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排水雨水管网计算书
仲恺农业工程学院实践教学
给水排水管网工程综合设计
——排水雨水管网计算书
(2013—2014学年第学期)
班级给排水科学与工程121班
姓名李子恒
学号**********23
设计时间2014.6.20~2014.7.5
指导老师刘嵩孙洪伟
成绩
城市建设学院
1设计原始资料
1.1城镇概况
A城市位于我国华南地区,该城市是广东省辖县级市,自然资源丰富,交通便利。
市区地势平坦,主要建在平原上,城市中间以铁路为界,分为两个生活区:
Ⅰ区和Ⅱ区。
均有给水排水设备,自来水普及率100%。
1.2气候情况
①市内多年来的极端高温38.7℃,每年6~8月份的气温最高。
而到了冬季(12~2月)温度较低,多年来的极端低温为0℃。
②年平均相对湿度为65%,春季湿度大,约为65~90%;
③雨季集中在4~9月份,这段时间的降雨量占全年降雨量的80%以上,4~9月份为受热带气旋影响的主要时段,降雨量大,多出现暴雨,年平均降雨量为1930mm,多集中在6-9月,占全年降雨量的70%。
降雨强度:
q5=4.23L/s.100m2(重现期P=3);
降雨量公式:
④风向:
冬季(12~2月)主导风向为东北风,夏季的主导风向为东南风。
1.2.3相关
1.3城市排水情况
按近期人口15~21万人口设计,民最高日用水量按210L/人•d,生活污水排水量按给水量的90%计算。
街坊污水排入区域排水管网,区域排水管网再将接入城市的排水管道系统,最后到污水处理厂进行处理。
1.4相关设计规范
(1)室外排水设计规范GBJ14-87
(2)市管线综合规划规范GB50289-98
(3)水排水制图标准GB/T50106-2001
2.排水管段设计流量计算
2.1污水管道的布置
2.1.1地形坡度
地势由西南方向东北方逐渐降低,但总体变化趋势不大
2.1.2河流流向
该城市沿市区南部有一条由北至南流向的河流,综合地势原因,污水厂设在地势较低处。
2.1.3污水管道布置图
该污水管道的主干管布置在城市的南方,靠近河岸处,沿着城市街区的方向铺设,干管尽可能与等高线垂直,在保证污水顺畅排出的前提下沿道路铺设。
见附件1
2.2民生活污水设计流量计算
生活用水定额表,取居民平均日生活用水定额为210,则居民生活污水量定额为
2.3街坊面积和总面积计算
根据城市人口为19万,根据草图对街坊区进行编号,得到各街坊面积和总面积,计算见下页表1.
表1街区面积
街区编号
街区面积
(ha)
街区编号
街区面积
(ha)
街区编号
街区面积
(ha)
1
2.25
77
26.05
151
8.25
2
11.52
78
16.60
152
7.38
3
4.00
79
12.09
153
3.66
4
5.76
80
8.41
154
3.72
5
5.99
81
6.37
155
9.25
6
11.07
82
2.28
156
3.52
7
8.44
83
2.37
157
3.12
8
9.47
84
0.15
158
8.94
9
7.04
85
5.28
159
8.28
10
7.11
86
6.17
160
8.60
11
8.59
87
4.26
161
11.15
12
3.68
88
1.57
162
6.96
13
3.82
89
2.16
163
10.91
14
2.19
90
22.01
164
3.32
15
3.86
91
18.80
165
8.60
16
3.01
92
6.42
166
13.56
17
7.28
93
8.99
167
10.70
18
8.11
94
9.51
168
4.14
19
4.96
95
2.91
169
8.63
20
8.37
96
8.30
171
9.85
21
6.22
97
15.46
172
5.80
22
16.34
98
1.40
173
12.80
23
16.67
99
3.08
175
9.71
24
16.03
100
1.77
176
8.67
25
15.34
101
1.93
177
5.69
26
17.28
102
2.42
178
4.52
27
22.73
103
1.62
179
0.83
28
3.20
104
2.99
180
6.85
29
7.07
105
3.93
181
7.45
30
4.93
106
3.88
182
7.21
31
8.70
107
0.98
183
6.55
32
7.05
108
1.44
184
6.24
33
10.40
109
2.34
185
5.57
34
5.94
110
3.92
186
1.67
35
7.68
170
8.26
187
5.24
36
3.14
111
5.79
188
5.90
