环境工程给排水官网课程设计.doc

09环境工程（2）班

《给排水管网》课程设计说明书

学 院 环境科学与工程
专 业 环境工程
班 级 2班

目录
一 污水管道系统设计说明书 2
二 雨水管渠系统设计说明书 12
三 环式管网水力计算 24

一 污水管道系统设计说明书
题目：试根据图所示的街坊平面图，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：
(1) 人口密度为400人/；
(2) 污水量标准为140L/人.d；
(3) 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。
(4) 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。

一 设计方案
1、布置污水设计管段
如附图一（污水管网平面布置图）所示，考虑到街坊面积较大且地势平坦，宜在街区四周的街道敷设污水支管，建筑物的污水排出管可与街道支管连接，称为周边式布置。干管基本上与等高线垂直布置，主干管沿平面南部布置。工厂接管点接入主干管。主干管为由检查井号1-3-4-5-6-7-8- 污水处理厂。各干管和支管分别延2-3； 9-10-11-4；12-13-15-5；14-15-5；16-17-19-6；18-19-6；20-21-23-7；22-23-7汇入主干管。
2、街区编号并计算其面积
街区面积
街区编号
1
2
3
4
5
6
街区面积(m)
75000
75000
60000
60000
64000
64000
街区编号
7
8
9
10
11
12
街区面积(m)
64000
64000
64000
64000
64000
64000
街区编号
13

街区面积(m)
64000

3、计算设计流量
由于居住区人口密度为400人/；污水量标准为140L/人.d；每m街区面积的生活污水平均流量(比流量)为：q==0.648 (L/(.s))
流量q= q街区面积
平均合计流量=本管段流量+转输流量
总变化系数K=
生活污水总设计流量Q= K平均合计流量
设计流量=居住区生活污水流量+集中流量
计算示例：
(1) 管段1-3
管段1-3本段的污水来自工厂的生活污水、淋浴污水和生产污水，全部作为其本段的集中流量，而本管段无转输集中流量和生活污水，则设计流量q= 8.24＋6.84＋26.4=41.48L/s
(2) 管段2-3
管段2-3本段的生活污水沿程流量来自街区③，则q= qA=0.6486=3.888L/s
管段2-3本段没有生活污水转输流量；
故合计平均流量= q=3.888L/s
总变化系数K==2.2
生活污水设计流量= K合计平均流量=2.23.888=8.554L/s
管段2-3没有来自工厂转输的污水，则设计流量q=生活污水设计流量=8.554L/s
(3) 管段3-4
管段3-4本段的生活污水沿程流量来自街区④，则q= qA=0.6486=3.888L/s
管段3-4本段的生活污水转输流量是来自街区③，则转输流量q为：
q= qA =0.6486=3.888L/s
故合计平均流量= q+ q=7.776L/s
总变化系数K==2.2
生活污水设计流量= K合计平均流量=2.27.776=17.107L/s
管段3-4有来自工厂转输的污水，其转输流量为41.48 L/s，则设计流量q=生活污水设计流量+工厂污水转输流量=17.107+41.48＝58.587L/s
其余管段的设计流量计算方法相同，结果见附表一（污水管网设计流量计算表）。
4、水力计算
步骤：从管道平面布置图上量出主干管每一设计管段的长度；确定各设计管段的设计流量和地面坡度（供确定管道坡度时参考）；通过水力计算图和已知的设计流量确定各设计管段的管径，流速，设计坡度，充满度；计算各管段起点，终点的水面，管底标高及埋设深度。
计算示例：
(1) 管段1-3（起始管段）
工厂的污水流入管段1-3，该管段的设计流量是41.48L/s，选用管径为300mm的钢筋混凝土圆管，非满流时粗糙系数为0.014，管长为220m，参考地面坡度为，查水力计算表得采用最大允许充满度为0.60时，流速为0.937m/s（大于最小允许流速0.8m/s），坡度为0.0047（大于最小允许坡度0.0027），符合规范要求。地面上端标高为43.50m，下端标高为43.00m，管底起点埋深为2m。则：
h=h/DD=0.600.3=0.18m
降落量IL=0.0047220=1.034m
管内底起点标高：43.50-2=41.50m
管内底终点标高：41.50-1.034=40.466m
管内水面起点标高：41.50+0.18=41.680m
管内水面终点标高：41.680-1.034=40.646m
管底终点埋设深度：43.00-40.466=2.53m
(2) 管段3-4
该管段的流量是58.587L/s，选用管径为400mm的钢筋混凝土圆管，非满流时粗糙系数为0.014，管长为325m，参考地面坡度，查水力计算表得采用充满度为0.60（小于最大允许充满度0.70）时，流速为0.744m/s（大于最小允许流速0.7m/s），坡度为0.0020（等于最小允许坡度0.0020），符合规范要求。地面上端标高为43.00m，下端标高为42.40m，采用管顶平接。
h=h/DD=0.600.4=0.24m
降落量IL=0.0020325=0.650m
管内底起点标高：40.466+0.3-0.4=40.366m
管内底终点标高：40.366-0.650=39.716m
管内水面起点标高：40.366+0.24=40.606m
管内水面终点标高：40.606-0.650=39.956m
管的起点埋设深度：43.0-40.366=2.63m
管的终点埋设深度：42.4-39.716=2.68m
(3) 管段4-5
该管段的流量是82.602L/s，选用管径为400mm的钢筋混凝土圆管， 非满流时的粗糙系数为0.014，管长为345m，参考地面坡度，查水力计算表得采用最大允许充满度为0.70时，流速为0.879m/s（大于最小允许流速0.7m/s），坡度为0.0026（大于最小允许坡度0.0020），符合规范要求。地面上端标高为42.40m，下端标高为41.70m，采用水面平接。
h=h/DD=0.700.4=0.28m
降落量IL=0.0026345=0.897m
管内水面起点标高：39.956m
管内水面终点标高：39.956-0.897=39.059m
管内底起点标高：39.956-0.28=39.676m
管内底终点标高：39.059-0.28=38.779m
管的起点埋设深度：42.40-39.676=2.72m
管的终点埋设深度：41.70-38.779=2.92m
其余管段的水力计算方法相同，结果见附表二（污水主干管水力计算表）。

