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水污染控制工程课程设计说明书
《水污染控制工程》
课程设计
021410142
王鑫
2013.01
§1前言
本次课程设计的内容是为河南省某城市设计一套完整的市政排水设施，包括污水与雨水的排水管网。
设计内容包括排水管网的排布以及各设计管段的水力计算，并且还要为该市的污水处理厂选址。
因此本设计书包括设计的工程概况，包括该地区实际情况与设计资料，污水与雨水排水管网的设计的详细计算过程，以及详细数据表格等项目。
§2工程概况
2.1地区地形设计资料
现河南省某地区，需要进行排水系统的初步设计，该地区地势东西高中部低，坡度较小。
在城区中部有一条自东向西流的天然河流，河流常年水位20m。
城区在建设中被分成了Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区，Ⅱ区有两工厂甲和乙，其设计流量使用的是集中流量，（具体值见排水设计资料）。
其他一些基本信息在下面分别进行说明。
工程要求设计污水管道系统和雨水管道系统的排水管网布置，布置要合理，论证要充分；对排水管道要进行相应的水力计算，计算要求准确，符合设计精度。
污水管道使用的是钢筋混凝土圆管，不满流n=0.014；雨水管道使用的是钢筋混凝土圆管，满度n=0.013。
在本说明书中污水管网设计计算和雨水管网设计计算部分给出的例证均使用Ⅱ区的数据，其他区计算方法同Ⅱ区。
一、设计资料
1．城市总平面图。
现有的比例为1：
10000的河南地区平面图一张，图中有等高线。
2．区域人口及人口密度：
第一区：
10万人，450人/h㎡第二区：
12万人，570人/h㎡
第三区：
8万人；529人/h㎡
3．居住区室内有较为完备的给排水卫生设备和淋浴设备。
4．工业企业的生产排水见表1。
表1工业企业生产排水设计流量
工业企业名称
排水设计流量（L/s）
工厂甲
30
工厂乙
25
污水处理厂之处地下土壤为亚黏土
9、水体特征：
最高水位：
23米，最低水位12米；
常水位：
20米，最低水位时河宽156米；
10、气象资料：
年平均气温21，年最高气温38；
年最低气温-6，冰冻深度0.5m。
5．河流常水位2m。
6．该城市冰冻线深度为0.5m；
7．暴雨设计重现期为1年，地面集水时间t1为11min。
该城市的暴雨强度公式为：
。
二、要求
1、完成该城排水管网（污水和雨水）的初步设计；
2、进行污水总干管的水力计算；
3、污水干管选择一条进行水力计算。
4、计算一条雨水干管。
三、完成成果
1、设计说明书、计算书一份（15页以上）；
2、管道总平面图一张；
3、管道纵断面图一张（污水总干管）。
§3设计内容
在人类的生活中，使用着大量的水，在使用过程中水受到不同程度的污染，改变了原有的化学成分和物理性质，变为污水或废水，在本次设计中主要涉及到了污水和雨水排水管网的设计和计算，包括了污水管道的计算和敷设、雨水管道的设计计算和敷设以及管道平面图和干管剖面图等排水相关设计项目。
由于本设计排水采用雨水、污水分流制，以减少对水体和环境的污染。
故在城市西北侧河流下游设计污水处理厂，雨水直接排入市政雨水管道并最终汇为一条管线进入河流。
本设计中，城市污水设计总流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两部分。
§4污水排水管网设计计算
4.1管道定线
正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道设计系统的重要环节。
从城市平面图中可知该地区地势自东西向中部倾斜，坡度较小，有一条分水线及火车道，划分为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区。
本设计的管道定线按照主干管﹑干管﹑支管的顺序依次进行。
并且在管线较短的和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。
管道定线前对地形和用地布局、排水体制和线路数目、污水厂和出水口位置、道路宽度以及工业企业的分布情况进行考虑。
首先，主干管沿城市东面河岸布置，基本与火车线平行。
根据主干管的走向将污水处理厂设计在了河的下游。
其次，应尽量让每根污水干管的流量平均分配，即让每条单独的干管管径尽量相同，来减少施工的难度和成本，并且因为地形地势的因素，干管基本与等高线倾斜垂直布置，使所有污水都能够通过重力自流排出。
4.2街区面积数据
编号
Ⅰ区
编号
Ⅱ区
编号
Ⅲ区
1
2.75
1
1.96
1
7.92
2
2.16
2
4.23
2
1.26
3
2.16
3
5.01
3
6.17
4
2.16
4
3.16
4
6.10
5
2.81
5
3.16
5
5.91
6
2.16
6
3.16
6
5.80
7
2.81
7
3.16
7
5.27
8
2.81
8
3.16
8
2.98
9
2.81
9
3.16
9
1.29
10
2.27
10
3.16
10
2.38
11
2.52
11
4.33
11
3.33
12
2.52
12
2.74
12