37
5.21
112
2.73
189
4.60
38
4.42
113
4.79
190
3.20
39
5.50
114
16.51
191
3.71
40
4.55
115
5.86
192
5.25
41
7.28
116
8.26
193
3.22
42
7.54
117
12.39
194
4.75
43
7.24
118
30.44
195
7.65
44
2.36
174
9.20
196
6.97
45
1.18
119
4.71
197
4.47
46
2.75
120
2.12
198
6.57
47
0.79
121
4.72
199
4.26
48
9.01
122
1.99
200
1.67
49
4.28
123
6.65
201
10.39
50
11.92
124
2.45
202
10.80
51
3.87
125
22.03
203
8.53
52
2.70
126
55.44
204
3.97
53
4.50
127
9.18
205
4.22
54
3.49
128
6.66
206
3.51
55
4.26
129
8.47
207
0.57
56
6.41
130
2.95
208
7.22
57
4.20
131
10.25
209
8.36
58
4.60
132
7.89
210
7.43
59
3.50
133
1.50
211
4.21
60
4.27
134
2.97
212
5.59
61
6.77
135
1.50
213
3.97
62
3.91
136
3.40
214
8.12
63
21.44
137
2.61
215
4.82
64
15.81
138
1.84
216
8.61
65
17.13
139
1.68
217
5.15
66
9.20
140
17.09
218
2.69
67
0.86
141
9.01
219
3.08
68
1.09
142
2.57
220
4.29
69
5.45
143
5.05
221
6.69
70
1.65
144
2.56
222
0.60
71
4.33
145
6.05
223
5.99
72
1.12
146
4.85
224
6.64
73
3.37
147
2.77
225
2.84
74
4.81
148
11.24
226
4.69
75
1.61
149
2.54
227
5.42
76
25.22
150
8.69
228
4.02
229
8.74
230
2.97
2.4面积比流量计算
由表1得街区总面积为1564.05ha居住区人口密度为:
209000÷1564.05=133.63(cap/ha)
则每ha街区面积的生活污水平均流量(比流量)为:
2.5污水干管设计流量计算
2.5.1确定主干线和支干线
主干线节点编号:
1—2—3—4—5—6—7
具体节点编号情况见附图
每一设计管段的污水设计流量可能包括本段流量(即从管段沿线街坊流来的污水量q居民本段)、转输流量(即从上游管段q上游管和旁侧管断流来的污水量q居旁侧)和集中流量(即从公共建筑物流来的污水量管段q集中本段和q集上游)
设计管段的设计流量计算见下表2
表2污水管段设计流量计算
管段编号
居住区生活污水量Q1
集中流量
设计流量(L/s)
本段流量
转输流量q2(L/s)
合计平均流量(L/s)
总变化系数kz
生活污水设计流量Q1(L/s)
本段(L/s)
转输(L/s)
街区编号
街区面积(ha)
比流量q0(L/(s·ha))
流量q1(L/s)
1~2
27,39,41
35.51
0.29
10.38
62.67
73.05
1.68
122.72
-
-
122.72
2~3
50
11.92
0.29
3.48
126.32
129.80
1.58
205.09
-
-
205.09
3~4
107,110,223
10.89
0.29
3.18
220.98
224.17
1.48
331.77
3.00
-
334.77
4~5
224,225
9.48
0.29
2.77
257.38
260.15
1.46
379.82
-
3.00
382.82
5~6
226,227
10.11
0.29
2.95
281.85
284.80
1.45
412.96
-
3.00
415.96
6~7
228,229,230
15.72
0.29
4.60
452.56
457.15
1.37
626.30
37.02
3.00
666.32
1~8
-
-
-
-
60.16
60.16
1.72
103.48
-
-
103.48
8~9
-
-
-
-
53.03
53.03
1.74
92.27
-
-
92.27
9~10
-
-
-
-
46.49
46.49
1.77
82.29
-
-
82.29
10~11
-
