水污染控制工程課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、水污染控制工程課程設(shè)計(jì)021410142王鑫2013.01目錄§1前言1§2工程概況1§3設(shè)計(jì)內(nèi)容4§4污水排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)及計(jì)算4§5雨水排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)及計(jì)算14§7繪制污水及雨水管道平面圖17§8設(shè)計(jì)總結(jié)17§1前 言本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是為河南省某城市設(shè)計(jì)一套完整的市政排水設(shè)施，包括污水與雨水的排水管網(wǎng)。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括排水管網(wǎng)的排布以及各設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算，并且還要為該市的污水處理廠選址。因此本設(shè)計(jì)書包括設(shè)計(jì)的工程概況，包括該地區(qū)實(shí)際情況與設(shè)計(jì)資料，污水與雨水排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程，以及詳細(xì)數(shù)據(jù)表格等項(xiàng)目。

2、67;2工程概況2.1地區(qū)地形設(shè)計(jì)資料現(xiàn)河南省某地區(qū)，需要進(jìn)行排水系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，該地區(qū)地勢(shì)東西高中部低，坡度較小。在城區(qū)中部有一條自東向西流的天然河流，河流常年水位20m。城區(qū)在建設(shè)中被分成了區(qū)、區(qū)和區(qū)，區(qū)有兩工廠甲和乙，其設(shè)計(jì)流量使用的是集中流量，（具體值見排水設(shè)計(jì)資料）。其他一些基本信息在下面分別進(jìn)行說(shuō)明。工程要求設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)和雨水管道系統(tǒng)的排水管網(wǎng)布置，布置要合理，論證要充分；對(duì)排水管道要進(jìn)行相應(yīng)的水力計(jì)算，計(jì)算要求準(zhǔn)確，符合設(shè)計(jì)精度。污水管道使用的是鋼筋混凝土圓管，不滿流n=0.014；雨水管道使用的是鋼筋混凝土圓管，滿度n=0.013。在本說(shuō)明書中污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算和雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

3、計(jì)算部分給出的例證均使用區(qū)的數(shù)據(jù)，其他區(qū)計(jì)算方法同區(qū)。一、設(shè)計(jì)資料1城市總平面圖。現(xiàn)有的比例為 1：10000 的 河南 地區(qū)平面圖一張，圖中有等高線。2區(qū)域人口及人口密度：第一區(qū)：10萬(wàn)人，450人/h 第二區(qū)：12萬(wàn)人，570人/h第三區(qū)：8萬(wàn)人；529人/h3居住區(qū)室內(nèi)有較為完備的給排水衛(wèi)生設(shè)備和淋浴設(shè)備。4工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)排水見表1。表1 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)排水設(shè)計(jì)流量工業(yè)企業(yè)名稱排水設(shè)計(jì)流量（L/s）工廠甲30工廠乙25污水處理廠之處地下土壤為亞黏土9、水體特征：最高水位：23米，最低水位12米；常水位：20米，最低水位時(shí)河寬156米；10、氣象資料：年平均氣溫21，年最高氣溫38； 年最低

4、氣溫 -6，冰凍深度0.5 m。5河流常水位 2 m。6該城市冰凍線深度為 0.5m ；7暴雨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為 1 年，地面集水時(shí)間t1為 11 min。該城市的暴雨強(qiáng)度公式為： 。二、要求1、完成該城排水管網(wǎng)（污水和雨水）的初步設(shè)計(jì)；2、進(jìn)行污水總干管的水力計(jì)算；3、污水干管選擇一條進(jìn)行水力計(jì)算。4、計(jì)算一條雨水干管。三、完成成果1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書、計(jì)算書一份（15頁(yè)以上）；2、管道總平面圖一張；3、管道縱斷面圖一張（污水總干管）。§3設(shè)計(jì)內(nèi)容在人類的生活中，使用著大量的水，在使用過(guò)程中水受到不同程度的污染，改變了原有的化學(xué)成分和物理性質(zhì)，變?yōu)槲鬯驈U水，在本次設(shè)計(jì)中主要涉及到了污水和雨水

