1、哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- I -摘要环境污染问题是当今世界上最大的社会问题之一，尤其是水资源的过度开发和不合理利用。合理利用水资源是解决这些问题的关键，因此，水处理的发展对我国能否实现可持续的战略目标起着举足轻重的作用。本设计是吉林省长春地区 A 市的排水工程。其由两部分组成，即，城市排水管网系统的设计和城市污水处理厂的设计。排水管网系统共设计了 A 和 B 两套方案，经过技术经济比较，选择 A 方案。根据城市所处的地理位置和污水厂的规模，并结合考虑需脱氮除磷的要求，城市污水处理厂设计采用 A2/O 工艺。该工艺污水处理流程为：粗格栅 泵房细格栅沉砂池初沉池厌氧池缺氧池好氧池二沉池消毒
2、池电磁流计量出水排放。污泥处理流程为：污泥污泥提升泵房污泥浓缩池贮泥池污泥消化池污泥脱水间泥饼外运。通过此工艺的处理，出水水质将达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002 ）一级 B 标准。关键词 城市排水管网；城市污水处理厂；A 2/O；沉淀池；污泥处理全套图纸加 153893706哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- II -AbstractThe problem of environmental pollution is nowadays one of the greatest social concerns in the world, especially overexp
3、loitation and unreasonable use of the water resource. The water resource of rational utilization is the key to solving these problems。So the development of water treatment plays a decisive role to realize our country the sustainable strategic objective.The design is a drainage system in A tomn of Ch
4、angchun of Jilin Province. It is made up of two parts, namely, the design of the system of urban drainage pipeline networks and design of the urban sewage treatment plant .A and B two sets of schemes that the system of drainage pipeline networks has been designed altogether, and compare through tech
5、nological economy, choose A scheme.According to tomns geographical position and scale of sewage treatment plant, combining with the demand of denitrification and dephosphorization in treatment process, the sewage treatment plant designs and adopts A2/O craft. The sewage disposal procedure is: the me
6、dium screenthe pumping stationthe fine screenthe grit poolthe preliminary settling tankthe anaerobic poolthe anoxc poolthe oxic poolthe secondary settling tankthe disinfection tankthe electromagnetic flow meterdischarged into the river. The sludge treatment procedure is: sludgethe bumping roomthe gr
