毕业设计-给排水管网.doc

排水课程设计提供完整版的各专业毕业设计，目录第一章 设计总论21.工程概况21.1工程名称：21.2基本资料21.3自然资料31 位置32 气候33风向44降水42 排水规划设计资料421基本设计要求43设计任务44 方案选择及管道定线54.1 管道定线54.2 方案的确定6第二章 污水排水管网设计计算71 综合污水设计定额，划分设计管段，计算设计流量71.1 综合污水设计定额71.2划分设计管段，计算设计流量81.比流量的计算152. 本段流量q1：153. 转输流量q2155.生活污水设计流量166.集中流量162 污水管道水力计算162.1 控制点的确定及管道衔接方式242.2 管道水利计算253 绘制管道平面图和剖面图284 心得体会.29第一章 设计总论1.工程概况本设计为漠河县西林吉镇排水管网工程的东城新区部分小区的排水管，排水管径为DN3001.1工程名称：黑龙江省漠河县瑞达小区排水管道工程施工地点：漠河县瑞达小区1.2基本资料土地面积：18367平方千米。人口：80，000人（2004年）1.3自然资料1 位置：漠河县是黑龙江省大兴安岭地区下辖的一个县，是中国最北边的县。面积18233平方千米，人口83465人。邮政编码165300。县人民政府驻西林吉镇。该县的北极村是中国最北端的村镇。漠河县位于黑龙江省西北部，中国的最北方。地理坐标为东经1210712420，北纬52105333。东与塔河县接壤，西与内蒙古额尔古纳右旗交界，南与内蒙的额尔古纳左旗为邻，北与俄罗斯隔江相望。界河黑龙江，自上游河口算起，边境线长245公里，境内南北宽150公里，总面积18 233平方公里。漠河县面积占大兴安岭地区总面积的216%，占全省总面积的3.9%，人口密度为每平方千米里4.64人。除黑龙江之外，境内最大河流为额木尔河，发源于伊勒呼里山北麓，流经境内230公里，于本县兴安镇古城岛注入黑龙江。2 气候：漠河县在中国最北端毗邻俄国西伯利亚地区，是全国气温最低的县，天气严寒而且常年温度较低。冬季气温一般在-40以下，是全中国气温最低的县份。而全年主风向为西北风。漠河县一月份平均温度-30.9C，冬天最低气温仅-52.3C。七月份平均温度为18.4C，最高温可达39.3C。属于寒温带大陆性季风气候。由于大陆及海洋季风交替影响，小气候变化多端，局部气候差异显著。冬季在极地大陆气团控制下，气候寒冷、干燥而漫长；夏季受副热带海洋气团的影响，降水集中，雨量充沛，气候湿热，日照时间长，适宜耐寒生作物生长，但易发生洪涝和低温冷害；春、秋两季，因冬夏季风交替，气候多变。春季多大风，降水偏少，物燥干旱，易发生森林火灾；秋季降温急剧，常有早霜和冻害发生漠河为多年连续冻土区，冻土最厚达100米以下，冻土融冻最浅的地方，最大融冻上界面仅20厘米左右。对本地的野生动植物的生存和生长，超过能耐受的低温极值，并成为限控因素。但对喜低温的耐寒的动植物，都是适宜的温度范围。，3风向：常年主风向：夏季，东南风；冬季，西北风。4降水：漠河县年降水量500毫米左右，夏季占60%。 2 排水规划设计资料21基本设计要求1该服务区采取分流制排水形式。总面积1100ha。地势北高南低，西部稍高于东部。2有室内卫生设备。城区近期人口密度为250人ha。远期510年按年递增2%考虑设计。3设计任务1. 进行污水管网布置。要求：布置合理、论证充分。2. 进行排水管网水力计算。要求： 污水管网总设计，布置总平面图，确定排水区界，划分排水流域。排水流域可理解为污水要集中排放的较大的区域。在地形平坦无明显分水线的地区，可按照面积的大小划分；在丘陵及地形起伏的地区，可按等高线划分出分水线。管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。 污水管网各管段流量设计 确定污水管网管段直径，进行水力计算 确定污水管网的埋深和衔接设计，控制点是对管道系统的埋深起控制作用的地点。3. 绘制污水管道平面图和剖面图要求：(1) 排水管网平面布置图。(2) （排水主干管)管道纵剖面图。4 方案选择及管道定线4.1 管道定线从街区平面图中可知，该地区地势西北高南东低，西部稍高于东部。本设计的管道定线按照主干管、干管、支管的顺序依次进行。并且在管线较短的和埋深较小的情况，让污水能自流排出。管道定线前对地形和用地布局，排水体制和管线数目、污水厂和出水口的位置、道路宽度情况进行考虑。首先，主干管布设在小区南面，主干管沿线共有9个楼区，分别在每个楼区设一个节点，由于地形北高南低，则大部分污水应由北至南流动，少部分由西向东流，因此干管大部分由北向南布设，同时应尽量让每根污水干管的流量平均分配，减少施工难度和成本。其次，污水处理厂应布置在沿主干管一线，整个楼区的东南位置。