2.27
13
3.28
13
2.74
13
3.45
14
2.52
14
2.74
14
4.63
15
3.28
15
2.74
15
4.67
16
3.28
16
2.74
16
4.65
17
3.28
17
2.74
17
4.56
18
2.38
18
2.74
18
4.69
19
1.99
19
3.92
19
6.97
20
1.75
20
3.58
20
1.03
21
2.13
21
3.58
21
1.29
22
1.39
22
3.58
22
1.18
23
1.86
23
3.58
23
2.88
24
1.62
24
3.58
24
1.85
25
1.30
25
3.58
25
2.92
26
3.66
26
3.58
26
1.03
27
3.96
27
5.03
27
1.29
28
2.12
28
3.16
28
1.18
29
4.82
29
3.16
29
2.88
30
1.82
30
3.16
30
1.79
31
3.43
31
3.16
31
1.96
32
1.51
32
3.16
32
1.87
33
2.45
33
3.16
33
2.40
34
1.41
34
3.16
34
1.29
35
3.52
35
4.67
35
1.18
36
8.00
36
1.68
36
2.88
37
4.15
37
1.68
37
1.91
38
3.90
38
1.68
38
3.07
39
3.61
39
1.68
39
1.36
40
3.15
40
1.88
40
1.40
41
0.68
41
3.75
41
1.40
42
1.24
42
2.95
42
3.21
43
3.14
43
2.95
43
2.53
44
2.18
44
2.95
44
3.39
45
1.27
45
2.95
45
2.77
46
5.70
46
2.93
46
3.76
47
1.13
47
3.10
47
1.51
48
2.13
48
2.95
49
2.71
49
2.95
50
4.04
50
2.95
51
1.72
51
2.95
52
1.45
52
4.16
53
4.12
53
4.23
54
4.60
54
4.19
55
6.81
55
4.83
56
8.76
56
6.65
57
6.08
57
6.32
58
2.63
58
5.17
59
5.04
59
6.63
60
3.24
60
8.74
61
4.46
62
6.02
63
5.58
64
1.23
65
8.05
4.3划分设计管段，计算设计流量
在图纸绘制完成后，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、集中流量及旁侧支管进入的点，作为检查井并对其编号。
污水干管设计流量计算表
管段编号
沿线流量
集中流量
总设计流量
Q（L/s）
本段流量
转输流量
q2（L/s）
累计平均流量
（L/s）
总变化
系数K总
累计设计流量
Q1（L/s）
本段
流量（L/s）
转输
流量（L/s）
累计设计流量
（L/s）
街区编号
服务面积
（h㎡）
比流量q0
（L/（s*h㎡））
q0A
（L/s）
（1）
（2）
（3）
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）
6-5
38、44
4.63
0.79
3.7
3.7
2.3
9
9
5-4
39、45
4.63
0.79
3.7
3.7
7.4
2.2
17
17
4-3
40、46
4.63
0.79
3.7
7.4
11.1
2.1
24
24
3-2
41、47
4.63
0.79
3.7
11.1
14.8
2.0
30
30
2-1
42、48
4.81
0.79
3.8
14.8
18.6
2.0
38
38
1.居民生活污水流量：
1比流量计算：
本设计任务为河南地区某城市排水管网设计，因此根据综合生活用水定额表，选取河南地区居民生活污水定额为150L/（人•d）。
且Ⅱ区的人口密度为570人/h㎡，则每h㎡街区面积额的生活污水平均流量（比流量）为：
②本段流量：
从管段沿线街坊直接排入设计管段（干管或主干管）的生活污水平均流量。
式中：
③转输流量：
从旁侧支管或游的设计管段转输的生活污水平均流量。
④合计平均流量：
生活污水本段流量与转输流量之和。
⑤总变化系数：
《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
污水平均日流量
（L/s）
5
15
40
70
100
200
500
≥1000
总变化系数
2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
式中：
-----平均日平均时污水流量（合计平均流量）（L/s）。
当
<5L/s时，
=2.3；
当
>1000L/s时，
=1.3。
⑥生活污水设计流量：
合计平均流量与总变化系数的乘积。
2.集中流量：
从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量。
1本段流量：
