污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料及要求試根據(jù)圖1所示的街坊平面圖，布置污水管道，并從工廠接管點(diǎn)至污水廠進(jìn)行管段的水力計(jì)算，繪出管道平面圖和縱斷面圖。已知：人口密度為400人/；污水量標(biāo)準(zhǔn)為140L/人.d；工廠的生活污水和淋浴污水設(shè)計(jì)流量分別為8.24L/s和6.84L/s，生產(chǎn)污水設(shè)計(jì)流量為26.4L/s，工廠排出口地面標(biāo)高為43.5m，管底埋深不小于2m，土壤冰凍深為0.8m。沿河岸堤壩標(biāo)高40m。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)說明書一份，污水管網(wǎng)平面圖一張（A3），主干管縱剖圖一張（A3），管段流量計(jì)算表，水力計(jì)算表各一張。圖1二、管道定線和平面布置正確的定線是合理的、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)的先決條件，是污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。定線應(yīng)遵循的主要原則是：應(yīng)盡可能地在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。定線時(shí)通?？紤]的幾個(gè)因素是：地形和用地布局；排水體制和線路數(shù)目；污水廠和出水口位置；水文地質(zhì)條件；道路寬度；地下管線及構(gòu)筑物的位置；工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物的分布情況。從小區(qū)平面圖可知該區(qū)地勢(shì)自西北向東南傾斜，坡度較小，無明顯分水線、可劃分為一個(gè)排水流域。初步設(shè)計(jì)以下布線方案。方圖2三、街區(qū)編號(hào)并計(jì)算其面積將各街區(qū)編上號(hào)碼，如圖3所示，并按照各街區(qū)的平面范圍計(jì)算他們的面積，列入下表中。圖3表一街區(qū)面積街區(qū)面積表3－1街區(qū)編號(hào)1234567街區(qū)面積（ha）6.46.46.46.46.46.46.4街區(qū)編號(hào)891011121314街區(qū)面積（ha）6.46.47.57.56617.4四、劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量根據(jù)設(shè)計(jì)管段的定義和劃分方法，將各干管和主干管中有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)、集中流量及旁側(cè)支管進(jìn)入的點(diǎn)，作為設(shè)計(jì)管段的起訖點(diǎn)的檢查井并編上編號(hào)，如圖4所示。圖4本設(shè)計(jì)中，居住區(qū)人口密度為400cap/ha。居民生活污水定額為為140L/(cap·d)，則每ha街區(qū)面積的生活污水平均流量（比流量）為：本設(shè)計(jì)中只有一個(gè)集中化流量，在檢查井16進(jìn)入管道，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為8.24+6.84+26.4=41.48(L/s)如圖4和表二所示，設(shè)計(jì)管段17~18，只有街區(qū)12的污水流入，其面積為6ha(見表一)，故本段設(shè)計(jì)流量q1=q0*F=0.648*6=3.89L/s.總計(jì)設(shè)計(jì)流量Q=2.3*3.89=8.95L/s.設(shè)計(jì)管段18~19除了來自17~18的轉(zhuǎn)輸流量3.89L/s之外，還有來自16~18的集中流量41.48(L/s),以及本段流量3.89L/s，故18~19的總設(shè)計(jì)流量為2.15*（3.89+3.89）+41.48=58.21L/s其余管段的設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法相同。各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量列表如下：表二污水各管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算表管段編號(hào)居住區(qū)生活污水量Q1集中流量設(shè)計(jì)流量(L/s)本段流量轉(zhuǎn)輸流量q2(L/s)合計(jì)平均流量(L/s)總變化系數(shù)KZ生活污水設(shè)計(jì)流量Q1(L/s)本段(L/s)轉(zhuǎn)輸(L/s)街區(qū)編號(hào)街區(qū)面積(ha)比流量q0(L/(s*ha)流量q1(L/s)1~216.40.6484.15—4.152.39.55——9.557~846.40.6484.15—4.152.39.55——9.552~8————4.154.152.39.55——9.558~20————8.38.32.1417.76——17.763~426.40.6484.15—4.152.39.55——9.559~1056.40.6484.15—4.152.39.55——9.554~10————4.154.152.39.55——9.5510~21————8.38.32.1417.76——17.765~636.40.6484.15—4.152.39.55——9.5511~1266.40.6484.15—4.152.39.55——9.556~12————4.154.152.39.55——9.5512~22————8.38.32.1417.76——17.7613~14107.50.6484.8604.862.311.18——11.1814~15117.50.6484.864.869.722.120.41——20.4115~19————9.729.722.120.41——20.4116~1814———————41.48—41.4817~181260.6483.89—3.892.38.95——8.9518~191360.6483.893.897.782.1516.73—41.4858.2119~2076.40.6484.1517.521.651.9241.57—41.4883.0520~2186.40.6484.1529.9534.11.8362.40—41.48103.8821~2296.40.6484.1542.446.551.7782.35—41.48123.8322~23————54.8554.851.7495.44—41.48136.92五、水力計(jì)算在確定設(shè)計(jì)流量后，便可以從上游管段開始一次進(jìn)行主干管各設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算。一般常列表進(jìn)行計(jì)算，如表三所示。水力計(jì)算步驟如下：從管道平面布置圖上量出每一設(shè)計(jì)管段的長(zhǎng)度，列入表三第2項(xiàng)。