7、awity thickening tankthe sludge storing tankthe sludge digesting poolthe sludge dewatering room. After the treatment of this craft, the disposal water quality will reach the first class B standard ofpollutant discharge standard of urban sewage treatment plant (GB18918-2002 ). Keywords urban drainage
8、 pipeline networks urban sewage treatment plant A2/O settling tank sludge treatment哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- III -目录摘要 .IAbstract II第 1 章 绪论 11.1 概述 .11.1.1 城市概况 11.1.2 目的和意义 11.1.3 设计内容 21.2 设计原始资料 21.2.1 地形与城市规划资料 21.2.2 气象资料 31.2.3 地质资料 31.2.4 受纳水体水文与水质资料 3第 2 章 城市排水管网设计与计算 52.1 城市排水管网设计原则 52.1.1 排水系统的规划设
9、计原则 52.1.2 排水管网定线原则 62.2 设计依据及排水体制的选择 62.2.1 设计依据 62.2.2 排水系统体制的选择 72.3 城市污水管网计算 82.3.1 城市污水管网设计方案的确定 82.3.2 城市污水管网 A 方案水力计算 92.3.3 城市污水管网 B 方案水力计算 142.3.4 城市污水管网结果分析 152.4 城市雨水管道水力计算 152.4.1 雨水管道定线 152.4.2 主要设计参数的确定 162.4.3 汇水面积计算 172.4.3 雨水管道水力计算 18哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- IV -第 3 章 城市污水处理厂设计计算 193.1 城市污水
10、水量水质计算 193.1.1 污水水量水质计算 193.1.2 污水中污染物的处理程度确定 213.2 城市污水处理工艺流程的确定 253.2.1 国内城市污水处理工艺的比较和选用 253.2.2 本设计处理工艺的确定 273.3 污水处理构筑物的设计与计算 283.3.1 总泵站 283.3.2 细格栅 333.3.3 沉砂池 363.3.4 初沉池配水井 383.3.5 初次沉淀池 393.3.6 A2/O 生物反应池 443.3.7 二次沉淀池 553.3.8 二沉池集配水井 593.3.9 消毒接触池 603.3.9 计量设备 623.4 污泥处理构筑物的设计与计算 633.4.1 污
11、泥浓缩 633.4.2 贮泥池 643.4.3 污泥消化池 653.4.4 污泥脱水 74第 4 章 城市污水处理厂的布置 754.1 污水厂的平面布置 754.1.1 各处理单元构筑物的平面布置 754.1.2 管道及渠道的平面布置 754.1.3 附属建筑物 764.2 污水厂的高程布置 774.2.1 污水的高程布置 774.2.1 污泥的高程布置 784.3 土建与公共工程 784.3.1 土建工程 78哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- V -4.3.2 公共工程 79第 5 章 污水处理厂投资估算与技术经济评价 815.1 投资估算 815.1.1 估算范围 815.1.2 编制依据
12、 815.1.3 投资估算 815.2 劳动定员 815.2.1 生产组织 815.2.2 劳动定员 835.2.3 人员培训 835.3 运行费用和成本核算 835.3.1 成本估算的有关单价 835.3.2 运行成本估算 835.3.2 运行成本核算 85致 谢 86参考文献 87附录 1 污水管网电算结果（方案 A） 89附录 2 污水管网电算结果（方案 B） 114附录 3 雨水管道电算结果 .139附录 4 空气管路计算表 .142附录 5 污水高程计算表 .143附录 6 污泥高程计算表 .146哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 1 -第 1 章 绪论1.1 概述随着科学技术的不断
13、发展，环境问题越来越受到人们的普遍关注，为保护环境，解决城市排水对水体的污染以保护自然环境、自然生态系统，保证人民的健康，这就需要建立有效的污水处理设施以解决这一问题，这不仅对现存的污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以及人民群众健康水平的提高都有极为重要的意义，因此，城市排水问题的合理解决必将带来重大的社会效益。本设计是针对 A 市的排水工程，包括城市排水管网和城市污水处理厂，进行系统全面的设计。1.1.1 城市概况A 市位于吉林省长春地区，该市人口约 24 万人。一条河流由西向东穿过市区，将城区分为区和区两部分。两区地势均坡向河流，并由一条铁路相连。该市有 A、B 两家企业分别
