城市水网管道系统课程设计

1、城市水网管道系统课 程 设 计 任 务 书广东工业大学土木与交通学院城市公用设备工程系2014年5月城市水网管道系统课程设计任务书题目：南方某小城镇给排水管网的扩大初步设计一 目的与要求1 目的：1）综合应用所学的给水管网系统规划设计和计算的基本理论、基本知识和方法，完成一座小城镇的给水管道工程的设计，培养学生学会使用设计手册，设计规范，标准图籍等。2）综合应用所学的污水、雨水、合流制管渠系统规划设计和计算的基本理论、基本知识和方法，深化和扩展专业知识，培养查阅资料、运用工具书、合理制定设计方案，编制设计计算书和绘制工程图纸的能力。并培养学生学会合理使用设计手册，设计规范，标准图籍等。2 要求

2、：1）进行给水管道系统及其附属构筑物的设计，并达到扩大初步设计的水平。要求平差精度为小环0.05，大环0.10。2）按完全分流制完成一座小城镇的排水管道工程设计，进行污水管道系统和雨水管道系统的设计计算，并达到扩大初步设计的水平。3 设计成果：1） 设计说明书一份。要求在进行管网定线时选择两个可比的方案进行技术经济比较；给水系统要求做所有干管及主干管的设计计算；污水排水系统要求做所有干管及主干管的设计计算；雨水系统可只选一条干管进行计算。给水管网平差要求附上初步分配流量、第一次、第二次及最后一次平差过程。2） 给水管道系统总平面图一张（标注主干管、干管的管径、管段长度、流量、水头损失等）。图号

3、为一号，要求有图名、比例尺、说明、图例、等高线分布、河流走向等。3） 给水主干管的纵剖面图一张。图号为二号。要求有图名、说明、标高、比例尺、管材说明等。4） 给水系统要求进行必要的校核。说明书中附上初步分配流量、第一次、第二次及最后一次平差过程。5） 污水、雨水管道系统总平面图一张（标注主干管、干管的管径、坡度、管段长度等）。图号为一号，要求有图名、比例尺、说明、图例、等高线分布、河流走向等。6） 污水主干管的纵剖面图。图号为二号。要求有图名、说明、标高、比例尺等。二 设计资料1 南方某小城镇规划总平面图一张，图中尺寸为实际尺寸，单位m，图中标有等高线、水体、工厂分布及街坊道路、铁路布置等。用

4、户要求最小服务水头20.00m（一班用）2 城区人口分布见附表一。3 集中流量：火车站用水量 370 m3/d，均匀用水。污水出口埋深2.00m（一班用）4 医院用水量 260 m3/d，均匀用水。出口埋深2.00m（一班用）5 工厂分三班制，生产污水经处理后可以与生活污水混合排放至市政管网。详细资料见附表二。出口埋深均为1.50m。6 土壤无冰冻。土质良好。7 水文资料：设计最高水位83.0 m；设计最低水位65.2 m；常水位 78.6 m。8 夏季主风向：东南风。冬季：北风。9 该市的地势如平面图所示，地下水位在地面以下3.5米。10 城区各类地面性质所占百分比如附表三。.11 气温：最

5、高温度38.8，最低3.5。12 降雨强度公式：q = L/sha附表一（学号双数用）区域街坊人口密度（cap/ha）备注154026703480附 表 二 （学号0-4用）工厂职工人数生产用（排）水量最大班平均日m3/d最大班用（排）水量m3/d热车间一般车间职工人数淋浴人数职工人数淋浴人数130018032030045038022501502602503602703400200350320520400附 表 三（双号用）地面覆盖情况屋面沥青道路及人行道非铺砌土地面绿地所占百分数（%）50131522城市水网管道系统课程设计任务书1 给水管网部分1) 基本资料 a）南方某小城镇的规划总平面图

6、，人口分布以及植被覆盖情况见附表，地势由东北往西南降 落，地下水位在地面以下3.5米。铁路和水体等情况见图； b）分区情况，从北往南分为三个区，见图； c）大用水户、集中流量的位置见图。火车站用水量370 m3/d，均匀用水。医院用水量260 m3/d，均匀用水。工厂用水量见附表； d）土壤无冰冻，土质良好。2) 方案比较及确定 a）方案一见图1-A。此方案主要采用环状网连接方式，最大程度确保用户的供水需求。各干管、连接管之间的间距均满足要求。管道穿越铁路的次数也符合题目要求，并且每个用水大户均接给水干管。 图1-A b）方案二见图1-B。此方案也是采用环状网连接方式。但与方案一相比，每个小环

