排水管道設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

PAGE2排水管道課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、設(shè)計(jì)題目：甘肅省某縣室外排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的與任務(wù)：排水管道設(shè)計(jì)的目的是鞏固所學(xué)課程內(nèi)容并加以系統(tǒng)化，聯(lián)系工程實(shí)際樹(shù)立正確設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)、使用規(guī)范、查詢(xún)參考資料和運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊(cè)及其他工具書(shū)，提高計(jì)算機(jī)能力和繪圖能力。排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是根據(jù)給出的各項(xiàng)原始資料，選擇管道系統(tǒng)的體制，布置管道系統(tǒng)，計(jì)算設(shè)計(jì)污水量、雨水量、進(jìn)行水利計(jì)算，并將計(jì)算成果用文字與圖紙表達(dá)說(shuō)明。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容1.制定該縣排水系統(tǒng)規(guī)劃，選擇排水體制；2.城市污水和雨水管道系統(tǒng)的定線；3.城市污水各設(shè)計(jì)管段和雨水一根干管各設(shè)計(jì)管段的流量的計(jì)算；4.城市污水各設(shè)計(jì)管段和雨水一根干管的水力計(jì)算。四.設(shè)計(jì)原始資料1.縣城平面圖該縣城為我國(guó)西北地區(qū)一小縣城，城內(nèi)有工廠數(shù)家及部分公共建筑。居民區(qū)居住人口在規(guī)劃期內(nèi)近期按362人/公頃設(shè)計(jì)。2.規(guī)劃期內(nèi)大用戶(hù)對(duì)水量、水質(zhì)和水壓要求資料見(jiàn)用戶(hù)對(duì)水量、水壓要求一覽表。序號(hào)用水單位名稱(chēng)近期用水量(m3/d)遠(yuǎn)期用水量(m3/d)生產(chǎn)生活生產(chǎn)生活1化肥廠40025500352磷肥廠35025450403化工廠40030500504發(fā)電廠50030550455橡膠廠20035300456陶瓷廠25030350507汽修廠30035400458水泵廠20020350359儀表廠200203003510洗煤廠40035500453.氣象資料1）主導(dǎo)風(fēng)向：夏季東南風(fēng)，冬季東北風(fēng)；2）年最高溫度39℃，年最低溫度3）年平均降雨量：800mm4）最大積雪深度0.4m，最大冰凍深度1.0m5）土壤性質(zhì)：（最低處）0.4m~0.8m墾殖土0.8m~3.8m粘沙土3.8m~8m中沙及砂石6）地下水位深度：10.0m（最淺）地下坡度：0.2%7）地震等級(jí)：中國(guó)地震劃分為七級(jí)地震區(qū)8）該縣城暴雨強(qiáng)度公式9）q=932(1+1.292lgP)/(t+8.22)0.79）地面徑流系數(shù)φ=0.4510）地基承載力2.0Kg/cm211）可保證二級(jí)負(fù)荷供電4.地面水系：1）最高水位33.02）最低水位29.53）常水位31.05.材料來(lái)源及供應(yīng)：本地區(qū)自產(chǎn)磚、混凝土及混凝土管。六.管道系統(tǒng)的規(guī)劃及排水系統(tǒng)的選擇廢水分為生活污水、工業(yè)廢水和雨水三種類(lèi)型，它們可采用同一個(gè)排水管網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)排除，也可采用各自獨(dú)立的分質(zhì)排水管網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)排除。排水系統(tǒng)主要有合流制和分流制兩種。（1）合流制排水系統(tǒng)：將生活污水、工業(yè)廢水和雨水很合在同一管道系統(tǒng)內(nèi)排放的排水系統(tǒng)?，F(xiàn)常采用截流式合流制排水系統(tǒng)，這種系統(tǒng)建造一條截流干管，在合流干管與截流干管相交前或相交處設(shè)置溢流井，并在截流干管下游設(shè)置污水廠。