《城市排水管网》课程设计-M市城市排水管网设计.doc

城市排水管网课程设计 计算说明书全套图纸加扣3012250582 专业： 给水排水工程 班级： 1102 姓名： 学号： 指导老师： 日期： 2014年6月27日 太原理工大学环境科学与工程学院 目 录一、设计资料2二、设计任务3三、设计内容43.1 排水体制的选择43.2 污水管道系统的设计43.3 污水设计流量的计算53.4 街区面积的测量6四、污水排水管网设计计算74.1 水力计算公式7 4.2设计参数的选择与计算7 4.3水力计算9 4.4绘制管道平面图和剖面图五、雨水排水管网设计计算13 5.1雨水管渠布置特点13 5.2 管渠布置的要求13 5.3 雨水量的计算13 5.4 雨水管渠的水力计算145.5绘制管道平面图和剖面图六、总结19七、参考文献19 一 、设计资料（一）课程设计题目M市城市排水管网设计（二）设计基本资料1.设计数据：设计所用图纸为华北地区一新兴工业城市M市的城市规划平面图(1: 5000)，设计数据如附表所示，其中住宅卫生设备情况用于确定污水量定额，降雨重现期采用1年，地面集水时间采用10min.卫生设备情况企业甲排水量 （m3/d)企业乙排水量 （m3/d)人口密度 （人/公顷)暴雨强度公式室内有给水排水设备,无沐浴设备700700405山西大同2.气象资料：城市常年主导风向为西北风，土壤冰冻深度1.2m，地下水初见水位为6m.3.工程地质资料：在整个排水区域内为轻质亚粘土，地耐力为,地震烈度为6度。4.综合径流系数：=0.65.河流最高洪水位标高：80.0m二、设计任务1.污水管道的设计计算：在规划平面图上布置污水管道；划分设计管段，计算设计流量；进行污水管道的水力计算。2.雨水管道的设计计算：划分排水流域和管道定线；划分设计管段并计算各设计管段汇回水面积；进行雨水管道的水力计算。要求：计算准确，符合设计精度，计算部分附上相应的计算草图。3绘图。（1）排水管网平面布置图：污水管道系统系统和雨水管道系统平面布置图。（2）排水管道纵剖面图：污水主干管纵断面图。要求：设计图纸所采用的比例、标高、管径、编号、和图例等应符合给水排水制图标准的有关规定。4设计说明书。内容要求：论证合理，层次分明，计算无误，文字通顺，图表准确。内容应包括：（1） 目录（2） 工程概况（3） 设计内容（4） 污水管网设计计算（5） 雨水管网设计计算（6） 总结（7） 参考文献5、提交的成果1设计计算说明书一份。2图纸：排水管网平面布置图（均含污水和雨水），污水管道纵剖面图。6、主要设计参考书1室外排水设计规范（GB50014-2006）中国计划出版社2中华人民共和国建设部主编，给水排水制图标准（GB/T 50106-2001）3给水排水设计手册（第二版）第1、2、3、5、11册4排水工程上册（第四版）孙慧修主编 中国建筑工业出版社 2003三、设计内容（一）排水体制的选择:综合以上各方面资料，采用雨、污分流，在城市东面临河处设一污水处理厂。（二）污水管道系统的设计污水管道系统的布置：确定排水区域、划分排水流域管道布置与定线 1、 管道定线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。2、地形是主要的影响囚索。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。在整个排水区域较低的地方敷设主干管和干管，便于支管的污水能自流接入，而横管的坡度尽可能与地面坡度一致。在地形平坦地区，应避免小流量的横支管长距离平行于等高线敷设，让其尽早接入干管，宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行。在坡度较大的时候应设置跌水井，改善水力条件。3、在污水定线之前应先进行排水区界，划分排水流域。排水区界是污水排水系统设置的界限。该城镇地形较为平坦，地面高程总体上自西北至东北均匀缓慢降低，局部地面有一定起伏，无明显分水线，因此可按河流进行排水流域划分。定线时应使干管在最大合理埋深的情况下，流域内污水能以自流方式接入4、污水主干管的走向和数目取决于污水厂和出水口的位置和数目。小城市通常只设一个污水厂，只需一条主干管。5、大流量的集中污水直接接入污水干管起端，可以增大上游干管的管径，减少敷设坡度，减小整个管道系统的埋深。6、污水支管的平面布置取决于地形和街坊建筑规划，并应便于用户接管排水。（三）污水设计流量计算1、生活污水设计流量比流量 n一居住区生活污水定额，按用水定额的80%计算，用水定额按设计规范取115L/ (cap.d ) p一为人口密度人/ha，取405人/公顷比流量的计算 居住区生活污水设计流量 Q1一居住区生活污水设计流量（L/s） n一居住区生活污水定额L/ (cap.d ) Kz一生活污水量总变化系数 N设计人口数其中生活污水量总变化系数 Q一平均日平均时污水流量（L/s）2、工业排水:3、城镇污水设计总流量（四）街区面积的测量街区编号12345678街区面积（ha）2.843341.91821.529941.616422.258683.108652.651980.57892街区编号910111213141516街区面积（ha）1.738393.851474.235433.83293.19563.689234.084074.39922街区编号1718192021222324街区面积（ha）1.519391.519391.519391.519391.519391.519392.557891.249731.967123.735883.13312.879342.41533街区编号2526272829303132街区面积（ha）2.788432.985823.449093.877022.111442.321013.724893.59926街区编号3334353637383940街区面积（ha）3.750042.6222821.013361.944831.944831.944833.366523.621481.94522.91248街区编号4142434445464748街区面积（ha）4.086381.944981.749441.749443.390983.317671.86882.270922.63271街区编号4950515253545556街区面积（ha）7.135676.930174.461991.078963.331262.772630.758722.43546街区编号5758596061626364街区面积（ha）4.471154.296914.126961.584152.260654.150233.935793.88347街区编号6566676869707172街区面积（ha）3.937623.42941.642222.297184.217293.952353.993244.00124街区编号737475街区面积（ha）3.675823.354453.88725街区总面积（ha）248.3四、污水管道系统水力计算（一）水力计算公式 