层三单元6户的居民楼给排水工程设计-城市工程课程设计.doc

泰州工业职业技术学院城市给排水管道工程课程设计设计计算说明书姓 名 庄雅 设计题目 课程设计 所属系部 化工学院 班 级 给排水1 学 号 1332109101 指导教师 前言 本次设计的内容是为11层三单元6户的居民楼设计一套完整的给排水和消防系统，包括给水，污水与雨水的排水管网。设计内容包括给水，排水管网的排布以及各设计管段的水力计算，需要对排水管的材质进行选择。因此本设计书包括设计的工程概况，包括该居民楼实际情况与设计资料，污水与雨水排水管网的设计的详细计算过程，以及详细数据表格等项目。摘要 本次的给排水管网设计任务是进行11楼三单元6户的居民楼的给水管网，污水排水管网和雨水排水管网的设计。根据课程设计任务书上所提供的各种数据及材料，并结合参考文献上的公式和经验数据，本次设计采用污废水分流制排放体系。具体内容包括给水和污水和废水干管及主干管的排水管网布置，首先在所提供的居民楼平面图上进行排水管网的初步设计，此时需要考虑流量要求、施工条件、成本节约等因素。其后确定管网排布设计无误后，进行排水设计管段的水力计算，其中包括各设计管段的管长、设计流量、管道数据的选取（流量、流速、管径、充满度）、管道输水能力、标高（地面、管内水面、管内底）、以及管道埋深等等。 目录第一章工程概况1.1.1给水31.1.2排水31.2规划范围41.2.1范围41.2.2用水定额41.2.3 用水时变化系数41.3 自然概况51.3.1 地理位置51.3.2 地形地貌51.3.3 地质51.3.4 水文地质61.3.5 地下水61.3.6 气候61.3.7 水量计算7第二章 方案72.1给水方案：72.1.1系统形成72.1.2水源水厂选址82.1.3输配水管线铺设设计82.1.4管材及设备选型结果82.2排水方案82.2.1区界划分及体制选择82.2.2污水厂位置及排放口位置82.2.3排水管线铺设设计82.2.3.2排水方案二92.2.4管材及设备选型结果9第三章 设计计算93.1给水计算93.1.1最高日最高时设计计算93.1.1.1 居住区及公共设施93.1.1.5市政用水量：103.1.1.6未预见水量及管网漏失水量计算：103.1.1.7消防用水量113.1.1.8清水池有效容积113.1.2管网计算123.1.2.1 比流量123.1.2.2 沿线流量123.1.2.3 节点流量133.1.2.4 流量分配133.1.3水压计算153.1.4 二级泵站的总扬程153.1.5管网核算（消防核算）163.1.5.1节点流量:163.1.5.2 节点流量173.1.5.3流量分配183.1.5.4二级泵站的总扬程203.2排水计算203.2.1污水管网20第1章 工程设计概括1、 本工程为住宅楼工程，总共11层，3单元，6户。2、 本设计包括给水、热水、污废水、雨水、消火栓及自动喷洒等系统。2、 给水系统五层及五层以下由城市给水管网供给，六层以上由小区生活变频泵组加压后供给。每户用水量单独计量，水表设在水表井内，水表至室内用水点的给水管敷设于建筑垫层内。每户厨房设一燃气热水器，供应生活热水。污水系统1、 首层生活污水与排出干管衔接处距高层排出立管3000mm排放2、 2层及2层以上污水经室内排水管道汇合后排至室外管网，均经污水池处理后排入市政管网。雨水、废水系统阳台设有雨水管，雨水汇合后排入室外消防给水系统1、 设计范围:本楼各层设有室内消火栓2、 系统设计:本楼消火栓系统由小区消防泵房引出的室外消防管网供给，由室外统一考虑供室内消火栓用水的水泵接合器。在本楼水设备间内设有消防定压系统。3、 消火箱有2种形式（1）单出口消火箱箱内设有DN=65mm消火栓一个，DN=65mm/L=25m水龙带一条，DN=19mm水枪一支及消防按钮和指示灯各一个。（2）双出口消火箱箱内设有DN=65mm消火栓二个，DN=65mm/L=25m水龙带二条，DN=19mm水枪二支及消防按钮和指示灯各一个。消火栓栓口高度距地面1.1m系统控制自动控制手动控制：由消火栓按钮直接启动水泵，并向消防中心报警。消防中心亦可直接启动消防加压泵，泵房内就地启动水泵。灭火器配置设计每层设置手提式干粉灭火器，设置详见每层平面图。另在地下二层变配电间设推车式灭火器。设置范围给水现状目前城区有统一给水，居民采用城区内上游河流供水管网系统，管径和管材都满足规划用水单位城区内规划用水主要包括:居民生活用水量，工业用水量，公建用水量，市政用水量1.1.2排水污水排水规划：居民生活污水，公共设施排水，工业废水共同排放其中工厂3个采用厂内自净并入污水干管雨水排水规划：采用直排式直接排入河流下游1.2规划范围1.2.1范围某城市范围为城镇故规划新建水厂一座，位于新区东北的河岸边。