排水管网课程设计

目 录

第1章 前 言........................................................................................... - 2 - 第2章 工程概况 .................................................................................... - 2 - §2.1 背景资料........................................................................................ - 2 - §2.2 排水体制的选择 ........................................................................... - 3 - §2.3 设计内容........................................................................................ - 3 - §2.4 设计目标........................................................................................ - 3 - 第3章 污水管道的设计 .......................................... 错误！未定义书签。 §3.1 污水管道布线 ................................................. 错误！未定义书签。 §3.2 设计管段的划分及设计流量的计算 ............. 错误！未定义书签。 §3.3 水力学参数选择的原则 ................................. 错误！未定义书签。 §3.3 水力学计算 ..................................................... 错误！未定义书签。 §3.4 污水管道平面布置图和纵剖面图的绘制 ... 错误！未定义书签。 第4章 工程造价估算 .............................................. 错误！未定义书签。 §4.1 管道造价估算的依据 ..................................... 错误！未定义书签。 §4.2 污水管道费用的计算 ..................................... 错误！未定义书签。 结 论 ........................................................................... 错误！未定义书签。 参 考 文 献............................................................... 错误！未定义书签。

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第1章 前 言

论述以下几个内容：

1.论述目前环境污染的严重性，简单点论述即可 2.论述城镇排水系统的两大类 合流制和分流制

指出：老城区改造-合流制，新城区建设-分流制 3.论述居住区排水系统设置的重要性

指出目前新建居住区排水系统选择分流制

注意：每一章单独开始一页

第2章 工程概况

§2.1 背景资料

洛阳市某居住区位于洛阳市西工区，目前正处于规划建设中，而居住区排水系

统的设计建设必须同步进行，以及时排除居住区的污水和雨水，使居民免受污水之害和暴雨积水之灾。本设计是对于该居住区的污水管道系统进行初步工程设计。

该居住区是洛阳首座大型山水园林社区，规划建筑面积约58万平方米，共分三期开发。一期规划8栋小高层，建筑面积约10万平方米；二期规划6栋高层，建筑面积约10万平方米；三期规划6栋高层，建筑面积约7万平方米。

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该居住区的污水全部经管道收集后，排入上阳路的市政管网，最后排入附近的城市污水处理厂。

该居住区地势平坦，地面高程按0.000m计。

§2.2 排水体制的选择

排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、

原有排水设施、水质、水量、地形等条件确定。 （1）从环境保护方面来看

如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的，但这使截流主干管很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应增加。采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体，水体受到污染。

分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对水体也会造成污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，故应采用分流制。 （2）从造价方面来看

合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%～40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。 （3）从维护管理方面来看

晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而雨天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。但据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护费用可降低。但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。

综合考虑各个因素，为了更好的保护环境，适应以后的发展，且便于污水厂的运行管理，该居住区采用分流制排水系统，即采用两个（雨水、污水）管道系统。

§2.3 设计内容

在本设计中，居住区污水经管道收集输送到街道的污水干管，然后通过市政管

网输送到城市污水处理厂进一步处理，因此，污水管道系统设计主要是连接室内排水设施和居住区外街道干管的管道设计。

§2.4 设计目标

（1）通过多方案技术经济比较，确定污水管道的最佳设置方案。

（2）对污水管道进行规划设计，进行管道布线，划分设计管段。 （3）污水管进行设计水力学计算，确定水力学参数。 （4）对本工程的工程造价进行估算。

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第一节 设计任务及设计资料

一、 课程设计题目

德阳市城市排水管网设计

二、 设计任务

根据设计资料，利用所学过的知识对该城市的排水管网进行初步设计。

三、 设计基本资料

1．城市平面图（1：5000）

2．城市各地区人口密度 取 540 人／公顷；

3．城市居住房中的卫生设备情况: 有完善的给水排水设施 4.城市中房屋的平均层数：

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7～8 层

5.暴雨强度公式：

q167A1(1ClgP)(tb)n其中地方常数取A1= 17.25 ，C=0.625 ，b= 11.56 ，n= 0.698

6. 地面的地形、地质条件、地面建筑与绿化、主要的污水单位：

地形为近似平原的丘林地带，城市规划区域最大相对高度仅为4.5米。地面以不超过30米的中低层建筑为主。主要污水单位为各种服务行业（主要是餐馆）及居民小区日常生活用水。

四、设计依据：

本设计依据《设计任务书》确定设计题目，依据教材《排水工程（上册）》选择污水和雨水流量与水力计算方法。设计中部分计算方法及参数均依据《给排水设计手册》第一册常用资料和第五册城市排水。

五、排水体制的选择：

综合以上各方面资料，采用雨、污分流，可在城市东南方设置一个污水处理厂，污水经主干管进入污水厂处理后排放。主干管铺设在城市最南面街道，沿河岸接入污水处理厂。

六、设计内容

   