14、位于两区，火车站位于 区，城市沿河下游有风景区，交通十分便利，具有良好的发展前景。 该市属于规划中的新兴城市，为保护环境，实现社会、经济的可持续性发展，应尽可能的减少污染物的排放量，故需对城市污水及工业废水进行综合处理，使排入河流的污水水质达到设计要求并符合国家规定的标准。1.1.2 目的和意义此工程设计研究的目的在于通过对该市进行排水流域划分，排水体制确定，城市排水管网设计计算，污水厂规模、处理程度，各处理构筑物工艺尺寸及运行参数进行计算，并对整个城市的排水工程的总造价进行概预算分析及不同方案之间的技术经济比较来确定一个较为合理的方案来解决该市现有的排水状况问题。意义在于通过设计研究，可以确
15、定一套技术可行，经济合理的方案。改善当地生态环境，提高人民生活质量和城市形象。避免城市下游旅游区由于受到污水的污染而影响经济效益。另外通过本次毕业设计，让我们对排水工程有一哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 2 -个更系统全面深入地了解，培养我们分析问题、解决问题，综合运用所学知识独立工作的能力，并能从技术、经济、环境与社会等多方面综合考虑，为将来在排水工程的实际工作岗位上工作打下坚实的基础。1.1.3 设计内容1.分析自然现状的排水条件，经济合理的确定城市排水体制。2.并确定排水管网的走向和位置，并进行经济比较。3.泵站的数量和规模。4.确定污水厂位置和规模。5.进行管网的水力计算。6.确定污
16、水和污泥的处理流程，进行各构筑物的设计计算。7.进行经济概算，成本核算。8.绘制相关图纸。1.2 设计原始资料1.2.1 地形与城市规划资料1.城市地形与总体规划平面图一张，比例 1：10000。2.城市各区人口密度与居住区生活污水量标准（平均日）：表 1-1 城市人口密度与生活污水量标准指标区域人口密度（人/公顷）污水量标准（升 /人 日）区 200 140区 150 1203.城市各区中各类地面与屋面的比例（%）：表 1-2 地面与屋面比例区域 各种屋面混凝土与沥青路面 碎石路面非铺砌土路面公园与绿地区 50 20 10 10 10区 40 20 10 10 204.工业企业与公共建筑的排
17、水量和水质资料：哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 3 -表 1-3 工业企业与公共建筑的排水量和水质资料企业或公共建筑名称平均排水量 m3/d最大排水量 m3/dSSmg/lCODmg/lBOD mg/l总氮mg/l总磷mg/l PH水温A 厂 1000 50 800 1000 500 30 20 7 15B 厂 800 40 1000 1200 600 35 15 7 20火车站 500 30 300 450 300 20 7 7 15注：工业企业废水的特殊水质可以另行说明；如果企业与公共建筑的废水已经经过处理，按处理后的水质填写。1.2.2 气象资料1.气温（）等资料见表 1-4。 表 1
18、-4 气象资料年平均气温（） 5 月平均最高（） 20年最低气温（） -30 月平均最低（） -15年最高气温（） 28 月平均气温（） 4湿度在-10以下的天数 100 湿度在 0以下的天数 120降雨量（mm/年） 400 年蒸发量（ mm/年） 2002.常年主导风向：西北。1.2.3 地质资料城市的地质资料见表 1-5。表 1-5 地质资料土壤性质 冰冻深度 m 地下水位（在地表下）m 承载力 kpa排水管网在干管处一般性资料 粘土 -1.8 -8.0 250污水总泵站与污水处理厂址处 亚粘土 -1.8 -9.0 2501.2.4 受纳水体水文与水质资料受纳水体为河流时，污水处理厂排放
19、口处理资料见表 1-6。哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 4 -表 1-6 受纳水体水文与水质资料流量m3/d流速m/s水位标高m水温 DO mg/lBOD mg/lSS mg/lSS 允许增加量 mg/l最小流量时（月平均） 210 1.2 92.0 4 4 1.0 1.2 0.1最高水位时 400 4.0 96.0 20 6 1.0 1.0 0.1常水位时 300 2.5 94.0 15 5 1.0 1.1 0.1在污水总排放口下游 50 公里处有风景区，要求 BOD1.5 mg/l 。哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 5 -第 2 章 城市排水管网设计与计算2.1 城市排水管网设计原则2
