给水工程设计计算说明书

摘要本设计为华北地区E2县县城给水工程设计。该工程设计规模为30000m3/d，其中净水厂设计规模为20000m3整个工程包括三大部分：取水工程、输配水工程和净水工程。取水工程主要包括地表水和地下水取工程。地表水取水工程的设计内容包括地表取水位置的选择、取水型式的确定及取水泵站的设计；地下水取水工程的设计内容包括取水位置及型式的确定、单井的设计计算及井群的水力平衡计算。输配水工程主要指管网的定线和管网的水力平衡计算。净水工程的设计主要包括配水厂的设计计算和净水厂的设计计算。净水厂的设计是指净水厂的位置选择、水处理工艺流程的确定、处理构筑物的设计计算以及水厂的平面和高程布置。通过技术经济比较，确定净水厂的工艺流程选用方案一：原水—→管道混合—→机械搅拌澄清池—→普通快滤池—→消毒—→清水池—→管网。关键词：取水工程；输配水工程；净水工程；机械搅拌澄清池；普通快滤池AbstractThedesigniswatersupplyprojectforE2citywiththetotalvolumeof30thousandcubicmeters.Ofthem,20thousandcubicmetersaresuppliedbysurfacewatertreatmentplantandtherestbygroundwaterproportioningplant.Thewholeprojectconsistsofthreepartswhichiswatetdiversionproject,waterarrangementandclarificationprojectandwatertreatmentproject.Thesurfacewaterdiversionprojectconsistsoftheselectionofwatersourcelocation,theformofwaterdiversionandthedesignofpumpstation.Andsodoesthegroundwaterdiversionproject.Thispaperalsodemonstratesthedetailprocessofdesignforeachconstructionorapparatusinthewatertreatmentplant.Inthispaper,thewaterpowerbalanceofgangofwellssystemhasbeencompletelycaculatedwhichhelpmakethispapermoreaccurate.Thewaterallocationandclarificationprojectsarethemajorpartsinthispaper.Theformercontainsthearrangementofpipelines,thedeterminationofpipecaliberaswellaspumplifts.Andthelatterisdividedintotwoparts:watertreatmentplantdesignandwaterproportioningplantdesign.Accordingtothesurveyaboutqualityofgroundrawwater,therawwatercanbetransmittedtotheuseronlythroughsimpledisinfection(addchlorine).Twosetsofprogrammehavebeencomparedbothtechnologicallyandeconomically.Andthefirstprogrammeispreferred.Thewholeprocessisasfollows:rawwater→pipe-shaped→mixingapparatus→mechanicalstirring→highspeedfiltercell→disinfection(addchlorine)→municipalpipenetwork.Keywords:waterdiversionprojects;waterallocationandclarificationprojects;watertreatmentproject;mechanicalstirring;highspeedfiltercell目录摘要 IAbstract II第1章给水工程设计任务书 1设计题目 1设计原始资料 1设计任务与内容 3毕业设计计算说明书的格式与内容 4设计依据 4第2章设计用水量及规模计算 5管网设计用水量的计算 5最高日用水量Qd计算 5最高日最高时用水量Qh计算 6消防用水量Qx计算 6水厂设计规模计算 6净水厂设计规模计算 6配水厂设计规模计算 6第3章取水工程 7地表水取水工程 7取水构筑物位置选择 7取水构筑物型式的确定 7进水室和吸水室的计算 7取水泵房的设计计算 8地下水取水工程 14取水位置确定 14取水构筑物型式的确定 14单井设计 15井群设计 17单井抽水设备的选用 20第4章输配水工程 21输水工程 21输水线路选择 21输水管渠布置 21配水工程 21配水管网定线与布置 21配水管网水力计算（方案一） 22配水管网水力计算（方案二） 33第5章净水厂工程 44净水厂位置选择 44净水工艺（方案一） 45配水井设计 45混合器设计 45澄清池设计 46滤池设计 53消毒设施设计 56清水池设计 57吸水井设计 58送水泵站设计 58辅助建筑物设计 63净水工艺（方案二） 64混凝设计 64沉淀池设计 68滤池设计 71其它设备设计 75方案比选 75净水厂平面与高程布置 75净水厂平面布置 75净水厂高程布置 76第6章配水厂工程 77清水池设计 77消毒设计 77送水泵站设计 78配水厂平面布置 78配水厂高程布置 79第7章工程估算及经济评价 80基本资料 80成本分析 80财务评价 81参考文献 103致谢 104附图 105给水工程设计任务书设计题目华北地区E2县县城给水工程设计。