排水管网课程设计计算书.docx

山东农业大学
课程设计任务书

题 目
齐河县开发I区污水、雨水管网设计
学 院
水利土木工程学院
专 业
给排水科学及工程
学生姓名
卞晓彤
班 级
2013级3班
指导教师
姜瑞雪

指导教师签字

教研室主任签字

下发日期
2015
年
12
月
7
日

38 / 38
目录

目录 2
第一章：设计任务 4
1.1设计资料 4
1.1.1条件图 4
齐河县开发区规划图一张（含地形标高）。 4
1.1.2城市概况 4
1.1.3气候条件 4
1.1.4水文及地质 5
1.1.5主要工业企业 5
1.1.6其它参数 5
1.2设计原则 5
1.3 设计任务 6
第2章 方案选择和确定 7
2.1 排水体制确定 7
2.2 工业废水及城镇排水系统关系选择 7
2.3 污水处理方式选择 8
第3章 污水管网工程设计 8
3.1 污水管网定线 8
3.1.1污水管道定线基本原则 9
3.1.2污水管道定线考虑因素 9
3.1.3 排水流域划分 10
3.1.4 污水主干管定线 10
3.1.5 污水干管定线 10
3.1.6 出水口形式 10
3.2污水设计流量 11
3.2.1划分设计管段 11
3.2.2污水管道设计流量计算 12
3.3 污水管道水力计算 13
3.3.1水力计算公式 14
3.3.2 设计参数 14
3.3.3污水管道水力计算 19
3.4污水管网平面布置图 20
3.5 污水管网主干管剖面图 20
第4章 雨水管网工程设计 20
4.1 雨水管网定线 20
4.1.1 雨水管道定线基本原则 20
4.1.2 划分排水流域和雨水管道定线考虑因素 21
4.1.3 雨水管道定线 21
4.1.4 出水口形式 21
4.2 雨水设计流量 22
4.2.1 雨水计算公式 22
4.3 雨水管道水力计算 23
4.3.1 水力计算公式 23
4.3.2 设计参数 24
4.3.4 雨水管道水力计算 25
4.4污水管网平面布置图 27
4.5污水管网主干管剖面图 28
第五章．设计总结 28
参考文献 29

第一章：设计任务
1.1设计资料
1.1.1条件图
齐河县开发区规划图一张（含地形标高）。

1.1.2城市概况
齐河县位于山东省省会济南市市西，黄河北岸，及济南市隔河相望。根据齐河县开发区总体规划，2015年人口密度达400人/10000m2。
1.1.3气候条件
齐河县属暖温带半湿润大陆性季风气候，平均气温13.4℃，多年平均降水量622mm，雨热同期，四季分明，气候温和，热量充足，适宜多种农作物生长。主导风向为西南风，次为西北风。
1.1.4水文及地质
齐河县城除黄河外均属海河流域徒骇河水系，河网密布，境内流长326.24公里。齐河县由于靠近黄河，水源充足，平时流量较大，枯水期有时断流。本县内最长河流是赵牛河，汇入徒骇河。赵牛河50年一遇最高洪水位20.00米,常水位18.00m；最低水位16.50m，河床高程15.00m。齐河县现成地质条件很好，地下土壤为砂质粘土，地下水水位深度在4～5m，最大冻土深度为0.40m。
1.1.5主要工业企业
齐河县开发区主要排污企业位置已标在县城规划图纸上。各排污企业排污量见下表。
主要工业企业排污量一览表
序号
企业名称
流量(m3/d)
变化系数
1
酒厂
1500
1.2
2
制药厂
1500
1.3
3
屠宰厂
3000
1.2
4
造纸厂
4500
1.2
5
化肥厂
4500
1.3
6
化工厂
3000
1.2
1.1.6其它参数
综合生活污水定额160L/人·d，街道污水管起点埋深1.50m。
暴雨强度公式：
1.2设计原则
执行国家关于环境保护政策，符合国家有关规范和标准要求，在城镇总体布局基础上，结合地形和环境保护要求统一规划城镇排水管道系统；既技术先进，又切合实际，安全适用，具有良好环境效益，经济效益和社会效益；做到技术可靠，经济合理。
1.3 设计任务
根据给予城镇总平面图和设计原始资料，独立完成该城镇排水管道系统设计。包括：
（1）．了解和熟悉城镇概况；
（2）．确定排水系统体制；
（3）．考虑工业废水及城镇生活污水有无合并处理可能性；
（4）．根据城镇污水是分散处理或集中处理，确定污水厂、出水口位置；
（5）．污水管道布置和定线；
（6）．污水管道设计流量计算；
（7）．污水主干管水力计算；
（8）．雨水管渠布置和定线；
（9）．雨水管渠设计流量计算和水力计算；
(10)．绘制排水管网总平面图；
(11)．绘制污水主干管及雨水干渠纵断面图。