晴天和降雨初期時(shí)，所有污水都輸送至污水處理廠，經(jīng)處理后排入水體，隨著降雨量的增加，雨水徑流增大，當(dāng)混合污水的流量超過(guò)截流官的輸水能力后，以雨水占主要筆力的混合污水經(jīng)溢流井溢出，直接排入水體。截流式合流制排水系統(tǒng)仍有部分混合污水未經(jīng)處理直接排放，使水體遭受污染。由于截流式合流制排水系統(tǒng)在舊城市的排水系統(tǒng)改造中比較簡(jiǎn)單易行，節(jié)省投資，并能大量降低污染物質(zhì)的排放。所以在舊排水系統(tǒng)改造時(shí)經(jīng)常采用。（2）分流制排水系統(tǒng)：將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩套或兩套以上管道系統(tǒng)內(nèi)排放的排水系統(tǒng)。由于排除雨水方式的不同，分流制排水系統(tǒng)又分為安全分流制和不完全分流制兩種排水系統(tǒng)。城市中，完全分流制排水系統(tǒng)包括污水排水系統(tǒng)和雨水排水系統(tǒng)。而不完全分流制只有污水排水系統(tǒng)，未見(jiàn)雨水排水系統(tǒng)，雨水沿天然路面、街道邊溝、水渠等渠道系統(tǒng)排泄，或者為了補(bǔ)充原有渠道系統(tǒng)輸水能力的不足而修建部分雨水道，待城市進(jìn)一步發(fā)展后再修建雨水排水系統(tǒng)，使之成為完全分流制排水系統(tǒng)。一、排水管網(wǎng)布置的原則：1）按照城市總體規(guī)劃，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況布置排水管網(wǎng)，進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較；2）先確定排水區(qū)域和排水體制，然后布置排水管網(wǎng)，應(yīng)按叢支管到干管的順序進(jìn)行布置；3）充分利用地形，采用重力流排出污水和雨水，并使管線最短和埋深最小；4）協(xié)調(diào)好與其他管道、電纜和道路等工程的關(guān)系，考慮好與企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)的銜接；5）規(guī)劃時(shí)考慮到使管渠的施工、運(yùn)行和維護(hù)方便；6）近遠(yuǎn)期規(guī)劃相結(jié)合，考慮發(fā)展，盡可能安排分期施工。二、排水管網(wǎng)布置的形式：排水管網(wǎng)一般布置成樹(shù)狀網(wǎng)，根據(jù)地形不同，可采用正交式和平形式。正交式是排水干管與地形等高線垂直相交，主干管與等高線平行敷設(shè)，適用于地形平坦略向一邊傾斜的城市；平形式是排水干管與等高線平行，而主干管與等高線基本垂直，適用于地形坡度很大時(shí)減小管道的埋深，避免設(shè)置過(guò)多的跌水井。由于各城市地形差異很大，排水管網(wǎng)的布置應(yīng)緊密結(jié)合個(gè)區(qū)域地形特點(diǎn)和排水體制進(jìn)行，并考慮排水管渠流動(dòng)的特點(diǎn)，即大流量干管坡度小，小流量之管坡度大。實(shí)際工程往往結(jié)合上述兩種布置形式，構(gòu)成豐富的具體布置形式，如截流式、分區(qū)式、分散式、環(huán)繞式等。本次設(shè)計(jì)采用完全分流制排水系統(tǒng)體制，即將生活污水和工業(yè)廢水在污水管道系統(tǒng)內(nèi)排放，而雨水在雨水管道系統(tǒng)內(nèi)排放。第一部分污水管道系統(tǒng)污水量計(jì)算1.居民區(qū)污水量計(jì)算1、居民綜合生活用水定額（平均日），根據(jù)某縣當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和水資源充沛程度，結(jié)合給水專(zhuān)業(yè)規(guī)劃和給水工程發(fā)展的條件綜合分析確定。由于缺乏實(shí)際用水資料，查《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》中“綜合生活用水定額”表。某縣地處甘肅黃河以東地區(qū)，屬二區(qū)中小城市，又由于按近期規(guī)劃設(shè)計(jì)，故采用平均日綜合生活用水定額120L/（cap·d）。居住人口按近期內(nèi)362人/公根據(jù)某縣縣城性質(zhì)、較小的規(guī)模、國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展較大潛力、城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)和較大的用水變化幅度，去排放系數(shù)為0.9，所以居民綜合生活污水定額為120×0.9=108L污水管網(wǎng)是按最高日最高時(shí)污水排放流量進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在計(jì)算居民生活污水量或綜合生活污水量時(shí)，采用平均日污水量定額和相應(yīng)的總變化系數(shù)。