水厂厂址的地面高程和道路设计高程见规划图。1.2.2用水定额居民生活综合用水定额（含公建用水）：380L/人日（平均日）；工业用水定额：）；市政、绿化用水占管网漏失水量和未预见水量按以上各项和的20%计算。1.2.3 用水时变化系数按整个系统考虑：Kd=1.60；最高日用水量变化曲线如下：（用水量及供水量变化曲线）1.3 自然概况1.3.1 地理位置城镇位于江苏省西北部，地处苏、鲁、皖三省交界，介于北纬3402437340569、东经11621161165152之间。1.3.2 地形地貌城区属黄泛冲击平原，地势低洼平坦。地面高程一般在38.341.5m（与条件图不符时，以图纸为准）之间，西南略高于东北，地面坡降为1/30001/7000。1.3.3 地质城区大地构造位于山东台背斜与河淮台向斜交界部位。构造属黄河下游苏、鲁、豫、皖一带新生界凹陷区边缘。按国家地震裂度区划分，城区基本烈度为7度。最大冻土层深度24cm1.3.4 水文地质主城区一般桃汛在3月中旬至4月底出现，雨量一般在40mm左右，入汛一般在6月底至7月中旬。出汛一般在8月底至9月中旬。汛期雨量大小不等，汛期天数长短不等，少则20多天，多则150多天。根据水文站多年测报资料：河流常年平均水位36.5m，二十年一遇水位40m（与条件图不符时，以图纸为准），高于规划区大部分主城区。河流最大流量350立方米/秒，最大流速2.34米/秒，洪水频率百年一遇542毫米、五十年一遇458毫米、二十年一遇349毫米、十年一遇266毫米、五年一遇185毫米，最大含沙量49.7公斤/立方米（1965年统计），最小含沙量14.2公斤/立方米（1968年统计）。由于河床高，水位低，流程短，只在丰水期作季节性通航。暴雨强度公式：1.3.5 地下水主城区海拔较低，平均在38.341.5m左右，地下水位较浅，但水质差。地下水源主要分布于松散沉积层，该沉积层较厚，深度达300m以上，共分五个承压含水组，储水量为1520m3/Km2，可供开采的是第二、三层承压含水岩组，深埋分别为80120m和200m左右，地下水流向为西西南至北北东。1.3.6 气候属暖温带半湿润季风气候区，四季分明，日照充足，年平均气温在15左右，最冷月（一月）平均气温零下1.5左右；最热月（七月）平均气温27.9左右。年平均降水量630.44mm左右，无霜期200天左右。1.3.7 水量计算各镇建筑以6层建筑为主，街区面积可由图中量取，人口密度按宿舍床位号分别选用，1号采用280人/ha、2号采用300人/ha、3号采用320人/ha、4号采用350人/ha、5号采用380人/ha、6号采用400人/ha、7号采用420人/ha；工业企业用（污）水量以8.8、13.5、19.1、23.2、25.8L/S等数据选取。第二章 方案2.1给水方案：2.1.1系统形成采用环状管管网设计图形: 2.1.2水源水厂选址选在水源上游2.1.3输配水管线铺设设计2.1.3.1给水方案一 树状管网树状管网随着从水厂泵站或水塔到用户管线的延伸，其管径越来越小，显而易见，树状管网的供水可靠性较差。因为管网中的任一段管线损坏时，在该管线以后的所有管线就会断水。另外，树状管网末端，因用水量已经很小，管中的水流动缓慢，甚至停滞不流动，因此容易造成水质变坏。但这种管网的总长度较短，构造简单，投资较省。2.1.3.2给水方案二 环状管网环状管网中管线间连接成环状，当任一段管线损坏时，可以关闭附近的阀门，与其余的管线隔开，然后进行检修，水还可以从另外管线供应用户，断水的区域可缩小，从而增加供水的可靠性。结论：选方案2.1.4管材及设备选型结果2.2排水方案2.2.1区界划分及体制选择2.2.2污水厂位置及排放口位置2.2.3排水管线铺设设计2.2.3.1排水方案一2.2.3.2排水方案二结论：选方案2.2.4管材及设备选型结果第三章 设计计算3.1给水计算3.1.1最高日最高时设计计算3.1.1.1 居住区及公共设施S=152.3 hm, 人口密度为：320人/ hm总人数b=152.3320=48736人综合用水定额：370L/cap.d=48736370=18032320 L/d=18032 3.1.1.2 工业企业职工生活用水：=893.1.1.3 工业区职工淋雨用水：=1463.1.1.4工业区工业生产用水量：企业用水工业产值（万元/d）生产用水生产班制每班职工人数每班淋浴人员企业名称定额（m3/万元）复用率%一般高温一般高温企业一16.673004008,816,1624310160170230企业二15.8315030715业三3.88800816950950=14603.1.1.5市政用水量：城镇街道用水量定额：1.5L（次），每天浇洒一次。