给水排水管网课程设计报告书

给水排水管道工程课程设计指导书

1、名称

某城镇完全分流制排水管道的设计。 2、目的与要求

目的：通过运用课堂所学的理论和技术知识，完成，某城镇排水管网的扩大初步

设计，以达到巩固基本理论，提高设计与绘图能力，熟悉查阅的使用技术资料，了解设计的方法与步骤，进一步将理论和实践相结合等的教学要求。 要求：按照完全分流制设计某城镇排水管道系统，达到初步设计的程度，设计成

果包括污水管道系统的总平面布置图、雨水管道系统的总平面布置图、设计计算及说明书。

3、基础资料

（1）城市规划资料 ①某城镇平面布置图；

②人口分布，房屋建筑，卫生设备状况（见表1）； ③各种性质地面所占面积（见表2）； ④工业企业规划资料（见表3）；

⑤各工业企业的污水经局部处理后允许排入城市污水管道系统。 （2）气象资料

①土壤冰冻深度0.2～0.4米； ②年平均降雨量1400毫米；

③暴雨强度公式 q  n ，其中参数为A1=20，C=0.7，b=19，n=0.86； ④常年主导风向西北风，夏季主导风向南风。 （3）水文及水文地质资料

①区域内河流水流自东向西，最高水位101m，最低水位95m，平均水位97m； ②地下水位离地面6～7m； ③地质：砂质粘土。 （4）电力供应情况

电力正常供应，有三个电源可供选择。 （5）附近农田灌溉情况

无污水灌溉农田习惯，也没有农灌渠道。

167A1(1c1gp)(tb)1

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4、设计内容

（1）污水管道设计部分 排水流域的划分；

布置管线及平面布置的组合；

确定管道的起点埋深并分析在高程布置中可能遇到的情况； 划分各污水管道的集水面积，计算各段的污水设计流量； 进行管网的水力计算； 整理设计计算与说明书。 （2）雨水管道设计部分

管网布置，决定干管和主干管的流向； 确定设计管段的汇水面积、计算管段长度； 根据气象资料确定暴雨强度； 确定各区的径流系数和地面集水时间； 确定管道的起点埋深； 进行水力计算；

整理设计计算集说明书。

5、设计成果

（1）设计说明书 格式：目录

中文摘要 正文

补充部分（程序） 参考文献 （2）管道平面布置图

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给水排水管道工程课程设计内容

一、 概念及理论

1.1给水排水系统的功能

向各种不同类别的用户供应满足不同需求的水量、水质、水压，同时承担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。 1.3排水

污水采用一个管渠系统来排除还是采用两个或两个以上的管道系统来排除，生活污水、生产污水、将水的这种不同排水方式所形成的排水方式称为排水。在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统，生活污水核工业废水通过污水排水系统送至污水处理厂，经过处理后再排入水体。雨水则通过雨水管道系统直接排入水体，这种排水系统比较符合环境保护的要求，但是城市排水管道系统的一次性投资较大 1.4影响排水布管的主要因素

1) 城市地形：应该充分利用地形，形成重力流进行布管； 2) 水文地质条件：控制着管段的埋深和流速等条件； 3) 城市的远景规则：确定管段布置时候预留发展的余地； 4) 修建顺序：可以有目的的进行管段的铺设； 5) 排水：决定布管形式和布管的路线； 6) 污水厂的位置：决定主干管的走向和主要路线；

7) 工业企业及建筑的分布：一般管段铺设照顾集中流量区域； 8) 街道的宽度：解到的修建和管道的铺设应该同时进行； 9) 交通状况：交通量以及道路承载量决定管段的最小埋深；

10) 地下管线和障碍物的分布：需要协调与其他管段的关系，节省工量。

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1.5分流制排水系统

将生活污水、生产废水、和降水分别在两种或两种以上管道系统内排放的排水系统称为分流制排水系统。排水生活、工业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放系统。 1.6完全分流制排水系统

在同一排水区域内，既有污水管道系统，又有雨水管道系统，生活污水和工业废水通过污水排水系统送至污水处理厂，经处理后再排入水体。雨水是通过雨水排水系统直接排入水体。这种排水系统比较符合环境保护的要求，但城市的一次性投资较大。

本设计按照完全分流制来设置该城镇排水管道系统，所以就需要对污水和雨水管道进行分别的布置和计算，之后的设计内容将按照这两个方面分别展开讨论。完全分流制排水系统示意图见图1。

图1

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二、 污水部分的设计说明及设计计算

2.1 设计城市概况

假设本设计为河南省某中小城市的排水管网设计，有明显的排水界限，分为河南区与河北区，坡度变化较大。河流为其城市的地面标高的最低点，由河流开始向南、向北地面标高均有不同程度的增加，且城市人口主要集中河北区，城区基本出去扩建状态中，发展空间巨大，需要结合城市的近远期规划进行管网布置。城市的布局还算合理，区域划分明显，交通发达，对于布管具有相当的简便性。 2.2 污水管道布管

2.2.1 管道系统的布置形式

对比各种排水管道系统的布置形势，本设计的污水管铺设采用截留式，在地势向水体适当倾斜的地区，各排水区域的干管可以最短距离沿与水体垂直相较的方向布置，沿河堤低边在再敷设主干管，将各个干管的污水截留送至污水厂，截流式的管道布置系统简单经济，有利于污水和雨水的迅速排放，同时对减轻水体污染，改善和保护环境有重大作用，适用于分流制的排水系统，将生活污水、工业废水及初降废水经处理后排入水体。截流式管道系统布置示意图见图2。

图2

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1—城镇边界 2—排水流域分界线 3—干管 4—主干管 5—污水厂 6—泵站 7—出水口

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2.2.2 污水管道布管原则

1) 按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管道，并对多种方案进行技

术经济比较；

2) 首先确定排水区界、排水流域和排水，然后布置排水管道，应按主干管、

干管、支管的顺序进行布置；

3) 充分利用地形，尽量采用重力流排除污水，并力求使管线最短和埋深最小； 4) 协调好与其他地下管线和道路工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接； 5) 规划时要考虑使管渠的施工、运行和维护方便；

6) 规划布置时应该近远期结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分的发展余

地。

2.2.3 污水管道布管内容 1) 确定排水区界、划分排水流域

本设计中有很明显的排水区界，一条河流自东向西流动，将整个城镇划分为河南区与河北区；同时降排水区域分为四个部分，分别有四条干管收集污水，同一进入位于河堤的主干管，送至污水处理厂。 2) 污水厂和出水口位置的选择

本设计中河流流向为自东向西，同时该城镇的夏季主导风向为南风，所以污水处理厂应该设置在城市的西北处河流下游，由于该城镇是中小型城市，所以一个污水处理厂足以实现污水的净化。 3) 污水管道的布置与定线

污水管道的平面布置，一般按照主干管、干管、支管的顺序进行。在总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向和平面布置。

定线时，应该充分利用地形，使污水走向按照地面标高由高到低来进行，主干管敷设在地面标高较低的河堤处，管道敷设不宜设在交通繁忙的快车道和狭窄的道路下，一般设在两侧的人行道、绿化带或慢车带下。

支管的平面布置形式采用穿坊式，组成的一个污水排放系统可将该系统穿过其他街区并与所穿过的街区的污水管道相连接。

管道的材料采用混凝土管。

4) 确定污水管道系统的控制点和泵站的设置地点

管道系统的控制点为两个企业和每条管道的起点，这些点决定着管道的最小埋深，由于整个管道的敷设过程中，埋深一直满足最实用条件，且对于将来的发展留有空间，所以不需要提升泵站，全部依靠重力流排水。

