简介： 一个市区的处理厂的排水管网设计，平面设计、水力设计。
关键字：排水工程 管网设计
前言
课程设计是课程教学中的一个重要环节，是培养学生综合应用所学的基本理论、基本知识和技能分析解决实际问题能力的重要环节。是课堂教学的继续、深入和发展。通过课程设计使学生得到工程师的基本训练，在不同程度上提高了学生调查研究、查阅文献、撰写设计说明书、计算书及工程设计的能力。本课程设计的任务主要为给水系统总平面设计管网的设计。
一、设计内容
排水工程课程设计题目是“XX县城排水工程（管网部分）设计”（为初步设计阶段），其内容包括以下部分：
1、管道系统的总平面设计和水力计算；
2、雨水管道系统的总平面设计和水力计算；
3、排洪沟的设计；
二、设计的原始资料
该市位于云南西部，瑞丽江东岸，依山傍水，地理位置重要。该市城区分为Ⅰ、Ⅱ两个行政区，详见城市平面布图。
1、城市的自然条件：
该市的地貌为丘陵地区，海拔标高一般为130~150米（142.5米）
年平均温度：17.7℃，极端最高温度：35.7℃，极端最底温度：-2.5℃
最热月份平均最高温度：26.1℃
最冷月份平均最底温度：5.7℃
最热月平均宅外计算相对湿度：88%
最高年降雨量：1510mm
最底年降雨量：850mm
降雨量面平均总量：1185.4mm
一日最大降雨量：197.1mm
一小时最大降雨量：85.6mm
室外风速冬季平均：1.0m/s
室外风速夏季平均：0.9m/s
风向6月SE7月SE8月SE
频率6月33%7月35%8月25%
常年主导风向SE夏季主导风向SE频率32%
起暴雨强度公式为：q=2422(1+0.775㏒p)/(t+12.8p)0.77
某江、某河流经该市，某江最大流量5630立方米/s；
多年平均流量1700立方米/s；
最小流量700立方米/s。
某河最大流量10立方米/s，最小流量0.5立方米/s
根据某市某水文站资料，某江水位统计资料为：
最高水位（年）136.42m
最底水位（年）94.07m
平均水位104.14m
江流利用情况：某江有航运
2、城市的地质资料：
根据钻探资料，该市地下水储量小，最深埋藏在地面3.0m以下，一般为1.0m左右，为紫红色砂土岩层，地震烈度<6度，建筑物设计一般不考虑防震，地基承载力均为15kg/㎝2以上。
3、城市总体规划概况
（1）该市是地级市，是该党政机关所在地。根据城市总体规划，规划人口近期为15万，远期为18万，供水普及率93%。
（2）该市为滇西交通要冲几农副产品集散地，有纺织、制革、罐头、造纸等工业。
（3）城市道路分为主干道和次干道。主干道红线宽度为18.5~22米（人行道4~5米，车行道10.5~12米），次干道红线宽度为13~17米（人行道3~4米，车行道7~9米）。
（4）城市排水现状是：没有统一的排水管渠，很多都是就近排入某江河中，要建设排水管渠，以适应城市发展和环境的需要。生活标准为140L/人.日，远期按170 L/人.日计算。
（5）工厂的排水系统可经适当处理后排入城市下水道或自行处理后排放。
工厂名称 | 工业废水量（米3/日） | 职工生活用水量（人） | 用水时间（小时） | ||
一般车间 | 热车间 | 一般车间热车间 | |||
制革厂（甲） | 800 | 200 | 400 | 10 | 10 |
针织厂（乙） | 500 | 100 | 200 | 15 | 15 |
丝织厂（丙） | 1200 | 150 | 150 | 10 | 10 |
罐头厂（丁） | 800 | 100 | 50 | 15 | 15 |
（6）城市地面覆盖种类
区域 地面覆盖种类 | Ⅰ | Ⅱ |
屋面 | 34% | 38% |
混凝土道路及人行道 | 18% | 16% |
碎石路面 | 12% | 10% |
非铺砌路面 | 15% | 13% |
公园及绿地 | 21% | 23% |
水面 | 0% | 0% |
提供县城地形平面图一份，比例为1：10000
三、排水体制的选择
1、根据该市的城市和工业企业的规划、环境保护的要求、利用情况、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，在满足环境保护的前提下，通过技术经济比较，综合考虑后确定排水体制。工业企业排出的废水应尽量考虑直接排入城市排水系统，利用城市排水系统统一排除和处理，这是比较经济的，但同时要满足《室外排水规范》的规定。
该市的工业废水量不大，而且所有可经适当处理后排放，因此，工业废水可与城市生活一起排放，考虑到降水量，结合远期发展和环境包举的需要，采用分流制比较好。
2、厂厂址选择：
厂址的选择应根据城市总体规划，结合厂规模和城市地形等因素综合考虑，通过技术经济比较确定。
（1）厂址应选择在工程地质条件较好的地方；
（2）水厂应少占用农田、少车拆迁，有一定的卫生防护距离，并留有适当的发展余地；
（3）水厂选择在城镇的下游，夏季最小频率风向的上风向侧；
（4）有方便的交通、运输和水电条件；
（5）厂区的地形不受水淹。有良好的排水条件。便于、污泥的排放和利用。
根据所给城镇的平面图，该市的地形走向为西北方向，夏季最小频率风向是SE，某江水流方向是向东北方向，所以，厂的位置选在次城镇的西北角，此处在该市河流的下游，没有农田，且有发展的空间，不影响江河的航运；由于该市的地质条件较好，河岸的地质条件也好，所以，厂可建在某江的岸边，便于的排放。
四、管道系统的设计
1、确定排水区界，划分排水流域
排水区界根据城镇规划的设计规模决定。在排水区界内，一般根据地形按分水线划分流域。排水流域可理解为要集中排放的较大区域。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。