大面积绿化用水定额：2.0L（d），每天浇洒一次。浇洒道路：=535942绿化面积：=257460=1318.833.1.1.6未预见水量及管网漏失水量计算：=2287因此，设计年限内K镇最高日设计用水量：=13724.2最高日设计用水量：2287+13724=16011 最高日最高时设计用水量：=5.46=876.3=243.43.1.1.7消防用水量该城镇规划人口为2万余人，确定同一时间内的火灾次数为一次，一次灭火用水量为15。火灾延续时间按2.0h计。故火灾延续时间内所需总水量为：=1083.1.1.8清水池有效容积清水池调节容积：=7437水厂自用水量调节容积按最高日设计用水量的3%计算，则：=3%=1079消防用水量：=504清水池的安全储量可按以上三部分容积和的计算。因此，清水池的有效容积为:=105233.1.2管网计算3.1.2.1 比流量由于该城镇各区的人口密度、给排水卫生设备完善程度基本相同，干管分布比较均匀，可按长度比流量法计算比流量。配水干管计算总长度：=5799m设定工业企业的集中流量为：125.7则干管比流量为：=0.0204 3.1.2.2 沿线流量管段1-2的沿线流量为：=0.0204397=8.09各管段的沿线流量见下表。各管段的沿线流量计算管段编号管段长度(m)比流量L/(s.m)沿线流量(L/s)123970.02048.0912114058.2611103677.491181252.511291252.511071252.51984058.26873677.49654858.095155211.2533978.092355211.234485989463978.093.1.2.3 节点流量=0.5 （）各管段节点流量计算节点连接管段节点总流量(L/s)112,51,179.646212,239.646323，34，5314.59434，468.99551，53，6514.59646，65，698.99717，87，1075887，98，1189.13969，98，1295.38510107，11105111112，1110，1189.1312129，12115.3853.1.2.4 流量分配=244用两根管供水即V=122采用管径为300mm管径（mm）平均经济流速ve（m/s）D=1004000.60.9D4000.91.4粗分流量确定各管段管径管段编号管长管径（mm）粗分流量(L/s)1-2397400872-355235077.3543-439730062.7641-5552400875-648525036.2053-539725036.2054-639730053.7746-933230044.7841-728930060.3547-836720027.6778-940515013.5477-1012520027.67711-81251006.779-1225025039.39910-1136720027.67711-124051006.77初次分配流量图: 平差后，确定水头损失管段编号管长管径（mm）流量(L/s)水头损失139740080.071.06255235070.430.89339730029.280.37455240094.482.32548525077.174.3648525053.781.61739730040.252.31833230030.564.77928930081.360.61036720024.680.961140515035.097.151212520011.712.313.1.3水压计算2号节点上为控制节点，2号节点的最小服务水头为28m。按改点要求的水压标高213+28=241m，分别向泵站及高地水池方向推算，计算各点的水压标高和自由水压，将计算结果及相应节点处的地形标高注写在相应节点上：3.1.4 二级泵站的总扬程设:清水池底标高（由水厂高程设计确定）为200m200+0.5+=200.92则消防时清水池最低设计水位标高等于底池标高加安全贮量水深0.5m。泵站内吸、压水管路的水头损失取3.0m，则最高用水时所需二级泵站总扬程为：=241-200.92-0.5=42.58m3.1.5管网核算（消防核算）该城镇同一时间火灾次数为1次，一次灭火用水量为15L/s,从安全和经济角度考虑，失火巅峰设在3号节点，消防时个节点的流量，除3节点个附加15L/s的消防流量时，其余各节点的流量和最高时的相同，消防时，需要向管内供应的总流量为：224+15=2743.1.5.1节点流量:干管比流量为：=0.0210校核时各管段的沿线流量计算管段编号管段长度(m)比流量L/(s.m)沿线流量(L/s)123970.02048.0912114058.2611103677.491181252.511291252.511071252.51984058.26873677.49654858.095155211.2533978.092355211.234485989463978.093.1.5.2 