因为，地区常年主导风向为西北风。厂址选在东南角，可以减小污水厂所产生臭气对城市环境的影响。污水厂建在河流的下游，这样避免对城市取用水水质的影响。最后，在设计污水支管时，为便于用户排水，尽量在每块区域排水方向布设支管。4.2 方案的确定由上述依据，最终确定主干管的位置及长度，如下表4.管段编号W90至W93W93至W95W95至W174W112至W174W110至W173W98至W100W100至W172W108至W171W102至W104 设计管长（m）7050.0356.859.7959.965052.3360.1045管段编号W104至W170W106至W170W170至W172W172至W174设计管长（m）43.7458.766060第二章 污水排水管网设计计算1 综合污水设计定额，划分设计管段，计算设计流量1.1 综合污水设计定额由给水排水管网系统（第二版）查的黑龙江省漠河县，即取区间130-210L/capd，取中值为170 L/capd，污水量定额采用平均日人均用水量定额的80%计算，即136 L/capd。将此值带入污水管道计算中。根据居民生活污水设计流量计算公式： 式中：Q1居住区的生活污水设计流量； qn1居住区的生活污水量标准； N 设计人数； K总1 生活污水量总变化系数。查表5 由于该地区人口密度为250人ha，且5-10年内人口增长率为2%，得Q1=519.44。 表5 生活污水量总变化系数KZ平均日污水流量（L/s）51540701002005001000总变化系数KZ2.32.01.81.71.61.51.41.31.2划分设计管段，计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点、集中流量及旁边侧支管进入非热点，作为检查井并对其编号。各设计管段设计流量列表进行计算，如表6. 表6 污水干管设计流量计算表管段编号居民生活污水日平均流量分配管段设计流量计算本段转输流量（L/s)合计流量（L/s)总变化系数沿线流量（L/s)集中流量设计流量（L/s)街坊编号街坊面积(hm2) 比流量(L/s)/hm2 流量（L/s） 本段（L/s) 转输（L/s)123456789101112125815.390.4727.26417.26412.316.70716.707235911.970.4725.64987.264112.9142.228.41128.41071918210.310.4724.86632.21847.08472.215.58615.5864181707.087.082.215.57615.5761716010.4510.452.121.94521.9451615014.7314.73229.4629.461514022.3822.381.942.52242.5221413027.7727.771.952.76352.7631312499.660.4724.559527.7732.331.961.4262384.42611234828.120.47213.27350.7764.0431.7108.87108.872346013.690.4726.461776.95783.4191.7141.8123164.812323102.652.652.36.0956.0953130518.820.4728.8838.0416.923233.84633.846130291512.050.4725.687616.92322.611245.22145.221229282716.720.4727.891822.61130.5031.957.95557.955428271621.490.47210.14330.50340.6461.873.16373.16332723040.64640.6461.873.16373.163326252618.030.4728.510210.0718.58237.1637.16032524379.890.4724.668118.5823.2481.944.17144.171424232829.340.47213.84823.24837.0961.866.77466.77372321037.09637.0961.866.77366.772822213923.180.47210.9415.54616.487232.97432.973921205016.650.4727.858853.58361.4421.8110.6110.5952045219.80.4729.345661.44270.7881.7120.34120.339456121.550.47210.172154.21164.381.5246.5723269.56838376740.710.47219.2157.9727.1851.951