北京市给水排水管道工程设计计划书

0 北京市给水排水管道工程设计计划书 第一章 课程设计任务书 一、 设计题目 ： 北京 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 200 4 + + + 320 7 + + 3、城市中有下列工业企业，其具体位置见平面图： 1） 用水量 16000 吨 /天，最大班用水量： 7000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 40 %；一般车间使用淋浴者占 20 %。 2） B 工厂，日用水量 8000 吨 /天，最大班用水量： 3000 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 40 %。 3） 火车站用水量为 10 L/s。 4、城市土质种类为粘土，地下水位深度为 8 米。 5、城市河流水位： 最高水位： 55米，最低水位： 40米，常水位： 45 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（包括方案比较）； 3） 设计流量量计算； 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 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、给排水管道工程教材 五、设计成果 1、设计说明书 一份（包括前言、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年第一学期（第 16、 17周 12月 17号 9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 2 第二章 给水管网设计与计算 给水管网布置及水厂选址 图中可得有一条自东向西河和自南向北转向西流的河流，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。城市的街区分布比较均匀，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 500m 800m 。 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 800 1000 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） 1000）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。 给水管网设计计算 3 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区 人口密度（人 /公顷） 面积（公顷） 人口数（人） 200 4611 320 80391 北京市总人口 ，参考给水排水管道系统教材表 4，可知北京市为二区城市，为中、小城市。最高日综合生活用水定额为 150240 L/(人 d)，故取综合生活用水定额为 240 L/(人 d)。用水普及率为 100%。 最高日综合生活用水量 Q1=1 城 市最高日综合生活用水， 3m d ； q城市最高日综合用水量定额， L（人 城市用水人口数； f城市自来水普及率； Q1=40 84611/1000= /（ 1）工业企业职工的生活用水量 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 . 3000 30% 35+3000 70% 25） /1000=84(m3/d) （ 2）工业企业职工的淋浴用水量 淋浴用水按一般车间每人每班 40L，高温车间每人每班 60 淋浴用水量： 3000 000 8.4(m3/d) （ 3）工业生产用水量 6000(m3/d) 5： 浇洒道路用水量按每平方米路面每次 天浇洒 2次。 4 绿化用水量按 ，由于面积太大浇洒面积按总面积 的 5%算 (0% 20% 2 102 104 +0% 30% 10104) 5% m3/d) 按最高日用水量的 20%计算。 3+5） 20% 7391.6(m3/d) d： 3+5+44349.4(m3/d) 根据建筑设计防火规范该城市消防用水 量定额为 55L/s，同时火灾次数为 2次。该城市消防用水量为： 55 2=110 L/s 北京属于大城市，用水比较均匀，查最高日城市综合用水时变化系数表，取 最高日最高时用水量为 Q=s 参考给水排水管道系统教材表 4知二区位于二分区，为中小城市。最高日综合生活用水定额为 150240 L/(人 d)，故取综合生活用水定额为 240 L/(人 d)。用水 普及率为 100%。 最高日综合生活用水量 Q1=1 城市最高日综合生活用水， d ； q城市最高日综合用水量定额，（ 城市设计年限内计划用水人口数； f城市自来水普及率，采用 f=100% Q1=40 180391/1000= / 5 （ 1）工业企业职工的生活用水量 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 . 5000 30% 35+5000 70% 25)/1000=140 （ 2）工业企业职工的淋浴用水量 淋浴用水按一般车间每人每班 40L，高温车间每人每班 60 淋浴用水量 ： 000 000 28(m3/d) （ 3） 工业生产用水量 000(m3/d) （ 4） 5： 浇洒道路用水量按每平方米路面每次 天浇洒 2次。 绿化用水量按 ，由于面积太 大浇洒面积按总面积的 5%算 (0% 20% 2 10104 2 +0% 30% 10104) 5% m3/d) 按最高日用水量的 20%计算。 3+5） 20% 10453.3(m3/d) d： 3+5+m3/d) 根据建筑设计防火规范该城市消防 用水量定额为 55L/s，同时火灾次数为 2次。