节点流量=0.5 （）校核时各管段节点流量计算节点连接管段节点总流量(L/s)112,51,1724.646212,239.646323，34，5329.59434，468.99551，53，6514.59646，65，698.99717，87，1075887，98，1189.13969，98，1295.38510107，11105111112，1110，1189.1312129，12115.3853.1.5.3流量分配=127.84用两根管供水即V=63.92采用管径为350mm管径（mm）平均经济流速ve（m/s）D=1004000.60.9D4000.91.4校核时粗分流量确定各管段管径管段编号管长管径（mm）初分流量(L/s)1-2397400872-355235077.3543-439730047.7641-5552400875-648525036.2053-548525036.2064-639730038.7746-933230029.7841-728930075.3547-836720035.1778-940515021.0477-1012520035.17711-812510014.279-1212525024.39910-1136720030.17711-1240510014.27初次校核的分配流量图: 校核平差后 确定水头损失管段编号管长管径（mm）流量(L/s)水头损失139740074.730.5255235065.091.03339725023.940.6455240093.541.05548512568.862061.62739710039.221.82833215030.810.95928930081.60.821036720024.360.751140510017.530.281212520017.621.023.1.5.4二级泵站的总扬程设:清水池底标高（由水厂高程设计确定）为200m200+0.5+=200.92m泵站内吸、压水管路的水头损失取3.0m，则最高用水时所需二级泵站总扬程为：=241-200.92=43.08m3.2排水计算3.2.1污水管网平均综合污水定额取200L/cap.d综合污水定额为20080%=160L/cap.d3.2.1.1 生活污水比流量=0.741街坊面积河北区街坊编号面积（hm2）街坊编号面积（hm2）10.30210.2620.30220.2630.28230.1940.28240.2850.28250.1860.28260.2970.44270.2980.44280.4490.43290.44100.43300.44110.41310.44120.40320.40130.35330.40140.35340.35150.27350.35160.27360.35170.23370.27180.2380.23190.30390.23200.30400.30410.30污水干管和主干管设计流量计算表管段编号居住区生活污水量（综合生活污水量）设计流量(L/s)本段流量q1转输流量(L/s)合计平均流量(L/s)总变化系数Kz生活污水设计流量(L/s)本段(L/s)转输(L/s)街坊编号街坊面积（hm2）比流量qsL/(shm2)流量q1(L/s)123456789101112120.60.7410.440.442.31.011.01230.580.7410.430.440.872.32.002.00340.430.871.32.32.992.99450.651.31.952.34.494.49560.641.952.592.35.965.966520.810.7410.602.593.192.37.337.335270.710.7410.533.193.722.38.558.55780.413.724.132.39.509.508-90.474.134.482.310.3010.309230.604.484.922.311.3111.3110110.200.7410.20-0.152.30.340.3411120.470.7410.470.150.502.31.151.1512130.580.500.932.32.142.1413140.880.931.592.33.663.6614150.871.592.232.35.13-5.1315160.810.7410.812.232.832.36.516.5116170.700.7410.702.833.352.37.707.7017180.553