某小区排水管网设计设计

某小区排水管网设计设计

某小区排水管网设计

目录

摘要 (3)

引言·····································································

污水部分设计···························································

1 设计概要····················································

1.1 设计原始资料·······························································

1.2 排水系统概论··················································

1.2.1排水系统的功能·······················································

1.2.2排水管道工程····························································1.2.3排水系统规划设计原则···················································1.2.4排水体制及选择···························································1.3 排水管网系统规划布置························································

1.3.1 排水管网布置原则··························································

1.3.2排水管网布置形式······················································

1.3.3排水管道的衔接方式··················································

1.4污水管道定线························································

2污水设计流量计算·······················································

2.1街坊编号并计算其面积及流量计算······································

2.2居住区生活污水计算·······················································

2.3 企业污水流量计算························································2.4 污水管道设计参数······················································

2.4.1设计充满度······························································2.4.2设计流速·······························································2.4.3 最小设计坡度···························································2.4.4最小管径······························································2.4.5 不计算管段··························································

2.4.6最小坡度························································

2.4.7污水管道的衔接······················································

2.5管段水力计算·····························································2.6污水管道平面图和干管纵剖面图绘制·······································

3雨水部分设计································································3.1雨水设计原则··························································

3.2 雨水布管原则····················································

3.3设计管段与沿线汇水面积的划分··············································3.3.1 设计管段···························································

3.3.2沿线汇水面积························································

3.4雨水设计流量计算························································3.

4.1 雨水流量计算及径流系数值····································

3.4.2 暴雨强度公式及各参数的取值·······································

3.5 雨水管道水力计算····················································

3.5.1 雨水管道设计参数················································

3.5.2 雨水管道的衔接···············································

3.5.3 管道水力计算····················································

3.6 雨水管道平面图和干管纵剖面·······································

某城市居住区排水管道设计

作者迪丽莎

指导教师阿曼达

摘要：这次的排水管网的课程设计采用的是分流制的排水体系，是对某城市居住区进行的污水管网与雨水管网的设计，这次设计充分考虑到了地形天气等课程设计任务书上所提供的各种数据及材料，并结合了书本里面所给出的数据与公式进行设计与计算，其中包括污水和雨水干管及主干管的排水管网布置，首先在所提供的城市平面图上进行排水管网的初步设计，通过自己的校核与老师的检查后，选择最长的一条管段进行水力计算，其中包括各设计管段的管长、设计流量、管道数据的选取（流量、流速、管径、充满度）、管道输水能力、标高（地面、管内水面、管内底）、以及管道埋深等，再而校核数据对不合理的地方进行修改（比如流速不符合的可以增加管径或坡度，对埋深过大的地方采用加泵）。最后绘制污水管网和雨水管网的干管纵剖面图

关键词：污水管网；雨水管网；水力计算

City residential area drainage pipeline design

Abstract: the curriculum design of drainage pipe network this is the separate discharge system, is the design of sewage pipe network and rainwater pipe network of a residential area in our country, the design fully into account all kinds of data and materials provided by the weather and terrain curriculum design task book, and a combination of data and the book is given by the formula for design and calculation, including the sewage and rainwater drainage pipe network layout of pipe and main pipe, preliminary design first drainage pipe network in city plan provided by the school, and the teacher's own nuclear tests, a pipe section, select the longest for hydraulic calculation, including the selection of pipe length, design flow, design of pipeline data of each pipe section of the (flow, velocity, diameter, fullness), pipeline capacity, elevation(ground water pipe, tube, bottom), and the buried depth of pipeline, and then check the data on the unreasonable place changes (such as velocity does not conform to the can increase the diameter or the slope, the depth of the pump is too large.). Finally draw the sewage and rainwater pipe network pipe profile .

