排水管网设计.docx
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排水管网设计
1.设计原始资料
1、城市(包括工业区)总平面图一张,比例尺为1∶5000,等高线间距为1m。
2、居住区情况
居住区情况如表1-1所示。
表1-1居住区基本情况表
居住区编号
人口密度(cap/ha)
地区
污水量标准(L/d)
Ⅰ区
420
江北
120
Ⅱ区
400
江南
150
3、工业区情况
工业区情况见表1-2。
表1-2工业区基本情况表
工业废水设计流量
职工人数
工厂
名称
生产
污水
(L/s)
生产
废水
(L/s)
第一班
第二班
第三班
使用淋浴
人数(%)
热车
间
一车般间
热车
间
一车般间
热车
间
一车般间
热车间
一车
般间
甲厂
48
26.5
350
460
350
460
350
398
75
40
乙厂
32
26
270
498
270
460
270
460
70
35
丙厂
26
18
220
380
220
400
220
380
70
40
4、公共及公用建筑物情况
公共及公用建筑物情况见表1-3。
表1-3公共及公用建筑物情况表
建筑物名称
集中污水量(L/s)
公园
4.0
浴室
3.4
医院
5.4
电影院、旅馆
2.6
火车站
5.0
5、城市位于我国的西南地区;可不考虑冰冻情况。
6、土壤为粘土;不考虑地下水的影响。
7、在公路桥2处,河流二十年一遇最高洪水位为180.15m,最低水位170.50m,常水位176.50m。
8、雨量资料
⑴暴雨强度公式
⑵地面种类
地面种类及所占比例见表1-4。
表1-4地面种类及所占比例表
屋面(%)
混凝土路面(%)
碎石路面(%)
绿地(%)
非铺砌土地面(%)
35
16
12
15
22
2.污水管道设计
2.1污水管道布置与定线
从城市地形图可知该城市地势为两侧向中间河流倾斜,地势较为平缓,北区无明显分水线,将北区划为一个排水流域。
南区具有一条分水线,将南区划分为两个排水流域。
城市中央有河流分隔,将北区污水通过城市下游的公路桥输送至南区污水主干管统一输送至污水处理厂。
用箭头标示出各街区的污水排出方向。
街道支管布置于街区地势较低的一侧道路下,干管基本上与等高线垂直布置,主干管则沿河流布置,基本与等高线平行。
整个管道系统呈截留式布置,具体布置如排水管道总平面图所示。
2.2街区编号并计算其面积
将各街区编上号码,计算各街区平面面积。
街区面积计算如表2-1所示。
表2-1街区面积计算表
南区
街区编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
街区测量面积(cm2)
17.89
17.89
25.11
16.56
18.00
6.48
12.60
11.56
14.80
6.66
街区面积(ha)
4.47
4.47
6.28
4.14
4.50
1.62
3.15
2.89
3.70
1.67
街区编号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
街区测量面积(cm2)
12.58
12.58
15.20
6.93
11.55
11.55
10.90
7.44
10.05
12.60
街区面积(ha)
3.15
3.15
3.80
1.73
2.89
2.89
2.73
1.86
2.51
3.15
街区编号
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
街区测量面积(cm2)
14.80
6.13
14.00
9.75
19.24
19.76
21.00
18.36
17.50
19.38
街区面积(ha)
3.70
1.53
3.50
2.44
4.81
4.94
5.25
4.59
4.38
4.85
北区
街区编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
街区测量面积(cm2)
4.20
12.92
17.80
8.75
12.16
14.28
20.80
18.50
13.00
街区面积(ha)
1.05
3.23
4.45
2.19
3.04
3.57
5.20
4.63
3.25
街区编号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
街区测量面积(cm2)
10.96
20.50
14.56
4.64
7.76
15.73
13.88
9.96
12.96
街区面积(ha)
2.74
5.13
3.64
1.16
1.94
3.93
3.47
2.49
3.24
街区编号
19
20
21
22
23
24
25
26
27
街区面积(cm2)
12.96
12.58
12.58
12.58
12.95
11.56
13.69
13.69
5.12
街区面积(ha)
3.24
3.15
3.15