该城市消防用水量为： 2 55=110 L/s 同一区查表取 则最高日最高时用水量为 Q=s 清水池调节容积 6 水池调节容积， 一区清水池调节容量计算 凭运转经验一区清水池调节容积按最高日用水量的 算 清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水 ,则清水池有效容积 W= 清水池总容积 节容积； 防储水量 2小时火灾延续时间计算； 厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的 算； 全贮量按 2+2+2 3600+6508.9 6000=508.9 此： 清水池总容积 W： W 7017.8 整数为： W=7000 水池设计成一个，应分格或采取适当措施，以便清 洗或检修时不间断供水。 水池调节容积 凭运转经验二区清水池调节容积按最高日用水量的 算 清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水 ,则清水池有效容积 W= 清水池总容积 节容积； 防储水量 2小时火灾延续时间计算； 厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的 算； 全贮量按 2+2+2 3600+ 11178.4 此： 清水池总容积 W： W 整数为： W=12000 7 二区清水池可以设计成一个，应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。 管网水力计算 集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量或其他大用户的用水量，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。 一区： q=84 +6000 m3/d=L/s) 其中 3节点处有 二区： s/厂s/ 其中 5节点处有 13 节点处有火车站。 一区： q)/ L 3 . 6 L 二区： q)/ L 3 . 8 (L/( 为最高日最大时用水量 L/s q 为大用户集中流量 L/s L 管网总的有效长度 m 线流量计算 : 沿线流量的计算按下公式 q s 有效长度； m q s 比流量 一区沿线流量按管段计算见表 北京 市一区 管道沿线流量计算 管段编号 管段长度/m 有效长度/m 比流量L/(s*m) 沿线流量 L/s 8 1358 1358 2150 1150 3077 1077 465 765 580 780 639 320 780 780 865 765 9077 1077 10150 1150 1171 971 1238 219 1337 219 239 639 339 639 439 639 539 639 总和 13943 13187 二区管道沿线流量计算表： 北京 市二区管道沿线流量计算 管段编号 管段长度 /m 有效长度 /m 比流量 L/（ s*m） 沿线流量 L/s 114 414 2093 1093 3187 1187 404 904 551 651 6159 1159 740 640 8159 1159 940 640 9219 1219 1052 552 1137 837 1072 436 12291 1291 12093 547 14103 552 14291 1291 9 1532 266 1025 1025 1295 0 总和 18157 15863 管段中任一点的节点流量等于该点相连各管段的沿线流量总和的一半， 该节点相连各管段的计算长度之和 一区计算结果见表： 节点流量计算表 节点 节点流量（ L/s） 集中流量 (L/s) 节点总流量（ L/s） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 总和 二区节点流量计算表： 节点流量计算表 节点 计算节点流量（ L/s） 集中流量 (L/s) 节点总流量（ L/s） 1 2 3 4 10 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 总和 管网平差 配步骤： 按照管网主要方向，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的分配流量，并且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，平时流量不大，只有在干管损坏时 才转输较大的流量，因 此连接管中可以较少的分配流量。 由分配得到的管段流量参照经济流速如下表，查铸铁管水利计算表确定管径 管径 均经济流速（ m/s） 100 400 D 400 量分配，管径选择如下： 最大时流量初步分配 一区最大时设计流量 s，流量初步分配如下表： 一区最大时流量分配表 管段编号 管段长 (m) 分配流量 (L/s) 管径（ 11 1358 00 2150 00 3077 50 465 00 580 00 639 150 780 00 865 00 9077 00 10150 50 1171 00 1238 00 1337 00 239 5 150 339 5 150 439 5 150 539 5 150 二区最大时设计流量 s，流量初步分配如下表 二区最大时流量分配表 管段编号 管段长 /m 分配流量 L/s 管径（ 114 00 2093 00 3187 00 404 00 551 00 6159 50 740 00 8159 00 940 6 150 9219 00 1052 00 1137 45 300 1072 00 12291 7 150 12093 00 14103 00 14291 5 150 1532 00 1025 00 1295 50 12 最高日最高时用水量 )： 以最高日 最高时用水量确定的管径为基础，将最高时用水量分配、管段流量进行管网平差，详细采用哈工大平差软件。 平差结果如 附表（一）所示 管段起端的水压标高jH+由水压 一区水压计算表 节点 水压标高（ m） 地形标高（ m） 自由水压（ m） 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 二 区水压计算表 节点 水压标高 （ m） 地形标高 （ m） 自由水压 （ m） 1 2 3 4 13 5 6 7 9 0 11 12 14 15 16 二级泵站 一区二级泵站的计算： 清水池地面标高为 m，清水池最低水位 2m，最低水位地面标高 水厂向管网单条输水管长为 ，依此每条吸水管的管径选为 600得吸水管最高时 i 为 以两条吸水管水头损失为 2=6 点为控制点，其地面标高为 m ，控制点需要的服务水头为四层楼即 20m 。 