排水综合项目工程专业课程设计.doc

吉林师范大学环境科学和工程学院
课程设计汇报

课程名称： 排水工程
设计题目：某城市排水管网初步设计
姓 名： 傅浩然
专 业： 环境工程
班 级： 二班
学 号： 48010206
指导老师： 刘浩

11 月7日

设计题目
某城镇污水管网初步设计
学生姓名
傅浩然
专 业
环境工程
学 号

班 级
二班
指导老师
刘浩
成 绩

评 语：

指导老师签字：
年 月 日
教研室意见：

签字： 年 月 日

学院意见：

签字： 年 月 日

摘 要：此次排水管网课程设计任务是进行某城镇污水管网初步设计。依据课程设计任务书上所提供多种数据及材料，并结合参考文件上公式和经验数据，此次设计采取雨水污水分流制排放体系。具体内容包含污水干管及主干管排水管网部署，首先在所提供城市平面上进行排水管网初步设计，此时需要考虑流量要求、施工条件、成本节省等原因。其后确定管网排布设计无误后，进行排水设计管段水力计算，其中包含各设计管段管长、设计流量、管道数据选择（流量、流速、管径、充满度）、管道输水能力、标高（地面、管内水面、管内底）、和管道埋深等等。
关键词：主干管 干管 支管

目 录
1 设计任务及设计资料………………………………………………………………1
1.1 课程设计任务………………………………………………………………………1
1．2 课程设计原始资料…………………………………………………………………1
1．2．1 城市计划资料……………………………………………………………………1
1．2 .2课程设计原始资料………………………………………………………………1
1．2 .3课程设计原始资料………………………………………………………………2
1．3 课程设计原始资料…………………………………………………………………2
1．3.1 课程设计原始资料………………………………………………………………2
1.3.2 课程设计原始资料………………………………………………………………3
1.3.3 课程设计原始资料………………………………………………………………3
2 污水管道设计计算……………………………………………………………………4
2.1在小区平面图上部署污水管道……………………………………………………4
2.2街区编号并计算其面积…………………………………………………………4
2.3划分设计管段，计算设计流量……………………………………………………4
2.4水力计算……………………………………………………………………………7
2.4.1水力计算…………………………………………………………………………7
2.4.2水力计算…………………………………………………………………………7
2.4.3水力计算…………………………………………………………………………8
2.4.4水力计算…………………………………………………………………………8
2.4.5水力计算…………………………………………………………………………8
2.4.6水力计算…………………………………………………………………………9
3 绘制管道平面图和纵剖面图 见附录………………………………………………10
4 结论 …………………………………………………………………………………10
参考文件………………………………………………………………………………11
附录 ………………………………………………………………………………12

1 设计任务及设计资料
1.1 课程设计任务
某城镇污水管网初步设计。
1.2 课程设计原始资料
1.2.1 城市计划资料
（1）中国某地域城市计划图。
（2）人口分布，房屋建筑，卫生设备情况（见表1.1）。
表1.1 人口分布，房屋建筑，卫生设备情况
街坊人口密度
（人/公顷）
居民生活污水定额
（L/(cap•d)
卫生情况
470
115
室内有给水排水卫生设备和淋浴设备
（3）工业企业计划资料（见表1.2）。
表1.2 工业企业计划资料
企

业
污水量
职员人数
污染管出口底埋深（ｍ）
平
均
日
ｍ3/d
Kh
第一班
第二班
第三班
热车间
通常车间
热车间
通常车间
热车间
通常车间
职员人数
淋浴人数
职员人数
淋浴人数
职员人数
淋浴人数
职员人数
淋浴人数
职员人数
淋浴人数
职员人数
淋浴人数
Ⅰ

