精编给水排水管网课程设计报告书Word文件下载.docx
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一、概念及理论
1.1给水排水系统的功能
向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量、水质、水压，同时承担用户排除废水的收集、输送和处理。
集城市用水的取水、净化、输送，城市污水的收集、处理、综合利用、降水的汇集、处理、排放以及城区的御洪、防涝、排渍为一体的系统工程。
1.2排水管道工程
设计污水、废水的汇集、输送、贮存、调节、提升和排放；
要求污水有组织及时的进入污水处理构筑物，符合排放水质标准的水排入水体，保证畅通迅速，避免中途污染。
1.3排水体制
污水采用一个管渠系统来排除还是采用两个或两个以上独立的管道系统来排除，生活污水、生产污水、将水的这种不同排水方式所形成的排水方式称为排水体制。
在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统，生活污水核工业废水通过污水排水系统送至污水处理厂，经过处理后再排入水体。
雨水则通过雨水管道系统直接排入水体，这种排水系统比较符合环境保护的要求，但是城市排水管道系统的一次性投资较大
1.4影响排水布管的主要因素
1）城市地形：
应该充分利用地形，形成重力流进行布管；
2）水文地质条件：
控制着管段的埋深和流速等条件；
3）城市的远景规则：
确定管段布置时候预留发展的余地；
4）修建顺序：
可以有目的的进行管段的铺设；
5）排水体制：
决定布管形式和布管的路线；
6）污水厂的位置：
决定主干管的走向和主要路线；
7）工业企业及建筑的分布：
一般管段铺设照顾集中流量区域；
8）街道的宽度：
解到的修建和管道的铺设应该同时进行；
9）交通状况：
交通量以及道路承载量决定管段的最小埋深；
10）地下管线和障碍物的分布：
需要协调与其他管段的关系，节省工量。
1.5分流制排水系统
将生活污水、生产废水、和降水分别在两种或两种以上管道系统内排放的排水系统称为分流制排水系统。
排水生活、工业污水的系统称为污水排水系统；
排除雨水的系统称为雨水排放系统。
1.6完全分流制排水系统
在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统，生活污水和工业废水通过污水排水系统送至污水处理厂，经处理后再排入水体。
雨水是通过雨水排水系统直接排入水体。
这种排水系统比较符合环境保护的要求，但城市的一次性投资较大。
本设计按照完全分流制来设置该城镇排水管道系统，所以就需要对污水和雨水管道进行分别的布置和计算，之后的设计内容将按照这两个方面分别展开讨论。
完全分流制排水系统示意图见图1。
图1
二、污水部分的设计说明及设计计算
2.1设计城市概况
假设本设计为河南省某中小城市的排水管网设计，有明显的排水界限，分为河南区与河北区，坡度变化较大。
河流为其城市的地面标高的最低点，由河流开始向南、向北地面标高均有不同程度的增加，且城市人口主要集中河北区，城区基本出去扩建状态中，发展空间巨大，需要结合城市的近远期规划进行管网布置。
城市的布局还算合理，区域划分明显，交通发达，对于布管具有相当的简便性。
2.2污水管道布管
2.2.1管道系统的布置形式
对比各种排水管道系统的布置形势，本设计的污水管铺设采用截留式，在地势向水体适当倾斜的地区，各排水区域的干管可以最短距离沿与水体垂直相较的方向布置，沿河堤低边在再敷设主干管，将各个干管的污水截留送至污水厂，截流式的管道布置系统简单经济，有利于污水和雨水的迅速排放，同时对减轻水体污染，改善和保护环境有重大作用，适用于分流制的排水系统，将生活污水、工业废水及初降废水经处理后排入水体。
截流式管道系统布置示意图见图2。
图2
2.2.2污水管道布管原则
1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，并对多种方案进行技术经济比较；