26

二 附录
附表一：污水管网设计流量计算表
管段编号
沿程流量
转输流量（L/s）
合计平均流量（L/s）
变化系数Kz
生活污水设计流量（L/s）
集中流量
设计流量（L/s）
街坊号
面积（ha）
比流量（L/s·ha）
流量（L/s）
本段（L/s）
转输（L/s）
1-3
——
——
——
——
——
——
——
——
41.48
——
41.48
2-3
③
6
0.648
3.888
——
3.888
2.2
8.554
——
——
8.554
3-4
④
6
0.648
3.888
3.888
7.776
2.2
17.107
——
41.48
58.587
9-10
①
7.5
0.648
4.860
——
4.860
2.2
10.692
——
——
10.692
10-11
②
7.5
0.648
4.860
4.860
9.720
2.1
20.412
——
——
20.412
11-4
——
——
——
——
9.720
9.720
2.1
20.412
——
——
20.412
4-5
⑾
6.4
0.648
4.147
17.496
21.643
1.9
41.122
——
41.48
82.602
12-13
⑤
6.4
0.648
4.147
——
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
13－15
——
——
——
——
4.147
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
14－15
⑧
6.4
0.648
4.147
——
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
5-15
——
——
——
——
8.294
8.294
2.1
17.418
——
——
17.418
5-6
⑿
6.4
0.648
4.147
29.938
34.085
1.8
61.353
——
41.48
102.833
16－17
⑥
6.4
0.648
4.147
——
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
17－19
——
——
——
——
4.147
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
18－19
⑨
6.4
0.648
4.147
——
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
6-19
——
——
——
——
8.294
8.294
2.1
17.418
——
——
17.418
6-7
⒀
6.4
0.648
4.147
42.379
46.526
1.8
83.748
——
41.48
125.228
20－21
⑦
6.4
0.648
4.147
——
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
21－23
——
——
——
——
4.147
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
22－23
⑩
6.4
0.648
4.147
——
4.147
2.2
9.124
——
——
9.124
7-23
——
——
——
——
8.294
8.294
2.1
17.418
——
——
17.418
7-8
——
——
——
——
54.821
54.821
1.7
93.195
——
41.48
134.675
8－污水处理厂
——
——
——
——
54.821
54.821
1.7
93.195
——
41.48
134.675
附表二：污水主干管水力计算表
管段编号
1-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8－污水处理厂
管道长度L（m）
220
325
345
340
340
160
70
设计流量Q（L/s）
41.48
58.587
82.602
102.833
125.228
134.675
134.675
管径D（mm）
300
400
400
450
500
500
500
坡度i
0.0047
0.0020
0.0026
0.0022
0.0018
0.0018
0.0018
流速v（m/s）
0.937
0.744
0.879
0.865
0.853
0.853
0.853
充满度
h/D
0.60
0.60
0.70
0.70
0.70
0.75
0.75
h（m）
0.18
0.24
0.28
0.315
0.35
0.375
0.375
降落量i·L（m）
1.034
0.650
0.897
0.748
0.612
0.288
0.126
标高
地面
起点
43.50
43.00
42.40
41.70
41.20
40.60
40.30
终点
43.00
42.40
41.70
41.20
40.60
40.30
40.20
水面
起点
41.680
40.606
39.956
39.044
38.281
37.669
37.381
终点
40.646
39.956
39.059
38.296
37.669
37.381
37.255
管底
起点
41.500
40.366
39.676
38.729
37.931
37.294
37.006
终点
40.466
39.716
38.779
37.981
37.319
37.006
36.880
管底埋深
起点
2.00
2.63
2.72
2.97
3.27
3.31
3.29
终点
2.53
2.68
2.92
3.22
3.28
3.29
3.32
附图一：污水管网平面图
附图二：污水主干管纵剖图
二 雨水管渠系统设计说明书
试进行某研究所西南区雨水管道（包括生产废水在内）的设计和计算。并绘制该区的雨水管道平面图。已知条件：
（1） 如图2-1所示该区总平面图；
（2） 当地暴雨强度公式为
（3） 采用设计重现期P=1a,地面集水时间；
（4） 厂区道路主干道宽6m，支干道宽3.5m，均为沥青路面；
（5） 各试验室生产废水量见表2-1，排水管出口位置见图2-1；
（6） 生产废水允许直接排入雨水道，各车间生产废水管出口埋深均为1.50m（指室内地面至管 内底的高度）；
（7） 厂区内各车间及试验室均无室内雨水道。
（8） 厂区地质条件良好。冰冻深度较小，可不予考虑。
（9） 出去雨水出口接入城市雨水道，接管点位置在厂南面，坐标为x=722.50，y=520.00，城市雨水 道为砖砌拱形方沟，沟宽1.2m，沟高（至拱内顶）1.8m，该点处的沟内底标高为37.70m，地面标高为41.10m。
表2-1 各车间生产废水量表
试验室名称
废水量（L/s）
试验室名称
废水量（L/s）
A试验室
2.5
南实验楼

B试验室

y530出口
8
y443出口
5
y515出口
3
y463出口
10
D试验室

y481出口
5
y406出口
15
C试验室
6.5
y396出口
2.5
设计要求：
（1） 设计说明书一份；
（2） 管道平面布置图一张（A3）；
（3） 管道纵剖面图一张（A3）；
（4） 管段水力计算表一份。

