污水管网设计说明书终极版

《给水排水管网系统》课程设计

说明书

题目：18万人城镇排水管网设计

学 院：环境科学与工程学院

专 业：给排水

班 级：给排水1001

学 号：

学生姓名：

指导教师：

二○一三 年 一月

目录

1 设计任务.................................................................................................................... 3

2 设计题目.................................................................................................................... 3

3 设计依据.................................................................................................................... 3

4 设计原始资料............................................................................................................ 3

4.1 基础资料......................................................................................................... 3

4.2 水文资料......................................................................................................... 4

4.3其他资料.......................................................................................................... 4

5 污水管网设计及计算说明........................................................................................ 4

5.1 确定排水系统的体制..................................................................................... 4

5.2 考虑工业废水与城市生活污水有无合并处理的可能性............................. 5

5.3根据城市污水是分散处理或集中处理，确定污水厂、出水口的位置。.. 5

5.4 污水管道的布置和定线................................................................................. 6

5.4.1 污水管道布线原则.............................................................................. 6

5.4.2 布线方案的确定.................................................................................. 6

5.5 污水管道设计流量的计算............................................................................. 7

5.5.1 街坊排水面积的划分.......................................................................... 7

5.5.2 污水管道设计流量的计算.................................................................. 8

5.5.3 污水设计总流量................................................................................ 10

5.5.4 计算居住区比流量............................................................................ 10

5.5.5 各主干管、干管流量........................................................................ 10

5.5.6各污水主干管、干管的水力计算..................................................... 10

5.6 污水管的连接方式的确定........................................................................... 11

6 雨水管网计算及设计说明...................................................................................... 11

6.1 划分排水区域............................................................................................... 11

6.2雨水管道定线、划分设计管段.................................................................... 12

6.2.1雨水管道定线原则............................................................................. 12

6.2.2 雨水管道定线.................................................................................... 12

6.3 雨水管道设计流量计算............................................................................... 12

6.3.1 重现期和降雨历时的确定................................................................ 12

6.3.2 径流系数 的确定 . .......................................................................... 12

6.3.3 集水时间t 的确定 . ............................................................................ 13

6.3.4 雨水管道设计流量的计算................................................................ 13

6.4 雨水管道水力计算....................................................................................... 13

7 附表.......................................................................................................................... 14

8 附图.......................................................................................................................... 14

1 设计任务

根据任务书给定的资料，综合运用所学的专业知识，进行某城镇排水管网相关设计。

2 设计题目

18万人城镇排水管网设计。

3 设计依据

浙江省相关文件：“关于浙江省某城镇排水工程计划任务书的批复”同意该城镇建设排水管网系统。

4 设计原始资料

4.1 基础资料

1. 城市总平面图一张，比例1∶8000。

2. 城市基础资料

（1）该城镇给水排水普及率为100%，近期规划人口密度和最高日居民生

活用水定额分别为310人/公顷和150 L/cap d。

（2）居住区建筑为6层。

（3）居住区卫生设备：室内有给排水设备和淋浴设备。

（4）城市给水管网供水的工厂A ，用水量为800m 3/d，该厂按三班制工作，每班人数300人，每班淋浴人数为30%；工厂B ，用水量为500m 3/d，该厂按两班制工作，每班人数400人，每班淋浴人数为50%。两个工厂对水质和水压无特殊要求。

（5）铁路车站用水量为500m 3/d。

（6）医院用水量为500m 3/d。

（7）浇洒道路及绿地用水量300m 3/d。

（8）未预见用水量及管网漏水量取值范围15-25%。

（9）居民生活最高日用水量变化情况如下：

4.2 水文资料

（1）此城镇位于浙江省内，土质为砂纸粘土，无地下水，不考虑冰冻。

（2）该地区才用的是杭州市暴雨强度公式。

（3）城市地面覆盖情况 (或根据规划图自定) 及相应的径流系数如下：

4.3其他资料

排水方式：以下两种方式任选一种：

（1） 合流制排水系统

（2） 分流制排水系统

5 污水管网设计及计算说明

5.1 确定排水系统的体制

在城市和工业企业中，通常有生活污水、工业废水和雨水。合理地选择排水体制，是城市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，而且对城市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1。

