某市给水排水管道工程设计 课程设计.doc

课 程 设 计 题 目：学 院： 河南城建学院 专 业： 给水排水工程 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 2014年6月12日 前言我们水是人类生命的源泉，科学用水排水是人类社会发展史上最重要水位社会活动和生产活动内容之一，并且这次设计让我们更加了解城市給水排水体制和我们所需要的市政管网系统中应该满足那些要求，我们这次的初步设计让我们与上课的理论知识结合起来。让我们对市政管网有更深的了解。通过这次设计也让我们对给排水管网的基础理论，基本知识与工程实际相结合起来，通过独立完成每一步的设计，从給水上的定线，然后通过最高日流量计算和消防及发生事故的校核这样是我们更加的与工程实际结合在一起对給水有更深的了解，对于污水和雨水方面我们通过选择管径，和计算埋深来说明所设计的污水和雨水管路的合理性，由于我设计的开封市的城市，污水管和雨水管采用分流制体系。由地形图可以看出开封市的城市地形是东北边高，西南边底，所以决定把污水厂设在城市的西南部，污水经污水厂处理后，排入河流，雨水直接排入河流和周边地势低洼湿地。i prefaceour water is the source of human life, the scientific use of water drainage is one of the history of the development of human society is the most important level of social activities and production activities, and this design let us know more about the city should satisfy the requirements of water supply and drainage system and we need the municipal pipe network system, the preliminary design we this time let us combine with theory knowledge class. let us have a deeper understanding of the municipal pipe network.this design also let us the basic theory of the drainage network of the basic knowledge, combined with engineering practice, the design of each step is accomplished by independent, from fixed line feed on, check and then by the maximum daily flow calculation and fire and accident so that we more and engineering together with the deeper understanding of water supply, for sewage and stormwater we through the selection of pipe diameter, and calculate the depth to illustrate the rationality of the design of the sewage and rainwater pipeline, because of the design of the city of kaifeng, sewage pipes and rainwater pipes using triage system. the topographic map can be seen in the kaifeng city urban terrain is northeast high, southwest edge and bottom, so the decision to make the sewage factory is located in the southwest of the city, the sewage through the sewage treatment plant, into the river, rain water is discharged directly into rivers and the surrounding 目录 前 言1 绪论1 1.1设计题目1 1.2原始资料1 1.3 课程设计内容22 给水管网设计与计算3 2.1 给水管网布置及水厂选址3 2.2 最高日最高时用水量计算3 2.2.1最高日设计用水量计算4 2.3 清水池的调节容积计算：6 2.3.1最高日最高时设计流量计算6 2.3.2清水池调节容积7 2.4 管网水力计算8 2.4.1 最高日最高时用水量8 2.4.2 比流量计算8 2.4.3 沿线流量9 2.4.4 管径的确定10 2.4.5 最高日最高时管网计算11 2.4.6 确定每一点的自由水头13 2.5 二级泵站14 2.6 消防校核14 2.6.1 确定每一点的自由水头17 2.6.2 确定消防总扬程18 2.7 事故时管段校核18 2.7.1事故时管段节点流量18 2.7.2事故时管段流量19 2.7.3 确定每一点的自由水头）21 2.7.4 确定事故时总扬程223 污水管网设计与计算23 3.2、 污水管道水力计算24 3.2.1设计要求244 雨水管网设计与计算29 4.1 设计参考数据29 4.2 雨水设计流量计算29 4.2.1 雨水设计流量计算公式29 4.2.2 雨水干管设计计算305 设计总结36附录 参考文献37河南城建学院本科课程设计 1 绪论 1 绪论1.1设计题目 市给水排水管道工程设计。1.2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：如表1.1 表1.1 城市各区人口密度楼层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3206+2505+ 城市中有下列工业企业，其具体位置见平面图：1）a工厂，日用水量14000吨/天，最大班用水量：5000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 80 %；一般车间使用淋浴者占 20 %。2）b工厂，日用水量1000吨/天，最大班用水量：600吨/班，工人总数5000人，分三班工作，最大班2000人，热车间占 60 %，使用淋浴者占 90 %；一般车间使用淋浴者占 60 %。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：74米，最低水位：66 米，常水位： 70米。6、城市地面覆盖情况：如表1.2 如表1.2 城市地面覆盖情况地面种类面积（%）屋面50混凝土路面20草地30 7、该城市居住区每小时综合生活用水量变化如下：表1.3 表1.3 该城市居住区每小时综合生活用水量变化时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量2.532.452.502.532.573.095.314.925.175.105.215.21时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量5.094.814.994.704.624.975.184.894.394.173.122.481.3 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（包括方案定性比较）；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；3） 设计流量计算；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）25河南城建学院本科课程设计 2 給水管网设计与计算 2 给水管网设计与计算2.1 给水管网布置及水厂选址 该城市南边有一条自东向西流的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势比较平坦没有太大的起伏变化。