排水工程课程设计报告书.docx
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排水工程课程设计报告书
师大学环境科学与工程学院
课程设计报告
课程名称：
排水工程
设计题目：
某城市排水管网初步设计
姓名：
傅浩然
专业：
环境工程
班级：
二班
学号：
6
指导教师：
浩
2016年11月7日
设计题目
某城镇污水管网初步设计
学生
傅浩然
专业
环境工程
学号
6
班级
二班
指导教师
浩
成绩
评语：
指导教师签字：
年月日
教研室意见：
签字：
年月日
学院意见：
签字：
年月日
摘要：
本次的排水管网课程设计任务是进行某城镇的污水管网的初步设计。
根据课程设计任务书上所提供的各种数据与材料，并结合参考文献上的公式和经验数据，本次设计采用雨水污水分流制排放体系。
具体容包括污水干管与主干管的排水管网布置，首先在所提供的城市平面上进行排水管网的初步设计，此时需要考虑流量要求、施工条件、成本节约等因素。
其后确定管网排布设计无误后，进行排水设计管段的水力计算，其中包括各设计管段的管长、设计流量、管道数据的选取（流量、流速、管径、充满度）、管道输水能力、标高（地面、管水面、管底）、以与管道埋深等等。
关键词：
主干管干管支管
1设计任务与设计资料………………………………………………………………1
1.1课程设计任务………………………………………………………………………1
1．2课程设计原始资料…………………………………………………………………1
1．2．1城市规划资料……………………………………………………………………1
1．2.2课程设计原始资料………………………………………………………………1
1．2.3课程设计原始资料………………………………………………………………2
1．3课程设计原始资料…………………………………………………………………2
1．3.1课程设计原始资料………………………………………………………………2
1.3.2课程设计原始资料………………………………………………………………3
1.3.3课程设计原始资料………………………………………………………………3
2污水管道设计计算……………………………………………………………………4
2.1在小区平面图上布置污水管道……………………………………………………4
2.2街区编号并计算其面积…………………………………………………………4
2.3划分设计管段，计算设计流量……………………………………………………4
2.4水力计算……………………………………………………………………………7
2.4.1水力计算…………………………………………………………………………7
2.4.2水力计算…………………………………………………………………………7
2.4.3水力计算…………………………………………………………………………8
2.4.4水力计算…………………………………………………………………………8
2.4.5水力计算…………………………………………………………………………8
2.4.6水力计算…………………………………………………………………………9
3绘制管道平面图和纵剖面图见附录………………………………………………10
4结论…………………………………………………………………………………10
参考文献………………………………………………………………………………11
附录………………………………………………………………………………12
1设计任务与设计资料
1.1课程设计任务
某城镇污水管网初步设计。
1.2课程设计原始资料
1.2.1城市规划资料
（1）我国某地区城市规划图。
（2）人口分布，房屋建筑，卫生设备状况（见表1.1）。
表1.1人口分布，房屋建筑，卫生设备状况
街坊人口密度
（人/公顷）
居民生活污水定额
（L/（cap•d）
卫生情况
470
115
室有给水排水卫生设备和淋浴设备
（3）工业企业规划资料（见表1.2）。
表1.2工业企业规划资料
企
业
污水量
职工人数
污染管出口底埋深（ｍ）
平
均
日
ｍ3/d
Kh
第一班
第二班
第三班
热车间
一般车间
热车间
一般车间
热车间
一般车间
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
职工人数
淋浴人数
Ⅰ
250
100
300
110
100
80
380
100
190
70
220
70
1.6
Ⅱ
200
80
210
70
250
110
300
90
160
60
170
50
1.8
浴池
300
1.3
1.8
火车站
250
1.2
2.0
（4）各工业企业的污水经局部处理后允许排入城市下水道。
1.2.2气象资料
（1）土壤水冻深度0.3-0.35m；
（2）常年主风向：
西北风；夏季主风向：
南风。
1.2.3水文与水文地质资料
（1）区域河流水位：
最高水位57m，最低水位50m，平均水位53m；
（2）地下水位：
离地面6-7m；
（3）地质：
沙质粘土。
1.3课程设计成果
1.3.1设计计算主要容
1.设计方案确定
（1）确定排水系统的体制
根据该城镇的总体规划，各类污水的水质和水量资料，结合城镇地形、气候、水体等因素，采用分流制排水体制情况下，且工业废水与城市污水可合并处理。