5、排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，包括了污水管道的計(jì)算和敷設(shè)、雨水管道的設(shè)計(jì)計(jì)算和敷設(shè)以及管道平面圖和干管剖面圖等排水相關(guān)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。由于本設(shè)計(jì)排水采用雨水、污水分流制，以減少對(duì)水體和環(huán)境的污染。故在城市西北側(cè)河流下游設(shè)計(jì)污水處理廠，雨水直接排入市政雨水管道并最終匯為一條管線進(jìn)入河流。本設(shè)計(jì)中，城市污水設(shè)計(jì)總流量包括生活污水設(shè)計(jì)流量和工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量?jī)刹糠帧?#167;4污水排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1管道定線正確的定線是合理的、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)的先決條件，是污水管道設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。從城市平面圖中可知該地區(qū)地勢(shì)自東西向中部?jī)A斜，坡度較小，有一條分水線及火車道，劃分為區(qū)、區(qū)、區(qū)。本設(shè)計(jì)的管道定線按照主干管

6、干管支管的順序依次進(jìn)行。并且在管線較短的和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。管道定線前對(duì)地形和用地布局、排水體制和線路數(shù)目、污水廠和出水口位置、道路寬度以及工業(yè)企業(yè)的分布情況進(jìn)行考慮。首先，主干管沿城市東面河岸布置，基本與火車線平行。根據(jù)主干管的走向?qū)⑽鬯幚韽S設(shè)計(jì)在了河的下游。其次，應(yīng)盡量讓每根污水干管的流量平均分配，即讓每條單獨(dú)的干管管徑盡量相同，來(lái)減少施工的難度和成本，并且因?yàn)榈匦蔚貏?shì)的因素，干管基本與等高線傾斜垂直布置，使所有污水都能夠通過(guò)重力自流排出。4.2街區(qū)面積數(shù)據(jù)編號(hào)區(qū)編號(hào)區(qū)編號(hào)區(qū)12.7511.9617.9222.1624.2321.2632.1635.0136.

7、1742.1643.1646.1052.8153.1655.9162.1663.1665.8072.8173.1675.2782.8183.1682.9892.8193.1691.29102.27103.16102.38112.52114.33113.33122.52122.74122.27133.28132.74133.45142.52142.74144.63153.28152.74154.67163.28162.74164.65173.28172.74174.56182.38182.74184.69191.99193.92196.97201.75203.58201.03212.13213.

8、58211.29221.39223.58221.18231.86233.58232.88241.62243.58241.85251.30253.58252.92263.66263.58261.03273.96275.03271.29282.12283.16281.18294.82293.16292.88301.82303.16301.79313.43313.16311.96321.51323.16321.87332.45333.16332.40341.41343.16341.29353.52354.67351.18368.00361.68362.88374.15371.68371.91383.

9、90381.68383.07393.61391.68391.36403.15401.88401.40410.68413.75411.40421.24422.95423.21433.14432.95432.53442.18442.95443.39451.27452.95452.77465.70462.93463.76471.13473.10471.51482.13482.95492.71492.95504.04502.95511.72512.95521.45524.16534.12534.23544.60544.19556.81554.83568.76566.65576.08576.32582.

10、63585.17595.04596.63603.24608.74614.46626.02635.58641.23658.054.3劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量在圖紙繪制完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管中有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)、集中流量及旁側(cè)支管進(jìn)入的點(diǎn)，作為檢查井并對(duì)其編號(hào)。 污水干管設(shè)計(jì)流量計(jì)算表 管段編號(hào)沿線流量集中流量總設(shè)計(jì)流量Q(L/s)本段流量轉(zhuǎn)輸流量q2 (L/s)累計(jì)平均流量(L/s)總變化系數(shù) K總累計(jì)設(shè)計(jì)流量Q1(L/s)本段流量(L/s)轉(zhuǎn)輸流量(L/s)累計(jì)設(shè)計(jì)流量(L/s)街區(qū)編號(hào)服務(wù)面積(h)比流量q0(L/(s* h)q0A(L/s)(1)(2)(3

