水污染课程设计-某城市排水管网工程设计

《水污染控制工程Ⅱ》课程设计说明书专业：环境工程班级：环工13-1姓名：学号：一、课程设计（论文）题目

某城市排水管网工程设计二、本次课程设计应达到的目的

1、加深对《水污染控制工程Ⅱ》课程内容的理解与掌握；2、培养学生综合运用和深化所学理论知识，提高独立分析问题和解决工程实际问题的能力；

3、通过本课程设计使学生能够独立完成城市雨、污水管网的平面布置，初步具有技术经济比较和方案分析选择能力，理论分析与设计运算能力，应用计算机的能力和工程制图及编写说明书的能力。三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求1、设计依据哈尔滨城市改革委员会计字【2010】第1号文件：“哈尔滨地区H城市排水治理工程计划任务书的批复”，同意该城市采用完全分流制排水系统，设计内容包括全城规划区内的污水管道、雨水管道。2、原始资料（一）城市规划资料1、城市（镇）总平面图，比例：1:10000.图上有间隔1.0m的等高线，城市区域的划分、工厂及大型独立性公共建筑物的位置如图所示。2、城市（镇）各地区人口密度Ⅰ区300人／公顷；Ⅱ区400人／公顷；3、城市（镇）居住房中的卫生设备情况:城市各区卫生设备情况Ⅰ区室内有给水排水卫生设备和沐浴设备Ⅱ区室内有给水排水卫生设备和沐浴设备Ⅲ区室内有给水排水卫生设备，并有沐浴和集中热水供应4、城市（镇）中有下列工业企业，其位置如城市平面图所示：工业企业生产污水日排放量m3/d最大班排水量m3/dssmg/lBODmg/lA35001700350550B45003000450950C32001600510510工业企业工人总数最大班人数分班热车间人数一般车间人数占最大班（%）淋浴（%）占最大班（%）淋浴（%）A1100500325707530B1600800240806030C180010002509060405、市区覆盖情况地面覆盖情况各种屋面混凝土和沥青地面非铺砌地面绿地所占面积（%）403614106、公共建筑排水情况：名称排水量（m3/d）SS(mg/l)BOD(mg/l)甲2500350500乙3500450500丙3000450550（二）气象资料1、气温（℃）年平均气温5月平均最高20年最低气温-20年最高气温30温度在-10以下的天数（天）60温度在0以下的天数（天）902、雨量年平均降雨量400日最大降雨量16年最大降雨量8033、风向城市夏季主导风向为：东南4、最大冻土深度2.4m。5、封冻期130天。6、该城市暴雨强度公式：（三）纳污水体的水文资料流量（m3/s）流速（m/s）排放口处水体水位（m）水温（℃）排放口上游Do（mg/l）水体平均BOD（mg/l）水体平均SS（mg/l）最小流量时30.5139106.0518最高水位时144常水位时142在污水排放口下游50公里处有取水口.（四）工程地质资料1、土壤类别黏土。2、地下水位在地表下8m。3、土壤承载能力10t/m2。4、地震级别为烈度6级。（五）其他资料本市区（镇）有一发电厂与省电力网联系在一起，电力供应正常，有两个电源可供连接；城市（镇）附近没有污水灌溉农田的习惯，也没有污水农田灌溉系统。2污水管道系统的设计2.1污水设计流量的确定2.1.1．居民生活污水设计流量的确定居民生活污水是指居民日常生活中洗涤、冲厕、洗澡等产生的污水。居民生活污水设计流量可按下式计算：（3-1）式中Q——居民生活污水设计流量（L/s）；q——居民生活污水定额（L/人·d）；N1——设计人口数；Kz——生活污水量总变化系数。设计人口指污水排水系统设计期限终期的规划人口数。它与城市的发展规模及人口的增长率有关。2.1.2．工业废水设计流量（3-2）2.1.3．工业企业的生活淋浴污水设计流量的确定工业企业生活污水和淋浴污水设计流量用下式计算：（3-3）式中A1——一般车间最大班职工人数A2——热车间最大班人数B1——一般车间职工生活污水量标准，为25L/(人*班)B2——热车间职工生活污水量标准，为35L/(人*班)K1——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计K2——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计C1——一般车间最大班使用淋浴职工人数C2——热车间最大班使用淋浴职工人数D1——一般车间的淋浴水量标准，为40L/(人*班)D2——热车间的淋浴水量标准，为60L/(人*班)T——每班工作时数，h2.1.4.公共建筑污水设计流量可利用综合污水定额计算，如有具体资料也可单独计算。（3-4）式中Q——各公共建筑污水设计流量（L/s）；q——各公共建筑最高日污水量标准（L/用水单位·d）；N——各公共建筑用水单位数；T——各公共建筑最高日排水小时数；hK——各公共建筑污水量时变化系数。2.1.5.城市污水设计总流量城市污水设计总流量:。（3-5）2.2污水管道的设计2.2.1布置污水管道从小区平面图上可知该区地势自西南向东北倾斜，坡度较大。整个城市分为两个区域，有铁路从两区之间穿过。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管与等高线成一定角度倾斜布置。本设计布置两根截留管，一根布置在北侧河道旁边，另一根布置在铁路南侧。整个管道系统呈截流式布置。