深，降低工程造价。6)检查井最大间距检查井通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠段上。直线段上的最大间距见表3.4。当排水管管径（街道排水管）大于800mm时，可不设检查井，而设连接暗井。表3.4检查井最大间距管径或暗渠净高(m)污水管道最大间距(m)-31-\n200~40040500~70060800~1000801100~15001001600~20001207)采用的管材采用钢筋混凝土圆管排水，粗糙系数n＝0.014。8)控制点的确定控制点可能的位置：①各条管道的起点大都是这条管道的控制点；②这些控制点中离出水口最远的一点，通常就是整个系统的控制点；③具有相当深度的工厂排出口或某些低洼地区的管道起点，也可能成为整个管道系统的控制点。控制点确定的原则：确定控制点的标高，一方面应根据城市的竖向规划，保证排水区域内各点的污水都能够排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地。另一方面，不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。计算控制点时，主要是考察所选点对指定点的埋深的影响程度。所选定的可疑控制点一般为最远点，集中流量排入点等，将这些点进行比较，对整个系统的埋深起决定作用的点则为控制点。确定控制点后，才能确定系统的主干管，进行系统管网的计算。9)管道衔接方式的确定污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方都需要设置检查井。在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时的高程关系问题。管道在衔接时应遵循两个原则：①尽可能提高下游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价；②避免上游管段中形成回水而造成淤积。管道衔接的方法，通常有水面平接和管顶平接两种。如图3.3所示。-31-\n水面平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平，即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。一般同管径时采用。优点：能减少下游管段的埋深。缺点：容易在上游管段形成回水。管顶平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。一般不同管径时采用。优点：不致于在上游管段产生回水。缺点：下游管段的埋深将增加。污水管道衔接总原则：无论采用哪种衔接方法，下游管段起端的水面和管底标高都不得高于上游管段终端的水面和管底标高。本次设计的管道平接方式采用水面平接。跌水连接：当管道敷设地区的地面坡度很大时，为了调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。为了保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。如图3.4所示。图3.3管道的衔接方式(1)水面平接；(2)管-31-\n图3.4管段跌水连接1—管段；2—跌水井3.3.3污水管道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，水力计算中的数值V、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，现在从节点1开始，从上游管段依次向下游管段进行水力计算，计算过程详见下表。具体计算过程如下所示：1、首先根据初设图纸和设计流量分布表格把管段编号、长度、设计流量、上下端地面标高等已知数据分别填入表格中的格列中。2、确定管段起点埋深，节点1的埋深为1.13米，将起点埋深填入表中，同时计算起点管内底标高535.58-1.13=533.91m，填入表中。3、设计1~2管段：根据设计流量，城市街道下的-31-\n要求最小管径，最小流速和最大充满度，通过查询水力计算表，选择适宜的管径、流速及相应的坡度和充满度。对应于1~2管段而言，设计流量为1.26L/s，通过查询水力计算表可知，管径300mm，相应坡度I=22.55‰，流速为0.60m/s，充满度是7%，以上数据分别填入下表中的相应位置。4、设计管段1~2衔接处根据管径和充满度计算管内水深H=0.3×0.07=0.021m，上端水面标高为533.45+0.021=533.47m，根据坡度和管长计算管段降落量I×L=92×22.55‰=2.07m，下端水面标高为533.47-1.42=532.40m，管内底标高532.40-0.021=532.38m,下端管道的埋深是535.02-532.38=2.64m，以上数据分别填入下表中的相应位置。管段1~2和管段2~3采用水面平接，即令管段1~2终点的水面标高和管段2~3起点的水面标高相等，即为532.40m。