第2章 方案选择和确定
2.1 排水体制确定
在城镇和工业企业中，通常有生活污水、工业废水和雨水。合理地选择排水体制，是城镇和工业企业排水系统规划和设计重要问题。它不仅从根本上影响排水系统设计、施工、维护管理，而且对城镇和工业企业规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统工程总投资和初期投资费用和维护管理费用。通常排水系统体制选择是一项很复杂很重要工作。排水体制选择应该根据城镇及工业企业规划，环境保护要求，污水利用状况，原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件，从全局出发，在满足环境保护前提之下，通过技术经济比较，综合考虑确定。
排水系统体制一般分为合流制和分流制。二者优缺点比较见表2.1。
表2.1 合流制和分流制比较

合流制
分流制
直流分散式
截留式
完全分流式
不完全分流式
环保角度
排污口多，水未处理，不满足环保要求
晴天污水可以全部处理，雨天存在溢流
污水全部处理，初降雨水未处理，但可以采取收集措施
污水全部处理，初降雨水未处理，但不易采取收集措施
工程造价角度
低
管渠系统低，泵站污水厂高，
管渠系统高，泵站污水厂低
初期低，长期高，灵活
管理角度
不便，费用低
管渠管理简便，费用低，污水厂泵站管理不便
容易
容易
通过上述比较，完全分流制体系工程造价虽然稍高，但是环保效果好，管理方便，对于该镇本身来讲，只有一条河流过，其对该镇以后发展意义很大，必须保护好河水资源，环保要求高。我国《室外排水设计规范》(GB50014-2006)规定，在新建地区排水系统一般采取分流制。
综合考虑分析，本工程即属于新建地区排水系统，并结合该镇地形，气候，原有排水设施状况等因素考虑，本镇排水系统体制选择完全分流制（雨污分流制）。
2.2 工业废水及城镇排水系统关系选择
这是工业废水及城镇污水是否合并问题。当工业企业位于城镇内，应尽量考虑将工业废水直接排入城镇排水系统，利用城镇排水系统统一排除和处理，这是比较经济。但并不是所有工业废水都能直接排入城镇排水系统，我国《室外排水设计规范》(GB50014-2006)规定：工业废水接入城镇排水系统水质，不应影响城镇排水管渠和污水处理厂等正常运行；不应对养护管理人员造成危害；不应影响处理后出水和污泥排放和利用，且其水质应按《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ3082-1999)执行。
在工业企业中，一般采用分流制排水系统，生产污水及生产废水间彼此不宜混合，多数采用清污分流、分质分流，当生产污水及生活污水成分及水质同生活污水相似时，可将生活污水及生产污水用同一管道系统来排放；生产废水可直接排入雨水管道或者在生产中重复使用。一般食品厂及肉类加工厂等废水，水质及生活污水相似，当工厂位于镇区内或距镇区较近时，可考虑将这类废水直接排入城镇排水管道。符合排入城镇下水道工业废水，单独进行无害化处理后直接排放，一般并不经济合理。
本镇目前工厂有酒厂、制药厂、屠宰厂、造纸厂、化肥厂、化工厂，可以经处理后直接排入城镇排水管道，及生活污水统一处理。
工业废水管道接入城镇排水系统时，必须按废水水质接入相应城镇排水管道。废水管道宜尽量减少出口，在接入城镇排水管道前应设置监测设施。
2.3 污水处理方式选择
综合考虑本镇地形，气候和水体状况以及城镇发展规划，并经过经济技术比较，采取污水合并集中处理方式，，具体考虑因素如下：
(1) 将污水合并处理可以体现规模效益。
(2) 根据水流方向和常年风向，选择污水厂场址。《室外排水设计规范》(GB50014-2006)规定，污水厂位置选择必须在城镇水体下游，便于处理后出水会用和安全排放；污水厂厂址选择应该有扩建可能。具体选址参见该排水管道设计布置总平面图。
综上所述，方案确定为：将两区污水合并收集，并输送至位于河西北区沿河下游污水处理厂进行处理。
第3章 污水管网工程设计
3.1 污水管网定线