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5) 确定污水管道在街道下的具体位置

充分协调好与其他管段的关系，污水和雨水管道应该敷设在给水管道的下面，处理管道的原则为：未建让已建的，临时性管让永久性管，小管让大管，有压管让无压管，可弯管让不可弯管。

根据以上分析，对整个区域进行布管，干管尽量与等高线垂直，主干管沿河堤进行布置，基本上与等高线平行，整个城镇的管道系统呈现截流式布置，布管方式见附图。（污水管道系统的总体平面布置图）。 2.3 管段设计计算： 2.3.1 设计流量计算：

按照远期规划，城市街坊人口密度远期规划在河南区与河北区分别为400人/公顷以及500人/公顷。为了能够满足远期城市的规划，本设计将按照远期的规划人口密度进行流量核算（见表1）。

表1 人口分布、房屋建筑、卫生设备状况表 街坊人口密度(人/公顷) 区域名称 近期 河南区 河北区 350 350 远期 400 500 3 5 室内有给水排水卫 生设备和淋浴设备 室内有给水排水卫 生设备和淋浴设备 房屋建筑 屋 数 卫生情况 2.3.1.1 生活污水的比流量

查综合生活用水量定额可知，本类城市的综合生活用水量定额为 110-180 L/（人·d），取其平均生活用水量定额为125 L/（人·d）。假定该城市的给水排水的完善程度为一般地区，则综合生活污水量定额去综合生活用水量的80%。于是综合生活污水量定额为125×80%=100 L/（人·d），则生活污水比流量在河南区与河北区分别为：

q南q北

100400

L/(sha)0.463L/(sha)800 100500 ha)0.579L/(sha)L/(s8002.3.1.2 排水区域的面积及流量

共有四十五块居民区，给各个小区编号（编号方式见污水管道系统的平面

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布置图），同时求得各个区域面积，并结合比流量求得各区域污水流量（见表2）。

表2 各个区域的面积、流量

污水定编号 面积（ha） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2.66 2.71 4.01 2.10 2.10 3.82 2.80 3.14 2.10 3.23 4.20 2.80 1.70 2.25 3.00 额(L/s) 1. 1.57 2.32 1.22 1.22 2.21 1.62 1.82 1.22 1.87 2.43 1.62 0.98 1.30 1.74 编号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 面积污水定编号 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 面积污水定（ha） 额(L/s) 3.38 2.78 3.53 3.53 2.20 2.25 3.00 3.38 3.75 2.48 2.50 2.10 2.80 3.15 3.44 1.96 1.61 2.04 2.04 1.27 1.30 1.74 1.96 2.17 1.44 1.45 1.22 1.62 1.82 1.99 （ha） 额(L/s) 2.46 1.42 2.25 1.30 3.00 1.74 3.38 3.68 2.63 1.29 2.50 2.10 2.80 3.15 2.23 1.13 2.59 3.60 1.96 2.13 1.52 0.75 1.45 1.22 1.62 1.82 1.03 0.52 1.20 1.67 2.3.1.3 工业企业的集中流量计算

工厂排除的工业废水作为集中流量经过简单处理符合排放标准后排入城市污水管网系统，可以根据两个工厂的不同班次不同车间的人数求出各个工厂的污水流量，计算按照最大使用量的班次来进行，两个工厂的工人人数（见表3）。

表3 工业企业规划资料表

污水最 企时变业 平均日化系(米3/K时日) 数 I 3000 1.3 1.4 职 工 人 数 (人) 污水管出口管第一班 第二班 第三班 底埋热车间 一般车间 热车间 一般车间 热车间 一般车间 深职工职工职工职工职工职工职工职工职工职工职工职工(米) 人数 人数 人数 人数 人数 人数 人数 人数 人数 人数 人数 人数 300 200 100 80 400 1 10 280 230 70 90 380 100 200 90 150 70 60 250 70 180 50 2.3 2.5 II 2500 250 110 300

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根据表3可以计算工厂的污水排放量： 企业I：

生活污水：根据其工业企业规划资料来计算企业的生活污水产生量：

Q1A1B1K1A2B2K2C1D1C2D23600T36003003352.54003253.0360024100360110340360010.62L/s工业生产污水：

一般情况下，工业废水量的日变化不大，其日变化系数可取为1，所以工厂的总变化系数为1.3。

Q2

MKZ30001.3 100045.2L/s3600T800所以企业I的污水量为：Q3Q1Q255.82L/s 企业II：

生活污水：根据其工业企业规划资料来计算企业的生活污水产生量：

工业生产污水：本企业的总变化系数为1.4，所以其工业污水量为：

Q4A1B1K1A2B2K2C1D1C2D23600T36002503352.53003253.036002411036090340360010.06L/sQ5MKZ25001.4100040.51L/s3600T800所以企业II的污水量为：Q6Q4Q550.57L/s

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2.3.2 划分设计管段，计算设计流量

根据布管方式计算出主干管和所有干管的各个管段的长度，列表如下：

2.3.2.1 管段计算长度

表4 各个管段的计算长度

编号 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 7-8 8-9 9-10 核算长度L/m 205 230 215 260 170 175 265 245 编号 10-11 11-12 12-13 13-2 14-15 15-16 16-17 17-18 核算长度L/m 215 170 65 135 135 45 260 250 编号 18-19 18-20 20-21 21-3 22-23 23-24 24-25 25-26 核算长度L/m 215 170 30 135 280 160 240 215 编号 26-27 27-28 28-4 29-30 30-5 31-32 32-33 33-5 核算长度L/m 175 140 145 155 170 185 170 110

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；在技术设计和施图设计图中，要计算所有的管段的设计流量。本设计为初步设计，故只计算主干管和干管的设计流量，如表5所示： 2.3.2.2 计算说明： 总变化系数的确定 按照以下规则：

1) 当 Qd5L/s,KZ2.3;2) 当 5L/sQd1000L/s,Kz3) 当 Qd1000L/s,KZ1.3;管段的设计流量

应该按该式计算： qij(q1q2)KZq3；

qij—本段的设计流量；q1—本段流量；q2—转输流量；q3—集中流量。

2.7;0.11Qd集中流量一般是指大型工业企业或者是火车站等密集地区。（污水管道系统的平面布置图所示）

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1—2管段：

1—2为整个主干管的起点，这个阶段只有38号区域的本段流量的进入，为1.45L/s，故其设计流量为1.45 L/s。 2—3 管段：

设计管段2—3 段除了1—2管段的转输流量，还包括26号区域提供的本段流量（面积为2.5ha）以及7—8—9—10—11—12—13—2干管的转输流量。所以本段的流量计算为：

本段流量：q1q北F0.5792.51.45L/s； 转输流量：q2q北F0.579(1.292.633.683.38 3.153.02.82.252.1)14.05L/s 从1—2管段转输的流量为：q31.45L/s; 所以设计管段2—3 段的合计平均流量为：

qq1q2q31.4514.051.4516.95L/s

由于q>5 L/s，所以KZ2.7/Q1.12.7/16.951.11.98； 生活污水设计总流量为：QqKZ16.951.9833.52L/s；

由于本段没有集中流量，所以计算所得的生活污水总流量即为本段的设计流量，即为33.52 L/s。 3—4 管段：

由于本段有集中流量的加入，计算本段具有代表性，本段包括由20号区域的本段流量和2—3管段的转输流量以及14—15—16—17—18—19—20—3干管流量，还有工厂I的集中流量，分别计算可得： 本段流量：q1q北F0.5792.21.27L/s；

转输流量：q2q北F0.579(2.482.463.753.443.383.15

32.82.252.1)16.67L/s

从2—3管段转输的流量为：q316.95L/s;