5、设计管段2~3设计设计计算方法和管段1~2的设计相似，根据设计流量，城市街道下的要求最小管径，最小流速和最大充满度，通过查询水力计算表，选择适宜的管径、流速及相应的坡度和充满度。对应于1~2管段而言，设计流量为3.08L/s，通过查询水力计算表可知，管径300mm，相应坡度I=10.41‰，流速为0.60m/s，充满度是13%,以上数据分别填入下表中的相应位置。6、设计管段2~3衔接处根据管径和充满度计算管内水深H=0.3×0.13=0.04m，上端管内底标高为532.40-0.04=532.36m，根据坡度和管长计算管段降落量I×L=30×10.41‰=0.31m，下端水面标高为532.40-0.31=532.08m，下端管内底标高为532.08-0.04=232.05m，上端管道的埋深是535.02-532.36=2.66m，下端管道的埋深是534.85-532.05=2.80m，最后把以上数据分别填入下表中的相应位置。管段3~4和管段2~3采用水面平接，即令管段3~4终点的水面标高和管段2~3起点的水面标高相等，即为532.08m。填入表格相应位置处。最后，依照上述的设计计算方法继续进行计算，直到完成表格中的所有项目，则完成了所有的水力计算，本污水管网总出口即节点25处的管道埋深为3.92m。-31-\n污水管道水力计算表格3.4污水管网平面布置图详见图纸3.5污水管网主干管剖面图详见图纸-31-\n第4章雨水管网工程设计4.1雨水管网定线4.1.1雨水管道定线的基本原则雨水管渠的布置遵循以下原则：①充分利用地形，以最短的距离，靠重力流就近排入水体。②根据城市规划布置雨水管道。③合理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅。④雨水管道采用明渠或暗管应结合具体条件确定。⑤设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪径流。4.1.2划分排水流域和雨水管道定线考虑因素根据地形划分排水流域，划分干渠的集水面积，注意面积划分时汇水面积的增加应大致均匀。标出水流方向，布置管渠、雨水管渠布置时应充分利用地形，使雨水能以最短距离就近排入水体。一般情况下，当地形坡度较大时，雨水干管宜垂直于等高线布置在地形低处或溪谷上，地形平坦时，雨水干管宜布置在排水流域的中间。雨水管渠系统宜采用正交式布置形式，分散布置雨水出水口。此外，应充分考虑采用明渠的可能性。4.1.3雨水管道定线该市的雨水采用管道收集后直接排入就近水体的方式处理，因为各区汇水分界明显，坡度走势清晰，部分区域有逆坡现象，故雨水管道布置采用沿街顺坡布置，使雨水能够被很好的收集与排放。具体雨水管道布置请参看某市排水管道设计布置总平面图。4.1.4出水口的形式-31-\n雨水排水管的出水口可以采用非淹没式，具体形式见图4.1和图4.2。其底标高最好在水体最高水位以上，一般在常水位以上，以免水体水倒灌。当出口标高比水体水面高出太多时，应考虑设置单级或多级跌水。图4.1一字式出水口图4.2八字式出水口4.2雨水设计流量4.2.1雨水计算公式(1)城市、厂矿中雨水管渠由于汇水面积小，属小汇水面积上的排水构筑物，其雨水设计流量可采用下式：式中Q——雨水设计流量(L/s)；ψ——径流系数，其值小于1；F——汇水面积(ha)；q——设计暴雨强度(L/s.ha)。(2)暴雨强度公式(L/s·ha)-31-\n(3)设计重现期的选取理由和数值暴雨强度随重现期的不同而不同。在设计中若重现期选用较大，则暴雨强度大，相应的雨水设计流量大，管渠的断面相应大。这样偏安全，有利于防止地面积水，但工程造价高。若重现期选用较低，则暴雨强度小，雨水设计流量小，管渠断面小。这样工程造价低，但可能会发生排水不畅、地面积水，或对城市生活及生产造成危害。应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。在同一排水系统中可采用同一重现期或不同重现期。重现期一般选用0.5～3a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用3～5a，并应与道路设计协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。本设计中选择P=1a。(4)集水时间选取数值对管道的某一设计断面来说，集水时间t由地面集水时间t1和管内流行时间t2两部分组成：t=t1+mt2式中t——降雨历时(min)；t1——地面集水时间(min)，视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5～15min；m——折减系数，暗管m=2，明渠m=1.2，在陡坡地区，暗管m=1.2～2；t2－管渠内雨水流行时间(min)。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，1min=60s。