11、)量得(4)=（120*570）/（24*3600）(5)=（3）*（4）(6)(7)=（5）+（6）(8)（查表）(9)=（7）*（8）(10)(11)(12)=（10）+（11）(13)=（9）+（12）6-538、444.630.793.73.72.3995-439、454.630.793.73.77.4 2.217174-340、464.630.793.77.411.12.1 24243-241、474.630.793.711.114.82.0 30302-142、484.810.793.814.818.62.0 38381. 居民生活污水流量： 比流量計(jì)算：本設(shè)計(jì)任務(wù)為河南地區(qū)某城市

12、排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)，因此根據(jù)綜合生活用水定額表，選取河南地區(qū)居民生活污水定額為150L/（人d）。且區(qū)的人口密度為570 人/ h，則每h街區(qū)面積額的生活污水平均流量（比流量）為： 本段流量：從管段沿線街坊直接排入設(shè)計(jì)管段（干管或主干管）的生活污水平均流量。式中： 轉(zhuǎn)輸流量：從旁側(cè)支管或游的設(shè)計(jì)管段轉(zhuǎn)輸?shù)纳钗鬯骄髁俊?合計(jì)平均流量：生活污水本段流量與轉(zhuǎn)輸流量之和。 總變化系數(shù)：室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ14-87)污水平均日流量（L/s）51540701002005001000總變化系數(shù)2.32.01.81.71.61.51.41.3 式中：-平均日平均時(shí)污水流量（合計(jì)平均流量）（L/s）。當(dāng)&

13、lt;5L/s時(shí)，=2.3；當(dāng)>1000L/s時(shí)，=1.3。 生活污水設(shè)計(jì)流量：合計(jì)平均流量與總變化系數(shù)的乘積。 2. 集中流量：從工業(yè)企業(yè)或其他大型公共建筑物流來(lái)的污水量。 本段流量：本設(shè)計(jì)任務(wù)中，沒(méi)有直接排入設(shè)計(jì)管段的集中流量，因此流量計(jì)算表中本段流量一欄無(wú)值。 轉(zhuǎn)輸流量：本設(shè)計(jì)任務(wù)中，集中流量的轉(zhuǎn)輸流量都由工廠產(chǎn)生，未排入此段設(shè)計(jì)管段，因此流量計(jì)算表中轉(zhuǎn)輸流量一欄無(wú)值。3. 總設(shè)計(jì)流量：居住區(qū)生活污水量+集中流量=總設(shè)計(jì)流量。4.4 污水干管水力計(jì)算在確定設(shè)計(jì)流量后，便可以進(jìn)行干管設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算。 污水干管水力計(jì)算表 管段編號(hào)長(zhǎng)度L(m)設(shè)計(jì)流量Q(L/s)管徑D(mm)管坡i

14、流速v(m/s)充滿度h/D水深h/m管底降落量iL(m)（1）（數(shù)值來(lái)源）（2）（從平面圖量得）（3）（抄錄設(shè)計(jì)流量計(jì)算表）（4）（5）（6）（7）（8）=（4）*（7）(9)=(5)*(2)（查水力計(jì)算圖、表）6-526092000.0010 0.32 0.81 0.160.26 5-4260172500.0010 0.32 0.810.200.26 4-3260243000.0010 0.32 0.81 0.240.26 3-2260303500.0010 0.32 0.810.280.26 2-1270383500.0009 0.315 0.80 0.280.24 高程 (m)覆土厚度

15、(m)地面坡度I地面水面管底上端下端上端下端上端下端上端下端（10） （11）（由地形圖得）（12）=（14）+（8）（13）=（12）-（9）或（15）+（8）（14）=（12）-（8）（15）=（14）-（9）或（13）-（8）（16）（17）（18）128.32128.22125.64125.38125.48125.222.932.800.0004128.22128.13125.73125.47125.53125.272.802.610.0003128.13127.94125.60125.34125.36125.102.612.540.0007127.94127.88125.66125.

