...wd......wd......wd...1、污水管道的布置1.1確定排水體制排水體制的選擇：根據所給城鎮和工廠的地形規劃，風向和水體條件，綜合現行對污水處理的要求，考慮確定使用分流制，這樣可以分別處理雨水和污水，流入污水廠的水量比合流制小得多，污水廠的運行容易控制，減輕城市污水廠的負擔。同時分質處理雨水和污水，針對性強，適應城市開展的需要，又能符合衛生要求。1.2污水廠位置的選擇該規劃區域雖多為丘陵地區，地勢上下起伏，主導風向為東南風，考慮綜合因素，將污水廠設在南部，利于污水在管道內重力流動。該城鎮中部有一大河流經，將污水處理廠布置在東南角。1.3劃分排水流域該城鎮按人口密度分為四個區，Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區。考慮到該城鎮小區眾多，人口密度較大，擬將該城鎮劃分為四個排水區域，以四條干管承接各區域的污水，最后接入主干管。2、管網布置與定線①管道定線時，一般按主干管、干管、支管順序依次進展，應盡可能的在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區域的污水能自流排出。在定線時要考慮各方面的因素，如：地形和用地布局，排水體制等等，其中，地形是重點考慮的因素。應充分利用地形，順坡排水，在整個排水區域較低的地方敷設主干管及干管便于污水自流接入。污水主干管的走向取決于污水廠和出水口的位置，小城市通常只設一個污水廠，只需一條主干管。②為使污水能重力自流，管道必須設置有一定的坡度，因此，隨著管線的延長，管道埋深不斷加大，當管道埋深過大時，應設置中途泵站，提升污水，當管道無法防止穿過鐵路、河流或其他地下建筑時，管道最好垂直穿過障礙物，并根據具體情況設置倒虹管等工程設施。3、街區編號及其面積3.1比流量的計算：Ⅰ區：350×85%×280÷86400=0.964L/shaⅡ區：350×85%×320÷86400=1.102L/shaⅢ區：350×85%×350÷86400=1.205L/shaⅣ區：350×85%×240÷86400=0.826L/sha3.2設計人口數：Ⅰ區：8059Ⅱ區：6121Ⅲ區：3824Ⅳ區：72063.3計算街區流量將各街區編上號，按各街區的平面范圍計算它們的面積。街區編號面積ha比流量街區流量12.73790.9642.63929.35830.9649.02139.86270.9649.50843.8280.9643.69056.63571.1027.31362.75851.1023.04073.00230.9642.89483.02341.1023.33293.47211.1023.826103.24021.1023.571116.04471.2057.284124.88181.2055.883133.3170.8262.740144.36130.8263.602155.71830.8264.723165.71570.8264.721174.66910.8263.857186.24510.8265.1584、管段設計流量的計算4.1計算基數根據設計管段的定義和劃分方法，將各管段有本段流量進入的點〔一般為街區兩端〕、集中流量及旁側支管進入的點，作為設計管段的起訖點的檢查井，并編上號碼以便計算。比流量：Ⅰ區：0.964L/shaⅡ區：1.102L/shaⅢ區：1.205L/shaⅣ區：0.826L/sha集中流量：工廠A:1500/d=17.36L/s工廠B:800/d=9.26L/s工廠C:2000/d=23.15L/s工廠D:1200/d=13.89L/s總變化系數Kz=2.7/Q^0.11當Q<5L/s時，Kz=2.3當Q>1000L/s時，Kz=1.34.2設計流量的計算污水主干管與干管的設計流量計算表居住區生活污水量本段流量表管段編號街區編號街區面積比流量流量轉輸流量合計平均流量總變化系數kz生活污水設計流量1234567891-212.73790.9642.6392.6392.436.4051-229.35380.9649.0179.0172.1219.1153-4116.04471.2057.2847.2842.1715.8082-37.2847.2842.1715.8082-539.86270.9649.50832.80442.3121.7975.6689-10165.71570.8264.7214.7212.2810.7479-74.7124.7122.2810.7287-8133.3170.8262.7402.7402.426.6217-6124.88181.2055.8835.8832.2213.07023-2473.00230.9642.89413.34316.2371.9932.2647-240.00013.33513.3352.0327.07724-2583.02341.1023.33224.27627.6081.8751.74722-2419.56119.5611.9538.0805