确定污水厂、出水口的位置。
设计中根据环境保护的要求和经济技术条件，可提出几个不同方案，经比较后确定一个最优方案。
（2）污水管道布置和定线
首先，根据地形划分排水流域。
若地形变化较显著可按分水线划分；若地形较平坦或向一方倾斜时，可根据面积划分。
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除，尽量不设泵站或少设泵站。
其次街道支管，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，并考虑设置泵站的合理位置。
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力流排除一般应将主干管和流域干管设置在较平坦的集水线上，让污水尽量以重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采取特殊措施（如跨越河道的倒虹管等），并应在图上标明。
2.污水管道设计计算
（1）污水管道设计流量计算
①划分设计管段：
根据管道平面布置，划分设计管段（定出检查的位置并编号），量出主干管的设计管段长度。
②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，编上并按其平面形状计算面积（以公顷计），用箭头表示污水流向。
③污水管道设计流量的计算：
可根据各区的污水量标准和人口密度求出各区的生活污水平均比流量；工业企业与公共建筑的污水量作为集中流量计算，各设计管段的设计流量应列表计算。
（2）污水干管的水力计算
水力计算的目的在于合理、经济的确定管径、流速、充满度与坡度，进一步求出管道的埋深。
水力计算应列表进行，管底标高与管道坡度计算至小数后三位，而地面标高与管底埋深计算至小数后二位。
水力计算中的数值u、h/D、D、i应符合规关于设计流速、最大设计充满度、最小管径、最小设计坡度的规定。
1.3.2对图纸和说明书的要求
1.说明书编制
说明书应包括下列基本容：
（1）城市概况和设计任务；
（2）污水管道设计。
污水管道布置和定线说明：
泵站位置与污水厂位置的选择，污水设计流量计算表：
主干管水力计算表并说明基本控制数据的选择。
2.图纸要求
（1）绘制污水排水管道总平图
管道总平面图在所给的城镇总平面上绘制或另外绘制。
污水管道用粗线条表示，同时注明如：
“主干管”，“北区干管”，“干管NO1”等等。
干管上的检查井用小圆圈表示并编号。
在所计算的干管上标明长度、管径和坡度，泵站用圆圈表示并注明“总泵站”，泵站几NO1……等。
标明污水处理厂、倒虹管等位置。
总平面图上应有图例，主要管线和构筑物一览表和工程量表。
（2）绘制污水主干管的纵断面图
干管的纵断面图应绘制地面线、管线和检查井，并注明管线与其它障碍物交叉的位置和标高。
在下方注明检查井号、管段长区、地面标高、管底标高、管径、坡度与采用的管材、基础型式。
也可将Q、u、h/D等数据标注出来。
其它有关容参见《给水排水制图标准》GBJ106－87。
比例尺：
水平方向1:
5000，1:
10000，1:
2000均可，垂直方向1:
200，1:
100，1:
50均可。
1.3.3设计成果
1.设计计算书一份，约5000-10000字；
2.设计图纸2（1号图，要求均用CAD绘图）。
2某城市污水管网初步设计计算说明书
2.1在图例上布置污水管道
从图例可看出该地区势自西向东倾斜，坡度较小，无明显分水线，可整理为一个排水流域。
街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上沿等高线顺势布置，主干管则沿图例东面河岸布置，基本与等高线相平行。
2.2街区编号并计算其面积
把各街区编上，并按照各街区的平面围计算街区的面积，列入表2-1中。
并用箭头标出污水排出的方向。
街区面积表2-1
街区编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
街区面积（公顷）
4.58
3.71
3.1
4
4.835
2.74
2.1
4.41
4.93
街区编号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
街区面积（公顷）
5.71
4.41
2.404
2.1
2.1
1.86
1.86
2.41
2.5
街区编号
19
20
21
22
23
24
25
26
27
街区面积（公顷）
2.5
2.20
2.20
2.85
5.1
4.41
4.93
5.71
4.41
2.3划分设计管段，计算设计流量
根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点，集中流量与旁侧支管进入的点，一齐作为设计管段的起点的检查井并编上。
比如，主干管长1280m，根据设计流量变化的情况，可以划分为1～2，2～3，3～4，4～5，四个设计管段。
在初步设计中只计算干管和主干管的设计流量，见表2-2。
本段流量
（F代表本段街区面积）（式2.1）
转输流量
（F代表转输街区面积）（式2.2）
合计平均流量
（式2.3）
总变化系数
（式2.4）
Q—平均日平均时污水流量
。
当Q>1000
时，
当Q<5
时,
;
1.生活污水设计流量
（式2.5）
