荆州市荆州区雨水管网工程水处理管网课程设计.doc

武汉理工水处理管网工程课程设计摘要 本设计的题目是荆州市荆州区雨水管网工程，为了保护环境，防止污水将自然水体的进一步恶化，推进该地区经济的持续发展，所采用的是完全分流制排水系统。因此要求建设排水管渠，对该地区的原有管道进行改造，对雨水进行收集、处理，以适应市政建设发展，居民日常生活的需要。15目录一 概述41.1设计任务与设计依据41.1.1设计任务41.1.2设计依据41.2城市概况及自然条件41.2.1城区概况41.2.2自然条件4二 排水管网设计62.1设计原则62.2排水系统的比较与选择62.2.1排水体制的比较62.2.2排水系统体制的选择6三 雨水管网设计83.1雨水管设计的原则83.2 雨水管线的布置 83.3出水口位置的选择83.4控制点的设置93.5构筑物93.5.1 检查井93.5.2 跌水井9 3.5.3 倒虹管10四 雨水管网设计计算114.1设计准则114.2划分排水流域与管渠定线114.3划分设计管段114.4划分与计算设计管段的汇水面积124.5 确定雨量参数的设计值14一 概述1.1设计任务与设计依据1.1.1设计任务荆州荆州区雨水网管工程设计1.1.2设计依据1中华人民共和国环境保护法2中华人民共和国水污染防法3室外排水设计规范GBJ14-874排水工程上册 中国建工出版社 孙慧修5给水排水设计手册第五册6给水排水工程专业毕业设计指南 中国水利水电出版社1.2城市概况及自然条件1.2.1城区概况荆州区于1994年10月由原江陵县析置。建区之初，全区辖原江陵县的荆州、川店、马山、李埠、弥市5个镇和八岭山、纪南2个乡。1995年2月，经上级批准，撤销荆州镇，以其区域分设东城、西城、城南、荆北4个街道办事处，其中的城南街道办事处挂荆州城南经济技术开发区的牌子，实行两块牌子，一套班子合署办公。1995年8月和12月，经上级批准，纪南、八岭山2乡先后撤乡建镇。1998年6月，经上级批准，荆北街道办事处改建为郢城镇。2004年9月全省进行农场管理体制改革，将菱角湖和太湖港两个农场划归荆州区管理。目前，全区辖纪南、川店、马山、八岭山、李埠、弥市、郢城7个镇，东城、西城、城南3个街道办事处，太湖港、菱角湖2个农场管理区以及湖北省荆州城南经济开发区。各镇（街办）共辖133个村民委员会和37个居民居委会。全区国土面积1045平方公里，人口60.12万。1.2.2自然条件1 地理位置：荆州市荆州区地处湖北省中南部,位于江汉平原腹地,东连武汉,西接三峡,南跨长江,北临汉水,是连东西、跨南北的交通要道和物资集散地,是川湘鄂经济纽带,长江中游重要港口城市,国家轻纺工业基地、粮棉油生产基地和淡水渔业基地,素有文化之邦、鱼米之乡和旅游胜地的称誉。其地理位置为东经1111511405,北纬29263137。境区东西最大横距约274.8公里,南北最大纵距约l30.2公里，呈带状分布。2 气候：属亚热带季风气候区。光能充足、热量丰富、无霜期长。全市太阳年辐射总量为 104-110千卡/平方厘米，年日照时数 1800一2000小时，年平均气温15.9-16.6，年无霜期242-263天，多数年份降雨量在1100-1300毫米之间。有足够的气候资源供农作物生长。4-10月份降水量占全年80%，太阳辐射量占全年75%，10的积温为全年80%，水热同步与农业生产季一致的气候条件，适宜多种农作物生长发育。区内四季分明，光照充足，温和湿润，无霜期长。年平均气温为16-16.4，年平均降水量为904-1127毫米，年平均日照时间一般在1800-2100小时。3 地质地貌：荆州市以平原地区为主体，海拔2050米，相对高度在20米以下。丘陵主要分布于松滋市的老城、王家桥、斯家场和荆州区的川店、八岭、石首市桃花山等地，海拔100500米，相对50 100米，低山主要分布于松滋市西南部，海拔500米左右。4 水文资料：平均气温15.9-16.6，年无霜期242-263天，多数年份降雨量在1100-1300毫米之间二 排水管网设计2.1设计原则1排水管道施工图设计以批准的上阶段设计为依据，应符合城市总体规划和片区控制性详细规划的基本要求 2 满足需求原则。排水管道均按远期排水需求规模设计。 3满足接入的可能性和便利性原则。新建排水管网充分考虑区域排水现状及地块建设的情况，结合地块建设规划，在排水管道断面、平面布置、高程布置上适应功能的需要和接入的可能性、便利性。 