课程设计说明书
生命科学学院
所属课程 水污染控制工程（上）
设计题目 湖北省江夏区某城镇排水管网初步设计
专业 环境工程 班级 1101班
学生姓名
设计组别 A
指导教师
目录
一、课程设计任务书--------------------------------------------------------2
1.设计题目-----------------------------------------------------------------------------2
2.设计目的-----------------------------------------------------------------------------2
3.设计要求-----------------------------------------------------------------------------2
4.设计内容-----------------------------------------------------------------------------2
5.提交成果-----------------------------------------------------------------------------3
二、工程概况-----------------------------------------------------------------3
1.地区地形设计资料-----------------------------------------------------------------3
2.地区排水设计资料-----------------------------------------------------------------4
三、污水管渠系统设计-----------------------------------------------------6
1.管道定线-----------------------------------------------------------------------------6
2.污水管网布置，街区划分及面积计算-----------------------------------------6
3.污水管道设计流量-----------------------------------------------------------------7
4.污水管道水力计算-----------------------------------------------------------------10
5绘制管道平面图--------------------------------------------------------------------12
四、雨水管渠系统设计-----------------------------------------------------12
1.雨水管道定线----------------------------------------------------------------------12
2.划分汇水区域，计算面积，设计管段----------------------------------------13
3.雨水管渠设计流量及水力计算--------------------------------------------------13
4.绘制雨水管道系统平面图--------------------------------------------------------15
五、管道在街道上的位置--------------------------------------------------15
六、参考资料-----------------------------------------------------------------15
七、总结-----------------------------------------------------------------------16
一、 课程设计任务书
1.设计题目：
湖北省江夏区某城镇排水管网初步设计。
2.设计目的
其目的是加深理解所学知识，培养综合分析和解决实际管网工程设计问题的初步能力，使学生在设计、运算、绘图、查阅资料和使用设计手册、设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。
3.设计要求
（1）设计前进行区域情况调查，熟悉原始资料及总体设计原则；
（2）设计过程中，要求学生认真复习相关的基本概念和原理知识；