工业企业生活污水与淋浴污水的设计流量
（式2.6）
——工业企业生活污水与淋浴污水设计流量
——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计
——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计
——每班工作时数
——一般车间最大班职工人数
——热车间最大班职工人数
——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
——一般车间最大班使用淋浴的职工人数
——热车间最大班使用淋浴的职工人数
——一般车间的淋浴污水定额，以45计
——高温、污染严重车间的淋浴污水定额，以65计
通过计算，可知
由5、11、16、23点通过排污口排入河流
集中流量有企业1：
4.42L/s企业2:
2.86L/s浴池：
4.53L/s火车站：
3.46L/s
列污水干管设计流量计算表如下
污水干管设计流量计算表（表2-2）
管段编号
居住区生活污水量Q1
集中流量
设计流量
L/s
本段流量
转输流量q2
合计平均流量
总变化系Kz
生活污水设计流量Q1
本段L/s
转输L/s
街区编号
街区面积
比流量q0
流量q1
1~2
—
—
—
—
14.37
14.37
2.0
28.91
3.46
—
32.38
6~7
—
—
—
—
2.00
2.00
2.2
4.59
—
—
4.59
7~8
—
—
—
—
4.55
4.55
2.2
10.36
—
—
10.34
8~9
—
—
—
—
4.55
4.55
2.2
10.36
—
3.46
13.81
9~10
—
—
—
—
7.52
7.52
2.15
16.26
—
3.46
19.72
10~11
—
—
—
—
9.25
9.25
2.14
19.68
—
3.46
23.15
11~1
—
—
—
—
14.37
14.37
2.0
28.91
—
3.46
32.38
2~3
17,21
5.27
0.627
3.32
32.38
32.38
1.81
26.31
—
12.41
38.71
12~13
—
—
—
—
—
—
—
—
4.42
—
4.42
13~14
—
—
—
—
1.38
1.38
2.2
3.17
4.52
4.42
12.11
14~15
—
—
—
—
4.14
4.14
2.2
9.55
—
8.93
18.46
15~16
—
—
—
—
7.23
7.23
2.17
15.75
—
8.93
24.71
16~17
—
—
—
—
10.81
10.81
2.08
22.46
—
8.93
31.41
17~2
—
—
—
—
15.07
15.07
2.0
30.14
—
8.93
39.12
3~4
—
—
—
—
32.78
32.78
1.84
29.28
—
12.41
41.61
4~5
—
—
—
—
41.66
41.66
1.78
58.62
—
12.41
71.02
18~19
—
—
—
—
3.00
3.00
2.2
6.91
—
—
6.91
19~20
—
—
—
—
6.00
6.00
2.22
13.38
—
—
13.38
20~4
—
—
—
—
8.54
8.54
2.12
18.17
—
—
18.17
21~22
—
—
—
—
—
—
—
—
2.84
—
2.84
22~23
—
—
—
—
3.28
3.28
2.2
7.47
—
2.86
10.33
23~24
—
—
—
—
6.02
6.02
2.2
13.34
—
2.86
16.21
24~25
—
—
—
—
9.13
9.13
2.11
19.24
—
2.86
22.08
25~5
—
—
—
—
12.8
12.8
2.02
27.92
—
2.86
30.78
2.4水力计算
当确定设计流量后，就能从上游管段开始，依次进行主干管个设计管段的水力计算。
（见表2-4），具体步骤如下：
2.4.1管段长度
从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，并分别列入各区的污水主干管，进行水力计算（表2-4）中第2项。
2.4.2设计流量与地面标高
将各设计管段的设计流量列入（表2-4）中第3项。
设计管段起讫点检查井处的地面标高列入（表2-4）的第10、11项。
2.4.3定起始管段的管径以与设计坡度
，设计流速
，设计充满度
首先拟采用比最小管径大的350mm管径，之后查水力计算图。
在这计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。
现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。
本城镇由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡度为设定数据。
此设计污水主干管起始管段1～2段的最小管径为350mm，最小坡度为0.0028。
分别设计确定1～2管段的管径D、管道坡度I。
相应查水力计算图，确定流速v、充满度h/D分别列入污水主干管水力计算表2-3中的第4、5、6、7项。