7、承担的街区供水面积大，中部街区可能出现供水不足。并且比方案一多穿越一次铁路，对管网的稳定性影响较大。 图1-B故选用方案一。3) 管网水力计算3.1）计算用水量 a）居住区生活最高日用水量Q1 经测得，各街区面积见表-1 街区编号12345678910面积(ha)3.463.462.732.133.772.534.012.532.793.32街区编号11121314151617181920面积(ha)2.202.412.452.122.451.692.202.422.542.42街区编号21222324252627282930面积(ha)3.322.063.561.561.750.642.04

8、0.481.620.78街区编号31323334353637383940面积(ha)2.242.201.512.322.772.922.774.322.832.42街区编号41424344454647484950面积(ha)1.431.011.842.372.361.502.912.312.832.31街区编号51525354555657585960面积(ha)2.251.612.241.291.771.762.422.251.141.79街区编号61626364656667686970面积(ha)1.781.402.202.202.042.331.923.381.992.93街区编号7172

9、7374757677787980面积(ha)2.514.022.604.582.511.321.831.841.701.55街区编号81828384858687888990面积(ha)1.231.971.272.312.493.712.255.092.491.27街区编号919293949596979899100面积(ha)1.890.920.582.152.361.401.891.991.492.81街区编号101102103104105106107108109110面积(ha)3.422.282.561.602.223.952.901.492.341.74街区编号1111121131141

10、15116117118119120面积(ha)2.272.092.841.896.042.091.552.161.260.67街区编号121122123124125126127128129130面积(ha)0.971.392.191.802.391.514.331.802.301.66街区编号131132133134135136137138139面积(ha)2.571.531.731.352.141.271.512.311.48 表-1 一区街坊总面积为138.91ha，二区街坊总面积为83.79ha，三区街坊总面积为86.21ha， 总面积为308.91ha。 根据附表一，可得各区人口数：

11、一区：540138.91=75011人 二区：67083.79=56139人 三区：48086.21=41381人 则城市总人口为75011+56139+41381=人。该城市人口小于50万人，属于中、小 城市，已知该城市在南方，故按照定额的一区范围进行计算。根据综合生活用水定额 最高日用水量q取用220370(L/capd)，平均日用水量为170280(L/capd)。 由于各区人口密度和地理位置不一样，故各区的用水定额取值也会有差异，一区最高日 用水量为300 (L/capd)，二区最高日用水量为350 (L/capd)，三区最高日用水量为 270(L/capd)。用水普及率为100，用水

12、时变化系数取1.5。 则该城市居民生活最高日用水量为： 最高日最高时用水量为： 所以Q1=617.18L/s b）工厂工作人员及火车站、医院用水量Q2 由附表二知三个工厂职工的人数情况以及淋浴人数情况。根据工业企业内工作人员淋 雨用水量取热车间工作人员生活用水量为35 (L/人班)；淋浴为60 (L/人班)；一般 车间生活用水是25(L/人班)；淋浴 为40(L/人班)。工厂为3班制，每班工作时间为 8 h，淋浴时间为1h，。由附表二可算出工厂职工的最高日用水量： 工厂生产用水： 职工生活用水： 职工淋浴用水： 所以工厂最高日用水量为： 火车站总用水量：Q火车站370m3/d4.28L/s 医

13、院总用水量：Q医院260m3/d3.01L/s 故 Q2=46.85+4.28+3.01=54.14L/s c）其他用水量Q3 浇洒道路用水量一般为11.5(L/m2次)(每次8h)，大面积绿化用水量采用1.52.0(L/d m2) 城市的未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的15%25%合并计算。 故Q4=0.21+15.73+172.67=188.61L/s 消防用水量 则，该城市最高日用水量为 此城市人数不足20万，时变化系数Kh取1.5： 3.2）管网流量计算 a）比流量计算 大用户集中用水量Q2=51.88L/s 计算管线总长度，其中管段0-1、8-9、9-10、17-18为单侧供

14、水，4-13一侧 是公园，所以长度取一半。管段8-14、10-16因穿越铁路所以不算长度。 比流量qs=(1289.89-54.14)/16716=0.07392L/(sm) b）沿线流量与节点流量沿线流量表管段编号管段长度（m）计算长度（m）比流量qs (L/sm）沿线流量ql（L/s)0-1 666390.50.0739228.87 1-28658650.0739263.94 2-37897890.0739258.32 3-46246240.0739246.13 4-138044020.0739229.72 13-125975970.0739244.13 12-35775770.07392