2.2.2街区编号并计算其面积将各街区遍上号码，并按各街区的平面范围用CAD计算它们的面积，结果见附表表1中，用箭头标出各街区的污水排出方向。2.2.3划分设计管段，计算设计流量⑴设计管段的划分①设计管段：两个检查井之间的管段，如果采用的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，则称它为设计管段。②划分设计管段：只是估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。设计管段的起止点应依次编上号码。因排水管区遇到铁路，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管。⑵设计管段设计流量的确定每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量。①本段流量q1——是从本管段沿线街坊流来的污水量；②转输流量q2——是从上游管段和旁侧管段流来的污水量；③集中流量q3——是从工业企业或其它产生大量污水的公共建筑流来的污水量。对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变化的，即从管段起点的零逐渐增加到终点的全部流量。为便于计算，通常假定本段流量从管段起点集中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转输流量q2和集中流量q3对这一管段是不变的。本段流量是以人口密度和管段的服务面积的乘积来计算，其计算公式如下：q=qF（3-6）式中q——设计管段的本段流量（L/s）；F——设计管段的本段服务面积（ha）；q——比流量（L/s·ha）。比流量是指单位面积上排出的平均污水量。可用下式计算：q（3-7）式中n——生活污水定额（L/人·d）；ρ——人口密度（人/ha）。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量，本次设计中，该城市，一区、二区人口密度分别为300cap/ha、400cap/ha,污水量设计标准120L/(cap·d)，则一、二区每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：一区q==0.42（L/s·ha）；二区q==0.56（L/s·ha）某一设计管段的设计流量可由下式计算：q=(q+q)k+q（3-8）式中q——某一设计管段的设计流量（L/s）；q——本段流量（L/s）；q——转输流量（L/s）；q——集中流量（L/s）；k——生活污水总变化系数。生活污水量总变化系数可以从下表查的;生活污水量总变化系数表3-1污水平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000总变化系数（）2.32.0各管段的生活污水总变化系数按照线性内插法求得，各设计管段的设计流量应列表计算，各干管设计流量计算见附表，各主干管设计流量计算见下附表。3.2.4管段水力计算在确定管段设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。一般常列表进行计算，水力计算步骤如下：⑴计算每一设计管段的长度，结果见附表，从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中。⑵将各设计管段的设计流量列入表中第3项。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中。⑶计算每一设计管段的地面坡度，计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时参考。⑷确定起始管段设计参数确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。首先拟采用最小管径mm，即查水力计算图。在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。本城镇由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡度为设定数据。将所确定的管径D、管道坡度I、流速v、充满度h/D分别列入下表中的第4、5、6、7项。⑸确定其他管段设计参数确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。根据Q和v即可在确定D那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合设计规范的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。在水力计算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。最大设计充满度管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（）200-300350-450500-900≥10000.550.650700.75⑹最小管径与最小设计坡度原因：①养护方便：一般在污水管道的上游部分，设计流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，根据养护经验表明，管径过小易堵塞，使养护管道的费用增加。