该市地形属丘陵地带，故该市的排水区界和排水流域可按等高线来划分。
2、管道的定线
根据管段规划设计原则和厂的位置，依次确定主干管、干管和支管的走向和位置。定线时应充分利用地形，尽可能在管线较短和埋深较小的情况下，管段的走向符合地形趋势，一般宜顺坡排水。
3、管道的计算
本次设计只计算近期的设计用水量，不讨论远期的。
近期设计人口为N=15万人，生活定额是n=140L/人.天
（1）设计流量的确定
1、生活设计流量 Q1的计算：
Q1=n*N*Kz/24*3600Q=n*N
Q1=n*N=150000*140=243.1L/sKz=2.7/Q1Kz=1.48
Q1=358.6
2、工业废水设计 Q2的计算：
甲：Q=800*1000/3600*10=22.2L/sKz=1.92
乙：Q2-2=500*1000/3600*15=9.26L/sKz=2.
丙：Q2-3=1200*1000/3600*10=33.33L/sKz=1.84
丁：Q2-4=800*1000/3600*15=14.8L/sKz=2.01
3、工业企业生活废水 Q3的计算：
Q=A1*B1*K1+A2*B2*K2/3600T+C1*D1+C2*D2/3600
A1、A2分别为一般车间和热车间最大班职工人数；
B1、B2分别为一般车间和热车间生活定额；
B1=25L/（cap.班）B2=35L/（cap.班）；
K1、K2分别为一般车间和热车间生活时变化系数；
K1=3.0K2=2.5；
C1、C2分别为一般车间和热车间最大班使用淋浴的人数；
D1、D2分别为一般车间和热车间的淋浴定额；
D1=40 L/（cap.班）D2=60 L/（cap.班）。
甲：
Q=（200*25*3.0+400*35*2.5）/3600*10+（200*40+400*60）/3600
=10.28L/s
乙：
Q=（100*25*3.0+200*35*2.5）/3600*15+（100*40+200*60）/3600
=4.90 L/s
丙：
Q=（150*25*3.0+450*35*2.5）/3600*10+（150*40+450*60）/3600=10.58L/s
丁：
Q=（100*25*3.0+50*35*2.5）/3600*15+（100*40+50*60）/3600
=2.27 L/s
总的计算量：甲 Q=32.48L/s 乙Q=14.16L/s
丙 Q=43.88L/s 丁 Q=17.07L/s
（2）干管设计流量计算
根据干管的布置，将各区的生活分别计入不同的主干管和次干管。
人口密度的计算：
总面积S=287.84ha
人口密度P=150000/287.84=521cap/ha
单位面积比流量q。=521*140/86400=0.844L/s
管段编号 | 街区编号 | 街区面积F | 比流量q | 流量Q | 转输流量 | 合计平均流量 | 总变化系数 | 生活设计流量 | 集中流量 | 设计流量Q | |
本段流量 | 转输流量 | ||||||||||
37-1 | 22、23 | 23.28 | 0.844 | 19.65 | — | 19.65 | 1.95 | 38.32 | 14.16 | — | 52.48 |
1-2 | — | — | — | — | 19.65 | 19.65 | 1.95 | 38.32 | — | — | 38.32 |
15-2 | 151617 | 41.45 | 0.844 | 34.98 | — | 34.98 | 1.83 | 64.01 | — | — | 64.01 |
2-3 | 9 | 4.2 | 0.844 | 3.54 | 54.63 | 58.17 | 1.73 | 100.63 | — | — | 100.63 |
3-4 | — | — | — | — | 58.17 | 58.17 | 1.73 | 100.63 | — | — | 100.63 |
29-7 | 14、21 | 10.85 | 0.844 | 9.16 | — | 9.16 | 2.11 | 19.33 | 43.88 | — | 63.21 |
7-8 | — | — | — | — | 9.16 | 9.16 | 2.11 | 19.33 | — | 43.88 | 63.21 |
25-8 | 251913 | 27.87 | 0.844 | 23.52 | — | 23.52 | 1.90 | 44.69 | — | — | 44.69 |
8-9 | — | — | — | — | 32.68 | 32.68 | 1.80 | 58.82 | — | 43.88 | 102.70 |
20-9 | 122418 | 23.16 | 0.844 | 19.55 | — | 19.55 | 1.90 | 44.69 | — | — | 44.69 |
9-10 | — | — | — | — | 52.23 | 52.23 | 1.70 | 88.62 | — | 43.88 | 132.50 |
19-10 | 11 | 8.20 | 0.844 | 6.92 | — | 6.92 | 2.20 | 15.22 | — | — | 15.22 |
10-4 | 10 | 16.50 | 0.844 | 13.93 | 59.15 | 73.08 | 1.68 | 122.77 | — | 43.88 | 166.65 |
4-5 | 5 | 16.28 | 0.844 | 13.74 | 117.3 | 131.06 | 1.58 | 207.07 | — | 58.04 | 265.11 |
31.32-1 | 4、8 | 24.27 | 0.844 | 20.48 | — | 20.48 | 1.94 | 22.42 | — | — | 22.42 |