本设计任务中，没有直接排入设计管段的集中流量，因此流量计算表中本段流量一栏无值。
2转输流量：
本设计任务中，集中流量的转输流量都由工厂产生，未排入此段设计管段，因此流量计算表中转输流量一栏无值。
3.总设计流量：
居住区生活污水量+集中流量=总设计流量。
4.4污水干管水力计算
在确定设计流量后，便可以进行干管设计管段的水力计算。
污水干管水力计算表
管段编号
长度
L（m）
设计流量
Q（L/s）
管径
D（mm）
管坡
i
流速
v（m/s）
充满度
h/D
水深
h/m
管底降落量
iL（m）
（1）
（数值来源）
（2）
（从平面图量得）
（3）（抄录设计流量计算表）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）=
（4）*（7）
（9）=
（5）*
（2）
（查水力计算图、表）
6-5
260
9
200
0.0010
0.32
0.81
0.16
0.26
5-4
260
17
250
0.0010
0.32
0.81
0.20
0.26
4-3
260
24
300
0.0010
0.32
0.81
0.24
0.26
3-2
260
30
350
0.0010
0.32
0.81
0.28
0.26
2-1
270
38
350
0.0009
0.315
0.80
0.28
0.24
高程（m）
覆土厚度（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
（10）（11）
（由地形图得）
（12）=
（14）+（8）
（13）=（12）-（9）或（15）+（8）
（14）=
（12）-（8）
（15）=
（14）-（9）
或（13）-（8）
（16）
（17）
（18）
128.32
128.22
125.64
125.38
125.48
125.22
2.93
2.80
0.0004
128.22
128.13
125.73
125.47
125.53
125.27
2.80
2.61
0.0003
128.13
127.94
125.60
125.34
125.36
125.10
2.61
2.54
0.0007
127.94
127.88
125.66
125.40
125.38
125.12
2.54
2.41
0.0002
127.88
127.69
125.60
125.36
125.32
125.08
2.41
2.26
0.0007
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，列入表6的第2项中。
2.地面坡度：
，作为确定管道坡度时的参考。
3.设计管段上、下段管内底标高，水面标高，埋设深度计算：
①根据:
《室外排水设计规范》规定：
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。
车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。
街坊污水管道起点最小埋深应有0.6~0.7m。
覆土厚度及埋设深度示意图
◆说明：
管内底埋深=最小覆土厚+管径=0.7+0.3=1.0m
管内底埋深=冰冻线+0.15=0+0.15=0.15m
由于以上说明，在初步水力计算中定干管起点埋深为1.0m。
②由于本地区有甲、乙两工厂，因此有工厂污水流入的两个干管的顶端可能成为控制点。
控制点应为对管道系统埋深起控制作用的点，即使得管道埋深最深得点。
③当上下级管径不同时，采用管顶平接，即上下级管顶标高相同，也就是2～3中3点与3～4中4点的管顶标高应相同。
当管径相同时，采用水面平接，即上下级水面标高相同。
又如管段3～4与4～5管径相同，可采用水面平接。
即3～4与4～5中4点的水面标高相同，得4点的水面标高。
然后用4点的水面标高减去降落量，求得5点的水面标高。
将4、5点的水面标高减去水深。
0.16m求出相应点的管底标高。
进一步用地面标高减去管内底标高，求出4、5点埋深。
其余管段的设计流量计算方法相同。
4.管段衔接：
因设计管段管径不同，且有所增加，采用管顶平接，如下图
4.5污水总干管设计流量及水力计算
计算方法如上（略）
管段编号
沿线流量
集中流量
总设计流量Q
/（L/s）
本段流量
转输流量
q2（L/s）
合计平均
流量
（L/s）
总变化
系数KZ
累计
设计流量
Q1（L/s）
本段流量
/（L/s）
转输流量
/（L/s）
累计设计流量
Q2/（L/s）
服务面积
（ha）
比流量q0
（L/（s*ha））
流量q1
（L/s）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（12）
6-5
65.87
0.79
52.04
52.04
1.83
95.23
29
29
124.23
5-4
48.49
0.79
38.31
52.04
90.35
1.67
150.88
29
29
179.88
4-3
79.52
0.79
62.82
90.35
153.03
1.55
237.20
21
29
50
266.20
3-2
49.55
0.79
39.14
153.03
192.17