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所以设计管段3—4 段的合计平均流量为：

qq1q2q31.2716.9516.6734.L/s

由于q>5 L/s，所以 KZ2.7/Q1.12.7/34.1.11.83； 生活污水设计总流量为：Q生qKZ34.1.8363.74L/s；

所以本段的设计流量为：QQ生Q集63.74L/s55.8L/s119.L/s。 其他管段的设计依照这两个管段的计算进行，数据计算结果见表5

表5 污水干管和主干管设计流量计算表

居住区生活污水量（综合生活污水量） 本段流量 集中流量 生活污管段街设计流转输流总变合计平水设计本段转输街坊编号 坊量/(L/s) 量化系均流量比流量流量流量/(L/s) /(L/s) 面积q1/(L/s) q2/(L/s) 数KZ /(L/s) 编qs/L/(S·ha) /(L/s) /ha 号 1 1-2 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-2 2-3 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-3 3-4 22-23 23-24 24-25 25-26 2 3 4 0.579 - - - - - - - 0.579 - - - - - - - - 0.579 - - - - 5 6 7 8 9 10 11 - - - - - - - - - - 55.8 55.8 55.8 55.8 55.8 55.8 55.8 55.8 - - - - 12 1.45 3.50 5.22 10.12 17.51 23.72 26.36 28.37 33.52 55.80 60.79 63.69 71.10 78.24 84.36 86.69 88.83 119. 4.69 9.41 12.69 19.97 38 2.5 - - - - - - - - - - - - - - 26 2.5 - - - - - - - - - - - - - - - - 20 2.2 - - - - - - - - 1.45 - - - - 1.52 2.30 1.52 - 2.27 2.30 2.27 - 4.40 2.30 4.40 - 8.17 2.14 8.17 - 11.49 2.06 11.49 - 12.94 2.04 12.94 - 14.05 2.02 14.05 1.45 15.50 1.98 16.95 - - - - - 2.17 2.30 2.17 - 3.43 2.30 3.43 - 7.02 2.18 7.02 - 10.80 2.08 10.80 - 14.16 2.02 14.16 - 15.46 2.00 15.46 - 16.67 1.98 16.67 1.27 33.62 1.83 34. - 2.04 2.30 2.04 - 4.09 2.30 4.09 - 5.69 2.23 5.69 - 9.47 2.11 9.47 - - 3.50 - 5.22 - 10.12 - 17.51 - 23.72 - 26.36 - 28.37 - 33.52 - - 55.8 4.99 - 7. - 15.30 - 22.44 - 28.56 - 30. - 33.03 - 63.74 - 4.69 - 9.41 - 12.69 - 19.97 - 12

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26-27 27-28 28-4 4-5 29-30 30-5 31-32 32-33 33-5 5-6 - - - - - - 10 3.55 - - - - - - - - - - 9 2.1 - - - 0.579 - - - - - 0.579 - 14.44 2.01 14.44 29.07 - - 15.75 1.99 15.75 31.40 - - 19.16 1.95 19.16 37.38 - 1.87 .05 1.73 55.92 96.99 - - 5.43 2.24 5.43 12.17 - - 10.07 2.09 10.07 21.09 - - - - - - 50.5 - 2.87 2.30 2.87 6.60 - - 4.42 2.30 4.42 10.17 - 1.22 70.41 1.69 71.63 120. - - - - 55.8 - - - 50.5 50.5 106.3 29.07 31.40 37.38 152.79 12.17 21.09 50.52 57.12 60.69 227.21

2.4 水力计算： 2.4.1 设计要求 2.4.1.1 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，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，同时行业中有最大以及最小的设计充满度（见表6）。

表6 污水管道的最大、最小设计充满度

管径或渠道高度（mm） 最大设计充满度 0.55 0.65 0.7 0.75 条件 最小 建议 一般 最小设计充满 h/D＝0.25 h/D＝0.5 最大 200－300 350－450 500－900 ≥1000

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。所以在本设计中，充满度统一按照0.5来计算。

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2.4.1.2 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、雨污合流0.75m/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—5m/s之间。 2.4.1.3 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。 2.4.1.4 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。 2.4.1.5 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。

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2.4.1.6 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：

1. 防止冰冻膨胀而损坏管道 2. 防止管壁因地面负载而破坏 3. 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0.7-5m之间，符合要求。 2.4.1.7 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：

1) 尽可能提高下游管道的高程，以减少管道的埋深，见底造价； 2) 避免在上游管段中形成回水而造成淤积。

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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 水力计算步骤

各设计管段的设计流量确定以后，即可从上游管段开始依次进行各设计管段的水力计算。本例为初步设计，只进行污水干管和主干管的水力计算，其结果见表7、表8。先进行污水的干管的水力计算，在污水干管水力计算的基础上在进行污水主干管的水力计算。 2.5.1 污水干管的水力计算

1) 将设计管段编号填入表7中第1项，从污水管道平面布置图上按比例量出污

水干管每一设计段的长度，填入表3中第2项。

2) 将污水干管各设计管段的设计流量填入表7中的第3项。设计管段的起止点

检查井的地面标高填入表7中第10、11项。各检查井处的地面标高根据地形图上等高线标高值确定。

3) 计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管段设计坡度时的参考值，例如管

105.7104.5段7-8的地面坡度为 0.007。

17) 根据设计管段7-8的设计流量，参照地面坡度估计管径和设计充满度，根据

估算的管径查水力计算图得出设计流速和管道的设计坡度。

本例设计管段7-8的设计流量为3.5L/s，城市街道下的污水管道的最小管径为300mm，它在最小设计流速和最大设计充满度条件下的设计流量为26 L/s。所以本管段为不计算管段，直接采用最小管径300mm，及其相应的最小设计坡度0.003，最小设计流速0.6m/s，设计充满度全部为0.5。填入相应的表格。

5) 根据设计管段的管径和设计充满度计算设计管段的水深。如设计管段7-8的

h水深为 D0.5300150m，将其填入表7的第。

D6) 根据设计管段的长度和管道设计坡度计算管段标高降落量。如设计管段7-8

的标高降落量为IL0.0031750.53m，将其填入表7的第9项。 7) 求设计管段上、下端管内底标高和埋设深度。首先要确定管道系统的控制点。

本例中各条干管的起点都是该条管道的控制点，假设各条干管的起点均为2m，第二条干管的起点为大型工业企业，其最小埋深已经确定为2.3m。第五条干管的起点也为大型工业企业，其最小埋深已确定为2.5m。

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7点的管内底标高两等于7点的地面标高减去7点的埋设深度，即：（105.7-2.0）m=103.7m，将其填入表7中的第14项。

8点的管内底标高等于7点的管内底标高量减7-8管段的标高降落量，即（103.85-0.53）m=103.33m，将其填入表7中的第15项。 8点的埋设深度即为8点的地面标高减去8点的管内底标高量，即：（104.5-103.18）m=1.33m，将其填入表7中的第17项。

8) 求设计管段上、下游端的水面标高。管段上、下端的水面标高等于管内底标

高加水深。如管段7-8中7点的水面标高为（103.7+0.15）m=103.85m，将其填入表7的第12项。

8点的水面标高为（103.18+0.15）m=103.33m，将其填入表7中的第13项。 其余各个管段的计算方式依照7—8管段的水力计算进行，将余者填满整个表。 2.5.2 主干管水力计算