11-12 | — | — | — | — | 20.48 | 20.48 | 1.94 | 22.42 | — | — | 22.42 |
33.34-12 | 3、7 | 33.76 | 0.844 | 28.49 | — | 28.49 | 1.87 | 53.27 | — | — | 53.27 |
12-13 | — | — | — | — | 48.97 | 48.97 | 1.76 | 86.19 | — | — | 86.19 |
35.36-13 | 2、6 | 41.85 | 0.844 | 35.32 | — | 35.32 | 1.82 | 64.28 | 17.07 | — | 81.35 |
13-5 | — | — | — | — | 84.29 | 84.29 | 1.66 | 139.92 | 32.48 | 17.07 | 189.41 |
5-6 | 1 | 16.17 | 0.844 | 13.65 | 215.4 | 229.0 | 1.49 | 341.21 | — | 107.6 | 448.80 |
干管的水利计算：
管段编号 | 长度L | 设计流量Q | 管径D | 坡度I | 流速V | 充满度 | 降落量I.L | |
H/D | H | |||||||
1-2 | 340 | 38.32 | 350 | 0.0032 | 0.8 | 0.52 | 0.182 | 1.088 |
2-3 | 350 | 100.63 | 450 | 0.0025 | 0.92 | 0.65 | 0.293 | 0.875 |
3-4 | 250 | 100.63 | 450 | 0.0025 | 0.92 | 0.65 | 0.293 | 0.875 |
7-8 | 500 | 63.21 | 350 | 0.0038 | 0.95 | 0.55 | 0.228 | 1.900 |
8-9 | 240 | 102.7 | 450 | 0.0032 | 1.02 | 0.60 | 0.270 | 0.768 |
9-10 | 440 | 132.5 | 500 | 0.0028 | 1.03 | 0.62 | 0.310 | 1.232 |
10-4 | 550 | 166.65 | 500 | 0.0026 | 1.04 | 0.66 | 0.330 | 1.430 |
4-5 | 460 | 265.11 | 600 | 0.0025 | 1.12 | 0.71 | 0.426 | 1.150 |
35-13 | 450 | 53.50 | 350 | 0.0035 | 0.86 | 0.58 | 0.203 | 1.575 |
13-5 | 500 | 189.41 | 500 | 0.0032 | 1.15 | 0.72 | 0.360 | 1.600 |
5-6 | 460 | 448.80 | 800 | 0.0020 | 1.25 | 0.73 | 0.584 | 0.92 |
11-12 | 480 | 22.42 | 250 | 0.0032 | 0.70 | 0.60 | 0.106 | 1.536 |
12-13 | 550 | 86.19 | 400 | 0.0028 | 0.92 | 0.72 | 0.288 | 1.540 |
标高 | 埋深 | ||||||
地面 | 水面 | 管内底 | |||||
上 | 下 | 上 | 下 | 上 | 下 | 上 | 下 |
143.85 | 143.30 | 140.432 | 139.342 | 140.250 | 139.160 | 3.60 | 4.14 |
143.30 | 143.25 | 139.342 | 138.447 | 139.060 | 138.480 | 4.24 | 4.77 |
143.25 | 143.10 | 138.447 | 137.551 | 138.480 | 137.605 | 4.77 | 5.50 |
148.00 | 146.45 | 145.528 | 143.428 | 145.200 | 143.300 | 2.80 | 3.15 |
146.45 | 145.85 | 143.428 | 142.802 | 143.300 | 142.532 | 3.20 | 3.32 |
145.85 | 145.12 | 142.752 | 141.508 | 142.430 | 141.198 | 3.42 | 3.92 |
145.12 | 143.95 | 141.480 | 140.050 | 141.150 | 139.720 | 3.97 | 4.23 |
143.95 | 143.45 | 139.950 | 138.946 | 139.670 | 138.520 | 4.28 | 4.93 |
144.10 | 144.40 | 142.302 | 140.728 | 142.100 | 140.525 | 2.60 | 3.88 |
144.30 | 143.45 | 140.735 | 139.135 | 140.375 | 138.775 | 3.93 | 4.68 |
143.45 | 143.30 | 139.095 | 138.139 | 138.475 | 137.555 | 5.02 | 5.75 |
146.80 | 145.90 | 144.106 | 142.570 | 144.000 | 142.068 | 2.80 | 3.45 |
145.90 | 144.50 | 142.420 | 140.880 | 142.132 | 140.592 | 3.77 | 3.91 |