排水管网设计讲义内容丰富

第3章排水管网设计3.1概述3.2污水管道系统设计3.2.1污水管道设计内容

3.2.2污水管道设计举例

3.2.3国外污水管道的设计方法介绍3.3雨水管渠系统设计3.3.1雨水管渠系统平面布置特点

3.3.2雨水管渠的设计流量

3.3.3雨水管渠系统的设计步骤和水力计算

3.3.4雨水管渠系统设计计算举例

3.3.5排水管网水力计算软件介绍3.4合流制管渠系统设计排水管道的设计步骤：设计资料的调查设计方案的确定设计计算设计图纸的绘制排水管道的设计任务：——规划设计收集和输送污水、雨水的一整套工程设施和构筑物。第3章排水管网设计

3.1概述（1）设计资料调查设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的总体规划及其他基础设施情况

自然资料：地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、风向、降雨量等水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级工程资料：道路、通讯、供水、供电、煤气等第3章排水管网设计

3.1概述（2）第3章排水管网设计

3.1概述（3）设计方案确定——包括排水体制的选择、排水系统的布置形式，应通过技术、经济比较，确定最优的方案

确定排水区界，划分排水流域管道定线控制点确定和泵站的设置地点污水设计流量计算设计管段及设计流量的确定污水管道水力计算污水管道的衔接绘制管道平面图和纵剖面图第3章排水管网设计

3.2污水管道系统设计确定排水区界，划分排水流域——排水区界是污水排水系统设置的界限。——排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的不同排水区域。（通常在丘陵及地形起伏的地区根据等高线划分排水区域，在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。）确定排水区界，划分排水流域管道定线控制点确定和泵站的设置地点污水设计流量计算设计管段及设计流量的确定污水管道水力计算污水管道的衔接绘制管道平面图和纵剖面图第3章排水管网设计

3.2污水管道系统设计管道定线——在总平面图上确定污水管道的位置和走向。管道定线的影响因素地形污水厂和出水口的位置所采用的排水体制管道定线时注意事项主干管布置在坚硬密实土壤中尽量少穿河流、铁路、山谷和高地避免与地下构筑物交叉不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下集中流量尽量排入上游管道定线（续）污水管道在街道上的位置

与其他管线、构筑物有一定的距离与给水管相交时，设于给水管下方尽量避免敷设在机动车道下，设在人行道下

确定排水区界，划分排水流域管道定线控制点确定和泵站的设置地点污水设计流量计算设计管段及设计流量的确定污水管道水力计算污水管道的衔接绘制管道平面图和纵剖面图——确定主要计算管线第3章排水管网设计