干管和主干管定线； 计算设计流量； 进行水力计算；

绘制污水管道系统平面图和纵剖面图。

七、污水管道系统的设计

污水管道系统的布置 ① 确定排水区域、划分排水流域 ②管道布置与定线

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。 地形是主要的影响因素。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。

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。

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。

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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。

第二节 污水设计流量计算

一、 生活污水设计流量

比流量 q0np

243600

n－居住区生活污水定额，Ｌ／（cap.d） 用水定额按设计规范取170L/（cap.d），污水定额按用水定额的90%计算。

p为人口密度 人／ha 取 540 人／公顷

比流量的计算

q02

居住区生活污水设计流量

1505400.9375

243600

Q1Fq0KZ

式中 Q1－居住区生活污水设计流量，Ｌ／s F－设计管段服务的面积，ha

Ｋz－生活污水量总变化系数 q0 －比流量 Ｌ／（s.ha）

其中生活污水量总变化系数： Kz2.7 Q0.11公式中 Q为平均日平均时污水流量，L/S

将计算结果列入 附表中

二、 附表

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表（一）

总人数 居民生活用水定额L/(cap.d) 污水定额 L/(cap.d)

200000（2010年） 170 160 总污水排放量=200000×160/1000=32000 m3/d 第三节 污水管道系统水力计算

一、水力计算公式

QA12/31/2 Rin式中：

Q －流量 m3/s；A －过水断面面积，m2;

υ －流速　m/s　；n －管道粗糙系数　，取0.014Ｒ－水力半径　m　；i －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,最大设计充满度见下表

污水管道的最大设计充满度 管径/mm 200~300 350~450 最大设计充满度 0.55 0.65 管径 500~900 >1000 最大设计充满度 0.70 0.75 1. 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。

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2. 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。我国《室外排水设计规范》规定的最小设计管径和最小设计坡度如下表：

最小设计管径和最小设计坡度 管道位置 街坊道路下 市政道路下 最小管径 200 300

4．埋设深度

为了保证在地面静动荷载的作用秒 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下覆土厚度不小与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：

最小设计坡度 0.004 0.003 H=h+IL+Z1-Z2+ h

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0.7m Z1——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）。 h——连接支管与街道污水管的管内底高差（m）

故干管起点最小埋深为

H0.7+0.00460.55+234.8-234.69-0.1

=1.92 m

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第三节 雨水管渠的设计与计算

一、雨水管渠系统布置特点

（一）、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用后者。

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°。

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，污水及合流管渠宜选用柔性接口。当管渠穿过粉砂、细砂层并在最高地下水位以下，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、土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埋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。

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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。

二、雨水量的计算

1. 平均径流系数的确定

径流系数可采用汇水面积的平均径流系数按地面种类加权平均计算

地面覆盖名称 各 种 混凝土和 非铺砌土地面 绿 地 屋 面 沥青地面 （草地） 所占面积（%） 55

径流系数 地面种类 各种屋面、混凝土和沥青路面 大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面 级配碎石路面 干砌砖石和碎石路面 非铺砌土路面 公园和绿地

平均径流系数

25 10 10 值 0.90 0.60 0.45 0.40 0.30 0.15 av0.550.9+0.250.9+0.30.1+0.10.15=0.765雨水设计流量的计算公式

QqF

式中：

Q雨水设计流量，m3/sq设计暴雨强度，L/（sha）-径流系数；F-汇水面积，ha

暴雨强度公式：

q167A1(1ClgP)(tb)n- 10 -

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其中地方常数A1= 17.25 ，C=0.625 ，b= 11.56 ，n= 0.698

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因素确定。在同一排水系统中可采用同一重现期或不同重现期。重现期一般选用0.5～3a，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。本设计中才用p=1a。

t2－管渠内雨水流行时间（min）

雨水管渠的降雨历时t，应按下列公式计算：

t =t1 + mt2

式中：t－降雨历时（min）；

t1－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5～15 min；本设计采用10min

m－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；在本设计中暗管折减系数取m=2。

(3.2.5)

三、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0.75m/s。明娶最小设计流速为0.4m/s。 3、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、最小埋深与覆土厚度

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。

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第四节 设计图纸的绘制

城市排水管网平面图两张：

1号图纸，1号Autocad图

2号图纸，污水主干管纵剖面图一张

参考文献

【1】排水工程 上册 孙慧修 主编 中国建筑工业出版社

【2】给水排水设计手册．第1册 常用资料 中国市政工程西南设计研究院主编 北京：中国建筑工业出版社，2000

【3】给水排水工程快速设计手册．2：排水工程 严煦世主编 北京：中国建筑工业出版社，1995-1996

【4】给水排水管道设计计算与安装 蒋白懿, 李亚峰等编著 北京：化学工业出版社， 2005 【5】给水排水管道工程 王继明主编 北京：清华大学出版社， 1989.6

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