给水管网设计课件

1、 城市给水系统的设计年限,应符合城市总体规划,近远期结合,以近期为主.一般近期宜采用510年,远期规划年限宜采用1020年. 给水系统设计时,首先须确定该系统在设计年限内达到的用水量.设计用水量由下列各部项组成: (1)综合生活用水,包括居民生活用水和公共建筑及设施用水; (2)工业企业生产用水和工作人员生活用水; (3)消防用水; (4)浇洒道路和绿地用水; (5)未预计水量及管网漏失水量.单位产品用水量单位设备用水量示以每万元产值用水量表生产用水定额班人高温车间班人一般车间职工淋浴用水定额/60/40LL班人高温车间班人一般车间职工生活用水定额/35/25LL（3）消防用水：按建筑设计防火

2、规范执行 （4）其他用水 1）浇洒道路：12 L/m2 次，每日232）绿化：1.54 L/m2 d2最高日设计用水量计算Qd)/(10003111dmNqQii数，人。水分区的计划用水人口设计年限内城市各用人，高日综合生活用水定额城市各用水分区的最式中iiNdLq11 / （2）工业企业生产用水量工业企业生产用水量)/(2232)1 (dmiiiQfNq重复使用率。各工业企业生产用水数量，或产量，或生产设备元各工业企业产值，万）（单位生产设备单位产量或万元，产用水量定额，各工业企业最高日生式中iiifdNdmmmq / / / 23332)/(1000)/(10003232313132323

3mNqNqNqNqQdmNqNqQbbbbaaaabibiaiai或，人。最高日职工淋浴总人数各工业企业高温车间，人；最高日职工淋浴总人数各工业企业一般车间班；人职工淋浴用水量定额，各工业企业高温车间班；人职工淋浴用水量定额，各工业企业一般车间；最高日职工总人数，人各工业企业高温车间；最高日职工总人数，人各工业企业一般车间班；人职工生活用水量定额，各工业企业高温车间班；人职工生活用水量定额，各工业企业一般车间式中2313231323132313 /60 /40 /35 /25 bbbbaaaaNNLqLqNNLqLqdmQQQQQ/ )(25. 015. 0343215

4、 （4）浇洒道路和绿化用水量)/(10003444443dmNqfNqQbbaa)/(10003444444dmNqfNqQbbaa最高日设计用水量最高日设计用水量（5）未预见水量和管网漏失量dmQQQQQ/ )(25. 015. 0343215 （。面积，城市最高日绿化用水；次次数，城市最高日浇洒道路；面积，城市最高日浇洒道路）；（，城市绿化用水量定额次）；（定额，城市浇洒道路用水量式中244242424 /32 / / mNdfmNdmLqmLqbabadmQQQQQQQQQQd/ )(25. 115.3消防用水量（校核时使用）dmNqQffx/ 3 / 同时发生

5、火灾次数。；消防用水量定额，式中ffNsLq1 11 12 2 设计用水量变化及其调节计算设计用水量变化及其调节计算2.78%4.17%5%0426 8 10 12 14 1624222018561234时间占最高日用水量的百分比33214433222111311134321 )(9161 32 %35 . 03 2 01 0 %20102 1 mWWWWWhTNqQTQWWQWWWkkkmQkWWmWWWWWfxxddc）（全，池被抽空，威胁供水安安全贮备，避免清水，消防贮备，）否则，记；连续均匀消耗时，可不）原水需处理，自用水；）原水不处理，水厂自用水量（二级泵站均匀供水）（二级泵站分级供

6、水）估算，城镇泵站供水曲线推求）根据一级泵站与二级计算方法：日用水量的百分数，其清水池调节容积占最高）（调节容积，式中（2）水塔的容积 min10 %158 %862 1 22223211321用水量计算。防消防贮备，按室内消（二级泵站均匀供水）（二级泵站分级供水）估算，城镇求与二级泵站供水曲线推）根据用水量变化曲线算方法：用水量的百分数，其计水塔调节容积占最高日）（调节容积，WkkkmQkWWmWWWdt1 12 2 设计流量分配与管径设计设计流量分配与管径设计1 12 21 1 节点流量分配计算节点流量分配计算不配水：计算长度为零的一半单侧配水：取管道实长双侧配水：取管道实长。，配水干管计