.353.762.30.650.6518190.473.764.112.39.459.4519210.304.114.332.39.969.9620210.7410.194.334.522.310.404252.402122-4.524.522.310.40-42x294.4022230.260.194.524.712.310.8342x294.8323240.260.194.714.902.311.2742x295.27污水干管水力计算表管段编号管段长度L(m)设计流量Q(L/s)管道直径D(mm)设计坡度I()设计流速v(m/s)设计充满度降落量IL(m)h/Dh(m)12481.0130030.60.50.150.2023692.0030030.60.50.150.20341032.9930030.60.50.150.3145984.4930030.60.50.150.2956935.9630030.60.50.150.28652837.3330030.60.50.150.25527658.5530030.60.50.150.1978569.5030030.60.50.150.178-97010.330030.60.50.150.219236411.3135030.60.50.150.191011670.3430030.60.50.150.201112701.1530030.60.50.150.2112131012.1430030.60.50.150.301314983.6630030.60.50.150.291415945.1330030.60.50.150.281516846.5130030.60.50.150.2516-17657.7030030.60.50.150.1917-18560.6530030.60.50.150.1718-19699.4530030.60.50.150.2119-216451.9635030.850.50.170.1920-214452.4035030.850.50.170.1321-225294.4040031.00.650.260.1522-235494.8340031.00.650.260.1623-244395.2740031.00.650.260.13管段编号标 高（m）埋设深度（m）地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161712211210.5206.15205.95206205.854.723210.5209.5205.95205.75205.8205.64.73.934209.5208.5205.75205.41205.6205.293.93.2145208.5207.5205.41205.12205.292053.212.556207.5207.2205.12204.89205204.722.52.48652207.2206.7204.89204.59204.72204.472.482.23527206.7206204.59204.4204.47204.282.231.7278206205.5204.4204.23204.28204.111.721.398-9205.5205.2204.23204.02204.11203.91.391.3923205.2204.2204.02203.83203.9203.691.31.31101121221207.15206.95207206.9854.021112211207.21206.95206.74206.98206.774.023.431213210.2209.5206.74206.44206.77206.473.433.031314209.5209206.44206.15206.47206.183.032.831415209208206.15205.87206.18205.92.832.11516208207.5205.87205.62205.9205.652.11.8516-17207.5207.2205.62205.43205.65205.461.851.7417-18207.2207205.43205.26205.46205.291.741.7118-19207206.5205.26205.05205.29205.081.711.4219-21206.5206205.05204.86205.08204.991.421.0620-21206.5206.2204.67204.48204.5204.4121.7921-22206.2205.8204.48204.35204.41204.281.791.5222-23205.8205.2204.49204.34204.23204.081.571.1223-24205.2204.8204.34204.21204.08203.951.120.853.3 雨水计算3.3.1、雨水量计算（1）暴雨强度公式：11号-永安暴雨强度公式式中 q 设计暴雨强度（L/sha）； P 设计重现期（a）； t 降雨历时（min）；重现期：为1年，即P=1a降雨历时：式中 t 设计降雨历时（min）； t1 地面集水时间（min），取10min； t2 管渠内雨水流行时间（min）； m 折减系数，取2。