城镇给排水工程设计

1、黄河水利职业技术学院城镇供排水工程课 程 设 计题目城镇供排水工程课程设计 专 业 水务管理 班 级 水务管理0901 姓 名 董忠华 学 号 2009080527 指导教师 张尧旺 2011年6月3日设计说明：本次课程设计共有二大部分内容，第一部分为城镇给排水管道工程设计，第二部分为城镇小区排水管段工程设计设计资料：第一部分：（1）全城地形平坦，管网各处地面标高均按15.00m计算。（2）管网最高日用水量为50000m （3）最小服务水头为24.00m（4）该城镇给水管网及用水量曲线和二级泵站工作曲线如附表一附 表二所示 第二部分：（1）小区街坊规划人口密度为400cap/ha；综合径流系数

2、为0.6。（2）小区内有一工厂，工厂的生活污水设计流量为8.24l/s，淋浴污水设计流量为6.84l/s，生产污水设计流量为26.4l/s（3）工厂排出口的地面设计标高为43.5m，雨水和污水管道的管底埋深无特殊要求（4）其他资料可参阅规范与教材附表一附表二第一部分：某城镇给排水管道工程设计1、清水池与水塔容积尺寸的确定。过程： 用水量变化幅度从最高日用水量的2.55%（23时）到5.46%（910时）。二级泵站供水线按用水量变化情况4.5%（622时）和3.5%（226时）两级供水，见表1中的第（3）项。水塔和清水池的调节容积计算见表1中第（4）项。第（5）列为调节水量，第（6）列为调节流量

3、累计值（5），其最大值为4，最小值为1.33。则清水池的调节容积为：4 （1.33）5.33%。水塔调节容积计算见表1中第7、8列，第八列为调节流量累计值，其最大值为3.31，最小值为0.08，则水塔调节容积为：3.31（0.10）3.41%。表中w1为清水池调节容积。w2为消防储备水量， 按两小时室外消防用水计算。w3为给水处理系统生产自用水量，一般去最高日用水量的5%10% 。w4为安全储备水量，w4w1w2w36 清水池与水塔容积计算表1时段一级泵站供水量%二级泵站供水量%清水池调节容积计算%水塔调节容积计算%设水塔不设水塔（1）（2）（3）（4）（2）-（3）（3）-（4）0-14.1

4、73.53.10.670.670.40.41-24.173.53.00.671.340.50.92-34.163.52.550.662000.951.853-44.173.52.600.672.670.92.754-54.173.53.10.673.340.43.155-64.163.53.340.664.000.163.316-74.174.54.5-0.333.6703.317-84.174.54.7-0.333.34-0.23.118-94.164.55.1-0.343.00-0.62.519-104.174.55.46-0.332.67-0.941.5510-114.174.54.95

5、-0.332.34-0.451.1011-124.164.54.8-0.342.00-0.30.8012-134.174.54.6-0.331.67-0.10.7013-144.174.54.6-0.331.34-0.10.6014-154.164.54.55-0.341.00-0.050.5515-164.174.54.3-0.330.670.20.7516-174.174.54.4-0.330.340.10.8517-184.164.51.3-0.340.000.21.0518-194.174.54.65-0.33-0.33-0.150.9019-204.174.54.4-0.33-0.6

6、60.11.0020-214.164.54.8-0.34-1.00-0.30.7021-224.174.54.9-0.33-1.33-0.40.3022-234.173.53.90.67-0.67-0.4-0.1023-244.163.53.40.660.000.10.00累计100100100清水池调节容积=4-（-1.33）=5.33%水塔调节容积=3.31-(-0.10)=3.41%w1=5.33%50000=2665mw2=nxq = 22523600=360mw3=5%50000=2500 mw4=(w1+w2+w3)/6=920.83mw=w1+w2+w3+w4=6445.83 m

7、清水池设计容积为w即：6445.83 m水塔设计容积w=50003.41%+10x60x10/1000=176.5 m2、沿线流量计算（1）配水管段计算长度，在整个供水管网中边缘一周的管道为单侧供水，其余管道为双侧供水，即1-2、 2-3、 3-4、 1-5、 4-8、 5-9、 9-10 、10-11、 11-12、 8-12为单侧供水 其余为双侧，单侧供水的管段在计算管段长度的时候需乘以0.5，双侧供水管段仍按元擦汗功能计算。（2）管道的比流量计算，比流量为流量除以管段的计算长度。（3）沿线流量计算， 各管段的沿线流量等于比流量乘以该管段的长度。计算结果如表2所示。 其中： 计算所需的具体