7、算总长度；流量的总和，管网中大用水户集中；量，管网总最高时设计流式中mlslqslQmsllqQqihihcb / / / 则每一计算管段沿线流量记作qy为：。该管段的计算长度，式中m )/( iicbylsllqq（2）面积比流量 假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为面积比流量，记作qmb。积总和，需沿线配水的供水面式22 / mmslqQqihmb。积，该管段负担的供水面式中2m A )/( iimbyslAqq45132)/( q5 . 0Q islqyj1 12 22 2 管段设计流量分配管段设计流量分配二级泵站5443554QQqQq11854332Q

8、QQQQq2. 环状网主要内容 污水管道系统设计 雨水管道系统设计 合流制管渠系统设计 排水管渠要求及附属构筑物-污水管道的设计步骤及 注意事项-雨水管道的设计步骤及 注意事项-合流制管道的使用条件、 水力计算、改造途径等 -排水管渠断面形式、接口、基础、附属构筑物等 重点2.1 污水管道系统设计污水管道系统的设计步骤 设计资料的调查设计方案的确定设计计算设计图纸的绘制2.1.1 设计资料的调查及方案确定设计资料调查 设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的总 体规划及其他基础设施情况 自然资料： 地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、风向、降雨量等水文资料，受纳水体流量、流速、

9、洪水位地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级工程资料： 道路、通讯、供水、供电、煤气等 设计方案确定 包括排水体制的选择、排水系统的布置形式，应通过技术、经济比较，确定最优的方案 2.1.2 污水设计流量的计算污水设计流量 指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，设计流量包括生活污水量和工业废水量。 生活污水设计流量 居住区生活污水 公共建筑生活污水 工业企业生活污水及淋浴污水 工业废水设计流量 2.1.2 污水设计流量的计算（续1）（1）居住区生活污水量计算 3600241ZKNnQ式中：Q1居住区生活污水设计流量，L/s； n居住区生活污水量标准（L/(d.人)），按室 外排水设计

10、规范选用，欧洲的典型值为 200（L/(d.人)），美国的典型值为250450 （L/(d.人)）； N设计人口数，按规划部门根据统计资料提供 的参数选用； KZ总变化系数，是最大日最大时污水量与平 均日平均时污水量的比值 居住区生活污水排水定额卫生设备情况室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备室内有给水排水卫生设备和淋浴设备室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应分 区一二三四五生活污水每人每日排水定额（L）55-9090-125130-17060-95100-140140-18065-100110-150145-18565-100120-160150-19055-90100-14014

11、0-180注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东 的一部分； 第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分； 第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部； 第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部； 第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小部分2.1.2 污水设计流量的计算（续1）（1）居住区生活污水量计算 360024

12、1ZKNnQ式中：Q1居住区生活污水设计流量，L/s； n居住区生活污水量标准（L/(d.人)），按室 外排水设计规范选用，欧洲的典型值为 200（L/(d.人)），美国的典型值为250450 （L/(d.人)）； N设计人口数，按规划部门根据统计资料提供 的参数选用； KZ总变化系数，是最大日最大时污水量与平 均日平均时污水量的比值 Kd日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值 Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时 污水量的比值 KZ=Kd Kh生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）总变化系数（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.550

13、01.41000 污水设计流量的计算（续2）（2）公共建筑生活污水量计算 3600242hKNSQ式中：Q2公共建筑生活污水设计流量，L/s； S公共建筑生活污水量标准（L/(d.人)），一般按 室内给水排水和热水供应设计规范推荐的参 数选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参 考相近建筑选用。 Kh时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日 平均时污水量的比值 2.1.2 污水设计流量的计算（续3）（3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算 3600360022112221113DCDCTKBAKBAQ式中：Q3工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； A1一般车间最大班职工人数

14、，人； A2热车间最大班职工人数，人； B1一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人.班)； B2热车间职工生活污水量标准，为35(L/(人.班)； K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人； C2热车间最大班使用淋浴的职工人数，人； D1一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(人.班)； D2热车间的淋浴污水量标准，为60(L/(人.班)； T每班工作时数，h。 2.1.2 污水设计流量的计算（续4）（4）工业废水设计流量计算 TKMmQZ36004式中：Q4工业废水设计流量，L/s； m生产过