16、40125.38125.122.542.410.0002127.88127.69125.60125.36125.32125.082.412.260.00071. 管段長(zhǎng)度：從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度，列入表6的第2項(xiàng)中。2. 地面坡度：地面坡度=地面高差距 離，作為確定管道坡度時(shí)的參考。3. 設(shè)計(jì)管段上、下段管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高，埋設(shè)深度計(jì)算： 根據(jù): 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：無(wú)保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的工業(yè)廢水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m。 車行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。街坊污水管道起點(diǎn)最小埋深應(yīng)有0.60.7m。埋設(shè)深度覆土厚度覆土厚度

17、及埋設(shè)深度示意圖說(shuō)明：管內(nèi)底埋深=最小覆土厚+管徑=0.7+0.3=1.0m 管內(nèi)底埋深=冰凍線+0.15=0+0.15=0.15m由于以上說(shuō)明，在初步水力計(jì)算中定干管起點(diǎn)埋深為1.0m。 由于本地區(qū)有甲、乙兩工廠，因此有工廠污水流入的兩個(gè)干管的頂端可能成為控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)應(yīng)為對(duì)管道系統(tǒng)埋深起控制作用的點(diǎn)，即使得管道埋深最深得點(diǎn)。 當(dāng)上下級(jí)管徑不同時(shí)，采用管頂平接，即上下級(jí)管頂標(biāo)高相同，也就是23中3點(diǎn)與34中4點(diǎn)的管頂標(biāo)高應(yīng)相同。當(dāng)管徑相同時(shí)，采用水面平接，即上下級(jí)水面標(biāo)高相同。又如管段34與45管徑相同，可采用水面平接。即34與45中4點(diǎn)的水面標(biāo)高相同，得4點(diǎn)的水面標(biāo)高。然后用4點(diǎn)的水面標(biāo)高

18、減去降落量，求得5點(diǎn)的水面標(biāo)高。將4、5點(diǎn)的水面標(biāo)高減去水深。0.16m求出相應(yīng)點(diǎn)的管底標(biāo)高。進(jìn)一步用地面標(biāo)高減去管內(nèi)底標(biāo)高，求出4、5點(diǎn)埋深。其余管段的設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法相同。4. 管段銜接：因設(shè)計(jì)管段管徑不同，且有所增加，采用管頂平接，如下圖4.5 污水總干管設(shè)計(jì)流量及水力計(jì)算計(jì)算方法如上（略）管段編號(hào)沿線流量集中流量總設(shè)計(jì)流量Q/(L/s)本段流量轉(zhuǎn)輸流量q2 (L/s)合計(jì)平均流量(L/s)總變化系數(shù) KZ累計(jì)設(shè)計(jì)流量Q1(L/s)本段流量/(L/s)轉(zhuǎn)輸流量/(L/s)累計(jì)設(shè)計(jì)流量Q2/(L/s)服務(wù)面積(ha)比流量q0(L/(s*ha)流量q1(L/s)（1）（2）（3）（4）(5

19、)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)6-565.870.7952.0452.041.8395.232929124.235-448.490.7938.3152.0490.351.67150.882929179.884-379.520.7962.8290.35153.031.55237.20212950266.203-249.550.7939.14153.03192.171.50288.265050317.262-111.200.798.85192.17201.021.50301.535050351.53污水總干管設(shè)計(jì)流量計(jì)算表污水總干管水力計(jì)算表管段編號(hào)長(zhǎng)度L/m設(shè)計(jì)流量Q/（L/