20、.1.1 排水系统的规划设计原则排水系统是控制水环境污染、改善和保护环境的重要设施，同时也是人民身体健康、日常生活以及厂矿企业发展的保障措施。因此，排水工程的规划与设计必须在区域规划及城市工业企业的总体规划基础上进行。排水系统的规划与设计应遵循以下原则：1.要认真贯彻执行宪法中“国家保护环境和自然资源，防治污染和其它公害”以及环境保护法 、 水污染防治法 。坚持经济建设、城市建设、环境建设同时规划、同时实施、同时发展的原则，开展以城市为中心的环境综合治理，以实施经济效益、社会效益和环境效益的统一，在这些指导思想下，进行排水工程的规划与设计。2.认真贯彻“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利”
21、的环保方针，正确安排好工农、城市、生产、生活等方面的关系，使经济发展和环境保护统一起来，注意预防和消除对环境的污染。3.排水工程的规划应符合区域规划及城市和工业企业的总体规划，并应与城市和工业企业中其它单项工程设施密切配合，互相协调。4.排水工程的设计应全面规划，按近期设计，考虑发展有扩建的可能性，并应根据使用要求和技术经济的合理性等因素，对近期工程做出分期建设安排。5.在规划与设计排水工程时，必须注意要认真执行有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。 必须执行国家关于新、改、扩工程实行防治污染的“三同时”规定。6.排水系统的规划与设计，要与邻近区域的污水、污泥处理与处置相协调。必须在较大范围
22、内综合考虑。7.排水系统的规划与设计，应处理好污染源治理与集中处理的关系。对工业废水要进行适当的预处理，达到要求后排入城市排水系统。哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 6 -2.1.2 排水管网定线原则排水管网的定线原则是：应尽可能在管线较短和埋深较浅的情况下，让最大区域的污水自流排除。定线时通常考虑的因素是：地形和竖向规划；排水体制；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线和构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况以及发展远景和修建顺序等。地形一般是影响管道定线的主要因素，定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般应顺坡排水。地形标高较高的污水不要经较低地区
23、泵站排水。排水管网定线的顺序应当是先确定污水处理厂的位置，然后依次确定主干管、干管、支管的位置。污水厂应设在河流下游，地下水流向的下游，城市主导风向的下风向。管道埋深和泵站数量直接影响到工程总造价，管网定线需做方案比较，选择最合适的管线位置，使其既能减少埋深，又可少建泵站。排水管道定线应尽量避免或减少管道与河流、山谷、铁路及地下构筑物交叉，以降低施工费用，减少养护工作的困难。当排水干管与等高线垂直时，排水干管一般采用双侧集水；当排水干管与等高线斜向相交时，排水干管一般采用单侧集水。当排水干管双侧集水时，干管间距一般为 6001000m；当排水干管单侧集水时，干管间距一般为 600800m。2.
24、2 设计依据及排水体制的选择2.2.1 设计依据设计依据包括：1.GBJ14-87 室外排水设计规范 ；2.GB8978-1996 污水综合排放标准 ；3.GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准 ；4.CJ3082-99 污水排入城市下水道水质标准 ；5.长春地区 A 市排水工程设计任务书 ；6.给水排水设计手册 ；哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 7 -7.A 市总体规划平面图；8.土建、市政工程估算定额标准。2.2.2 排水系统体制的选择在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水。这些污水是采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除。污水的