250
100
300
110
100
80
380
100
190
70
220
70
1.6
Ⅱ

200
80
210
70
250
110
300
90
160
60
170
50
1.8
浴池
300
1.3

1.8
火车站
250
1.2

2.0
（4）各工业企业污水经局部处理后许可排入城市下水道。
1.2.2 气象资料
（1）土壤水冻深度0.3-0.35m；
（2）常年主风向：西北风；夏季主风向：南风。
1.2.3 水文和水文地质资料
（1）区域内河流水位：最高水位57m，最低水位50m，平均水位53m；
（2）地下水位：离地面6-7m；
（3）地质：沙质粘土。
1.3 课程设计结果
1.3.1设计计算关键内容
1. 设计方案确定
（1）确定排水系统体制
依据该城镇总体计划，各类污水水质和水量资料，结合城镇地形、气候、水体等原因，采取分流制排水体制情况下，且工业废水和城市污水可合并处理。确定污水厂、出水口位置。设计中依据环境保护要求和经济技术条件，可提出多个不一样方案，经比较后确定一个最优方案。
（2）污水管道部署和定线
首先，依据地形划分排水流域。若地形改变较显著可按分水线划分；若地形较平坦或向一方倾斜时，可依据面积划分。应使干管在最大合理埋深情况下，流域中污水绝大部分能靠重力流排除，尽可能不设泵站或少设泵站。其次街道支管，依据地形、污水厂和出水口位置部署污水管道，依次定出主干管、干管，并考虑设置泵站合理位置。部署管线是确定污水管道系统总体部署关键步骤。在定线时应考虑地形等原因影响力流排除通常应将主干管和流域干管设置在较平坦集水线上，让污水尽可能以重污水干管和主干管应尽可能避免和障碍物相交，如遇特殊地形时应考虑采取特殊方法(如跨越河道倒虹管等)，并应在图上标明。
2. 污水管道设计计算
（1）污水管道设计流量计算
①划分设计管段：依据管道平面部署，划分设计管段（定出检验位置并编号），量出主干管设计管段长度。
②街坊排水面积划分：依据污水管道部署，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。
③污水管道设计流量计算：可依据各区污水量标准和人口密度求出各区生活污水平均比流量；工业企业及公共建筑污水量作为集中流量计算，各设计管段设计流量应列表计算。
（2）污水干管水力计算
水力计算目标在于合理、经济确实定管径、流速、充满度及坡度，深入求出管道埋深。水力计算应列表进行，管底标高及管道坡度计算至小数后三位，而地面标高和管底埋深计算至小数后二位。水力计算中数值u、h/D、D、i应符合规范相关设计流速、最大设计充满度、最小管径、最小设计坡度要求。
1.3.2 对图纸和说明书要求
1. 说明书编制
说明书应包含下列基础内容：
（1）城市概况和设计任务；
（2）污水管道设计。
污水管道部署和定线说明：
泵站位置及污水厂位置选择，污水设计流量计算表：主干管水力计算表并说明基础控制数据选择。
2. 图纸要求
（1）绘制污水排水管道总平图
管道总平面图在所给城镇总平面上绘制或另外绘制。
污水管道用粗线条表示，同时注明如：“主干管”，“北区干管”，“干管NO1”等等。干管上检验井用小圆圈表示并编号。在所计算干管上标明长度、管径和坡度，泵站用圆圈表示并注明“总泵站”，泵站几NO1……等。标明污水处理厂、倒虹管等位置。
总平面图上应有图例，关键管线和构筑物一览表和工程量表。
（2）绘制污水主干管纵断面图
干管纵断面图应绘制地面线、管线和检验井，并注明管线和其它障碍物交叉位置和标高。在下方注明检验井号、管段长区、地面标高、管底标高、管径、坡度及采取管材、基础型式。也可将Q、u、h/D等数据标注出来。其它相关内容参见《给水排水制图标准》GBJ 106－87。百分比尺：水平方向1:5000，1:10000，1:均可，垂直方向1:200，1:100，1:50均可。
1.3.3设计结果
1. 设计计算书一份，约5000-10000字；
2. 设计图纸2张（1号图，要求均用CAD绘图）。

2 某城市污水管网初步设计计算说明书
2.1在图例上部署污水管道
从图例可看出该地域势自西向东倾斜，坡度较小，无显著分水线，可整理为一个排水流域。街道支管部署在街区地势较低一侧道路下，干管基础上沿等高线顺势部署，主干管则沿图例东面河岸部署，基础和等高线相平行。
2.2街区编号并计算其面积
把各街区编上号码，并根据各街区平面范围计算街区面积，列入表2-1中。并用箭头标出污水排出方向。
街区面积表2-1

街区编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
街区面积（公顷）
4.58
3.71
3.1
4
4.835
2.74
2.1
4.41
4.93
街区编号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
街区面积（公顷）
5.71
4.41
2.404
2.1
2.1
1.86
1.86
2.41
2.5
街区编号
19
20
21
22
23
24
25
26
27
街区面积（公顷）
2.5
2.20
2.20
2.85
5.1
4.41
4.93
5.71
4.41