主干管的水力计算与干管的类似，计算方法在此不再赘述。计算结果见表8。 2.5.3 注意事项：

1. 必须进行深入细致的研究，慎重的确定管道系统的控制点。这些控制点常常

位于设计区域的最远或最低点，他们的埋设深度控制该设计区域内污水管道的最小埋深。所以本设计的控制点为每条管道的起始点和两个大型企业的污水出口。

2. 必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度的关系，使确定的管

道敷设坡度，在满足最小设计流速要求的前提下，既不使管道的埋深过大，又便于旁侧支管的顺利接入。

3. 在水力计算自上游管道依次向下游管段进行时，随着设计流量的逐段增加，

设计流速也应相应增加，即使流量不变，流速也不应减小。

4. 在地面坡度太大的地区，为了减小管内的水流速度，防止管壁遭受冲刷，管

道坡度一般小于地面坡度。这就有可能使下游的覆土厚度无法满足最小的要求，所以在应该在适当的位置设置跌水井衔接。

5. 水流经过检查井时，常引起局部水头损失，为了降低这项损失，检查井底部

在直线管段上要严格采用直线，在管道转弯处要采用匀称的曲线。 6. 在旁侧支管与干管的连接点上，要保证干管的已定埋深允许旁测支管接入，

同时，为避免旁侧支管和干管产生逆水和回水，旁侧支管中的设计流速不应大于干管中的设计流速。

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表7 污水干管的水力计算

管段设计流管道设计设计流设计充满度 管段降落量长度量直径坡度速IL/m 编号 L/m Q/(L/s) D/mm I/‰ v/(m/s) h/D h/m 1 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-2 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 18-20 20-21 21-3 22-23 2 175 265 245 215 170 65 135 135 45 260 250 215 170 30 135 280 3 3.50 5.22 10.12 17.51 23.72 26.36 28.37 55.80 60.79 63.69 71.10 78.24 84.36 86.69 88.83 4.69 4 300 300 300 350 400 400 450 600 600 600 600 700 700 700 700 300 5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 6 0.6 0.6 0.6 0.78 0.84 0.84 0.91 1.09 1.09 1.09 1.09 1.17 1.17 1.17 1.17 0.6 7 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 8 0.15 0.15 0.15 0.18 0.2 0.2 0.23 0.3 0.3 0.3 0.3 0.35 0.35 0.35 0.35 0.15 9 0.53 0.80 0.74 0.65 0.51 0.20 0.41 0.41 0.14 0.78 0.75 0.65 0.51 0.09 0.41 0.84 标高 地面 上端 10 105.70 104.50 103.30 103.30 102.90 102.20 102.30 108.40 109.00 108.30 105.70 104.60 103.20 102.20 102.20 108.50 下端 11 104.50 103.30 103.30 102.90 102.20 102.30 101.50 109.00 108.30 105.70 104.60 103.20 102.20 102.20 101.50 106.90 水面 上端 12 103.85 103.33 102.53 101.80 101.15 100. 100.45 104.70 104.30 104.16 103.38 102.63 101.99 101.48 101.39 104.85 下端 13 103.33 102.53 101.80 101.15 100. 100.45 100.04 104.30 104.16 103.38 102.63 101.99 101.48 101.39 100.98 104.01 管内底 上端 14 103.70 103.18 102.38 101.62 100.95 100.44 100.22 104.40 104.00 103.86 103.08 102.28 101. 101.13 101.04 104.70 下端 15 103.18 102.38 101.65 100.98 100.44 100.25 99.82 104.00 103.86 103.08 102.33 101. 101.13 101.04 100.63 103.86 埋设深度/m 上端 下端 16 2.00 1.33 0.92 1.68 1.95 1.76 2.08 3.70 4.71 4.14 2.32 1.97 1.22 0.73 0.82 3.80 17 1.33 0.92 1.66 1.93 1.76 2.05 1.68 5.01 4.44 2.62 2.27 1.57 1.08 1.17 0.87 3.04 18

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23-24 24-25 25-26 26-27 27-28 28-4 29-30 30-5 31-32 32-33 33-5

160 240 215 175 140 145 155 170 185 170 110 9.41 12.69 19.97 29.07 31.40 37.38 12.17 21.09 50.52 57.12 60.69 300 300 350 450 500 500 300 350 600 600 600 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 0.6 0.6 0.78 0.91 0.98 0.98 0.6 0.78 1.09 1.09 1.09 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.15 0.15 0.18 0.23 0.25 0.25 0.15 0.18 0.3 0.3 0.3 0.48 0.72 0.65 0.53 0.42 0.44 0.47 0.51 0.56 0.51 0.33 106.90 105.60 104.30 103.00 102.30 101.70 102.60 102.00 103.10 102.40 101.80 105.60 104.30 103.00 102.30 101.70 101.50 102.00 101.30 102.40 101.80 101.30 104.01 103.53 102.81 102.17 101. 101.22 101.25 100.79 100.90 100.35 99.84 103.53 102.81 102.17 101. 101.22 100.79 100.79 100.28 100.35 99.84 99.51 103.86 103.38 102. 101.94 101.39 100.97 101.10 100.61 100.60 100.05 99. 103.38 102.66 101.99 101.42 100.97 100. 100. 100.10 100.05 99. 99.21 3.04 2.22 1.66 1.06 0.91 0.73 1.50 1.39 2.50 2.36 2.27 2.22 1. 1.01 0.88 0.73 0.97 1.37 1.20 2.36 2.27 2.10 表8 污水主干管的水力计算

管段管道直设计设计流设计充满度 管段设计流量降落量长度径坡度速Q/(L/s) IL/m 编号 L/m D/mm I/‰ v/(m/s) h/D h/m 1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 2 205 230 215 260 170 3 1.45 33.52 119. 152.79 227.21 4 300 500 800 900 1000 5 6 3 0.6 3 0.98 3 1.5 3 1.45 3 1.49 7 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 8 0.15 0.25 0.40 0.45 0.50 9 0.62 0.69 0.65 0.78 0.51 标高 地面 上端 10 101.2 101.5 101.5 101.5 101.3 水面 管内底 下端 15 99.59 98.80 98.00 97.17 96.61 埋设深度/m 上端 16 1.00 2.45 3.10 3.88 4.19 下端 17 1.91 2.70 3.50 4.13 4.99 下端 上端 下端 上端 11 12 13 14 101.5 100.35 99.74 100.20 101.5 99.74 99.05 99.49 101.5 99.05 98.40 98.65 101.3 98.40 97.62 97.95 101.6 97.62 97.11 97.12 19

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三、 雨水部分的设计说明及设计计算

城市雨水管渠系统的布置与污水管道的布置相近，但也有自己的特点。雨水管渠规划布置的主要内容有：确定排水流域与排水方式，进行雨水的管渠的定线；确定雨水泵房、雨水调节池、于是排放口的位置。

3.1 雨水布管原则：

1. 充分利用地形，就近排入水体。

规划雨水管线时，首先按照地形划分排水区域，进行管线布置。根据分散和直接的原则，尽量利用自然地形坡度，多采用正交式布置，以最短的距离重力流排入附近的河流、湖泊等会汇水区域。一般不设泵站。 2. 根据街区及道路规划布置雨水管道。

通常应根据建筑物的分布、道路的布置以及街坊或小区内部的地形、出水口的位置等布置雨水管道，是街坊和小区内大部分雨水以最短的距离排入雨水管道。所以就需要对某一排水区域进行划分，使其汇水更加的方便和直接。

3. 合理布置雨水口，保证路面雨水舒畅排除。

雨水口的布置应根据地形和汇水面积确定，以使雨水不至漫过路口。一般在道路交叉口的汇水点、低洼地段均应设置雨水口。 4. 采用明渠与暗管相结合的方式。

在城市市区，建筑密度较大、交通频繁地区。应采用暗管排除雨水，尽管造价高，但是卫生情况好，养护方便，不影响交通；在城市郊区或建筑密度低、交通量小的地方可采用明渠，以节省工程费用。 5. 出水口的位置。

当汇水水体离流域很近，水体的水位变化不大，洪水位低于流域地面标高，出水口的建筑费用不大时，宜采用分散出口，使雨水尽快排放，反之，则应该采用集中出口排放方式，本设计中采用分散出口排放。 6. 调蓄水体的布置。