.65251.65173736027.18527.1851.951.65251.65153635033.61833.6181.963.8741780.87423534040.20740.2071.872.37372.37263433048.8248.821.887.87687.876335056.60956.6091.8101.912113.896566226.890.47212.692220.99233.681.5350.5252402.522474605.315.312.312.21312.2134645010.31310.3132.222.68922.68864544013.3413.342.128.01428.0144443015.4915.49230.9830.984342022.8222.82245.6445.644241031.7931.791.960.40160.4014140040.440.41.872.7272.724039050.07450.0741.890.13390.1332396057.18857.1881.8102.94102.938676426.610.47212.56290.87303.431.5455.1452507.142786517.830.4728.4158303.43311.851.5467.7752519.769896626.160.47212.348311.85324.21.5486.352538.296616004.84.82.311.0411.046059011.7211.722.124.61224.61259584518.720.4728.835818.51727.3531.951.9751.97045848036.81736.8171.866.27166.2706575606.1176.1172.314.06914.06915655012.60712.6072.126.47526.47475554018.21918.219236.43836.4385453022.86822.868245.73645.7365352028.62728.6271.954.39154.39135251028.62728.6271.954.3911064.39135150037.50537.5051.867.50967.5095049049.81549.8151.889.66789.6674948049.81549.8151.889.66735124.6674890113.63113.631.6181.8145226.8119106825.60.47212.083437.83449.911.4629.8897726.87868661110.620.4725.01265.77710.792.223.73723.73726766235.570.4722.6292.2564.8852.311.23611.235666653410.020.4724.729415.67520.404240.80940.80896564359.930.4724.68720.40425.091250.18250.1819646330.82930.8291.958.57558.5751636243.3843.381.878.08478.084621055.66655.6661.8100.2100.1991011505.8505.81.4708.1197805.1141.比流量的计算依照居民生活污水平均日流量按街坊面积比例分配的规则，该街区比流量为：qA= Qd/Ai=519.44/1100=0.472(L/s)/hm22. 本段流量q1：是从管段沿线街坊流来的污水量。 q1=q0F(L/s) 式中：q1生活污水本段流量； q0每公顷街区面积的生活污水平均流量（比流量）(L/s)/ha； F街区面积（ha）。例：设计管段1-2中，面积为15.39ha的58号街区的生活污水直接排入设计管道1-2中，此段有本段流量：q1=0.47215.39=7.2641(L/s)。3. 转输流量q2：是从上游管段和旁侧管段流来的污水量。 q2= q0F(L/s)例：设计管段3-4，该管段的转输流量是从旁侧支管18-17-16-15-14-13-12以及1-2-3管段流入的生活污水平均流量，其值为： q2=0.472（4.70+10.31+28.12）+12.914=76.957(L/s)4.总变化系数： Kz=2.7/Q0.11根据表5，查的相应流量下的总变化系数，代入公式计算。例：计算1-2管段的生活污水设计流量Q时，通过上式，改管段的总变化系数为： Kz=2.7/7.26410.11=2.35.生活污水设计流量：Q1=QKz例：设计管段1-2的生活污水设计流量Q1通过上式计算得： Q1=7.26412.3=16.707(L/s)6.