15、程中每单位产品的废水量标准， L/单位产品； M产品的平均日产量； T每日生产时数； KZ总变化系数，与工业企业性质有关。 2.1.2 污水设计流量的计算（续5）Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗 Q渗指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算，日本规定采用经验数据，按每人每日最大污水量的10%-20%。2.1.3 污水管道的水力计算污水管道内水质特点： 污水管道内水流特点 重力流非满流近似均匀流排水管网理论与计算周玉文、赵洪宾著2.1.3 污水管道的水力计算（续1）水力计算的基本公式 式中：Q流量，m3/s； 过水断面面积，m2； v流速，m/s； R水力半径（过水断面积与湿周

16、的比值），m； I水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； C流速系数，或谢才系数。C值一般按曼宁公式计算，即IRCv611RnCn管壁粗糙系数 2.1.3 污水管道的水力计算（续2）污水管道水力计算的设计数据 设计充满度（h/D）设计流速（v）最小管径（D）最小设计坡度（i）设计充满度（h/D）指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。h/D =1时，满流h/D 1时，非满流室外排水设计规范规定，最大充满度为：管径（D）或暗渠高（H） （mm） 最大充满度（h/D） 2003003504505009001000 0.55(0.60)0.65(0.70)0.70(0.75)0.75(0.80)

17、 hD为什么要做最大设计充满度的规定？1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击， 为未预见水量的增长留有余地；2、有利于管道内的通风；3、便于管道的疏通和维护管理。设计流速与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s。最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的流速，与管道材料有关；金属管道的最大流速为10m/s，非金属管道的最大流速为5m/s。*国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。最小管

18、径1、为什么要规定最小管径？ 街坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。2、什么叫不计算管段？ 在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。最小设计坡度相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。（1）（2）（3）规定：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；管径400mm 的最小设计坡度为0.0015。2.1.3 污水管道的水力计算（续3）污水管道的埋设深度管道的埋设深度有两个意义

19、：覆土厚度埋设深度决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？冰冻线的要求地面荷载满足街坊管连接要求地面管道2.1.3 污水管道的水力计算（续4）污水管道水力计算的方法1、需要确定的参数 流量Q、管径D、坡度I、流速v、充满度h/D和埋深H。2、确定方法 首先根据已知资料，计算出流量Q，根据Q值可初步确定管径D；然后，根据Q、D值，求I、h/D、v值。在这三个未知数中，还需知道一个参数，才能求得另外两个，此时可以在三个参数中先假设一个值，比如流速为最小流速，或是坡度为最小坡度，或是充满度满足一定要求等，之后进行查表或查图，就可得出其余两个未知数；最后要进行校核，若得出的两个参数满足其规定的要求，则计

20、算完成，若不满足要求，则需调整假设值，甚至管径D，重新进行计算。 2.1.4 污水管道的设计确定排水区界，划分排水流域管道定线控制点确定和泵站的设置地点设计管段及设计流量的确定污水管道的衔接污水管道在街道上的位置确定排水区界，划分排水流域排水区界是污水排水系统设置的界限。排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的不同排水区域。（通常根据等高线划分排水区域，在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。）管道定线在总平面图上确定污水管道的位置和走向。管道定线的影响因素地形污水厂和出水口的位置所采用的排水体制管道定线时注意事项主干管布置在坚硬密实土壤中尽量少穿河流、铁路、山谷和高地避免与地下构筑物交

21、叉不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下集中流量尽量排入上游控制点确定和泵站设置地点对管道系统的埋深起控制作用的地点，通常在管道起点或最低最远点。泵站设置地点中途泵站局部泵站总泵站设计管段及设计流量 两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。 一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长时（3070m）。 设计流量本段流量转输流量集中流量1234ABCDqZKqFq01式中：q1设计管段的本段流量，L/s； F设计管段服务的街坊面积，公顷； KZ生活污水量总变化系数； q0单位面积的本段平均流量，即比流量，L/s.公 顷