其中平均日污水量為8.55L總變化系數(shù)為2.102、工廠作為集中流量，根據(jù)所提供的日平均流量及工作班次，變化系數(shù)，確定這些單位最大秒流量。3.管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算污水管網(wǎng)的管道必須與其服務(wù)的所有用戶(hù)連接，將用戶(hù)排放的污水收集匯總到較大的管道中，再匯總到污水輸送干管中，然后輸送至污水廠。在污水收集和輸送過(guò)程中，污水管道的流量從管網(wǎng)的起始端到末端不斷地增加，管道的直徑也隨之不斷增大。為了污水管道連接和清通方便，污水管道的交叉處和轉(zhuǎn)彎處以及直線管道上每隔一定距離需要設(shè)置檢查井。由于污水管道中的水流是重力流，水面高度亦逐漸降低，需要逐漸增加污水管道的埋設(shè)深度，形成滿(mǎn)足污水流動(dòng)的水力坡度。具體計(jì)算見(jiàn)污水管道設(shè)計(jì)流量表（二）污水管道設(shè)計(jì)參數(shù)1、設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度(污水管道中水深h和管道直徑D的比值):污水管道按非滿(mǎn)管流設(shè)計(jì)，原因有：1）污水流量時(shí)隨時(shí)變化的，而且雨水或地下水可能通過(guò)檢查井蓋或管道接口滲入污水管道。有必要保留一部分管道內(nèi)的空間，為未預(yù)見(jiàn)水量的增長(zhǎng)留有余地，避免污水溢出而妨礙環(huán)境衛(wèi)生；2）污水管道內(nèi)沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體，需留出適當(dāng)?shù)目臻g，以利管道內(nèi)的通風(fēng)，排除有害氣體；3）便于管道的疏通和維護(hù)管理。管道的最大設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度管徑D或渠道高度H(mm)最大設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度h/D或h/H200～3000.60350～4500.70500～9000.75≥10000.802、設(shè)計(jì)流速（與設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度相對(duì)應(yīng)的水流平均流速）：為了防止管道中產(chǎn)生淤積或沖刷，設(shè)計(jì)流速限制在最大和最小設(shè)計(jì)流速范圍內(nèi)。最小設(shè)計(jì)流速是保證管道內(nèi)不產(chǎn)生淤積的流速，其與污水中所含懸浮物的成分和粒度有關(guān)，與管道的水力半徑和關(guān)閉的粗糙系數(shù)有關(guān)。根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定污水管渠在設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度下最小設(shè)計(jì)流速為0.6m/s；最大設(shè)計(jì)流速是保證管道不被沖刷損壞的流速，其值與管道材料有關(guān)，通常金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為10m/s，非金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為5m/s。3、最小管徑：在街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)最小管徑為200m，在街道下的最小管徑為300m。在進(jìn)行管道水力計(jì)算時(shí)，由管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算得出的管徑小于最小管徑時(shí)，應(yīng)采用最小管徑。4、最小設(shè)計(jì)坡度（相應(yīng)于最小設(shè)計(jì)流速的管道坡度）：設(shè)計(jì)坡度與設(shè)計(jì)流速的平方成正比，與水力半徑的4/3次方成反比。規(guī)范規(guī)定最小管徑對(duì)應(yīng)的最小設(shè)計(jì)坡度：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.004；管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。