污水管道系统设计

污水管道系统设计一、设计资料及要求试根据图1所示的街坊平面图，布置污水管道，并从工厂接管点至污水厂进行管段的水力计算，绘出管道平面图和纵断面图。已知：人口密度为400人/；污水量标准为140L/人.d；工厂的生活污水和淋浴污水设计流量分别为8.24L/s和6.84L/s，生产污水设计流量为26.4L/s，工厂排出口地面标高为43.5m，管底埋深不小于2m，土壤冰冻深为0.8m。沿河岸堤坝标高40m。设计要求：设计说明书一份，污水管网平面图一张（A3），主干管纵剖图一张（A3），管段流量计算表，水力计算表各一张。图1二、管道定线和平面布置正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道系统设计的重要环节。定线应遵循的主要原则是：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。定线时通常考虑的几个因素是：地形和用地布局；排水体制和线路数目；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。从小区平面图可知该区地势自西北向东南倾斜，坡度较小，无明显分水线、可划分为一个排水流域。初步设计以下布线方案。方图2三、街区编号并计算其面积将各街区编上号码，如图3所示，并按照各街区的平面范围计算他们的面积，列入下表中。图3表一街区面积街区面积表3－1街区编号1234567街区面积（ha）6.46.46.46.46.46.46.4街区编号891011121314街区面积（ha）6.46.47.57.56617.4四、划分设计管段，计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起讫点的检查井并编上编号，如图4所示。图4本设计中，居住区人口密度为400cap/ha。居民生活污水定额为为140L/(cap·d)，则每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：本设计中只有一个集中化流量，在检查井16进入管道，对应的设计流量为8.24+6.84+26.4=41.48(L/s)如图4和表二所示，设计管段17~18，只有街区12的污水流入，其面积为6ha(见表一)，故本段设计流量q1=q0*F=0.648*6=3.89L/s.总计设计流量Q=2.3*3.89=8.95L/s.设计管段18~19除了来自17~18的转输流量3.89L/s之外，还有来自16~18的集中流量41.48(L/s),以及本段流量3.89L/s，故18~19的总设计流量为2.15*（3.89+3.89）+41.48=58.21L/s其余管段的设计流量计算方法相同。各设计管段的设计流量列表如下：表二污水各管段设计流量计算表管段编号居住区生活污水量Q1集中流量设计流量(L/s)本段流量转输流量q2(L/s)合计平均流量(L/s)总变化系数KZ生活污水设计流量Q1(L/s)本段(L/s)转输(L/s)街区编号街区面积(ha)比流量q0(L/(s*ha)流量q1(L/s)1~216.40.6484.15—4.152.39.55——9.557~846.40.6484.15—4.152.39.55——9.552~8————4.154.152.39.55——9.558~20————8.38.32.1417.76——17.763~426.40.6484.15—4.152.39.55——9.559~1056.40.6484.15—4.152.39.55——9.554~10————4.154.152.39.55——9.5510~21————8.38.32.1417.76——17.765~636.40.6484.15—4.152.39.55——9.5511~1266.40.6484.15—4.152.39.55——9.556~12————4.154.152.39.55——9.5512~22————8.38.32.1417.76——17.7613~14107.50.6484.8604.862.311.18——11.1814~15117.50.6484.864.869.722.120.41——20.4115~19————9.729.722.120.41——20.4116~1814———————41.48—41.4817~181260.6483.89—3.892.38.95——8.9518~191360.6483.893.897.782.1516.73—41.4858.2119~2076.40.6484.1517.521.651.9241.57—41.4883.0520~2186.40.6484.1529.9534.11.8362.40—41.48103.8821~2296.40.6484.1542.446.551.7782.35—41.48123.8322~23————54.8554.851.7495.44—41.48136.92五、水力计算在确定设计流量后，便可以从上游管段开始一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，如表三所示。水力计算步骤如下：从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表三第2项。将各设计管段的设计流量列入表中第3项。设计管段起迄点检查井处的地面标高列入表中第10、11项。确定其实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300mm,即查附录2-2附图3。在这张计算图中，管径D和管的粗糙系数n为已知，其余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，另一个可以根据水力计算设计数据的规定设定。本例中由于管段的地面坡度很小，为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。而像管段1~2,3~4,5~6,7~8,9~10,11~12,13~14,2~8,4~10,6~12，由于服务面积过小，管段流量也很小，所以均作为不计算管段处理，用最小管径300mm和最小坡度0.0027。其他的管段查表，将所确定的管径D,坡度I、流速v、充满度h/D分别列入表三的第4、5、6、7项。确定其他管段的管径D、管道坡度I、设计流速v、设计充满度h/D。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大以及或两级（50mm为一级），或保持不变，这样便可以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的那张水力计算图或表中查出相应的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，将计算结果填入表三相应的项中。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或表时确实存在一个试算的过程。计算各管段上端、下端的水面、管底标高极其埋设深度：根据设计管段长度和管道坡度求降落量。如管段17~18的降落量为I*L=0.0027*150=0.405m,列入表中第9项。根据管径和充满度求管段的水深。如管段17~18的水深h=h/D*D=0.34*0.3=0.102m,列入表中第8项。确定管网的控制点。题目中已给出工厂排出口地面标高为43.5m，管底埋深不小于2m，土壤冰冻深为0.8m。而工厂接管点16是主干管的起始点，故对主干管埋深起决定性作用的控制点是点16。点16的埋深收工厂排出口埋深的控制，为2.0m,将该值列入表中的第16项。求设计管段上下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。16点的管内底标高等于16点的地面标高减16点的埋深，为43.5-2=41.5m,列入表中第14项。18点的管内底标高等于16点的管内底标高减去降落量，为41.5-0.517=40.983m,列入表中第15项。18点的埋设深度等于18点的地面标高减去18点的管内底标高，为43.00-40.983=2.017m,列于表中第17项。管段上下端水面标高等于相应点的管内底标高加水深。如管段16~18中16点的水面标高为41.5+0.203=41.703m,列入表中第12项。18点的水面标高为40.983+0.203=41.186m,列入表中第13项。根据管段在检查井处采用的衔接方法，可确定下游管段的管内底标高。本设计管段衔接方式均采用水面平接。6．进行管道水力计算时，应注意的问题：(1)必须细致研究管道系统的控制点。这些控制点常位于本区的最远或最低处，他们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。各条管道的起点，低洼地区的个别街坊和污水出口较深的工业企业或公共建筑都是研究控制点的对象。(2)必须细致援救管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系。使确定的管道坡度，在保证最小设计流速的前提下，又不使管道的埋深过大，以及便于支管的接入。(3)水力计算自上游依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也相应增加。如流量保持不变，流速不应减小。只有在管道坡度由大骤然变小的情况下，设计流速才允许减小。另外，随着设计流量逐段增加，设计管径也应该逐段增大，但当管道坡度骤然增大时，下游管段的管径可以减小，但缩小的范围不得超过50~100mm.(4)在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流的速度，防止管壁被冲刷，管道坡度往往要小于地面坡度，这就有可能使下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在适当的点可设跌水井，管段之间采用跌水衔接。(5)水流通过检查井时，常引起局部水头损失。为