3.1.1污水管道定线基本原则
充分利用城镇地形、地质、地貌特点，尽可能在管线较短和埋深较小情况下，让最大区域污水能自流排出。
布置管线是确定污水管道系统总体布置重要步骤。在定线时应考虑地形等因素影响。根据地形，污水厂和出水口位置布置污水管道，依次定出主干管、干管、街道支管，并考虑设置泵站合理位置。一般应将主干管和流域干管放在较平坦集水线上，让污水尽量以重力流排送，污水干管及主干管应尽量避免和障碍物相交，如遇特殊地形时应考虑特殊措施（如跨越河道倒虹管等），在图上标明。
3.1.2污水管道定线考虑因素
污水管道定线考虑因素有：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；地下管线及构筑物位置；工业企业和产生大量污水建筑物分布情况。
① 在一定条件下，地形一般是影响管道定线主要因素。定线时应充分利用地形，利用排水系统布置形式，使管道走向符合地形趋势，尽量做到顺坡排水，尽可能不设泵站或少设泵站。
② 污水支管平面布置取决于地形及街区建筑特征，并便于用户接管排水。
③ 污水主干管走向取决于污水厂和出水口位置。
④ 采用排水体制也影响管道定线。
⑤ 考虑到地质条件，地下构筑物以及其它障碍物对管道定线影响。尽可能回避不良地质条件地带和障碍。处理好及现状建筑物，构筑物和规划道路关系，实在不能避开时应采取相应工程措施。
⑥ 管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况。
⑦ 管道定线，不论在整个城镇或局部地区都可能形成几个不同布置方案。应进行方案技术经济比较。
⑧ 结合江河走向和规划中道路实施，合理布置管线，以利于减小施工难度。
3.1.3 排水流域划分
定线前首先根据地形划分排水流域。排水流域划分一般根据地形及城镇（地区）竖向规划进行。
在丘陵及地形起伏地区，地形变化较显著，可按等高线划出分水线，通常分水线及流域分界线基本一致。在地形平坦无显著分水线地区，或向一方倾斜时，可依据面积大小划分，使各相邻流域管道系统能合理分担排水面积，使干管在最大合理埋深情况下，流域内绝大部分污水能以自流方式接入。不设泵站或少设泵站。
每一个排水流域往往有1个或1个以上干管，根据流域地势标明水流方向和污水需要抽升地区。
3.1.4 污水主干管定线
本镇地形属于丘陵地带，布设排水管段区域具有明显坡度走向和分界，又因为河流从两区间通过，为排水创造了很好条件和可能，经分析，本镇排水管道采用分流式排水体制，各区污水经收集后由主干管输送到污水处理厂后集中排放。综合考虑该区地形，地貌，坡度，污水厂位置及可能埋设深度等因素，污水主干管选择临近河边道路处埋设，走向由高到低。具体布置请参看该镇排水管道设计布置总平面图。
3.1.5 污水干管定线
由于各区具有明显坡度走向，故各区污水干管布置宜充分利用这种地形顺坡铺设，使每个小区污水能够自流排出。各区污水经支管系统进入污水干管收集并经污水主干管汇流至污水处理厂处理达标后排放。具体布置请参看该镇排水管道设计布置总平面图。
3.1.6 出水口形式
排水管渠排入水体出水口位置和形式，应根据污水水质、下游用水情况、水体水位变化幅度、水流方向、波浪情况、地形变迁和主导风向等因素确定。
出水口及水体岸边连接处应采取防冲、加固等措施，一般用浆砌块石做护墙和铺底，在受冻胀影响地区，出水口应考虑用耐冻胀材料砌筑，其基础必须设置在冰冻线以下。
污水排水管渠出水口通常采用淹没式，见图3.1。以使污水及水体水混合较好，其位置处考虑上述因素外，还应取得当地卫生主管部门同意。如果需有污水及水体水流充分混合，则出水口可长距离伸入水体分散出口，此时应设标志，并取得航运管理部门同意。
3.2污水设计流量
3.2.1划分设计管段
根据管道平面布置，划分设计管段（定出检查井位置并编号），量出主干管设计管段长度， 街坊排水面积划分 ，根据污水管道布置，划分各设计管段服务街坊排水面积，编上号码并按其平面形状计算面积（以公顷计），用箭头表示污水流向。见表3.1