5、污水管道埋設(shè)深度：污水管道的埋設(shè)深度指管道的內(nèi)壁底部離開(kāi)地面的垂直距離；管道的頂部離開(kāi)地面的垂直距離稱(chēng)為覆土厚度。在實(shí)際工程中，污水管道的造價(jià)由選用的管道材料、管道直徑、施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件和管道埋設(shè)深度等四個(gè)主要因素決定，合理確定管道埋設(shè)深度可以有效降低管道建設(shè)投資。由于某縣最大冰凍深度為1.0m，且為了滿(mǎn)足以下三個(gè)因素的要求：1）防止管道內(nèi)水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞管道，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；2）防止地面動(dòng)荷載而損壞管道，車(chē)行道下污水管道最小覆土厚度不宜小于0.7m；3）滿(mǎn)足街區(qū)給水連接管銜接的要求，污水出戶(hù)連接管的最小埋深一般采用0.5～0.7m，則污水支管起點(diǎn)最小埋深也應(yīng)有0.6～0.7m。綜上確定污水主干管和干管的起點(diǎn)埋深為2.0m，支管起點(diǎn)的埋深為1.5m。6、污水管道的銜接方式：污水管道在檢查井中銜接遵循兩個(gè)原則，其一避免上游管道形成回水造成淤積，其二在平坦地區(qū)應(yīng)盡可能提高下游管道的標(biāo)高以減少埋深。管道常用的銜接方式有水面平接和管頂平接兩種。水面平接法一般適用于上、下游管道直徑相同，特別是在平坦地區(qū)采用，因?yàn)檫@種銜接方法較管頂平接方法要求下游埋深??；而管頂平接一般會(huì)使上、下游管道內(nèi)水面有一定落差，因而不容易形成回水，但下游管道的埋深可能增加，在地面平坦地區(qū)會(huì)增大管網(wǎng)造價(jià)，所以適用于地面坡度較大或下游管道直徑大于上游管道直徑時(shí)采用；如下游管道地面坡度急增時(shí)，下游管徑可能小于上游管道，此時(shí)應(yīng)采用管底平接法。本次設(shè)計(jì)污水管道的銜接方式采用水面平接法。7、污水管道材料、接口方式和基礎(chǔ)形式：1）混凝土管與鋼筋混凝土管：預(yù)制混凝土管和鋼筋混凝土管的直徑范圍為150～2600mm，為了抵抗外壓力，管徑大于400mm時(shí)，一般配加鋼筋，制成鋼筋混凝土管?；炷凉芘c鋼筋混凝土管的管口形狀有平口、企口、承插口等?；炷凉艿脑铣渥?，設(shè)備、制造工藝簡(jiǎn)單，所以被廣泛采用。但兩種管材的主要缺點(diǎn)是抗酸、堿浸蝕及抗?jié)B性能較差、關(guān)節(jié)較短、接頭多。在地震強(qiáng)度大于8度地區(qū)及飽和松砂、淤泥、沖填土、雜填土地區(qū)不宜采用。2）排水鑄鐵管：排水鑄鐵管質(zhì)地堅(jiān)固，抗壓與抗震性強(qiáng)，每節(jié)管子較長(zhǎng)，接頭少。但其價(jià)格較高，對(duì)酸堿的腐蝕性較差。主要用于受較高內(nèi)壓、較高水流速度的沖刷或?qū)節(jié)B漏要求高的場(chǎng)合。3）陶土管：陶土管內(nèi)表面光滑，摩阻小，不易淤積，管材致密，有一定抗?jié)B性，耐腐蝕性好，便于制造。但其質(zhì)脆易碎，管節(jié)短，接頭多，材料抗折性能差。適用于排除侵蝕性污水或管外有侵蝕性地下水的自流管及街坊內(nèi)部排水與城鄉(xiāng)排水系統(tǒng)的連接支管。4）塑料排水管：塑料管表面光滑、水力性能好、水頭損失小、耐腐蝕、不易結(jié)垢、重量輕、加工和接口方便、漏水率低等優(yōu)點(diǎn)。塑料排水管的制造材料亦主要是聚丙烯--丁二烯—苯乙烯（ABS）、聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、硬聚氯乙烯（UPVC）等，其中PE、HDPE和UPVC管的應(yīng)用廣泛。5）溝渠：溝渠口徑較大，通常在現(xiàn)場(chǎng)澆制或砌裝。使用的材料可為混凝土，鋼筋混凝土，磚、石、混凝土塊，鋼筋混凝土塊等。其斷面形式一般不采用圓形，而是根據(jù)力學(xué)、水力學(xué)、經(jīng)濟(jì)性和養(yǎng)護(hù)管理上的要求來(lái)選擇溝渠的斷面形式，常用的友伴橢圓形、馬蹄型、拱頂矩形、蛋形、矩形、弧形流槽的矩形、帶低流槽的矩形和梯形等。本次設(shè)計(jì)中當(dāng)?shù)刈援a(chǎn)磚、混凝土及混凝土管，并考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)的評(píng)價(jià)，所以管徑小于400mm的管道采用混凝土管，大于400mm的管道采用鋼筋混凝土管。