2）首先确定排水区界、排水流域和排水体制，然后布置排水管道，应按主干管、干管、支管的顺序进行布置；
3）充分利用地形，尽量采用重力流排除污水，并力求使管线最短和埋深最小；
4）协调好与其他地下管线和道路工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接；
5）规划时要考虑使管渠的施工、运行和维护方便；
6）规划布置时应该近远期结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余地。
2.2.3污水管道布管内容
1）确定排水区界、划分排水流域
本设计中有很明显的排水区界，一条河流自东向西流动，将整个城镇划分为河南区与河北区；
同时降排水区域分为四个部分，分别有四条干管收集污水，同一进入位于河堤的主干管，送至污水处理厂。
2）污水厂和出水口位置的选择
本设计中河流流向为自东向西，同时该城镇的夏季主导风向为南风，所以污水处理厂应该设置在城市的西北处河流下游，由于该城镇是中小型城市，所以一个污水处理厂足以实现污水的净化。
3）污水管道的布置与定线
污水管道的平面布置，一般按照主干管、干管、支管的顺序进行。
在总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向和平面布置。
定线时，应该充分利用地形，使污水走向按照地面标高由高到低来进行，主干管敷设在地面标高较低的河堤处，管道敷设不宜设在交通繁忙的快车道和狭窄的道路下，一般设在两侧的人行道、绿化带或慢车带下。
支管的平面布置形式采用穿坊式，组成的一个污水排放系统可将该系统穿过其他街区并与所穿过的街区的污水管道相连接。
管道的材料采用混凝土管。
4）确定污水管道系统的控制点和泵站的设置地点
管道系统的控制点为两个企业和每条管道的起点，这些点决定着管道的最小埋深，由于整个管道的敷设过程中，埋深一直满足最实用条件，且对于将来的发展留有空间，所以不需要提升泵站，全部依靠重力流排水。
5）确定污水管道在街道下的具体位置
充分协调好与其他管段的关系，污水和雨水管道应该敷设在给水管道的下面，处理管道的原则为：
未建让已建的，临时性管让永久性管，小管让大管，有压管让无压管，可弯管让不可弯管。
根据以上分析，对整个区域进行布管，干管尽量与等高线垂直，主干管沿河堤进行布置，基本上与等高线平行，整个城镇的管道系统呈现截流式布置，布管方式见附图。
（污水管道系统的总体平面布置图）。
2.3管段设计计算：
2.3.1设计流量计算：
按照远期规划，城市街坊人口密度远期规划在河南区与河北区分别为400人/公顷以及500人/公顷。
为了能够满足远期城市的规划，本设计将按照远期的规划人口密度进行流量核算（见表1）。
表1人口分布、房屋建筑、卫生设备状况表
区域名称
街坊人口密度（人/公顷）
房屋建筑
屋数
卫生情况
近期
远期
河南区
350
400
3
室内有给水排水卫
生设备和淋浴设备
河北区
500
5
2.3.1.1生活污水的比流量
查综合生活用水量定额可知，本类城市的综合生活用水量定额为110-180L/（人·
d），取其平均生活用水量定额为125L/（人·
d）。
假定该城市的给水排水的完善程度为一般地区，则综合生活污水量定额去综合生活用水量的80%。
于是综合生活污水量定额为125×
80%=100L/（人·
d），则生活污水比流量在河南区与河北区分别为：
2.3.1.2排水区域的面积及流量
共有四十五块居民区，给各个小区编号（编号方式见污水管道系统的平面布置图），同时求得各个区域面积，并结合比流量求得各区域污水流量（见表2）。
表2各个区域的面积、流量
编号
面积（ha）
污水定额（L/s）
1
2.66
1.54
16
3.38
1.96
31
2.46
1.42
2
2.71
1.57
17
2.78
1.61
32
2.25
1.30
4.01
2.32
18
3.53
2.04
33
3.00
1.74
4
2.10
1.22
19
34
20
2.20
1.27
35
3.68
2.13
6
3.82
2.21
21
36
2.63