设计原始资料条件图：1：10000县城平面图；城区规划人口密度130cap/ha；城市居民住房中的室内卫生设备情况：有给水、排水、淋浴、热水供应；居民综合生活用水定额180L/cap城市供水的房屋最高层数：6层；城市用水量变化曲线（见表1）（Kh=1.35）表STYLEREF1\s1SEQ表格\*ARABIC\s11城市用水量变化表时间小时用水量占最高日用水量（%）时间小时用水量占最高日用水量（%）时间小时用水量占最高日用水量（%）0～1时8～9时5.3316～17时61～2时2.329～10时917～18时52～3时410～11时618～19时53～4时2.2111～12时4.8119～20时84～5时512～13时420～21时95～6时2.5313～14时621～22时86～7时814～15时4.9022～23时57～8时915～16时523～24时2.02工业用水情况：县城中有下列工业企业，其位置在城市平面图中已标出；甲厂，生产用水量4000m3工人总数510人，分3班工作，热车间占60％第一班190人，使用淋浴者156人；其中热车间126人第二班170人，使用淋浴者134人；其中热车间102人第三班150人，使用淋浴者106人；其中热车间78人乙厂，生产用水量7000m3工人总数630人，分3班工作，热车间占45％第一班233人，使用淋浴者198人；其中热车间110人第二班203人，使用淋浴者160人；其中热车间89人第三班194人，使用淋浴者145人；其中热车间85人工程地质及水文地质：城市土壤种类：黏质土；地下水位深度：8.0~12.0m；年最大降水量：600~700mm；年平均降水量：600~700mm；城市最高温度：℃；最低温度：-15℃年平均温度：14℃；冰冻线深度：0.5~给水水源：地面水源：①历年流量：最大流量：100~150m3／s；最小流量：20~40m3②历年流速：最大流速：m／s；最小流速：／s。③水位标高：最高水位：946m；常水位：943m；④该河流为不通航河流。⑤河流水质资料（见表12）表STYLEREF1\s1SEQ表格\*ARABIC\s12河流水质资料名称单位分析结果色度度10～15浊度度2000臭和味级略有pH～总硬度mg/L250铁mg/L锰mg/L细菌总数个/mL2000～5000大肠菌群个/L25～40地下水源：深井抽水试验结果见下表，地质构造见地质柱状图：表STYLEREF1\s1SEQ表格\*ARABIC\s13深井抽水试验结果1#试验井2#试验井出水量Q（L/s）降深S1(m)单位出水量q1(L/s·m)2#井抽水时对本井的水位削减值t1(m)出水量Q2(l/s)降深S2(m)单位出水量q2(L/s·m)1#井抽水时对本井的水位削减值t1(m)5.00注：井距L试=200m；井径d试=；渗透系数k=100m/d；影响半径R=600m；含水层厚度20~36m，1#试验井承压静水位：；2#试验井承压静水位：；地下水源出水量10000m3/d。设计任务与内容设计计算说明书城市给水工程规划设计①给水工程供水方案的选定②输配水管网、调节构筑物设计③取水构筑物及净水厂、配水厂位置的选定城市取水构筑物设计①地下水取水构筑物设计②地表水取水构筑物设计城市给水厂工艺设计净水厂工艺流程选择及各单元处理构筑物的设计送水泵站的工艺设计配水厂及净水厂的总平面布置及高程布置工程投资估算及经济评价工程投资估算，经济评价。设计图纸给水系统总体布置方案图输配水管线纵断面图给水管网平差图管网节点详图取水泵站平、剖面图送水泵站平、剖面图净水厂的平面布置及高程布置图净水厂各主要构（建）筑物工艺平、剖面图毕业设计计算说明书的格式与内容格式格式参照《太原理工大学毕业设计论文撰写规范》完成。内容毕业设计计算说明书是毕业设计的重要书面文件，其内容包括：（1）中文摘要；（2）外文摘要；（3）目录；（4）正文；（5）补充部分；（6）参考文献；（7）致谢；中文、外文摘要是毕业设计的内容不加注释和评论的简短陈述，具有独立性和自含性。其内容应说明与设计有关的设计成果，不要解释或说明为什么要这样设计，更不要写成文献综述。中文摘要一般不少于300字，并译成外文。摘要后面应有3~5个关键词。正文是设计计算说明书的核心，正文中的主要内容应包括：概述：包括设计任务、设计依据、主要设计资料等；工程设计说明：包括工程概况、设计方案的选择、技术经济分析等；详细的设计计算书。对所完成设计的总结和自我评价。设计依据给水排水设计手册（1）常用资料给水排水设计手册（3）给水处理给水排水设计手册（9）专用机械给水排水设计手册（10）技术经济给水排水设计手册（12）器材与装置室外给水工程规范给水排水快速设计手册（1）给水工程给水厂处理设施设计计算设计用水量及规模计算设计水量包括管网设计用水量和水厂设计水量的计算。管网设计用水量的计算最高日用水量Qd计算居住区最高日生活用水量Q1的计算Q1=N·q·f其中N为规划人口总数，由规划面积S与人口密度ρ相乘得到，由规划图量得S为395ha，人口密度为130cap/ha；q为最居民高日生活用水定额，取180L/(d·cap)；Q1=S·ρ·q·f=395130×180×100%=9243000L/d=9243（m3/d工厂企业职工用水量Q2的计算职工生活用水标准：高温车间按每人每班35L，一般车间按每人每班25职工淋浴用水标准：高温车间按每人每班60L，一般车间按每人每班40甲厂工人总数510人，分3班工作，热车间占60％共308人，普通车间共204人第一班190人，使用淋浴者156人；其中热车间126人第二班170人，使用淋浴者134人；其中热车间102人第三班150人，使用淋浴者106人；其中热车间78人故甲厂生活用水为306×0.035+204×0.025=15.81（m3/d）职工淋浴用水为306×0.06+(156+134+106-306)×0.04=25.36（m3/d）乙厂工人总数630人，分3班工作，热车间占45％共284人，普通车间共346人第一班233人，使用淋浴者198人；其中热车间110人第二班203人，使用淋浴者160人；其中热车间89人第三班194人，使用淋浴者145人；其中热车间85人故乙厂生活用水为284×0.035+346×0.025=18.59（m3/d）职工淋浴用水为284×+(198+160+145-284)×0.04=25.80（m3/d）Q2=15.81+25.36+18.59+25.80=85.56（m3/d）浇洒道路和绿地所需水量Q3的计算浇洒道路和场地用水为1~L/m2·次，每日2~3次，面积为90公顷；绿化用水为1.5~L/m2·次，面积为居民居住规划面积的20%即79公顷。根据道路实际情况取浇洒道路用水为L/m2·次,每天2次，绿化用水为L/m2·d。故Q3×2×90×104×79×104）×10-3=4280（m3/d）工业生产用水量Q4的计算甲厂生产用水量为4000m3/d;乙厂生产用水量为故Q4=4000+7000=11000（m3/d）未预见水量和管网漏水量Q5的计算Q5=（Q1+Q2+Q3+Q4）×20%=4922（m3/d）因此E2县最高日总用水量

