課程設計-雨水管網(wǎng)設計說明書

1、<p><b>　　河北農(nóng)業(yè)大學</b></p><p>　　本 科 課 程 設 計</p><p>　　題 目： 某縣城雨水管網(wǎng)課程設計</p><p>　　學 院：城鄉(xiāng)建設學院</p><p>　　專業(yè)班級：給水排水工程0702班</p><p>　　學 號：2007

2、224070222</p><p><b>　　學生姓名：代倩倩</b></p><p>　　指導教師姓名：劉俊良</p><p>　　指導教師職稱：教 授</p><p>　　2010年 07 月 </p><p><b>　　目錄</b></p>&l

3、t;p><b>　　1總論1</b></p><p>　　1.1設計任務及要求1</p><p>　　1.1.1設計任務1</p><p>　　1.1.2設計要求1</p><p>　　1.1.3設計依據(jù)1</p><p>　　1.2設計原始資料2</p><

4、p>　　1.2.1縣城概況2</p><p>　　1.2.2工程概況3</p><p><b>　　2工程規(guī)模3</b></p><p>　　2.1暴雨設計流量計算3</p><p><b>　　2.2工程規(guī)模4</b></p><p><b>　　

5、3管網(wǎng)設計4</b></p><p>　　3.1管線布置原則4</p><p>　　3.2設計公式及參數(shù)原則4</p><p><b>　　3.3設計步驟5</b></p><p>　　3.4管材及排水設施7</p><p><b>　　4效益分析8</b&

6、gt;</p><p><b>　　4.1社會效益8</b></p><p><b>　　4.2經(jīng)濟效益8</b></p><p><b>　　4.3環(huán)境效益8</b></p><p><b>　　5設計心得8</b></p><

7、;p><b>　　1總論</b></p><p>　　1.1設計任務及要求</p><p><b>　　1.1.1設計任務</b></p><p><b>　　1．縣城雨量計算；</b></p><p>　　2．縣城雨水管網(wǎng)定線；</p><p>

8、　　3．縣城雨水管網(wǎng)設計：管長、管徑、坡度、埋深、銜接、充滿度；</p><p>　　4．縣城雨水資源利用分析；</p><p><b>　　5．繪出成果圖。</b></p><p><b>　　1.1.2設計要求</b></p><p>　　1. 在設計過程中要應用所學有關知識，掌握城鎮(zhèn)雨水管網(wǎng)設

9、計的方法和步驟；</p><p>　　2. 在設計過程中要獨立地分析與解決問題，增加獨立工作的能力；</p><p>　　3. 閱讀熟悉有關手冊、規(guī)范和資料；</p><p>　　4. 逐步增加實際工程概念。</p><p><b>　　1.1.3設計依據(jù)</b></p><p><b>

10、;　?。?）標準規(guī)范</b></p><p>　　1. 上海市政工程設計研究院主編．《給水排水設計手冊》第10冊，中國建筑工業(yè)出版社，2000.08；</p><p>　　2. 北京市市政工程設計研究總院主編．《給水排水設計手冊》第5冊，中國建筑工業(yè)出版社，2004.04；</p><p>　　3. 孫慧修主編．《排水工程》（上冊）（第四版），中國建筑工

11、業(yè)出版社，1999.12；</p><p>　　4. 嚴煦世，劉遂慶編著．《給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》（第一版），中國建筑工業(yè)出版社，2002.7；</p><p>　　5. 張奎，張志剛主編．《給水排水管道系統(tǒng)》（第一版），機械工業(yè)出版社，2007.1；</p><p>　　6. 上海市建設和交通委員會主編．《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006），中國計劃出版社

12、，2006.06；</p><p>　　7. 中國建筑標準設計研究院．《給水排水標準圖集》，國家標準設計研究院, 2005.10。</p><p><b>　　（2）甲方提供資料</b></p><p>　　1．《某縣城總體規(guī)劃》</p><p><b>　　2．原始資料</b></p>