-2243.8281.1024.21832.80437.0221.8167.18917-18174.66910.8263.8573.8572.338.97618-19186.24510.8265.1585.1582.2511.62818-150.0009.0159.0152.1219.11114-15144.36130.8263.6023.6022.348.44815-16155.71830.8264.7234.7232.2810.75115-1217.3417.3401.9734.20711-1293.47211.1023.8263.8262.338.91312-13103.24021.1023.5713.5712.358.38112-200.00033.75233.7521.8361.88022-2056.63571.1027.31350.52957.8421.7399.94420-2162.75851.1023.04084.28187.3211.65144.198集中流量本段轉輸設計流量1011126.40519.11517.3633.16817.3633.16823.1517.36116.17810.74710.7286.62113.07013.8946.15427.07751.74713.8951.97063.66130.8498.97611.62819.1118.44810.75134.2079.2618.1738.3819.2671.14072.92172.86472.99217.1885、污水管道水力計算5.1水力計算設計參數5.1.1設計充滿度污水管道按非滿流設計，最大設計充滿度見下表污水管道的最大設計充滿度管徑最大設計充滿度200~3000.55350~4500.65500~9000.70>10000.755.1.2設計流速為了防止污水中的泥沙顆粒沉淀產生淤積，阻塞管渠，規定污水管道的最小流速為0.6m/s；為了防止因污水流速過大對管道造成沖刷損壞，規定金屬管道的最大設計流速為10m/s，非金屬管道最大設計流速為5m/s。5.1.3最小管徑和最小設計坡度當所計算所需要的污水管道管徑小于最小設計管徑時采用最小設計管徑。我國《室外排水設計標準》規定的最小設計管徑和最小設計坡度如下表：最小設計管徑和最小設計坡度街道位置最小管徑最小設計坡度街坊道路下2000.0004市政道路下3000.00035.1.4埋設深度為了保證在地面靜動荷載的作用下管道不至于被損壞，需保證在管道上有一定的覆土厚度，車行道下污水管道的最小覆土厚度不小于0.7m。為了防止管道內污水冰凍和因土壤凍脹而損壞管道，無保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的工業廢水管道，管底可埋在冰凍線以上0.15m。6、水力計算步驟及注意點確定完設計流量后，便從上游管段開場依次進展干管各設計管段的水力計算。結果詳見污水水力計算表，計算過程如下：從管道平面布置圖上量出每一設計管段的長度，列入表中第二項。講各設計管段的設計流量列入表中第三項。設計管段起訖點檢查井處的地面標高列入表中第10、11項。計算每一設計管段的地面坡度〔地面坡度=地面高差/距離〕，作為確定管道坡度時參考。確定起始管段的管徑以及設計流速、設計坡度、設計充滿度。首先擬采用最小管徑300mm，即查附錄附圖。在這張計算圖中，管徑D和管道粗糙系數n為，其余四個水力因素只要知道兩個即可求出另外兩個。現設計流量，另一個可根據水力計算設計數據的規定設定。相應于300mm管徑的最小設計坡度為0.003。將所確定的管徑D、坡度I、流速v、充滿度h/D分別列入表中的第4、5、6、7項。確定其他管段的管徑以及設計流速、設計充滿度和管道坡度。通常隨著流量的的增加，下一管段的管徑一般會增大一級或兩級，或者保持不變，這樣便可根據流量的變化情況確定管徑。然后可根據設計流速隨著設計流量的增大而鑄鍛增大或保持不變的規律設定設計流速。根據Q和v即可在確定D的那張水力計算圖表中查出相應的充滿度和I值，假設均符合要求，說明水力計算合理，將計算結果填入表中。計算各管段上端、下端的水面、管底標高及其埋設深度：根據設計管段長度計算降落量根據管徑和充滿度求管段的水深確定管網系統的控制點，本設計中以1點為控制點求設計管段上、下端的管內底標高，水面標高及埋設深度，根據管段在檢查井處采用的銜接方法，可確定下游管段的管內底標高。采用水面平接。進展管道水力計算時，應注意的問題：必須細致研究管道系統的控制點。這些控制點常位于本區的最遠或最低處，它們的埋深控制該地區污水管道的最小埋深。各管道的起點、低洼地區的個別街坊和污水出口較深的工業企業或公共建筑都是研究控制點的對象。必須細致研究管道敷設坡度與管線經過地段的地面坡度之間的關系。使確定的管道坡度，在保證最小設計流速的前提下，又不使管道的埋深過大，以便于支管的接入。水力計算自上游依次向下游段進展，一般情況下，隨著設計流量的逐漸增加，設計流速也應相應增加。