（3）课程设计说明书要求内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐；
（4）课程设计图纸应能较好地表达设计意图，图面布局合理、正确清晰，设计图纸所采用的比例、标高、管径、编号和图例等应符合《给水排水制图标准》的有关规定。
（5）在设计过程中应独立思考，在指导教师帮助下完成工作，严禁抄袭。
4.设计内容
（1）规划区域内污水管网初步设计
A 污水管道的布置与定线
B 街区编号，计算街区面积
C划分设计管段，计算本段流量、转输流量和各管段设计流量
D进行污水管道水力计算（确定各管段的管径、坡度、流速、充满度、水面标高、管内底标高和管道埋深等）
E绘制污水管道平面图（A2图幅，1：5000）和总干管的纵剖面图（A3图幅）
（2）规划区域内雨水管网初步设计
A划分排水流域，进行管道定线
B划分设计管段
C划分并计算各设计管段的汇水面积
D确定
径流系数ψ、设
计重现期P
、地面集水时
间t
1等
参数
E求各管段设计流量
F进行雨水管道水力计算（确定各管段的管径、坡度、流速、管内底标高和管道埋深等）
G绘制雨水管道平面布置图（1：5000，A2图幅）
（图纸要求按工程制图要求绘制）
5.提交成果
（1）详细说明书
包括污水管渠系统、雨水管渠系统设计计算。
污水管渠系统
①街区面积计算表；
②各管段设计流量计算表；
③污水干管、主干管水力计算表。
雨水管渠系统
①雨水管渠汇水面积计算表；
②雨水管道干管、主干管设计流量计算表。
③雨水管道干管、主干管水力计算表。
（2）图纸（排水管网平面布置图及排水管道纵剖面图）
二、工程概况
1.地区地形设计资料
湖北省江夏区某城镇位于县城近郊，交通发达。该地区地势西高东低，坡度较小。在城区南面有一条自北向南流的天然河流，河流常年水位2m。城区在建设中被分成了Ⅰ区和Ⅱ区，Ⅰ区有一工厂甲，II区有一工厂乙，其设计流量使用的是集中流量，（具体值见排水设计资料）。其他一些基本信息在下面分别进行说明。
该城镇自然资料如下：
土层：属非自重湿陷性黄土地区
地震烈度：5级
地下水深：地面以下6m见地下水
最高气温：39℃
最低气温：－5℃
冰冻深度：0.5m
河流多年最高洪水水位：102m
桥面最高高程：108m
2.地区给排水设计资料
（1）城市总平面图
现有的比例为 1：5000 的平面图一张（图2-1），图中有等高线。
图2-1 城市总平面图
（2）城市人口密度及污水定额
表2-1城市人口密度及污水定额
（3）企业生活、生产污水、降雨情况及雨量参数
一般车间生活污水定额25 L/(人·班)，高温车间生活污水定额35 L/(人·班)；一般车间淋浴生活污水定额40 L/(人·班)，高温车间淋浴污水定额60 L/(人·班)。
甲工厂一般车间最大班的职工总人数是150人，热车间最大班的职工总人数是100人。其中一般半车间60%的职工使用淋浴，热车间80%的职工使用淋浴。每天工作16小时，2班制。产品的平均日产量为100 t，每吨产品平均生产的废水量是12 m3/t，工业废水的总变化系数为1.8。
乙工厂一般车间最大班的职工总人数是200人，热车间最大班的职工总人数是150人。其中一般车间60%的职工使用淋浴，热车间80%的职工使用淋浴。每天工作24小时，3班制。产品的平均日产量为200 t，每吨产品平均生产的废水量是10 m3/t，工业废水的总变化系数为2。
企业生产用水与废水(平均污水量按给水用水量的80%计算)，各企业总排水口管底埋深均不小于1.5m。
河流常水位2m。
地下水位埋深平均为10m；土壤为砂质黏土；主要马路均为沥青铺设。
暴雨设计重现期为 1 年，地面集水时间t1为 10 min。该城市的降雨强度公式为：
。
表2-2是各区地面径流系数。
表2-2 各区地面平均径流系数
三、污水管渠系统设计
1.管道定线
从城市平面图中可知该地区地势自西向东倾斜，坡度较小，有一条分水线，划分为Ⅰ区、Ⅱ区。本设计的管道定线按照主干管﹑干管﹑支管的顺序依次进行。并且在管线较短的和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。管道定线前对地形和用地布局、排水体制和线路数目、污水厂和出水口位置、道路宽度以及工业企业的分布情况进行考虑。首先，主干管沿城市东面河岸布置，基本与等高线平行。根据主干管的走向将污水处理厂设计在了河的下游。其次，应尽量让每根污水干管的流量平均分配，即让每条单独的干管管径尽量相同，来减少施工的难度和成本，并且因为地形地势的因素，干管基本与等高线垂直布置，使所有污水都能够通过重力自流排出。最后，在设计污水支管时，为便于用户接管排水，本设计采用的是低侧式布置。
2.污水管网布置、街区划分及面积计算
（1）街区划分以及面积计算