2.3划分设计管段，计算设计流量
依据设计管段定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入点，集中流量及旁侧支管进入点，一齐作为设计管段起点检验井并编上号码。比如，主干管长1280m，依据设计流量改变情况，能够划分为1～2，2～3，3～4，4～5，四个设计管段。
在初步设计中只计算干管和主干管设计流量，见表2-2。
本段流量
(F代表本段街区面积)（式2.1）
转输流量
（F代表转输街区面积）（式2.2）
累计平均流量
（式2.3）
总改变系数
（式2.4）
Q—平均日平均时污水流量。
当Q>1000时，
当Q<5时,;
1. 生活污水设计流量
（式2.5）
工业企业生活污水及淋浴污水设计流量
（式2.6）
——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量
——通常车间生活污水量时改变系数，以3.0计
——热车间生活污水量时改变系数，以2.5计
——每班工作时数
——通常车间最大班职员人数
——热车间最大班职员人数
——通常车间职员生活污水定额，以25计
——热车间职员生活污水定额，以35计
——通常车间最大班使用淋浴职员人数
——热车间最大班使用淋浴职员人数
——通常车间淋浴污水定额，以45计
——高温、污染严重车间淋浴污水定额，以65计
经过计算，可知
由5、11、16、23点经过排污口排入河流
集中流量有企业1：4.42L/s 企业2:2.86L/s浴池：4.53L/s 火车站：3.46L/s
列污水干管设计流量计算表以下
污水干管设计流量计算表（表2-2）

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
累计平均流量
总改变系Kz
生活污水设计流量Q1
本段L/s
转输L/s
街区编号
街区面积
比流量q0
流量q1
1~2
—
—
—
—
14.3 7
14.37
2.0
28.91
3.46
—
32.38
6~7
—
—
—
—
2.00
2.00
2.2
4.59
—
—
4.59
7~8
—
—
—
—
4.55
4.55
2.2
10.36
—
—
10.34
8~9
—
—
—
—
4.55
4.55
2.2
10.36
—
3.46
13.81
9~10
—
—
—
—
7.52
7.52
2.15
16.26
—
3.46
19.72
10~11
—
—
—
—
9.25
9.25
2.14
19.68
—
3.46
23.15
11~1
—
—
—
—
14.37
14.37
2.0
28.91
—
3.46
32.38
2~3
17,21
5.27
0.627
3.32
32.38
32.38
1.81
26.31
—
12.41
38.71
12~13
—
—
—
—
—
—
—
—
4.42
—
4.42
13~14
—
—
—
—
1.38
1.38
2.2
3.17
4.52
4.42
12.11
14~15
—
—
—
—
4.14
4.14
2.2
9.55
—
8.93
18.46
15~16
—
—
—
—
7.23
7.23
2.17
15.75
—
8.93
24.71
16~17
—
—
—
—
10.81
10.81
2.08
22.46
—
8.93
31.41
17~2
—
—
—
—
15.07
15.07
2.0
30.14
—
8.93
39.12
3~4
—
—
—
—
32.78
32.78
1.84
29.28
—
12.41
41.61
4~5
—
—
—
—
41.66
41.66
1.78
58.62
—
12.41
71.02
18~19
—
—
—
—
3.00
3.00
2.2
6.91
—
—
6.91
19~20
—
—
—
—
6.00
6.00
2.22
13.38
—
—
13.38
20~4
—
—
—
—
8.54
8.54
2.12
18.17
—
—
18.17
21~22
—
—
—
—
—
—
—
—
2.84
—
2.84
22~23
—
—
—
—
3.28
3.28
2.2
7.47
—
2.86
10.33
23~24
—
—
—
—
6.02
6.02
2.2
13.34
—
2.86
16.21
24~25
—
—
—
—
9.13
9.13
2.11
19.24
—
2.86
22.08
25~5
—
—
—
—
12.8
12.8
2.02
27.92
—
2.86
30.78
2.4水力计算
当确定设计流量后，就能从上游管段开始，依次进行主干管个设计管段水力计算。（见表2-4），具体步骤以下：
2.4.1管段长度
从管道平面部署图上量出每一设计管段长度，并分别列入各区污水主干管，进行水力计算（表2-4）中第2项。
2.4.2 设计流量和地面标高
将各设计管段设计流量列入（表2-4）中第3项。设计管段起讫点检验井处地面标高列入（表2-4）第10、11项。
2.4.3定起始管段管径和设计坡度，设计流速，设计充满度
首先拟采取比最小管径大350mm管径，以后查水力计算图。在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其于4个水力原因只要知道2个即可求出另外2个。现已知设计流量，另1个可依据水力计算设计数据要求设定。本城镇因为管段地面坡度很小，为了不使整个管道系统埋深过大，宜采取最小设计坡度为设定数据。此设计污水主干管起始管段1～2段最小管径为350mm，最小坡度为0.0028。分别设计确定1～2管段管径D、管道坡度I。对应查水力计算图，确定流速v、充满度h/D分别列入污水主干管水力计算表2-3中第4、5、6、7项。
2.4.4确定其它管段管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度
通常伴随设计流量增加，下一个管段管径通常会增大一级或两级（50mm为一级），或保持不变，这么便可依据流量改变情况确定管径。然后可依据设计流速伴随设计流量增大而逐段增大或保持不变规律设定设计流速。依据Q和即可在确定D，并在水力计算图中查出对应和值，若和值符合设计规范要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中对应项中。在水力计算中，因为Q、、、、D各水力原因之间存在相互制约关系，所以在查水力计算图时存在一个试算过程。其中设计充满度因为管径不一样，存在对应最大设计充满度。依据表2-3将试算结果各个水力计算值分别列入污水主干管水力计算表中第4、5、6、7项
表2-3 最大设计充满度
管径（D）或暗渠高（H）（mm）
最大设计充满度（）
200-300
0.60
350-450
0.70
500-900
0.75
≥1000
0.80
2.4.5计算各管段上端、下端水面、管底标高及其埋设深度，列以下表。
管段编号
管道长度
L
(m)
设计流量 Q
L/s
管径D
mm
坡度I
流速v
m/s
充满度
降落量I*L
标高(m)
埋设深度
h/D
h
m
地面
水面
管内底
上端
下端
上端
下端
上端
下端
上端
下端
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1~2
314
32.39
350
0.0028
0.73
0.48
0.168
0.879
58.2
58.6
56.4
55.5
56.2
55.3
2
3.3
2~3
371
38.72
350
0.0028
0.76
0.54
0.189
1.039
58.6
58.9
55.5
54.5
55.3
54.3
3.3
4.6
3~4
284
41.67
400
0.0027
0.78
0.44
0.176
0.767
58.9
59.7
54.4
53.6
54.2
53.4
4.7
6.3
4~5
316
71.02
450
0.0023
0.82
0.53
0.239
0.727
59.7
60.1
53.5
52.8
53.3
52.6
6.4
7.5

