郑州大学水利与环境学院。
排水工程ι》课程设计说明书。
一、设计原始资料:
1. a城市平面规划图(1:1000)
该新城区的规划如图所示。西部濒临白河,流向自北向南,主要的工业企业集中在城区的东南部,等高线较为平缓,自城区自东向西逐步降低,城区内无明显的起伏地势。
2.服务人口密度:350人/ha;生活污水量标准平均日120l/(cap·d)
3.主要的排污单位有如下工业企业和公共建筑,其位置如平面图所示:
甲厂:最大班排水量20l/s。
乙厂:最大班排水量15 l/s。
公共建筑排水量(火车站):15 l/s。
学校): 10 l/s。
上述工业企业所产生的废水经局部处理后,水质达到《污水综合排放标准》gb8978-1996所规定的**排放标准后,排入城市污水管网,由污水管道统一收集后排入城市污水处理厂进行集中处理,达标排放。
各企业排水口的管底埋设深度不小于2.0米。设计街区的污水管道最小埋深不小于1.5米。火车站污水管道起端管道埋深为不小于1.5米。
4.自然状况:
1)城市土壤种类: 粘土和亚粘土;
2)地下水位深度:-4.5米;
3)冰冻线深度: 0.6 米;
4)常年主导风向: 东北风 ;
5)城市最高温度 41℃ ;
最低温度 -5℃ ;
年平均温度 20℃ 。
6)本工程设计按抗震设防烈度6度进行设防。
5.河流最高洪水位: 645 米,最低水位: 635 米,常水位: 640 米。
6.本市区有一发电厂与省电力网联系在一起,电力**正常,有两个电源可供连接,保证用电安全可靠;
二、排水系统体制的选择。
排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、**排水设施、水质、水量、地形、对条件确定。
1. 从环境保护方面来看。
如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理,然后再排放,从控制和防止水体的污染来看,是较好的,但这时截流主干管很大,污水厂容量也增加很多,建设费用也相应增加。采用截流是合流制时,雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体,水体受到污染。
分流制排出污水和雨水,初雨径流未加处理就直接排入水体,对城水体也会造成污染,但它比较灵活,比较容易适应社会发展的需要,故应采用分流制。
2. 从造价方面来看。
合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%-40%,可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。
3. 从维护管理方面来看。
晴天时污水在合流制管道中只是部分流,雨天时才接近满管流,因而雨天时合流制管道内流速较低,易于产生沉淀。但据经验,管中的沉淀易被暴雨水流冲走,这样,合流管道的维护费用可降低。但是,晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大,增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。
而分流制系统可以保证管内的流速,不致发生沉淀,同时,流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多,污水厂的运行易于控制。
三、设计方法和步骤。
1、在平面图上布置污水管道。
从平面图上可知该区地势自东向西倾斜,坡度较小,无明显分界线,可划分为一个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下,主干管沿西面河岸布置,整个管道系统呈截留式形式布置。
2、街区编号并计算其面积。
将各街区编上号码,并按各街区的平面范围计算它们的面积,列入表1中,用箭头标出各街区污水排出的方向。
街区面积表1
3、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(一般定为街区两端)、集中流量及旁侧支管进入的点,作为设计管段的起止点的检查井并编上号码。,根据设计流量变化的情况,可划分为1-2,2-3,3-4,4-5,5-6,6-7,6个设计管段。
各设计管段的设计流量应列表进行计算。在初步设计中只计算干管和主干管的设计流量,见附表1(排水流量计算表)。
居住区人口密度为350cap/ha,居民生活污水定额为120l/(则每ha街区面积的生活污水平均流量(比流量)为:
有4个集中流量,在检查井分别进入管道,相应的设计流量为l/s
4、水力计算
在确定设计流量后,便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。列表进行计算,见附表2。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,列入表中第2项。
2) 将各设计管段的设计流量列入表中第3项,设计管段起止点检查井处的地面标高列入表中第项。
3) 计算每一设计管段的地面坡度,作为确定管道坡度时参考。
4) 确定起始管段的管径以及设计流速v,设计坡度i,设计充满度h/d
5) 确定其他管段的管径d、设计流速v,设计充满度h/d和设计坡度i
6) 计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度。
污水主干管水力计算见附表2(干管水力计算表)。
7)进行管道水力计算时,应注意的问题:
a、必须细致研究管道系统的控制点,这些控制点常位于本区的最远或最低处,它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。
b、必须细致研究管道铺设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系。
c、水力计算自上游依次向下游管段进行,一般情况下,随着设计流量逐渐增加,设计流速也应相应增加。
d、在坡度太大的地区,为了减小管内水流速度,防止管壁被冲刷,管道坡度往往需要小于地面坡度。
e、水流通过检查井时,常引起局部水头损失。为了尽量降低这项损失,检查井底部在直线管道上要严格采用直线,在管道转弯处要采用匀称的曲线。
f、在旁侧管与干管的连接处,要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管的接入。若连接处旁侧管的埋深大于干管埋深,则需在连接处的干管上设置跌水井。
参考文献。1、《排水工程》(上册)(第四版)2023年,中国建筑工业出版社
2、《给水排水设计手册》,中国建筑工业出版社。
3、《室外排水设计规范》(gb50014-2006)
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