图3.1 淹没式出水口

表3.1
街坊编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
街坊面ha
1.766
1.6715
1.9431
1.6475
1.4344
4.868
4.0502
4.1164
3.1085
2.2528
街坊编号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
街坊面ha
3.1208
2.7823
3.2031
2.9539
2.6039
3.1264
3.3634
2.6557
2.5117
2.1758
街坊编号
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
街坊面ha
2.3821
2.3645
1.9665
6.4381
7.0642
10.0168
6.3316
4.8287
9.7744
1.9811
街坊编号
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
街坊面ha
2.8216
4.7517
2.6414
1.937
4.7335
1.5826
2.478
4.9348
2.9464
2.3711
街坊编号
41
42
43
44

总面积（ha）

157.8537
街坊面ha
5.5245
2.4589
2.4337
7.7351
3.2.2污水管道设计流量计算
（1） 居住区比流量
根据各区污水量标准n(L/人·d)和人口密度N(人/ha)可求出各区生活污水平均比流量q0。即
q0=nN/86400(L/s·ha)
(2) 各集中流量
表3.2
集中流量
序号
企业名称
流量(m3/d)
流量（L/s）
变化系数
最高时流量
1
酒厂
1500
17.36
1.2
20.83
2
制药厂
1500
17.36
1.3
22.57
3
屠宰厂
3000
34.72
1.2
41.67
4
造纸厂
4500
52.08
1.2
62.50
5
化肥厂
4500
52.08
1.3
67.71
6
化工厂
3000
34.72
1.2
41.67
（3） 计算设计流量
在此镇污水设计中，共有6个集中流量，相应设计流量分别为20.833333、22.569444、41.666667、62.5、67.708333、41.666667。管段1～2为主干管起始管段，则以2～3 、3～4、4～5、5～6、…………、38～37管段为中间主干管管段，以12～39为末端管段，以1～2和2～3为例进行各管段设计流量计算：在1～2管段中，无集中流量汇入，无转输流量，本段街坊面积为9.7744ha，故平均日流量为,在2～3管段中，无集中流量汇入，有三
两段居民生活污水转输流量，分别是38～37和37～36管段汇入，以及街坊28生活污水流入，管段2～3平均日流量为24.14533L/s，设计流量，则管段1～2设计流量为15.723，管段2～3设计流量为45.93。其他管段设计流量计算结果见表3.3。
表3.3污水管段设计流量计算

3.3 污水管道水力计算
采用钢筋混凝土管道排水，粗糙系数n＝0.014，主干管布置位置详见平面布置图。
3.3.1水力计算公式
流量公式
管段断面面积公式
3.3.2 设计参数
1) 设计充满度
在设计流量下，污水在管道中水深h和管道直径D之间比值称为设计充满度(或水深比)，如图3.4示。
表3.4 排水管渠粗糙系数表
管渠种类
n 值
陶土管，铸铁管
0.013
混凝土和钢筋混凝土，水泥砂浆抹面渠道
0.013-0.014
石棉水泥管 钢管
0.012
浆砌砖渠道
0.015
浆砌块石渠道
0.017
干砌块石渠道
0.020-0.025
土明渠（带或不带草皮）
0.025-0.030