將各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量列入表中第3項(xiàng)。設(shè)計(jì)管段起迄點(diǎn)檢查井處的地面標(biāo)高列入表中第10、11項(xiàng)。確定其實(shí)管段的管徑以及設(shè)計(jì)流速v，設(shè)計(jì)坡度I，設(shè)計(jì)充滿度h/D。首先擬采用最小管徑300mm,即查附錄2-2附圖3。在這張計(jì)算圖中，管徑D和管的粗糙系數(shù)n為已知，其余4個(gè)水力因素只要知道2個(gè)即可求出另外2個(gè)?，F(xiàn)已知設(shè)計(jì)流量，另一個(gè)可以根據(jù)水力計(jì)算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的規(guī)定設(shè)定。本例中由于管段的地面坡度很小，為不使整個(gè)管道系統(tǒng)的埋深過大，宜采用最小設(shè)計(jì)坡度為設(shè)定數(shù)據(jù)。而像管段1~2,3~4,5~6,7~8,9~10,11~12,13~14,2~8,4~10,6~12，由于服務(wù)面積過小，管段流量也很小，所以均作為不計(jì)算管段處理，用最小管徑300mm和最小坡度0.0027。其他的管段查表，將所確定的管徑D,坡度I、流速v、充滿度h/D分別列入表三的第4、5、6、7項(xiàng)。確定其他管段的管徑D、管道坡度I、設(shè)計(jì)流速v、設(shè)計(jì)充滿度h/D。通常隨著設(shè)計(jì)流量的增加，下一個(gè)管段的管徑一般會(huì)增大以及或兩級(jí)（50mm為一級(jí)），或保持不變，這樣便可以根據(jù)流量的變化情況確定管徑。然后可根據(jù)設(shè)計(jì)流速隨著設(shè)計(jì)流量的增大而逐段增大或保持不變的規(guī)律設(shè)定設(shè)計(jì)流速。根據(jù)Q和v即可在確定D的那張水力計(jì)算圖或表中查出相應(yīng)的h/D和I值，若h/D和I值符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，說明水力計(jì)算合理，將計(jì)算結(jié)果填入表三相應(yīng)的項(xiàng)中。在水力計(jì)算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之間存在相互制約的關(guān)系，因此在查水力計(jì)算圖或表時(shí)確實(shí)存在一個(gè)試算的過程。計(jì)算各管段上端、下端的水面、管底標(biāo)高極其埋設(shè)深度：根據(jù)設(shè)計(jì)管段長(zhǎng)度和管道坡度求降落量。如管段17~18的降落量為I*L=0.0027*150=0.405m,列入表中第9項(xiàng)。根據(jù)管徑和充滿度求管段的水深。如管段17~18的水深h=h/D*D=0.34*0.3=0.102m,列入表中第8項(xiàng)。確定管網(wǎng)的控制點(diǎn)。題目中已給出工廠排出口地面標(biāo)高為43.5m，管底埋深不小于2m，土壤冰凍深為0.8m。而工廠接管點(diǎn)16是主干管的起始點(diǎn)，故對(duì)主干管埋深起決定性作用的控制點(diǎn)是點(diǎn)16。點(diǎn)16的埋深收工廠排出口埋深的控制，為2.0m,將該值列入表中的第16項(xiàng)。求設(shè)計(jì)管段上下端的管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高及埋設(shè)深度。16點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高等于16點(diǎn)的地面標(biāo)高減16點(diǎn)的埋深，為43.5-2=41.5m,列入表中第14項(xiàng)。18點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高等于16點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高減去降落量，為41.5-0.517=40.983m,列入表中第15項(xiàng)。18點(diǎn)的埋設(shè)深度等于18點(diǎn)的地面標(biāo)高減去18點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高，為43.00-40.983=2.017m,列于表中第17項(xiàng)。管段上下端水面標(biāo)高等于相應(yīng)點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高加水深。如管段16~18中16點(diǎn)的水面標(biāo)高為41.5+0.203=41.703m,列入表中第12項(xiàng)。18點(diǎn)的水面標(biāo)高為40.983+0.203=41.186m,列入表中第13項(xiàng)。根據(jù)管段在檢查井處采用的銜接方法，可確定下游管段的管內(nèi)底標(biāo)高。本設(shè)計(jì)管段銜接方式均采用水面平接。6．進(jìn)行管道水力計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意的問題：(1)必須細(xì)致研究管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)常位于本區(qū)的最遠(yuǎn)或最低處，他們的埋深控制該地區(qū)污水管道的最小埋深。各條管道的起點(diǎn)，低洼地區(qū)的個(gè)別街坊和污水出口較深的工業(yè)企業(yè)或公共建筑都是研究控制點(diǎn)的對(duì)象。(2)必須細(xì)致援救管道敷設(shè)坡度與管線經(jīng)過地段的地面坡度之間的關(guān)系。使確定的管道坡度，在保證最小設(shè)計(jì)流速的前提下，又不使管道的埋深過大，以及便于支管的接入。(3)水力計(jì)算自上游依次向下游管段進(jìn)行，一般情況下，隨著設(shè)計(jì)流量逐段增加，設(shè)計(jì)流速也相應(yīng)增加。如流量保持不變，流速不應(yīng)減小。只有在管道坡度由大驟然變小的情況下，設(shè)計(jì)流速才允許減小。另外，隨著設(shè)計(jì)流量逐段增加，設(shè)計(jì)管徑也應(yīng)該逐段增大，但當(dāng)管道坡度驟然增大時(shí)，下游管段的管徑可以減小，但縮小的范圍不得超過50~100mm.(4)在地面坡度太大的地區(qū)，為了減小管內(nèi)水流的速度，防止管壁被沖刷，管道坡度往往要小于地面坡度，這就有可能使下游管段的覆土厚度無法滿足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)可設(shè)跌水井，管段之間采用跌水銜接。(5)水流通過檢查井時(shí)，常引起局部水頭損失。為