15、42.65 12-117277270.0739253.74 11-102192190.0739216.19 10-9573286.50.0739221.18 9-65035030.0739237.18 6-75775770.0739242.65 7-112982980.0739222.03 9-86203100.0739222.92 8-54854850.0739235.85 0-55105100.0739237.70 1-64304300.0739231.79 5-66216210.0739245.90 8-1456000.073920.00 10-1657600.073920.00 14-

16、156146140.0739245.39 15-205515510.0739240.73 20-196146140.0739245.39 19-145515510.0739240.73 15-165835830.0739243.10 16-215515510.0739240.73 21-205845840.0739243.17 16-177087080.0739252.34 17-225865860.0739243.32 22-217087080.0739252.34 17-185742870.0739221.22 18-233973970.0739229.35 23-225345340.07

17、39239.47 2-72372370.0739217.52 总计19413167161235.65 经计算：Q工厂1=17.62L/s，Q工厂2=7.83L/s，Q工厂3=19.14L/s，Q医院=3.01L/s，Q火车站=4.28L/s节点流量表节点编号与节点连接的管段编号集中流量（L/s)沿线流量(L/s)节点流量(L/s)10-1、1-6、1-262.30 62.30 21-2、2-7、2-369.89 69.89 32-3、3-12、3-43.0173.55 76.56 43-4、4-134.2837.92 42.20 50-5、5-6、5-817.6259.73 77.35 65-

18、6、6-7、1-6、6-978.76 78.76 76-7、2-7、7-1150.59 50.59 85-8、8-14、8-929.38 29.38 98-9、6-9、9-1040.64 40.64 1011-10、9-10、10-1618.68 18.68 1111-10、7-11、11-1245.98 45.98 1211-12、3-12、12-1370.26 70.26 134-13、13-1236.92 36.92 148-14、14-15、14-197.8343.06 50.89 1514-15、15-16、15-207.8364.61 72.44 1615-16、16-17、16-

19、2168.08 68.08 1716-17、17-18、17-2258.43 58.43 1817-18、18-2325.28 25.28 1914-19、19-2043.06 43.06 2019-20、20-21、15-2019.1464.64 83.78 2120-21、21-22、16-2119.1468.12 87.26 2221-22、22-23、17-2267.56 67.56 2322-23、18-2334.41 34.41 总计1290.70 （1290.701289.89，1290.70-1289.89=0.81，该值为计算误差，0.81/1289.89=0.063%） 3

20、.3）管段初步分配流量 根据节点流量进行管段流量初次分配，查界限流量表初步确定管径，进行管网平 差。管网平差结果见下表和图。 初步分配流量及第一次平差：环管段管长管径初次分配流量流速v水力坡度i 水头损失hsq第一次校正流量10-1 666900411.50.647 0.565 0.38 0.001 405.72 1-643030059.20.838 3.791 1.63 0.028 45.74 0-5510900-878.41.381 2.310 -1.18 0.001 -884.18 5-6621800-3500.697 0.754 -0.47 0.001 -355.97 闭合差0.36

21、0.031 校正流量q-5.78 21-28656002901.026 2.242 1.94 0.007 297.68 2-723740060.110.479 0.937 0.22 0.004 68.02 6-7577550-2200.926 2.076 -1.20 0.005 -212.52 1-6430300-59.20.838 3.791 -1.63 0.028 -51.70 闭合差-0.67 0.043 校正流量q7.68 32-37895001600.815 1.855 1.46 0.009 159.78 12-357720023.440.746 5.190 2.99 0.128 2

22、3.00 2-7237400-60.110.479 0.937 -0.22 0.004 -68.02 7-11298400-229.521.827 11.261 -3.36 0.015 -229.95 12-11727400-65.930.525 1.108 -0.81 0.012 -66.15 闭合差0.07 0.167 校正流量q-0.22 43-4624300600.849 3.886 2.42 0.040 60.21 4-1380420017.80.567 3.137 2.52 0.142 18.01 12-3577200-23.440.746 5.190 -2.99 0.128 -2

23、3.00 13-12597200-19.120.609 3.574 -2.13 0.112 -18.91 闭合差-0.18 0.421 校正流量q0.21 55-66218003500.697 0.754 0.47 0.001 355.97 9-6503300110.441.563 12.169 6.12 0.055 110.42 8-5485500-451.052.298 13.058 -6.33 0.014 -450.86 9-8620600-121.670.431 0.457 -0.28 0.002 -121.48 闭合差-0.03 0.073 校正流量q0.19 66-75775502