表1 合流制和分流制的比较

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，对于该市本身来讲，只有一条B 江流过，其对该市以后发展的意义很大，必须保护好江水资源，环保要求高。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，并结合该市的地形，气

候，原有排水设施的状况等因素考虑，本市的排水系统的体制选择完全分流制（雨污分流制）。

5.2 考虑工业废水与城市生活污水有无合并处理的可能性

经过实地水质监测与跟踪结果，该地区污水经局部处理后，其水质符合最新《污水排入城市下水道水质标准》，因此与城市生活污水合并进行处理工业废水与城镇生活污水集中在一起处理。

5.3根据城市污水是分散处理或集中处理，确定污水厂、出水口的位

置。

城市污水分散处理污水处理厂投资大，回报周期长，无太大的必要性。根据上述环境保护的要求和经济技术条件，选定城市污水集中处理的处理方式。

污水厂及出水口位置选在水体下游且地势较低的位置，就是该地区正南方向靠近河流下流的地区。

5.4 污水管道的布置和定线

5.4.1 污水管道布线原则

根据地形划分排水流域。应使干管在最大的合理埋深情况下，流域中污水的绝大部分能靠重力流排出，不设泵站或少设泵站。

并且污水管道的布置和定线遵循了如下原则：

（1）管道系统布置符合地形趋势，一般顺坡排水，取短捷路线，每段管道对应适当的服务面积，汇水面积主要依据地形确定。

（2）尽量减少或避免管道穿越不易通过的地带和构筑物，如高地、地质不良地带等。如必须穿越，要采取必要的处理措施。

（3）安排好控制点的高程。一方面应保证汇水面积的水均能排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地；另一方面又应避免照顾个别控制点而增加全线管道的埋深。

（4）管道坡度骤然变陡时，可适当改变最小管径规定，可由大管径变为小管径。当D=200-300mm时，只能按生产规格减小一级；当D>400mm时，应根据水力计算确定，但管径减小不得超过两级。

（5）管道最小流速为0.6m/s,管道坡度尽可能徐缓。

（6）当污水管道下游是泵站或处理厂时，为了保证安全排水，在条件允许的情况下，可在处理厂之前设置事故溢流口，但要征得环保部门的同意。

5.4.2 布线方案的确定

根据不线原则，我们初步拟定一下两种设计方案：

方案一：

方案二：

通过对以上两种方案的对比和结合地形图，我们发现方案一的大部分管线都是按照地形坡度来设计的，这样大大的减少了管道的埋设深度，减少了经费的投资，并且方案2的主干管和干管的数量太多增加了投资和运行费用。并且方案一的管道分布合理，我们我们决定才用方案一的管道定线。

5.5 污水管道设计流量的计算

5.5.1 街坊排水面积的划分

根据所划分的排水区域，求得排水面积，排水面积如下表所示

表2 排水面积情况表

街区编号

街区面积ha

街区编号

街区面积ha

街区编号

街区面积ha

街区编号

街区面积ha

街区编号

街区面积ha 1 2 3 4 5 6 7 8 15.53 15.92 15.53 15.91 16.37 16.77 16.90 17.34 9 10 11 12 13 14 15 16 15.38 16.74 15.37 15.37 16.20 16.20 15.67 22.02 17 18 19 20 21 22 23 24 15.67 18.28 16.53 15.13 17.08 16.35 16.34 17.22 25 26 27 28 29 30 31 32 20.54 17.78 16.96 8.87 15.49 11.85 12.00 11.66 33 34 35 36 37 38 39 8.92 12.34 8.67 11.79 8.43 10.59 11.47 老城区 （注：居民区详细编号位置详见定线图）