充分利用地形，选择适当的河湖水面作为调蓄池，以调节洪峰流量，减低沟道设计流量减少泵站的设计数量。 7. 排洪沟的设置。

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城市中靠近山麓建设的中心区、居住区、工业区，除了应设雨水管道外，还应考虑在规划地区周围设置排洪沟。

3.2 雨水布管内容：

1) 确定排水区域与排水方式：

本设计中有很明显的排水区界，一条河流自东向西流动，将整个城镇划分为河南区与河北区；同时将雨水排水区域分为五个个部分，分别有五条干管收集污水，由于该城镇为中小型城镇，且其大气污染不是很严重，酸雨等不严重，同时我们的排水管道的设计采用雨污完全分流制的排水，所以收集的雨水以最快的方式直接排入水体，减少城市的积水，沿着河堤自动往西共有五个排水口。

2) 污水厂和出水口位置的选择

本设计城市为河南的一个中小型城市，采用雨污完全分流制排水，雨水收集后不用处理直接排放，对水体的影响不是很大，所以雨水收集过程中不用设置污水处理厂来专门处理雨水，浪费资源，出水口的位置分散在河堤处，河南区有一个，河北区有四个，共同完成城市的雨水排除工作。 3) 污水管道的布置与定线

雨水管道的平面布置，一般按照干管、支管的顺序进行，雨水的管道这只过程中没有主干管，干管直接把雨水引入水体。在总体规划中，只决定雨水干管的走向和平面布置。

定线时，应该充分利用地形，使污水走向按照地面标高由高到低来进行，干管敷设在沿地面标高到低从一个至高点排至水体，最短却是最快的汇水方式，管道敷设不宜设在交通繁忙的快车道和狭窄的道路下，一般设在两侧的人行道、绿化带或慢车带下。

支管的平面布置形式采用穿坊式，同时将原有的各个汇水区域进行划分，使原来的各个区域排入不同的管网，从而以最快的速度减少了汇水时间，从而以最少的时间减少地面的积水。进而组成的一个污水排放系统可将该系统穿过其他街区并与所穿过的街区的污水管道相连接。

管道的材料采用混凝土管

4) 确定雨水管道系统的控制点和跌水井设置地点

管道系统的控制点为每条管道的起点和整个管段的地面标高起伏点，这些点决定着管道的最小埋深，由于整个管道的敷设过程中，埋深一直满足最

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实用条件，且对于将来的发展留有空间，所以不需要提升泵站，全部依靠重力流排水，由于管道坡度小于地面坡度，所以在下游的部分管段不能够满足最小的覆土厚度，所以需要设置跌水井，今本上每个干管需要设置一个跌水井，以满足埋深和覆土深度的要求。 5) 确定雨水管道在街道下的具体位置

充分协调好与其他管段的关系，污水和雨水管道应该敷设在给水管道的下面，处理管道的原则为：未建让已建的，临时性管让永久性管，小管让大管，有压管让无压管，可弯管让不可弯管。雨水管道的直径一般比其他的管道都要大，所以更要协调好各个管道的关系，明白各个管段的位置和相对规矩，一般雨污水管段要在给水管道的下面。

1—城镇边界 2—排水流域分界线 3—干管 4—主干管 5—污水厂 6—泵站 7—出水口 8—汇水水体

正交式雨水排水管道设置系统

3.3 设计计算：

3.3.1基础计算：

降落到地面上的雨水并不是全部都流入雨水管道系统的，雨水管道系统的设计流量，只是相应汇水面积上全部将水量的一部分，所以进行一下基本计算：

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3.3.1.1径流系数的确定：

降落到地面上的雨水，在沿地面流行的过程中，形成地面径流，地面径流的流量称为雨水地面径流量。因此将雨水管道系统汇水面积上的地面雨水径流与总降水量的比值称为径流系数，用符号ψ表示，即：

径流量降雨量目前再设计计算中径流系数根据地面覆盖情况按经验来定，《室外排水设计规范》中有关径流系数的规定见表9。由于在同一个汇水面积上，兼有多种地面覆盖的情况，根据本设计中各中地面的覆盖情况，用加权平均的方法可以求出整个城镇的平均地表径流系数，该城镇的各种地面的覆盖率等具体数据见表10。

表9 径流系数ψ值

地面种类 各种屋面、混凝土和沥青路面 大块铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面 级配碎石路面 干砌砖石和碎石路面 非铺砌土路面 公园和绿地 径流系数ψ 0.85-0.95 0.55-0.65 0.40-0.50 0.35-0.45 0.25-0.35 0.10-0.20

表10 各种性质地面所占面积百分率表

地 面名称 各种屋面 所占百分比(％) 43 砼沥青路 非铺砌地 沥青表面处理公园和菜 碎石路面 面 面 的碎石路面 地 8 4 19 6 20

所以本城镇的平均径流系数为：

av(F)iiF0.430.90.080.90.040.40.190.30.060.60.20.150.5820.6

平均径流系数为0.6，与国内的部分城市采用的综合径流系数相比，其符合河南城市的基本情况，所以采用本数值。

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3.3.1.2 设计暴雨强度的确定：

由于各个地区的气候条件不同，将于的规律也不同，因此各地的降雨强度公式也不同。虽然，不同地区暴雨强度公式各异，但都反映出降雨强度与重现期p和降雨历时t之间的函数关系。要求的某地区的暴雨强度，只需求出该地区的重现度和降雨历时即可

3.3.1.3 设计重现度p的确定

有暴雨强度公式可知，暴雨强度随着重现度p值的不同而不同，p值越大，暴雨强度越大，p值越小，暴雨强度越小。P值的确定影响着设计流量，如果p值采用较高的值的话，计算的雨水设计流量就会比较大，雨水管道的设计断面相应增大，安全性高，但是会增加工程的造价；反之，可降低工程造价，地面积水可能性大，可能发生排水不畅，不能及时排除雨水。

我国地域辽阔，各地的重现度差别比较大，同一城市中也可能出现不同的重现度。但是本设计的目标城市为一个中小城市，暴雨强度的差别不会很大，同时没有很多重要的区域，所以整个城市采用统一的重现期。

结合国内的各个城市的经验数值和对该城市的具体分析，郑州、西安、武汉等周边城市的情况，所以确定该城镇的重现期为1a。

3.3.1.4 设计降雨历时的确定

当汇水区域最远点到达回水管道的那一刻，相应的设计断面上产生最大的雨水流量。所以集水时间t是由地面雨水集水时间t1和管内雨水运行时间t2两部分组成，所以降水历时可用下式表达：

tt1mt2 m-折减系数；

1）地面雨水集水时间t1的确定

地面雨水集水时间是指雨水从汇水区域上最远点A到第一个雨水口a的地面雨水流行时间。在实际应用中，要准确的确定t1值较为困难，故通常不予计算而直接采用经验数值。根据《室外排水设计规范》中规定：一般采用5—15min。一般汇水面积较小，地形较陡，建筑密度较大，雨水口分布较密的地区，宜采用较小的t1值，一般为5—8min左右，其他情况为8—15min。

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本设计符合《规范》中的第一种情况，汇水面积较小，同时根据其周边城市的情况来确定t1，结合经验数值中的郑州、西安、武汉等城市，最终确定地面集水时间t1为8min。

2）管内雨水流行时间t2的确定

管内雨水流行时间t2是指雨水在管内从第一个雨水口流到设计断面的时间。他与雨水在管内流经的距离L及管内雨水的流行速度v有关。可用下式计算：

3）折减系数m值的确定

t2L60v设计断面的流量和流速并非同时达到设计状况，实际上，雨水管道内的水流速度也是由零逐渐增加到设计流速的，雨水在关内的实际流行时间大于设计水流时间，所以折减系数的产生就是为了折算这段时间的差额。为是计算简便，《室外排水设计规范》中规定:暗管采用m=2.0。对于明渠，为防止雨水外溢的可能，应采用m=1.2。在陡坡地区，不能利用空隙容量，暗管采用m=1.2—2.0。

