管网排水课程设计说明书.docx
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管网排水课程设计说明书
目录
第一章原始资料—————————————————————2
第二章城市设计概况———————————————————4
2.1城市概述———————————————————————4
2.2设计范围———————————————————————4
第三章污水管道的设计——————————————————5
3.1街坊面积的计算————————————————————5
3.2城市污水设计流量的计算————————————————5
3.3管网布置———————————————————————6
3.4划分设计管段，计算各管段的设计流量——————————7
3.5污水管段的水力计算——————————————————7
第四章雨水管道的水力计算————————————————10
4.1雨水管渠系统的平面布置特点——————————————10
4.2雨水管渠系统的水力计算的设计参数———————————10
4.3雨水管渠系统的设计步骤和水力计算———————————10
4.4水力计算中应注意的问题————————————————11
第五章设计心得—————————————————————11
第一章原始资料
一、设计任务：
根据给定的原始资料，进行城市排水工程的规划以及排水管网的扩大初步设计。
二、原始资料：
1、比例尺1：
10000的城市总平面图一张。
图上标有间隔1米的等高线，城市区域的划分、工厂以及大型独立性公共建筑物的位置如图所示。
2、人口密度：
区号
人口密度（人/104m2）
1
320
2
345
3、各区的卫生设备情况
区号
房屋卫生设备情况
1
室内有给水排水设备和沐浴设备
2
室内有给水排水设备，并有沐浴和集中热水供应
4、城市位于河南省北部
5、工业企业生活污水情况：
（1）造纸工厂
工人数：
一班500人；二班480人；三班484人。
其中，每班人数中52%人在热车间工作。
车间特征
沐浴职工人数（占本车间人数%）
热脏车间
70
一般车间
40
（2）皮革工厂
工人数：
一班760人；二班700人；三班710人。
其中，每班人数中48%人在热车间工作。
车间特征
沐浴职工人数（占本车间人数%）
热脏车间
80
一般车间
40
6、工业企业工业废水情况：
企业名称
日废水量（m3/日）
造纸厂
3700
皮革厂
2600
7、公共建筑排水情况：
名称
最高日排水量（m3/日）
公共浴室
490
火车站
640
8、市区覆盖情况：
（%）
区域
各种屋面
公园与绿地
路面（混凝土沥青）
非铺砌土路面
1
40
15
35
10
2
35
25
25
15
9、气象资料：
该市的雨量公式：
q=2220（1+0.92㏒P）
（t+10）0.93夏季主导风向：
北
10、水文、地质资料：
排水管道铺设地区的土壤为亚粘土。
土壤的冰冻深度为0.6米。
地下水位在地表以下8米。
水体的最高水位73米，最低水位71米，常水位72米。
第二章城市设计概况
1.城市概述
该城市位于福建北部，整体划分为三个区，I、II之间为河流，I、III之间为铁路，地形较复杂，城市中间河流的走向为自北向南，夏季主导西南风，详见排水管网平面设计图。
2.设计范围
（1）设计说明书一份：
①设计概述：
城市概况、设计范围、设计资料
②排水量的计算、排水方案的选择
③管道系统平面布置说明
④泵站及污水厂、出水口位置的确定
⑤水力计算书，污水要求计算面积最大区域的所有污水干管及主干管，其他区域包含控制点在内的干管和主干管以及雨水干管一条。
（2）扩初设计总平面图一张（要求干管及主干管），并标出一条主干管的相应水力计算参数。
（3）绘制扩初设计排水干管的纵剖面图一张，要求绘出剖出的管道及连接管的具体位置。
第三章污水管道的设计
（一）街坊面积的计算
（1）将图纸中的所有街坊面积进行编号，包括工厂在内总共有232块。
（2）在CAD图上直接测量面积，根据长度比为1:
100来换算，（详见附表一）。
（二）城市污水设计流量计算
城市污水设计总流量包括居民生活污水设计流量Q1、工业企业废水设计流量Q2、工业企业生活污水和淋浴污水设计流量Q3、公共建筑污水设计流量Q4四部分。
1）
计算城市居民生活污水设计流量Q1（详见附表二）
式中Q1——居住区污水设计流量（L/s）
N——设计人口数；
n——居住区生活污水定额（L/（cap·d））；
Kz——生活污水量总变化系数；
cap——“人”计量单位。
2）
计算工业企业废水设计流量Q2（详见附表三）
式中Q2——工业废水设计流量，L/s；
m——生产过程中每单位产品的废水量标准，L/单位产品
M——产品的平均日产量；
T——每日生产时数；
KZ——总变化系数，与工业企业性质有关。
日变化系数为1，时变化系数可以由书中查得。
3）计算工业企业生活污水和淋浴污水设计流量Q3，（详见附表四）。
式中：
Q3——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s；
A1——一般车间最大班职工人数，人；
B1——一般车间职工生活污水量标准，为25（L/（人.班））；
T——每班工作时数，h。
K1——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计；
A2——热车间最大班职工人数，人；
B2——热车间职工生活污水量标准，为35（L/（人.班））；