1.50
288.26
50
50
317.26
2-1
11.20
0.79
8.85
192.17
201.02
1.50
301.53
50
50
351.53
污水总干管设计流量计算表
污水总干管水力计算表
管段编号
长度
L/m
设计流量
Q/（L/s）
管径
D/mm
管坡
i
流速
v/（m/s）
充满度
h/D
水深
h/m
管底降落量
iL/m
标高（m）
埋设深度（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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
6-5
550.00
52.04
400
0.004
0.90
0.45
0.18
0.25
127.60
127.20
126.38
126.13
126.87
126.63
1.70
1.60
0.0032
5-4
460.00
90.35
450
0.004
1.10
0.60
0.27
0.10
127.20
126.80
126.17
126.07
126.03
125.80
1.30
1.10
0.0078
4-3
520.00
153.03
600
0.0035
1.25
0.55
0.33
0.12
126.80
126.40
125.98
125.85
125.26
125.13
0.97
0.93
0.0056
3-2
340.00
192.17
700
0.003
1.30
0.50
0.40
0.16
126.40
126.00
125.72
125.57
124.39
124.25
0.91
0.90
0.0039
2-1
500.00
201.02
700
0.003
1.45
0.50
0.45
0.15
125.60
125.20
124.89
124.76
124.11
124.05
0.85
0.81
0.0041
§5雨水管网设计内容
5.1雨水管渠设计流量的确定
a.雨水管渠设计流量计算公式：
式中Q——雨水设计流量（L/s）
——径流系数，其数值小于1
F——汇水面积（ha）
q——设计暴雨强度（L/（s.ha））
b．径流系数
的确定
设计资料中已给出
Ⅱ区
0.57
c．设计重现期P的确定。
设计资料中已给出P=1
d．集水时间t的确定
式中
——地面集水时间，设计资料中已给出:
=10min
m——折减系数，m=2
——管内雨水流行时间
式中L——各管段的长度（m）
v——各管段满流时的水流速度（m/s）
5.2雨水管渠水力计算
（1）设计充满度
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
金属管最大流速为10m/s，非金属管最大流速为5m/s
（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，雨水口连接管径为200mm,最小坡度为0.01
5.3雨水管渠的系统的设计步骤
（1）划分排水流域和管道定线
雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低的一侧，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。
（2）划分设计管段
把两个检查井之间流量没有变化且淤积管径和坡度也没有变化的管段定为设计管段。
（3）划分并计算各设计管段的汇水面积
各设计管段汇水面积的划分应集合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。
雨水管道分布图见图示：
（4）确定各排水流域的平均径流系数值。
（设计资料中已给出）
（5）确定设计重现期P、地面集水时间
（设计资料中已给出）
（6）求单位面积径流量
（7）列表进行雨水干管的水力计算。
管段编号
管长
L/m
排水面积A/ha
流速
v/（m/s）
t=10+2∑（L/v*60）t/min
比流量
设计
流量
管径
管道
坡度
坡降
地面高程
管底高程
覆土厚度
沿线
设计
l/v*60
2∑（L/v*60）
t
起端
终端
起端
终端
起端
终端
5-4
260
6.32
6.32
0.92
5.23
10.45
22.38
86.44
78.21
350
0.0031
0.052
127.6
127.4
126.4
125.8
0.8
1.22
4-3
240
5.17
5.17
0.81
4.96
9.93
21.04
89.71
63.98
350
0.0026
0.038
127.4
127.1
126.2
125.52
0.85
1.23
3-2
290
6.63
6.63
0.92
4.83
9.66
23.56
83.26
82.04
350
0.003
0.045
127.1
126.7
126.00
125.25
0.7
1.05
2-1
380
8.94
8.94
1.00
5.87
11.75
34.12
69.84
110.63
400
0.00165
0.033
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