13、<p>　　該縣城位于保定地區(qū)，縣城現(xiàn)有居住人口為12 萬。</p><p><b>　　3．自然資料：</b></p><p>　　該縣城非采暖季節(jié)主要風向：西南風；</p><p>　　土壤冰凍深度：66厘米；</p><p>　　地下水位深度：1500厘米；</p><p>　

14、　土壤性質：濕陷性黃土。</p><p><b>　　1.2設計原始資料</b></p><p><b>　　1.2.1縣城概況</b></p><p><b>　?。?）自然概況</b></p><p>　　某縣城位于華北平原，河北省中部，保定市西北部，是白洋淀流域上游地區(qū)。

15、地理座標：東經(jīng)114°58′53"～115°32′10"，北緯38°43＇56"～39°01′53"之間。東鄰徐水縣，南鄰清苑縣，西鄰順平縣。土地總面積718平方公里?？h人民政府距北京139.5公里，距省會石家莊120公里，距保定市17.4公里，交通極為便利。</p><p>　　2004年，此縣城全縣轄4個建制鎮(zhèn)、8個鄉(xiāng)，245個行

16、政村，約39萬人，其中非農(nóng)業(yè)人口4.3萬人?？h城人口總數(shù)為9.6萬人，其中非農(nóng)人口為3.1萬人。</p><p><b>　　（2）水文地質</b></p><p>　　1) 地下水賦存類型</p><p>　　滿城縣縣城地處太行山山麓，為沖洪積扇平原區(qū)。按水文地質分區(qū)，屬于山前上部沖積扇潛水—承壓水區(qū)，區(qū)內分為兩個含水層組：</p>

17、;<p>　　第一含水層組：埋深一般為10～20米，為潛水層，含水層厚5～10米，巖性為砂及砂礫石，以下有30～40米厚的較穩(wěn)定的隔水層；</p><p>　　第二含水層組：埋深一般為40～60米，為承壓層，含水層厚15～40米，巖性為砂礫卵石，底層距地表80～120米，以下有較穩(wěn)定的隔水層，單井涌水量為30～180m3/h。</p><p><b>　　2) 地下

18、水的補給</b></p><p>　　地下水主要補給為山前漕河、界河的側向補給和接受大氣降水的滲入，渠系田間入滲補給量，井灌回歸補給量和境外側向補給量等。深層淡水主要是越流補給和側向補給，主要排泄為人工開采和下游徑流。地下水資源較為豐富，地下水補給及匯水條件良好。經(jīng)勘查滿城縣共有地下水開采資源約為14220萬m3/a。地下水質中等，富水性較強。pH值為7.5～8.1。地下水流向與地勢基本相同，自西向東

19、。</p><p><b>　　（3）氣候現(xiàn)象</b></p><p>　　此縣城屬歐亞東部季風區(qū)溫帶半濕潤地區(qū)，冬季盛行由大陸吹向海洋的干冷冬季風；夏季盛行由海洋吹向大陸的濕熱夏季風；春秋季則為過渡性季節(jié)，常有南北風交替現(xiàn)象。因此此縣城四季分明，春季干燥多風，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷少雪。</p><p>　　氣溫：年平均氣溫12

20、.3℃。最熱月為7月份，平均氣溫26.3℃；最冷月為1月份，月平均氣溫-4.3℃，歷史最高氣溫41.7℃，極端最低氣溫-23.4℃。平均年地面溫度為14.5℃。</p><p>　　降雨量：降水有兩個明顯特點：一是年際變化大，二是年內降水分配不均。年平均降雨量582.8mm。年內降雨變化為一峰一谷型，冬季干旱少降雨，平均降雨量12mm，降雨量占年降雨量的2%；夏季炎熱多雨，平均降雨量297.8mm，降雨量占年降雨