流量公式 流速公式 C值按曼宁公式计算 Q一流量（m3/s） A一过水断面面积(m2)v一流速（m /s）n一管道粗糙系数，取0.014R一水力半径（m）I一水力坡度（二）设计参数的选择与计算1、设计充满度污水管道按非满流设计。2、设计流速 在最大设计充满度的情况下，通过设计流量时的污水流速称为设计流速。为了防止污水中的泥沙颗粒沉淀产生淤积，阻塞管渠，规定污水管道的最小流速为0.6m/s;污水管渠的最小流速为0.4m/s;为了防止因污水流速过大对管道造成冲刷损坏，规定金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道最大设计流速为5m/s. 3、最小管径和最小设计坡度 当所计算所需要的污水管道管径小与最小设计管径时采用最小设计管径。 4、埋设深度 为了保证在地面静动荷载的作用下管道不致于被损坏，需保证在管道上有一定的覆土厚度，车行道下污水管道的最小覆土厚度不小与0.7m.为了防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道，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，管底可埋在冰冻线以上0.15m.5、污水管道的衔接 主要的衔接方式有管顶平接跟水面平接。为了施工的方便，本设计采用管顶平接的方式。 6、主干管起点最小埋深的确定 主干管起点最小埋深由接入该主干管的干管水力计算得出。污水出户管的最小埋深一般采用0.5-0.7m，所以街坊污水管道起点最小埋深0.6-0.7m，街道干管起点最小埋深为: 式中H街道污水管网起点的最小埋深(m)h街区污水管起点最小埋深(m)，取0.7mZ1街道污水管起点检查井处地面标高(m)Z2街区污水管起点检查井处地面标高(m)I街区污水管和连接支管的坡度L街区污水管和连接支管的总长度(m) 连接支管与街道污水管的管内底高差(m) 22污水水力计算表（管材：II级钢筋混凝土管)管段编号接入支管编号管长(m)本段平均流量(l/s)本段集中流量(l/s)转输平均流量(l/s)总变化系数Kz设计流量(l/s)管径(mm)坡度流速(m/s)充满度(h/D)起点地面高(m)终点地面高(m)起点管底高(m)终点管底高(m)起点管底埋深(m)终点管底埋深(m)降深（m）15.2-15.12091.03002.292.373000.0030.170.25105.5105.387103.67103.0451.832.3420.625515.1-151850.8201.032.294.263000.0030.310.25105.387105.286103.045102.4882.3422.7980.556215-162370.8701.862.296.253000.0030.490.25105.286105.157102.488101.7792.7983.3780.709516-1716.1-161931.7205.012.2415.093000.0030.610.38105.157105.052101.779101.1993.3783.8530.579617-1817.1-17881.309.982.1123.83000.00350.730.469105.052105.004101.099100.7913.9534.2130.30818-191801.49011.282.0626.33000.00380.770.485105.004104.906100.791100.1064.2134.80.6847619-519.1-193261.41014.791.9932.254000.0020.640.423104.906104.72999.99699.3444.915.3850.65165-64-51792.19030.591.8560.644000.0020.70.617104.729101.05899.15698.7985.5732.260.35826-71341.22032.781.8462.574000.0020.720.63101.058101.23598.79898.532.262.7050.26847-82791.420341.8364.824000.0020.750.646101.235101.60698.5397.9712.7053.6350.55868-924-82263.85057.541.72105.595000.00150.720.663101.60698.92697.19496.8554.4122.0710.338559-1038-91473.740103.11.59177.976000.00140.840.798.92699.23692.77392.5686.1536.6680.205127.1-271582.09002.294.793000.0030.350.25101.4101.55399.5799.0981.832.4550.472527-2826-271801.1405.272.2522.533000.00330.710.462101.553100.72798.5497.9473.0132.780.5923528-2928.1-281691