Keywords: Sewage pipe network; rainwater pipe

network ;hydraulic calculation

引言

近年来,随着人们生活质量的不断提高,环保意识的不断加强,对生活用水的水质要求也越来越高,更多的人了解了污水是生活用水的主要污染源。在城市的市政系统当中,给水排水系统是非常关键的一个环节。其中,排水系统是直接关系民生的问题,由于污废水不及时排放或拥堵等原因,会给当地的环境造成很大污染，所以排水系统的设计格外重要。

课程设计是学习计划的一个重要的实践性学习环节，是对前论、基本技能及专业知识的综合应用。通过课程设计调动了我们学习的积极性和主动性，培养我们分析和解决实际问题的能力，为我们走向实际工作岗位，走向社会打下良好的基础。通过毕业设计使我们具备调查研究、文献检索、综合分析及总体规划设计和细部深入设计的能力，对学科发展新动向有所了解，并在设计过程中，提高图纸表达能力，熟练掌握工具书的应用，计算机的使用，并能进行外语翻译，从而使我们具备独立工作和进行工程设计的能力。

本次课程设计的内容是为某城市居住区设计一套完整的市政排水设施，在国家有关室外排水设计规范的指导下，以及在指导老师的帮助下对该市进行了排水管网系统的设计。设计内容包括排水管网的布设以及各设计管段的水力计算。因此本设计书包括该地区实际情况与设计原始资料，污水与雨水水管网设计的详细计算过程，以及详细数据表格等内容主要成果包括污水管网平面布置图，设计管段的设计流量计算表，污水主干管的水力计算表，污水主干管的纵坡面图，雨水管网的平面布置图，各设计管段的设计流量表，雨水干管的水力计算表，雨水干管纵剖面图各一份。

污水部分设计

1设计概要

1.1设计原始资料

（1）比例尺1：1000的平面图一张。图上标有一定间隔的等高线，具体区域划分如图所示。（2）人口密度及居民生活用水、污水定额

表1.1该城区设计参数基本情况

自来水普及率f=100%

经调查，居住区日用水量变化如下：

表1.2居住区日用水量在各时段的变化情况

（3）企业生活、生产的用水、污水情况

①企业生活用水情况

表1.3企业职工生活及淋浴用水情况

②企业生产用水与废水（生产用水重复利用率为60%） 表1.4企业生产废水情况

注:各企业总排水口管底埋深均不小于1.5m.

（4）气象、水文、地质资料

该地区年平均温度13.6℃,极端最高温度38.6℃,极端最低温度-17℃ 该地区土壤属黄土类，最大冻土深度68cm. 夏季平均气压932毫巴;全年日照60%,冬季63%; 夏季室外平均风速2.6m/s,冬季室外平均风速1.7m/s; 该地区暴雨强度公式：

0.65

291.2(10.75lg )

(7)P q t +=

+ (L/(s.ha)

该小区相临河流常年洪水位143.0m ，常水位141.0m 。

1.2 排水系统概论

1.2.1排水系统的功能

用户排除废水的收集、输送和处理。集城市用水的取水、净化、输送，城市污水的收集、处理、综合利用、降水的汇集、处理、排放以及城区的御洪、防涝、排渍为一体的系统工程。

1.2.2排水管道工程

设计污水、废水的汇集、输送、贮存、调节、提升和排放；要求污水有组织及时的进入污水处理构筑物，符合排放水质标准的水排入水体，保证畅通迅速，避免中途污染。

1.2.3排水系统规划设计原则

（1）排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划，并应与城市工业企业中期单项工程建设密切配合，相互协调，该现成的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响；

(2) 排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调；

（3）考虑污水的集中处理与分散处理；

（4）设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调，以节省总投资；

（5）排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑远期发展；

（6）排水工程设计师考虑原有管道系统的使用可能；

（7）在规划设计排水工程时必须认真观测执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定；

1.2.4排水体制及选择

排水体制是指排水系统对生活污水、生产废水和降水所采取的不同收集和排除方式，一般分为合流制和分流制两种类型，是针对污水和雨水的合与分而言的。

(1) 合流制排水系统

合流制排水系统是指将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套排水管道（渠）内排除的排水系统，又可分为直排式合流制排水系统和截流式合流制排水系统。