3.15
3.24
2.89
3.42
3.42
1.28
2.3划分设计管段,计算设计流量
居民生活污水
南区人口密度为400人/公顷,污水标准定额为150L/d,所以南区污水面积比流量为
q南=150*400/84600=0.694L/(s.ha)
北区人口密度为420人/公顷,污水标准定额为120L/d,所以北区污水面积比流量为
q北=120*420/84600=0.583L/(s.ha)
工业污水
工厂甲:
Q甲=48+(350*35*2.5+460*25*3)/(8*3600)+(350*0.75*60+460*0.4*40)/3600=56.68L/s
按人数最多的班次计算,视为集中流量流入检查井31。
工厂乙:
Q乙=32+(270*35*2.5+498*25*3)/(8*3600)+(270*0.7*60+498*0.35*40)/3600=39.2L/s
按人数最多的班次计算,视为集中流量流入检查井32。
工厂丙:
Q丙=26+(220*35*2.5+400*25*3)/(8*3600)+(220*0.7*60+400*0.4*40)/3600=32.05L/s
按人数最多的班次计算,视为集中流量流入检查井21。
公共建筑用水:
建筑物名称
集中污水量(L/s)
检查井编号
公园
4.0
北区20
浴室
3.4
北区15、南区37
医院
5.4
北区3、南区39
电影院、旅馆
2.6
北区13、南区41
火车站
5.0
北区15
将干管和主干管中有本段流量进入的点、集中流量及旁侧支管进入的点作为设计管段的起讫点的检查井并编上号码。
则本设计中主干管的设计管段为1-2,2-3,3-4,4-5,5-7,7-8,21-22,22-23,23-24,24-25,25-26,26-27,27-28,28-29,29-30,30-31,31-32等17个设计管段。
各设计管段的设计流量列表计算如表2-2所示。
如管道平面图和表2-2所示,设计管段1-2为北区主干管的起始管段,承担干管9-10-11-1和街区4的流量,承担的污水面积
F=F1+F2+F3+F4=1.05+3.23+4.45+2.19=10.92公顷
则平均流量为10.92*0.583=6.37L/s,KZ=2.7/Q0.11=2.2,设计流量为6.37*2.2=14.01L/s。
后续管段计算方法相同。
而南区主干管起始段为设计管段21-22,只有工厂丙的集中流量50.5L/s流入,故设计流量为50.5L/s。
管段22-23除转输21-22的集中流量外,还有本段流量q(街区3)和转输流量q1流入。
该管段本段流量q=0.694*6.28=4.36L/s,转输流量为南区34-35-22流来的生活污水平均流量,其值为q1=0.694*(4.47+4.47+4.14+4.5)=12.2L/s,合计平均流量为q+q1=4.36+12.2=16.56L/s。
KZ=2.7/Q0.11=2.0。
则本管段设计流量Q=50.5+16.56*2=83.62L/s。
后续管段设计流量计算方法相同。
表2-2-1北区污水干管设计流量计算表
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l/s
合计平均流量l/s
总变化系数KZ
生活污水设计流量l/s
本段l/s
转输l/s
街区编号
街区面积ha
比流量L/(s.ha)
流量l/s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
9-10
—
—
—
0
0.61
0.61
2.30
1.41
0.00
0.00
1.41
10-11
—
—
—
0
2.50
2.50
2.30
5.74
0.00
0.00
5.74
11-1
—
—
—
0
5.12
5.12
2.30
11.77
0.00
0.00
11.77
1-2
—
—
—
0.00
5.12
5.12
2.26
11.55
0.00
0.00
11.55
2-3
4
2.19
0.583
1.28
5.12
6.40
2.20
14.08
0.00
0.00
14.08
12-13
—
—
—
0
3.67
3.67
2.30
8.43
0.00
0.00
8.43
13-14
—
—
—
0
7.35
7.35
2.17
15.93
2.60
0.00
18.53
14-3
—
—
—
0
13.37
13.37
2.03
27.14
0.00
2.60
29.74
3-4
8
4.63
0.583
2.699
19.76
22.46
1.92
43.07
5.40
2.60
51.07
4-5
12
3.64
0.583
2.122
22.46
24.59
1.90
46.67
0.00
8.00
54.67
15-16
—
—
—
0
2.13
2.13
2.30
4.89
8.40
0.00
13.29
16-17
—
—
—
0
5.15
5.15
2.25
11.61
0.00
