流体力学-雨水管网设计

表1车间生产废水量
解：
1、雨水管道布线
根据地形的分水线和道路对排水管道布置的影响，结合城市的总体规划图和研究所的总平面布置，划分排水流域，进行管道定线，确定雨水排水流向。
从小区平面图可知该地区地势自西北向东南倾斜，坡度较小，无明显分水线，可划分为一个排水域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，主干管沿小区南侧街道布置。
4厂区道路主干道宽6m，支干道宽3.5m，均为沥青路面；
5各试验室生产废水量见下表，排水管出水口位置见图；
6生产废水允许直接排入雨水管道，各车间生产废水管出口埋深均为1.50m（指室内地面至管内底的高度）；
7厂区内各车间及试验室均无室内雨水道；
8厂区地质条件良好，冰冻深度较小，可不予考虑；
9厂区雨水出口接入城市雨水道，接管点位置在厂南面，坐标为x=722.50，y=520.00，城市雨水道为砖砌拱形方沟，沟宽1.20m，沟高（至拱内顶）1.80m，该点处的沟内底标高为37.70m，地面标高为41.10m。
2污水管网工程量
依据小区道路路网的布置及各道路网交叉的竖向高程，按尽量实现重力流的原则，在拟建道路下铺设雨水管。
1排水管材的选择
管道时给排水工程中投资最大并且作用最为重要的组成部分，管道的材料和质量是给排水工程质量和运行安全的关键保障。综合考虑各种常用管材的规格和优缺点，再结合研究所雨量情况、施工条件、地基承载力等因素，尽量满足就地取材、易于制造、供应充足；成本和施工费用较低，且使用年限较长等条件，最终确定研究所雨水管网管材为钢筋混凝土管材。
污水管网平面采用截流式形式布置，初步设计方案如下图所示：
1、划分设计管段和沿线汇水面积
各实际管段回水面积的划分应结合地面坡度、回水面积的大小以及雨水管道布置等情况进行。雨水管道的设计管段的划分应使设计管段范围内地形变化不大，管段上下端流量变化不多，无大流量交汇。
根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管本段流量的进入点、集中流量及旁侧支管进入的点标出，作为设计管段的起讫点的检查井并编号。
钢筋混凝土管适用于排雨水、污水，当管道埋深较大或敷设在土质条件不良的地段，以及穿越铁路、河流、谷地时都可以采用。钢筋混凝土管原料充足，设备、制造工艺简单。
2管道检查井
检查井的位置设在管道交汇处、转弯处、管径和坡度改变处。检查井在直线管段的最大间距根据疏通方法的具体情况而定。检查井要保证密实性，防止雨水外渗和地下水入渗。井口、井筒和井室的尺寸应便于养护和检修，爬梯和脚窝的尺寸、位置应便于检修和上下安全。
该小区污水管网中主干管为1~接管口，可划分为1~2、2~3、3~4、4~5、5~6、6~7、7~接管口八个设计管段。各检查井地面标高及管段长度如下表所示：
表2管段划分表
将各街区编号并按各街区的平面范围计算它们的面积，列表：
表3区域回水面积计算表
2、确定设计计算基本数据
1径流系数
根据沥青路面径流系数 ＝0.90，绿地径流系数 ＝0.15，研究所建筑较稀，取综合径流系数为ψ＝0.45；
课程：给水排水管网系统
姓名：卢丽英
学号：33309405
班级：环境工程091班
学院：资源与环境科学学院
雨水管网设计
雨水管网设计作业：
试进行某研究所西南区雨水管道的设计和计算。并绘制该区的雨水管道平面图及纵断面图。已知条件如下：
1如图所示该区总平面图；
2当地暴雨强度公式为： ， ；
3采用设计重现期P=1a，地面集水时间 =10min；
1划分排水区域：
根据地形和城市竖向规划划分排水区域，流域便捷与分水线符合，使干管在最大情况下让大部分雨水自流排出。
2干管布置与定线：
通过干管布置，将各排水流域的雨水收集并输送到接管口。在充分掌握资料的前提下综合考虑地形，使拟定的路线能因地制宜底利用有利的条件而避免不利因素的干扰。