8、数值为设计用水量设计用水量：qh=5.46%qd=5.46%50000=3730 m/h=758.33 l/s二级泵站供水量：qmax=4.5%qd=4.5%50000=625 l/s高地水塔供水量：q=758.33-625=133.33 l/s则采用三个容积为2500 m的清水池，则直径为28.23m （表2）管段编号管段长度（m）管段计算长度（m）比流量（l/(s*m)）沿线流量（l/s）1-2127012700.5=635 qcb=qh/ l=758/13130=0.577536.672-3135013500.5=67538.983-46506500.5=32518.771-562032

9、00.5=31017905-676076043.892-61150115066.416-71130113065.263-71390139080.277-81040104060.064-8167016700.5=83548.225-9173017300.5=86549.959-10150015000.5=75043.316-1048048027.7210-11102010200.5=51029.457-111140114065.8411-127607600.5=38021.958-12151015100.5=75543.60合计13130758.333、各节点的节点流量计算用流入该节点的总流量乘

10、以0.5即可得出该节点的节点流量。计算过程及结果见表3、（表3）节点编号连接管段节点流量计算式节点流量结果11-2 、1-50.5（36.83+17.98）27.2921-2 、2-3 、2-60.5（36.83+39.15+66.7）71.0432-3、3-4、3-70.5（39.15+18.85+80.62）69.0243-4 、4-80.5（18.85+48.43）33.555-6 、5-9 、1-50.5（44.08+50.17+17.98）55.8765-6 、2-6 、6-10 、6-70.5（44.08+27.8+66.7+65.54）101.6476-7 、7-11 、7-8

11、、3-70.5（65.54+66.12+80.62+60.32）135.7187-8 、 8-12 、4-80.5（60.32+43.79+48.43）75.9495-9 、 9-100.5（50.17+43.5）46.63109-10 、6-10 、10-110.5（43.5+27.84+29.85）50.24117-11 、10-11 、11-120.5（66.12+29.85+22.04）58.62128-12 、11-120.5（43.09+22.04）32.78合计758.334、流量预分配根据流入管网的流量与各节点的节点流量之和相等以及流量平衡原则将流量预分配如下：（表4）管段代号

12、预分配流量管段代号预分配流量管段代号预分配流量1-2297.714-841.57-1152.852-31705-61008-1255.223-4756-7369-1093.51-53007-820.7810-1166.472-656.675-9144.1311-12453-725.986-1019.215、管网平差管网平差的步骤：（1） 根据城镇的供水情况，拟定个管网的水流方向，按每一个节点满足流量连续性方程的条件，并考虑供水可靠性要求分配流量，得初步分配的管段流量（2） 由计算各管网的水头损失（3） 假定个环内水流顺时针方向管段中的水头水笋为正，逆时针方向管段中的水头损失为负，计算该管段的水

13、头损失代数和hij，如hij0，其差值即为第一次闭合差hk（4） 如hk0，说明顺时针方向各管段中初步分配的流量多了些，逆时针发那个方向各断中分配的流量少了些，反之如hk0，则说明顺时针方向个管段中初步分配的刘来那个少了些，逆时针方向各管段只能够分配的流量多了些，。（5） 计算每环内个管段的|hij/qij|，按照公式q= - hk/2|hij/qij| 求出校正流量。如闭合差为正，则校正流量为负；反之，则校正流量为正。（6）设图上的校正流量qk符号以顺时针方向为正，逆时针方向为负，凡是流向和校正流量qk方向相同的管段，加上校正流量，否则减去校正流量，根据调整各管段的流量，得出第一次校正的管段

14、流量。对于两环的公共管段，应按相邻两环的校正流量符号，考虑邻环校正流量的影响。遵照加本减邻原则进行校正。按此流量再计算，如闭合差尚未达到允许的精度，再从第二步按每次调整后的流量反复计算，知道每环的闭合差达到要求为止。管网平差结果见下表：管网编号管段编号管长l（m）流量q（l/s）管径d（mm）1000i水损h（m）h/q结果11-21270305.306002.463.12420.0102h=0.3182q=-2.39432-6115094.114002.122.4380.02595-6760150.034005.04-3.83040.02551-5620292.416002.28-1.413

15、60.004822-31350140.154502.463.3210.0237h=-0.2525q=0.55863-7139021.202501.502.0850.13446-7113076.623502.853.22050.04202-6115094.114002.122.4380.025933-465049.933002.771.80050.0361h=0.4228q=0.55864-8167016.432002.794.65930.28367-8104019.352003.80-3.9520.20423-7139021.202501.50-2.0850.134445-6760150.03

16、4005.043.83040.0255h=0.3228q=-1.23026-1048065.883502.151.0320.01579-10150039.883001.85-2.7750.06965-9173086.514501.02-1.76460.020456-7113076.623502.853.27050.0420h=-0.4736q=2.00577-11114057.243501.64-1.86960.032710-11102055.524000.826-0.84250.01526-1048065.883502.15-1.0320.015768-12151040.212501.387