4排水管网设计注意技术性与经济性相结合的原则。 5满足选材优化原则。设计选材在不断总结科研和工程实践的基础上，既考虑技术发展的趋势，积极推动新技术、新工艺、新材料的应用，同时又兼顾经济投入的合理性。不得使用淘汰产品及与国家产业政策不符的材料和产品。2.2排水系统的比较与选择2.2.1排水体制的比较直排式合流制不符合卫生要求，新建的城镇和小区已不再采用； 完全合流制排水系统卫生条件较好，但工程量大，初期投资大，污水厂的运行管理不便，特别是在经济实力还不雄厚的地区，较难采用 在老城市的改造中，常采用截流式合流制，充分利用原有的排水设施，与直排式相比，减小了对环境的危害，但仍有部分混合污水通过溢流井直接排入水体。分流制排水系统的管线多，但卫生条件好，有利于环境保护，虽然初降雨水对水体有污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城镇卫生的要求，所以在国内外得到推荐应用，而且也是城镇排水系统体制发展的方向。2.2.2排水系统体制的选择由于该区国土面积为1045平方公里，人口60.12万，且尚无完善的排水系统，城区中有部分合流制管渠，但多为石砌暗沟，设在人行道下面，盖板裸露地面。由于断面较小，加以年久失修，有的已堵塞或断裂。新发展区域中建有一些分流制排水管道，但为真正分流。由于排水管道长度短，覆盖率低，城市中未形成排水管网，致使城区污水未经处理就排入水体，对冷暖江造成严重污染。为了保护环境，防止污水将水质的进一步恶化，推进该地区经济的持续发展，因此要求建设排水管渠，对该地区污水进行收集、处理，以适应市政建设发展的需要。若采用合流制，管径必须采用较粗的管径，投入量非常大，所以采用完全分流制。由于该地区地势以一定坡度坡向河流，地形对排除雨水有利，所以雨水可以靠重力排出，不用设置雨水泵站。三 雨水管网设计3.1雨水管设计的原则1 尽量利用池塘河浜受纳地面径流，最大限度地减少雨水沟道的设置。受纳水体周围的地面径流可直接借地面排入水体。2 利用地形，就近排入地面水体。雨水经流的水质和地面情况有关，初期经流的污染较大。雨水沟道应充分利用地形，就近排放地面水体，从而降低造价。3 考虑采用明渠。眀渠造价低。在建筑物密度较高交通繁忙的地区，可以采用加盖眀渠。4 尽量避免设置雨水泵站。雨水泵站的投资很大，用电量也很大，可能冲击正常用电。3.2 雨水管线的布置定线原则：应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。排水管网的布置原则既要使管道工程量为最小，又要使水流畅通节省能量。支管、干管、主干管的布置要顺直，水流不要绕弯。充分利用地形地势，最大可能采用重力流形式，避免提升。在起伏较大的地区，应将高区系统与低区系统分离，高区不宜随便跌水，应直接重力流入污水厂，并尽量减少管道埋深。至于个别低洼地区应局部提升，做到高水高排。荆州市荆州区因为街坊地势较平坦且面积较大，所以采用围坊式。详细管道布置内容可见布置图。3.3出水口位置的选择在江河边设置出水口时，应保持与取水构筑物，游泳区及家畜饮水区有一定距离，同时也应不影响下游居民点的卫生和饮用。出水口的位置和形式应取得当地卫生监督、水体管理和交通管理等部门同意。雨水出水口可以采用非淹没式，其底标高最好在水体最高水位以上，一般在常水位以上，以避免水体倒灌。荆州区作为荆州市的城区，采用雨污完全分流制排水，雨水收集后可以直接排放，所以不用设置污水处理厂来处理污水。3.4控制点的设置管道系统的控制点为每条管道的起点和整个管段的地面标高起伏点，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，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。3.5构筑物排水管渠上的附属构筑物包括检查井、跌水井、倒虹管、雨水口、溢流井、排出口等。3.5.1检查井检查井：主要是为了检查、清通和连接管渠而设置。检查井由三部分组成：井基与井底、井身、井盖与盖底；建筑材料主要有混凝土、砖、石或钢筋混凝土。检查井一般设在管渠交汇、转弯、管径、或坡度改变以及跌水等处，相隔一定距离的直线管渠上也设置检查井，其最大间距在室外排水设计规范中作了规定，见下表 检查井最大间距管径或暗渠净高/mm最大间距/m污水管道雨水管道200-4004050500-7006070800-100080901100-15001001201600-20001201203.5.2跌水井跌水井是设有消能设施的检查井。