本设计中的管道全部采用暗管，所折减系数按照m=2.0计算。

3.3.1.5 暴雨强度公式

综上所述，当设计重现期、设计降雨历时、折减系数确定以后，计算雨水管渠的设计流量所用的设计暴雨强度公式可写为：

q167A1(1clgp)(t1mt2b)n在设计要求中，部分参数已经给出,同时经过前面的确定，可知:

A1=20，C=0.7,b=19,n=0.86,t1=8min,p=1a，m=2;

带入相关参数进去可知：

q3340(272t2)0.86从而确定了暴雨强度公式，t2需要根据管段流量确定，当进行水力计算后，即可确定流速，t2才能确定。

3.3.1.6 单位面积径流量的确定：

单位面积径流量q0[L/s·hm2]是暴雨强度q与径流系数ψ的乘积，即

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剩下的工作就只有确定雨水在管段内流行时间t2即可。 相应的设计雨水径流量为：

Qq0F F为其相应的汇水面积。 q0q334020040.6(272t2)0.86(272t2)0.86

3.3.2 水力计算：

3.3.2.1 设计要求

1. 设计充满度：

由于雨水较污水清洁，对水体及环境污染小。因暴雨时径流量大，相应较高设计重现期的降雨历时一般不会很长。允许雨水灌区溢流，以减少工程投资。因此，雨水灌区按漫流来设计，既充满度h/D1。对于明渠，超高不得小于0.2m。街道边沟，超高应大于等于0.3m。

2. 设计流速

与污水相似，设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度称为设计流速。设计流速过小，雨水流动缓慢，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。 《室外排水设计规范》规定： 最小设计流速：

雨水灌渠（漫流时）的最小设计流速为0.75m/s。由于明渠内发生淤积后易于清除、疏通，所以明渠的最小设计流速为0.4m/s。 最大设计流速：

金属管道为10m/s，非金属管道为4m/s，明渠根据不同材质按照设计说明来定。

3. 最小设计坡度

与污水管道的设计坡度相似，在雨水管道系统设计时，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雨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：

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在设计充满度为0.5时，管径为200mm时，最小设计坡度为0.01；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。

4. 最小管径

一般在雨水管道系统的上游部分，雨水设计流量很小，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：

雨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。

5. 不计算管段

在雨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。

6. 最小埋设深度

具体规定与污水管道相同，为了满足如下的技术要求而提出最小覆土厚度：

1. 防止冰冻膨胀而损坏管道 2. 防止管壁因地面负载而破坏 3. 满足街坊雨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（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，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。

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本设计中考虑地质条件，地下水位离地面有6—7m，且为砂质粘土，本设计中全部埋深都在0.7-5m之间，符合要求。

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：

1) 尽可能提高下游管道的高程，以减少管道的埋深，见底造价； 2) 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。 本设计采用管顶平接进行管道的敷设，管材为圆形的钢筋混凝土管。

3.3.2.2计算步骤：

从居住区地形图中得知，该地区坡度较大，有很明显的分水线，可按照就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积，雨水分散出水口设在河岸边，故雨水干管的分布基本方向垂直于河岸线，为保证在暴雨期间排水的可能性，故在雨水干管的终端设置雨水泵站。

根据地形及管道布置情况，划分设计管段。具体的管道的布置方法见附图（雨水管道的平面布置图）。将涉及管段的检查井依次编号，冰凉出每一设计管段的长度，汇总到表11.确定出检查井各检查经的地面标高填入表12。

表11 设计管道长度汇总表

管段编号 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 10-11 管段实际长度/m 160 165 155 175 190 260 165 90 260 管段编号 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 19-20 20-21 管段实际长度/m 245 215 155 170 95 135 50 160 100

管段编号 21-22 22-23 23-24 24-25 25-26 26-27 28-29 29-30 管段实际长度/m 140 215 175 145 140 50 140 215 管段编号 30-31 31-32 32-33 33-34 34-35 36-37 37-38 38-39 管段实际长度/m 255 160 145 170 45 180 175 45 28

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表12 地面标高汇总表

检查井编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 地面标高 108.50 108.80 108.60 109.00 105.70 104.50 103.20 103.20 100.70 108.00 105.70 104.70 103.30 检查井编号 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 地面标高 103.30 102.30 102.40 101.10 100.00 107.00 105.60 105.10 104.30 103.00 102.30 102.30 101.20 检查井编号 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 地面标高 98.00 104.50 103.80 103.00 102.20 101.30 102.00 101.00 98.00 102.40 101.30 98.00 96.44

每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管道的原则划分，然后将每块回水面积编号，计算数值。雨水流向显示在图中（雨水管道的平面布置图）。各设计管段的汇水面积的计算数值见表13（涂黑的为干管，其余的是支管）。

表13 汇水区域及汇水面积计算数值

管段编号 管段测量长管段实际长度/cm 度/m 汇水区域 本段汇水面转输汇水面汇水总面积 积 积 第一部分

1-2 40-41 41-2 42-2 2-3 43-3 3-4 4-5 5-6 3.2 - - - 3.3 - 3.1 3.5 3.8 160 - - - 165 - 155 175 190 69、73 74 75、102 66、71、93、97 70、76、98、101 94、100 99、103、104、124 125、105、142、146 143 1. 0. 1.88 3.18 3.38 1.58 4.9 3.57 0.66 0 0 0. 0 7.84 0 12.8 17.7 21.27 1. 0. 2.77 3.18 11.22 1.58 17.7 21.27 21.93 29

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44-6 6-7 45-7 7-8 46-8 8-9 - 5.2 - 3.3 - 1.8 - 260 - 165 - 90 121、127、138、145 139、144 118、122、141、135 136、140、156 153、158 157 3.08 1.58 4.27 2.58 1.49 0.79 0 25.01 0 30.86 0 34.93 3.08 26.59 4.27 33.44 1.49 35.72 第二部分

10-11 47-11 11-12 12-13 48-13 13-14 50-49 51-49 49-15 14-15 15-16 16-17 17-18 5.2 - 4.9 4.3 - 3.1 - - - 3.4 1.9 2.7 1.0 260 - 245 215 - 155 - - - 170 95 135 50 120、126 62、67、、96 90、95、117、123 86、91、114、119 78、83、106、113 82、87、110、116 133、137、152、159 151、1 130、134、150、155 111、115、132、129 112、128 107、131、148 108、147 1.48 3. 3.44 3.88 2.28 2.55 4.04 1.76 2.69 3.9 1.1 2.48 1.26 0 0 5.02 8.46 0 14.62 0 0 5.8 25.66 29.56 30.66 33.14 1.48 3. 8.46 12.34 2.28 17.17 4.04 1.76 8.49 29.56 30.66 33.14 34.4 第三部分

19-20 20-21 21-22 53-22 22-23 -23 23-24 24-25 25-26 3.2 2.0 2.8 - 4.3 - 3.5 2.9 2.8 160 100 140 - 215 - 175 145 140 65、72 61、68 30 58、63、85、92 46、31、57、 、59、81、88 42、47、53、60 49、56 50、55、77、84 1.4 1.45 0.79 3.3 3.09 2. 3.07 1 2.12 0 1.4 2.85 0 6.94 0 12.67 15.74 16.74 1.4 2.85 3. 3.3 10.03 2. 15.74 16.74 18.86 30

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55-26 56-26 26-27 - - 1.0 - - 50 43、52 79、109 38、51、80 1.48 1.18 2.08 0 0 21.52 1.48 1.18 23.6 第四部分

