给水排水管道系统课程设计.doc

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1、前言 水是人类生活、工农业生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。特别是近现代史中，随着人类居住和生产的城市化进程，给排水工程己经发展成为城市建设和工业生产的重要基础设施，成为人类生命健康安全和工农业科技与生产发展的基础保障。 从天然水体取水，为人类生活和生产供应各种用水，用过的水再排回天然水体，水的这一循环过程就称为水的人工循环，又可称为水的社会循环。在水的人工循环中，人类与自然在水质、水量等方面都存在着巨大的矛盾，这些矛盾的有效控制和解决，是通过建设一整套工程设施来实现的，着一整套工程设施的组合体就称为给水排水工程。所以，给水排水工程就

2、是在某一特定范围内（如一个城市或一个工厂等），研究水的人工循环工艺和工程的技术科学。其主要内容包括水的开采、加工、输送、回收和利用等工艺和工程，通常由水资源与取水工程、水处理工程和给水排水管道工程等部分组分。 给水排水工程的目的和任务，就是保证以安全使用、经济合理的工艺与工程技术，合理开发和利用水资源，向城镇和工业供应各项合格用水，汇集、输送、处理和再用利用污水，使水的人工循环正常运行；以提供方便、舒适、卫生、安全的生活和生活环境；保障人民健康与正常生活，促进生产发展，保护和改善水环境质量。1 PrefaceThe water is the important resource of huma

3、nity lives, the industry and agriculture production and the social economy developments .The scientific how to use water and draining water are the most important in the human social history and social activity and one of production active contents.Specially in the near contemporary history, along w

4、ith the human housing and the production urbanized advancement,the project of the give and drain water is become into the urban construction and the industrial production important infrastructure, becomes the humanity life 、health security 、 industry 、agriculture science technology and the productio

5、n development foundation safeguard. Natural water from the water body for human life and the production and supply of water, the water used to row back to the natural water, the water cycle process is called artificial water cycle, water can be called the social circle. Artificial circle in the wate

6、r, mankind and nature of water quality, water and so on there has been a great contradictions, and these contradictions and solve the effective control is a set of works by building facilities to achieve, and the combination of a set of engineering facilities called on the water supply and drainage

7、works. Therefore, the water supply and drainage projects in a particular area (such as a city or a factory, etc.), the study of artificial water cycle process and the technical and scientific works. Its main contents include water extraction, processing, transmission, such as recycling and the use o

8、f technology and engineering, usually by the water resources and water works, water treatment works and water drainage works and some other components。目录第一章 设计任务及资料11.1设计题目11.1.1原始资料11.1.2课程设计内容11.1.3设计参考资料21.1.4设计成果21.1.5要求21.1.6其他：2第二章 给水管网设计与计算32.1 给水管网布置及水厂选址32.2 给水管网设计计算32.2.1 最高日用水量计算32.3 管网水力

9、计算72.2.1一区管网水力计算72.2.2 二区管网水力计算8第三章 污水管网设计与计算153.1 污水设计流量计算153.2 污水管道水力计算163.2.1设计要求163.2.2 污水管道水力计算16第四章 雨水管网设计与计算194.1 雨水管网设计流量194.2 雨水管渠设计参数204.2.1设计参考数据204.2.2设计流速204.2.3最小坡度204.2.4最小管径204.3 设计内容20第四章 总结221河南城建学院第一章 设计任务及资料1.1设计题目： 海口 市给水排水管道工程设计。1.1.1原始资料1、城市总平面图1张，比例为1：10000。2、城市各区人口密度、平均楼层和居住

10、区房屋卫生设备情况：分区人口密度（人/公顷）平均楼层给排水设备淋浴设备集中热水供应3208+3505+3、城市中有下列工业企业，其具体位置见平面图：1） A工厂，日用水量8000吨/天，最大班用水量：3000吨/班，工人总数3000人，分三班工作，最大班1200人，其中热车间占 30 %，使用淋浴者占 80 %；一般车间使用淋浴者占 20 %。2） B工厂，日用水量5000吨/天，最大班用水量：2000吨/班，工人总数5000人，分三班工作，最大班2000人，热车间占 30 %，使用淋浴者占 90 %；一般车间使用淋浴者占 10 %。3） 火车站用水量为 18 L/s。4、城市土质种类为粘土，