20、s）管徑D/mm管坡i流速v/(m/s)充滿度h/D水深h/m管底降落量iL/m標(biāo) 高 (m)埋設(shè)深度(m)地面坡度I地面水面管底上端下端上端下端上端下端上端下端1234567891011121314151617186-5550.00 52.04 4000.0040.90 0.45 0.18 0.25 127.60 127.20 126.38 126.13 126.87 126.63 1.70 1.60 0.00325-4460.00 90.35 4500.0041.10 0.60 0.27 0.10 127.20 126.80 126.17 126.07 126.03 125.80 1.30

21、 1.10 0.00784-3520.00 153.03 6000.00351.25 0.55 0.33 0.12 126.80 126.40 125.98 125.85 125.26 125.13 0.97 0.93 0.00563-2340.00 192.17 7000.0031.30 0.50 0.40 0.16 126.40 126.00 125.72 125.57 124.39 124.25 0.91 0.90 0.00392-1500.00 201.02 7000.0031.45 0.50 0.45 0.15 125.60 125.20 124.89 124.76 124.11 1

22、24.05 0.85 0.81 0.0041§5雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容5.1雨水管渠設(shè)計(jì)流量的確定a.雨水管渠設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式：式中 Q雨水設(shè)計(jì)流量（L/s） 徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1 F匯水面積（ha） q設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（L/（s.ha）b徑流系數(shù)的確定 設(shè)計(jì)資料中已給出區(qū)0.57c設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P的確定。 設(shè)計(jì)資料中已給出P=1d集水時(shí)間t的確定式中 地面集水時(shí)間，設(shè)計(jì)資料中已給出:=10min m折減系數(shù)，m=2 管內(nèi)雨水流行時(shí)間式中 L各管段的長(zhǎng)度（m） v各管段滿流時(shí)的水流速度（m/s）5.2雨水管渠水力計(jì)算（1）設(shè)計(jì)充滿度 h/D=1 （2）設(shè)計(jì)流速 雨水管渠的最小設(shè)計(jì)流速應(yīng)大于污水管

23、道，滿流時(shí)管道內(nèi)最小設(shè)計(jì)流速為0.75m/s 金屬管最大流速為10m/s，非金屬管最大流速為5m/s （3）最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度 雨水管道的最小管徑為300mm,相應(yīng)的最小坡度為0.003，雨水口連接管徑為200mm,最小坡度為0.01 5.3雨水管渠的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟（1）劃分排水流域和管道定線 雨水干管基本垂直于等高線，布置在排水流域地勢(shì)較低的一側(cè)，這樣雨水能以最短距離靠重力流分散就近排入水體。（2）劃分設(shè)計(jì)管段 把兩個(gè)檢查井之間流量沒(méi)有變化且淤積管徑和坡度也沒(méi)有變化的管段定為設(shè)計(jì)管段。（3）劃分并計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的匯水面積 各設(shè)計(jì)管段匯水面積的劃分應(yīng)集合地形坡度、匯水面積的大小以及雨水管道

24、布置等情況而劃定。 雨水管道分布圖見圖示：（4）確定各排水流域的平均徑流系數(shù)值。（設(shè)計(jì)資料中已給出）（5）確定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P、地面集水時(shí)間（設(shè)計(jì)資料中已給出）（6）求單位面積徑流量 （7）列表進(jìn)行雨水干管的水力計(jì)算。管段編號(hào)管長(zhǎng)L/m排水面積A/ha流速v/(m/s)t=10+2(L/v*60)t/min比流量設(shè)計(jì)流量管徑管道坡度坡降地面高程管底高程覆土厚度沿線設(shè)計(jì)l/v*602(L/v*60)t起端終端起端終端起端終端5-42606.326.320.925.2310.4522.3886.4478.213500.00310.052127.6127.4126.4125.80.81.224-32405.175.170.814.969.9321.0489.7163.983500.00260.038127.4127.1126.2125.520.851.233-22906.636.630.924.839.6623.5683.2682.043500.0030.045127.1126.7126.00125.250.71.052-13808.948.941.005.8711.7534.1269.84110.634000.001650.033126.7126.51