集中流量：从工业企业或其他大型公共建筑物流出来的污水量。根据已知的各个工厂的污水排放情况，可将相应的排放量直接填入表内。直接向干管排放的填写在本段流量，排到支管的天线在转输流量。（） 总设计流量：生活污水设计流量+集中流量=总设计流量例：设计管段3-4的总设计流量为：Q=141.83+23=164.83(L/s)2 污水管道水力计算在确定设计流量后，便可从上游管段开始依次进行主干管各设计算段的水利计算。布设管道时应注意一下参数的设计：（1）设计充满度 在设计流量下，污水在管道中的水h和管道直径D的比值称为设计充满度（或水深比）。我国的按非满流（h/D1）进行设计，这样按规定的原因是：1保留一部分管道断面，为未预见水量的增长留有余地，避免污水溢出。2留出适当空间，以利管道的通风，排出有害气体。表7 充满度规范管径（mm）最大设计充满度2003000.553504500.655009000.7010000.75 在计算污水管道充满度时，不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核。（2）设计流速 设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。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。最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的流速。室外排水设计规范规定污水管道在设计充满度下的最小设计流速定为0.6m/s。含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道，其最小设计流速适当加大，其值要根据实验或调查研究决定。最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。该值与管道材料有关，通常，金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s。（3）最小管径 在污水管道系统的上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小，而管径过小极易堵塞；此外，采用较大的管径，可选用较小的坡度，使管道埋深减小。因此，为了养护工作的方便，常规定一个允许的最小管径。在街区和厂区内污水管道最小管径为200mm，街道下为300mm。 在污水管道系统上游管段，由于管段服务的排水面积较小，因而设计流量小，按此流量计算得出的管径小于最小管径时，应采用最小管径值。一般可根据最小管径在最小设计流速和最大充满度情况下能通过的最大流量值，计算出设计管段服务的排水面积。若设计管段服务的排水面积小于此值，即直接采用最小管径而不再进行水力计算。这种管段称为不计算管段。在这些管段中，当有适当的冲洗水源时，可考虑设置跌水井。（4）最小设计坡度 不同管径的污水管道有不同的最小坡度。管径相同的管道，因充满度不同，其最小坡度也不同。在给定设计充满度条件下，管径越大，相应的最小设计坡度值越小。通常对同一直径的管道只规定一个最小坡度，以满流或半满流时的最小坡度作为最小设计坡度。我国室外排水设计规范只规定最小管径对应的最小设计坡度。若管径增大，相应的该管径的最小坡度由最小设计流速保证。（5）污水管道埋设深度 污水管道的埋设深度是指管道的内壁底到地面的距离。管道外壁顶部到地面的距离称为覆土厚度。管道埋深是影响管道造价的重要因素，是污水管道的重要设计参数。 管道埋设深度愈深，则造价愈贵，施工期愈长。所以，管道的埋设深度小些好，并有一个最大值，这个限值称做最大埋深。管道的最大埋深需要根据技术经济指标及施工方法决定。在干燥土壤中，管道最大埋深一般不超过7-8m；在多水、流沙、岩石层中，一般不超过5m。 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的限值，否则就不能满足技术上的要求，这个最小限值称为最小覆土厚度。 污水管道的最小覆土厚度，一般应满足下述三个因素的要求。必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道我国室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污水沟道或水温和它接近的工业废水沟道，沟底在冰冻线之上的距离不得大于0.15m。必须防止管壁因地面荷载而受到破坏我国室外排水设计规范规定：在车行道下，沟顶最小覆土厚度一般不宜小于0.7m，在保证沟道不会受外部荷载损坏时，最小覆土厚度可适当减小。