12 点 为 输 水 管 网 的 起 点 ， 其 地 面 标 高 为 所以 。水泵安全扬程为 2m，安全水头为 2m。取最不利管段12 11 10 9 8 7 6 ， 管 网 水 头 损 h 最 大 时 水 泵 扬 程 ： 二区二级泵站的计算： 清水池地面标高为 m，清水池最低水位 2m，最低水位地面标高 水厂向管网单条输水管长为 高时管中流量为 s，依此每条吸水管的管径选为 700得吸水管最高时 以两条吸水管水头损失为 2=7 点为控制点，其地面标高为 m ，控制点需要的服务水头为七层楼即 32m。 1点为输水管网的起点，其地面标高为 以 。 14 水泵安全扬程为 2m，安全水头为 2m。取最不利管段 1h = 大 时 水 泵 扬程 : 5 4 . 4 6 防校核 一区消防校核： 该市同一时间火灾次数为二次，一次灭火用水量为 55L/S，从安全和经济角度考虑，失火点设在 6节点和 3节点处，消防时管网各节点的流量除 6、 3节点各附加 55L/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（三）所示。由后图可知管网各节点处的实际自由水压均大于 1098合低压消防制要求。 消防时所需二级泵站 总扬程为 满足要求。 二区消防校核： 该市同一时间火灾次数为二次，一次灭火用水量为 55L/S，从安全和经济角度考虑，失火点设在 1节点和 7节点处，消防时管网各节点的流量除 1、 7节点各附加 55L/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（四）所示 由后图可知管网各节点处的实际自由水压均大于 1098合低压消防制要求。 消防时所需二级泵站总扬程为 1 62 15 第三章 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。 西安市拥有 45 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 16 对较大，因此采用分流制排水系统。 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%给水量采用240 /( )L 人 假定该区给水排水系统完善，则综合生活用水定额为 240192 /( )L 人 则生活污水比流量为 一区： 92 200/86400= 二区： 92 320/86400= 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。 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 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。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 200径 300 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 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 17 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 输流 量 计平 均 总变 化 生活污 水 转输 设计流量/(L/s) 街坊面积 比流量流量 (L/s) 流量/(L/s) 系数 计流量/(L/s) /(L/s) /(L/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4污水干管水力计算表 管段编号 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 L/m Q/(L/s) D/IL/m h/D h/m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 2400 3450 4900 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 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1四章 雨水管网设计与计算 水设计流量计算 附录 q=2001(1+(t+8) 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1t=10水面积设计重现期 P=1a,采用暗管排水故 m=确定设计参数代入暴雨强度公式得 210(t 雨水管道水力计算 19 西安市相对雨量充沛，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 结果见下表： 管段编号 管段长度 /m 汇水面积 F/内雨水流行时间 /位面积 径流量L/( 设计流量 Q/(L/s） 管径D/力坡度 I（ %0） L/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 10 11 12 13 14 15 16 17 18 160 495 820 640 20 第五章 结束语 两周的课程设计接近尾声，在这短短的两周课程设计中我学到了很多知识。通过这次课程设计，我基本掌握了查阅规范、标准设计图集，产品目录的方法，提高了自己计算、绘图和编写设计说明的水平 ;熟练了城镇给水排水工程系统的详细计算和提高了自己一定的理论分析和设计的能力以及方案的比较、技术经济、环境、社会等诸方面的综合分析和论证能力。 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关 给水排水管道的设计、计算以及管网的设计与计算等 方面的知识 ，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 回顾起这两周的课程设计，我感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实 21 际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来 ，从理论