28-29 57-29 29-30 58-30 30-31 61-60 62-60 60-31 59-31 31-32 32-33 63-33 33-34 34-35 2.8 - 4.3 - 5.1 - - - - 3.2 2.9 - 3.4 0.9 140 - 215 - 255 - - - - 160 145 - 170 45 29 26、45 25、32 22、28、41、48 10、21、28 1、8 4、15 3、7、13、20 5、12 6、12、17、24 18、23、37、44 34 14、19、33、40 36、40 0.79 1.4 1.49 3.41 2.35 2.02 1.73 2.4 1.68 3.53 3.1 1.06 2.07 1.63 0 0 2.19 0 7.09 0 0 3.75 0 17.27 20.8 0 24.96 27.03 0.79 1.4 3.68 3.41 9.44 2.02 1.73 6.15 1.68 20.8 23.9 1.06 27.03 28.66 第五部分

36-37 -37 65-37 37-38 38-39 3.7 - - 3.4 0.9 185 - - 170 45 166、169 163、167 161、1 160、165、170 159、162 3.23 1.37 1. 2.19 1.13 5.23 0 0 11.47 13.66 8.46 1.37 1. 13.66 14.79

3.3.3 水力计算表计算

采用列表的方法进行雨水管道设计流量及水力计算，计算的具体结果见表14。先从管段的起始端开始，然后依次向下游进行。

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1. 表14中第1项为需要计算的设计管段，应从上游向下游一次写出管段的编

号，在第2、3、13、14项，可分别从表11、表13、表12中获得。 2. 在计算中，假定管段中雨水流量均从管段的起点进入，讲个管段的起点作为

设计断面。因此，各设计管段中雨水的设计流量按该管段的起点，即上游管段的终点的设计降雨历时进行计算的，也就是说，在计算各设计管段的暴雨强度时，所采用的t2值是上游各管段内的雨水流行时间之和t2。t2的求得需要根据上一条管段的水力计算后，确定了流速才能确定。例如，设计管段的1—2是起始管段，故t2为0，将此值列入表中第4项。设计管段的2—3的t2确定却是需要等1—2的设计流速确定，求出其运行时间，才能计算得出。

3. 该居民区的平均径流系数av在前面已经计算得出为0.6

4. 求单位面积的径流量，在前面，本设计的单位面积的径流量也已经计算得出。

q0q2004(272t2)0.86从而确定了暴雨强度公式，t2需要根据管段流量确定，当进行水力计算后，即可确定流速，t2才能确定。

5. 用各设计管段的单位面积径流量乘以该管段的汇水面积的该管段的设计流

量，例如，管段1—2的设计流量为Qq0F12117.741.222.53L/s，依次将计算值列入表14中第7项。

6. 根据求得各设计管段的设计流量，参考地面坡度，查满流水力计算图，确定

出管段的设计管径、坡度和流速。在查水力计算图或者水力计算表时，Q、V、I、D这四个水力因素可以相互适当调整，使计算结果既符合设计数据的规定，又经济合理。

由于该街区的地面坡度不是很大，为不使管道埋深过大，管道坡度宜取最小值，但所取的最小坡度应能使管内水流速度不小于设计流速。例如管段1—2的设计流量为222.53L/s，按照其最小设计坡度，可调整其管段的实际输水能力为330 L/s，同时相应的管径、流速都有扩大。

7. 根据设计管段的设计流速求该管段的管内雨水流行时间t2。例如管段1—2

L160的管内雨水流行时间 t2122.26min，将其计算值列入表

60v12601.1814中第5项。

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8. 求降落量，由设计管段的长度及坡度，求出设计管段上下端的设计高差（降

落量）。例如管段1—2的降落量IL0.0031600.48m，将此值列入表14中第12项。

9. 确定管道埋深及衔接。在满足最小覆土厚度的条件下，考虑冰冻情况，承受

载荷及管道衔接，并考虑到与其地下管线交叉的可能，确定管道起点的埋深或标高。本设计的起点埋深为3m或者是4m，将此值列入表14中的第17项。各计算管段的衔接采用管顶平接。

10. 求各设计管段上、下端的管内底标高。用1点地面标高减去该点管道的埋深，

得到该点的管内底标高，即（108.5-3）m=105.5m列入表14中第15项，再用该值减去该管段的降落量，记得到终点的管内底标高值，即（105.5-0.48）m=105.02m，列入表14中第16项。

用节点2的地面标高值减去该店的管内底标高值得到节点2的管道埋深，即（108.8-105.02）m=3.78m，经此值列入表14中第1。

由于管段1—2和管段2—3的管径不同，采用管顶平接，即管段1—2的末端与管段2—3的起端的灌顶标高应相同，所以计算得管段2—3的起端管内底标高应为（105.02+0.6-1）m=104.62m，求出其起端管内底标高后，可用前面方法求得末端管内底标高，直到求出全部的数值。

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给水排水管道工程课程设计报告书

表14 雨水干管的水力计算表

管内雨水流行时设计地面标高设计管内底标坡降 埋深/m 单位面积管道输/m 间/min 高/m 管段实汇水总水力管段编径流量设计流量管径流速水能力际长度面积坡度v/(m/s) Q′号 q0/[L/(s·Q/(L/s) D/mm L/m F/hm2 I/‰ IL/m 起点 终点 起点 终点 起点 终点 hm2)] /(L/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 160 165 145 45 260 155 175 165 260 245 215 155 170 95 135 1. 0 11.12 2.26 17.70 3.92 21.27 5.36 21.93 5.74 26.59 7.99 33.44 9.33 35.72 10.81 1.48 0 8.46 4.13 12.34 6.74 17.17 8.90 29.56 10.28 30.66 11.75 33.14 12.57 2.26 117.74 222.53 600 1.66 103.07 1146.10 1000 1.44 94.58 1674.01 1100 0.39 88.34 1878.94 1250 2.25 86.80 1903.55 1250 1.34 78.94 2099.07 1250 1.48 74.94 2506.14 1300 1.40 71.00 2536.18 1300 4.13 117.74 174.26 500 2.62 93.60 791.90 900 2.16 83.10 1025.42 1000 1.38 76.16 1307.73 1050 1.47 72.34 2138.46 1250 0.82 68.71 2106.69 1250 1.17 66.85 2215.34 1250 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 1.18 1.66 1.68 1.93 1.93 1.93 1.97 1.97 1.05 1.56 1.66 1.87 1.93 1.93 1.93 330 1300 1700 2300 2300 2300 2600 2600 210 950 1300 1500 2300 2300 2300 0.48 108.5 108.8 105.50 1 05.02 3.00 0.50 108.8 108.6 104.62 1 04.13 4.18 0.44 108.6 109.0 104.03 1 03.59 4.58 0.14 109.0 105.7 103.44 1 03.31 5.56 0.78 105.7 104.5 103.31 1 02.53 2.40 0.47 104.5 103.2 101.03 1 00.56 3.48 0.53 103.2 103.2 100.51 99.99 2.69 0.50 103.2 100.7 99.99 99.49 3.22 0.78 108.0 105.7 104.00 1 03.22 4.00 0.74 105.7 104.7 102.82 1 02.09 2.88 0.65 104.7 103.3 101.99 1 01.34 2.72 0.47 103.3 103.3 101.29 1 00.83 2.01 0.51 103.3 102.3 100.63 1 00.12 2.68 0.29 102.3 102.4 100.12 99.83 2.19 0.41 102.4 101.1 99.83 99.43 2.57 3.78 4.48 5.41 2.40 1.98 2. 3.22 1.21 2.48 2.62 1.96 2.47 2.19 2.57 1.68 34