1.52
7
2.80
1.62
22
37
1.29
0.75
8
3.14
1.82
23
38
2.50
1.45
9
24
3.75
2.17
39
10
3.23
1.87
25
2.48
1.44
40
11
4.20
2.43
26
41
3.15
12
27
42
2.23
1.03
13
1.70
0.98
28
43
1.13
0.52
14
29
44
2.59
1.20
15
30
3.44
1.99
45
3.60
1.67
2.3.1.3工业企业的集中流量计算
工厂排除的工业废水作为集中流量经过简单处理符合排放标准后排入城市污水管网系统，可以根据两个工厂的不同班次不同车间的人数求出各个工厂的污水流量，计算按照最大使用量的班次来进行，两个工厂的工人人数（见表3）。
表3工业企业规划资料表
企业
污水最
职工人数（人）
污水管出口管底埋深（米）
平均日（米3/日）
时变化系K时数
第一班
第二班
第三班
热车间
一般车间
职工人数
I
3000
1.3
300
100
110
280
90
380
200
70
250
2.3
II
2500
1.4
80
230
150
60
180
50
2.5
根据表3可以计算工厂的污水排放量：
企业I：
生活污水：
根据其工业企业规划资料来计算企业的生活污水产生量：
工业生产污水：
一般情况下，工业废水量的日变化不大，其日变化系数可取为1，所以工厂的总变化系数为1.3。
所以企业I的污水量为：
企业II：
本企业的总变化系数为1.4，所以其工业污水量为：
所以企业II的污水量为：
2.3.2划分设计管段，计算设计流量
根据布管方式计算出主干管和所有干管的各个管段的长度，列表如下：
2.3.2.1管段计算长度
表4各个管段的计算长度
核算长度L/m
1-2
205
10-11
215
18-19
26-27
175
2-3
11-12
170
18-20
27-28
140
3-4
12-13
65
20-21
28-4
145
4-5
260
13-2
135
21-3
29-30
155
5-6
14-15
22-23
30-5
7-8
15-16
23-24
160
31-32
185
8-9
265
16-17
24-25
240
32-33
9-10
245
17-18
25-26
33-5
各设计管段的设计流量应列表进行计算。
在初步设计中，只计算干管和主干管的设计流量；
在技术设计和施图设计图中，要计算所有的管段的设计流量。
本设计为初步设计，故只计算主干管和干管的设计流量，如表5所示：
2.3.2.2计算说明：
总变化系数的确定
1）
按照以下规则：
当
2）当
3）当
管段的设计流量
应该按该式计算：
；
—本段的设计流量；
—本段流量；
—转输流量；
—集中流量。
集中流量一般是指大型工业企业或者是火车站等密集地区。
（污水管道系统的平面布置图所示）
1—2管段：
1—2为整个主干管的起点，这个阶段只有38号区域的本段流量的进入，为1.45L/s，故其设计流量为1.45L/s。
2—3管段：
设计管段2—3段除了1—2管段的转输流量，还包括26号区域提供的本段流量（面积为2.5ha）以及7—8—9—10—11—12—13—2干管的转输流量。
所以本段的流量计算为：
本段流量：
转输流量：
从1—2管段转输的流量为：
所以设计管段2—3段的合计平均流量为：
由于q>
5L/s，所以；
生活污水设计总流量为：
由于本段没有集中流量，所以计算所得的生活污水总流量即为本段的设计流量，即为33.52L/s。
3—4管段：
由于本段有集中流量的加入，计算本段具有代表性，本段包括由20号区域的本段流量和2—3管段的转输流量以及14—15—16—17—18—19—20—3干管流量，还有工厂I的集中流量，分别计算可得：
从2—3管段转输的流量为：
所以设计管段3—4段的合计平均流量为：
所以本段的设计流量为：
。
其他管段的设计依照这两个管段的计算进行，数据计算结果见表5
表5污水干管和主干管设计流量计算表
管段编号
居住区生活污水量（综合生活污水量）