图3.2 充满度示意
当＝1时成为满流，当<1时，成为非满流、其中雨水管道按满流设计，污水管道按非满流设计。我国最大设计充满度规定如表3.5。
表3.5 最大设计充满度
管径（D）或暗渠高（H）（mm）
最大设计充满度（h/D或h/H）
200～300
0.55
350～450
0.65
500～900
0.70
≧1000
0.75
规定按非满流设计原因：
①污水流量时刻在变化，很难精确计算，而且雨水或地下水可能通过检查井盖或管道接口渗入污水管道。因此，有必要保留一部分管道断面，为未预见水量增长留有余地，避免污水溢出妨碍环境卫生。
②污水管道内沉积污泥可能分解析出一些有害气体。此外，污水中如含有汽油、苯、石油等易燃液体时，可能形成爆炸性气体。故需留出适当空间，以利管道通风，排除有害气体，对防止管道爆炸有良好效果。
③便于管道疏通和维护管理。
在计算污水管道充满度时，不包括短时间内突然增加污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核。
2) 设计流速
污水在管内流动缓慢时，污水中所含杂质可能下沉，产生淤积；当污水流速增大时，可能产生冲刷现象，甚至损坏管道。为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速范围之内。
根据国内污水管道实际运行情况监测数据并参考国外经验，污水管道最小设计流速定为0.6m/s；金属管道最大设计流速为10 m/s，非金属管道最大设计流速为5 m/s。
3) 最小管径
一般在污水管道系统上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小。
根据养护经验证明，管径过小极易堵塞，比如150mm支管堵塞次数，有时达到200mm支管堵塞次数两倍，使养护管道费用增加。而200mm及150mm管道在同样埋深下，施工费用相差不多。此外，采用较大管径，可选用较小坡度，使管道埋深减小。
因此，为了养护工作方便，常规定一个允许最小管径。
①厂区内工业废水管、生活污水管、街坊内生活污水管200mm
②城市街道下生活污水管300mm
在进行管道水力计算时，上游管段由于服务排水面积小，因而设计流量小，按此流量计算得出管径小于最小管径，此时就采用最小管径值。
在这些管段中，当有适当冲洗水源时，可考虑设置冲洗井。
4) 最小设计坡度
在污水管道系统设计时，通常使管道埋设坡度及设计地区地面坡度基本一致，但管道坡度造成流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生沉淀。这一点在地势平坦或管道走向及地面坡度相反时尤为重要。具体规定见规范。
5) 控制点埋深和覆土厚度确定
在污水排水区域内，对管道系统埋深起控制作用地点称为控制点。因此控制点埋深确定对对管道系统埋深有很大影响。本设计确定控制点埋深为1.86m。
为了降低造价，缩短施工期，管道埋设深度愈小愈好。但覆土厚度应有一个最小限值，否则就不能满足技术上要求。除考虑管道最小埋深外，还应考虑最大埋深问题。污水在管道中依靠重力从高处流向低处。当管道坡度大于地面坡度时，管道埋深就愈来愈大，尤其在地形平坦地区更为突出。埋深愈大，则造价愈高，施工期也愈长。
①荷载要求：必须防止管壁因地面荷载而受到破坏；最小覆土在车行道下不
小于0.7m。
②冰冻要求：必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道
ⅰ无保温措施时，管内底科埋设在冰冻线以上0.15m
ⅱ有保温措施或水温较高管道，可根据经验埋得较浅一些
③必须满足街区污水连接管衔接要求
④最大覆土：不宜大于7~8m，理想覆土：1～2m
减小埋深采取措施：
①加强管材强度；
②填土提高地面高程以保证最小覆土厚度；
③设置泵站提高管位等方法，减小控制点管道埋深，从而减小整个管道系统埋深，降低工程造价。
6) 检查井最大间距
检查井通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离直线管渠段上。直线段上最大间距见表3.6。当排水管管径（街道排水管）大于800mm时，可不设检查井，而设连接暗井。
表3.6 检查井最大间距
管径或暗渠净高(m)
污水管道最大间距(m)
200~400
40
500~700
60
800~1000
80
1100~1500
100
1600~2000
120
7) 采用管材
采用钢筋混凝土圆管排水，粗糙系数n＝0.014。
8) 控制点确定
控制点可能位置：
① 各条管道起点大都是这条管道控制点；
② 这些控制点中离出水口最远一点，通常就是整个系统控制点；
③ 具有相当深度工厂排出口或某些低洼地区管道起点，也可能成为整个管道系统控制点。
控制点确定原则：
确定控制点标高，一方面应根据城市竖向规划，保证排水区域内各点污水都能够排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地。另一方面，不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统埋深。
计算控制点时，主要是考察所选点对指定点埋深影响程度。所选定可疑控制点一般为最远点，集中流量排入点等，将这些点进行比较，对整个系统埋深起决定作用点则为控制点。确定控制点后，才能确定系统主干管，进行系统管网计算。
9) 管道衔接方式确定
污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入地方都需要设置检查井。在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时高程关系问题。
管道在衔接时应遵循两个原则：
①尽可能提高下游管段高程，以减少管道埋深，降低造价；
②避免上游管段中形成回水而造成淤积。
管道衔接方法，通常有水面平接和管顶平接两种。如图3.3所示。
水面平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端在指定设计充满度下水面相平，即上游管段终端及下游管段起端水面标高相同。一般同管径时采用。优点：能减少下游管段埋深。缺点：容易在上游管段形成回水。
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管顶标高相同。一般不同管径时采用。优点：不致于在上游管段产生回水。缺点：下游管段埋深将增加。
污水管道衔接总原则：无论采用哪种衔接方法，下游管段起端水面和管底标高都不得高于上游管段终端水面和管底标高。
本次设计管道平接方式采用水面平接。
跌水连接：当管道敷设地区地面坡度很大时，为了调整管内流速所采用管道坡度将会小于地面坡度。为了保证下游管段最小覆土厚度和减少上游管段埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。如图3.4所示。