一、设计方案
1、布置雨水设计管段
从厂区平面图可以看出该厂地形平坦，雨水和生产废水就近排入各雨水口。厂区内建筑密较高，交通量较大，故雨水管道采取暗管。雨水出口接入城市雨水道，城市雨水道为砖砌拱形方沟。
根据该区总平面图给出的标高绘制等高线，可知厂区西北高、东南低，局部有高地。再根据等高线合理布置雨水口，适当划分排水区域。根据地形、雨水口分布定管线，使绝大部分雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管道。此外，在每条雨水干管的起端，应尽可能采用道路边沟排除路面雨水，以减少暗管长度和降低工程造价。
具体布置见附图一（雨水管道平面图）。
2、划分设计管段
在管道转弯处、管径或坡度改变处、有支管接入处或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井。两个检查井之间流量没有变化的管段定位设计管段。如附图一（雨水管道平面图）所示，1－2－3－4－5－6－7－8－9－10－11－12－13－城市雨水道为主干管，其余各管为干管和支管。各管段检查井地面标高见附表一（检查井地面标高表），各设计管段的长度见附表二（各设计管段长度表）。
3、划分并计算各设计管段的汇水面积
该厂地势较为平坦，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积，汇水面积除道路外，还应包括建筑物顶面、绿地。各设计管段汇水面积计算结果见附表三（汇水面积计算表）。
4、确定平均径流系数
沥青路面，径流系数；路面面积；建筑物径流系数；建筑物面积；绿地径流系数；绿地面积。

5、依照题意，采用设计重现期P=1a，地面集水时间
6、单位面积径流量
设计径流量公式：
单位面积径流量公式：
7、设计管段水力计算
具体结果见附表四（雨水设计管段水力计算表）
计算举例：管段22－1
本段汇水面积为0.082ha；传输汇水面积为0（起始管段）；合计总汇水面积为0.082ha。由于起始管段=0，所以q=84.12(ha)
设计流量Q= qF= 84.12×0.082＝6.90(L/s)
地面参考坡度i=
参考地面坡度，查钢筋混凝土圆管满流（n＝0.0013）水力计算表，得：
本段将采用最小管径D=300mm；对应的i= 0.0030，v= 0.749 m/s时符合水力计算规定。此时管道输水能力Q’＝52.97(L/s)。
管内雨水流行时间t=0.22(min)，若下一个管段没有支管接入，此值便是下一个管段的。
降落量iL＝0.0030×10＝0.03（m）
检查井地面标高：起点42.41m；终点42.36m；埋深：起点1.5m
管底标高：起点42.41－1.5=40.91m；终点40.91－0.03=40.88m
埋深：终点42.36－40.88＝1.48m
计算说明：
（1）必须保证管道输水能力Q’等于或者大于设计流量Q。
（2）雨水管道各设计管段在高程上采用管顶平接。
（3）在划分各设计管段的汇水面积时，应尽可能使各设计管段的汇水面积均匀增加，否则可能会出现下游管段的设计流量小于上一管段设计流量的情况。若出现这种情况，应取上一管段的设计流量作为下游管段的设计流量。
（4）当有支管与干管相接的检查井处，必然会有两个甚至多个值和两个甚至多个的管底标高值。再继续计算相交后的下一个管段时，应采用大的那一个值和小的那个管底标高值。
（5）出去雨水口接入城市雨水道，该点处的沟内底标高为37.70m，地面标高为41.10m。则得：沟底深 41.10－37.70=3.4m；覆土高 3.4－1.8=1.6m。由水力计算的管段13－城市雨水道末端的平均埋深为1.75m，符合条件，可接入城水雨水道。

二、附录
附表一：检查井地面标高表
检查井编号
地面标高/m
检查井编号
地面标高/m
1
42.36
16
42.26
2
42.27
17
42.34
3
42.23
18
42.17
4
42.05
19
42.19
5
42.01
20
41.99
6
41.96
21
41.63
7
41.80
22
42.41
8
41.76
23
42.50
9
41.70
24
42.40
10
41.66
25
42.27
11
41.46
26
42.36
12
41.40
27
42.01
13
41.28
28
42.22
14
42.47
29
41.66
15
42.41
30
41.55

附表二：各设计管段长度表
管段编号
管道长度/m
管段编号
管道长度/m
1－2
30
24－1
12
2－3
13
14－15
15
3－4
34
15－16
70
4－5
10
16－3
10.5
5－6
7
25－3
12
6－7
34.5
26－17
12
7－8
7
17－18
40.5
8－9
19.
18－5
40
9－10
12.5
27－6
12
10－11
45
28－19
12
11－12
11.5
19－20
40.5
12－13
21
20－8
40
13－城市雨水道
25
29－21
15
22－1
10
21－11
30
23－1
45
30－11
15