24、200.926 2.076 1.20 0.005 212.52 7-11298400229.521.827 11.261 3.36 0.015 229.95 11-10219300117.661.665 13.721 3.00 0.026 117.87 9-6503300-110.441.563 12.169 -6.12 0.055 -110.42 10-9573500-191.470.976 2.587 -1.48 0.008 -191.26 闭合差-0.04 0.109 校正流量q0.21 79-8620600121.670.431 0.457 0.28 0.002 121.02 10-9

25、573500191.470.976 2.587 1.48 0.008 190.80 10-16576500290.451.480 5.648 3.25 0.011 289.98 8-14560500-3001.529 6.005 -3.36 0.011 -300.47 14-15614400-1000.796 2.373 -1.46 0.015 -99.89 15-16583300-130.184 0.249 -0.15 0.011 -13.36 闭合差0.05 0.058 校正流量q-0.47 814-156144001000.796 2.373 1.46 0.015 99.89 15-20

26、55120014.560.464 2.180 1.20 0.083 14.09 19-14551500-149.110.760 1.629 -0.90 0.006 -149.69 20-19614400-106.050.844 2.645 -1.62 0.015 -106.63 闭合差0.14 0.118 校正流量q-0.58 915-16583300130.184 0.249 0.15 0.011 13.36 16-215514001000.796 2.373 1.31 0.013 100.24 15-20551200-14.560.464 2.180 -1.20 0.083 -14.09

27、21-20584400-36.830.293 0.390 -0.23 0.006 -36.94 闭合差0.02 0.113 校正流量q-0.11 1016371.078 4.162 2.95 0.022 135.03 17-2258640046.940.374 0.601 0.35 0.008 45.54 16-21551400-1000.796 2.373 -1.31 0.013 -100.24 22-21708300-49.570.702 2.734 -1.94 0.039 -49.91 闭合差0.06 0.081 校正流量q-0.34 1117-18574300

28、300.425 1.098 0.63 0.021 31.06 18-233972004.720.150 0.296 0.12 0.025 5.78 17-22586400-46.940.374 0.601 -0.35 0.008 -45.54 23-22534300-28.950.410 1.030 -0.55 0.019 -27.89 闭合差-0.15 0.072 校正流量q1.06 大环闭合差-0.37 第二次平差：环管段管长管径第一次校正流量流速v水力坡度i 水头损失hsq第二次校正流量10-1 666900405.72 0.638 0.550 0.37 0.001 411.43 1-6

29、43030045.74 0.647 2.359 1.01 0.022 50.48 0-5510900-884.18 1.391 2.339 -1.19 0.001 -878.47 5-6621800-355.97 0.709 0.778 -0.48 0.001 -350.31 闭合差-0.29 0.026 校正流量q5.71 21-2865600297.68 1.053 2.354 2.04 0.007 298.66 2-723740068.02 0.542 1.172 0.28 0.004 68.68 6-7577550-212.52 0.895 1.947 -1.12 0.005 -211

30、.97 1-6430300-51.70 0.732 2.954 -1.27 0.025 -50.79 闭合差-0.08 0.041 校正流量q0.97 32-3789500159.78 0.814 1.850 1.46 0.009 160.09 12-357720023.00 0.733 5.013 2.89 0.126 23.36 2-7237400-68.02 0.542 1.172 -0.28 0.004 -68.68 7-11298400-229.95 1.831 11.301 -3.37 0.015 -230.06 12-11727400-66.15 0.527 1.115 -0.8

31、1 0.012 -65.84 闭合差-0.10 0.166 校正流量q0.31 43-462430060.21 0.852 3.912 2.44 0.041 60.17 4-1380420018.01 0.574 3.206 2.58 0.143 17.97 12-3577200-23.00 0.733 5.013 -2.89 0.126 -23.36 13-12597200-18.91 0.602 3.501 -2.09 0.111 -18.95 闭合差0.04 0.420 校正流量q-0.04 55-6621800355.97 0.709 0.778 0.48 0.001 350.31 9

32、-6503300110.42 1.563 12.165 6.12 0.055 110.06 8-5485500-450.86 2.297 13.047 -6.33 0.014 -450.80 9-8620600-121.48 0.430 0.456 -0.28 0.002 -121.42 闭合差-0.01 0.073 校正流量q0.06 66-7577550212.52 0.895 1.947 1.12 0.005 211.97 7-11298400229.95 1.831 11.301 3.37 0.015 230.06 11-10219300117.87 1.668 13.766 3.01