Qd×（Q1+Q2+Q3+Q4）=29530（m3/d）最高日最高时用水量Qh计算消防用水量Qx计算E2县人口为5.1万人，查规范《城市室外消防用水量》同一时间的火灾次数N为2，一次灭火用水量qx为35L/sQx=qx·N=352=70（L/s）水厂设计规模计算水厂设计水量包括净水厂设计水量和配水厂的设计水量。净水厂设计规模计算净水厂设计水量为最高日平均时水厂输出水量与自用水量之和。水厂自用水量按水厂输出水量的6%计算。最高日平均时水厂输出水量为其中Qh为最高日最高时设计用水量，Q0为配水厂输出水量，Kh为时变化系数。故(m3/h)净水厂设计水量(m3/h)(m3/s)≈20000(m3/d)净水厂规模定为20000m3配水厂设计规模计算由设计资料知，配水厂设计水量为10000m3取水工程本设计为双水源供水，故取水工程包括地表水取水工程和地下水取水工程两部分。地表水取水工程地表水取水工程的设计计算包括取水构筑物位置的选择、构筑物形式的确定及取泵站的计算。取水构筑物位置选择取水构筑物应保证在枯水季节仍能取水，并满足在设计枯水保证率下取得所需的设计水量。保证率对于工业企业的水源不低于90—97%。城市供水的水源，一般可采用90—97%；取水构筑物位置的选择应全面掌握河流的特性。经分析，将取水构筑物选在E2县东北部水质和地质条件较好河段的岸边，具体位置见平面布置图。此取水处的其它优点有：河流中含泥沙较少；该河段较窄，取水口水流畅通，靠近主流地段，避开了流河中的回流区和死水区，可减少杂物进入取水口；污水排出口距此取水河段较远；岸坡的加固和防护措施较好；此处地基构造稳定，承载力高。取水口应交通运输方便，有足够的施工场地，较小土石方和水下工程量。取水构筑物型式的确定采用岸边合建式取水构筑物，河水经过进水孔进入进水间的进水室，再经过格网进入吸水室，然后由水泵抽送至水厂。在进水孔上设置格栅用于拦截水中细水的漂浮物。合建式的优点是布置紧凑，占地面积水，水泵吸水管路短，运行管理方便，但土建结构复杂，施工较困难。由于地基条件良好，将进水间与泵房建在不同标高上，呈阶梯式布置。这种布置可以利用水泵吸水高度以减小泵房深度，有利于施工和降低造价，但水泵启动时需要抽真空。进水室和吸水室的计算尺寸的确定根据设计规模，进水间和吸水室的尺寸都为×3m，各三间与水泵吸水管配套。格栅的计算格栅设在进水间的进水孔上，用来拦截水中粗大的漂浮物和鱼类。格栅由金属框架和栅条组成。格栅面积F0=Q/（K1K2v0）式中F0——进水孔或格栅面积，m2；Q——进水孔的设计流量，m3/s，净水厂设计规模为20000m3/d，即6m3/s，则通过每个格栅的流量为v0——进水孔设计流速，取0.2K1——格栅引起的面积减少系数，K1=b/(b+s)，b为栅条净距，取50mm；s为栅条净厚度，取10K2——格栅阻塞系数，取0.75。格栅面积F0=Q/（K1K2v0）=0.079××0.2)=0.63(m2)取宽×高=1.0m平板格网的计算平板格网的面积F1=Q/（K1K2εv1）式中F1——平板格网的面积，m2；Q——通过格网的流量，m3/s；V1——通过格网的流速，取/s；K1——网丝引起的面积减少系数，K1=b2/(b+d)2，b为网眼尺寸，采用4×4mm；d为金属丝直径，mm，取2mm；故K1=0.K2——格网阻塞后面积减少系数，取0.3;ε——水流收缩系数，采用0.6。故F1=Q/（K1K2εv1）=/(0.44×0.3×0.6×)=5(m2)平板格网尺寸选用B×H=×2取水泵房的设计计算取水泵房是用于将水源地的水送到水厂的构筑物，本设计将取水泵房设在水厂外，先使河水通过重力流流入吸水井，然后水泵通过吸水管将吸水井中的水送到水处理构筑物。设计流量和扬程的确定设计流量一泵站按24小时连续工作，城市最高日用水量29530m3/d，其中净水厂提供19530m3/d。考虑水厂自用水量，水厂设计水量为：Q=设计扬程设计扬程包括净扬程和各种水头损失。净扬程为吸水井最低水位与净水厂中配水井最高水位之差。河流最低水位为，水流通过格栅进入吸水井的最低水位为，净水厂中配水井最高水位为，故净扬程为Hst=。输水管路设两根，采用DN350，流速为/s，，输水管长为400m。输水管路水头损失为∑h=hf+hjf×400׉=2.58(m)设泵房内损失为，安全水头为故水泵设计扬程为：H＝Hst＋∑H＋＋＝＋＋＋＝18.68(m)水泵机组的选择选择原则①首先要满足最高供水工况的流量和扬程要求，并使所选水泵特性曲线的高效率范围尽量平缓，对特殊工况，必要时另设专用水泵来满足其要求；②尽可能选用同型号水泵；或扬程相近、流量大小搭配的泵；③应考虑近远期结合，一般考虑远期增加水泵台数或换装大泵；④一般尽量减少水泵台数，选用效率较高的大泵，但亦要考虑运行调度方便，适当配置小泵，通常取水泵房至少需设2台，送水泵房至少2—3台（不包括备用泵）；⑤泵应在高效率段运用（特别对经常运行工况）；⑥尽可能选用允许吸上真空度值大或必需气蚀余量值小的泵，以提高水泵安装高度，减少泵房埋深，降低造价；⑦水泵选择必需考虑节约能源，除了选用高效率泵外，还可考虑运行工况的调节；⑧高浊度水源的取水泵房应选用低转速，耐磨的水泵，有条件可在水泵内壳留道，叶轮表面涂耐磨涂料。水泵型号的确定选出一泵站水泵型号为：三台10sh-13A型清水泵，其中一台备用。配套电机为：Y225S－4。