附表三：汇水面积计算表
设计管段编号
本段汇水面积编号
本段汇水面积
（ha）
转输汇水面积
（ha）
总汇水面积
（ha）
22－1
1、2
0.08
——
0.082
23－1
4
0.2
——
0.2
24－1
7
0.11
——
0.108
1－2
——
——
0.39
0.39
2－3
5、6
0.20
0.39
0.59
14－15
3
0.19
——
0.19
15－16
——
——
0.19
0.19
16－3
9
0.17
0.19
0.36
25－3
12
0.18
——
0.18
3－4
——
——
1.13
1.13
4－5
10、11
0.22
1.13
1.35
26－17
8
0.25
——
0.25
17－18
——
——
0.25
0.25
18－5
14
0.11
0.25
0.36
5－6
——
——
1.71
1.71
27－6
17
0.22
——
0.22
6－7
——
——
1.93
1.93
7－8
15、16
0.33
1.93
2.26
28－19
13
0.16
——
0.16
19－20
——
——
0.16
0.16
20－8
18
0.27
0.16
0.43
8－9
——
——
2.69
2.69
9－10
19、20
0.19
2.69
2.88
10－11
——
——
2.88
2.88
29－21
21
0.06
——
0.06
21－11
——
——
0.06
0.06
30－11
22
0.07
——
0.07
11－12
——
——
3.01
3.01
12－13
23
0.60
3.01
3.61
13－城市雨水道
——
——
3.61
3.61

附表四：雨水设计管段水力计算表
设计管
段编号
管长L
(m)
汇水面
积F(ha)
管内雨水流行时间(min)
单位面
积径流
量
L/(s·ha)
设计流
量Q
(L/s)
管径D
(mm)
坡度I