(三)污水管道系統(tǒng)水力計(jì)算及設(shè)計(jì)根據(jù)上述原則及規(guī)范，由上游管段開(kāi)始，進(jìn)行各管段水力計(jì)算，確定管段直徑和坡度。從污水管網(wǎng)技術(shù)合理性和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，一方面要使管道坡度盡可能與地面坡度平行，以減少管渠埋深，同時(shí)必須保證合理的設(shè)計(jì)流速，使管渠不發(fā)生淤積和沖刷。1）不計(jì)算管段確定：當(dāng)設(shè)計(jì)污水流量小于一定值時(shí)，已經(jīng)沒(méi)有管徑選擇的余地，可不通過(guò)計(jì)算直接采用最小管徑。對(duì)于街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)最小管徑200mm，最小設(shè)計(jì)坡度為4‰，當(dāng)設(shè)計(jì)流量小于9.19L/S時(shí)，可以直接采用最小管徑；對(duì)于街道下的最小管徑300mm，最小設(shè)計(jì)坡度為3‰，當(dāng)設(shè)計(jì)流速小于14.63L/S時(shí)，可以直接采用最小管徑。2）較大坡度地區(qū)管段設(shè)計(jì)：根據(jù)地形和管段兩端節(jié)點(diǎn)處的埋深條件，計(jì)算出期望坡度；根據(jù)設(shè)計(jì)流量、期望坡度和最大充滿(mǎn)度進(jìn)行水力計(jì)算，得出計(jì)算管徑；根據(jù)設(shè)計(jì)流量、坡度和管徑計(jì)算出管內(nèi)實(shí)際的充滿(mǎn)度和流速。3）平坦或反坡地區(qū)管段設(shè)計(jì)可直接查詢(xún)《污水管最大管徑表》；4）管段銜接設(shè)計(jì)：根據(jù)具體情況選用選用三種銜接方法（管底平接、水面平接和管底平接）之一，以確定本管段的起點(diǎn)埋深，然后用本管段設(shè)計(jì)確定的管徑、坡度、充滿(mǎn)度等以及管段長(zhǎng)度，推求本管段的終端埋深，作為下游管段的銜接方式。所有水力計(jì)算結(jié)果包括各段長(zhǎng)度、流量、流速、充滿(mǎn)度、管徑和坡度以及各管段的埋深軍匯總成表計(jì)算。第二部分雨水管道系統(tǒng)（一）雨水管渠布置城市雨水管區(qū)系統(tǒng)是由于水口、雨水管渠、檢查井、出水口等構(gòu)筑物組成的整套工程設(shè)施。一般考慮以下幾方面：1）充分利用地形，就近排入水體。2）盡量避免設(shè)置雨水泵站；3）結(jié)合街區(qū)及道路規(guī)劃布置；4）雨水管渠采用明渠和暗管相結(jié)合的形式；5）雨水出口的布置有分散式和集中式兩種布置；6）充分利用地形，選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)蓄水體，以調(diào)節(jié)洪峰，降低溝道設(shè)計(jì)流量，減少泵站的設(shè)置數(shù)量。7）城市中靠近山體建設(shè)的區(qū)域應(yīng)考慮在規(guī)劃地區(qū)周?chē)O(shè)置排洪溝。由于某縣城中有明顯的分水線總體上可分為兩大排水區(qū)域，且兩個(gè)區(qū)域都有較大的地形坡度可以利用，所以共設(shè)三條雨水主干管和三個(gè)排放口來(lái)排出整個(gè)城鎮(zhèn)的降雨。并且城鎮(zhèn)西北方有一座山丘，山區(qū)地形坡度大，集水時(shí)間短，洪水歷時(shí)也不長(zhǎng)，所以水流急，流勢(shì)猛，且水流中還夾雜著沙石等雜物，沖刷力大，需及時(shí)攔截并排出沿山坡傾瀉下來(lái)的山洪流量，并通過(guò)排洪溝道將洪水引出保護(hù)區(qū)排入附近水體。（二）雨水量計(jì)算1、暴雨強(qiáng)度公式q=932(1+1.292lgP)/(t+8.22)0.79）地面徑流系數(shù)φ=0.45 重現(xiàn)期p=1a，地面集水時(shí)間t12、地面徑流系數(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦螀^(qū)地面徑流系數(shù)φ=0.45；（三）雨水管渠設(shè)計(jì)參數(shù)1、設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度：雨水較污水清潔得多，對(duì)環(huán)境污染較小，加上暴雨徑流量大，且從減少工程投資的角度講，雨水管渠允許溢流。故雨水管渠的充滿(mǎn)度按滿(mǎn)流考慮，即h/D=1；2、