3支管布置与定线：
根据地形与街区建筑特征，同时还应便于废水接管口接管排水。
4因为管网末端管内底标高高于城市雨水管道接管口标高，所以不必安装泵站提升水位；但是因标高相差较大，宜建设跌水井，以避免管道因过度冲刷而受损。
6、技术分析
1污水管网设计
根据《室外排水设计规范》管道平面位置和高程，地形地势、土质、地下水位、道路情况、原有的和规划的地下设施、施工条件以及保养管理方便等因素，雨水干管布置在排水区域内地势较低和便于雨水汇集的地带。雨水管沿道路敷设，并与道路中心线平行，设在快车道以外。
根据总设计流量∑Q＝181.93L/s，设计流速v＝0.97m/s，取D＝500mm，相应坡度I＝0.00217，填入第12列。其余干管管段水力设计计算方法相同。
3、管道衔接
1进行4~5管段衔接设计：
降落量为L I＝50 0.00217＝0.109m，填入第15列，管段4~5终点管底标高为40.603－0.109＝40.494m，填入第19列。
7、绘制管道平面图和断面图
(L/（s.ha）)
计算设计管段1~2的雨水设计流量，填入第7列。
；
此外，设计管段1~2还接收D试验室y406出口的生产废水15L/s，故总设计流量∑Q为40.32+15 55.32L/s，填入第10列。其余干管总设计流量计算方法同上。
2水力计算
确定各管段设计流量，从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。根据《室外排水设计规范》（GB50014－2006）规定，雨水管渠在设计充满度下最小设计流速为v＝0.75m/s。
表5干管水力计算表
拟采用钢筋混凝土圆管排水管材，粗糙系数n＝0.014，设计节点1埋深为1.500m，管网其他废水接管口接入点埋深不小于1.500m，因此节点1作为主干管的起点，控制整个管网埋深。
例：进行4~5管段设计：
管网起点的地面标高为42.23m，埋深为1.559m，故管底标高为42.23－1.559＝40.603m，填入第18列。
2研究所地面平坦，建筑物密度较稀，地面集水时间t＝10min；
3重现期P＝1a，管道起点埋深根据车间废水管出水口埋深等条件，采用1.50m。
4、设计流量及水力计算
1雨水设计流量为：
；
式中：
：雨水设计流量L/s；
：度，(L/（s.ha）；
F：计算汇水面积，ha。
当地暴雨强度为：
2管段衔接方法：
管段4~5与5~6采用管顶平接方式，即令管段5~6的起点管内顶标高与管段4~5终点管内顶标高相等，即5~6管段起点管内底标高比4~5管段末端管内底标高低500mm－400mm＝100mm＝0.1m，5~6管段起点管内底标高为40.494－0.1＝40.394m。
3依此衔接方式继续其余干管设计计算，完成水力计算与管段衔接数据表格。
，(L/（s.ha）)；
式中：
：当地暴雨强度，L/（s.ha）；
P：设计重现期，a；
t：集水时间，min。
管段汇水面积采用列表进行计算，见下表：
表4管段汇水面积计算表
研究所区域1、2、3和4，在节点1处汇入雨水管道，管段1~2为主干管的起始管段，本段汇水面积为4048㎡，即0.4048ha。
集水时间t= 取m=2，再根据当地暴雨强度公式，计算设计管段1~2的单位面积流量。
4工程造价估算
钢筋混凝土管材费用计算：
表6建筑管材费用表
管道建设价目表：
表7管道建设价目表
管道及管道建设费用为：61811.25+392886.14=454697.39元。
5其他费用：
表8其他费用计算表
综上，研究所雨水管网造价总和为：454697.39+191291.19=645988.58元。
由于综合指标中未包括场地准备费中的三通一平及土地征用和赔偿等费用，必须根据实际情况另行计算加入。