11、地下水位深度为 7 米。5、城市河流水位： 最高水位：59米，最低水位：50米，常水位： 55米。6、城市地面覆盖情况：地面种类面积（%）屋面50混凝土路面20草地301.1.2课程设计内容：1、城市给水管网初步设计1） 城市给水管网定线（包括方案定性比较）；2） 用水量计算，管网水力计算；3） 清水池、水塔容积计算、水泵扬程计算4） 管网校核；（三种校核人选一种）5） 绘图（平面图、等水压线图）2、城市排水管网初步设计。1） 排水体制选择2） 城市排水管网定线的说明；3） 设计流量计算；4） 污水控制分支管及总干管的水力计算；5） 任选1条雨水管路的水力计算（若体制为分流制）；6） 绘图（平

12、面图、纵剖面图）1.1.3设计参考资料1、给排水设计手册第一册或给排水快速设计手册第5册2、给排水管道系统教材1.1.4设计成果1、设计说明书一份（包括中英文前言、目录、设计计算的过程、总结）2、城市给水排水管道总平面布置图1张，比例尺为1：10000（1号图）；3、给水管网等水压线图1张（3号图）；4、污水总干管纵剖面图1张（由指导教师指定某一段，长度大约1000米左右）（3号图）；1.1.5要求1、按正常上课严格考勤；2、设计说明书要求条理清楚，书写端正，无错别字；图纸线条、符号、字体符合专业制图规范）；3、按时完成设计任务1.1.6其他：1、设计时间：2013-2014学年第一学期（第1

13、5、16周 12月16号-12月28号）2、上交设计成果时间： 16周周五下午3、设计指导教师：谭水成 、张奎、宋丰明、刘萍第二章 给水管网设计与计算2.1 给水管网布置及水厂选址该城市有一条自北向南流的河流，水量充沛，水质良好，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势比较平坦没有太大的起伏变化。城市的街区分布比较均匀，城市中各工业企业对水质无特殊要求。因而采用统一的给水系统。城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。考虑要点有以下： 1.定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。干管的间距一般采用500m800m 。 2.循水流方

14、向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置从用水量较大的街区通过。干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。 3.干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量少穿越铁路。减小今后检修时的困难。 4.干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在8001000m左右。 5.力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用。输水管线走向应符合城市和工业企业规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。城市的输水管和配水管采用钢管（管径）1000mm时）和铸铁管。配水管网共设17个环。 另外考虑到河流将该城市分成两半，为了安全供水起见在河流的上游铺设倒虹管，在其两岸应设阀

15、门井，阀门井顶部标高应保证洪水时不被淹没。井内有阀门和排水管等。倒虹管顶在河床下的深度不小于0.5m，在航道线范围内不应小于1m，倒虹管使用钢管并须加强防腐措施。对水厂厂址的选择，应根据下列要求，并且通过技术经济比较来确定：（）、给水系统布局合理；（）、不受洪水威胁；（）、有较好的废水排除条件；（）、有良好的工程地质条件；（）、有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；（）、少拆迁，不占或少占良田；（）、施工、运行和维护方便。2.2 给水管网设计计算2.2.1 最高日用水量计算城市最高日用水量包括综合用水、工业生产用水及职工生活用水及淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。表2-1