将各街区边上号码，并按各街区的平面范围计算他们的面积，用箭头标出
街区污水排除方向。
例如①：面积S1=（100+150）*150/2=18750m2=1.875ha
②:S2=200*100=20000m2=2ha
以此类推，得到街区面积计算表，表3-1
表3-1 街区面积算表
（2）污水管网
图3-1 街区编号及管道布置图
3.污水管道设计流量
在图纸绘制完成后，根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点、集中流量及旁侧支管进入的点，作为检查井并对其编号。然后进行设计流量的计算。
（1）比流量
可用下式计算：
比流量：q0=qdP/(24×3600)
式中：q0-------比流量，L/s·hm2
qd--------生活污水量定额，
P--------人口密度=250×220/(24×3600)=0.637
其中Ⅰ区：比流量q0==250×220/(24×3600)=0.637L/s·hm2
Ⅱ区q0=270×240/(24×3600)=0.75L/s·hm2
（2）生活污水设计流量：
Qd=q0×A×K总
式中：Qd-------生活污水量
A---------设计管段的排水面积
K总----------总变化系数
当Q≤5L/s时，K总=2.3；
当5≤Q≤1000L/s时，K总=2.7/Q0.11
当K总≥1000L/s时，K总=1.3
（3）工厂生产区生活污水设计流量:
Qm=qm*M *1000*K总/(T*3600)
式中：Qm-----工业废水设计流量，L/s；
qm-----生产每单位产品的平均废水量,m3
M-----产品的平均日产量；
T-----每日生产时数
K总------总变化系数
（4）工业企业生活污水及淋浴污水计算
Q3=(A1B1K1+A2B2K2)/3600T+(C1D1+C2D2)/3600
式中 Q3 -----工业企业生活污水及淋浴污水设计流量(L/s)；
A1-----一般车间最大班职工人数；
A2-----热车间最大班职工人数；
B1-----一般车间职工生活污水定额，以25L计；
B2-----热车间职工生活污水定额，以35L计；
K1-----一般车间职工生活污水时变化系数，以3.0计；
K2-----热车间职工生活污水时变化系数，以2.5计；
C1-----一般车间最大班使用淋浴的职工人数；
C2----热车间最大班使用淋浴的职工人数；
D1-----一般车间的淋浴污水定额，以40L计；
D
2-----高温、污染严重车间的淋浴污水定额，以60L计；
T-----每班工作时数(h)。
（5）总设计流量：Q总=Qd+Qm+Q3
例如：管道12-11：沿线流量：本段流量为0，转输来自街坊⑥的废水量，街坊⑥的废水量Qd=A*q0*K总=1*0.637*K总，Q=0.637＜5L/s,所以K总=2.3，Qd=0.627*2.3=1.47L/s
集中流量：本段集中流量为0。转输来及甲厂的集中流量，甲厂的集中流量：
Qm+Q3=qm*M *1000*K总/(T*3600)+(A1B1K1+A2B2K2)/3600T+(C1D1+C2D2)/3600
代入数据算得转输集中流量为40.5L/s。
所以Q总=Qd+Qm+Q3=1.47+40.5=41.97L/s。
依次类推计算出各管段的设计流量，汇总得到污水干管设计流量计算表（表3-2）。
表3-2 污水干管设计流量计算表
4.污水管道的水力设计
1. 附表3-3 污水管渠系统水力计算表
①管道长度：从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表3-3的第2 项中。
②设计流量：将表3-2中计算出的设计流量列入表3-3的第3项中。
③根据设计流量，查水力学算图确定管径、流速、管底坡度、充满度，分别列入表3-3的第4、5、6、7项中。
例如：管道12-11，设计流量为41.97L/s,在污水管道设计中，管道中最小流速为0.6m/s，且规定管道充满度h/D<1，可参照表3-4。
表3-4 最大充满度
当设计流量为41.9时，令D=300mm，V=0.6m/s，h/D大于0.55，不符合；
令D=300mm，h/D=0.55，V=1.0m/s.符合题意，但流速太大，对后面管道的流速影响较大；
令D=350mm，h/D=0.65,查表得：V=0.63m/s，i=0.0018,符合题意。故选择D=350mm，V=0.63m/s，i=0.0018，h/D=0.65。以此类推，后面的管道按此种方法计算。
④水深：水深=管径*充满度；以此计算各管道水深列入表3-3的第8项。
例如：管道12-11，水深=0.35*0.65=0.23m;
⑤管底降落量：管底降落量=管长*管底坡度，计算各管道管底降落量例如表3-3的第9项。
