【《城市排水管道系统设计与计算案例》6200字】

S市地形东北高西南低，坡度总体降低14m，全年的盛行风向是东南风。在城市中间，铁路由南方穿过整个市区。在城市的南部，河流由东侧起始流经整个市区。整个城市被分为两个地区，分别是东区和西区，铁路西侧为Ⅰ区，铁路东侧为Ⅱ区。另外整个城区有两家排水量较大的工厂，其中工厂甲在Ⅰ区，工厂乙在Ⅱ区。该市还有一个公园和一个火车站，分别位于Ⅰ区和Ⅱ区。排水体制体系可分为合流制和分流制两大类类型。选择合适的排水系统的体制，是生产企业排水体系规划和设计的主要题目。它不但单单从底子上影响排水体系的设想、施工和保护和管理，而且对产业企业的计划和状况保护影响深远，于此同时也影响排水体系的工程总投资和早期投资用度。按照常理而言，污水排放体系体制的挑选应当足知当地环境保护的要求，按照本地状况前提，根据工艺的经济差距比较来确定。以当地环境保护要求来看，采取分流制初雨径流未加处理就以雨水管道进而间接排入当地河流，对城市环境和自然水质造成不良影响，偶然情况下可能导致及其严峻，至此分流制所导致的错误谬误似乎已经很明显。虽然分流制具有这一缺点，但它比力矫捷，更加容易轻易顺应社会要求，又能合适城市卫生条件的要求，已是能被普遍采取。若采用合流制，制止水体污染和保持水体净化的能力是强的，合流制将城市生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行处理然后再排放。但这时截流污水骨干管尺寸很大，污水处理厂容量也会增添了很多，建设用度会随之不同程度的增加。从建造投资用度方向来看，按照已有国外的经历认为合流制排水管道投资要比的分流制普遍低大概约10%-30%，可是合流制污水厂及泵站的造价较分流制高。分流制不单早期投资用度低，另外，又可收缩施工工期，能得到工程效益的时间会更早。从保护维护上看，合流制排水体制的污水厂的维护管理较庞大，合流管道的维护管理费用可以适当的削减，但晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大。而分流制系统可保持管内流速，不致产生沉淀，且流入污水厂的水量和水质变化小，污水厂的运行易于维护管理。总而言之，我的这次排水工程规划采用的是分流制的城市排水体制，设置两个彼此独立运作可以彼此自立的体系，即雨水排水体制和污水排水体制，该城市的城市污水和工厂废水经城市西南角落的城市污水处置厂处置在排入城市南部的自然环境的水体当中，而雨水经过系统收集沿向南的管线一直排入自然水体之中。城市的污水排放体系与城市的整体计划有紧密的干系密切相关，而城市污水处置厂的数量和地理位置又遭到城市排水管系的安置的安排，因而，在城市整体计划中，污水厂的位置规模已有所划定，可是，在污水厂的整体设想时，对详细厂址的挑选，仍应该进行深切的查询调查研讨并详实对比工艺经济投资。其普遍原则以下五点所示：（1）厂址必需位于集合给水源头的下流，并应设在城镇、工厂厂区及居民聚集区的下游和夏季主导风向的下风向。为能达到城市卫生要求，厂址应与城镇、工厂厂区、生活区及乡村居民区保持约300米以上的间隔，但是不应当设置太远，以此避免增添管道长度，进一步提高成本。（2）处理厂的厂址应远离城市集合给水源头不少于500m的位置，厂址若是接近水体，应考虑在汛期不受到洪水的要挟。（3）被污水处置厂处置后污水和污泥用于农业、产业和市政举措措施时，厂址宜考虑于用户接近，或能接近公路适合运输。当处理水排放时则应于受纳水体靠近。（4）要能充足适应地形，把处理厂设置在有适当的地形有合适的坡度以维持向下游流动以此适应污水构筑物（如污水泵站等）间水头损失的要求，以维持污水污泥自行流动的能力，以此还可节约动力损耗。（5）按照城市未来成长规划，污水厂厂址的挑选应考虑远期成长的能够性，有扩大建造规模的可能性。在这次设计当中，根据本地区的环境状况，市区夏季盛行风向为东南风，故污水处置厂应当设置于接近接纳水体的处所，在本地区南方有一处由东部起始向西面流动的的河流，为接近接纳水体，联系风向，厂址选择设置在城市西南角落距离接纳的自然水体500m处，并能够与城市居民聚集区域达到300米以上间隔，在根据地形状况整体东北高西南低以及利于污水雨水沿系统自流进入河流或污水处理厂，厂址详细位置以（渲染图）所示；（1）以恰当的比率，并在绘制好地形走势的规划总图上，管道系统根据地形进行排列并与排水规划相结合，并且限定好排水区。（2）基于集成的管道确定道路横截面和平面（或规划路径）上的位置。确定井和每个管道长度并绘制一个平面规划图。（3）取决于地形的现状和规划高程，干管支管和所有的交叉管道，每个控制点的高程由起始点，出口和中间控制点决定。（4）根据标准，污水配额等计算每个管道部分的设计流速。