5.5.2 污水管道设计流量的计算

5.5.2.1求居住区的污水流量

根据给水管网设计中居民生活用水定额为150 L/cap d，并且根据0.9的排放系数，可得居民污水定额为q l =150*0. 9=135L /cap . d

由表2可能居民的总面积为582.6ha 所以排水区域在设计使用年限终期所服务的人口数 N l =582.6*310=180000

所以平均日污水流量Q d 计算如下：

Q d =∑[(q l *N l )/86400]=135*180000/86400=281.25L/s

总变化系数公式为：

⎧2. 3(Q

⎪⎩1. 3(Q >1000L /5)

所以 K z =2. 7/(Q d ) 0. 11=2. 7/(281. 25) 0. 11=1. 45

所以居民污水设计流量为：

Q l =K z ∑[(q l *N l ) /86400]=1. 45*135*180000/86400=408L /s

5.5.2.2 公共建筑污水设计流量

因为我们选用的排放系数为0.9。

所以铁路车站的用水量为500*0.9=450m 3/d ；

医院的用水量为 500*0.9=450m 3/d ；

由公共建筑流量Q 2=∑[(q 2*N 2*K 2) /(3600*T 2)]

q 2---------------各公共建筑最高日污水量标准

N 2---------------各公共建筑在设计使用年限终期所服务的用水单位数 K 2---------------各公共建筑物污水量时变化系数

T 2----------------各公共建筑最高日排水小时数

所以 Q 2=（450+450）/(3600*24)=10.42L/s

5.5.2.3 工业废水设计流量

厂A 的用水量为800m 3/d ，根据排放系数为0.9，所以废水量为720m 3/d 厂B 的用水量为500m 3/d ，根据排放系数为0.9，所以废水量为450m 3/d 工业废水的设计流量Q 3为：

Q 3=（450+720）/(3600*24)=13.54L/s

5.5.2.4 工业企业生活污水量和淋浴污水设计计算

查《工业企业设计卫生标准》，一般车间每人每班为25L ，

查《工业企业 工作人员淋浴用水量》，一般车间每人每班40L 。

所以工业企业生活污水和淋浴污水设计流量Q 4：

Q 4=∑(q 4a *N 4a *k 4q 4b *N 4b 3+)(m /d ) 3600T 43600

q 4a ---------各工矿企业职工用水定额

q 4b ---------各工矿企业车间职工淋浴用水定额

N 4a ---------各工矿企业车间最高日职工用水总人数

N 4b --------各工矿企业车间最高日职工淋浴总人数

T 4a ----------各工矿企业车间最高日每班工作小时数

K 4----------各工矿企业车间最高日职工污水班内变化系数， 一般车间采用3.0高温车间采用2.5

因为A 厂按三班制工作，每班人数300人，每班淋浴人数为30%；，厂B 按两班制工作，每班人数400人，每班淋浴人数为50%。

所以

Q 4=25*300*3*3+40*300*3*30%+25*400*2*3+400*40*2*50%

=154.3m 3/d =1.79L/s

5.5.3 污水设计总流量

所以总流量Q ：

Q=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4=433. 75L /s

5.5.4 计算居住区比流量

因为居民污水设计流量为408L/s,居住区面积为582.6ha ，所以居住区比流量为： q 比=Q 1408==0. 483L /ha S 582. 6

5.5.5 各主干管、干管流量

居民区沿线流量为比流量乘以区民区的面积，集中流量我们已经计算得出，从而我们得到各主干管，干管流量计算表。详见（附表1）

5.5.6各污水主干管、干管的水力计算

取管段1为例：

因为污水管道最小埋深为0.7M ，所以我们取节点1的埋深为0.7M ，节点1的地面标高为1087.8M ，节点2的标高为1086.2，管道1长度为579.4M 。

因为节点1的埋深为0.7M ，所以，起点的管内底标高为1087.8-0.7=1087.1M，又因为管段一的流量为20.83L/s,.所以查图《污水管道（n M =0. 014）直径选择图》（最小管径取300mm ）, 可得管段1的直径为300mm ，坡度为0.004。