22、可用下式求得。864000pnq式中：n污水量标准，L/(人.d)； p人口密度，人/公顷。污水管道的衔接衔接的原则：尽可能地提高下游管段的高程，减 小埋深，降低造价；避免上游管段 回水淤积。衔接的方式水面平接管顶平接跌水连接污水管道在街道上的位置 与其他管线、构筑物有一定的距离（174页） 与给水管相交时，设于给水管下方 尽量避免敷设在机动车道下，设在人行道下 2.2 雨水管渠系统设计雨水管渠系统特点：径流量大、流量变化大、满流雨水管渠系统组成：雨水口、雨水管渠、检查井、 出水口雨水管渠系统设计步骤：资料收集，确定暴雨强度公式划分排水流域，进行管道定线水力计算绘制管渠平面图及剖面图2.2.1

23、 雨量分析与暴雨强度公式雨量分析的要素 降雨量：指降雨的绝对量，用降雨深度（mm）表示， 也可用单位面积的降雨体积（L/ha）表示。年平均降雨量：指多年观测所得的各年降雨量的平均值月平均降雨量：指多年观测所得的各月降雨量的平均值年最大日降雨量：指多年观测所得的一年中降雨量最大 一日的绝对量雨量分析的要素 降雨历时：是指连续降雨的时段，可以指一场雨全部 降雨的时间，也可以指其中个别的连续时 段。用t表示，单位为min或h 暴雨强度：是指某一连续降雨时段内的平均降雨量， 即单位时间的平均降雨深度，用i（mm/min） 表示 ；在工程上，常用单位时间内单位面积 上的降雨体积q（L/s.公顷）表示 q

24、=167i 雨量分析的要素 降雨面积：指降雨所笼罩的面积 汇水面积：指雨水管渠汇集雨水的面积 降雨的频率：是指等于或大于某值的暴雨强度出现的 次数m与观测资料总项数n之比的百分数 降雨的重现期：是指等于或大于某值的暴雨强度出现 一次的时间间隔 2.2.1 雨量分析与暴雨强度公式(续1)暴雨强度公式nbtPcAq)()lg1 (1671式中： q设计暴雨强度，L/s.公顷；P设计重现期，年；t降雨历时，min； A1,c,b,n地方参数，根据统计方法进行确定。2.2.2 雨量管渠设计流量的确定雨水管渠设计流量计算公式qFQ式中：Q雨水设计流量，L/s； 径流系数，其数值小于1； F汇水面积，公顷

25、； q设计暴雨强度，L/s.公顷。2.2.2 雨量管渠设计流量的确定(续1）极限强度法从流域上最远一点的雨水流至出口断面的时间称为流域的集流时间或集水时间 At1t2t3BCDEFG极限强度法，即承认降雨强度随降雨历时的增长而减小的规律性，同时认为汇水面积的增长与降雨历时呈正比，而且汇水面积的增长速度更快，因此只有当降雨历时等于集流时间时，全部面积参与径流，产生最大径流量 2.2.3 雨量管渠系统的设计和计算(续3)雨水管渠系统的设计步骤和水力计算 （1）收集、分析资料，划分排水流域、进行管道定线。（2）划分设计管段。 注意：注意：不宜划分过多；管径增长要连续；划分要从密到疏。（3）划分并计算

26、汇水面积。 汇水面积包括绿地、街道等。（4）计算平均径流系数。 一般经验值为：城市0.50.8；郊区0.40.6。（5）确定重现期P、地面集水时间t1。（6）计算单位面积径流量q0。qFqFFQq0（7）计算各管段的设计流量，并求出Q、D、v、I及埋深等。（8）绘制图纸。包括平面图和剖面图 2.3 2.3 合流制管渠系统的设计合流制管渠系统的设计合流制管渠系统 是指在同一管渠内排除生活污水、工业废水和雨水的管渠系统. 合流制管渠系统特点 结构简单，管渠总长度小 与分流制相比，截流干管管径大，泵站和污水处理厂规模大 雨天径流时，部分生活污水也溢流到水体，造成一定程度的污染 晴天时，管渠内流量小，