（5）完成水力计算将确定管道部分，斜坡和高度，并绘制纵向截面图。（1）管道体系安排布置要合适地形趋向，普遍适合顺坡排水，取较短且快捷的线路。每部分管道应划给其适合的服务区域。汇水面积的计算除根据确切的地形外，在平坦地域要斟酌与各邻接体系的合适分担。（2）尽可能制止或削减管道穿越难以经过的地带和修建物，如高地、河流、铁路、地下铁道等。当必需穿越时，需采纳合理的处置或交叉举措，以确保其能顺利的穿过。（3）处理好控制点的高程。①部分管道覆土较浅时，采纳加固办法、防冻办法。②穿过部分低凹地段时，建成区采取最小管道坡度，新建区将部分低凹地带高。③需要时采取部分提升举措。④在部分地域，雨水管道可采取地面式阴沟，以制止下游过深的问题发生。（4）查清沿线碰到的种种地下管线，精确把握它们的位置和高程，控制好预设管道与它们的平行间隔，处置好预设管道与它们的竖向穿插。（5）管道在坡度突然变陡处，可由大管径变成小管径。当D=200～300mm时，只能将规格减小一级。当D≥400mm时，应按照水力计算，但减小不得跨越二级。管道坡度的改动应尽量徐缓，制止流速骤降，致使淤积。（6）同直径及分歧直径管道在查抄井内毗连，普通采取管顶平接，分歧直径管道也可采取设想水面平接，但在任何环境下进水管底不得低于出水管底。（7）当有公共修建物（如浴室，食堂等）位于管线起始端时，除用街坊按人口数产生的的污水量计算之外，还应当加入该段集中流量来进行满核复核，以确保可以按照最大流量顺利泄流。（8）流量很小而地形又较平展的上游干线，普通可采取非计算管段，即采取最小管径，按最小坡度节制。（9）在需求透风的井位宜设置通风管道，照实际充满度已跨越较多的管段，或大浓度污水接入的井位，跌落井等。1.1.3污水管道定线及平面布置组合在施工过程中，城市污水排放系统的规划受到地形因素，污染条件，垂直规划，河流条件等其他实际情况的影响。污水管网定线过程应当按照先主干管其次是其它支管，并应当在布置过程中严格遵循环境地形限制。定线时应当遵循的原则：应当在管道布置过程中尽可能的减少管道长度和地面下埋深度，利用管道埋深和走向趋势，通常应当利用顺应坡度方向进行排水。主干管和干管铺设在整个排水区域的下部，以促进污水。水平分支管道的斜率与地面坡度一致。在地形的平坦区域，应平行避免小流量。干管平行于等高线。污水分支管的平面排列取决于地形和街坊特征，并且应该方便用户接管。街道分支通常是沿着附近的街道铺设。污水主干管的方向取决于污水工厂和出口的位置。尽量减少穿过较高的山地进行布置，基质土壤差的环境。尽量避免或减少与河流或铁路的交叉路口。为了增加上游干管的直径，减少斜率，使整个管道系统的深度可以减少。有利的是将生产大型流量污水的工厂或公共建筑物接入起始点。在这种设计中，污水处理厂放置在下侧，它位于河的北部。为了尽可能遵循管道较短的原则，并且能够使最大区域的污水可以被排出，以截流式的方式沿接纳水体进行主干管的布置在沿着城市的河流所垂直的方向布置竖直干管，将尽可能多的污水接纳入污水处理厂，这种安排将在减少水污染，改善和保护环境方面起到一个十分重要的作用，并以两种渲染图呈现出来。将各街区遍上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，列入表2-1中。（因两套方案布置方式类似且计算过程和方法完全相同，以下计算过程以方案一为例说明）小区编号面积(ha)小区编号面积(ha)小区编号面积(ha)小区编号面积(ha)小区编号面积(ha)110.81359.676910.561033.6413710.29215.63368.457014.101045.3213814.87311.323710.04713.271054.101397.84417.453810.217211.821065.071408.80523.893914.667326.221074.111419.1665.784010.357418.461085.3314211.01710.71414.667519.611099.6114311.0085.12421.737637.851109.371448.3796.41437.817713.2611111.0414515.43小区编号面积(ha)小区编号面积(ha)小区编号面积(ha)小区编号面积(ha)小区编号面积(ha)1011.974411.337816.351126.741467.991110.204513.027910.031136.681478.96127.114610.568010.491144.971489.36138.014720.31815.661158.651497.51146.024813.