用公式v 0=R 02/3*I 1/2/n （因为我们才用的是预应力混凝土管，所以n=0.014） q 0=A o *v 0

q /q 0

算出满管流的v 0和q 0然后计算出q /q 0的比值，然后查阅《圆形管渠非满流水力计算表》得到充满度y /D ，和v 的数值。管段1的充满度为0.42，流速为0.748m/s

根据管径和充满度计算管内水深h, h =y , 可得水深为0.42*0.3=0.126m，上端水面标高为管内底标高加上水深，可得为1087.23m ，根据坡度和管长计算管段降落量I*L=0.004*579.4=2.32m，下端水面标高为上端水面标高减去管段降落量，1087.23-2.32=1084.9m，下端管内底为上端管道管内底标高减去管段降落量

1087.1-2.32=1084.78m，下端埋深为下端地面标高减去下端管内底标高，1087.8-1084.78=1.42m。

当节点2作为其他管道的起点时要考虑节点2的埋深必须大于等于1.42m 。 其他管段的水力计算过程与管段1相似，从而我们的到得到各主干管，干管的水力特性。（详见 附表2）

5.6 污水管的连接方式的确定

该管网系统才用检查井连接和管顶平接的连接方式，节点处，管径改变处，坡度改变处，方向改变处都设置检查井，然后管段每30M 设置一个检查井。

6 雨水管网计算及设计说明

6.1 划分排水区域

该地区因为采用雨水，污水完全分流的的分流制排水系统，并且中间有河流贯穿，所以我们才用暗管排水并且雨水就近排入河流的方法。下面的图为我们划分的排水区域图。

图2 雨水排水区域划分图

6.2雨水管道定线、划分设计管段

6.2.1雨水管道定线原则

（1）污水管道定线遵循的原则同样适用于雨水管道定线。

（2）主要居住区采用暗管就近排放雨水，并设置检查井，偏远地区采用明渠就 近排放雨水（公园除外）。

（3）雨水管道最小流速0.75m/s，最大流速同污水管道。

6.2.2 雨水管道定线

结合雨水管道定线原则，我们拟定的雨水管道如下：

图3 雨水干管走向图

6.3 雨水管道设计流量计算

6.3.1 重现期和降雨历时的确定

由原始资料可得因该地区处于杭州地区，降雨充沛，但是不是特别重要的区，因此取重现期为1年 降雨历时t 1=15min。

6.3.2 径流系数

的确定

表3：该地区的径流系数

我们根据上表确定平均径流系数

30%*0.9+20%*0.85+50%*0.15=0.515

6.3.3 集水时间t 的确定

根据公式t

=t 1+mt 2，t 2=∑

L

，可得每段管段的排水时间。 60v

其中t -集水时间

t 1-降雨历时

m -折减系数

t 2-流行时间 L -各管段长度

v -各管段满流时水流速度

6.3.4 雨水管道设计流量的计算

根据上述数据及杭州市暴雨强度公式q =雨水设计流量 Q

167*10. 6(1+7. 736lg p )

， 0. 686

(t +6. 403)

=ψqF ，可得城市雨水暗管设计流量如附表3所示。

6.4 雨水管道水力计算

以管段1为例计算（其他管道的计算同管段1）。

已知管段设计流量为3586.05L/s。地面标高起点为1087.98m 终点表高为1085.26M 。管长587.5M ，汇水面积为55.28ha 。我们选用1600mm 的管径，坡度设计为0.0016。坡降为S *L =0. 94m 。

我们起点埋深设计为3M ，从而得到管内底的起点标高为1084.98M ，因为坡降为0.94m ，所以我们的终点管内底标高为1084.05m ，所以管段终点埋设深度为

1.22m, 所以管内的实际流速为1.78m/s，符合设计规范。

所以下表为管段1的水力计算表。

表4：雨水管段1的水力计算表

7 附表

附表1：《污水管网干管、主干管水力计算表》 附表2：《污水管道设计流量计算表》

8 附图