10sh-13A型水泵主要性能参数如下表：表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s11水泵参数]型号流量（L/s）扬程(m)转数(r/min)轴功率（KW)电动机功率(KW)效率（％）允许吸上真空度（m）10sh—13A951470378061158013480水泵机组尺寸的确定10sh-13A型水泵的外型尺寸及安装高度如下表：（具体与图3—1相对）表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s12水泵基础尺寸泵型号L1L2L3bb1hL5H2Ln1-ød10sh—13A1503267967765640453005601788.54-23电机型号B1B2HH1Y225S—4432388530225水泵各部分尺寸如下表：（具体见图3—2、3—3）表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s13水泵的尺寸泵型号LL1L2L3L4BB1B210sh—13A531440380300850400630B3B4B5HH1′H2H3H42402401507284403523023010sh—13A型水泵：基础：长为L1=1503水泵一侧宽为b=765mm电机一侧宽为b1=640水泵一侧高为h=H2-H1′=560-440=120电机一侧高为h0=H2-H1=560-225=335图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11水泵基础尺图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12水泵横向尺寸图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s13水泵纵向尺寸进水口中心和出水口中心距基础都为330修建混凝土基座高出地面150电机与水泵凸出部分总长为水泵最宽部分为B=850水泵进出口直径分别为250mm和图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s14水泵安装尺寸水泵最大安装高度水泵安装高度要求①对于大型水泵以及启动要求迅速的水泵和供水安全要求高的泵房，宜采用自灌式充水。采取自灌式充水，水泵轴心安装高度应满足水泵外壳顶点低于吸水井内的最低水位；②离心水泵可利用允许吸上真空高度的特性，采用非自灌式充水，提高水泵的安装高度，节省泵房土建造价。水泵最大安装高度计算水泵厂允许的水泵吸上真空高Hs=6m，吸水管从喇叭口到泵进口的水头损失为，当地海拔为，水温为20℃，修正后采用的允许吸上真空高度Hs′=Hsa）-(hva-0.24)其中ha为安装地点大气压，查表，当海拔为时，ha=hva为实际水温下的饱和蒸气压力，查表得水温为20℃时，hHs′=6-(10.33-9.2)-(0.24-0.24)=m泵房最大安装高度Hss=Hs′-v12/2g-∑hs其中v1为水泵进口处的流速为0m/s故Hss2/2g-1=所以水泵安装高度应小于。即水泵轴线与吸水井最低水位差要小于。泵房布置泵房布置内容①水泵、电动机机组及进水管道和阀门配件等的布置；②起重机械、真空设备及真空管线、排水设备及排水管线、通风设备及通风管道；③电气设备以及操作控制室的布置；④管沟，检修场地，工作平台，人行通道及楼梯等布置；⑤噪声消除措施的布置；⑥工具储藏以及生活间等布置。机组管道布置水泵机组采用横向单排布置，这样可以使泵房跨度减小，进出水管顺直，水力条件好，节省电耗。泵房长为：控制间5m，第一台泵轴与墙净距，各水泵轴线净距4m×2=8m，最外面水泵轴线到墙壁的净距，另留4m作为吊装机械电葫芦和工作平台用，共24m。泵房宽为：进水侧水泵基础与墙壁的净距，最大水泵宽度为，出水侧水泵基础与墙壁的净距，共，取。泵房高度：吸水井常水位标高为，设吸水井水深为，则吸水井底标高为，设泵房地面高出吸水井底4m，则泵房地下部分高为7.7m，设地面以上高为4m，则取水泵房总高为。吸水井总长，分成两部分，中间用格栅分开，每格，格栅宽。吸水井宽。吸水井最低水位为，水泵进水口轴线标高为，则水泵安装高度为，小于最大允许安装高度故符合要求。具体详见<取水泵站工艺图>。管道布置管道布置要点①吸水管及出水管的流速根据手册的范围选定。②所有阀门都应安装电动或液压传动装置。③每台水泵宜设置单独的吸水管直接向吸水井或清水池中吸水。④吸水管路应尽可能短、减少配件，一般采用钢管或铸铁管，并应注意避免接口漏气。⑤吸水管应有向水泵不断上升的坡度（i≥0.005），并防止由于施工允许误差，和泵房与管道的布均匀沉降而引起吸水管的倒坡，必要时采用较大的上升坡度。为了避免在吸水管路内聚积空气，形成空气囊，应避免不正确的安装方法。⑥水泵吸入端渐缩管必须采用偏心渐缩管。⑦吸水喇叭口必须具有足够的淹没水深和适当的悬空高度。避免出现旋涡而吸入空气，使水泵工作不稳，出水量减少，机组振动以致引起水泵汽蚀等。喇叭口保持适当的悬空高度，可使进口流速分布均匀、吸水阻力减小。吸水管路和压水管路的设计每台水泵有单独的吸水和压水管路，管道均采用钢管。吸水管流量为Q/2=120L/s，选择管径DN=350mm的铸铁管，v=1.20m/s（符合水泵吸水管路直径大于250mm时，流速在1.2~/s之间的要求），i‰吸水管的进口高于井底不小于0.8D，D为吸水管喇叭口扩大部分的直径，通常取D为吸水管直径的1.3-1.5倍。故取D=0.35×1.5=。吸水管喇叭口边缘距离井壁不小于0.75-1.0D，及取。压水管为钢管材料，选用DN=300mm管径，v=1.64m/s，i水泵出口连接管管径也为DN=300mm。①吸水管配件：45度弯头：DN350mm,ξ=0.D371X-1型对夹式电动蝶阀，DN35DN350×250偏心渐缩管，L=750mm②压水管路上配件D371X-1型对夹式电动蝶阀，DN30止回阀：HD44X型液压式缓冲止回阀DN300×200同心异径管三通联络管管径采用300水泵校核吸水管路中的损失(设吸水管长10m)∑h吸=hf+hjhf=il=‰×10=0.hj=∑ξ×（v2/2g）=(0.45+0.21+0.05)×1.22/19.6=52∑h吸=0.05952=0.压水管路损失(设压水管路长30m)∑h压=hf+hjhf=il=‰×30=0.hj=∑ξ×（v2/2g）=(0.05+0.29+2×1.07+2.5)×2/19.6=m∑h压=0.41+=1.∑h=∑h吸+∑h压=0.111+1.09=<故选择的水泵合适。附属设备的选择引水设备采用真空泵引水,其优点是水泵启动性快,运行可靠易于实现自动化,真空泵抽气量可按下式计算：Qv=K｛(Wp+Ws)Hq/[T(Hq－Hss)]｝Qv——真空泵抽气量，m3/hWp——泵站中最大的一台泵泵壳内空气密度，m3，相当于水泵吸水口面积乘以吸水口到出水口闸阀间距离。