图3.3 管道衔接方式
(1) 水面平接；(2)管
图3.4 管段跌水连接
1—管段；2—跌水井
3.3.3污水管道水力计算
水力计算目在于合理经济地确定管道管径、流速、充满度及坡度，进一步求定管道埋深。水力计算应列表进行，水力计算中数值V、h/D、i、D应符合规范关于设计流速、最大设计充满度、最小管径、最小设计坡度规定。为减少错误，在计算同时绘制管道纵断面草图，以便进行核对。
从水力计算表中摘录主干管管段编号、管长、管径、充满度、流速、坡度、埋深（上、下端）列成表格，现在从节点1开始，从上游管段依次向下游管段进行水力计算，计算过程详见下表。具体计算过程如下所示：
1、首先根据初设图纸和设计流量分布表格把管段编号、长度、设计流量、上下端地面标高等已知数据分别填入表格中格列中。
2、确定管段起点埋深，节点1埋深为1.5米，将起点埋深填入表中，同时计算起点管内底标高24.50-1.50=23.00m，填入表中。
3、设计1~2管段：
根据设计流量，城市街道下 要求最小管径，最小流速和最大充满度，通过查询水力计算表，选择适宜管径、流速及相应坡度和充满度。对应于1~2管段而言，设计流量为15.72L/s，通过查询水力计算表可知，管径300mm，相应坡度I=3.00‰，流速为0.62m/s，充满度是38.8%，以上数据分别填入下表中相应位置。
4、设计管段1~2衔接处
根据管径和充满度计算管内水深H=0.3×0.388=0.12m，上端水面标高为23.00+0.12=23.12m，根据坡度和管长计算管段降落量I×L=294×3.00‰=0.88m，下端水面标高为23.12-0.88=22.24 m，管内底标高22.24-0.12=22.12m,下端管道埋深是23.90 -22.12=1.78 m，以上数据分别填入下表中相应位置。
管段1~2和管段2~3采用管顶平接，即令管段1~2终点管顶标高和管段2~3起点管顶标高相等。
最后，依照上述设计计算方法继续进行计算，直到完成表格中所有项目，则完成了所有水力计算。计算结果见表3.7
表3.7 污水管网主干管水力计算

3.4污水管网平面布置图
详见图纸
3.5 污水管网主干管剖面图
详见图纸
第4章 雨水管网工程设计
4.1 雨水管网定线
4.1.1 雨水管道定线基本原则
雨水管渠布置遵循以下原则：
①充分利用地形，以最短距离，靠重力流就近排入水体。
②根据城市规划布置雨水管道。
③合理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅。
④雨水管道采用明渠或暗管应结合具体条件确定。
⑤设置排洪沟排除设计地区以外雨洪径流。
4.1.2 划分排水流域和雨水管道定线考虑因素
根据地形划分排水流域，划分干渠集水面积，注意面积划分时汇水面积增加应大致均匀。标出水流方向，布置管渠、雨水管渠布置时应充分利用地形，使雨水能以最短距离就近排入水体。一般情况下，当地形坡度较大时，雨水干管宜垂直于等高线布置在地形低处或溪谷上，地形平坦时，雨水干管宜布置在排水流域中间。雨水管渠系统宜采用正交式布置形式，分散布置雨水出水口。此外，应充分考虑采用明渠可能性。
4.1.3 雨水管道定线
该市雨水采用管道收集后直接排入就近水体方式处理，因为各区汇水分界明显，坡度走势清晰，部分区域有逆坡现象，故雨水管道布置采用沿街顺坡布置，使雨水能够被很好收集及排放。具体雨水管道布置请参看某市排水管道设计布置总平面图。
4.1.4 出水口形式
雨水排水管出水口可以采用非淹没式，具体形式见图4.1和图4.2。其底标高最好在水体最高水位以上，一般在常水位以上，以免水体水倒灌。当出口标高比水体水面高出太多时，应考虑设置单级或多级跌水。