K2——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计；
C1——一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人；
D1——一般车间的淋浴污水量标准，为40（L/（人.班））；
C2——热车间最大班使用淋浴的职工人数，人；
D2——热车间的淋浴污水量标准，为60（L/（人.班））；
4）计算公共建筑污水设计流量Q4，（详见附表五）。
式中：
Q4——公共建筑生活污水设计流量，L/s；
S——公共建筑最高日生活污水量标准（L/（d.人）），一般按《建筑给水排水设计规范》中有关公共建筑的用水量标准选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用。
Kh——时变化系数，是最高日最大时污水量与最高日平均时污水量的比值。
本次设计取1。
5）计算城市污水设计总流量Q，（详见附表六）。
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
（三）管网布置
1.确定排水体制
根据《室外排水设计规范》规定，一般新建的城市和地区排水系统采用分流制。
但在附近有水量充沛的河流或近海，发展又受到限制的小城镇地区；在接到较窄地下设施较多，修建污水和雨水两条管线有困难的地区；活在雨水稀少，废水全部处理的地区等，采用合流制排水系统。
考虑该城市地形等条件，以及环境保护的要求、造价和维护管理等方面，该城市采用完全分流制。
2.划分排水流域
综合考虑地形、地势等因素，该城市正好三个区被河流和铁路分别隔开成独立整体因此将其分为三个排水区域。
3.选择污水厂和出水口的位置
根据该城市地形和风向等，将其污水厂设置在河流中下游的临近河流的地方，具体见排水管网平面设计图。
4.管道定线
管道定线一般按主干管、干管、支管的顺序依次进行。
定线遵循尽可能在管线较短或埋深较浅的情况下让最大区域的污水能自流排出的原则。
在定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般宜顺坡排水。
在地形平坦的地区宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行敷设；在定性倾向河道的坡度很大时，主干管与等高线垂直，干管与等高线平行。
5.确定控制点
控制点是对管道系统的埋深起控制作用的点，分析该城市的地形，将其控制点分别三个区各选一个，I区选在离污水厂较远处1点，II区选在离污水厂较远的47点。
（四）划分设计管段，计算各管段的设计流量
1）划分设计管段
设计管段是在两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段。
确定了检查井的位置即划分了管段。
一般凡是有集中流量汇入、旁侧管道接入、转弯或在直管段管径长度较长的地方均可作为设计管段的起迄点。
2）各管段设计流量的计算（详见附表七）
设计流量包括：
本段流量q1:
是从管段沿线街坊流来的污水量；
转输流量q2:
是从上游管段和旁侧管段流来的污水量；
集中流量q3：
从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量（包括工业企业的工业废水、生活污水、淋浴污水量）。
1Ⅰ区的污水量标准n取120L/（cap·d）,人口密度p取320（cap/ha），故
=120*320/86400=0.444
2Ⅱ区的污水量标准n取160L/（cap·d）,人口密度p取345（cap/ha），故
=160*345/86400=0.639
（五）污水管段的水力计算（详见附表八）
1.污水管道水力计算的设计数据
（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的比值称为设计充满度。
当h/D=1时称为满流，h/D<1时称为非满流。
最大设计充满度的规定如下表所示
管径D或暗渠高H（mm）
最大设计充满度（h/D或h/H）
200-300
0.55
350-450
0.65
500-900
0.70
≧1000
0.75
（2）设计流速
最大设计流速：
非金属管道的最大设计流速为5m/s；金属管道的最大设计流速为10m/s。
本次设计采用非金属管。
最小设计流速：
最小设计流速为0.6m/s，随着设计流量逐段增加，其流速也相应增加。
下一管段的流速应比上一管段的流速大。
（3）最小管径和最小设计坡度
在街区和厂区内的最小管径为200mm，其相应的最小设计坡度为0.004；在街道下的最小管径为300mm，相应的最小设计坡度为0.003。
当街区厂区的流量小于9.19L/s、街道流量小于14.63L/s时则称为不设计管段，直接采用最小管径和相应的最小坡度而不进行水力计算。
（4）污水管道的埋设深度
污水管道的最小覆土厚度，一般应满足以下三个因素的要求：
a）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，有保温措施或水温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以较大
b）在车行道下管顶最小覆土厚度一般不小于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荷载的影响，其最小覆土厚度值也可以适当减小。
c）为了能使污水顺利排出，污水出户管的最小埋深一般在0.5-0.7m，所以街坊污水管道起点埋深为0.6-0.7m。