Wp=(531+850+1000)πD2/4000=m3其中D=250Ws——从吸水井最低水位到泵进口吸水管空气容积m3Ws=πD2L/4=m3（估算L为6m，D为Hq——一个大气压下水柱高度,取10.33Hss——离心泵安装高度，T——引水时间，4minhK——漏气系数，～，取Qv=15m3/h=最大真空值：Hvmax=水泵安装高度×=×=182mmH2O根据Qv和Hvmax选：SK—15型水环式真空泵两台，其中一台备用性能如下：抽气量m3/min真空度转速配套电机：Y250M—8功率N=30kW排水设备排水量为20～30m3/s,扬程应该大于8米，选用两台中一台备用。外型尺寸：220mm×398mm，排水管直径为76mm。性能如下：表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s14排水泵性能流量（m3/h）扬程(m)功率(Kw)转速（rad/min）额定电压（V）重量（Kg）4211285038040起重设备起重设备选用LD3-8.5-20型电动单梁桥式起重机。参数为：最大起重量3吨，起深24m通风设备选用机械通风。地下水取水工程地下水取水工程的设计包括取水位置的确定，开采、取集地下水的方法与取水构筑物形式的确定及井群的设计。取水位置确定地下水取水构筑物的位置，应根据水文地质条件选择，应符合下列要求：位于水质良好，不易受污染的富水地段；靠近主要用水区；施工、运行和维护方便。取水构筑物型式的确定由于地下水类型、埋藏浓度、含水层性质等各不相同，开采和取集地下水的方法和取水构筑物型式也各不相同。取水构筑物有管井、大口井、辐射井、复合井及渗渠等，其中以管井和大口井最为常见。本设计的开采地下水源的含水层埋深较大，且含水层的岩性为粗砂夹砾石透水性较好，故宜用管井。单井设计单井的设计包括单井出水量的确定和管井结构的设计。单井出水量确定用曲度n值法确定Q—S曲线关系1#、2#试验井的试验数据见表1—3。根据公式有对于1#井n1=1故1#的出水量按直线增长对于2#井n2=1故2#的出水量也按直线增长故本设计资料中的试验井是按直线形式增长，所以用公式Q=qs进行出水量计算。单位出水量的计算1#、2#井的资料整理如下表：表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s151#井资料抽水资料SQSQS1第1次第2次第3次131.75∑表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s162#井资料抽水资料SQSQS2第1次第2次第3次∑由于Q—S呈直线关系，故单位出水量q（即为通过Q—S坐标原点的直线斜率）可用下式计算：由上式有1#的单位出水量2#的单位出水量为安全起见,取单位出水最q=L/s﹒m设计降深的确定井的构造形式对抽水试验结果有较大的影响，所以试验井的构造应尽量接近设计井，否则应进行适当修正。此外，为避免产生严重的计算误差，不允许利用水位降落很小的试验资料来计算很大水位降落的出水量。一般，设计井的水位降落值不应超过抽水试验中最大降落值的1.5~2.0倍。对于直线型，S值外延极限﹤nSn。所以降深S设×Smax=1.4×5=7(m)单井出水量根据S设和Q—S曲线确定设计降深S设下的单井出水量Q设为：Q设=qs×7=36.47(L/s)=3151.01(m3/d)井管的直径应根据管井的设计出水量、水质选用的抽水设备等因素通过计算确定，常见管井直径大多小于500mm，取设计井的井径与试验井的井径相同，都为200管井结构设计井室井室为圆形，直径为8m，高为3m。材质为钢筋混凝土结构。井管壁设置井管壁的目的在于加固井壁、隔离水质不良的或水头较低的含水层。根据岩性及含水层深度，可选用铸铁管或钢管；钢管造价高，强度大，不耐腐蚀；铸铁管造价，低耐腐蚀，强度相对钢管差一些，综合考虑，选用井壁管为铸铁管。过滤器的选择及计算过滤器安装于含水层中，用以集水和保持填砾与含水层的稳定。过滤器是管井最重要的组成部分。它的组构造、材质、施工、安装质量对管井的单位出水量、含砂量和工作年限有很大影响。对过滤器的基本要求是：应有足够的强度和抗蚀性；具有良好的透水性且能保持人工填砾和含水层的渗透稳定性。基于岩层的性质，查手册得应选用规格8英寸，内径203mm，外径225mm的缠丝铸铁过滤器，缠丝采用2mm过滤器的长度应根据含水层厚度及层数而定。当含水层厚度大于15m时，过滤器长度应根据水文地质条件与过滤器直径等因素按下式确定：l=Q/πDv0(m上式中Q—过滤器出水量为mD—过滤器外径为225vc—含水层的允许渗透速度（m/d）vc=65k1/3=65×1001/3=301.7(m/d)K—含水层的渗透系数（m/d）故则l≥m，为供水安全，充分利用含水层，取过滤器长度l=17沉淀管长度的计算沉淀管接在过滤器的下面，用以沉淀进入井内的细小砂粒和自地下水中析出的沉淀物，其长度根据井深和含水层出砂可能性而定，一般为2~10m。井深小于20m，沉淀管长度取2m；井深大于90m，取10m。井深在31~90井深计算井深H=0.4+2+1.3+45.3+17+6=72(m)此井为非完整井。井群设计在规模较大的地下水取水水工程中，常由很多管井组成一个井群系统。当井数较多时，宜用集中控制，以克服分散管理的缺点。管井数和井群位置的选择与布置方式对整个给水系统都有很大影响。开采井数的确定配水厂最高日最高时设计水量为10000m3/d（417由于井群互阻影响使各井的出水能力降低，但井群发生互阻影响时出水量的减少不超过25%~30%，为经济合理设出水量减少25%，则开采井数为：考虑到工作井群系统需有备用，备用井数一般按生产井数的10%~20%停止工作时能满足设计水量要求来确定，但不得少于1口。故备用1口井即能满足需要。故井数为6口。井群位置的选择与布置方式当井群沿河布置时，应避开有冲刷危险的河岸并与河岸保持一定的距离。井的间距通常不必按影响半径的两倍计算，以免井间连络管线过长，一般可按相互干扰使单井出水量减少不超过25%~30%计算。查手册设计井最小间距为150~200m具体距离应根据含水层的富水性、抽水设备、集水方式、基建投资与经营管理费用等因素确定。