-
-
-
39.04
39.04
1.80
70.26
-
-
70.26
11~12
-
-
-
-
31.69
31.69
1.85
58.64
-
-
58.64
12~13
-
-
-
-
23.68
23.68
1.91
45.23
-
-
45.23
13~14
-
-
-
-
19.23
19.23
1.95
37.50
-
-
37.50
14~15
-
-
-
-
13.97
13.97
2.01
28.09
-
-
28.09
15~16
-
-
-
-
10.72
10.72
2.09
22.39
-
-
22.39
16~17
-
-
-
-
3.86
3.86
2.30
8.88
-
-
8.88
2.6污水管网主干管水力计算
污水管道按非满流设计:
①最小管径与最小坡度
街道污水管最小管径为200mm,相应的最小坡度为0.004;
街道污水管最小管径为400mm,相应的最小坡度为0.0015;
②最大流速与最小流速
金属管最大流速为10m/s;
非金属管的最大流速为5m/s;
在设计充满度下的最小流速为0.6m/s。
注意:
上下游管段流速的大小,一般下游管道流速≧上游管段流速
③最大设计充满度
表3管段设计充满度
管径
管段设计充满度范围
200~300
0.25~0.55
350~450
0.25~0.65
500~900
0.30~0.70
≧1000
0.35~0.75
④覆土深度
在车行道上最小覆土为0.7m,最大一般不宜大于6m,在满足连接等各方面要求的前提下,较理想的覆土深度为1~2m。
⑤连接
管道在检查井内连接,一般不同管径采用管顶平接,相同管径之间也可采用设计水面平接,不计算管段之间采用管顶平接。
不管采用什么连接方式,在任何情况下,下游管内底标高不得高于上游管内底标高,也就是说,下游上端水面标高>上有下端水面标高。
污水管网干管水力计算如下表4,表5
表4污水干管水力计算表
管段编号
管道长度
L
(m)
设计流量Q
(L/s)
管径
D
(mm)
坡度
I
流速
v
(m/s)
充满度
降落量
I·L
(m)
h/D
h
(m)
1~2
933
122.72
500
0.0028
1.013
0.60
0.3
2.6124
2~3
389
205.09
600
0.0029
1.165
0.60
0.36
1.1281
3~4
1453
334.77
800
0.0015
1.062
0.62
0.496
2.1795
4~5
621
382.82
800
0.0027
1.328
0.56
0.448
1.6767
5~6
755
415.96
800
0.0022
1.248
0.63
0.504
1.661
6~7
1446
660.57
1100
0.0012
1.122
0.60
0.66
1.7352
1~8
508
103.48
450
0.0034
1.041
0.60
0.27
1.7272
8~9
384
92.2742
450
0.003
0.966
0.58
0.261
1.152
9~10
378
82.29
450
0.003
0.941
0.54
0.243
1.134
10~11
359
70.2646
400
0.0028
0.878
0.61
0.244
1.0052
11~12
389
58.6352
400
0.0027
0.831
0.55
0.22
1.0503
12~13
521
45.233
350
0.0029
0.799
0.57
0.1995
1.5109
13~14
300
37.5
350
0.0027
0.744
0.52
0.182
0.81
14~15
326
28.0862
300
0.003
0.723
0.55
0.165
0.978
15~16
193
22.3945
300
0.003
0.696
0.50
0.15
0.579
16~17
287
8.88187
300
0.003
0.696
0.50
0.15
0.861
表5污水主干管水力计算表
管段编号
标高(m)
埋设深度
(m)
备注
地面
水面
管内底
上端
下端
上端
下端
上端
下端
上端
下端
1~2
720.756
720.96
720
717.44
719.76
717.14
1.00
3.82
2~3
720.96
720.89
717
716.28
717.04
715.92
3.92
4.97
3~4
720.89
720.8
720
718.21
719.89
717.71
1.00
3.09
提升至1m
4~5
720.8
720.78
718
716.53
717.76
716.08
3.04
4.70
5~6
720.78
720.79
720
718.62
719.78
718.12
1.00
2.67
提升至1m
6~7
720.79