直排式合流制排水系统是最早出现的合流制排水系统，是将欲排除的混合污水不经处理就近直接排入天然水体。因污水未经无害化处理而直接排放，会使受纳水体遭受严重污染。国内外许多老城市几乎都是采用这种排水系统。这种系统所造成的污染危害很大，现在一般不再采用。

截流式合流制排水系统是在邻近河岸的街坊高程较低侧建造一条沿河岸的截流总干管，所有主干排水管的混合污水都将接入截流总干管中，合流污水由截流总干管输送至下游的排水口集中排出或进入污水处理厂。

由于雨水流量的瞬时值可能很大(取决于雨水设计采用的重现期、排雨水区域地面硬化情况和建筑密度以及当地的降雨量等)，合流制截流总干管在管径确定方面通常只考虑截流非雨水污水量(称为合流制排水管道的旱流量)一定倍数的雨水量，而不是把所有雨水量都截流在截流总干管中。

为此，在合流干管与截流总干管相交前或相交处需设置溢流井。溢流井的作用是，当进

入管道的城市污水和雨水的总量超过管道的设计流量时，多余的雨水(实际上是城市污水和雨水的混合物)就会经溢流井排出，而不能向截流总干管的下游转输。截流总干管的下游通常是市政污水处理厂。

于雨天初降雨的汇集量较小，一般都在截流总干管的设计雨水截流能力范围内，故晴天的城市污水和雨天的初降雨都会排送至污水厂，经处理后排入水体。当降雨过程延续，进入管道的混合污水流量超过截流总干管的设计输水能力后，就有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体。截流式合流制排水系统是国内外改造旧城区合流制排水系统常用的方式。

这种系统比直排式合流制排水系统有所进步，但仍有部分混合污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染。

(2) 分流制排水系统

分流制排水系统是指将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠系统内排除的排水体制。排除生活污水、工业废水或城市污水的系统称为污水排水系统，排除雨水的系统称为雨水排水系统。

根据排除雨水方式的不同，又分为完全分流制和不完全分流制排水系统。完全分流制排水系统具有相互完全独立的污水排水系统和雨水排水系统，污水排至污水处理厂处理后排放，雨水就近排入水体。在城市中，完全分流制排水系统包括污水排水系统和雨水排水系统，雨水沿天然地面、街道边沟、水渠等渠道系统排泄，或者为了补充原有渠道系统输水能力的不足而修建部分雨水道，待城市进一步发展后再修建雨水排水系统，使之成为完全分流制排水系统。

不完全分流制是指只有污水排水系统，而未建雨水排水系统，雨水沿街道边沟、水渠、天然地面等原有雨水渠道系统排泄，或者在原有渠道系统输水能力不足之处修建部分雨水管道，待城市进一步发展后再修建完整独立的雨水排水系统，逐步改造成完全分流制排水系统。

在工业企业中，一般采用分流制排水系统。由于工业废水的成分和性质很复杂，不但与生活污水不宜混合，而且不同工业废水之间也不宜混合，否则将造成污水和污泥处理复杂化，以及给废水重复利用和回收有用物质造成很大困难。所以，在多数情况下，采用分质分流管道系统分别排除。如果生产废水的成分和性质同生活污水类似时，可将生活污水和生产污水用同一管道系统来排放。水质较清洁的生产废水可直接排入雨水道，或循环重复利用。生活污水、生产污水、雨水分别设置独立的管道系统。初期雨水通过截留管道进入污水处理厂。含有特殊污染物质的有害生产污水，不容许与生活或生产污水直接混合排放，应在车间附近设置局部处理设施。冷却废水经冷却后在生产中循环使用。在条件许可的情况下，工业企业的生活污水和生产污水应直接排入城市污水管道。

在一座城市中，由于各区域的自然条件存在差异，同时排水系统的建设是逐步进行和完善的，有时会出现混合制排水系统，即既有分流制也有合流制的排水系统。混合制排水系统在原为合流制的城市进行排水系统的改造扩建时常常出现。在大城市中，因各区域的自然条件以及城市发展可能相差较大，因地制宜地在各区域采用不同的排水体制也是合理的。