例如：管道12-11,管底降落量=183.25*0.0018=0.33m。
⑥根据: 《室外排水设计规范》规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m。 车行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。街坊污水管道起点最小埋深应有0.6~0.7m。本设计要求企业排污管道埋深不小于1.5m,管道12-11上端埋深设为1.8m，则：
上端管底高程=上端地面高程-埋深=41.5-1.8=39.7m
下端管底高程=上端管底高程-管底降落量=39.7-0.33=39.37m
上端水面高程=上端管底高程+水深=39.7+0.23=39.93m
下端水面高程=下端管底高程+水深=39.37+0.23=39.6m
覆土厚度=地面高程-管径-管底高程
上端覆土厚度=41.5-0.35-39.7=1.45m
下端覆土厚度=40.49-0.35-39.37=0.77m
⑦选择衔接方式：当管径相同时，采用水面平接即上下级标高。如管道2-3与管道3-4，管道14-15与15-16，管径相同，采用水面平接。即管道2-3下端水面高程=管道3-4上端水面高程，然后计算高程。图3-2为水面平接示意图。
图3-2 水面平接示意图
当上段管道管径小于下段管道管径时，可采用管顶平接。例如管道3-4与管道4-5之间，选择管顶平接。图3-3为管顶平接示意图。
图3-3 管顶平接示意图
当上端管道管径大于下端管道管径时，课采用管底平接。
当选择衔接方式后，导致下游管道下端覆土厚度小于0.7m时，可令下游管道下端覆土厚度为0.7m，然后计算上游管道管底高程、覆土厚度。
例如：管道12-11与管道11-10管径相同，可采用水面平接。管道11-10上端水面高程=管道12-11下端水面高程=39.6m，管道11-10上端地面高程=上端水面高程-水深=39.6-0.23=39.37m下端管底高程=39.37-0.27=39.1m,下端覆土厚度=39.88-0.35-39.1=0.43m<0.7m，不符合规范，故不能选择此种衔接方式。可令管道11-10下端覆土厚度=0.7m，然后计算上端管底高程，覆土厚度，经验证符合规范以及要求原则。管道10-9,9-8,8-7,7-6，6-2，14-15,16-17,17-18均选择用此种设计方法。
5.绘制管道平面图
通过以上计算结果 ，绘制管道平面图和主干管剖面图
四、雨水管渠系统
1.雨水管道定线
根据城市的总体规划图，按实际地形并靠重力流划分排水流域。该城市没有明显的分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分，但由于Ⅰ、Ⅱ区径流系数不同，因此分为两区域进行计算。本设计按照沿与等高线垂直的西至东走向设置干管，在各主要干道上依次设置雨水检查井。由于地形对排除雨水有利，拟采用分散出口的雨水管道布置形式。图4-1为雨水管道示意图。
图4-1 雨水管渠示意图
2.划分汇水面积，设计管段
划分汇水区域，并计算各区域面积。表4-1为汇水面积表。
3.雨水管渠设计流量及水力计算
(1)附雨水管渠设计流量水力计算表（表4-2）。
（2）设计降雨量
①降雨历时
t=t1+2t2
式中：t1=10min; t2=∑L/(V*60)
②降雨强度：
q=
式中：P-----------重现期，P=1；
q-------------降雨强度
③设计降雨量
Q=q×ψ×A
式中：Q--------------设计降雨量
Ψ----------径流系数，其中Ⅰ区为0.49
Ⅱ为0.48
A----------汇水面积
例如：管道9’-10’，t2为雨水在管道17’-16’-9’的流行时间，
t2=L17’-16’/(V17’-16’*60)+L16’-9/(V16’-9’*60)=4.9min
t=t1+2t2=10+2*4.9=19.8min
A=S?+S?+S25=3.125ha
所以 Q=195*0.48*3.125=292.5L/S
注：当有多条支管雨水汇集到干管时，计算各支管的流行时间，选择最大的值作为干管的流行时间。例如雨水在管道17’-16’-9-’10’的流行时间大于管道18’-19’-10’的流行时间，所以以雨水在管道17’-16’-9-’10’中的流行时间作为管道10’-11’的t2。
（3）雨水管渠水力计算
①计算出设计流量后，查满流时的水力学算图，确定管径、流速、管底坡度。
在求得设计流量后，即可进行水力计算，求管径，管道坡度和流速。在查水力计算图或表示，Q、v、I、D ，4 个水力因素可以相互适当调整，使计算结果既要符合水力计算设计数据的规定，又应经济合理。本利地面坡度较小，甚至地面坡度与管道坡向正好相反，为不使管道埋深增加过多，管道坡度宜取小值。但所取坡度应能使管内水流速不小于最小设计流速。