本设计中选择t1=10min，m=2。(5)径流系数的计算公式和数值影响径流系数取值的主要因素有1)降雨条件：包括降雨强度，降雨历时，雨峰位置，前期雨量，强度递减情况，全场雨量，年降雨量等。其中前期雨量对ψ值的影响较为突出。-31-\n2)地面条件：包括地面覆盖，地面坡度，地貌，建筑物密度分布，路面铺砌情况，汇水面积及其宽长比，地下水位，管渠疏密等。其中地面覆盖是主要因素。由于影响因素多，要精确求定ψ值较为困难。因此目前径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值。径流系数ψ值见表4.1。表4.1径流系数ψ值地面种类ψ值各种屋面，混凝土和沥青路面0.85-0.95大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面0.55-0.65级配碎石路面0.40-0.50干砌砖石和碎石路面0.35-0.40非铺砌土路面0.25-0.35公园和绿地0.10-0.20表中所列为单一覆盖时的ψ值。但汇水面积是由各种性质的地面覆盖所组成，在整个汇水面积上它们各自占有一定的比例，随它们占有的面积比例的变化，ψ值也不同。所以，整个汇水面积上的平均径流系数ψav值是按各类地面面积用加权平均法计算得出。式中Fi——汇水面积上各类地面的面积(ha)；ψi——相应于各类地面的径流系数；F——全部汇水面积(ha)。市区地面种类如：屋面占42%，混凝土路面占23%，碎石路面占10%，非铺砌路面占4%，绿地占21%根据市区地面覆盖情况则＝0.9×0.42+0.9×0.23+0.4×0.1+0.3×0.04+0.15×0.21＝0.6685(6)折减系数的选取说明-31-\nm的含义即为：因缩小了管道排水的断面尺寸使上游蓄水，就必然会增长泄水时间。因而采用了增长管道中流行时间的办法，达到适当折减设计流量，进而缩小管道断面尺寸的要求。因此，折减系数实际是苏林系数与管道调蓄利用系数的乘积。我国《室外排水设计规范》建议：暗管：m=2，明渠：m=1.2。在陡坡地区，暗管的m=1.2~2。在本设计中，选取m=2。4.3雨水管道的水力计算4.3.1水力计算公式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，但按满流即h/D＝1计算。在实际计算中，通常采用根据公式制成的水力计算图或水力计算表。（参见《排水工程（上册）》附录2-2的附图13）在计算中，通常n、Q为已知数值。所求的只有3个未知数D、v及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及v值，并使所求得的D、v、I各值符合水力计算基本数据的技术规定。4.3.2设计参数(1)设计充满度①雨水管道设计充满度按满流考虑，即h/D＝1。②明渠则应有等于或大于0.20m的超高。③街道边沟应有等于或大于0.03m的超高。按满流设计的原因：雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同于污水的性质。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不会很长。(2)最小设计流速①满流时最小流速不得小于0.75m/s。②起始管段地形平坦，不小于0.6m/s。③明渠内最小设计流速为0.40m/s。雨水中往往泥沙含量大于污水，特别是初降雨水，为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道。-31-\n(3)最大设计流速雨水管渠的最大设计流速规定为：金属管最大流速为10m/s；非金属管最大流速为5m/s；明渠中水流深度为0.4—1.0m时，最大设计流速宜按规范采用。管渠设计流速应在最小流速与最大流速范围内。(4)最小管径和最小设计坡度最小管径和最小设计坡度见相关规范。(5)覆土厚度覆土厚度要求同污水管。(6)检查井最大间距检查井通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠段上。直线段上的最大间距见表4.2。(7)采用的管材采用钢筋混凝土圆管排水，粗糙系数n＝0.014。(8)起点埋深的确定表4.2检查井最大间距管径或暗渠净高(m)雨水(合流)管道最大间距(m)200~40050500~70070800~1000901100~15001201600~2000120在污水排水区域内，雨水管道起点是对管道系统的埋深起控制作用的地点。因此起点埋深的确定对对管道系统的埋深有很大影响。本设计确定起点埋深为1.95m。(9)衔接方式雨水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方都需要设置检查井。在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时的高程关系问题。雨水管道一般采用管顶平接。