合理的选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且城市和工业企业的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统的建设投资费用和运行管理费用。据国内外经验，合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%~40%，但是合流制的泵站和污水处理厂却比分流制的造价要高。从初期投资来看，不完全分流制因初期只建污水排水系统，因而可节省初期投资费用，又可缩短施工期，发挥工程效益快。因为合流制和完全分流制的初期投资均比不完全分流制要大，所以，我国过去很多新建的工业基地和居住区在建设初期经常采用不完全分流制排水系统。

在维护管理方面，晴天时污水在合流制管道中只占一小部分过水断面，雨天时才接近满管流，因而晴天时合流制管内流速较低，易于产生沉淀。但据经验，管中的沉淀物易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护管理费用可以降低。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中的污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制稳定很多，污水厂的运行易于控制。

我国《室外排水设计规范》（GB50014—2006）规定，排水制度（分流制或合流制）的选择，应根据城镇的总体规划，结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水制度。新建地区的排水系统宜采用分流制。合流制排水系统应设置污水截留设施。对水体保护要求较高的地区，可对初期雨水进行截留、调蓄和处理。在缺水地区，宜对雨水进行收集、处理和综合利用。

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、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。采用截流式合流制时，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

雨天时污水在合流制管道中才接近满流，因而晴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。

综合考虑各个因素，为了更好的保护环境，适应以后的发展，且便于污水厂的运行管理，采用分流制排水系统，即采用两个（雨水、污水）管道系统。

1.3 排水管网系统规划布置

1.3.1 排水管网布置原则

（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管网，要进行多方案的技术经济比较；（2）先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，应按从干管到支管的顺序进布置；（3）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管线最短、埋深最小；

（4）协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系，考虑好与工业企业内部管网的衔接；（5）规划时要考虑到使管渠的施工、运行和维护方便；

（6）远近期规划相结合，考虑发展，尽可能安排分期实施。

观测执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。

1.3.2排水管网布置形式

排水管网一般布置成树状网，根据地形不同，可采用两种基本布置形式——平形式和正交式。

（1）平形式

排水干管与等高平行，而主干管则与等高线基本垂直。平行式布置适合城市地形坡度很大时，可以减小管道的埋深，避免设置过多的跌水井，改善干管的水力条件；

（2）正交式

排水干管与地形等高线垂直相交，而主干管与等高线平行敷设。正交式适应于地市平

坦略向一边倾斜的城市。

1.3.3排水管道的衔接方式

由于排水管网一般依靠重力进行排水，管道的连接方式是保证管网中的管径变化、方向的改变以及管道高程变化，均需要设置合理的连接方式。排水管道的连接主要采用检查井和跌水井等连接井方式，通常亦统称为窨井。检查井的主要功能是在管道交汇、直线管道中的管径变化、方向的改变处设置，保证衔接通畅，方便清通和维护。跌水井的主要功能是管道高程变化的连接和较大水流落差的消能，防止管道被强力冲刷而损坏。

为了方便排水管网日常维护和清通，在直线排水管道中，也需要在一定的管道长度上设置检查井。

检查井在直线管段的最大间距应根据疏通方法等具体情况确定，按表1.5规定取值。

表1.5检查井最大间距

注：接入检查井的支管（接户管或连接管）管径大于300mm时，支管数不宜超过三条。

对于跌水井，我国《室外排水设计规范》（GB 50014——2006）中规定管道跌水水头为1.0~2.0m时，宜设跌水井；跌水水头大于2.0m时，应设跌水井。管

道转弯处不宜设跌水井。跌水井的进水管管径不大于200mm时，一次跌水水头高

度不得大于6m；管径为300~600mm时，一次跌水水头高度不宜大于4m。跌水方式

可采用竖管或矩形竖槽。管径大于600mm时，其一次跌水水头高度及跌水方式应

按水力计算结果确定。

1.4 污水管道定线

(1) 污水管道定线的基本原则

充分利用城市地形、地质、地貌特点，尽可能在管线较短和埋深较小的情况下，让

最大区域的污水能自流排出。

布置管线是确定污水管道系统总体布置的重要步骤。在定线时应考虑地形等因素的影响。根据地形，污水厂和出水口位置布置污水管道，依次定出主干管、干管、街道支管，并考虑设置泵站的合理位置。一般应将主干管和流域干管放在较平坦的集水线上，让污水尽量以重力流排送，污水干管与主干管应尽量避免和障碍物相交，如遇特殊地形时应考虑特殊措施（如跨越河道的倒虹管等），在图上标明。