备注：
干燥土壤最大埋深不超过7-8m，多水、流砂、石灰岩土壤最大埋深不超过5m；一般埋深不超过5m；
根据所给的水文地质资料，排水管道铺设地区的土壤为亚粘土。
土壤的冰冻深度为0.6米。
地下水位在地表以下8米。
水体的最高水位73米，最低水位71米，常水位72米
因此，最大设计埋深不能超过7米，一旦超过则应设置提升泵站。
本设计中管道的起始埋深均设为大于等于1米。
2.污水管道的衔接
（1）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。
（2）管道衔接的方法，通常有水面平接和管顶平接两种。
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。
由于上游管段中的水面变化较大，水面平接时在上游管段内的实际水面标高有可能低于下游管段的实际水面标高，因此，在上游管段中易形成回水。
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。
采用管顶平接时，不易于在上游管段产生回水，但下游管段的埋深将增加。
无论采用哪种衔接方法，下游管段起端的水面和管内底标高都不得高于上游管段终端的水面和管内底标高。
3.水力计算步骤
（1）从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度和地面标高；
（2）计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时的参考；
（3）确定起始管段的管径以及设计流速v、设计坡度i、设计充满度h/D；
（4）确定其它管段的设计参数；
（5）计算各管段上端、下端的水面、管内底标高及埋设深度。
第四章雨水管道的设计
（一）雨水管渠系统平面布置特点
1.充分利用地形，就近排入水体。
2.根据城市规划布置雨水管道。
通常应根据建筑物的分布，道路布置及街区内部的地形等布置雨水管道，使街区内绝大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管道。
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。
备注：
该城市建筑密度高，交通量较大，因此不考虑采用明渠，而采用雨水暗管。
（二）雨水管渠水力计算的设计参数
1.设计充满度
雨水管道设计充满度按满流考虑，即h/D=1。
2.设计流速
雨水管渠的最小设计流速应大于污水管道，满流时管道内最小设计流速为0.75m/s；明渠内最小设计流速为0.40m/s。
对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；管渠设计流速应在最小流速和最大流速范围内。
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.最小埋深与最大埋深（具体规定同污水管道）
（三）雨水管渠系统的设计步骤和水力计算
（1）划分排水流域和管道定线;
（2）划分设计管段；
（3）划分并计算各设计管段的汇水面积（由于初次计算所以街道不纳入汇水面积内）；（见附表九）
（4）确定各个排水流域的平均径流系数值；
根据该城市的覆盖情况，可求得雨水干管所在区域的径流系数
一区：
Ψav=∑Fi·Ψi/F=40%*0.9+15%*0.15+35%*0.90+10%*0.3=0.728
（5）确定设计重现期P、地面集水时间t1；
根据该城市的建筑密度情况，地形坡度和地面覆盖种类，以及街区内设置雨水暗管，确定地面集水时间t1采用10min。
（本设计中重现期采用1a）
（6）求单位面积径流量；
q0=ψq=0.728*2220（1+0.92㏒P/）/（t+10）0.93
（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、管内底标高和管道埋深值等。
计算时需先确定管道起点的埋深或是管内底标高；（见附表十）
（8）绘制雨水管道平面图和纵剖面图。
（四）水力计算中应注意的问题
（1）在计算中，碰到下游管段的设计流量小于上游管段的设计流量时，下游管段的设计流量应取上游管段的设计流量。
（2）支管与干管的计算是同时进行计算的，在支管与干管相交的检查井处，必然会有两个∑t2和两个管内底标高值。
相交后的下游管段水力计算时，应采用大的∑t2和最小的管内底标高。
（3）在水力计算中，管道坡度变化不大时，随着流量的增大，流速应该是逐渐变大或不变，应遵循下游的流速大于或等于上游的流速，防止水流形成回流。
第五章．设计心得
一转眼之间，一周的课设就这样过去了，通过这次的课设实践，不仅对平时所学的而又不知如何应用的知识有了深一步的了解，对如何将理论与实践相结合有了更进一步的了解，同时也教会了我怎么在实践的过程中去解决所遇到的问题。
课设是专业课程知识综合应用的实践训练，是我们踏入工作之前的一个很好的实践平台，进一步了解专业知识的具体应用，同时发现自己在平时学习中所忽略的内容。
通过这次的课设，除了学会了该怎么进行一个城市给排水管网的初步设计外还有一个排水管网设计的具体步骤。
对其每一步计算的方法，其之间的关系，计算结果的运用都有了更深一步的了解。
给水系统中的各给水构筑物的作用也在这次设计得以巩固。
当然，印象最深的是流量的分配校核，管间环环相扣，需考虑全面，又能够经济，要找一个最佳方案还是很难定夺的。
其次，通过这次设计，CAD、excel等软件操控能力也得到提高。
不仅在学术知识有所突破，和同学们间的沟通、交流也有所增进。