21、量的74%。</p><p>　　風：主導風向為東北風和西南風。歷年平均風速2.3m/s，境內最大風速19.3m/s，靜風率24.2%。</p><p>　　冰凍期和無霜期：境內土壤平均冰凍期為每年11月份至次年3月中旬，歷年最大凍土深度66cm。初霜日平均在10月21日，最早出現(xiàn)在10月9日；終霜日平均在4月13日，最晚出現(xiàn)在4月26日。全年平均無霜期約為208天。</p>

22、<p><b>　?。?）水系及水資源</b></p><p>　　此縣城境內共有槽河、界河等大小河六條，均系大清河水系白洋淀以上支流。</p><p>　　漕河：又名沙河，發(fā)源于保定西北部易縣西南五回嶺口子村北，經(jīng)狼牙山腳下自本縣龍門流入此境內，至東莊店入徐水，屬季節(jié)性河流。漕河全長120余公里，總流域面積800平方公里，其中此縣境內河段長28.8公里，

23、流域面積231平方公里。近幾年內，由于工業(yè)、生活廢水的納入，漕河水量增加，使地表徑流常年存在。此縣污水主要排入漕河。</p><p>　　界河：發(fā)源于易縣東白銀洼，流經(jīng)沫源、順平縣，于西部山區(qū)車廠村入境，由章村村南流出。上游修有龍?zhí)端畮?，地表徑流至嶺西附近潛入地下。界河全長110余公里，流域面積323.7平方公里，其中此縣境內河段長43公里。</p><p><b>　?。?）地

24、震</b></p><p>　　此縣城西部位于華北斷塊的太行山隆起帶北段東側，東部位于華北斷塊的冀中凹陷次級構造和保定凹陷西側。太行山山前斷裂帶呈東西向，從縣城東側穿過，是隆起帶凹陷區(qū)的分界線?？h城以西、以南及東北方向分別是紫荊關斷裂、順平斷裂、徐水斷裂。在這些斷裂中，太行山斷裂控制了該地區(qū)的地質構造活動。此縣城50年超越概率10%，地震烈度為6度。</p><p><b

25、>　　1.2.2工程概況</b></p><p>　　此工程名稱為某縣城雨水管網(wǎng)設計，采用雨污分流制。規(guī)劃年限為近期2010～2020年，遠期為2020～2030年。采用雨污分流制，可以減輕污水處理廠處理的污水量，可以縮小污水處理廠的規(guī)模，節(jié)省造價，更加經(jīng)濟。</p><p><b>　　2工程規(guī)模</b></p><p>　

26、　2.1暴雨設計流量計算</p><p>　　雨水流量采用保定市暴雨強度公式：</p><p>　　i=(14.973+10.266lgP)/(t+13.877)0.776 (L/s?ha)</p><p>　　式中： i—設計降雨強度(L/s?ha)；</p><p>　　p—設計降雨重現(xiàn)期(a)；</p><p>

27、;　　t—降雨歷時(min)。</p><p><b>　　流量計算公式：</b></p><p>　　Q=167ΨiF(L/s)</p><p>　　式中：Ψ—徑流系數(shù)；</p><p>　　i—設計降雨強度(L/s?ha)；</p><p>　　F—匯水面積(ha)。</p>&

28、lt;p>　　以上公式參數(shù)確定為：p=0.5a，t=t1+2t2，地面集水時間t1取20min，管內雨水流行時間t2計算求得，徑流系數(shù)Ψ取0.5。</p><p><b>　　2.2工程規(guī)模</b></p><p>　　規(guī)劃年限為近期：2010～2020年，遠期為2020～2030年。</p><p>　　規(guī)劃范圍為滿城縣城外環(huán)路以內，面

29、積為1440.23hm2，總人口為29.50萬人。</p><p><b>　　3管網(wǎng)設計</b></p><p><b>　　3.1管線布置原則</b></p><p>　?。?）按照城市總體規(guī)劃，結合當?shù)貙嶋H情況布置污水管網(wǎng)，要進行多方案技術經(jīng)濟比較；</p><p>　?。?）先確定排水區(qū)域和

