给水排水管道系统课程设计(4).doc

给水排水管道系统课程设计题 目：漯河市给水排水管道工程设计 系 别：市政与环境工程学院 专 业：给水排水工程 姓 名： 学 号：024114 指导教师：谭水成 张奎 宋丰明 刘萍 完成时间：2013年12月28日 河南城建学院 2013年12月28日 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 humanity 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 with 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 production 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 water, 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 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 of 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1章 课程设计任务书1第2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4第3章 污水管网设计与计算133.1 污水设计流量计算133.2 污水管道水力计算13第4章 雨水管网设计与计算164.1 雨水设计流量计算164.2 雨水管道水力计算16第五章 设计总结17附录18给排水管道课程设计第1章 课程设计任务书一、 设计题目： 漯河 市给水排水管道工程设计。二、 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2307+1604+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10000吨/天，最大班用水量：4000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4000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 80 %；一般车间使用淋浴者占 10 %。3） 火车站用水量为 20 L/s。4、城市土质种类为粘土，地下水位深度为 9 米。5、城市河流水位： 最高水位：75米，最低水位：60米，常水位： 65米。三、课程设计内容：1、城市给水管网扩初设计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；5）绘图（平面图、等水压线图）2、城市排水管网扩初设计。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）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（平面图、纵剖面图）四、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五、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（2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）（2号图）；六、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、按时完成设计任务七、其他：1、设计时间：2012-2013学年第一学期（第16、17周 12月17号-12月29号）2、上交设计成果时间： 17周周五下午3、设计指导教师： 张奎、谭水成 、刘萍、余海静第2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西向东又向北流的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势相对比较平坦没有太大的起伏变化。城市的街区分布较均匀，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： 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 。 循水流方向，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。 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。 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。 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。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生活用水、工业生产用水、职工生活用水及淋浴用水、市政用水、未预见用水和管网漏失水量。表1-1分区人口密度（人/公顷）面积(公顷）人口数（人）2302624.91603729160571.3191409漯河市位于河南，一区总人口60.37万人，参考给水排水管道系统教材表42可知该城市位于二区，为大城市。最高日综合生活用水定额为260L/(人d)，故综合生活用水定额采用上限260L/（人d），用水普及率为100%。二区总人口9.1万人，参考给水排水管道系统教材表42可知该城市位于二区，为小城市。最高日综合生活用水定额为240L/(人d)，故综合生活用水定额采用上限240L/（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人口数；设计年限10年内人口增长为69万；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=26010-369104100%=179400 m3d （2）一区工业用水量（1）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.A厂： Q=（90035+210025）/1000=84 m3dB厂：Q=（350025+150035）/1000=140 m3dQ=Q+Q=124m3d（2）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：Q =(4012000.70.2+6012000.30.8)/1000=24 m3dQ=（402000.70.1+602000.30.8）/1000=34.4m3d（3）工业生产用水量Q4 Q=10000+4000=14000 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 =2624.1910420%1.010-32=15749.46 m3d 绿化用水量 Q5=2624.19104 30%210-35%=787.47 m3d （4）火车站用水量 Q7=20360024/1000=1728 m3d （5）城市的未预见水量和管网漏失水量 未预见用水： Q7=0.2（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6）=23544.6m3d管网漏失水量：Q=0.12（Q+.