(2) 污水管道定线考虑的因素

污水管道定线考虑的因素有：地形和用地布局；排水体制和线路数目；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。

①在一定条件下，地形一般是影响管道定线的主要因素。定线时应充分利用地形，利

用排水系统的布置形式，使管道的走向符合地形趋势，尽量做到顺坡排水，尽可能不设泵站或少设泵站。

②污水支管的平面布置取决于地形及街区建筑特征，并应便于用户接管排水。

③污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。

④采用的排水体制也影响管道定线。

⑤考虑到地质条件，地下构筑物以及其它障碍物对管道定线的影响。尽可能回避不良

地质条件的地带和障碍。处理好与现状建筑物，构筑物和规划道路的关系，实在不能避开时应采取相应的工程措施。

⑥管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况。

⑦管道定线，不论在整个城市或局部地区都可能形成几个不同的布置方案。应进行方

案技术经济比较。

⑧结合江河走向和规划中道路的实施，合理布置管线，以利于减小施工难度。

（3）污水主干管定线

本设计中从城市贯穿的河流将该城市分为两个排水区域，为污水的排放提供了很大的便由于排水管道采用分流式的排水体制，污水经收集后由主干管输送到污水处理厂后集中排放。综合考虑该区的地形，地貌，坡度，污水厂的位置与可能的埋设深度等因素，南岸的污水主干管选择靠近河流的道路处埋设，由于排放口要设置在河流下游，正好地势由东向西逐渐降低，所以干管的走向应该是由东向西敷设。考虑到北岸的干管沿远离河岸的道路敷设，北岸的污水主干管选择在居住区的西边道路敷设，由于地势从低到高，所以后端的主干管埋深较大。具体布置请参看污水管道布置平面图。

(4) 污水干管定线

由于北岸具有明显的地势走向，故该区污水干管的布置能够充分利用这种地形顺坡铺设，使每个街坊的污水能够利用地势流入干管。而南岸的地势较复杂，所以污水干管应设置在地势较为低的一侧。各个排水流域的污水经支管系统进入污水干管收集并经污水主干管汇流至污水处理厂处理达标后排放。具体布置请参看污水管道布置平面图。

(5)污水支管的定线

污水支管的平面布置取决于地势和建筑特征，并应便于接管排水。由于本城市的街区面积较小，南岸与北岸的支管均采用低边式布置，具体布置请参看污水管道布置平面图。

(6)确定污水管道系统的控制点和泵站的设置地点。

2 污水设计流量计算

2.1街坊编号并计算其面积及流量计算

将各街坊编上号码，并按各街坊的平面范围计算它们的面积，用箭头标出各街区的污水排出方向。

各个街区的面积以及街区的流量见附表一

2.2 居住区生活污水计算

（1）生活污水比流量计算q

0= 86400 n p

?

式中 n_______居住区生活污水定额（L/(cap﹒d) p_______人口密度（cap﹒ha）

本设计的比流量q

0=

100230

0.266

8640086400

n p

??