0.00
11.61
17-5
—
—
—
0
9.33
9.33
2.11
19.70
0.00
0.00
19.70
5-7
16
3.74
0.583
2.18
33.91
36.09
1.82
65.69
0.00
16.40
82.09
18-19
—
—
—
0
5.72
5.72
2.23
12.75
0.00
0.00
12.75
19-20
—
—
—
0
9.99
9.99
2.10
20.93
0.00
0.00
20.93
20-7
—
—
—
0
13.82
13.82
2.02
27.95
4.00
0.00
31.95
7-8
—
—
—
0
49.91
49.91
1.76
87.65
0.00
20.40
108.05
说明:
两个表中检查井6和检查井30未划分设计管段,因两处检查井上下游管段并无水量变化,可视为一段设计管段上的检查井。
检查井8和检查井27通过公路桥铺设管道连接,通过水力计算确定自流管或有压管。
表2-2-2南区污水干管设计流量计算表
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l/s
合计平均流量l/s
总变化系数KZ
生活污水设计流量l/s
本段l/s
转输l/s
街区编号
街区面积ha
比流量L/(s.ha)
流量l/s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
21-22
—
—
—
0
0.00
0.00
—
0.00
32.05
0.00
32.05
34-35
—
—
—
0
6.23
6.23
2.21
13.75
0.00
0.00
13.75
35-22
—
—
—
0
12.20
12.20
2.05
25.02
0.00
0.00
25.02
22-23
3
6.28
0.69
4.36
12.20
16.56
1.98
32.83
0.00
32.05
64.88
23-24
6
1.62
0.69
1.12
16.56
17.68
1.97
34.81
0.00
32.05
66.86
36-37
—
—
—
0
5.21
5.21
2.25
11.72
0.00
0.00
11.72
37-38
—
—
—
0
9.40
9.40
2.11
19.83
3.40
32.05
55.28
38-24
—
—
—
0
13.77
13.77
2.02
27.86
0.00
35.45
63.31
24-25
10
1.67
0.694
1.16
31.45
32.61
1.84
60.01
0.00
35.45
95.46
25-26
14
1.73
0.694
1.20
32.61
33.81
1.83
61.98
0.00
35.45
97.43
26-27
18
1.86
0.694
1.29
33.81
35.10
1.83
64.08
0.00
35.45
99.53
39-40
—
—
—
0
6.89
6.89
2.18
15.05
5.40
0.00
20.45
40-41
—
—
—
0
11.08
11.08
2.07
22.97
0.00
5.40
28.37
42-43
—
—
—
0
3.19
3.19
2.30
7.33
0.00
0.00
7.33
43-44
—
—
—
0
6.83
6.83
2.19
14.93
0.00
0.00
14.93
44-41
—
—
—
0
11.32
11.32
2.07
23.40
0.00
0.00
23.40
41-27
—
—
—
0
22.40
22.40
1.92
42.97
2.60
5.40
50.97
27-28
24
2.44
0.694
1.69
110.05
111.75
1.61
179.59
0.00
63.85
243.44
28-29
29
4.37
0.694
3.03
111.75
114.78
1.60
183.92
0.00
63.85
247.77
29-31
30
4.85
0.694
3.37
114.78
118.14
1.60
188.72
0.00
63.85
252.57
31-32
—
—
—
0
118.14
118.14
1.60
188.72
56.68
63.85
309.25
32-33
—
—
—
0
118.14
118.14
1.60
188.72
39.20
120.53
348.45
2.4水力计算
在确定设计流量的基础上,从上游管段依次进行主干管各设计管段的水力计算。
计算结果如表2-3所示。
水力计算步骤如下:
1.从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度,列入表2-3第二项。
2.将各设计管段的设计流量列入表中第3项。
设计管段起讫点检查井地面标高列入表中第10、11项。
3.确定起始管段的管径、设计流速、设计坡度和设计充满度。
4.确定其他设计管段的管径、设计流速、设计坡度和设计充满度。