井群的布置如下图所示：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s15进群布置图设计井出水量减少系数α的计算由抽水试验资料（见表1—3）可知，试验井的Q—S为直线关系，因此可用式计算各试验井出水量减少系数。第一次抽水试验时，两井出水量减少系数分别为：同样，第二次，第三次抽水试验时，两井出水量减少系数分别为：为安全起见，取其最大值α1=α2=α200井距为353m、571m、300m时出水量减少系数按式修正式中α试—试验井出水量减少系数，为0.137；R—设计井影响半径，为812m；L—设计井井距Li—试验井井距，为200m按式Qp´=Qp(1-∑α)计算各井外于互阻影响下的出水量列于表4—3中（Qp、Qp´分别为设计井处于互阻影响前、后的出水量，∑α为各井对某一设计井的出水量减少系数之和，其中1号井为备用井）表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s17互阻时井的出水量井号∑α353∑α571∑α300∑α1-∑αQpQp´2300456由上表得，井群在互阻碍影响下的总出水量为∑Qp´)×2+22.65=129.21(L/s)≈11000（m3/d）不发生互阻影响时，井群的总出水量应为∑Qp×5=182.35(L/s)由于互阻影响，井群出水量共减少：满足要求。管井的连接及水力计算管井与清水池的平面布置如下图：图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s16管井布置平面图上图中节点1、2、3、4、5、6对应井群中的6口井，各管段长度已标出。（1号井为备用井，不需要平差）。井群系统平差结果表表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s18井群系统节点平差表编号地面标高（m）已知水压（m）已知流量(L/s)节点水压（m）自由水头（m）节点流量(L/s)200-27.50950.5184.318-27.503946.200-22.65949.1752.975-22.654946.200-25.78950.7094.509-25.785946.200-25.78950.6704.470-25.786946.200-27.50949.6193.419-27.507946.200946.200946.2000.000129.218946.2000.00946.9190.7190.009946.2000.00947.3021.1020.0010946.2000.00948.6972.4970.0011946.2000.00948.9662.7660.0012946.2000.00949.3803.1800.00表STYLEREF1\s3SEQ表格\*ARABIC\s19井群系统管段平差表编号管径(mm)长度(m)阻力系数起始节点终止节点流量(L/s)流速(m/s)水力坡度水头损失(m)140020087129.211.033.5930.7192300679875.931.075.7190.383330024410975.931.075.7191.396425092121053.281.097.4170.682525027611853.281.097.4172.047620030051125.780.825.6821.705720010931022.650.724.3860.478820017621227.500.886.4651.138920010161127.500.886.4650.6531020023441225.780.825.6821.330单井抽水设备的选用深井泵扬程Ht=h+S-h1式中h—管井处的自由水头；S—设计井的降深，为7m；h1—地下水位高度，为为水泵吸水和压水管路的水头损失为水泵的安全水头各管井中深井泵的扬程分别为：2号井水泵扬程Ht=4.318+7+3+1.5+2.0=17.8(m)3号井水泵扬程Ht=2.975+7+3+1.5+2.0=16.5(m)4号井水泵扬程Ht=18.0(m)5号井水泵扬程Ht=4.470+7+3+1.5+2.0=18.0(m)6号井水泵扬程Ht=3.419+7+3+1.5+2.0=17.0(m)取1号井即备用井水泵扬程等于扬程最低的3号井水泵扬程。因为各井中水泵的抽水量和扬程相近故可选用同一型号的深井泵。深井泵选取格兰富集团生产的型号为SP95—3的泵，其中指泵的类型范围，95为流量单位为m3/h，3为泵的级数。SP具体性能曲线见图4—3、4—4图3SEQ图\*ARABIC\s17深井泵的Q—H图图3SEQ图\*ARABIC\s18深井泵的功率性能曲线η—泵的级效率（NPSH）r—表示所需进口压力SP95—3型泵的电动机型号为MS6000，功率为15Kw,泵体最大外径为186mm。输配水工程输配水工程即输水工程和配水工程。输水工程输水线路选择为使输水管渠的线路尽量短、起伏小、不占田地，将输水管道以直线沿地面较平坦的道路敷设。同时输水管渠走向和位置符合城市和工业企业的规划要求。具体布置见平面布置图。在方案一中水源至净水厂输水管路长570m，从净水厂至配水管网输水管路长140m；配水厂至配水管网输水管路长230m。在方案二中水源至净水厂输水管路长120m，从净水厂至配水管网输水管路长160m；配水厂至配水管网输水管路长120m。输水管渠布置输水管道应设检查井，间距为：当管径（渠宽）在700mm以下，间距不大于200米；在700—1400mm时，间距不大于本设计为压力供水，输水管道隆起点设进气阀和排气阀，低凹处设置泄水管及泄水阀；管道法兰接口应设于检查井或地沟内；为了安全供用，输水管根数采用2根；两条以上输水管一般应设连通管，直径一般相同，设有连通管的输水管道上，应设必要阀门，以防事故及检修时切换。配水工程配水管是指由净水、配水厂或由水塔、高位水池等调节构筑物直接向用户配水的管道。配水管网定线与布置配水管网应根据用水要求合理布置于全供水区。在满足各用户对水量、水压的要求下，应缩短配水管线总长度。管网一般可布置成环网状，当允许间断供水也可敷设成树枝状。干管应尽布置在两侧均有较大用户的道路上，以减少配水支管的数量。配水干管之间应在适当间距处设置连接管以形成环网。