+Q）=25226.3m3d 最高日设计流量QdQ1.20（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6+Q+Q）=312501.88m3d （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）一区最高时用水量Q=1.2Q1000243600=5425.38L/s（8）一区清水池调节容积W=0.2Q=62500m32.二区最高日用水量计算（1） 二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人口数；设计年限10年内人口增长为12万人；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=24010-312104100%=28800 m3d（2）二区工业用水量（1）工业企业职工的生活用水量：Q2=0（2）工业企业职工的淋浴用水量：Q3 =0（3）工业生产用水量：Q4 =0（3）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Q5 =571.3110420%1.010-32=3427.86 m3d绿化用水量Q5=571.31104 30%210-30.05=171.39m3d（4）火车站用水量： Q7=0 （5）城市的未预见水量和管网漏失水量未预见用水：Q8=0.12（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）=3887.9 m3d管网漏失水量：Q=0.1(Q+.+Q)=3628.72m3d最高日设计流量Q： Q1.20（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）=167693.96m3d（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60，同时火灾次数为2。城市消防用水量为： Q5=652=120L/S（7）二区最高时用水量Q=1.61000243600Q=887.02L/s（8）二区清水池调节容积W=0.2Q=9579.81m32.2.2 管网水力计算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。（2）比流量计算Qs=( Qh-q)/LQs=(5425.38-116.99-48.32)/42568.82=0.1231L/(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 m（3）沿线流量计算qi-jq si-ji-j有效长度；mq s比流量管段号管段长度m管段计算长度m比流量L/(m.s）沿线流量（L/s)231451.561451.560.1231178.69 34789.32394.6648.58 451157.85578.9371.27 562035.931017.97125.31 671437.13718.5788.46 78982.6491.360.48 891212.02606.0174.60 910842.36421.1851.85 10111039.3519.6563.97 1113628.87628.8777.41 1213503.41503.4161.97 1314596.29596.2973.40 1415336.17336.1741.38 15161055.251055.25129.90 10151053.161053.16129.64 9161309.151309.15161.16 1617990.65990.65121.95 1718266.4266.432.79 8181006.971006.97123.96 18191127.871127.87138.84 719850.78850.78104.73 219839.25839.25103.31 26880.24880.24108.36 461220.181220.18150.20 1720964.79964.79118.77 2021817.91817.91100.68 21221315.611315.61161.95 222343.2743.275.33 23241351.361351.36166.35 2425856.48856.48105.43 25262057.742057.74253.31 2627806.88806.8899.33 24271122.581122.58138.19 2428827.72827.72101.89 1621678.24678.2483.49 14231148.371148.37141.36 1225479.76479.7659.06 282958.9858.987.26 2728823.75823.75101.40 20371011.51011.5124.52 3537593.9593.973.11 21351217.591217.59149.89 34351047.01523.5164.44 22341696.351696.35208.82 2930828.5828.5101.99 30321327.891327.89163.46 323329.7429.743.66 33341067.661067.66131.43 3132582.43582.4371.70 29311471.841471.84181.18 总长m47840.5642568.825240.22 （4）节点流量节点连接管段节点流量（L/s）集中流量（L/s）节点总流量(L/s）223,219,26195.180195.18323,34113.640113.64446,45,34135.0320155.03545,5698.29098.29656,67,26,46236.170236.17767,78,719126.840126.84878,89，818129.520129.529916,89,910143.810143.8110910,1011,1015122.730122.73111011,111370.6070.6121213,122560.52060.52131113,1213,1314106.390106.39141314,1415,1423127.870127.87151015,1415,1516150.460150.46161621,916,1516,1617248.250248.25171720,1617,1718136.760136.7618818,1718,1819147.80147.819219,719,1819173.440173.44201720,2021,2037171.990171.99212135,2021,2122，1621248.010248.01222122,2223,2234188.050188.05232223,2324,1423156.520156.52242425,2324,2427,2428255.930255.93251225,2425,2526208.90208.9262526,2627176.320176.32272427,2627,2728169.460169.46282428,2728,2829105.280105.28292829,2939,2931145.220145.22302930,3032132.730132.73312931，3132126.44116.991243.431323032，3132,3233119.410119.41333233,333467.5548.315115.865342234,3334,3435202.350202.35352135,3435,3537143.720143.72372037,353798.82098.82累计5240185.3065425.3062. 二区管网水力计算（1）集中用水量 Q=0（2）比流量计算Qs=( Qh-q)/LQs=887.02/7299.21=0.1215L/(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 m（3）沿线流量计算qi-jq si-ji-j有效长度；m 管段号管段长度m管段计算长度m比流量L/(m.s)沿线流量（L/s）3839608.45608.450.121573.93 39431729.59304.3236.97 4243575.87575.8769.97 4042771.79771.7993.77 42441109.011109.01134.74 4445856.65856.65104.08 41451885.28942.64114.53 40411166.881166.88141.78 3840963.6963.6117.08 累计9667.127299.21886.85 （4）节点流量节点连接管段节点流量（L/s)集中流量（L/s)节点总流量（L/s)383839，384095.51095.51393943，383955.45055.45404041,3840,4042176.320176.32414041，4145128.160128.16424042,4243,4244149.240149.24434243,394353.47053.47444244,4445119.410119.41454145,4245109.310109.31累计886.870886.782.2.3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）100400D4000.6.90.91.4流量分配如下：（1）一区：最大时流量初步分配：最大时设计流量L/s，流量初步分配如下表：管段号管道直径mm分配流量（L/s）2311002722.093411002608.4545400177.025635078.736711002197.687811002149.898911002100.3791011001856.56101111001633.83111311001563.23121311001360.52131435096.321415450149.681516500200.1410154001009164001001617700412.39171811001949.1581835080181911002176.957193507921911002429.392635078.724611002276.417201100140020218005002122600300222325029.523241008.8924259007002526700391.12627500214.7824271005.322428700449.391621300641423400118.131225110013002829700384.112728250402037900728.013537800629.19213520015.993435800501.46223435082.452930250303032450132.833233600265.693334700381.56313215013.452931500200（2）二区：最大时流量初步分配：如下表管段号管道直径mm分配流量（L/s)38395002003943450144.55424335091.084042400115.19424430057.03444530062.534145450171.8440416003003840800591.512.2.4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，因此连接管中可以分配较少的流量。见副表112.2.5二级泵站清水池地面标高89m，清水池最低水位2m，最低水位地面标高87m。从水厂向管网两条输水管长为1400m最高时管中流量为2376.72 L/s，依此每条输水管渠的管径选为1500mm，查得输水管最高时I为0.00115，所以沿程水头损失为0.001151000=1.15m，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算，故压水管水头损失为1.151.1= 1.265m。12点为控制点，其地面标高为 89.82 m ，控制点需要的服务水头为七层楼即32m。水泵安全扬程为2m，吸水管长度取20m，其水头损失计算得：沿程水头损失为0.05m，局部水头损失为0.160m，故吸水管水头损失为0.05+0.160=0.210m。取最不利管段51-50-49-44-45-37-36-35-32-34-10-9-8-7-6，管网水头损失为h =19.13 m。最大时水泵扬程H1h+32+2+1.265+0.210+256.49m 2.2.6消防校核该市同一时间火灾次数为三次，一次灭火用水量为1000L/S，从安全和经济角度考虑，失火点设在15节点、42节点和33节点处，消防时管网各节点的流量除3、25、32节点各附加100L/S的消防流量外，其余各节点的流量按路线以管线分配。消防时管网平差计算结果见 附表（二）所示由后图可知管网各节点处的实际自由水压均大于10m（98）符合低压消防制要求。12点为控制点，输水管最高时坡度取为0.00154.消防时所需二级泵站总扬程为H2h+10+2+1.265+0.210+228.82+10+2+1.265+0.21+2=44.295m56.49满足要求。第3章 污水管网设计与计算 城市污水管网主要功能是收集和输送城市区域中的生活污水和生产废水. 