25、这种不同排除方式所形成的排水系统，称作排水系统的体制，简称排水体制。排水系统的体制，一般分为合流制和分流制两种类型。合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。现在常用的是截流式合流制排水系统，这种系统实在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管和截流干管相交之前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水处理厂。合流制特点如下：1.从环境保护方面来看，它将生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的。可是雨天时有部分混合污水经溢流井溢入水体，使水体遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。但此缺点可在溢流出水口附近设置
26、雨水污水存储池以减轻城市水体污染。2.从工程造价方面来看，截流主干管尺寸很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应地增高。但据国外有的经验认为合流制排水管道的总造价比完全分流制一般要低 20%40%。3.从维护管理方面来看，晴天只是部分流，管内流速较低，易产生沉淀；雨天时接近满管流，管中的沉淀物易被暴雨水冲走，故可减低管道维护管理费用。但是晴天与雨天流入污水厂水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。排除生活污水、城市污水或工业废水的系统称污水排水系统；排除雨水的系统称雨水排水系统。分流制
27、特点如下：1.从环境保护方面来看，生活污水和工业废水全部送往处理厂进行处理，使受纳水体免遭受污染。但分流制对初将雨水不能采取处理，造成初降雨水的污染，有时还很严重。2.从工程造价方面来看，由于分流制雨水、污水分流而多设一条雨水排水系统，但管径可适当减小，该市又有较好的接纳水体，雨水可就近排除。且分哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 8 -流制可以分期建设，缩短工期，提高效益，适合我国国情。3.从维护管理反面来看，分流制可保证城市污水在水管内的流速不致太小而发生淤积，同时进入污水厂的水质水量变化小，有利于污水厂的运行管理。所以，根据城市工业企业规划，环境保护的要求，污水的利用情况，原有的排水设施，
28、水质、水量、地形、气候等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提下，综合考虑，确定本设计采用分流制排水系统。2.3 城市污水管网计算2.3.1 城市污水管网设计方案的确定1.污水厂位置的选择 综合考虑 A 市地形、地势及河水流向、风向等因素，将污水厂址选在该市东南角，靠近岸边又与岸边留有一定距离，且离市区符合卫生防护要求（污水厂距居民区大于 300m） 。污水厂设在河流下游，不会对城市的饮用水源及自然景观产生污染。同时污水厂处于城市常年主导风向的下风向，不会对城市产生空气污染。污水处理厂工程地质条件较好，交通方便，靠近受纳水体，处理后的水可以就近排放。2.污水管道定线 依据城市地形，将 A 市按
29、城市分区也划分为两个排水区域，并设计出两种方案，以便于进行方案比较。两种设计方案分别为方案 A 和方案 B。 （1）方案 A：根据城市的地形特点，两个区的地势均坡向河流，地面坡度不大，故区和区均采用正交截流式布置方案。区干管沿垂直（近似）等高线方向布置，干管采用双侧集水；区街区规划较为整齐，但街道与等高线斜交，故定设干管与等高线斜向相交，干管采用单侧集水。此方案共设有两根主干管，穿越两次铁路，穿越一次河流。（2）方案 B：由于该市街区规划较为规整，仅区火车道东侧区域街区形状有些辐射状，故方案 B 只改动区火车道东侧区域排水管道的走向，将方案 A 中的与等高线垂直（近似）铺设的干管改为与等高线平
30、行（近似）铺设，但仍满足污水顺坡自流排除的原则，在街区的最东侧设主干管收集来自干管的污水。在管网布置中，两区沿河布置的污水主干管都得穿越一次铁道，穿越铁道需要顶管施工。区污水主干管在收集齐区污水后还得采用倒虹管施工方式哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 9 -过河，在与区污水主干管会合后将城市污水共同送入城市污水处理厂进行二级处理。2.3.2 城市污水管网 A 方案水力计算1.街区编号并计算面积、比流量 按各街区的平面范围计算出街区面积。由原始资料可知，区人口密度200cap/ha，污水量标准 140L/（cap d） ；区人口密度 150cap/ha，污水量标准 120L/（capd） 。经计