.0508.362.1628.433000.0030.710.546100.72799.47397.94797.4412.782.0320.505829-1029.1-293911.01011.22.0833.494000.0020.640.43299.47399.23696.61495.8322.8593.4040.78211-1072.70002.2903000.00300.2595.8599.23694.0293.8021.835.4340.218139.1-392640.58002.291.333000.0030.10.25104.24103.483102.41101.6171.831.8660.793239-402271.800.582.295.443000.0030.390.25103.483103.855101.617100.9351.8662.920.681340-4140.1-402142.4103.692.2613.793000.0030.60.362103.855103.251100.935100.2942.922.9570.641441-3141.1-412222.2407.322.1620.643000.00310.670.448103.251102.626100.29499.6072.9573.0190.6869631-3230-312302.27010.792.0526.793000.00380.780.491102.626101.97899.60798.7353.0193.2430.8724832-332512.138.113.071.9938.344000.0020.670.466101.978101.26998.62598.1233.3533.1460.502233-3444-332462.15028.831.8766.054000.0020.760.65101.26999.50895.87395.375.3964.1380.492434-352132.16030.991.8569.425000.0020.770.46799.50898.89995.2694.8394.2484.060.42635-362301.98033.141.8372.385000.00210.80.47198.89998.24194.83994.3564.063.8850.4827936-3745-361421.81037.81.879.45000.00230.840.48498.24197.82294.35694.033.8853.7920.3261437-382532.1039.611.7982.765000.00240.870.48997.82297.06294.0393.4223.7923.640.6081638-92250041.711.7982.765000.00240.870.48997.06298.92693.42292.8833.646.0430.5390421.2-21.12131.99002.294.553000.0030.330.25103.37103.432101.54100.9011.832.5310.639321.1-212372.201.992.299.63000.0030.540.3103.432102.793100.901100.192.5312.6030.710721-2220-211932.3708.512.1223.083000.00340.720.465102.793102.53699.81899.1612.9753.3750.6568822-2322.1-221801.86012.492.0128.853000.0030.720.55102.536102.29799.16198.6183.3753.6790.540623-2423.1-231681.82016.491.9736.064000.0020.660.45102.297102.07598.50898.1723.7893.9030.335824-824.1-243541.83020.291.9442.924000.0020.690.498102.075101.60698.01197.3044.0644.3020.70712-132101.53002.293.513000.0030.250.25106.45106.406104.62103.9911.832.4150.628813-1413.1-131932.0802.472.2910.413000.0030.550.312106.406105.779103.732103.1532.6742.6260.57914-214.1-141732.0105.612.2216.923000.0030.630.404105.779104.92102.832102.3142.9472.6060.51842-31-22552.0108.872.1223.063000.00340.720.464104.92104.439101.983101.1142.9373.3250.868023-43081.94010.882.0626.413000.00380.770.486104.439104.607101.11499.9443.3254.6631.170024-52251.57012.822.0128.923000.0030.730.55104.607104.72999.94499.2664.6635.4630.673519.1-191992.02002.294.633000.0030.330.25102.6104.906100.77100.1741.834.7320.595817.2-17.12071.69002.293.873000.0030.280.25104.07104.265102.24101.6191.832.6460.620417.1-171741.5501.692.297.423000.0030.50.263104.265105.052101.619101.0992.6463.9530.520516.2-16.12032.28002.295.233000.