1
2
3
4
5
6
7
8
9
22－1
10
0.082
0
0.22
84.12
6.90
300
0.0030
23－1
45
0.2
0
1.00
84.12
16.82
300
0.0030
24－1
12
0.108
0
0.27
84.12
9.08
300
0.0030
1－2
30
0.39
1.00
0.67
76.78
29.94
300
0.0030
2－3
13
0.59
1.67
0.29
72.83
42.97
300
0.0030
14－15
15
0.19
0
0.33
84.12
33.48
300
0.0030
15－16
70
0.19
0.33
1.56
81.44
33.48
300
0.0030
16－3
10.5
0.36
1.89
0.23
71.65
45.79
300
0.0030
25－3
12
0.18
0
0.27
84.12
15.14
300
0.0030
3－4
34
1.13
2.13
0.68
70.46
99.63
400
0.0025
4－5
10
1.35
2.81
0.19
67.31
110.87
400
0.0029
26－17
12
0.25
0
0.27
84.12
21.03
300
0.0030
17－18
40.5
0.25
0.27
0.90
81.93
21.03
300
0.0030
18－5
40
0.36
1.17
0.89
75.71
47.26
300
0.0030
5－6
7
1.71
3.00
0.12
66.50
153.72
450
0.0030
27－6
12
0.22
0
0.27
84.12
18.51
300
0.0030
6－7
34.5
1.93
3.12
0.54
66.01
167.40
450
0.0035
7－8
7
2.26
3.66
0.11
63.90
192.41
500
0.0030
28－19
12
0.16
0
0.27
84.12
13.46
300
0.0030
19－20
40.5
0.16
0.27
0.90
81.96
13.46
300
0.0030
20－8
40
0.43
1.17
0.89
75.73
39.07
300
0.0030
8－9
19.
2.69
3.77
0.28
63.50
225.30
500
0.0036
9－10
12.5
2.88
4.05
0.17
62.52
234.57
500
0.0039
10－11
45
2.88
4.22
0.63
61.93
234.57
500
0.0039
29－21
15
0.06
0
0.33
84.12
8.05
300
0.0030
21－11
30
0.06
0.33
0.67
81.44
8.05
300
0.0030
30－11
15
0.07
0
0.33
84.12
5.89
300
0.0030
11－12
11.5
3.01
4.85
0.16
59.93
237.88
500
0.0040
12－13
21
3.61
5.01
0.27
59.46
269.14
600
0.0035
13－城市雨水道
25
3.61
5.28
0.32
58.66
269.14
600
0.0035
流速v
(m/s)
管道输
水能力
Q’(L/s)
坡降
I.L
(m)
设计地面标高
(m)
设计管内底标高(m)
埋深
(m)
起点
终点
起点
终点
起点
终点
10
11
12
13
14
15
16
17
18
0.749
52.97
0.030
42.410
42.360
40.910
40.880
1.50
1.48
0.749
52.97
0.135
42.500
42.360
41.000
40.865
1.50
1.50
0.749
52.97
0.036
42.400
42.360
40.900
40.864
1.50
1.50
0.749
52.97
0.090
42.360
42.270
40.864
40.774
1.50
1.50
0.749
52.97
0.039
42.270
42.230
40.774
40.735
1.50
1.50
0.749
52.97
0.045
42.470
42.410
40.970
40.925
1.50
1.49