30、排水體制，然后布置排水管網(wǎng)，應按從干管到支管的順序進行布置；</p><p>　?。?）充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管線最短、埋深最??；</p><p>　　（4）協(xié)調好與其他管道、電纜和道路等工程的關系，考慮好與企業(yè)內部管網(wǎng)的銜接；</p><p>　?。?）規(guī)劃時要考慮到各管渠的施工、運行和維護方便；</p><p>　　

31、（6）遠近期規(guī)劃相結合，考慮發(fā)展，盡可能安排分期實施。</p><p>　　3.2設計公式及參數(shù)原則</p><p>　　雨水流量采用保定市暴雨強度公式：</p><p>　　i=(14.973+10.266lgP)/(t+13.877)0.776 (L/s?ha)</p><p>　　式中： i—設計降雨強度(L/s?ha)；</p&

32、gt;<p>　　p—設計降雨重現(xiàn)期(a)；</p><p>　　t— 降雨歷時(min)。</p><p><b>　　流量計算公式：</b></p><p>　　Q=167ΨiF(L/s)</p><p>　　式中：Ψ—徑流系數(shù)；</p><p>　　i—設計降雨強度(L/s?h

33、a)；</p><p>　　F—匯水面積(ha)。</p><p>　　以上公式參數(shù)確定為：p=0.5a，t=t1+2t2，地面集水時間t1取20min，管內雨水流行時間t2計算求得，徑流系數(shù)Ψ取0.5。</p><p><b>　　3.3設計步驟</b></p><p>　　1.劃分排水流域和雨水管道的定線</p

34、><p>　　根據(jù)地形的分水線盒鐵路、公路、河道等對排水管道布置的影響情況，并結合城市的總體規(guī)劃圖，劃分排水流域，確定雨水流向。</p><p>　　雨水管道應與道路平行敷設，充分利用地形以最短的距離重力流分散、就近排入水體。</p><p>　　2．劃分設計管段與沿線匯水面積</p><p>　　各設計管段匯水面積的劃分應結合地面波度、匯水面積

35、的的大小以及雨水管道布置等情況進行。</p><p>　　3．雨水設計流量計算</p><p>　　根據(jù)保定市暴雨強度公式及其具體參數(shù)計算各設計管段的設計流量。</p><p>　　4. 雨水管渠的水力計算</p><p>　?。?）確定雨水管道設計參數(shù)</p><p>　　參照地面坡度暫定管道坡度，然后根據(jù)雨水設計管

36、段的流量查“鋼筋混凝土圓管（滿流）水力計算圖”確定設計管徑、設計流速等參數(shù)，雨水管道按滿流設計。各參數(shù)取值需滿足《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）的規(guī)定，否則需酌情調整設計參數(shù)。</p><p><b>　　1)設計充滿度</b></p><p>　　雨水較污水清潔得多，對環(huán)境的污染較小，加上暴雨徑流量大，而相應的較高設計重現(xiàn)期的暴雨強度的降雨歷時一般不

37、會很長，且從減少工程投資的角度講，雨水管渠允許溢流。故雨水管渠的充滿度按滿管流設計。</p><p><b>　　2）設計流速</b></p><p>　　由于雨水中夾帶的的泥沙量比污水大得多，則相對污水管道而言，為了避免雨水所夾帶的泥沙等無機物，在管渠內沉淀下來而堵塞管渠所用的最小設計流速，應大于污水管渠，滿流時管道內的最小設計流速為0.75m/s。</p&g

38、t;<p>　　為防止管壁和渠壁的沖刷損壞，影響及時排水，雨水管道的設計流速不得超過一定的限度。由于這項最大流速只發(fā)生在暴雨時，歷時較短，所以雨水管道內的最高允許流速可以高一些。最大設計流速非金屬管取5m/s。</p><p>　　3）最小管徑與最小設計坡度規(guī)定見下表1：</p><p><b>　　表1</b></p><p>