例如：管道9’-10’，Q=292.5L/S，查图得：D=600mm，V=1.1m/s，i=0.0021。
②设置起始管段埋深，然后计算管段上下端管底高程，覆土厚度。
根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载的要求，确定管道起点的埋深或管底标高。
其中：上端管底高程=上端地面高程-埋深=上端地面高程-覆土厚度-管径；下端管底高程=上端管底高程-管长*管底坡度。
例如：管道9’-10’，管道上端埋深为2.6m，则上端管底高程=41.5-2.6=38.9m,
上端覆土厚度=2.6-0.6=2m；下端管底高程=38.9-123*0.0021=38.64，下端覆土厚度=40.52-0.6-38.64=1.28m。
③选择衔接方式：当上游管道管径小于下游管道管径时，一般选择管顶平接，即下游上端管底高程=上游下端管底高程+上游管径-下游管径，然后计算下游上端覆土厚度和下游下端管底高程、覆土厚度。
例如管道10’-11’，与管道9’-10’,选择管顶平接，则下游上端管底高程=38.6+0.6-0.8=38.44m，下游下端管底高程=38.44-216*0.002=38m；下游下端覆土厚度=39.6-0.8-38=0.8m。管道7’-6’、6’-5’、4’-3’、10’-11’、均与上游管道采用管顶平接衔接方式衔接。
④当选用管顶平接衔接的方式，导致下游管道下端覆土厚度小于0.7m时，可令下游管道下端覆土厚度为0.7m，然后计算上游管道管底高程、覆土厚度。
例如管道11’-12’，若与上游管道进行管顶平接，则管道11’-12’下端覆土厚度为0.67m，小于0.7m。此时可令下
端覆土厚度=0.7m，则下端管底高程：39.37-0.7-1=37.67m，上端管底高程=37.67+76.67*0.0018=37.8m，上端覆土厚度=39.6-1-37.8=0.8m。管道6’-5’、3’-2’、2’-1’、1’-河’、11’-12’、12’-13’、13’-14’、14’-15’、15’-河’均采用此种方法铺设。
4.绘制雨水管道系统平面图（A2）
五、管道在街道上的位置
所有地下管线应尽量布置在人行道、非机动车道和绿化带下，只有在条件受限的情况下，才考虑将埋深大、修理次数较少的工程管线(如污水、雨水管)布置在机动车道下。管线布置的顺序一般是，从建筑红线向道路中心线方向为:电力电缆-电信电缆-煤气管道-热力管道-给水管道-污水管道-雨水管道。若各种管线布置发生矛盾时，处理的原则是，新建避让已建的，临时避让永久的，小管避让大管，压力管避让重力流管，易弯曲管避让不易弯曲管，检修次数少的管道避让检修次数多的管道。
由于管道难免渗漏而影响房屋基础，因此要求远离房屋。同事，离树木不应过近，以免树根挤坏甚至长入管道。当管道埋深小于2.2m时，管道离房屋边线的水平距离不小于3.5m；离行道树的水平距离不小于2m。当埋深大于2.2m时，离房屋不小于5m，离行道树不小于1.5m。
六、参考资料
1.任友昌主编, 《给排水管网工程》，中国环境科学出版社出版，2011。严煦世、刘遂庆主编，2.《给排水管网系统》（第二版），北京：中国建筑工业出版社，20##年.
3.《室外排水设计规范》（GB50014-2006）.北京：中国计划出版社，中华人民共和国国家标准，2006。
4.《城市工程管线综合规划规范》(G8 50289-98 )
七、总结
一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅巩固了在课堂上所学的理论知识，熟悉和掌握了城市排水系统的步骤、内容和方法； 强化了排水工程设计的基本训练，同时也培养了我们资料运用、数据计算、设计说明书编写和工程图绘制的能力。
拿到课程设计任务书的时候，有点傻眼了，心想这么多管道得计算到什么时候啊，而且我们的时间也有限。万事开头难，真正搞懂了整个步骤，就觉得其实也不是太难，就是计算量大了一点。从最开始的管道定线做起，期间一有不懂的地方就抓紧时间问老师，终于将管道系统定好了线，然后就开始计算。虽说计算都是简单的乘除加减法，可却很考验人的耐心和细心程度，哪个地方出现一点差错，可能就会导致后面的所有数据都得重新算。终于花了五天，做完了整个设计，也画好了图，即使中间的元旦我也没闲着。整个过程确实有点幸苦，但看着自己做出来的东西，心里还是很开心，很充实。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。这次的课程设计真的让我收获了很多，同时也非常感谢在设计过程中老师的耐心的帮助。
指导教师评语
课程设计成绩：
指导教师签名：
年 月 日