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17-18 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 24-25 25-26 26-27 28-29 29-30 30-31 31-32 32-33 33-34 34-35 36-37 37-38 38-39 50 160 100 140 215 175 145 140 50 140 215 255 160 145 170 45 185 170 45 34.40 13.74 1.40 0.00 2.85 2. 3. 3.95 10.03 5.91 15.74 8.21 16.74 9.97 18.86 11.42 23.60 12.67 0.79 0.00 3.68 2.59 9.44 5.60 20.80 8.33 23.90 9.92 27.03 11.17 28.66 12. 8.46 0 13.66 1.86 14.79 3.37 0.43 2. 1.41 1.96 2.30 1.76 1.46 1.25 0.50 2.59 3.01 2.72 1.59 1.25 1.47 0.39 1.86 1.52 0.40 .38 117.74 101.52 94.41 86.15 78.25 73.18 69.49 66.63 117.74 101.23 87.35 77. 73.32 70.11 66.71 117.74 105.38 97.19 2214.67 1250 1.84 500 2.33 600 343.66 700 8.08 900 1231.66 1000 1225.11 1000 1310.63 1050 1572.55 1100 93.01 400 372.53 700 824.56 900 1620.02 1100 1752.42 1250 15.08 1250 1911.91 1250 996.08 1000 1439.56 1050 1437.49 1050 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 1.93 1.05 1.18 1.19 1.56 1.66 1.66 1.87 1.68 0.9 1.19 1.56 1.68 1.93 1.93 1.93 1.66 1.87 1.87 2300 210 330 440 950 1300 1300 1500 1700 120 440 950 1700 2300 2300 2300 1300 1500 1500 0.15 101.1 100.0 99.43 99.28 1.68 0.48 107.0 105.6 104.00 1 03.52 3.00 0.30 105.6 105.1 103.42 1 03.12 2.18 0.42 105.1 104.3 103.02 1 02.60 2.08 0.65 104.3 103.0 102.40 1 01.76 1.90 0.53 103.0 102.3 101.66 1 01.13 1.35 0.44 102.3 102.3 98.13 97.70 4.17 0.42 102.3 101.2 97.65 97.23 4.66 0.15 101.2 98.0 97.18 97.03 4.03 0.42 104.5 103.8 101.50 1 01.08 3.00 0.65 103.8 103.0 100.78 1 00.14 3.02 0.77 103.0 102.2 99.94 99.17 3.07 0.48 102.2 101.3 98.97 98.49 3.23 0.44 101.3 102.0 98.34 97.91 2.96 0.51 102.0 101.0 97.91 97.40 4.10 0.14 101.0 98.0 97.40 97.26 3.61 0.56 103.0 102.4 98.50 97.95 4.50 0.51 102.4 101.3 97.90 97.39 4.51 0.14 101.3 98.0 97.39 97.25 3.92 0.73 2.08 1.98 1.70 3.25 1.17 4.61 3.98 0.98 2.72 2.86 3.03 2.81 4.10 3.61 0.74 4.46 5.42 0.75

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水力计算后，要进行校核，使计算管段的流速、标高及埋深符合设计规定。雨水管道在设计计算时，应该注意一下几方面的问题：

1. 在划分汇水面积时，应尽可能使各设计管段的汇水面积均匀增加，否则会出

现下游管段设计流量小于上游管段的设计流量，这是因为下游的管段的集水时间大于上游管段的集水时间，是下游管段的设计暴雨强度下雨上游管段的设计暴雨强度，而总汇水面积只有很少增加的缘故。若出现了这种情况，应取上游管段的设计流量作为下游管段的设计流量。

2. 水力计算自上游管段依次向下游进行，一般情况下，随着流量的增加，设计

流速也相应增加，如果流量不变，则流速不应减小。 3. 雨水管道各设计管段的衔接方式一般采用管顶平接。

4. 本设计只进行了雨水干管的水力计算，但在实际工程设计中，干管和支管是

同时进行计算的。

5. 在支管和干管相接的检查井处，会出现该断面处有两个不同的集水时间t2和管内底标高值，再继续计算相交后的下个管段时，应采用其中较大的集水时间值和较小的管内底标高。

检查之后，核对相关数据，没有什么问题，整个雨水部分的设计到此结束。

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给水排水管网课程设计的基本流程及感想

整个给水排水管网的设计到此结束，其实整个设计的过程是幸福的，因为当自己设计的成果呈现在眼前的时候，那种成就感是无可比拟的。同时更重要的是，通过整个设计过程，让我们掌握了一门技术，一个设计方案，一种设计思维，实际一点的话，可能就是我们未来的工作的一个手段。

做课程设计是很有收获的，因为在大学的生活中，太多的书本知识，太多的考试让我们的实际动手能力受到了很大的，没有学到真正的知识，或者说是也就只是纸上谈兵，那些理论知识没有得到真正的利用。课程设计正好弥补了这一点的不足，给我们提供了一个时间理论知识的机会，尽管本次设计离实际情况还有一点距离，但是能够的完成整个设计，已经加深了我们对于课程知识的理解，同时明白一个设计所必须的知识和思维，通过大家的讨论也能够了解到很多的问题。总之，通过整个设计的完成，确实学到了很多实际的知识和比较好的工程思维，我想这是最重要的。

开展整个课程设计的大概流程是：

查找资料，确定设计方向。通过看给排水管道工程课本和室外排水设计规范等资料，明白一些管道工程的基本理论，同时熟知设计过程中所涉及的各个环节，了解整个设计需要所做的准备。

设计计算。计算出各个排水区域的实际面积，同时确定单位面积的污水排放量，工业企业的污水排放总量，等等最基本的计算。

布管。这个过程比较重要，因为布管决定着整个管网设计的灵魂，通过查找相关资料，了解布管的相关规则和各个注意事项，协调各个干管的流量分布，使各个管段的流量差距不是很大，最终确定管段的设计。这个过程中还有可能出现布管不太合理的情况，这样就需要通过流量计算后确定其是否合理，各管段的水量收集是否都相近。污水管道相对来说问题较少，雨水管道的布置就不是十分合理，导致计算的管径和流速过大，所以通过增加干管数量的途径，重新布置管段来确定是否合理，而且布管的时候就要兼顾各个管段的收集雨水的区域，让各个管段的流量基本一致。

水力计算。这部分主要包括汇水面积的计算和最终的水力计算。汇水面积的计算就需要标明各个汇水区域的排水流向，同时细心认真的计算各个管段的雨水量，由于数据众多，这里的计算就显得尤为重要，每一个小错可能导致后面计算的整体错误，那么整个管段的布置就出现了问题。水力计算则根据各个管段的设

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计流量通过查询水力计算表或者水力计算图来确定，最终确定各个管段的埋深，完成整个水力计算。

检查，检查也是一项很重要的工作，由于涉及的数据很多，难免就会出错，所以检查就显得十分重要了，通过查错就可以纠正设计中出现的错误。

考虑各种因素后，通过多次的尝试，遇到很多困难，通过查找资料，最终确定了这套方案，可能还有不尽人意之处，但是我已经尽了我最大的努力，整体设计主要有这么几个原则：

1. 首先是布管时要兼顾经济、长期规划、施工方便与否等方面进行综合考虑，

这在前面的叙述中已经有很详细的阐述；

2. 其次是充分运用各种计算机辅助软件的帮助，这包括office办公软件，

Photoshop画图软件，turbo C编程软件，mathtype公式编辑软件等等，有了这些软件的帮忙，整个报告的形成就方便很多。

3. 最后是细心认真，不怕麻烦，认真完成，整个工作不难，但是有大量的数据

处理，比较繁琐，我需要做的就是沉下心来认真做。

最后感谢指导老师黄瑾辉老师的大力帮助，整个知识体系的建立对我们将来的社会生活帮助很大，谢谢！

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