39、　　（2）確定設計管段上、下端的管內底標高和埋設深度</p><p>　　根據(jù)各檢查井的地面標高、控制點的埋設深度推算各設計管段上、下端的管內底標高和埋設深度。各雨水設計管段的銜接均采用管頂平接。</p><p>　　下面選擇了位于縣城最北邊的一條干管進行水力計算，其水力計算表見表2：</p><p>　　雨水干管水力計算表

40、 表2</p><p>　　5．繪制雨水管網(wǎng)平面圖及縱剖面圖。</p><p>　　3.4管材及排水設施</p><p><b>　　1．管材選擇</b></p><p>　　1) 排水管材的選擇原則</p><p>　　雨水干管是縣城污水處理工程中的重要組成部分

41、，在投資比重上占工程總費用的很大比例，而管材又是構成管網(wǎng)的主要內容，因此管材選擇的基本原則為：能滿足雨水工程特點，能承受設計排水能力和外荷載的要求，適用性能可靠，衛(wèi)生條件好、 維修工作量少，施工方便，使用年限長，內壁光滑，排水能力基本保持不變，造價低。</p><p>　　2) 各種管材的對比</p><p>　　目前在市政排水工程中使用的管材主要有鋼筋混凝土管、HDPE雙壁波紋管、加筋U

42、PVC管、玻璃鋼加砂管等。</p><p>　　玻璃鋼加砂管：該管道加工安裝方便，表面光滑，輕質高強，具有優(yōu)異的耐腐性能，但相對價格較高。</p><p>　　HDPE雙壁波紋管、加筋UPVC塑料管：該管道加工安裝方便，耐久性好、有利于養(yǎng)護管理，但管道輕且不耐外壓及沖擊，施工要求高于鋼筋混凝土管。</p><p>　　鋼筋混凝土管：價格低，能承受一定壓力，使用年限長

43、，抗腐蝕性較強。</p><p>　　綜合上述各種管材的優(yōu)缺點，考慮到此縣城的經(jīng)濟發(fā)展水平及就地取材原則，本次設計決定對重力流管段選用鋼筋混凝土管為管網(wǎng)工程的主要管材。</p><p><b>　　2．排水設施</b></p><p>　　檢查井：在排水管線轉彎、交匯、高程變化、管徑改變及直線距離一定處，都需設置檢查井。大管徑處，檢查井采用鋼筋

44、混凝土矩形井；小管徑處，檢查井采用預制鋼筋混凝土圓型井。</p><p>　　跌水井：在管線埋深或地形坡度陡較陡處，設一定數(shù)量的跌水井。跌落方式根據(jù)高程確定。跌水井采用鋼筋混凝土結構。</p><p>　　溢流井：在截流管上設置溢流井，當雨水徑流量增加到混合污水量超過截流管的設計輸水能力時溢流井開始溢流，以保證混合污水量等于或小于截流管的設計輸水能力。</p><p&g

45、t;　　3．管道基礎及接口方式設計</p><p><b>　?。?）基礎</b></p><p>　　管道基礎根據(jù)管道埋深、地質情況管材選用。做法參見《排水管道通用圖集》(PS03-02)。</p><p><b>　?。?）接口</b></p><p>　　采用柔性接口。對地基松軟或不均勻沉降地

46、段，管道基礎采取加固措施。做法參見《排水管道通用圖集》(PS03-17)。</p><p>　?。?）管位及施工方法說明</p><p>　　雨水管定位要滿足施工要求，對新建、擬建道路，雨水管宜與其它管線統(tǒng)一規(guī)劃考慮，并與道路施工同時進行。為盡量避免對道路路面的破壞及降低投資，管道埋深較淺時采用大開挖施工，埋深較深時或穿越重要道路時采用頂管施工，且宜采用機械頂管施工。</p>