==2（L/(s﹒ha)）

（2）各街区生活污水设计流量

q

1=F?q

?Kz

式中 q

1

_______居住区生活污水设计流量（L/s）；

q

_______比流量（L/(s﹒ha);

F_______设计管段服务的街区面积(ha)；

K

z

_______生活污水量总变化系数

（3）居民生活污水量变化系数

根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)相关部分内容，采用的居住区生活污水量

变化系数值见表2.1。

表2.1生活污水量总变化系数

注：1 当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数用内差法求得。

2 当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。

生活污水量总变化系数也可用下式进行计算：

当Q<5 L/s 时，z K ＝2.3； 当5 L/s

z 0.11

2.7

K Q =

式中 Q ――平均日平均时污水量(L/s)。

当Q>1000 L/s ，z K =1.3。

2.3 企业污水流量计算

（1）企业生活污水及淋浴污水的设计流量按下式计算：

1112221122

2A B K A B K C D C D Q 3600T 3600

++=

+

式中Q ――工业企业生活污水及淋浴污水设计流量(L/s)；

1A ――一般车间最大班职工人数 (cap)；

2A ――热车间最大班职工人数(cap)；

1B ――一般车间职工生活污水定额，以25(L/(cap ．班) )计； 2B ――热车间职工生活污水定额，以35(L/(cap ．班) )计； 1K ――一般车间生活污水量的时变化系数，以3.0计； 2K ――热车间生活污水量的时变化系数，以2.5计； 1C ――一般车间最大班使用淋浴的职工人数(cap)；

2C ――热车间最大班使用淋浴的职工人数(cap)；

1D ――一般车间的淋浴污水定额，以40(L/(cap ．班) )计；

2D ――热车间的淋浴污水定额，以60(L/(cap ．班) )计； T ――每班工作时数(h)。 淋浴时间按60min 计。 经计算得：企业1 Q 2=1.98 L/S

企业2 Q 2=2.63 L/S 企业3 Q 2=2.15 L/S 企业4 Q 2=1.59 L/S

所企业生活污水和淋浴污水设计总流量为Q 2=8.35 L/S

（2）企业污水设计流量

3(1)Q q k ?=-??

式中：3Q ――工业污水设计流量(L/S); ?――生产用水重复利率为60%; q ――各企业平均用水量（L/S ）

经计算得各企业污水设计流量计算结果见表2.2

表2.2 工业污水设计流量表

企业名称 平均用水量（L/S ）

总变化系数

工业污水设计量

企业1 6.45 3 7.74 企业2 32.1 2.3 29.53 企业3 59.75 1.7 40.63 企业4

39.25

2.7

42.39

所以总污水设计总流量Q 3=120.29+8.35=128.64（L/S ） 2.4 污水管道设计参数

2.4.1设计充满度

充满度是在设计流量下，污水在管道中的实际水深h 与管径D 的比值如图1，为了具体运行时方便，污水管段一般充满度都不会使用满流，同时管道中有最大设计充满度见表2.3。 图1

表2.3 最大设计充满度

管径D 或渠道高度H （mm ） 最大设计充满度h/D 或h/H

200-300 0.55 350-450 0.65 500-900

0.7

这样设计的原因是：(1).调节水量变化；(2).保持通风；(3).便于维修和管理。

2.4.2设计流速

与设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度成为设计流速。设计流速过小，污水流动缓慢，其中的悬浮物容易沉淀淤积；反之，设计流速过高，产生对管壁的冲刷，使得管材损坏严重，管道的使用寿命降低。

一般规定：

最小设计流速：污水0.6m/s、明渠0.4m/s。

最大设计流速：金属管10m/s、非金属5m/s、明渠查表。

压力管流速：建议0.7－1.5m/s。

本设计的设计流速全部都控制在0.6m/s左右。

2.4.3 最小设计坡度

在污水管道系统设计时，通常使管道敷设坡度与地面坡度一致，这对降低管道系统的造价非常有利。但相应于管道敷设坡度的污水流速应该等于或大于最小设计流速，这在地势平坦地区或管道逆坡敷设是尤为重要。为了防止其管道的沉淀淤积，所以行业中有规定最小的设计坡度。