表2-4

2.4.6注意事项
管道水力计算,应注意部分问题:

(1)必需具体研究控制点在管道系统。这些控制点通常在区域或最低地方，至于最低控制该地域污水管道埋深。多种管道起点,低洼地域和个人污水出口工业企业或公共建筑在控制点更深层次研究。

(2)必需具体研究表面斜率和斜率管道敷设后管。确保斜率,在确保最低前提下设计速度、管道埋深太大,促进分支连接。

(3)从上游到下游水力计算一部分,在通常情况下,给出了设计过程。增加,流动设计也对应增加。如流量保持不变,速度不应降低。只有在篮球电路斜率大忽然降低情况下,能够降低设计流量。另外,伴随流量增加。管径设计,设计应分段增加,但当管道坡度忽然增加,下游段管径能够降低,但不超出50 ~ 100毫米狭窄范围。
(4)表面坡度太大,为了降低管道流,清洁,预防管壁斜率比斜率。这可能会造成下游部分上覆土厚度不满足最低限制,甚至出地面,所以合适时间能够少,使用降落区之间联络。水井施工在第六章中具体。

(5)当水流经过检验井,常引发局部水头损失。把损失减小到最低程度,应严格检验井使用线性直管部门,肘部采取对称曲线。直线检测通常不考虑部分损失。

(6)在支管和关键点,关键是埋藏深度考虑是否许可横向管道连接。假如管接头埋深大于埋深,需要关键发展,为了使侧管能够取得良好水力条件,有所要求。

3 绘制管道平面图和纵剖面图 见附录
额外设计包含总平面图和排水系统设置主干管纵向剖面,和设计计算表。设计计算包含块列表,污水干管设计流量计算表和污水主干管水力计算表。

4 总结
以课程设计设计城市污水和工业废水地下排水污水和污水处理厂布局为目标。同时,CAD绘制污水处理厂布局和垂直表面。需要考虑交通需求、建设条件、节省成本等原因。然后确定网络配置设计,证实设计排水管道水力计算,包含部分长度设计,选择数据流设计,管道,管道容量,海拔,管道埋深等。
开始认为这是一个含有挑战性任务。但书本知识不是很好,在图书馆借了很多书。作为一名环境工程学生,经过课程设计,亲自体验设计，感受整个应用程序过程。课程设计不仅能够让我们复习专业知识,提升自己专业素质,也能促进同学之间相互帮助,了解团体合作关键性。
经过这次课程设计，我看到了坚持和认真态度去做每件事是很关键,老师给了很多资料,找到相关信息,选择管道,污水处理厂选择、管道布局,头部位置设计参数等等。经过流量计算和绘图设计，收获颇多。

参考文件
[1]《排水工程》(上)，中国建筑工业出版社；
[2]《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社，1986年12月(第1、2、5、7、11册)；
[3]《室外排水设计规范》GBJ14－87；
[4]《给水排水制图标准》GBJ106－87；
[5]《给水排水工程快速设计手册》中国建筑工业出版社，1995年7月(2、5册)

附 件