管顶平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。一般不同管径时采用。如图3.2所示。-31-\n污水管道衔接总原则：无论采用哪种衔接方法，下游管段起端的水面和管底标高都不得高于上游管段终端的水面和管底标高。跌水连接：当管道敷设地区的地面坡度很大时，为了调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。为了保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。如图3.3所示。4.3.3雨水管网节点和管段编号管段编号12345678910111213上游节点123456781011131415下游节点234568891112141616管段编号141516171819202122232425上游节点161718202123252427262928下游节点1718192122242426262828304.3.4雨水管道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，水力计算中的数值V、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，由于此城镇采用的完全分流式排水体制，所以现在对节点23到节点30举例进行水力计算，计算过程详见下表。具体计算过程如下所示：1、首先根据初设图纸和设计流量分布表格把管段编号、长度、设计流量、上下端地面标高等已知数据分别填入表格中的格列中。-31-\n2、确定管段起点埋深，节点23的埋深为1.89米，将起点埋深填入表中，同时计算起点管内底标高538.59-1.89=536.70m，填入表中第13列。3、设计23~24管段：根据设计流量，城市街道下的要求最小管径，最小流速和最大充满度，通过查询水力计算表，选择适宜的管径、流速及相应的坡度。对应于1~2管段而言，由上述设计计算公式可知单位面积净流量为174.53L/s.ha，汇水面积为7.506ha，两者相乘可知设计流量为1310.02L/s，通过查询水力计算表有关排水满流部分可知，管径700mm，相应坡度I=20‰，流速为3.40m/s，同时知道管长和流速，可知雨水在管道内的流行时间为1.08min，以上数据分别填入下表中的相应位置，即第8列、第9列、第10列和第5列，根据坡度和管长计算管段降落量I×L=220×20‰=4.40m，管内底标高536.70-4.40=532.30m，下端管道的埋深是535.13-532.30=2.83m，以上数据分别填入下表中的相应位置另外管段25~24与之相同，不在累赘说明。管段23~24和管段25~24采用管顶平接，即令管段23~24终点的管顶标高和管段25~24终点的管顶标高相等，可知管段25~24起点的埋深为3.52米。5、设计管段24~26设计设计计算方法和管段23~24的设计相似，根据设计流量，城市街道下的要求最小管径，最小流速和最大充满度，通过查询水力计算表，选择适宜的管径、流速及相应的坡度。对应于24~25管段而言，单位面积净流量为162.92L/s.ha，汇水面积为19.52ha，设计流量为3180.94L/s，通过查询水力计算表可知，管径1100mm，相应坡度I=10.60‰，流速为3.35m/s，流行时间为1.50min，以上数据分别填入下表中的相应位置第8列、第9列、第10列和第5列。管道埋深和管内底标高的计算与23~24管段的设计计算相同，不在累赘说明。最后，依照上述的设计计算方法继续进行计算，直到完成表格中的所有项目，则完成了所有的水力计算，本雨水管网出口即节点30处的管道埋深为1.98m。-31-\n4.4污水管网平面布置图详见图纸4.5污水管网主干管剖面图详见图纸-31-\n设计参考资料5.1.1主要规范(1)《城镇排水工程规划规范》(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5.1.2主要标准(1)《污水综合排放标准》(GB8978-1996)(2)《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ3082-1999)5.1.3参考书籍(1)《给水排水设计手册(1、5)》（第二版）(2000年)中国建筑工业出版社(2)《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(3)《全国通用给水排水标准图集(S1、S2)》(1996年)中国建筑标准设计研究所(4)《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(5)《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（6）《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小结-31-