31、算统计， 区街区面积总计 823.7ha，人口数为164740 人，区街区面积总计 482.05ha，人口数为 72308 人。比流量q0（L/ （s ha） ） ，可用下式求得：（2-1）0864npqA式中 n居住区生活污水定额（L/（cap d） ） ；p人口密度（cap/ha） 。则区比流量：q0=140*200/86400=0.324 L/（s ha）区比流量：q0=120*150/86400=0.208 L/（s ha）2.划分设计管段，计算各管段的设计流量 方案 A 中管网定线、设计管段的划分见图 2-1。由原始资料可知， A 市有两家工业企业和一个火车站，排水量分别如下：（1）
32、A 厂最大时排水量 50m3/h，设计秒流量 13.89L/s；（2）B 厂最大时排水量 40 m3/h，设计秒流量 11.11L/s；（3）火车站最大排水量 30 m3/h，设计秒流量 8.33 L/s。各设计管段的设计流量通过计算机进行计算，本设计是初步扩大设计，只对干管和主干管进行设计计算，具体见附录 1 中污水管道方案 A 电算结果。3.设计规定 污水管道在设计时要满足以下规定：（1）最小流速：为防止管道淤积，根据设计规范及有关运行经验，污水管道最小流速定为 0.6m/s。哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 10 -B倒 A倒倒106. 104. 102.10.10.102.104.10
33、6.108.12345678910213421091876 234253102987263243563789395679810282384567890128107987675436439401243456543521504987565789601627217069876535(103)(0) (5)106(107)(8)(109)(13)(1)(15)(6)()(8)(9)12倒 倒倒图 2-1 A 方案污水管网平面布置图B倒 A倒倒106. 104. 102.10.10.102.104.106.108.12345678910213421091876 234253102987263243563
34、78795685936439401243456543521504987565789601627217069876535(10)(0) ()103(10)(5)(10)108(10)(1)(1)(3) 1415(6)7倒倒73745767843821808678902(4)(7)图 2-2 B 方案污水管网平面布置图（2）最小管径：为防止管道淤积，减少清通次数，街区和厂区内连接管哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 11 -道的最小管径采用 200mm，街道管（支管、干管、主干管）的最小管径采用300mm。（3）最小设计坡度：管径为 200mm 时，采用最小设计坡度为 0.004；管径为 300mm
35、 时，采用的最小设计坡度为 0.003。（4）不同管径的最大设计充满度见“城镇排水工程设计规范” 。（5）最大埋深：根据当地地下水位及地质情况，管道最大埋深采用6.406.50m。（6）最小覆土厚度：必须满足三点要求：防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道，要求管内底标高在冰冻线以上 0.15m；防止管壁因地面荷载而受道破坏，要求覆土厚度大于 0.7m；满足街坊污水连接管衔接的要求。4.管道起点埋深的确定 管道起点埋深要考虑冰冻深度、覆土厚度和管道连接要求，通过计算确定。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。有保
36、温措施或水温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以加大，其数值应根据该地区或条件相似地区的经验确定。该地区最大冰冻深度为 1.80m，则干管起端管底埋深可为 1.65m。覆土厚度采用 0.70m。满足连接要求所需的管道埋深按下式计算：H= h IL Z1 Z2 h （2-2）式中 H所需的管道起点的最小埋深（m） ；h街区管起点出户管最小埋深，一般采用 0.500.70m；Z1管道起点地面标高（m） ；Z2街区管起点地面标高（m） ；I 街区管和污水支管的坡度；L 街区管和污水支管的长度（m） ；h 街区管和污水支管的管内底高差（m） ，高差取 0.1m。各干管管段起点埋深计算结果见表 2-1