0.749
52.97
0.210
42.410
42.260
40.925
40.715
1.49
1.55
0.749
52.97
0.032
42.260
42.230
40.715
40.684
1.55
1.55
0.749
52.97
0.036
42.270
42.230
40.770
40.734
1.50
1.50
0.829
100.00
0.085
42.230
42.050
40.584
40.499
1.65
1.55
0.891
112.00
0.029
42.050
42.010
40.499
40.470
1.55
1.54
0.749
52.97
0.036
42.360
42.340
40.760
40.724
1.60
1.62
0.749
52.97
0.122
42.340
42.170
40.724
40.603
1.62
1.57
0.749
52.97
0.120
42.170
42.010
40.603
40.483
1.57
1.53
0.975
155.00
0.021
42.010
41.960
40.420
40.399
1.59
1.56
0.749
52.97
0.036
42.010
41.960
40.510
40.474
1.50
1.49
1.056
168.00
0.121
41.960
41.800
40.399
40.278
1.56
1.52
1.053
206.00
0.021
41.800
41.760
40.228
40.207
1.57
1.55
0.749
52.97
0.036
42.220
42.190
40.520
40.484
1.70
1.71
0.749
52.97
0.122
42.190
41.990
40.484
40.363
1.71
1.63
0.749
52.97
0.120
41.990
41.760
40.363
40.243
1.63
1.52
1.151
226.00
0.068
41.760
41.700
40.207
40.138
1.55
1.56
1.197
235.00
0.049
41.700
41.660
40.138
40.090
1.56
1.57
1.197
235.00
0.176
41.660
41.460
40.090
39.914
1.57
1.55
0.749
52.97
0.045
41.660
41.630
40.060
40.015
1.60
1.62
0.749
52.97
0.090
41.630
41.460
40.015
39.925
1.62
1.54
0.749
52.97
0.045
41.550
41.460
39.950
39.905
1.60
1.56
1.222
240.00
0.046
41.460
41.400
39.705
39.659
1.76
1.74
1.285
363.00
0.074
41.400
41.280
39.559
39.486
1.84
1.79
1.285
363.00
0.088
41.280
41.100
39.486
39.398
1.79
1.70

附图一：雨水管道平面图
附图二：雨水干管水力计算图（纵剖面图）

三 环式管网水力计算
环号
管段
管长L/m
DN/mm
初步流量分配
第一次平差

Q(L/s)
v（m/s）
i
h/m
Sq
⊿q
Q(L/s)
v（m/s）
i
h/m
Sq
Ⅰ
1-2
700
150
-12.2
0.690
0.00653
-4.571
0.375
2.24
-9.96
0.564
0.00452
-3.164
0.318
1-4
400
150
3.8
0.215
0.00081
0.324
0.085
2.24
6.04
0.342
0.00184
0.736
0.122
2-5
400
150
-6.3
0.357
0.00198
-0.792
0.126
4.72
-1.58
0.089
0.00017
-0.068
0.043
4-5
700
250
32
0.652
0.00303
2.121
0.066
4.26
36.26
0.739
0.00381
2.667
0.074
∑（Sq）=
0.652
0.556
⊿h=
-2.918
0.171