47、<p><b>　　4效益分析</b></p><p><b>　　4.1社會效益</b></p><p>　　此縣城近年來人口猛增，工業(yè)企業(yè)迅速發(fā)展，同時滿城縣豐實的文物和旅游資源，為滿城縣今后發(fā)展旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)提供了資源條件和契機，對經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的促進作用，其地位的重要性必迅猛上升。</p><p>

48、;　　經(jīng)濟合理地設計雨水排水系統(tǒng)，使之具有合理的和最佳的排水能力，最大限度地及時排除雨水，避免洪澇災害，又不使建設規(guī)模超過實際需求，避免投資浪費。進行雨水管網(wǎng)工程設計為此縣城帶來的社會效益是顯著的。</p><p><b>　　4.2經(jīng)濟效益</b></p><p>　　此縣城工業(yè)企業(yè)迅速發(fā)展，同時此縣豐實的文物和旅游資源，為此縣今后發(fā)展旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)提供了資源條件

49、和契機，對經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的促進作用，然而與之極其不相符的是此縣的城市雨水還沒有采取有效措施進行排放，對自然壞境和社會環(huán)境均造成了極其不好的影響，其市政基礎設施不能稱為完善，對招商引資也會帶來不利影響。</p><p>　　進行雨污分流，不僅可以最大限度地及時排除雨水，避免洪澇災害，而且相比合流制，進入污水處理廠的污水減少，減小了污水處理廠的處理規(guī)模，節(jié)省了建設投資費用和污水處理廠的后續(xù)運行管理費用。</

50、p><p>　　因此，進行雨水管網(wǎng)工程的建設具有很大的經(jīng)濟效益。</p><p><b>　　4.3環(huán)境效益</b></p><p>　　進行雨水管網(wǎng)建設，環(huán)境效益顯著。</p><p>　　建設雨水管網(wǎng)，可以使雨水就近及時地排走，避免雨水不能及時排出造成環(huán)境污染以及影響交通運行。在城郊結合部，通過排水設施及時處理生活污水，

51、可大大改善環(huán)境衛(wèi)生，有利于村民的身體健康；在集鎮(zhèn)區(qū)，居住環(huán)境變得更加清潔衛(wèi)生，有利于廣大居民休息養(yǎng)生；進行雨污分流，顯著削減了進入鎮(zhèn)區(qū)內水域的污染物，可改善目前已嚴重受損的區(qū)域水域生態(tài)系統(tǒng)，對白洋淀生態(tài)環(huán)境安全起到重要的保護作用。</p><p><b>　　5設計心得 </b></p><p>　　因為已經(jīng)做完了污水管網(wǎng)的設計，而雨水管網(wǎng)設計與污水管網(wǎng)設計有很多相似

52、之處，因此進行雨水管網(wǎng)設計就比較容易一些了。</p><p>　　做完雨水管網(wǎng)的課程設計，我又如下的心得體會：</p><p>　　首先，在專業(yè)知識方面，掌握了城鎮(zhèn)雨水管網(wǎng)設計的方法和步驟；熟悉了有關手冊、規(guī)范和資料；通過畫雨水管網(wǎng)平面圖，我對Auto CAD繪圖軟件的使用更加熟練；我還掌握了雨水干管縱剖面圖的繪制方法和注意事項。</p><p>　　其次，在個人能

53、力方面，分析問題與解決問題的能力有了一定的提高，能更加全面的考慮問題。</p><p>　　最后，增加了實際工程的概念，理論聯(lián)系實際的能力還需進一步提高。</p><p>　　在做設計的過程中，自身的不足之處也體現(xiàn)出來了，如有時處理數(shù)據(jù)不夠仔細認真，考慮得不周到，導致做了很多無用功，也走了一些彎路；實際工程的概念不強，理論聯(lián)系的能力不足。這些缺點都需在日后的學習中克服，慢慢改進，而這就需要