连接管间距应按供水区重要性、街坊大小、地形等条件考虑，并通过断管时满足事故用水要求的计算确定。用以配水至用户和消火栓的配水支管一般采用管径为150~200mm；负担消防任务的配水支管不得小于150消火栓的布置与数量必须遵守消防规定并取得当地消防管理部门的同意。城镇生活饮用水的管网严禁与非生活饮用水的管网相连。城镇生活饮用水管网，严禁与各单位自备的生活水平饮用水供水系统直接连接。如必须作为备用水源而连接时，应采取有效的安全隔断措施。给水设计方案管网布置见图01、02。配水管网水力计算（方案一）管网水力计算的目的是确定管网各管段的管径、水头损失，并为设计二级泵站提供依据。沿线流量的计算比流量的计算集中出流量Qi包括甲厂和乙厂的生产及生活用水量。Qi=Q4+Q2=11000+85.56=11085.56（m3/d）=128.31（L/s）比流量各管段长度见表2-1管段总长为19110m,管段计算长度为比流量沿线流量的计算沿线流量q=qs·L其中L为各管段的计算长度，计算结果如表4-1表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s11各管段长度及沿线流量管段编号管长（m）沿线流量（L/s)管段编号管长（m）沿线流量（L/s)6～269010～982013.042～34309～44203～75904～58207～63609～134506～579013～148005～1045013～1766010～1187017～1880011～774018～146707～896018～198908～1263010.0219～1568012～1192015～1688011～1545016～2068015～1488020～1989014～1045016～12440节点流量的计算任一节点i的流量qi等于与该节点相连各管段的沿线流量qi总和的一半，即qi=α∑q1=0.5∑q1。有集中出流处，集中出流量可以和节点流量加起来，在相应节点上标出总流量。各节点流量计算见表4-2表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s12节点流量表节点号234567891011流量（L/s）节点号121314151617181920—流量（L/s）—节点13和8为集中出流点，总节点出流量分别为10.78+81.53=/s和12.64+46.77=1L/s管网平差计算计算公式①∑q=0即流向任一节点流量和，应等于流离该节点的流量（包括节点流量）之和。②⊿h=0即每一闭合环路中，以水流为顺时针方向的管段水关损失为正值，逆时针方向为负值，正什的和应与负值相等。在实际计算中心中闭合差可按下列要求控制：小环：⊿h≦m；大环：（由管网起点至终点）：⊿h≦1.0～1.5m管网平差步骤①绘制管网平差运算图，标出各计算中心管段的长度和各节点的地面标高。②计算中心节点流量见节。③拟定水流方向和进行流量初步的分配。④根据初步分配的流量，按经济流速选定管网各管段的管径（水厂附近管网的流速应略高于经济流速或采用上限，管网末端的流速应小于经济流速或采用下限）。⑤计算各管段的水关损失，即h=iL⑥计算中心各环闭合差⊿h；若闭合差⊿h不符合规定要求，用校正流量进行调整（一般先大环后小环调整）连续试算，直到各环闭合差达到上述要求为止。校正流量一般可估算。但在闭合环路中，若各管段的直径与长度相差不大时，校正流量（⊿Q与⊿h方向相反）亦可按下式近似求得：（L/s）式中为闭合差（米）。对方案一分别进行最大时、消防时、事故时平差，平差应用Netcal32软件。最大时平差，在“节点”界面输入各点地面标高，输入最不利点已知水压及其它各节点节点流量。在“管段”界面输入各管段管径、管长、阻力系数和始末节点号开始平差，在平差过程中根据流速调整管径。消防校核用水量70L/s，有两个着火点。消防平差时在节点界面输入各点地面标高和最不利点已知水压，再在“已知水量”栏里输入其它点的节点流量（次不利点的流量增加35L/s，最不利点的服务水头为10m）。在“事故校核时需断开最不利管段，选取通流量最大且通向工厂的一根管段为最不利管段。取最大时总流量和各节点出流量的70%作为事故时的供水量和节点流量。管网平差结果①最高日最高时平差结果见表4-3、4-4和平差结果图4-1。②消防校核平差结果见表4-5、4-6和平差结果图4-2。③事故校核平差结果见表4-7、4-8和平差结果图4-3。表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s13最高日最高时（管段）平差表编号管径(mm)长度(m)阻力系数起始节点终止节点流量(L/s)流速(m/s)水力坡度(1000i)水头损失(m)140014019150.381.204.8670.68122006906215.560.502.0701.42831504300.013236.660.381.7480.7524150590731.450.080.0830.04951503606712.250.695.9192.13162507905642.440.864.7073.719720045010521.190.673.8371.7278350870101146.380.480.9410.819915074011715.220.869.1326.75810150960784.960.280.9720.9331125063012854.451.117.7454.8801215092011128.800.503.0552.8111315045015111.340.080.0710.0321420088014159.520.300.7750.68215350450101423.070.240.2330.10516400820910111.230.892.6632.184173004209445.830.652.0840.875182508204537.640.773.7023.03519400450913133.721.063.8481.73220300800131426.480.370.6960.55721200660131714.920.481.9041.2572215080017185.930.341.3871.11023200670141817.770.572.7011.8102415