27、流速低，易淤积 合流制管渠系统的使用条件 排水区域内有水源充沛的水体，足够大的环境容 量，使污染程度控制在允许范围之内 街道比较完善，必须采用暗管排除雨水，而街道又 比较狭窄，管渠的设置位置受到限制时，可以考虑 采用合流制 合流制管渠布置时注意问题 管渠的布置应能使所有服务面积上的生活污水、工业废水和雨水都能合理地排入管渠，并尽可能以最短距离坡向水体 截流干管与水体平行布置，在适当位置设置溢流井 合理控制溢流井的数目和位置 在上游，尽量利用边沟排除雨水 合流制排水管渠的设计流量 risQQQQ第一个溢流井上游管渠设计流量式中：Qs生活污水设计流量 Qi工业废水设计流量 Qr雨水设计流量 ris

28、QQQQisQQ 和分别为生活污水和工业废水的平均流量。isQQ 称为旱流流量Qf 溢流井下游管渠的设计流量 210)(QQQQQQnQisis式中:n0截流倍数 Q1溢流井下游排水面积上的雨水设计流量 Q2溢流井下游排水面积上的生活污水平均 流量与工业废水最大班平均流量之和 截流倍数 n0溢流井后，不从溢流井泄出的雨水量，通常按旱流流量的指定倍数计算，该指定倍数称为截流倍数n0 我国室外排水设计规范规定采用n0 为15工程实际中，我国多数城市都采用n0 =3美国、日本等多采用n0 =35合流制排水管渠的水力计算要点 按满流进行设计 重现期应适当放大，因为混合污水有污染 应合理确定截流倍数n0

29、 溢流井形式 截流槽式 溢流堰式 跳跃堰式 2.4 排水管渠及附属构筑物 排水管渠的断面形式要求 静力学上，具有一定的抗荷载能力，坚固稳定， 抗压抗折，不破裂、不变形 水力学上，尽可能大的排水能力，不淤积，不沉淀 经济上，造价低 管理维护上，便于疏通、清洗 排水管渠的断面形式 圆形半椭圆形马蹄形水力特性好排水能力大抗压能力强便于预制节省材料 抗压能力强节省材料用于污水流量大且变化小管径大于2m 高度小于宽度可减小埋深造价低、易淤积适用大流量、变化小、出水位置受限制 排水管渠的断面形式 矩形水力条件差可现场预制适用于排洪沟等明渠或路面狭窄地区 梯形只适用于明渠 蛋形下部窄流量小时流速也较大不淤积

30、清通养护方便 排水管渠材料的要求 具有一定的强度，抗压抗折 抗冲刷、耐磨损 有抗腐蚀，浸蚀能力 不透水 内壁光滑、阻力小 货源充足、价格便宜 常用的排水管渠 混凝土和钢筋混凝土管陶土管金属管砖石浆砌或钢混大型管渠石棉水泥管其他管渠,包括木管,竹管,塑料管,玻璃钢管等(1)混凝土和钢筋混凝土管 优点： 制造方便，成本低，抗压能力强，适用于大管径 缺点： 抗酸、碱和浸蚀能力低；抗渗透性能低；管节 短，接头多，施工困难；重量大，搬运不便 乘插式企口式平口式(2)陶土管特点：内外壁光滑；不透水性能好，耐磨损、抗腐蚀；强度低，抗压抗折能力差，管径较小，一般在300mm以下适用条件：居民区室外排水管、工业

31、废水中 (3)金属管(钢管 和铸铁管)特点：成本高，较少采用；抗高压、抗渗透能力强；内壁光滑，阻力小；长度大，接头少；抗酸、碱腐蚀和抗地下水浸蚀能力低，需作防腐处理适用条件：震区，对渗透要求高的地区 特点：现场浇筑，抗压、抗震、抗腐蚀能力强，无法预制适用条件：大管径，管径大于2.0m (4)砖石浆砌或钢混大型管渠(5)石棉水泥管特点：表面光滑、不透水；抗腐蚀性强；重量轻；质脆，易折断，不耐磨损 (6)其他管渠:木,竹,塑料,玻璃钢等管渠材料的选择管渠材料应尽可能就地取材，便于供应和运输考虑管材的造价根据输送水质情况，进行比较选择考虑管材的适用条件排水管渠接口的要求 足够的强度 不透水 抗腐蚀、浸蚀 具有一定的弹性 排水管渠接口的分类柔性接口：允许有3-5mm的