33、 0.026 118.29 9-6503300-110.42 1.563 12.165 -6.12 0.055 -110.06 10-9573500-191.26 0.975 2.582 -1.48 0.008 -190.84 闭合差-0.09 0.109 校正流量q0.42 79-8620600121.02 0.428 0.453 0.28 0.002 120.80 10-9573500190.80 0.972 2.570 1.47 0.008 190.22 10-16576500289.98 1.478 5.631 3.24 0.011 289.83 8-14560500-300.47 1

34、.531 6.022 -3.37 0.011 -300.62 14-15614400-99.89 0.795 2.368 -1.45 0.015 -99.86 15-16583300-13.36 0.189 0.261 -0.15 0.011 -13.04 闭合差0.02 0.058 校正流量q-0.15 814-1561440099.89 0.795 2.368 1.45 0.015 99.86 15-2055120014.09 0.449 2.054 1.13 0.080 14.38 19-14551500-149.69 0.763 1.641 -0.90 0.006 -149.87 20

35、-19614400-106.63 0.849 2.672 -1.64 0.015 -106.81 闭合差0.04 0.116 校正流量q-0.18 915-1658330013.36 0.189 0.261 0.15 0.011 13.04 16-21551400100.24 0.798 2.383 1.31 0.013 99.72 15-20551200-14.09 0.449 2.054 -1.13 0.080 -14.38 21-20584400-36.94 0.294 0.392 -0.23 0.006 -37.41 闭合差0.10 0.111 校正流量q-0.47 1016-1770

36、8400135.03 1.075 4.142 2.93 0.022 135.07 17-2258640045.54 0.363 0.569 0.33 0.007 45.52 16-21551400-100.24 0.798 2.383 -1.31 0.013 -99.72 22-21708300-49.91 0.706 2.768 -1.96 0.039 -49.87 闭合差-0.01 0.081 校正流量q0.04 1117-1857430031.06 0.440 1.169 0.67 0.022 31.12 18-233972005.78 0.184 0.423 0.17 0.029 5.

37、84 17-22586400-45.54 0.363 0.569 -0.33 0.007 -45.52 23-22534300-27.89 0.395 0.963 -0.51 0.018 -27.83 闭合差-0.01 0.076 校正流量q0.06 大环闭合差-0.13 经过6次平差后的最后一次平差：环管段管长管径第五次校正流量流速v水力坡度i 水头损失hsq第六次校正流量10-1 666900412.93 0.649 0.568 0.38 0.001 413.06 1-643030051.39 0.727 2.921 1.26 0.024 51.40 0-5510900-876.97 1.

38、379 2.303 -1.17 0.001 -876.84 5-6621800-349.53 0.696 0.752 -0.47 0.001 -349.48 闭合差-0.01 0.028 校正流量q0.13 21-2865600299.24 1.059 2.377 2.06 0.007 299.36 2-723740069.09 0.550 1.206 0.29 0.004 69.18 6-7577550-211.84 0.892 1.936 -1.12 0.005 -211.82 1-6430300-50.91 0.721 2.871 -1.23 0.024 -50.88 闭合差-0.01

39、0.041 校正流量q0.12 32-3789500160.26 0.817 1.861 1.47 0.009 160.29 12-357720023.40 0.745 5.175 2.99 0.128 23.42 2-7237400-69.09 0.550 1.206 -0.29 0.004 -69.18 7-11298400-230.34 1.834 11.338 -3.38 0.015 -230.41 12-11727400-65.67 0.523 1.100 -0.80 0.012 -65.64 闭合差-0.01 0.168 校正流量q0.03 43-462430060.30 0.85

40、3 3.922 2.45 0.041 60.31 4-1380420018.10 0.576 3.234 2.60 0.144 18.11 12-3577200-23.40 0.745 5.175 -2.99 0.128 -23.42 13-12597200-18.82 0.599 3.473 -2.07 0.110 -18.81 闭合差-0.01 0.422 校正流量q0.01 55-6621800349.53 0.696 0.752 0.47 0.001 349.48 9-6503300110.31 1.561 12.142 6.11 0.055 110.30 8-5485500-450.10 2.293 13.005 -6.31 0.014 -450.01 9-8620600-120.72 0.427 0.451 -0.28 0.002 -120.63 闭合差-0.01 0.073 校正流量q0.08 66-7577550211.84 0.892 1.936 1.12 0.005 211.82 7-11298400230.34 1.834 11.338 3.38 0.015 230.41 11-10219300118.74 1.681 13.961 3.06 0.026 118