16、人口统计表分区人口密度（人/公顷）面积（公顷）人口数（人）1区320375.711202272区3502409.20843219 海口市位于海南，一区总人口12.02万人，参考给水排水管道系统教材表42可知该城市中小城市，故综合生活用水定额采用290L/（人d），用水普及率为100%。二区总人口84.32万人，参考给水排水管道系统教材表42可知该城市为大城市，故综合生活用水定额采用380L/（人d），用水普及率为100%。 1.一区最高日用水量计算(1)一区最高日综合生活用水量Q1 ：Q1=qNf Q1城市最高日综合生活用水，m3d；q城市最高日综合用水量定额，（人d）；城市设计年限内计划用水

17、人口数；f城市自来水普及率，采用f=100%所以最高日综合生活用水为： Q1=qNf=29010-3120227100%=34865.83 m3d (2)一区工业用水量工业企业职工的生活用水量：Q2=0工业企业职工的淋浴用水量：Q3 =0（3）工业生产用水量：Q4 =0(4) 二区市政用水量浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算，每天浇洒2次，浇洒道路按5%计。Q5 =375.7110420%1.010-325%=75.14 m3d绿化用水量Q5=375.71104 30%210-35%=112.71 m3d(5) 火车站用水量： Q7=0 (6)城市的未预见水量和管网漏失水量按最高日用

18、水量的20%计算Q8=0.2（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）=7010.74 m3d最高日设计流量Qd：Qd1.20（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）=42064.42m3d(7)消防用水量根据建筑设计防火规范该城市消防用水量定额为40，同时火灾次数为2。城市消防用水量为： Q5=402=80L/S(8) 最高日最高时用水量Qmax=KhQd/24Kh时变化系数Qd最高日设计流量Qmax=KhQd/24=1.342064.42/24=2278.49 m3h(9) 一区清水池调节容积此清水池调节容积按最高日用水量的15%计算，清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则

19、清水池有效容积W为W=W1+W2+W3+W4W清水池总容积m3；W1调节容积；m3；消防储水量m3 ,按2小时火灾延续时间计算；W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的10%计算；W4安全贮量按(W1+W2+W3 )计算W1+W2+W3420664.4215%+0.0823600+42064.4210% 11092.1m3故W4取11092.1/6=1848.68 m因此：清水池总容积 W11092.1+1848.6812940.78m清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。2 二区最高日用水量计算(1)二区最高日综合生活用

20、水量Q1 ：Q1=qNf Q1城市最高日综合生活用水，m3d；q城市最高日综合用水量定额，（人d）；城市设计年限内计划用水人口数；f城市自来水普及率，采用f=100%所以最高日综合生活用水为： Q1=qNf=38010-3843219100%=320423.4 m3d (2) 二区工业用水量工业企业职工的生活用水量Q2工厂职工生活用水量采用一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算. Q2 =（90035+210025）/1000=84 m3d 工业企业职工的淋浴用水量Q3 淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算；A工厂：班次总人数热车间人数一般车间人数用水量(m

21、3d)最大班120036084024甲板90027063018乙班90027063018淋浴用水量：Q3 =24+18+18=60 m3dB工厂：班次总人数热车间人数一般车间人数用水量最大班2000600140038.0甲班1500450105028.5乙班1500450105028.5淋浴用水量Q6=38.0+28.5+28.5=95 m3d工业生产用水量Q4 Q4 =8000+5000=13000 m3d (3)市政用水量 浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算，每天浇洒2次 Q5 =2409.2010420%1.010-325%=10982.56 m3d 绿化用水量 Q5=2745

22、.64104 30%210-35%=823,692 m3d (4)火车站用水量 Q7=1886.4=1555.2m3d (5)城市的未预见水量和管网漏失水量 按最高日用水量的20%计算 Q7=0.2（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6）=67699.53 m3d 最高日设计流量Qd：Qd1.20（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6）=406197.18m3d (6)消防用水量 根据建筑设计防火规范该城市消防用水量定额为100，同时火灾次数为3。城市消防用水量为： Q5=1003=300L/S (7)二区最高日最高时用水量 Qmax=KhQd/24Kh时变化系数Qd最高日设计流量Qmax=K