17、-7.35370.1829h=-0.1185q=0.267411-1276060.343501.861.41360.02347-11114057.243501.641.86960.03277-8104019.352003.803.9520.2042各小环平差结束后进行大环平差：编号水损h编号水损h编号水损h1-23.12428-12-7.35375-9-1.76462-33.32111-121.41361-5-1.41363-41.800510-11-0.8425h=0.16921.0符合要求，管网平差结束4-84.65939-10-2.775说明：根据自己所预分配的流量在附录5-1中根据最佳

18、流速查出管径d 1000i 根据h=1000il/1000得出水头损失 如果所求出的h之和的绝对值小于0.5则可进行下个管网的平差计算 如若不满足则需求出q 根据q得出新的流量 重复上述的过程直到所有管网的h均小于0.5时平差结束。6、水压计算 选取8节点为控制点，由此点开始，按照该点要求的水压标高zc+hc=15+24=39m，分别向泵站及高地水池方向推算，计算各节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。如图1所示。7、高地水池设计标高计算由上述可知高地水池的水压标高为47.73，即为消防储水量的水压标高。所以高地水池的设计标高为：47.73-4*360/2

19、*3.14*28.23=47.44m由水压计算结果可知，所需二级泵站最低供水水压标高为54.46，清水池池底标高为15.00，则平时供水时清水池的最低水位标高为：15.00+0.5+4*360/2*3.14*28.23=15.79m泵站内吸压水管路的水损取3.0m,则最高用水时所需二级泵站的总扬程为：h=54.66-15.79+3.0=41.87m （图1-1）8、管网核算消防时校核（假设事故时和最大转输时核算均满足设计要求）。该城镇同一时间火灾次数为两次，一次灭火用水量为25l/s。从安全和经济角度来考虑，失火点分别设在8点和11点。消防时管网各节点的流量，除8、11节点各附加25l/s的消

20、防流量外，其余各节点的流量与最高时相同。消防室，需向管网供应的总流量为，qhqx758225808l/s其中：二级泵站供水 62525650l/s高地水池供水 133.3325158 .33l/s消防时，管网平差及水压计算结果见图2由图二可知，管网各节点处的实际自由水压均大于10mh2o，符合低压消防制要求。因此，高地水池设计标高满足消防时核算条件。消防时，苏旭二级泵站最低供水水压标高为56.826m，清水池最低设计水位标高等于池底标高15.50m加安全储量水深0.5m，泵站内水头损失取3.0m。则二级泵站总扬程为：hpx56.826-（15.00+0.5+3.0）=38.326m图1-2 消

21、防时管网平差及水压计算成果9、水泵选择管网设计管径和计算工况的各节点水压及高地水池供水参数如图一图二所示。二级泵站设计供水参数及选泵结果见表1-7。因此，二级泵站共需配置6台备用泵（包括备用泵），均用12sh6b型号的泵。 二级泵站设计供水参数及选泵 （表1-7 ） 项目工况供水设计参数水泵选择备注流量（l/s）扬程（m）型号性能台数最高用水时62552.504512sh6bq=2501503台备用三台h=5772消防时65056.82612sh6bq=2501503台h=5772第二部分：某城镇小区排水管道工程设计成果报告该小区的平面图如附页图所示所示：污水管道设计1在街坊平面图上布置污水管

22、道由街坊那个平面图可知该建筑小区的边界为排水区界。在该排水区内地势西北高东南低，坡度较小，无明显分水线，故可分为一个排水流域。整个小区管道系统呈截流式布置，如图2-2所示。图2-2该建筑小区污水管道平面布置图2 划分设计管段，计算设计流量根据设计管段定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点（一般为街坊两端）、有集中流量进入及有旁侧支管接入的点，作为设计管段的起止点并将改点的检查井编上号码如图2-2所示。在各管段的设计流量应列表进行计算。在初步设计中，只计算干管和主干管的设计流量；在技术设计和施工设计中，要计算所有管段的设计流量。本设计为初步设计故只计算干管和主干管的设计流量，如表2

23、-1所示：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集中流量设计流量l/s本段流量转输流量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hm比流量l/shm流量l/s1234567891011121-296.00.4632.782.782.36.396.392-3106.00.4632.782.785.562.2812.6812.687-817.50.4633.473.472.37.997.998-927.50.4633.473.476.942.2415.5615.569-106.946.942.2415.5615.5615-10

24、41.4841.4810-36.946.942.2415.5641.4857.043-4116.40.4632.9612.515.462.0030.9241.4872.404-5126.40.4632.9615.4618.421.9736.3441.4877.825-6136.40.4632.9618.4221.381.9541.6741.4883.1511-1236.40.4632.962.962.36.816.8112-1346.40.4632.962.965.922.2713.4513.4513-1456.40.4632.965.928.882.1819.3619.3614-198.88