如流量保持不變，流速不應減小，只有在管段坡度由大驟小的情況下，設計流速才允許減小。另外，隨著設計流量逐段增大，但當管道坡度驟然增大時，下游管段的管徑可以減小，但縮小的范圍不得超過50~100mm。在坡度太大的地區，為了減小管內水流速度，防止管壁被沖刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。這就有可能使下游管段的覆土無法滿足最小限值的要求。甚至超出地面。因此在適當的點可設置跌水井，管段直接采用跌水連接。水流通過檢查井時，常引起局部水頭損失。為了盡量降低這項損失，檢查井底部在直線管道上要嚴格采用直線，在管道轉彎處要采用勻稱的曲線。通常直線檢查井可不考慮水頭損失。在旁側管與干管的連接點處，要考慮干管已定埋深是否允許旁側管接入。假設連接處旁側管的埋深大于干管埋深，則需在連接處的干管上設置跌水井，以使旁側管能接入干管。另一方面，假設連接處旁側管的管底標高比干管的管底標高高出許多，為使干管有較好的水力條件，需在連接處前的旁側管上設置跌水井。7、水力計算結果主干管水力計算表充滿度管段編號管道長度設計流量管徑坡度流速h/dh1-214525.523000.0030.730.550.1652-5210116.1784500.00210.860.750.33755-22105130.8495000.002710.650.32522-20345172.8646000.00221.050.650.3920-21230217.1886000.00261.150.750.45標高地面水面管內底埋設深度管段編號降落量IL上端下端上端下端上端下端上端下端1-20.43586.386.183.46583.0383.382.86533.2352-50.44186.185.883.052582.611582.71582.2743.3853.5265-220.283585.885.782.59982.315582.27481.99053.5263.759522-200.75985.785.582.2381.47181.8481.0813.864.41920-210.59885.585.281.53180.93381.08180.4834.4194.717干管水力計算表充滿度管段編號管道長度設計流量管徑坡度流速h/dh3-253015.8083000.00260.70.550.1659-721510.7283000.00350.70.40.127-2424027.0773000.0030.730.550.16524-2230038.083500.00280.80.60.2118-1525519.1113000.00270.650.650.19515-1220034.2073500.0030.80.550.192512-2019061.884000.00280.90.650.26標高地面水面管內底埋設深度降落量IL上端下端上端下端上端下端上端下端1.37890.586.185.66584.28785.584.12251.9780.752588.686.285.2284.467585.184.34753.51.85250.7286.285.984.512583.792584.347583.62751.85252.27250.8485.985.783.337582.497583.127582.28752.77253.41250.688588.286.484.39583.706584.283.511542.88850.686.485.983.20482.60483.011582.41153.38853.48850.53285.985.582.171581.639581.911581.37953.98854.1205則通過上述兩張表，可以讀出各管段的管底標高，且支線接入干管都為重力流，不需額外設置跌水井。8、雨水管渠設計與計算8.1雨水管道定線原則根本要求：能及時通暢排走城市各匯水面積內的雨水徑流量雨水管道定線時，應充分利用地形，就近排入水體，雨水管渠應盡量利用自然地形坡度以最短的距離靠重力流入附近的水體，或者排入郊區。雨水干管的平面布置宜采用分散出水口式的管道布置形式，且就近排放，管線較短，管徑也較小。8.2雨水設計流量參數雨水設計流量的計算公式Q=ψq0F式中：Q-------雨水設計流量，m3/sq0------設計暴雨強度，L/(sha)ψ------徑流系數F-------匯水面積，ha8.2.1確定暴雨強度公式查資料可知該城鎮暴雨強度公式為：q=500〔1+1.381lgp〕/t^0.8式中：t=t1+m*t2=10+∑t2t2=L/60V(min)t1為地面匯水時間，視距離長短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定，一般采用5~15mim，本設計采用10min。m為管道折減系數，暗管折減系數m=2，明渠折減系數m=1.2，在陡坡地區，暗管折減系數m=1.2~2；在本設計中暗管折減系數取m=2。