37、，并与冰冻深度和覆土厚度相比较之后，得出最终干管起点埋深 H。冰冻线在地下 1.8m 处，覆土厚度为0.7m。5.控制点的确定 在污水排放区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。确哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 12 -定控制点的标高一方面应根据城市竖向规划，保证排水区域内各点的污水都能排出，并考虑发展，在埋深上留有余地。另一方面，不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。根据 A 方案地形及管网布置的特点，39 点为区管网的控制点，该点埋深为 1.82m；1 点为区管网的控制点，该点埋深为 2.12m。表 2-1 方案 A 各干管起点埋深计算表 （m）管段编号 h I L
38、Z1 Z2 h H H16 0.5 0.004 830 103.20 105.00 0.1 2.12 2.12715 0.5 0.004 750 104.60 106.30 0.1 1.90 1.901621 0.5 0.004 550 103.00 104.30 0.1 1.50 1.652225 0.5 0.004 550 102.60 104.10 0.1 1.30 1.652631 0.5 0.004 500 102.60 103.40 0.1 1.80 1.803238 0.5 0.004 850 102.60 103.60 0.1 3.0 3.03946 0.5 0.004 580
39、 105.00 106.10 0.1 1.82 1.824754 0.5 0.004 580 105.90 107.20 0.1 1.62 1.655563 0.5 0.004 830 106.90 107.80 0.1 3.02 3.026472 0.5 0.004 530 107.40 107.80 0.1 2.32 2.327381 0.5 0.004 800 105.60 107.10 0.1 2.3 2.38292 0.5 0.004 520 104.80 105.60 0.1 1.88 1.8893102 0.5 0.004 830 102.50 105.00 0.1 1.42 1
40、.656.管网水力计算 管道的水力计算通过计算机进行计算，结果见附录 1。7.管道穿越铁路 管道在设计中有主干管穿越铁路，其中区穿越铁路的排水管道管径为700mm，区穿越铁路的管道管径为 500mm。管道在穿越铁路的时候应按以下要求进行：（1）管线最好垂直于铁路，以缩短穿越长度。（2）穿越的管道在可能的条件下宜争取敷设在铁路下已有的涵洞中。（3）穿越铁路的管道，其断面、坡度、流速、流量等设计数据宜与上下游管段相同或相当，高程应相互衔接。但管道结构尺寸应按照相应的外部荷载计算，并经当地有关铁路交通管理部门同意。（4）由于被穿越的铁路连接被河分开的区与区，铁路车流量大，所以采用套管顶管法施工。采用
41、顶管施工时应注意覆土厚度、水质情况、地下水位等条件。套管管材一般采用加固管，管径不小于 900mm。污水管道敷设在套管内通过，并设事故排出口和为排除套管内积水的措施。两端设检查井，井位宜在车轮或荷载压力线以外，并在路堤坡脚或路堑以外。哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 13 -（5）套管管顶与铁路轨底之间的垂直距离应不小于 1.2m。8.管道穿越河流 管道在设计中有主干管穿越河流，且过河前管道直径是 700mm。由于河面与河滩叫宽阔，河床深度较大，采用多折型倒虹管过河。多折型倒虹管，一般敷设 2 条工作管道，其位置宜设在河床、河岸不受冲刷的地段。河流两端设置倒虹管进出水井并不受洪水淹没，井内应有
42、闸槽闸板或闸门、排气阀和排水装置。进水井内应备有冲洗设施和事故排出口。井的工作室高度（闸台以上）一般为 2m。井室人孔中心应尽可能安排在各条管道的中心线上。位于倒虹管前的检查井，应设置沉泥槽。为防止河底冲刷而损坏管道，不通航河流水平管外顶距河底高差不小于0.5m；通航河流其高差不小于 1.0m。多折型倒虹管的上行下行斜管与水平管的交角一般不大于 30，本设计采用 15角。倒虹管内设计流速应不小于0.9m/s，也不应小于进水管内流速。当流速达不到 0.9m/s 时，应加定期冲洗措施，冲洗流速不小于 1.2m/s。倒虹管采用钢管，其中一条发生事故时另外一条在提高水压线后并不影响上游管段正常工作仍能
43、通过设计流量。倒虹管的水力计算：由管网的水力计算结果可知倒虹管的设计流量为 175.26L/s，倒虹管长为600m，共四只 15弯头。倒虹管上游管道流速 =0.82m/s。采用两条管径相同而平行敷设的工作管线，管径 D=325mm，每条倒虹管流量 q=175.26/2=87.63 L/s。查表得 D=325mm，q =87.63 L/s， i=0.0047， =1.01 m/s0.9m/s，同时 =1.01 m/s0.82m/s 。 倒虹管沿程水头损失h0=il=0.0047600=2.82m进口局部水头损失h1= =0.5 =0.026m2vg21.098出口局部水头损失h2= =1.0 =