而小口径管道直径相差一号在同样埋深下，施工费用相差不多。②减小管道的埋深：此外采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。最小管径可见下表。最小设计坡度：相应于管内最小设计流速时的坡度叫做最小设计坡度，即保证管道内污物不淤积的坡度。⑺计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度：①根据设计管段长度和管道坡度求降落量。②根据管径和充满度求管段的水深。③确定管网系统的控制点。本题离污水厂最远的干管起点是14点，可取对主干管起决定作用的控制点是14点。1点是主干管的起始点，它的埋深考虑到管道内污水冰冻，地面荷载，覆土厚度等各因素。④求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。⑤求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度如下图所示：⑥最小埋深确定污水管道最小埋设深度时，必须考虑下列因素：（a）必须防止管内污水冰冻或土壤冰冻而损坏管道，土壤的冰冻深度，不仅受当地气候的影响，而且与土壤本身的性质有关。所以，不同的地区，由于气候、条件不同，土壤性质不同，土壤的冰冻深度也各不相同。在污水管道工程中，一般所采用的土壤冰冻深度值，是当地多年观测的平均值。由于生活污水水温教高，且保持一定的流量不断地流动，所以污水不易冰冻。由于污水水温的辐射作用，管道周围的土壤不会冰冻，所以，在污水管道的设计中，没有必要将整个管道都埋设在土壤的冰冻线以下。但如果将管道全部埋在冰冻线以上，则会因土壤冻涨而损坏管道基础。（b）必须保证管道不致因为地面荷载而破坏为保证污水管道不因受外部荷载而破坏，必须有一个覆土厚度的最小限值要求，这个最小限值，被称为最小覆土厚度。此值取决于管材的强度、地面荷载类型及其传递方式等因素。现行的《室外排水设计规范》规定：在车行道下的排水管道，其最小覆土厚度一般不得小于0.7m。在对排水管道采取适当的加固措施后，其最小覆土厚度值可以酌减。⑻污水管道的衔接①.检查井设置原则：污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方及直线管段每隔一定距离。②.水管道在检查井中衔接时应遵循两个原则：（a）.尽可能提高下游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价；(b).避免上游管段中形成回水而造成淤积。③．管道的衔接方法：主要有水面平接、管顶平接两种:（a）水面平接：是指在水力计算中，上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平，即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。适用于管径相同时的衔接。（b）管顶平接：是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。采用管顶平接时，下游管段的埋深将增加。这对于平坦地区或埋深较大的管道，有时是不适宜的。这时为了尽可能减少埋深，可采用水面平接的方法。④．注意：（a）下游管段起端的水面和管内底标高都不得高于上游管段终端的水面和管内底标高。（b）当管道敷设地区的地面坡度很大时，为调整管内流速所采用的管道坡度将会小于地面坡度。为了保证下游管段的最小覆土厚度和减少上游管段的埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。（c）在旁侧管道与干管交汇处，若旁侧管道的管内底标高比干管的管内底标高相差1m以上时，为保证干管有良好的水力条件，最好在旁侧管道上先设跌水井后再与干管相接。以上计算均应列表计算，各节点的高程、各管段长度及水力计算表见附表5。（9）倒虹吸的设计因为该城市有铁路穿过，所以采用倒虹管将污水送至铁路另一侧。根据平面图可知在管段8-7和3-2’设置倒虹管。⑽提水泵站设置：由于埋深的限制，必须设置提水泵站。其提水高度为:H=6.92-2.40=4.52m。2.2.5相关图形绘制1.污水主干管纵剖面图绘制。3雨水管道系统的设计3.1、管道定线按照地形及雨水管道系统布置原则，河北区的雨水管道由东向西铺设，排水口设在河岸边，为了保证在暴雨期间排水的可能性，在雨水干管的终端设雨水泵站。雨水的管道布置图为附图—2。选取一条主要雨水干管进行计算。3.2、设计管道长度根据地形及管道布置情况，划分设计管段，将设计管段的检查井依次编号，并量出每一管段的长度。3.3、汇水面积计算每一管段承担的汇水面积可按就近原则排入附近雨水管道划分，然后将每块汇水面积编号，计算数值。雨水流向标注在图中。3.4、水力计算因为该设计区域降雨量较大，附近有公共设施，建筑密度小，汇水面积较大，采用地面积水时间t1=10min，汇水面积设计重现期p=15，采用暗管道排除雨水，将确定设计参数代入公式中取个流域干管的控制点埋深为各管段得起点埋深。若控制点为工厂出口，则取排出口的埋深为起点的埋深，其余管段埋深刻参照最小覆土厚度的要求而定。3.5调节池下游干管设计流量的计算设计流量为Q=aQmax+Q’式中Qmax——调节池上游干管的设计流量Q’——下游干管汇水面积上的雨水设计流量基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机