集中流量
设计流量/（L/s）
本段流量
转输流量q2/（L/s）
总变化系数KZ
合计平均流量/（L/s）
生活污水设计流量/（L/s）
本段/（L/s）
转输/（L/s）
街坊编号
街坊面积/ha
比流量qs/L/（S·
ha）
流量q1/（L/s）
0.579
-
2.30
3.50
2.27
5.22
4.40
10.12
8.17
2.14
17.51
11.49
2.06
23.72
12.94
26.36
14.05
2.02
28.37
15.50
1.98
16.95
33.52
55.8
55.80
4.99
60.79
3.43
7.89
63.69
7.02
2.18
15.30
71.10
10.80
2.08
22.44
78.24
19-20
14.16
28.56
84.36
15.46
2.00
30.89
86.69
16.67
33.03
88.83
2.2
33.62
1.83
34.89
63.74
119.54
4.69
4.09
9.41
5.69
12.69
9.47
2.11
19.97
14.44
2.01
29.07
15.75
31.40
19.16
1.95
37.38
3.55
54.05
1.73
55.92
96.99
152.79
5.43
2.24
12.17
10.07
2.09
21.09
50.5
50.52
2.87
6.60
57.12
4.42
10.17
60.69
2.1
70.41
1.69
71.63
120.89
106.3
227.21
2.4水力计算：
2.4.1设计要求
2.4.1.1设计充满度：
充满度是在设计流量下，污水在管道中的实际水深h与管径D的比值，为了具体运行时方便，污水管段一般充满度都不会使用满流，同时行业中有最大以及最小的设计充满度（见表6）。
表6污水管道的最大、最小设计充满度
最大
管径或渠道高度（mm）
最大设计充满度
最小
条件
最小设计充满
200－300
0.55
建议
h/D＝0.25
350－450
0.65
500－900
0.7
一般
h/D＝0.5
≥1000
这样设计的原因是：
（1）.调节水量变化；
（2）.保持通风；
（3）.便于维修和管理。
所以在本设计中，充满度统一按照0.5来计算。
2.4.1.2设计流速
与设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度成为设计流速。
设计流速过小，污水流动缓慢，其中的悬浮物容易沉淀淤积；
反之，设计流速过高，产生对管壁的冲刷，使得管材损坏严重，管道的使用寿命降低。
一般规定：
最小设计流速：
污水0.6m/s、明渠0.4m/s、雨污合流0.75m/s。
最大设计流速：
金属管10m/s、非金属5m/s、明渠查表。
压力管流速：
建议0.7－1.5m/s。
本设计的设计流速全部都控制在0.6m/s—5m/s之间。
2.4.1.3最小设计坡度
在污水管道系统设计时，通常使管道敷设坡度与地面坡度一致，这对降低管道系统的造价非常有利。
但相应于管道敷设坡度的污水流速应该等于或大于最小设计流速，这在地势平坦地区或管道逆坡敷设是尤为重要。
为了防止其管道的沉淀淤积，所以行业中有规定最小的设计坡度。
我国《室外排水设计规范》一般规定：
在设计充满度为0.5时，管径为200mm时，最小设计坡度为0.004；
管径为300mm时，最小设计坡度为0.003。
街坊厂区内为0.004；
街道为0.003。
2.4.1.4最小管径
一般在污水管道系统的上游部分，污水设计流量很小，若根据设计流量计算，则设计管径会很小。
根据管径养护经验证明，管径过小容易堵塞，从而增加管道清淤次数，并给用户带来不便。
采用较大的管径可采用较小的设计坡度，从而使管道的埋深减小，降低工程造价。
我国《室外排水设计规范》规定：
污水管道到在街坊和厂区内的最小设计管应为200mm，在街道下的最小设计管径为3
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