23、hQd/24=1.6406197.18/24=27079.81 m3h因此清水池调节容积按最高日用水量的15%计算清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为W=W1+W2+W3+W4W清水池总容积m3；W1调节容积；m3；消防储水量m3 ,按2小时火灾延续时间计算；W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的10%计算；W4安全贮量按(W1+W2+W3 )计算W1+W2+W3483271.49.18%+0.323600+483271.410% 94851.45 m3故W4取94851.45/6=15808.58 m因此：清水池总容积 W94851.45+1580

24、8.58110660.03m取整数为：W=111000 m清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。2.3 管网水力计算2.2.1一区管网水力计算1 集中用水量集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，否则不计入集中用水量。从表（一）城市用水量变化情况表中可知：最大时集中流量为：q=02 比流量计算Qs=( Qh-q)/LQs=632.91/8973.46=0.07L/(ms)Qh为最高日最大时用水量 L/sq为大用户集中流量L/sL管网总的有效长度 m3 沿线流量计算qi

25、-jq si-ji-j有效长度；m 管段编号管段长度(m)管段计算长度(m)比流量L/(ms)沿线流量L/s36371413.73 706.870.0749.5836-401009.131009.1370.743738599.65 599.6542.063839573.78573.78 40.263940609.96609.9642.80 39-42814.49814.4957.114041789.50789.50 55.37 4142609.45609.4542.7642-451103.94 1103.94 78.284243818.71 818.7158.31 43441043.07521

26、.5437.5144-45816.44 816.4458.15累计8973.46632.914 节点流量qiq折算系数取.节点连接管段节点流量集中流量节点总流量（L/S)（L/S)（L/S)3636-37 36-4060.14 60.14 3737-38 36-3745.81 45.81 3837-38 38-3941.14 41.14 3938-39 39-40 39-4270.09 70.09 4040-41 36-40 39-4084.47 84.47 4140-41 41-4249.06 49.06 4241-42 42-43 39-42 42-45118.23 118.23 4342

27、-43 43-4447.91 47.91 4443-44 44-4547.83 47.83 4544-45 42-4568.23 68.22 累计632.91 632.91 5 管网平差：根据节点流量进行管段的流量分配的步骤：按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干损坏时才转输较大的流量，因此连

28、接管中可以分配较少的流量。见副表112.2.2 二区管网水力计算1.集中用水量集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，否则不计入集中用水量。从表（一）城市用水量变化情况表中可知：最大时集中流量为：q=(15.8+541.7+64.8) =622.3m3h=172.86L/s2 比流量计算Qs=( Qh-q)/LQs=(7522.17-172.86)/ 40994.689=0.18L/(ms)Qh为最高日最大时用水量 L/sq为大用户集中流量L/sL管网总的有效长度 m3 沿线流量计算qi-jq si-ji-j有效长度；mq

29、 s比流量管段编号管段长度m管段计算长度m比流量L/(ms)沿线流量L/s1-2797.45398.730.1871.77141-61445.421445.42260.17562-31157.1061157.106208.279082-51220.1261220.176219.631683-42.3939.3169.0744-51093.751093.75196.8755-6888.233888.233159.881945-81443.138721.59129.88626-7839.804839.804151.164727-8843.883843.883151.898947-101130.22

30、41130.224203.440328-9981.466490.73388.331949-101020.4121019.56183.52089-141207.64603.82108.687610-11261.78261.7847.120411-12988.21988.21177.877811-34967.23967.23174.101412-13960.68960.68172.922412-161067.011067.01192.061812-33674.66674.64121.435213-14365.88365.8865.858413-15864.38864.38155.588415-16

31、684.21684.21123.157815-18945.64945.64170.215216-17937.67937.67168.780617-18335.46335.4660.382817-19953.9953.9171.70219-20845.02845.02152.103619-221301.331301.33234.239419-251208.961208.96217.612820-211086.41086.4195.55221-221054.481054.48189.806422-231004.791004.79180.862222-26698.91698.91125.803823