2.4.4确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度
通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。
然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。
根据Q和
即可在确定D，并在水力计算图中查出相应的
和
值，若
和
值符合设计规的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。
在水力计算中，由于Q、
、
、
、D各水力因素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时存在一个试算过程。
其中设计充满度由于管径的不同，存在相应的最大设计充满度。
根据表2-3将试算结果的各个水力计算值分别列入污水主干管水力计算表中的第4、5、6、7项
表2-3最大设计充满度
管径（D）或暗渠高（H）（mm）
最大设计充满度（
）
200-300
0.60
350-450
0.70
500-900
0.75
≥1000
0.80
2.4.5计算各管段上端、下端的水面、管底标高与其埋设深度，列如下表。
管段编号
管道长度
L
（m）
设计流量Q
L/s
管径D
mm
坡度I
流速v
m/s
充满度
降落量I*L
标高（m）
埋设深度
h/D
h
m
地面
水面
管底
上端
下端
上端
下端
上端
下端
上端
下端
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1~2
314
32.39
350
0.0028
0.73
0.48
0.168
0.879
58.2
58.6
56.4
55.5
56.2
55.3
2
3.3
2~3
371
38.72
350
0.0028
0.76
0.54
0.189
1.039
58.6
58.9
55.5
54.5
55.3
54.3
3.3
4.6
3~4
284
41.67
400
0.0027
0.78
0.44
0.176
0.767
58.9
59.7
54.4
53.6
54.2
53.4
4.7
6.3
4~5
316
71.02
450
0.0023
0.82
0.53
0.239
0.727
59.7
60.1
53.5
52.8
53.3
52.6
6.4
7.5
表2-4
2.4.6注意事项
管道水力计算,应注意的一些问题:
（1）必须详细研究控制点在管道系统。
这些控制点通常位于区域或最低的地方，至于最低控制该地区的污水管道埋深。
各种管道的起点,低洼地区和个人污水出口工业企业或公共建筑在控制点更深层次的研究。
（2）必须详细研究表面的斜率和斜率管道敷设后管。
确保斜率,在保证最低的前提下设计速度、管道埋深太大,促进分支连接。
（3）从上游到下游水力计算的一部分,在一般情况下,给出了设计过程。
增加,流动设计也相应增加。
如流量保持不变,速度不应减少。
只有在篮球电路斜率大的突然减少的情况下,可以减少设计流量。
此外,随着流量的增加。
管径的设计,设计应分段增加,但当管道坡度突然增加,下游段管径可以减少,但不超过50~100毫米狭窄的围。
（4）表面的坡度太大,为了减少管道流,清洁,防止管壁斜率比斜率。
这可能会导致下游部分上覆土厚度不满足最低限制,甚至出地面,所以适当的时间可以少,使用降落区之间的联系。
水井施工在第六章中详细。
（5）当水流通过检查井,常引起局部水头损失。
把损失减小到最低限度,应严格检查井使用线性直管部门,肘部采用对称的曲线。
直线检测通常不考虑一些损失。
（6）在支管和要点,主要是埋藏深度考虑是否允许横向管道连接。
如果管接头的埋深大于埋深,需要的主要发展,为了使侧管可以获得良好的水力条件,有所规定。
3绘制管道平面图和纵剖面图见附录
额外的设计包括总平面图和排水系统设置主干管纵向剖面,以与设计计算表。
设计计算包括块列表,污水干管设计流量计算表和污水主干管水力计算表。
4总结
以课程设计的设计城市污水和工业废水的地下排水污水和污水处理厂布局为目的。
同时,CAD绘制污水处理厂布局和垂直的表面。
需要考虑交通需求、建设条件、节约成本等因素。
然后确定网络配置设计,证实设计的排水管道的水力计算,包括部分的长度设计,选择数据流设计,管道,管道容量,海拔,管道埋深等。
开始认为这是一个具有挑战性的任务。
但书本知识不是很好,在图书馆借了很多书。
作为一名环境工程的学生,通过课程设计,亲自体验设计，感受整个应用程序的过程。
课程设计不仅可以让我们复习专业知识,提高自己的专业素质,也能促进同学之间互相帮助,理解团队合作的重要性。
通过这次课程设计，我看到了坚持和认真的态度去做每件事是非常重要的,老师给了很多资料,找到相关信息,选择管道,污水处理厂的选择、管道布局,头部位置的设计参数等等。
经过流量计算和绘图设计，收获颇多。
参考文献
[1]《排水工程》（上），；
[2]《给水排水设计手册》，1986年12月（第1、2、5、7、11册）；
[3]《室外排水设计规》GBJ14－87；
[4]《给水排水制图标准》GBJ106－87；
[5]《给水排水工程快速设计手册》，1995年7月（2、5册）
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