必须满足街区污水连接管衔接的要求污水出户连接管的最小埋深一般采用0.5-0.7m，所以污水支管起点最小埋深也应有0.6-0.7m。对每一个具体管道，从上述三个不同的因素出发，可以得到三个不同的管底埋深或管顶覆土厚度值，这三个数值中的最大一个值就是这一管道的允许最小覆土厚度或最小埋设深度。本设计最大冻土深度为1.0m,所以管道埋深最小为0.9m。（6）管道的衔接污水管道系统中的检查井是清通维护管道的设施，也是管道的衔接设施。一般在管道管径、坡度、方向发生变化及管道交汇时，必须设置检查井以满足结构和维护管理的需要。在检查井中上、下游管段必须有较好的衔接，以保证管道顺利运行。检查井上下游的管道在衔接时应遵循下述原则：尽可能提高下游管段的高程，以减少埋深，从而降低造价，在平坦地区这点尤其重要；避免在上游管道中形成回水而造成淤积；不允许下游管段的沟底高于上游管段的沟底。管道的衔接方法通常采用管顶平接，有时也采用水面平接。在特殊情况下需要采用管底平接。在一般情况下，异管径管段采用管顶平接。有时，当上下游管段管径相同而下游管段的充盈深小于上游管段的充盈深时，（由小坡度转入较陡的坡度时，可能出现这种情况），也可采用管顶平接。通常，同管径管段往往是下游管段的充盈深大于上游管段的充盈深，为了避免在上游管段中形成回水而采用水面平接。在平坦地区，为了减少管段埋深，异管径的管段有时也采用水面平接或充满度0.8处平接。当异管径管段采用管顶平接而发现下游管段的水面高于上游管段的水面时（这种情况并不常见），应改用水面平接。在特殊情况下，下游管段的管径小于上游管段的管径（坡度突然变陡时，可能出现这种情况），而不能采用管顶平接或水面平接时，应采用管底平接以防下游管段的沟底高于上游管段的沟底。为了减少管道系统的埋深，虽然下游管段管径大于上游管段管径，有时也可采用管顶平接。无论采用哪种衔接方法，下游管段起端的水面和管底标高都不得高于上游管段终端的水面和管底标高。根据以上规定，污水主干管水力计算表如表8.表8 污水主干管水力计算表管段编号管段长度L（m）设计流量q(L/s)管段直径D(mm)管段坡度I()管内流速v（m/s)充满度降落量h/D(%)h(m)IL（m）1234567891216016.70725030.68500.130.482317028.41130030.8552.40.160.5134210164.815002.481.0756.10.280.5245230269.576001.851.0968.40.410.4356220402.528002.451.0967.20.540.5467200507.148003.981.0968.90.550.878190519.778003.421.1567.40.540.6589210538.38002.881.1566.30.530.6910240726.889002.891.1869.40.620.691011100805.1110002.111.2367.10.670.21标高（m）埋设深度（m）地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端1011121314151617191190.7189.13188.65189188.52.00 2.18190.7190.3188.73188.22188.6188.12.132.24190.3189.7188.54188.02188.3187.72.041.9608189.7188.9188.25187.82187.8187.41.86081.4863188.9188.4187.87187.33187.6187.11.28631.3253188.4187.6187.33186.54186.4185.62.00 1.996187.6187.1186.54185.89185.61852.00 2.1498187.1186.4185.89185.28185.1184.52.00 1.9048186.4185.4185.22184.53184.6183.91.80481.4984185.8185184.67184.46184183.81.81.2112.1 控制点的确定及管道衔接方式1) 控制点的确定在污水排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。各条管道的起点大都是该管道的控制点，这些控制点中离污水厂或出水口最远的一点，通常就是整个系统的控制点。具有相当深度的工厂排出口或某些低洼地区的管道起点，也可能成为整个管道系统的控制点。这些控制点的管道埋深，影响整个污水管道系统的埋深。