污水管网设计的主要任务是: 1) 污水管网总设计流量及各管段设计流量计算; 2) 污水管网各管段直径,埋深,衔接设计与水力计算; 3) 污水管网施工图绘制等;排水系统的确定：合流制由于污水未经处理就排放，受纳水体遭到严重污染，但合流制排水系统工程投资较低。分流制将雨水和污水分别在两套或两套以上管道系统内排放，该系统使污水收集和处理，使水的重复利用率提高，但工程投资较大。漯河市拥有70万多人，排水设施较完备且该城市雨量丰富，污水和雨水的流量相对较大，因此采用分流制排水系统。3.1 污水设计流量计算污水管道的设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两大部分。查居民生活污水量定额，通常生活污水量为同周期给水量的80%-90%，给水量采用380，假定该区给水排水系统完善，则综合生活用水定额为25081.58%=310。则生活污水比流量为一区：qs=310300/86400=1.076 L（s.ha）二区：qs=310400/86400=1.435 L（s.ha）工厂排出的工业废水作为集中流量排入污水管道，经过收集与城市污水管网汇合进入污水厂处理。3.2 污水管道水力计算由于管线太长，环路太多，为便于计算，选取其中的一个完整的设计管段1-2-3-4-5-6-进行计算。3.2.1设计要求 污水管道应按非满流设计，不同管段有最大设计充满度要求。 最小设计流速是保证管道内不产生淤积的流速。在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s。最大设计流速是保证管道不被充数破坏的流速。该值与管道材料有关，金属管道的最大设计流速为10 m /s，非金属管道的最大设计流速为5 m/s. 规范规定最小管径对应的最小设计坡度：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径300mm的最小设计坡度为0.003。污水管道的埋设深度是指管道的内壁底部离开地面的垂直距离，亦称管道埋深。 街坊污水支管起点最小埋深至少为0.6-0.7 m，干燥土壤中最大埋深不超过7-8 m. 管道衔接时要遵守两个原则：其一，避免上游管道形成回水，造成淤积；其二，在平坦地区应尽可能提高下游管道的标高，以减少埋深。管道的常用衔接方法有两种：一为水面平接（管径相同时采用）；二为管顶平接（管径不同时采用）。污水干管及主干管水力计算见表 污水干管和主干管设计流量计算表管段编号综合生活污水量集中流量设计流量本段流量q1转输流量q2合计平均总变化生活污水转输/(L/s)街坊面积比流量qs/流量q1/(L/s)流量/(L/s)系数Kz设计流量/(L/s)/(L/s)/haL/(s.ha)/(L/s)1234567810111-224.1124.111.9346.53046.532-35.871.4358.4266.975.321.68126.540126.543-49.761.43514165.16179.161.52272.320272.324-59.971.43514.31210.59224.91.49335.10335.15-612.271.43517.61279.8297.411.47437.190437.19污水干管水力计算表管段管段长度设计流量管道直径设计坡度I/(%0)设计流速v/（m/s)设计充满度降落量编号L/mQ/(L/s)D/mmIL/mh/Dh/m1234567891-226546.534002.30.740.50.20.612-3359126.546001.10.710.60.360.3953-4512272.328000.760.760.680.5440.3894-5457335.190010.890.70.630.4575-6365437.199000.950.90.720.6480.347管道埋深计算表管段编号标高 /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110111213141516171-289.27 89.24 87.970 87.360 87.770 87.160 1.5002.080 2-389.24 89.20 87.320 86.925 86.960 86.565 2.280 2.635 3-489.20 89.10 86.909 86.520 86.365 85.976 2.835 3.124 4-589.10 88.97 86.506 86.049 85.876 85.419 3.224 3.551 5-688.97 88.8286.049 85.702 85.401 85.054 3.569 3.766 第4章 雨水管网设计与计算4.1 雨水设计流量计算4.1.1该城市的平均径流系数av av=0.6查附录E得暴雨强度公式为q=10174(1+0.844P)/(t+25) 1.0384.1.2 单位面积的径流该设计区域街区面积较小采用地面集水时间=10min，汇水面积设计重现期P=1a,采用暗管排水故m=2.0，将确定设计参数代入暴雨强度公式得 单位面积径流量q0 =6104.4/(10+2t2) 1.038.4.2 雨水管道水力计算漯河市相对雨量充沛，故而采用管网回收直接排入河流的方式，其一是经济适用，降低施工成本；其二充分考虑各因素，且雨水量大全部进污水厂不太现实。由于管线太长，环路太多，为便于计算，选取其中的一个完整的设计管段1-2-3-4-5-6进行计算。 结果见下表：管段编号管段长度/m汇水面积F/hm2管内雨水流行时间/min单位面积径流量q0/L/(s.hm2)设计流量Q/(L/s）管径D/mm水力坡度I（%0）t2=L/vt2=L/v1-23083.2503.49559.31817.7312502.0 2-33187.553.493.33322.832437.3314002.0 3-427411.656.822.98228.982667.6115001.7 4-557016.159.85.72181.322928.2915002.0 5-664523.915.526.94129.163086.9616001.6 流速v/(m/s)管道输水能力Q/(L/s）坡降IL/m设计地面标高/m设计管内底标高/m埋深/m起点终点起点终点起点终点1.471805.220.616 90.050 89.750 89.050 88.434 1.000 1.316 1.592442.180.636 89.750 89.600 88.284 87.648 1.466 1.952 1.532706.390.466 89.600 89.500 87.548 87.082 2.052 2.418 1.662935.491.140 89.500 89.200 87.082 85.942 2.418 3.258 1.553118.661.03289.200 88.900 85.842 84.810 3.358 4.090 第五章 设计总结课程设计是学生