图4.1 一字式出水口

图4.2 八字式出水口
4.2 雨水设计流量
4.2.1 雨水计算公式
(1) 城市、厂矿中雨水管渠由于汇水面积小，属小汇水面积上排水构筑物，其雨水设计流量可采用下式：

式中 Q —— 雨水设计流量(L/s)；
ψ —— 径流系数，其值小于1；
F ——汇水面积(ha)；
q ——设计暴雨强度(L/s.ha)。
(2) 暴雨强度公式
(L/s·ha)
(3) 设计重现期选取理由和数值
暴雨强度随重现期不同而不同。
在设计中若重现期选用较大，则暴雨强度大，相应雨水设计流量大，管渠断面相应大。这样偏安全，有利于防止地面积水，但工程造价高。
若重现期选用较低，则暴雨强度小，雨水设计流量小，管渠断面小。这样工程造价低，但可能会发生排水不畅、地面积水，或对城市生活及生产造成危害。
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地区，一般选用3～5a，并应及道路设计协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。
本设计中选择P=3a。
(4) 集水时间选取数值
对管道某一设计断面来说，集水时间t由地面集水时间t1和管内流行时间t2两部分组成：
t =t1 + t2
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；
t2－管渠内雨水流行时间(min)。

式中 L ——各管段长度(m)；
v ——各管段满流时水流速度(m/s)；
60——单位换算系数，1min=60s。
本设计中选择t1=10min，m=2。
(5) 径流系数计算公式和数值
影响径流系数取值主要因素有
1) 降雨条件：包括降雨强度，降雨历时，雨峰位置，前期雨量，强度递减情况，全场雨量，年降雨量等。其中前期雨量对ψ值影响较为突出。
2) 地面条件：包括地面覆盖，地面坡度，地貌，建筑物密度分布，路面铺砌情况，汇水面积及其宽长比，地下水位，管渠疏密等。其中地面覆盖是主要因素。
由于影响因素多，要精确求定ψ值较为困难，本设计采用ψ=0.6。
4.3 雨水管道水力计算
4.3.1 水力计算公式
雨水管渠水力计算仍按均匀流考虑，其水力计算公式及污水管道相同，但按满流即h/D＝1计算。在实际计算中，通常采用根据公式制成水力计算图或水力计算表。（参见《排水工程（上册）》附录2-2附图13）
在计算中，通常n、Q为已知数值。所求只有3个未知数D、v及I。
在实际应用中，可以参照地面坡度i，假定管底坡度I，从水力计算图或表中求得D及v值，并使所求得D、v、I各值符合水力计算基本数据技术规定。
4.3.2 设计参数
(1) 设计充满度
①雨水管道设计充满度按满流考虑，即h/D＝1。
②明渠则应有等于或大于0.20m超高。
③街道边沟应有等于或大于0.03m超高。
按满流设计原因：雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同于污水性质。暴雨径流量大，而相应较高设计重现期暴雨强度降雨历时一般不会很长。
(2) 最小设计流速
①满流时最小流速不得小于0.75m/s。
②起始管段地形平坦，不小于0.6m/s。
③明渠内最小设计流速为0.40m/s。
雨水中往往泥沙含量大于污水，特别是初降雨水，为避免雨水所挟带泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，雨水管渠最小设计流速应大于污水管道。
(3) 最大设计流速
雨水管渠最大设计流速规定为：金属管最大流速为10m/s；非金属管最大流速为5m/s；明渠中水流深度为0.4—1.0m时，最大设计流速宜按规范采用。
管渠设计流速应在最小流速及最大流速范围内。
(4) 最小管径和最小设计坡度
最小管径和最小设计坡度见相关规范。
(5) 覆土厚度
覆土厚度要求同污水管。
(6) 检查井最大间距
检查井通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离直线管渠段上。直线段上最大间距见表4.2。