25、8.882.1819.3619.3616-1766.40.4632.962.962.36.816.8117-1876.40.4632.962.965.922.2713.4513.4518-1986.40.4632.965.928.882.1819.3619.3619-617.7617.761.9835.1335.136-2039.1439.141.8170.7241.48112.20本例为开封市某建筑小区，居住区人口密度为400cap/hm，查综合生活用水定额可知，其平均综合生活用水量定额为110180(l/cap*d)，取平均生活用水量定额为125 l/cap*d。假定该小区的给排水系统完整

26、程度为一般地区，则综合生活污水量定额取综合生活用水量的80%。于是综合生活污水量定额为12580%100 l/cap*d，则生活污水量为：qs100400/86400=0.463l/(shm)工厂排出的污水作为集中流量，在检查井15处进入污水管道，相应的设计流量为41.48l/s。各管段的设计流量为该点的本段流量、转输流量和集中流量之和。3 水力计算各管段的设计流量确定之后，即可从上游管段开始依次向下游进行水力计算。本设计为初步设计只进行主干管和干管的水力计算。其计算结果见下表所示。污水主干管水力计算表：管段编号管长l设计流量q管段直径d设计坡度i设计流速vhdh降落量il15-1032041

27、.484001.90.680.50.200.6110-322057.043502.30.750.690.240.513-434042.404001.90.750.650.260.654-534077.825001.60.760.600.250.545-634083.154501.90.790.620.280.656-20200112.204503.01.00.650.290.6管段编号标高埋设深度地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端15-1043.5042.9042.20041.59042.00041.3901.5001.51010-342.9042.4041.63041.12041

28、.39040.8801.5101.5203-442.4041.7041.04040.39040.78040.1301.5200.1604-541.7041.2540.28039.74040.03039.4900.1601.7605-641.2540.6039.82039.17039.54038.8901.7601.7106-2040.6040.0039.18038.58038.89038.2901.7101.710污水干管水力计算：干管管段编号管长设计流量管道直径设计坡度设计流速hdh降落量7-83207.993003.00.60.50.150.968-932015.563003.00.60.

29、50.150.969-1032015.563003.00.60.50.150.9611-123406.813003.00.60.50.151453003.00.60.50.151363003.00.60.50.151363003.00.60.50.150.6616-173406.813003.00.60.50.151453003.00.60.50.151363003.00.60.50.151.0219-622035.133004.30.840.550.17

30、0.951-23206.393003.00.60.50.150.962-332012.683003.00.60.50.150.96管段编号标高埋设深度地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端7-845.0044.5043.65042.69043.50042.5401.5001.9608-944.5043.8042.69041.73042.54041.5801.9602.2209-1043.8042.9041.73040.77041.58040.6202.2202.28011-1243.5042.9842.15041.13042.00040.9801.5002.00012-1342.984

31、2.3541.13040.11040.98039.9602.0002.39013-1442.3541.5540.11039.09039.96038.9402.3902.61014-1941.5540.8039.09038.43038.94038.2802.6102.52016-1742.8542.2541.50040.48041.35040.3301.5001.92017-1842.2541.6040.48039.46040.33039.3101.9202.29018-1941.6041.5539.46038.44039.31038.2902.2903.26019-641.5540.6038.

32、46037.51038.29037.3403.2603.2601-243.4542.9542.10041.14041.95040.9901.5001.9602-342.9542.4041.14040.18040.99040.0301.9602.370 污水主干管纵剖面图雨水管道设计1布置管道根据地形及管道布置情况，划分设计管段，将设计管段的检查井依次编号，并量出每一设计管段的续航度，见表2-4。确定各检查井的地面标高，见表2-5。设计管段长度汇总表表2-4管段编号长度l（m）管段编号长度l（m）管段编号长度l（m）管段编号长度l（m）1-23203-43005-63407-83402-3320

33、4-52206-7340各检查井地面标高表2-5检查井编号地面标高（m）检查井编号地面标高（m）检查井编号地面标高（m）检查井编号地面标高（m）145.0343.9542.4741.2244.5442.9641.7840.62 计算汇水面积每一设计管段所承担的汇水面积可按就进排入附近雨水管道的原则划，然后将每块汇水面积编号，计算数值，见图2-4所示，表2-6为个设计管段的汇水面积计算表。汇水面积计算表 表2-6设计管段编号本段汇水面积编号本段汇水面积转输汇水面积总汇水面积1-214.3204.329-224.3204.322-334.328.6412.9610-344.3204.323-465.1217.2822.411-4515.36015.364-5103.5237.7640.8812-1373.5203.5214-1383.520