0030.380.25104.97105.077103.14102.5311.832.5460.609316.1-16176002.282.295.233000.0030.380.25105.077105.157102.531102.0032.5463.1540.52829.1-291591.79002.294.13000.0030.30.2599.0399.47397.296.7241.832.7490.476128.1-281641.95002.294.473000.0030.320.25100.4100.72798.5798.0791.832.6480.490825-263331.138.102.2910.693000.0030.560.317101.95101.742100.1299.1221.832.620.997826-2726.1-261940.6702.512.2915.393000.0030.620.384101.742101.55399.12298.542.623.0130.582345.1-452031.85002.294.233000.0030.310.2599.599.58797.6797.0621.832.5250.608445-362220.8301.852.296.143000.0030.490.2599.58798.24197.06296.3972.5251.8440.664843.3-43.22261.49002.293.423000.0030.250.25102.4102.649100.5799.8921.832.7570.678343.2-432442.3201.492.298.733000.0030.530.285102.649100.80299.70398.9722.9461.830.730843-4443.1-43,42-432142.2205.072.2316.283000.0030.620.396100.80299.99597.50896.8673.2943.1280.641444-3344.1-44,44.2-442222.09011.542.0427.823000.0040.80.49499.995101.26996.86795.9833.1285.2860.886430-313391.24002.292.843000.0030.210.25104.3102.626101.812100.7962.4881.831.016441.1-412641.22002.292.793000.0030.20.25104.4103.251102.214101.4212.1861.830.792940.1-402641.31002.293.013000.0030.220.25104.6103.855102.77101.9781.831.8770.79224.2-24.11401.05002.292.43000.0030.170.25101.15101.27399.3298.9011.832.3720.419124.1-242600.9401.052.294.563000.0030.330.25101.273102.07598.90198.1212.3723.9540.780323.2-23.11501.09002.292.483000.0030.180.25102102.113100.1799.7211.832.3920.449423.1-232501.0501.092.294.893000.0030.350.25102.113102.29799.72198.9722.3923.3250.748522.1-222411.61002.293.693000.0030.270.25102.62102.536100.79100.0681.832.4680.722120.2-20.12211.22002.292.793000.0030.20.25103.7103.407101.87101.2081.832.1990.662420.1-202271.6801.222.296.633000.0030.490.25103.407103.106101.208100.5272.1992.5790.680720-212371.4302.892.299.93000.0030.540.304103.106102.793100.52799.8182.5792.9750.70951-22621.25002.292.873000.0030.210.25104.6104.92102.77101.9831.832.9370.787214.1-142631.06002.292.433000.0030.180.25105.45105.779103.62102.8321.832.9470.788113.1-132630.94002.292.153000.0030.160.25106.35106.406104.52103.7321.832.6740.788126.1-261631.38002.293.163000.0030.230.25101.9101.742100.0799.5821.832.160.487544.1-442462.12002.294.863000.0030.350.2599.9599.99598.1297.3831.832.6120.737444.2-442522.12002.294.863000.0030.350.25101.6599.99598.9298.1652.731.830.755443.1-432470.85002.291.963000.0030.140.25100.08100.80298.2597.5081.833.2940.741942-431880.41002.290.943000.0030.070.25101.35100.80299.5298.9561.831.8460.564 五、雨水排水管网的设计与计算 （一） 雨水管渠系统布置特点 1.充分利用地形，就近排入水体。地面坡度变化大时，雨水干管宜布置在地形较低处或溪谷线，当地形平坦时，雨水干管布置在排水区域的中间，由与该城市地势比较平坦故采川后者。 