3.2污水管道系统设计控制点确确定和泵泵站设置置地点——对管道系系统的埋埋深起控控制作用用的地点点，通常常在管道道起点或或最低最最远点。。泵站设置置地点中途泵站站局部泵站站总泵站确定排水水区界，，划分排排水流域域管道定线线控制点确确定和泵泵站的设设置地点点污水设计计流量计计算设计管段段及设计计流量的的确定污水管道道水力计计算污水管道道的衔接接绘制管道道平面图图和纵剖剖面图第3章排水水管网设设计3.2污水管道道系统设设计污水设计计流量的的计算污水设计计流量——指污水管管道及其其附属构构筑物能能保证通通过的最最大流量量，设计计流量包包括生活活污水量量和工业业废水量量。设计流量量按最大大日最大大时流量量设计。生活污水水设计流流量居住区生生活污水水公共建筑筑生活污污水工业企业业生活污污水及淋淋浴污水水工业废水水设计流流量污水设计计流量的的计算（（续1）（1）居住区区生活污污水量计计算式中：Q1——居住区生生活污水水设计流流量，L/s；n——居住区生生活污水水量标准准（L/(d•人)），按《室外排水设计规规范》选用，取当地地用水定额的的80%~90%；N——设计人口数，，按规划部门门根据统计资资料提供的参数选用；；KZ——总变化系数，，是最大日最最大时污水量量与平均日平均时污污水量的比值值。Kd——日变化系数，，是最大日污污水量与平均均日污水量的比值。Kh——时变化系数，，是最大日最最大时污水量量与最大日平均时污水水量的比值。KZ=KdKh生活污水量总总变化系数污水平均日流流量（L/s）总变化系数（（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.4〉10001.3污水设计流量量的计算（续续2）（2）公共建筑生生活污水量计计算式中：Q2——公共建筑生活活污水设计流流量，L/s；qd——公共建筑最高高日生活污水水排水定额，，L/(用水单位•人),一般按《室内给水排水水和热水供应应设计规范》推荐的参数选用用，排水量大大的建筑也可可以通过调查查或参考相近建建筑选用。m——公共建筑在设设计年限内所所服务的用水水单位数；T——公共建筑最高高日排水时间间，h；Kh——公共建筑生活活时变化系数数，是最大日日最大时污水量与最大日日平均时污水水量的比值。。（3）工业企业生生活污水及淋淋浴污水量计计算式中：Q3——工业企业生活污水水及淋浴污水设计计流量，L/s；A1——一般车间最大班职职工人数，人；A2——热车间最大班职工工人数，人；B1——一般车间职工生活活污水量标准，为为25(L/(人•班))；B2——热车间职工生活污污水量标准，为35(L/(人•班))；K1——一般车间生活污水水量时变化系数，，以3.0计；K2——热车间生活污水量量时变化系数，以以2.5计；C1——一般车间最大班使使用淋浴的职工人人数，人；C2——热车间最大班使用用淋浴的职工人数数，人；D1——一般车间的淋浴污污水量标准，为40(L/(人•班))；D2——热车间的淋浴污水水量标准，为60(L/(人•班))；T——每班工作时数，h。污水设计流量的计计算（续3）（4）工业废水设计流流量计算式中：Q4——工业废水设计流量量，L/s；m——生产过程中每单位位产品的废水量标标准，L/单位产品；M——产品的平均日产量量；T——每日生产时数；KZ——总变化系数，与工工业企业性质有关关。污水设计流量的计计算（续4）Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗Q渗指地下水渗入量，，一般以单位管道道延长米或单位服服务面积公顷计算算，日本规定采用用经验数据，按每每人每日最大污水水量的10%-20%。城市污水设计总流流量计算污水设计流量的计计算（续5）确定排水区界，划划分排水流域管道定线控制点确定和泵站站的设置地点污水设计流量计算算设计管段及设计流流量的确定污水管道水力计算算污水管道的衔接绘制管道平面图和和纵剖面图——计算管道设计流量量q第3章排水管网设计计3.2污水管道系统设计计设计管段及设计流流量——两个检查井之间，，设计流量不变，，且采用同样的管管径和坡度的管段段，称为一个设计计管段。一般检查井的设置置位置有：流量汇汇入的地方、管径径变化的地方、转转弯的地方、或在在直管段管径长度度较长时（30-70m）。设计流量本段流量q1转输流量q2集中流量q3——本段流量是从管段段沿街坊流来的污污水量。——转输流量是从上游游管段和旁侧管段段流来的污水量。。——集中流量是从工业业企业或其他大型型公共建筑物流来来的流量。式中：q1——设计管段的本段流流量，L/s；F——设计管段服务的街街坊面积，公顷；；KZ——生活污水量总变化化系数；q0——单位面积的本段平平均流量，即比流流量，L/s•公顷可用下式求得。式中：n——污水量标准，L/(人•d)；p——人口密度，人/公顷。