随着设计流量增加,下一管段管径增大或保持不变。
随着管长和流量增大,流速依次适当变大,坡度减小。
根据管径,充满度可算出管内水深h。
5.计算各管段上端、下端的水面、管内底标高极其埋深:
a.根据设计管段长度和管道坡度求降落量。
Δh=I·L。
b.确定管网系统的控制点。
本设计中南北方向地形坡度较为适宜,污水主干管为东西方向布置,此方向基本无坡度,因此选取南北两岸主干管最远点作为控制点,设检查井1和检查井21埋深均为2米。
c.根据以下关系求出表中其他各项:
管内底标高+埋深=地面标高
水面(管内底)上端标高-降落量=水面(管内底)下端标高
管内底标高+水深=水面标高
相同管径污水管连接采用水面平接,不同管径污水管连接采用管顶平接
6.按顺序将各管段数据计算后列入表2-3相应各列当中。
由表2-3可知,污水在检查井8处水面标高为181.36m,地面标高为189.30m。
检查井8处污水由泵站提升至地面,通过公路桥下布置的压力管道输送至检查井27,此处地面标高189.30m,井内水面标高185.46m。
确定水泵的流量与扬程:
流量Q=108.05L/s
水泵静扬程HST=189.3-181.36=7.94m
选取DN300铸铁管作为承压输水管,流速v=1.54m/s,1000i=12.17。
由城市平面图量得公路桥长220m,所以管路中水头损失
∑h=1.5*12.17*220/1000=4.02m(1.5为考虑局部水头损失采用的扩大系数)
则水泵所需扬程H=7.94+4.02+2+2=15.96m(水泵内部水头损失2m,安全富余水头2m)
所以,水泵工作流量为Q=108.05L/s,所需扬程为H=15.96m。
选取连成250S-14型离心泵(高效段流量111-153L/s,扬程17-14米)对污水进行加压输送。
在吸水口处考虑防淤堵措施,出水口设置跌水井消除富余能量。
污水管网末端检查井33处,管内底标高为181.89m,高于二十年一遇最高洪水位,不考虑防淹没问题,但为了便于污水处理,在污水厂前设置提升泵站将污水提升至地面,此处省略具体计算。
表2-3污水主干管水力计算表
管段
编号
管长
m
设计流量
L/s
管径
mm
坡度1000i
流速
m/s
充满度
降落量
m
h/D
h
1
2
3
4
5
6
7
8
9
北区
1-2
300
11.55
300
3.85
0.63
0.40
0.12
1.16
2-3
400
14.08
300
3.75
0.66
0.45
0.14
1.50
3-4
275
51.07
350
3.15
0.85
0.60
0.21
0.87
4-5
350
54.67
350
3.61
0.91
0.60
0.21
1.26
5-7
450
82.09
450
2.80
0.92
0.55
0.25
1.26
7-8
150
108.05
500
2.77
0.98
0.55
0.28
0.42
南区
21-22
270
32.05
300
2.82
0.72
0.60
0.18
0.76
22-23
250
64.88
400
2.49
0.82
0.60
0.24
0.62
23-24
200
66.86
400
2.64
0.85
0.60
0.24
0.53
24-25
200
95.46
450
2.27
0.87
0.65
0.29
0.45
25-26
170
97.43
450
2.36
0.89
0.65
0.29
0.40
26-27
170
99.53
450
2.47
0.91
0.65
0.29
0.42
27-28
350
243.44
600
2.23
1.14
0.70
0.42
0.78
28-29
200
247.77
700
1.94
1.14
0.60
0.42
0.39
29-31
370
252.57
700
1.97
1.16
0.60
0.42
0.73
31-32
250
309.25
700
2.26
1.17
0.65
0.46
0.57
32-33
200
348.45
800
2.35
1.23
0.55
0.44
0.47
标高(m)
埋深(m)
地面
水面
管内底
上端
下端
上端
下端
上端
下端
上端
下端
10
11
12
13
14
15
16
17
北区
189.80
189.70
187.92
186.76
187.80
186.64
2.00
3.06
189.70
190.00
186.76
185.27
186.63
185.13
3.06
4.87
190.00
189.50
185.29
184.42
185.08
184.21
4.92
5.29
189.50
189.00
184.42
183.16
184.21
182.95
5.29
6.05
189.00
189.20
183.10
181.84
182.85
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