90826.1411611.951507.60155.26495.62836.0911711.861514.36169.96501.828415.461186.7715210.86176.82511.358513.781197.771535.611814.50526.84869.141208.271546.341914.73535.82879.481219.911556.732018.805411.54885.2612210.4515611.052116.505510.57895.8112314.231574.37228.375623.30905.9112414.0715816.05238.05576.31919.571257.591598.172417.715817.51928.111268.451609.242520.03593.76935.471278.711619.862610.776014.01945.7412810.6116211.69276.80615.98953.3612910.8316311.262828.41629.40963.7813011.5616415.562915.176316.46973.9413114.7116519.773010.076411.959825.661327.811669.023115.526525.11996.781338.71321.676617.7310010.551348.983313.866730.931016.9113510.48349.816810.3910211.1713610.78（1）规划设定管道在设计之初需要提到一个定义为设计管段，在一个管网规划设计之中，两个相邻的检查井之间具有相同的设计流量，并估计采取相同的管径和坡度则可以称这段管道为设计管段；为了使管网计算更加简单，我们设计过程中通常不需要将每一个检查井设定为起止点，其原因是在一个连续的直线管段当中，为了使管道流动可以更加顺畅，我们通常要每间隔一段距离设置一个检查井，并可以使用相似的管径和坡度下降幅度进行规划，在实际设计当中我们通常将流量发生变化的节点或者主干管或者各街坊有流量进入点一般定位在街坊两端，作为设计管段的起止点并加以编号；（2）污水管道设计流量计算①污水比流量： （1.1）式中：n——居住区生活污水量标准；p——人口密度（cap/ha）。依据原始资料，Ⅰ区人口密度为290cap/ha，污水量标准150L/(cap·d)；Ⅱ区人口密度为350cap/ha，污水量标准170L/(cap·d)；甲厂最大排水量为340/h，乙厂最大排水量为310/h。Ⅰ区比流量：Ⅱ区比流量：②在平常状况下，污水管网要依照最高日最高时污水排放流量进行设计。与此同时，为确保管网的运行正常，工厂的集中出水量也应当依照最大排水量进行设计估算；③该方案各设计管段的设计流量计算结果详见污水管道水力计算表。计算污水管分配的两个初步设计方案，利用污水人工计算软件对每个设计管段进行水力计算。通过对各管段逐一调试，各主管、主管埋深等水力条件满足要求，无需在中间设置提升泵站。两套方案的污水管道水力计算结果详见污水管道水力计算表——表1、表2。（1）重力流管道按满流计算，并应考虑排放水体水位顶托的影响。（2）管道流时最小设计流速一般不小于0.75m/s，如起始管段地形非常平坦，最小设计流速可减小到0.6m/s。最大允许流速同污水管道。（3）最小管径和最小坡度：雨水管与合流管不论在街坊和厂区内或在街道下，最小管径均为300mm，最小设计坡度为0.003。雨水口连接管管径不宜小于200mm，坡度不小于0.01。（4）管道覆土：最小覆土参照污水管道的规定。必须在管道的转角、管道的直径或坡度因管道的具体位置而发生变化的地方、有分支管道的地方或两个以上管道相交的地方、以及超过一定距离的直管段上设置井。对于预计两个井之间的流量不变，管径和坡度也不变的管段进行定位并设计管段。此次设计只计算了一个雨水管段。从管段的上游到下游依次检查并进行对井的编号。检查井编号地面标高(m)检查井编号地面标高(m)检查井编号地面标高(m)196.45895.381594.33296.30995.211694.15396.021095.001793.98495.901194.831893.75595.721294.631993.56695.541394.542093.28795.461494.472193.01管道编号管道长度管道编号管道长度管道编号管道长度管道编号管道长度1-279.016-7111.3111-12109.2516-17101.112-391.837-8108.2512-13100.3817-18105.563-4110.8