只有本段流量的设设计管段设计计算算设计管段及设计流流量（续）式中：Q——设计管段的设计流流量，L/s；F——设计管段和上游管管段的街区总服务务面积，公顷；有本段流量、转输输流量及集中流量量的设计管段设计计流量计算设计管段及设计流流量（续）确定排水区界，划划分排水流域管道定线控制点确定和泵站站的设置地点污水设计流量计算算设计管段及设计流流量的确定污水管道水力计算算污水管道的衔接绘制管道平面图和和纵剖面图管径D流速V水力坡度i充满度h/D第3章排水管网设计计3.2污水管道系统设计计污水管道中污水流流动的特点及设计计原则1、不溢流；2、不淤积；3、不冲刷；4、注意通风。污水管道中污水流流动的特点1、水流方向确定。。2、水流方式一般为为重力流，污水泵泵站的出流管中水水流则是压力流。。3、近似均匀流。污水管道水力学设设计原则污水管道设计参数数污水管道水力计算算的设计参数设计充满度（h/D）设计流速（v）最小管径（D）最小设计坡度（i）污水管道埋设深度度（h）设计充满度（h/D）h/D=1时，满流h/D<1时，非满流《室外排水设计规范范》规定，最大充满度度为：管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大充满度（h/D）200~300350~450500~900≥10000.550.650.700.75hD——指设计流量下，管管道内的有效水深深与管径的比值。。为什么要做最大设设计充满度的规定定？1、预留一定的过水水能力，防止水量量变化的冲击，为未预见水量的增增长留有余地；2、有利于管道内内的通风；3、便于管道的疏疏通和维护管理理。设计流速——与设计流量和设设计充满度相应应的污水平均流流速。最小设计流速：：是保证管道内不不发生淤积的流流速，与污水中中所含杂质有关关；国外很多专专家认为最小流流速为0.6-0.75m/s，我国根据试验验结果和运行经经验确定最小流流速为0.6m/s。最大设计流速：：是保证管道不被被冲刷破坏的流流速，与管道材材料有关；金属属管道的最大流流速为10m/s，非金属管道的的最大流速为5m/s。***国内一些城市污污水管道长期运运行的情况说明明，超过上述最最高限值，并未未发生冲刷管道道的现象。最小管径1、为什么要规定定最小管径？污水管道系统上上游部分设计流流量很小，计算算的管径也很小小，管径过小就就易堵塞管道。。街坊管最小管径径为200mm，街道管最小管管径为300mm。2、什么叫不计算算管段？在管道起端由于于流量较小，通通过水力计算查查得的管径小于于最小管径，对对于这样的管段段可不用再进行行其他的水力最小设设计坡坡度——相应于于最小小设计计流速速的坡坡度为为最小小设计计坡度度，最最小设设计坡坡度是是保证证不发发生淤淤积时时的坡坡度。。（1）（2）（3）规定：：街坊坊内污污水管管最小小管径径200mm的最小小设计计坡度为0.004；街道内污污水管道最最小管径300mm的最小设计计坡度为0.003；较大管径径的最小设设计坡度由最最小设计流流速保证。。污水管道埋埋设深度覆土厚度埋设深度决定污水管管道最小覆覆土厚度的的因素有哪哪些？冰冻线的要要求地面荷载满足街坊管管连接要求求地面管道管道的埋设设深度有两两个意义：：——埋设深度——覆土深度.《规范》规定：1）无保温措措施的生活活污水沟道道或水温和和它接近的的工业废水水沟道，沟沟底在冰冻冻线之上的的距离不得得大于0.15m。2）在车行道道下，沟顶顶最小覆土土厚度一般般不宜小于于0.7m。在保证沟沟道不会受受外部荷重重损坏时，，最小覆土土厚度可适适当减小。。H=h+IL+Z1－Z2+Δh式中：H——街道污水管管网起点的的最小埋深深，m；h——街坊污水管管起点的最最小埋深，，0.6~0.7m；Z1——街道污水管管起点检查查井检查井井处地面标标高，m；Z2——街坊污水管管起点检查查井检查井井处地面标标高，m；I——街坊污水管管和连接支支管的坡度度；L——街坊污水管管和连接支支管的总长长度，m；Δh——连接支管与与街道污水水管的管内内底高差，，m。水力计算公公式和水力力计算图表表水力计算的的基本公式式式中：Q——流量，m3/s；A——过水断面面积，，m2；v——流速，m/s；R——水力半径（过水水断面积与湿周周的比值），m；I——水力坡度（即水水面坡度，等于于管底坡度）；；C——流速系数，或谢谢才系数。一般般按曼宁公式计计算，即n——管壁粗糙系数数污水管道水力力计算的方法法流量Q、管径D、坡度I、流速v、充满度h/D和埋深H。2、确定方法首先根据已知资料，计算出流量Q，根据Q值可初步确定管径D；然后，根据Q、D值，求I、h/D、v值。在这三个未知数中，还需知道一个参数，才能求得另外两个，此时可以在三个参数中先假设一个值，比如流速为最小流速，或是坡度为最小坡度，或是充满度满足一定要求等，之后进行查表或查图，就可得出其余两个未知数；最后要进行校核，若得出的两个参数满足其规定的要求，则计算完成，若不满足要求，则需调整假设值，甚至管径D，重新进行计算。