(7) 采用管材
采用钢筋混凝土圆管排水，粗糙系数n＝0.014。
(8) 起点埋深确定
表4.2 检查井最大间距
管径或暗渠净高(m)
雨水(合流)管道最大间距(m)
200~400
50
500~700
70
800~1000
90
1100~1500
120
1600~2000
120
在污水排水区域内，雨水管道起点是对管道系统埋深起控制作用地点。因此起点埋深确定对对管道系统埋深有很大影响。本设计确定起点埋深为1.95m。
(9) 衔接方式
雨水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入地方都需要设置检查井。在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时高程关系问题。雨水管道一般采用管顶平接。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管顶标高相同。一般不同管径时采用。如图3.2所示。
污水管道衔接总原则：无论采用哪种衔接方法，下游管段起端水面和管底标高都不得高于上游管段终端水面和管底标高。
跌水连接：当管道敷设地区地面坡度很大时，为了调整管内流速所采用管道坡度将会小于地面坡度。为了保证下游管段最小覆土厚度和减少上游管段埋深，可根据地面坡度采用跌水连接。如图3.3所示。
4.3.4 雨水管道水力计算
水力计算目在于合理经济地确定管道管径、流速、充满度及坡度，进一步求定管道埋深。水力计算应列表进行，水力计算中数值V、h/D、i、D应符合规范关于设计流速、最大设计充满度、最小管径、最小设计坡度规定。为减少错误，在计算同时绘制管道纵断面草图，以便进行核对。
从水力计算表中摘录主干管管段编号、管长、管径、充满度、流速、坡度、埋深（上、下端）列成表格，由于此城镇采用完全分流式排水体制，所以现在对节点29到节点32举例进行水力计算，计算过程详见下表。具体计算过程如下所示：
1、首先根据初设图纸和设计流量分布表格把管段编号、长度、设计流量、上下端地面标高等已知数据分别填入表格中格列中。
2、确定管段起点埋深，节点32埋深为1.50米，将起点埋深填入表中，同时计算起点管内底标高23.38-1.50=21.88m，填入表中第15列。
3、设计32~31管段：
根据设计流量，城市街道下 要求最小管径，最小流速和最大充满度，通过查询水力计算表，选择适宜管径、流速及相应坡度。对应于32~31管段而言，由上述设计计算公式可知单位面积净流量为201.405 L/s.ha，汇水面积为1.583 ha，两者相乘可知设计流量为318.744L/s，通过查询水力计算表有关排水满流部分可知，管径550mm，相应坡度I=4.971‰，流速为1.334m/s，同时知道管长和流速，可知雨水在管道内流行时间为1.996min，以上数据分别填入下表中相应位置，根据坡度和管长计算管段降落量I×L=161×4.971‰=0.80m，管内底标高21.88-0.80=21.08m，下端管道埋深是22.70-21.08=1.62 m，以上数据分别填入下表中相应位置另外管段25~24及之相同，不在累赘说明。
两管段之间管顶平接，雨污水管管顶平接计算方法相同。
最后，依照上述设计计算方法继续进行计算，直到完成表格中所有项目，则完成了所有水力计算。雨水管道水力计算结果见表4.3。

表4.3雨水管道水力计算

4.4污水管网平面布置图
详见图纸

4.5污水管网主干管剖面图
详见图纸
第五章．设计总结
1.通过本次排水管网课程设计，是我对整个排水工程设计有了一个系统、全面了解，把以前所学到、零散知识有条理地理顺、联系起来，使所学到知识得到了巩固和提高，对一些基本概念有了较清楚认识。
2.通过本次设计，不仅使我对给水工程有了更深一步了解，在电脑画图和编辑说明书方面也训练了自己，提高了自己。
3.同时通过此次设计也学到了很多资料收集方法，为我将来学习打下坚实基础。
最后，在这里再一次对姜瑞雪老师在此次设计中所给予指导和帮助表示由衷感谢！

参考文