720.92
719
716.84
717.92
716.18
2.87
4.74
3雨水管段设计流量计算
3.1主要设计参数
(1)暴雨强度公式:
式中p为设计重现期,故设计重现期取值2年;
t=t1+mt2,t1为地面汇流时间,取7.5min;
m为管道延伸系数,计算干管主要是暗管,当地面坡度较大时,m取1.2,当地面坡度较小时,m取2,每个管段m值的取值视该管段处的地面坡度而定;
t2为管内流行时间,即t2=∑L/v
式中L为计算管段长度;
v为雨水在管内的流行速度,由水力计算求得。
(2)径流系数:
整个汇水面积的平均径流系数ψ值按各类地面面积用加权平均值计算得到。
即ψ=∑Fiψi/F
式中Fi为汇水面积上各类地面的面积(ha);
ψi为相应各类地面的径流系数;
F为全部汇水面积。
径流系数ψ与地面敷设情况有关,按下表取值:
表6径流系数ψ值
径流系数
比重
Ψ
各种屋面、混凝土和沥青路面
0.5
0.90
大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面
0.35
0.60
级配碎石路面
0.45
干砌砖石和碎石路面
0.40
非铺砌土路面
0.35
公园或绿地
0.15
0.15
3.2各设计管段的设计流量
雨水管道的设计流量为地面径流系数、暴雨强度和集水面积的乘积.其中径流系数可根据不同的地面(如屋顶、碎石路、草地等)采用加权平均值;暴雨强度必须首先确定重现期和降雨历时,不同的管段具有不同的设计降雨强度.
雨水管渠的水力计算采用公式为:
Q=ΨgF
3.3计算步骤
1.从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度:
2.计算各设计管段的汇水面积并列入水力计算表中。
3.计算各设计管段的地面坡度。
4.计算第一条设计管段时,管内流行时间t2取零,计算出第一条管段的单位面积径流量q0和设计流量Q。
5.根据设计流量和一般规定,查水力计算图表,求得各管段的管径、坡度、流速和管的输水水能力。
6.计算各管段的降落量。
7.确定的管渠起点埋深,计算第一条管渠的上下游管内底标高及埋深。
8.根据管长和流速,计算管内流行时间t2,由此再开始计算下游管段的流量及水力计算。
3.4汇水面积计算
表7汇水面积计算表
设计管段
编号
本段汇水面积编号
本段汇水面积
(ha)
转输汇水面积
(ha)
总汇水面积
(ha)
1~2
18,29
7.59
5.24
12.83
2~3
19,30
4.94
12.83
17.77
3~4
20,31
8.53
17.77
26.31
4~5
21,32
6.64
26.31
32.95
5~6
22,33
8.17
32.95
41.12
6~7
23,34
11.30
41.12
52.42
7~8
24,35
8.02
52.42
60.44
8~9
25,36,37
11.85
60.44
72.29
9~10
26,38
10.85
72.29
83.13
10~11
27,39
14.11
83.13
97.25
3.5雨水管网主干管水力计算
表8雨水干管水力计算表
设计管段
编号
管断长度
L
(m)
汇水面积
F
(ha)
管内雨水流行时间
(min)
单位面积径流量q0
(L/(s·ha))
设计流量
Q
(L/s)
管径
D
(mm)
坡度
I
(‰)
流速
v
(m/s)
∑t2=∑L/v
t2=L/v
1~2
290
12.83
0
2.7
240.74
3089.254
1500
2
1.79
2~3
191
17.77
2.7
1.91
187.41
3331.027
1600
1.6
1.67
3~4
328
26.31
4.61
3.12
164.81
4335.813
1800
1.5
1.75
4~5
282
32.95
7.73
2.53
140.01
4612.879
1800
1.7
1.86
5~6
492
41.12
10.26
3.96
126.04
5182.532
1800
2.1
2.07
6~7
374
52.42
14.22
3.31
110.25
5779.732
2000
1.5
1.88
7~8
376
60.44
17.53
3.23
100.54
6076.835
2000
1.6
1.94
8~9
350
72.29
20.76
2.69
93.03
6724.421
2000
2
2.17
9~10
413
83.13
23.45
3.25
87.82
7300.641
2100
1.8
2.12
10~11
462
97.25
26.7
3.61
82.48
8020.797
2200
1.7
2.13
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