例1已知n=0.014,D=300mm,I=0.004,Q=30L/s,求v和h/D。0.00300.00400.850.80.750.500.5530L/s得：v=0.82m/sh/D=0.52确定排水区界界，划分排水水流域管道定线控制点确定和和泵站的设置置地点污水设计流量量计算设计管段及设设计流量的确确定污水管道水力力计算污水管道的衔衔接绘制管道平面面图和纵剖面面图第3章排水管网网设计污水管道系统统设计——确定设计管段段起始点埋深深污水管道的衔衔接衔接的原则：：尽可能地提提高下游管段段的高程，减减小埋深，降低低造价；避免免上游管段回水淤积。衔接的方式水面平接管顶平接跌水连接第3章排水管网网设计3.2污水管道系统统设计确定排水区界界，划分排水水流域管道定线控制点确定和和泵站的设置置地点污水设计流量量计算设计管段及设设计流量的确确定污水管道水力力计算污水管道的衔衔接绘制管道平面面图和纵剖面面图绘制管道平面面图和纵剖面面图平面图要求初步设计——采用的比例尺尺1：5000~1：10000；污水管道用用粗线条表示示；画出在设设计管段起讫讫点的检查井井并编号；标标出各设计管管段的服务面面积；表明主主干管各设计计管道的长度度、管径和坡坡度；工程项项目表和说明明。施工图设计——采用的比例尺尺1：1000~1：5000；要求标明检查井井的准确位置及污污水管道与其他地地下管线或建筑物物交叉点的具体位位置；其他内容同同初步设计。绘制管道平面图和和纵剖面图纵剖面图——与平面图相对应，，图上用单线条表表示原地面高程线线和设计地面高程程线，用双线条表表示管道高程线，，用双竖线表示检检查井；在剖面图图下方有一表格，，表格中列有检查查井号、管道长度度、管径、坡度、、地面高程、管内内底高程、埋深、、管道材料、接口口形式和基础类型型。污水管道的设计举举例原始资料料：给定某市市的街坊坊平面图图，如下下页图。。居住区区街坊人人口密度度为350人/公顷，污水量量标准为为120L/(人.d)，火车站和和公共浴浴室的设设计污水水量分别别为3L/s和4L/s，工厂甲甲和工厂厂乙的工工业废水水设计流流量分别别为25L/s与6L/s。生活污污水及经经过局部部处理的的工业废废水全部部送至污污水处理理厂进行行处理。。工厂甲甲废水排排出口的的管底埋埋深为2.0m平面图管道定线线街坊面积积计算街坊编号1234567891011街坊面积（公顷）1.211.702.081.982.202.201.432.211.962.042.40街坊编号1213141516171819202122街坊面积（公顷）2.401.212.281.451.702.001.801.661.231.531.71街坊编号2324252627街坊面积（公顷）1.802.201.382.042.40划分设计计管段，，计算设设计流量量管道的水水力计算算绘制图纸纸（平面图和和管道纵纵剖面图图）水力计算算注意问问题控制点选选择管道坡度度与地面面坡度设计流速速与设计计管径注意水头头损失旁侧支管管连接雨水管渠渠系统特特点：径流量大大、流量量变化大大、满流流雨水管渠渠系统组组成：雨水口、、雨水管管渠、检检查井、、出水口雨水管渠渠系统设设计步骤骤：资料收集集，确定定暴雨强强度公式式划分排水水流域，，进行管管道定线线水力计算算绘制管渠渠平面图图及剖面面图第3章排水水管网设设计3.3雨水管渠渠系统设设计第3章排水水管网设设计3.3雨水管渠渠系统设设计一、雨水水管渠系系统平面面布置特特点1、充分利利用地形形排水——在平坦地地区，干干沟应设设在流域域的中部部，以减减少两侧侧支沟长长度，免免得于沟沟埋深过过大，增增加造价价；在陡陡坡地区区，为避避免因沟沟道坡度度太陡而而设跌水水井等特特殊构筑筑物，使使干构与与等高线线斜交，，以适当当减少干干沟坡度度。2、雨水管管渠布置置应与城城镇规划划相协调调3、雨水口口的布置置原则——根据地形形及汇水水面积确确定，一一般在道道路交叉叉口的汇汇水点、、低洼地地段或一一定距离离的直线线管段上上。4、根据具具体条件件合理采采用明渠渠或暗管管5、排洪沟沟的设置置第3章排水水管网设设计3.3雨水管渠渠系统设设计二、雨水水管渠的的设计流流量（一）雨雨量参数数1、阵雨历历时：一一场暴雨雨经历的的整个时时段。2、降雨历历时：降降雨过程程中任一一连续的的时段。。