44、0.052m22.弯头局部水头损失h3= ， =0.15，4 只弯头2vg哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 14 -h3=40.15 =0.312m21.098倒虹管全部水头损失H =2.82+0.026+0.052+0.312=3.21m9.泵站设置地点的确定 在排水系统中，由于地形条件等因素的影响，通常可能设中途泵站、局部泵站、终点泵站。当管道埋深接近最大埋深时，为提高下游管道的管位而设置的泵站称为中途泵站。若将低洼地区的污水提升到地势高地区管道中；或是将高层建筑地下室、地铁、其它地下建筑的污水抽送到附近管道系统所设置的泵站称为局部泵站。此外，污水管道系统终点埋深通常很大，而污水理构筑物因
45、受受纳水体水位的限制，一般须埋深很小或设置在地面上，因此须设置泵站将污水抽升至处理构筑物，这类泵站称为终点泵站或总泵站。本设计中主要采用的是中途泵站和总泵站。据设计原始资料，排水管网干管处地下水位-8.0 m，污水总泵站与污水处理厂址处地下水位 -9.0m。主干管的终端埋深由水力计算可知为 8.20m，可不设提升泵站；主干管 在 108 点的埋深为 7.54m（见水力计算表） ，后续的埋深都已超过地下水位。但此点已在管网后段，考虑到提升主干管后下游干管能顺利接入且管道提升前后埋深较为均匀，将污水提升泵站改设在 107 点。107 点的埋深为 6.08m，提升后污水管道埋深在冰冻线以上 0.15
46、m，即 1.65m，提升高度为 4.43m。总泵站设在管网终端，城市污水处理厂内。2.3.3 城市污水管网 B 方案水力计算1.划分设计管段并计算各管段的设计流量 方案 B 中管网定线、设计管段的划分见图 2-2。设计中采用两条主干管，穿越两次铁路的方案。各设计管段的设计流量通过计算机进行计算，计算结果见附录 2 中污水管道 B 方案水力计算表。2.确定各管段的起点埋深 如前所述，各干管起点埋深计算结果见表 2-2。3.控制点的确定B 方案控制点的选取同 A 方案。4.管网水力计算B 方案管道水力计算的计算结果见附录 2。哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 15 -表 2-2 方案 B 各干管起
47、点埋深计算表 （m）管段编号 h I L Z1 Z2 h H H 终7379 0.5 0.004 720 106.40 107.20 0.1 2.68 2.688085 0.5 0.004 940 105.70 107.20 0.1 2.86 2.868693 0.5 0.004 840 104.40 105.80 0.1 2.56 2.565.中途泵站的确定主干管的终端埋深为 8.63m，不需要中途提升。主干管 的情况同方案A 中主干管的情况，在 104 点设中途提升泵站，中途泵站将管道埋深由6.08m 提升到 1.65m，提升高度为 4.43m。总泵站设在管网终端，位于污水处理厂内。 2.
48、3.4 城市污水管网结果分析根据电算初步结果，确定 A 方案和 B 方案均须设一个中途泵站 ,泵站的位置及提升高度方面条件相同，两套方案都穿越铁路两次。本设计主要考虑的是管网造价问题。表 2-3 A、B 方案经济比较方案 A 方案 B设中途泵位置 107 点 107 点泵站设计水量（L/s） 124.23 124.23水泵静扬程(m) 4.43 4.43泵站造价(元) 621150.0 621150.0终点埋深(m) 8.20 8.63总管长（m） 32970.0 35940.0管网总造价(元) 6136883.0 6435718.0总造价(元) 6758033.0 7056868.0由上表可
49、以看出 A 方案的总造价要比 B 方案的少，在满足同样的城市排水要求下，最后选择 A 方案为最终的设计方案。2.4 城市雨水管道水力计算2.4.1 雨水管道定线该市区和区地形均坡向水体，本次设计仅选一条街道进行雨水管道水力计算。所选街道位于城市区，雨水干管将收集的雨水直接就近排入河流。哈尔滨工业大学毕业设计（论文）- 16 -但在实际工作中应注意在分流制排水系统中，地面雨水能以最短距离靠重力就近排入水体，应少出现逆坡排水。若有重要广场，在雨水管道布置时注意避让，避免雨水管道穿越广场。2.4.2 主要设计参数的确定1.长春地区 A 市暴雨强度公式 经查给水排水手册 ，长春暴雨强度公式为：q= （2-3）0.761(8lg)5Pt式中 q 设计暴雨强度（L/sha） ；P 设计重现期,据 A 市实际，取 P=1 年；t 设计降雨历时(min)