（2）径流系数计算：根据规划的地区类别，采用区域综合径流系数，城区取0.6，大面积绿地取0.5。3.3.2 雨水管网定线：（1）充分利用地形，就近排入水体。雨水管渠应尽量利用自然地形坡度布置，要以最短的距离靠重力流将雨水排入附近的池塘、河流、湖泊等水体中。在每一排水流域内，结合建筑物及雨水口分布，充分利用各排水流域内的自然地形，布置管道，使雨水以最短距离靠重力流就近排入水体。在总平面图上绘出各流域的主干管、干管和支管的具体位置。在图上对管道及划分的面积进行编号，见附后图。（2）出水口布置：由于河流穿过城市，根据地型的变化，在河道两旁设分散式出水口，按就近原则把管道划分到各个出水口出。3.3.3 划分设计管段：把两个检查井之间流量不变且预计管径和坡度也不变的管段定为设计管段。对于长度大于350米以上的路段，划分23个设计管段，流量变化大、拐弯处设置检查井对管道划分。设计管段检查井从上游往下游依次编号。3.3.4 汇水面积划分：各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况进行划定。地形较平坦时，按就近排入附近雨水管道的原则划分；地形坡度较大时，按地面雨水径流的水流方向划分。并将每块面积进行编号，计算其面积并将数值标注在图上。见附后图。3.3.5 管段设计流量及管道水力计算：列表进行雨水干管的水力计算，求得各设计管段的设计流量。并确定各设计管段的管径、坡度、流速等值。管段设计流量:式中;径流系数 F管段划分面积 q暴雨强度得出设计流量后，设计管径、坡度，用水力计算器得出管段的输水能力、流速，再进行比较校核，确定管道的管径和坡度。管段编号管长汇水面积F（hm2)管内雨水流行时间（MIN）单位面积径流量Q0L/(s*hm2)设计流量管径水力坡度t2=L/vt2=L/V.1-2980.33501.99167.4256.093006.2-3800.611.991.67146.4389.323507.3-4901.1383.661.15130.751484006.4-5832.1214.810.71122.192595006.5-6602.7115.521.51117.573186007.6-7833.1727.030.261093466008.7-8193.2337.291.33107.783486006.8-9963.268.621.14101.67331.456006.9-10823.47710.060.997.09337.58600522-23980.55901.72168.193.59350623-25800.9621.721.11146.43140.87400625-27901.4482.831.38129.63187.7500627-281.4484.211.38129.63187.7500628-30831.8965.590.8119.73227500630-32602.1786.391.32114.81250.06600632-34832.4647.711.31107.732656006.34-10822.8839.020.9101.71293.236006.10-11656.369.920.8773.14647005.736-38980.44501.63170.9294.26350638-41800.751.631.17145.23137.39400641-44901.0342.921.41128.36186.6500644-45211.1344.331.45128.14189.63500645-46982.125.781.42123.56212.3500646-49602.737.20.9114.34249.1500649-52832.988.11.37106.28269.23600652-55963.019.070.9799.89347600655-58823.1910.040.976.734527005.570-61980.42701.75175.293.73352661-72800.7231.751.11149.73136.3940063.3.6 各设计管段上、下端的管内底标高和埋设深度计算：各条干管的起点一般都是这