8.2.2重現期雨水管渠設計重現期，應根據匯水地區性質、地形特點和氣候特征等因素確定。在同一排水系統中可采用同一重現期或不同重現期。重現期一般選用0.5~3a，重要干道、重要地區或短期積水即能引起較嚴重后果的地區，一般選用3~5a，并應與道路設計協調。特別重要地區和次要地區可酌情增減。本設計中選用p=1a。8.2.3徑流系數Ψ確實定所謂徑流系數，就是徑流量和降雨量之間的比例。影響徑流系數的主要因素有地面覆蓋種類的透水性。此外，還與降雨歷時，暴雨強度及暴雨雨型有關。徑流系數Ψ地面種類Ψ值各種屋面、混凝土和瀝青路面0.90大塊石鋪砌路面和瀝青外表處理的碎石路面0.60級配碎石路面0.45干砌磚石和碎石路面0.40非鋪砌土路面0.30公園和綠地0.15通常匯水面積是由各種性質的地面覆蓋所組成，隨著它們占有的面積比例變化，Ψ值也各異，所以整個匯水面積上的平均徑流系數Ψav值是按各類地面面積用加權平均法計算而得到的。地面種類房屋草地〔包括人工綠地〕路面〔混凝土瀝青〕土地占總面積比例20%20%30%30%Ψ0.900.150.900.30計算如下：Ψav=0.90×20%+0.15×20%+0.90×30%+0.30×30%=0.578.2.4設計充滿度雨水采用滿管流，則設計充滿度：h/D=18.2.5設計流速最小設計流速為0.75m/s金屬管最大設計流速為10m/s非金屬管最大設計流速為5m/s8.2.6最小管徑和最小設計坡度雨水管道的最小管徑為300mm，相應最小坡度為0.003雨水口連接收的最小管徑為200mm，最小坡度為0.018.2.7最小埋深與最大深度：同污水管8.2.8雨水管道的連接方式：采用管頂平接方式8.3雨水管渠系統的設計步驟〔1〕劃分排水流域和管道定線雨水干管根本垂直于等高線，布置在排水流域地勢較低的一側，這樣雨水能以最短距離靠重力流分散就近排入水體。為了充分利用街道邊溝的排水能力，每條干管起端100m左右可視具體情況不設雨水暗管。雨水支管一般設在街坊較低側的道路下。〔2〕劃分設計管段根據管道的具體位置，在管道轉彎處、管徑或坡度改變處，有支管接入處或兩條以上管道交匯處以及超過一定距離的直線管段上都應設置檢查井。把兩個檢查井之間流量沒有變化且預計管徑和坡度也沒有變化的管段定位設計管段。并從管段上游忘下游按順序進展檢查井編號。〔3〕劃分并計算各設計管段的匯水面積各設計管段匯水面積的劃分應結合地形坡度、匯水面積的大小以及雨水管道布置等情況而定。地勢較平坦時，可按就近排入附近雨水管道的原則劃分匯水面積；地形坡度較大時，應按地面雨水徑流的水流方向劃分匯水面積。并將每塊面積進展編號，計算其面積的數值注明在圖中。8.4雨水量的計算8.4.1根基計算如附圖1所示，選取兩條雨水管道，對其進展設計流量計算和水力計算。計算數據如下表所示：地面標高表檢查井編號地面標高1285.02685.41385.62786.31486.92885.72486.21686.82587.11787.6管道長度表設計管段編號管長17-2514125-1618216-2416724-2819514-2716027-1310013-2613412-26150匯水面積計算表設計管段編號本段匯水面積編號本段匯水面積轉輸匯水面積總匯水面積17-2521、18、30、292.90702.90725-1613、16、17、26、27、283.9782.9076.88516-249、8、11、252.2986.8859.18324-282、3、4、5、23、243.9659.18313.14814-2722、20、19、352.00502.00527-1315、14、12、342.5392.0054.54413-2610、7、6、332.4494.5446.99326-1632、31、12.6736.9939.666水力計算步驟：將需要計算的設計管段從上游至下游依次寫出。計算中假定管段的設計流量均從管段的起點進入，即各管段的起點為設計斷面。因此，各管段的設計流量是按該管段起點，即上游管段終點的設計降雨歷時進展計算的。也就是說在計算各設計管段的暴雨強度時，用的t2值應按上游管段的管內雨水流行時間之和求得。查《排水工程》后附圖13，可以求出設計流速、管徑、坡度、設計流量等。根據確定的設計參數、求單位面積徑流量q0。q0=Ψq=0.57×500〔1+1.381lgp〕/〔10+2∑t2〕^0.65單位L/(sha)用各設計管段的單位面積徑流量乘以該管段的總匯水面積得設計流量。在求得設計流量后即可進展水力計算。求管徑、管道坡度和流速。在查水力計算圖時可以相應地適當調整。根據設計管段的設計流速求本管段的管內雨水流行時間t2。管段長度乘以管道坡度得到該管段起點與終點的差值，即降落量。根據冰凍情況、雨水管道銜接要求及承受荷載的要求，確定管道起點的埋深或管底標高。本設計的兩根干管的起點埋深都取為3.0米。各雨水管段的設計管段在高程上采用管頂平接。雨水干管水力計算表管內雨水流行時間設計管段編號管長匯水面積∑t2=∑L/Vt2=L/60V單位面積