我国《室外排水设计规范》一般规定：

在设计充满度为0.5时，管径为200mm时，最小设计坡度为0.004；管径为300mm时，最小设计坡度为0.003。街坊厂区内为0.004 ；街道为0.003。

2.4.4最小管径

一般在污水管道系统的上游部分，污水设计流量很小，若根据设计流量计算，则设计管径会很小。根据管径养护经验证明，管径过小容易堵塞，从而增加管道清淤次数，并给用户带来不便。采用较大的管径可采用较小的设计坡度，从而使管道的埋深减小，降低工程造价。我国《室外排水设计规范》规定：

污水管道到在街坊和厂区内的最小设计管应为200mm，在街道下的最小设计管径为300mm。本设计中的所有管段均满足以上要求。在工程设计中，不同管径的钢筋混凝土的建议最小设计坡度见表2.4

表2.4 常用管径的最小设计坡度（钢筋混凝土管非满流）

2.4.5 不计算管段

在污水管道的设计过程中，若某设计管段的设计流量小于其在最小管径、最小设计流速、最小设计充满度条件下管道通过的流量，则这样的管段称为不计算管段。设计时不再进行水力计算，直接采用最小管径即可，其他的水力参数则按照最小管径来核算。

2.4.6最小埋设深度

管道的埋深：地面到内壁底的距离。

覆土厚度：地面到外壁顶的距离。

为了满足如下的技术要求而提出最小覆土厚度：

⑴防止冰冻膨胀而损坏管道

⑵防止管壁因地面负载而破坏

⑶满足街坊污水连接管衔接的要求

根据《室外排水设计规范》规定：

防冻—无保温时为冰冻线上0.15m；

防负载—车行道下最小覆土0.7m；

衔接—建筑物出户管0.5－0.6m。

所以就需要考虑管段控制点（大流量用户和管道的起点）的最小埋深，以确定整个管道的埋深，同时还要考虑地下埋深，考虑地下地质和地下水以及工程造价情况，一般规定，在干燥土壤中不超过7—8m；在多水、流砂、石灰岩地层中不超过5m。当埋深超过最大埋深使，可以考虑采用提升泵站，以提高下游管段的管位，减少下游管道的埋设深度。

本设计中考虑地质条件，全部埋深都在0.7-6m之间，符合要求。

2.4.7污水管道的衔接

在污水管道系统中，为了满足管道衔接和养护管理的要求，通常在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方设置检查井。在检查井中必须考虑上下游管道衔接时的高程关系。管道衔接时应遵循一下两个原则：

⑴尽可能提高下游管道的高程，以减少管道的埋深，见底造价；

⑵避免在上游管段中形成回水而造成淤积。

常见的衔接方式有：管顶平接、水面平接、设跌水井的方式。

本设计采用水面平接进行管道的敷设。

2.5管段水力计算

在确定管段设计流量后，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。一般常列表进行计算，水力计算步骤如下：

⑴ 计算每一设计管段的长度，结果见附表。从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中。

⑵ 将各设计管段的设计流量列入表中。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中。 ⑶ 计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时参考。 ⑷ 确定起始管段设计参数

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 。首先拟采用最小管径300mm ，即查水力计算图。在这张计算图中，管径D 和管道粗糙系数n 为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。

⑸ 确定其他管段设计参数

确定其它管段的管径D 、设计流速v 、设计充满度h/D 和管道坡度I 。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm 为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。

根据Q 和v 即可在确定D 那张水力计算图中查出相应的h/D 和I 值，若h/D 和I 值符合设计规范的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。在水力计算中，由于Q 、v 、h/D 、I 、D 各水力因素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。

首先假定一个水力坡度I,管径根据本管段的流量确定好后，管径为D ，由管径D 和水力坡度I ，得满管流的流速v 和流量Q 分别如下：

21

32

1

v R I n =??

流量公式 Q A V =?

式中 Q ――流量（3/m s ）；

A ――过水断面面积（2m ）

； V ――流速（m/s ）

查圆形管渠非满管流水力计算表,用内差法算得充满度h/D ，所以能求出流速v 。若流速满足大于或等于0.6m/s 和充满度满足下表的最大设计充满度，说明坡度I 满足情况，然后接着计算下一管段。以此类推，直到干管和主干管的坡度全部确定。