32、-24246.13246.1344.303423-30962.11962.11173.179824-251013.511013.51182.431826-27542.22542.2297.599626-30816.51816.51146.971827-28668.58668.58120.344428-29606.16606.16109.108829-301016.651016.65182.99729-311090.891090.89196.360231-321035.31517.6693.178832-331209.091090.09196.216232-35592.98592.98106.7

33、36433-34821.07821.07147.792634-351011.221011.22182.0196总计43846.98240994.6897379.0444 节点流量Qiq折算系数取.节点连接管段节点流量 集中流量 节点总流量 量11-2,1-6165.97350165.973521-2,2-3,2-5249.841118249.841132-3,3-4188.6766188.676643-4,4-5182.9745182.974552-5,4-5,5-6,5-8353.137494.26447.397461-6,5-6,6-7285.6111285.611176-7,7-8,7-

34、10253.252253.25285-8,7-8,8-9185.0586185.058698-9,9-10,9-14190.27190.27107-10,9-10,10-11217.0408217.04081110-11,11-12,11-34199.5498199.54981211-12,12-13,12-16,12-33332.1486332.14861312-13,13-14,13-15197.1846197.1846149-14,13-1487.27387.2731513-15,15-16,15-18224.4807224.48071612-16,15-16,16-17242.0001

35、242.00011716-17,17-18,17-19200.4327200.43271815-18,17-18115.299115.2991917-19,19-20,19-22,19-25387.8289387.82892019-20,20-21173.8278173.82782120-21,21-22192.6792192.67922219-22,21-22,22-23,22-26365.3559365.35592322-23,23-24,23-30199.1727199.17272423-24,24-25113.3676113.36762519-25,24-25200.0223200.0

36、2232622-26,26-27,26-30185.1876185.18762726-27,27-28108.972108.9722827-28,28-29114.726660.59175.31662928-29,29-30,29-31244.233244.2333023-30,26-30,29-30251.5743251.57433129-31,31-32138.0879138.08793231-32,32-33,32-35198.0657198.06573312-33,32-33,33-34228.222228.2223411-34,33-34,34-35251.9568251.95683

37、532-35,34-35144.378144.378累计7367.862172.867522.175 管网平差：见副表26 管径的确定管径与设计流量的关系：qv2v（4q/v）公式中 D管段管径，m； q管段计算流量，m/s； 管段过水断面面积，m v设计流速，m/s；设计中按经济流速来确定管径进行平差，确定实际管径。平均经济流速与管径的确定管径mm平均经济流速（m/s）100400D 4000.6.90.91.4流量分配如下：8 一区：最高时流量初步分配：最高时设计流量是632.91L/s，进行流量的初步分配，如下表管段编号管段长（m）管径（m）分配流量（L/S）3637141425032.

38、93640100920027.24373860035078.713839574400119.85394061030050.053942814600239.994041789.5030061.664142609400110.7242451104600224.024243818.71600244.9243441043600292.834445816600340.669 二区最高时流量初步分配：最高时设计流量7522.17L/s，流量初步分配如下表：管段编号管段长度m管道直径mm分配流量L/s1-279725038.421-61445500204.392-311571008.582-51220500

39、2203-4939500179.564-51094700362.535-68886003005-8144311001329.936-78405001907-884435088.807-101130800532.058-998111001426.199-101020600290.349-1412081000994.0510-1126211001176.2411-1298830066.9411-349671100129012-1396180060012-1610671000100012-3367514001967.7213-1436610001073.0813-15864800651.6415-1

40、6684700380.8615-18946700474.0616-1793870040017-18335800598.4717-19954700359.9719-2084535093.1219-22130160030019-251209600316.2120-211086600260.5221-22105470043522-23100535091.8422-266991000940.5223-2424670040023-309621000872.224-251014800497.3426-2754210001041.7126-3081740010027-2866911001140.3928-2960611001244.2829-30101710001117.6829-31109116002661.9131-3210351600280032-3312