跌水井的设置条件：当遇到下列情况且跌差大于1m时应设跌水井：管道中的流速过大，需要加以调节处理；管道垂直于陡峭地形的等高线布置，按照原定坡度将要露出地面处；接入较底的管道处；管道遇到地下障碍物，必须跌落通过处；当淹没排放时，在出口前设一个井。3.5.3倒虹管当排水管渠遇到河流或地下构筑物等障碍物时，不能按原有的坡度埋设时，必须设置倒虹管。倒虹管应尽可能与障碍物轴线垂直，并设在地质条件较好处。四 雨水管网设计计算4.1设计准则（1） 充满度：一般按满流计算（2） 流速：室外排水设计规范规定污水灌渠在设计充满度下的最小设计流速为0.6m/s。最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速，该值与管材有关，非金属管道最大设计流速为5m/s。（3） 最小管径、坡度：雨水支干管最小管径300mm，最小设计坡度0.003； 雨水口连络最小管径200mm，设计坡度不小于0.002。（4） 覆土或挖深：1、小覆土在车行道下一般不小于0.7m2、局部条件不允许时，须对管道进行包封加固3、最大埋深不超过78米（5） 管渠连接与构筑物的连接：管道在检查井内连接，一般采用管顶平接。相同管径的管段可以采用水面平接；不同断面管道必要时也可采用局部管段管底平接。在任何情况下，进水管底不得低于出水管底。4.2划分排水流域与管渠定线定线时，应该充分利用地形，使雨水走向按照地面标高由高到低来进行，干管敷设在沿地面标高到低从一个至高点排至水体，最短却是最快的汇水方式，管道敷设在街道的一侧。管道材料采用混凝土管。 雨水管渠应尽量利用地形坡度以最短的距离靠重力流排入附近的水体。4.3划分设计管段 每一段设计管段的长度在100-200米以内为宜，有时也会超出200米，但因比例尺大小出现误差，且管道定线采用围坊式，所以最后的设计管段的长度均超出200米。根据管道的具体位置，在管道转弯处，管径或坡度改变处，有支管接入处或两条以上管道交会处以及超过一定距离的直线管段上都应设检查井。在两个检查井之间流量没有变化且预计管径和坡度也没有变化的管段称为设计管段。4.4划分与计算设计管段的汇水面积因为荆州市荆州区地势平坦，采用的是围坊式，所以划分街坊面积时，按周围管道的布置用角等分线划分。具体划分情况见表一：单位：公顷街区编号1234567街区面积1.8751.8751.8751.8751.8751.0720.803街区编号891011121314街区面积1.8751.8754.3284.2121.6923.3323.240街区编号15161718192021街区面积1.2490.5801.51.51.51.51.5街区编号22232425262728街区面积1.51.51.51.61.61.60.725街区编号29303132333435街区面积0.8751.61.61.61.61.61.6街区编号36373839404142街区面积1.61.61.61.61.61.61.6街区编号43444546474849街区面积1.61.61.61.61.61.61.6街区编号50515253545556街区面积1.61.61.61.61.61.61.6街区编号5758596061街区面积1.61.61.61.61.6表一：4.5 确定雨量参数的设计值雨量公式的确定根据设计原始资料，应用荆州市市暴雨强度公式 i= 18.007+16.535 lgP）/(t+14.3000)0.847 Q =k*i*F=q*F单位面积流量q0=q* 式中：P重现期（年） t降雨历时（min） t=t1+mt2 t1地面集水时间（min） t2管渠内雨水流行时间（min） m折减系数 Q雨水设计流量（L/s） q设计暴雨强度（L/(s.ha)） 径流系数，其数值小于1 F汇水面积（ha）径流系数的确定通常汇水面积是由各种性质的地面覆盖所组成，随着它们占有面积比例的变化，值也各异，所以整个汇水面积上的平均径流系数是按各类地面面积用加权平均法计算而得到，即：av=（Fi/F）*i式中Fi汇水面积上各类地面的面积 i相应于各类地面的径流系数 F全部汇水面积一般城市市区的综合径流系数采用0.50.8，城市郊区的径流系数采用0.40.6。所以确定荆州市荆州区的径流系数为