一起度过了愉快的两周。
当然也在同时培养了独立思考，有问题时首先是查找书本，资料，从中受益非线。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
附表1：
街坊面积
一区
二区
街坊编号
面积（ha）
街坊编号
面积（ha）
街坊编号
面积（ha）
街坊编号
面积（ha）
街坊编号
面积（ha）
街坊编号
面积（ha）
街坊编号
面积（ha）
1
2.24
38
2.91
75
3.91
111
8.19
148
1.91
185
5.99
222
3.97
2
11.52
39
8.29
76
15.46
112
4.79
149
1.68
186
8.67
223
4.29
3
4
40
11.2
77
1.39
113
16.5
150
11.24
187
7.21
224
4.02
4
5.75
41
8.44
78
3.08
114
5.79
151
2.54
188
5.9
225
3.02
5
5.99
42
9.47
79
1.77
115
5.86
152
8.69
189
7.65
226
1.66
6
3.67
43
7.03
80
7.11
116
2.73
153
3.52
190
10.84
227
0.57
7
3.81
44
16.34
81
8.58
117
8.26
154
8.25
191
8.36
228
8.13
8
2.18
45
16.67
82
17.27
118
12.52
155
3.12
192
8.61
229
6.69
9
3.85
46
16.03
83
22.73
119
22.03
156
6.96
193
6.64
230
8.76
10
3.01
47
15.33
84
4.41
120
9.2
157
7.38
194
5.67
231
0.6
11
7.28
48
10.4
85
5.49
121
30.44
158
8.94
195
6.55
232
2.97
12
8.11
49
5.93
86
4.55
122
55.44
159
10.9
196
4.6
233
13
4.95
50
7.68
87
7.27
123
4.71
160
3.66
197
6.97
234
14
8.36
51
3.16
88
9.02
124
4.72
161
8.28
198
8.62
235
15
6.22
52
5.22
89
7.37
125
6.65
162
3.32
199
7.43
236
16
3.19
53
7.53
90
11.89
126
9.18
163
10.7
200
5.13
17
7.07
54
7.23
91
0.85
127
8.47
164
9.85
201
2.84
18
4.92
55
2.35
92
4.36
128
2.12
165
3.73
202
4.6
19
8.7
56
1.18
93
1.12
129
1.19
166
8.61
203
6.24
20
7.05
57
2.72
94
2.28
130
2.45
167
8.6
204
3.2
21
3.86
58
0.78
95
2.37
131
6.66
168
4.12
205
4.47
22
2.7
59
4.26
96
0.14
132
2.95
169
5.8
206
3.81
23
4.5
60
21.44
97
1.93
133
17.09
170
9.25
207
4.21
24
3.42
61
15.8
98
2.41
134
10.25
171
11.15
208
2.76
25
6.42
62
17.09
99
1.62
135
7.9
172
13.56
209
4.69
26
4.21
63
9.19
100
1.08
136
9.09
173
8.63
210
0.82
27
4.56
64
16.5
101
5.44
137
1.51
174
12.8
211
5.57
28
3.49
65
12.19
102
3.36
138
2.57
175
17.39
212
3.71
29
4.26
66
8.41
103
2.99
139
5.1
176
14.34
213
6.57
30
6.76
67
6.37
104
1.65
140
2.97
177
9.71
214
4.22
31
3.9
68
5.28
105
4.81
141
2.56
178
6.84
215
5.59
32
25.22
69
6.07
106
3.92
142
0.75
179
7.45
216
3.08
33
26.1
70
4.26
107
1.43
143
6
180
5.24
217
5.42
34
22
71
1.57
108
1.61
144
3.56
181
4.75
218
1.67
35
19.01
72
2.15
109
3.88
145
4.85
182
10.38
219
5.25
36
8.99
73
6.42
110
2.33
146
2.61
183
7.22
220
4.26
37
9.51
74
0.99
147
2.77
184
4.82
221
3.51
总和
755.54
771.9
附表2各区生活污水量计算
居住区名称
排水流域编号
居住区面积（ha）
人口密度（cap/ha）
居住人数（cap）
生活污水定额（L/cap.d）
平均污水量
总变化系数（Kz）
设计流量
（m3/d）
（m3/h）
L/s
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