2.根据城市规划布置雨水管道。雨水管道应平行道路布置。尽量避免雨水泵站。 3.合理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅。当管径太大时设置管渠本设计中采用矩形暗管。(二) 管渠的布置 1不同直径的管道在检查井内的连接，宜采用管顶平接或水面平接。 2管渠在转弯和交接处，其水流转角不应小于90度。 注:当管径小于等于300mm，跌水水头大于0.3 m时，可不 受此限制。 3管渠基础应根据管渠材质、接口形式和地质条件确定，可分别选用混凝土基础、砂石垫层基础及土弧基础，对地基松软或不均匀沉降地段，管渠基础应采取加固措施。 管渠接口应根据管渠材质和地质条件确定，可采用刚性接口或柔性接口，污水及合流管渠选用柔性接口。当管渠穿过粉砂、细砂层并在最高地下水水位以下，或在地震设防烈度为8度设防区时，应采用柔性接口。 4设计排水管渠时，应防止在压力流情况下使接户管发生倒灌。 5污水管渠和合流管渠应根据需要设通风设施。 6管顶最小覆土深度，应根据管材强度、外部荷载、上壤冰冻深度和土壤性质等条件，结合当地埋管经验确定。管顶最小覆土深度宜为:人行道下0.6m，车行道下0.7m. 7一般情况下，排水管渠宜埋设在冰冻线以下。当该地区或条件相似地区有浅理经验或采取相应措施时，也可埋设在冰冻线以上，其浅埋数值应根据该地区经验确定。 8道路红线宽度超过50m的城市干道，宜在道路两侧布置排水管渠。 9设计压力管渠时，应考虑水锤的影响。在管渠的高点以及每隔一定距离处，应设排气装置;在管渠的低点以及每隔一定距离处，应设排空装置。 10承插式压力管道应根据管径、流速、转弯角度、试压标准和接口的摩擦力等因素，通过计算确定是否在垂直或水平方向转弯处设置支墩。11 压力管接入自流管渠时，应有消能设施。12管渠的施工方法，应根据管渠所处土层性质、管径、地下水位、附近地下与地上建筑物等因素，经技术经济比较，确定采用开槽施工、顶管施工或盾构施工。13根据需要，排水管渠在某些地段可采用隧洞形式输水。 （三）雨水量的计算1.径流系数的确定径流系数采用0.6雨水设计流量的计算公式 Q=qF式中:Q一雨水设计流量，m3/sq一设计暴雨强度，L/ (s*ha)一径流系数F一汇水面积，ha暴雨强度公式: 雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等囚素确定。在同一排水系可采用同一重现期或不同重现期。重现期一般选用0.53a,重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般选用3-5a，并应与道路设计协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。本设计中T=la雨水管渠的降雨历时t，应按下列公式计算: 式中 t一降雨历时(min); t2一管渠内雨水流行时间(min) t1一地面集水时间(min)，视距离长短、地形坡度和地 面铺盖情况而定，一般采用5一15 min;本设计采用 10min m一折减系数，暗管折减系数m=2，明渠折减系数m=1.2， 在陡坡地区，暗管折减系数m=1.2-2;在本设计采用暗管 折减系数取m=2. （四）雨水管渠的水力计算雨水管渠水力计算的设计规定 1、设计充满度雨水管道的设计充满度按满流考虑，既h/D=1。明渠应有大于或等于0.20m的安全超高，街道边沟应有大于或等于0.03m的超高。2、设计流速雨水管道在满流时最小设计流速为0.75 m/s。明渠最小设计流速为0.4m/s3、最小设计坡度与最小管径雨水管道最小管径为300mm，相应最小坡度为0.003，雨水口连接管道的最小管径为200mm，对应最小坡度为0.004。明渠与盖板渠的底宽最小0.3m。4、最小理深与覆土厚度具体同污水管道5,雨水管道的衔接一般以管顶平接为原则，当地条件不利时也可采用管底平接。 雨水管网水力计算表 设计参数: 重现期(年): 1.00 折减系数:2.0 明沟折减系数:1.2 默认地面集流时间(分):10.00 管道连接方式:管顶平接 最小覆土深度(米):1.35 最大冻土深度(米):1.20 圆管最大直径(毫米) 2400: 地区: 大同 默认管材: II级钢筋混凝土管 A(1+ClgP) 暴雨强度公式: q=- (t+B)*D 暴雨参数: A=1529.667 B=6.9 C=1.08 D=0.87 E=0.0计算结果管段编号接入管段管段长度(m)集流时间(min)暴雨强度(mm/min)转输面积(m*2)汇流面积(m*2)设计流量(m*3/s)管径(mm)坡度流速(m/s)终点地面标高(m)起点管底标高(m)终点管底标高(m)起点管底埋深(m)终点管底埋深(m)降深（m）管 材47-48251.2100.780229700.185000.00270.92103.076101.854101.1762.1461.90.67824II级钢筋混凝土管48-49249.419.10.5422970651400.3517000.00170.91102.159100.463100.0392.6132.120.42398II级钢筋混凝土管49-50228.128.20.41651401046600.4348000.00130.86101.3299.38799.092.7722.230.29653II级钢筋混凝土管50-51261.1370.341046601445600.4948000.00170.98100.35998.57398.1292.7472.230.44387II级钢筋混凝土管51-5222745.90.291445601845700.5378000.0021.0799.52497.74897.2942.6112.230.454II级钢筋混凝土管52-53216.4530.261845702213700.5789000.00120.9198.72896.64896.3882.8762.340.25968II级钢筋混凝土管53-5432760.90.232213702549100.5979000.001