在本设计中，已知工厂排水管道的埋设深度为2m，且西安地区的冻土深度为1m，根据主干管的布设，可知工厂C离主干管最远，为了满足C工厂排污管道的埋设深度为2m，而C工厂的污水排放到干管35-34，进而排放到节点5进行转输，因此，以节点5作为控制点，经过计算可得到节点5的埋设深度为1.86m，由此推算出其他节点的埋设深度，经过反复计算，得到其他管道埋设深度符合设计要求。2) 管道衔接方式根据布设原则，管径相同的采用水面平接的方式，管径不同的采用管顶平接的方式。因此，在本设计中，根据设计管径的不同，1-6、9-11节点采用管顶平接方式，6-9节点采用水面平接的方式。2.2 管道水利计算污水管道的水力计算自上游依次想下游管段进行，水力计算的主要内容是确定污水管道管径、管道坡度以及污水管道标高和埋深。（1） 污水管道管径和管道坡度的确定 在设计管段具体计算中，通常采用水力计算图表进行计算。在水力计算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力要素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。 管道坡度应参照地面坡度和保证自净流速的最小坡度的规定确定。一方面要使管道尽可能与地面坡度平行敷设，以减小管道埋深。但同时管道坡度又不能小于最小设计坡度的规定，以免管道内流速达不到最小设计流速而产生淤积。当然也应避免若管道坡度太大而使流速大于最大设计流速，也会导致管壁受冲刷。 对于下游其他管段的水力计算，管道坡度的确定原则同上。通常随着设计流量的增加，下一管段的管径一般会增大一级或两级，或保持不变，但当管道坡度骤然增大时，下游管段的管径可以减小，但缩小的范围不得超过50-100mm。这样可根据流量的变化确定管径。一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也应相应增加，如流量保持不变，流速不应减小，只有在管道坡度由大骤然变小的情况下，设计流速才允许减小。管道的设计充满度不能超过最大充满度的要求。综合考虑以上几方面因素，通过试算完全可以合理的确定污水管道的管径和坡度。（2） 污水管道标高和埋深的确定 污水管道标高和埋深的确定也应自上游依次向下游管段进行。首先应合理确定整个管道系统的控制点，作为主干管的起始点。按确定最小埋深的三个途径分别计算起点埋深，从而确定起始点最小埋深。根据管径和充满度计算管段的水深，根据设计管段长度和管道坡度计算设计管段降落量，最后确定起始管段起讫点的标高和埋深。 根据管段的检查井处采用的衔接方法，可确定下游管段的标高和埋深（1） 根据管道平面布置图，从上游至下游将设计管段编号列入表中第（1）项。（2） 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度（即设计管段起讫点两个检查井之间的距离），并列入表中第（2）项。（3） 将各设计管段的设计流量列入表中第（3）项。（4） 将各设计管段起点检查井处的地面标高列入表中第（10）、（11）项。（5） 根据流量和各个管段的地面坡度，估计需要的管径。例如，管段1-2的设计流量为16.707L/s，采用250mm管径，是最小管径（规范规定），该管段即为不计算管段，则必须采用0.003的最小坡度（规范规定的数值），从300mm管径的不满流算图中查得，当流速为0.68m/s（规范规定的最小数值）时，充满度为0.5（在规范规定的范围内）。将管径、坡度、流速、充满度这四个数据列入表中第（4）、（5）、（6）、（7）项。（6） 算出水深h=（4）（7），列入表中第（8）项。（7） 根据求得的管道坡度，计算管段上端至下端的管底降落量iL=（5）（2），列入表中第（9）项。（8） 1-2管段上端的管内底标高等于1-2管段上端的地面标高减埋深（定为2.00m），为191-2=189m，列入表中第（14）项。（9） 1-2管段下端的管内底标高等于1-2管段上端的管内底标高减降落量，为189-0.48=188.52m，列入表中第（15）项。（10） 1-2管段上端的水面标高等于1-2管段上端的管内底标高加上水深，为189+0.13=189.13m，列入表中第（12）项。（11） 1-2管段下端的水面标高等于1-2水面上端减降落量，为189.13-0.48=188.65m，列入表中第（13）项。 （12）埋设深度=地面标高-管底标高.1-2管段上端的埋设深度为191-189=2.00m,列入表中第（16）项，1-2管段下端的埋设深度为190.7-188.5=2.18m，列入表中第（17）项。 （13）2-3管段与1-2管段的衔接：根据规定，对于街道下的最小管径250mm，最小设计坡度为0.003， 当设计流量小于33 L/s时，可以直接采用最小管径。所以2-3管段管径为300mm，因为上下游的管径相同，根据衔接方式的规定，易采用水面平接，避免在上游管段中形成回水。所以将189.13填入第（12）项