089018194.950.280.9650.8592515068015198.610.492.9211.98626250880161523.390.481.4301.25827200680162018.470.592.9181.9842815089020195.990.341.4161.26129250440161259.721.229.3194.10130300230211657.870.823.3220.76431300230211657.870.823.3220.7643240014019150.381.204.8670.681表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s14最高日最高时（节点）平差表编号地面标高(m)已知水压(m)已知流量(L/s)节点水压(m)自由水头(m)节点流量(L/s)1947.20033.9942911.500971.45659.9563907.400970.70463.30440979.63831.6385940.200976.60236.4026920.00014.63972.88452.8847920.300970.75350.4538924.10059.41969.82045.7209947.8009.98980.51332.71310947.10020.60978.32931.22911947.50023.6930.01112946.700974.700974.70028.00013943.50092.31978.78135.28114944.40022.26978.22433.82415944.40022.97977.54233.14216945.90014.15978.80132.90117945.8008.99977.52431.72418945.50018.76976.41530.91519945.20019.55975.55630.35620945.90012.48976.81630.91621946.200-115.74979.56533.365输水管采用双管输水，每根管流量为总流量的一半。设计县城楼高为6层，服务水头为28m，由表2-4可以看出12点为最不利点。水厂二泵站水泵扬程为Ht=∑h+h-⊿H+2+1.5其中∑h为水厂到最不利点的水头损失，h为服务水头，⊿H为水厂与最不利点的地面高差,2m为站内管道水头损失，为安全水头。净水厂二泵站水泵扬程为1点的自由水头及站内管道水头损失和安全水头和：Ht≈3(m)配水厂二泵站水泵扬程为21点的自由水头及站内管道水头损失和安全水头和：Ht‘=≈37(m)图4SEQ图\*ARABIC\s11最大时平差图（方案一）表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s15消防时（管段）平差表编号管径(mm)长度(m)阻力系数起始节点终止节点流量(L/s)流速(m/s)水力坡度(1000i)水头损失(m)140014019185.381.487.3971.03622006906218.760.603.0092.0763150430239.860.563.8331.6484150590371.750.100.1210.07151503606716.360.9310.5443.79662507905649.751.016.4665.108720045010520.780.663.6921.6628350870101176.380.792.5522.220915074011716.910.9611.2788.345101509607813.960.797.6837.3751125063012845.450.935.3973.40012150920111218.431.0413.39212.32013150450111517.340.9811.8505.33214200880141531.271.008.3597.35615350450101431.610.330.4370.19716400820910149.371.194.8023.938173004209453.530.762.8431.194182508204545.340.925.3724.40519400450913157.871.265.3652.41420300800131446.560.662.1511.72121200660131719.000.603.0882.03822150800171810.010.573.9533.16223200670141824.650.785.1933.47924150890181915.900.909.9658.86825150680151913.650.777.3414.99226250880151611.990.240.3760.33127200680162037.481.1912.0128.16828150890192010.000.573.9403.50629250440161276.101.5515.1306.65730300230211657.870.823.3220.76431300230211657.870.823.3220.7643240014019185.381.487.3971.036

表STYLEREF1\s4SEQ表格\*ARABIC\s16消防时（节点）平差表编号地面标高(m)已知水压(m)已知流量(L/s)节点水压(m)自由水头(m)节点流量(L/s)1-370.76976.92429.724-370.7628.90963.10551.6058.9038.11961.45754.0578.114008.19974.69426.6948.19516.38970.28930.08916.38614.63965.18145.18114.63721.06961.38541.08521.06859.41954.01029.91059.4199.98975.88828.0889.981020.60971.95124.85120.601123.69969.73122.23123.691249.08957.41010.71049.081392.31973.47429.97492.311422.26971.75427.35422.261522.979