3、降雨量量：一段段时间（（日、月月、年））内降落落在某一一面积上上的总水水量，用用深度表表示，，单位以以也也可以以用单位位面积上上的降水水体积（（））表示示。4、降雨强强度：又又称雨率率或暴雨雨强度，，指在某某一降雨雨历时内内的平均均降雨量量。两种种表示方方法：暴雨强度度公式：：式中：q———暴雨强度度，mm/min；P———降雨重现现期，年年；t———降雨历时时，mm；A1，c，b，n———地方参数数。暴雨强度度是描述述暴雨特特征的重重要指标标，也是是决定雨雨水设计计流量的的主要因因素。一一般在一一场暴雨雨中，暴暴雨强度度随降雨雨历时的的延长而而减小。。第3章排水水管网设设计3.3雨水管渠渠系统设设计式中——雨水设计计流量，，L／s；——径流系数数，其数数值小于于1；——汇水面积积，ha；——设计降雨雨强度，，L／(s·ha)。二、雨水水管渠的的设计流流量（二）雨雨水设计计流量计计算公式式第3章排水水管网设设计3.3雨水管渠渠系统设设计二、雨水水管渠的的设计流流量（三）径径流系数数的确定定式中——汇水面积积上各类类地面的的面积，，ha；——相应于各各类地面面的径流流系数；；——全部汇水水面积，，ha。第3章排水水管网设设计3.3雨水管渠渠系统设设计二、雨水水管渠的的设计流流量1、设计重重现期T的确定——根据汇水水面积的的地区建建设性、、地形特特点、汇汇水面积积和气象象特点等等因素确确定，一一般选用用0.5——3a，对于重重要干道道，立交交道路的的重要部部分，重重要地区区或短期期积水即即能引起起较严重重损失的的地区，，宜采用用较高的的设计重重现期，，一般选选用2—5a，并应和和道路设设计协调调。（四）设设计暴雨雨强度的的确定第3章排水水管网设设计3.3雨水管渠渠系统设设计二、雨水水管渠的的设计流流量1、设计降降雨历时时的确定定对于起起始管管段，，以排排水面面积中中最远远的一一点到到集水水点的的雨水水流行行时间间(称为排排水面面积的的集水水时间间)作为设设计降降雨历历时．．即某某一排排水面面积的的设计计降雨雨历时时等于于它的的集水水时间间。《规范》建议集集水时时间在在5～15min中选定定。（四））设计计暴雨雨强度度的确确定第3章排排水管管网设设计3.3雨水管管渠系系统设设计二、雨雨水管管渠的的设计计流量量1、设计计降雨雨历时时的确确定对于非非起始始管段段：式中：：——设计降降雨历历时（（排水水面积积的集集水时时间）），min；——地面集集水时时间，，min；——折减系系数，，管道道采用用2，明渠渠采用用1.2。——在沟道道中流流行的的时间间，min；——集中点点上游游各沟沟段的的长度度，m；——相应各各沟段段的设设计流流速，，m/s。（四））设计计暴雨雨强度度的确确定第3章排排水管管网设设计3.3雨水管管渠系系统设设计二、雨雨水管管渠的的设计计流量量（五））雨水水管道道设计计流量量的计计算管段i雨水设设计流流量计计算公公式式中——管段承承担的的各上上游汇汇水区区域的的面积积；——管段承承担的的各上上游汇汇水区区域的的径流流系数数；——管段承承担的的各上上游汇汇水区区域雨雨水从从最远远点到到管段段内流流行总总时间间，min。第3章排排水管管网设设计3.3雨水管管渠系系统设设计三、雨雨水管管渠设设计参参数设计充充满度度：按按满流流设计计，h/D=1．设计流速：：最小流速速0.75m/s，最大流速速10m/s（金属管）），5m/s（非金属管管）．最小管径和和最小设计计坡度：雨雨水管最小小管径为300mm，相应的最小小坡度为0.003；雨水口连连接管最小小管径为200mm，最小坡度度为0.01由于h/D=1，故只需确确定Q、D、v、I值。Q值可经过计计算求得，，然后选定定D值，即可查查表求得v、I值第3章排水管管网设计3.3雨水管渠系系统设计三、雨水管管渠水力计计算的方法法第3章排水管管网设计3.3雨水管渠系系统设计四、雨水管管渠系统的的设计步骤骤和水力计计算（1）收集、分分析资料，，划分排水水流域、进进行管道定定线。（2）划分设计计管段。注意：不宜划分过过多；管径径增长要连连续；划分分要从密到到疏。（3）划分并计计算汇水面面积。汇水面积包包括绿地、、街道等。。（4）计算平均均径流系数数。一般经验值值为：城市市0.5~0.8；郊区0.4~0.6