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： 1.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500m800m 。 2.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。 3.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。 4.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8001000m左右。 5.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。 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：（1）、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。2.2 最高日最高时用水量计算 1、城市最高日用水两包括综合用水、工业生产用水及职工生活用水及淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。 2、最高日用水量计算 （1）、有原始资料可知道我们所初步设计的給水系统应该分区域(所选的图为第一副)我们是一铁路为分界线分别有两个給水厂供水给两个区域。 （2）、人口分别计算工式为：人口密度乘以公顷得到得结果分别为6万人、9.216万人，总面积528公顷。开封市位于河南省，城市人口数15.216万人，参考給水排水管道系统教材表42，该城市位于二区，为中小城市，分别查得的两区的综合用水定额，因为是中小型城市但设备的完善程度不一样所以查的用水定额也有所差别区的最高日的用水定额为180l/(人.d) 、区为200l/（人.d），用水普及率为100%。2.2.1最高日设计用水量计算 1、生活用水量计算：用下述的公式计算如：q=q* n/1000 人口乘以定额为生活用水量。 区的最高日综合用水量为：q1=nq/1000=92160200/1000=18432(m3/d) 区的最高日综合用水量为：q=nq/1000=60000180/1000=10800(m3/d) 总生活用水量q=18432+10800=29232m3/d 2、工业企业职工的生活用水和淋浴用水量计算：职工生活用水定额乘以职工生活用水总人数加上淋雨用水定额乘以淋雨的总人数q=n*q+n1*q1/1000 职工生活用水标准采用： 高温车间为35l/（人.班）、一般车间为25l/（人.班）； 职工淋雨用水量标准：高温车间为60l/（人.班）、一般车间为40l/（人.班）。 a工厂的生产用水量最高在8-16点为5000吨/班，其余时间为均匀使用各为4500吨/班，生活用水量:最大班为热车间生活用水人数为360人、一般车间为840人、高温车间需淋浴的人数为3600.8=288人、一般车间需淋浴的人数为8400.2=168人，甲、乙班的热车间生活用水人数为270人、一般车间为630人、高温车间需淋浴的人数为2700.8=216人、一般车间需淋浴的人数为6300.2=126人，分为两班。b工厂的生产用水量最高在8-16点为600吨/班，其余时间为均匀使用各为200吨/班，生活用水量:最大班为热车间生活用水人数为20000.6=1200人、一般车间为800人、温车间需淋浴的人数为12000.9=1080人、一般车间需淋浴的人数为8000.6=480人，甲、乙班的热车间生活用水人数为900人、一般车间为600人、高温车间需淋浴的人数为9000.9=810人、一般车间需淋浴的人数为6000.6=360人，均匀分为两班.a工厂的用水量如下：表2.1班次总人数热车间人数一般车间人数淋浴用水量(m3d)生活用水量(m3d)总用水量最大班12003608402433.6144甲班9002706301825.2乙班9002706301825.2 表2.1 a工厂的用水量 b工厂的用水量如下：表2.2 表2.2 b工厂的用水量班次总人数热车间人数一般车间人数淋浴用水量(m3d)生活用水量(m3d)总用水量最大班200012008008462365甲班15009006006346.5乙班15009006006346.5总用水量： q=365+144=509 m3/d3、工业企业生活用水量计算： a工厂q=14000吨/天 b工厂q=1000吨/天 q=15000吨/天 a工厂分三班，最大班(8-16)用水量为5000吨/班,平均每小时625 m3；其余的均匀用水为4500吨/班，平均每小时562.5m3。 b工厂分三班，最大班(8-16)用水量为600吨/班，平均每小时75 m3；其余的均匀用水为200吨/班，平均每小时25 m3。4、市政用水量计算： 浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0l计算，每天浇洒2次；大面积绿化用水量可用2l/(m3.d)；q=52810420%210.510-3+52810430%230%10-3=2218m3/d5、城市的未预见水量和管网漏失水量 按最高日用水量的20%计算； q=0.2（q+ q+ q+ q）=9391.68 m3/d 最高日设计流量 qd qd =1.2（q+ q+ q+ q）= 56350.28 m3/d6、消防用水量根据建筑设计防火规范该城市消防用水量定额为40l/s，同时火灾次数为2。城市消防用水量为： q=240=80l/s2.3 清水池的调节容积计算： （1）因为该城市每小时综合生活用水量变化已知，并且该区域管网中不设置高低水池（水塔），则该变化就是二级泵站所供应的水量，首先算得最高日最高时用水量表如下：2.3.1最高日最高时设计流量计算（如表2.3） 表2.3 最高日最高时设计流量计算 时间用水量（%）总生活用水量（m3）a工厂 b工厂市政用水量（m3）未预见水量（m3）每小时用水量（m3）占最高日用水量（%）生活用水量（m3）淋浴用水量（m3）生产用水量（m3）生活用水量（m3）淋浴用水量（m3）生产用水量（m3）12345678910111213012.53739.574.220562.56.87025391.32 1819.393.23 122.45716.183.4562.56.425391.32 1704.803.03 232.5730.803.4562.56.425391.32 1719.423.05 342.53739.573.4562.56.425391.32 1728.193.07 452.57751.263.4562.56.425391.32 1739.883.09 563.09903.273.4562.56.425391.32 1891.893.36 675.311552.223.4562.56.425792391.32 3332.845.91 784.921438.213.4562.56.425391.32 2426.834.31 895.171511.294.2206256.97075391.32 2703.714.80 9105.11490.833.46256.475633.6391.32 3225.555.72 10115.211522.993.46256.475391.32 2624.114.66 11125.211522.993.46256.475391.32 2624.114.66 12135.091487.913.46256.475391.32 2589.034.59 13144.811406.063.46256.475792391.32 3299.185.85 14154.991458.683.46256.475391.32 2559.804.54 15164.71373.903.46256.475391.32 2475.024.39 16174.621350.524.220562.56.97025391.32 2430.444.31 17184.971452.833.4562.56.425391.32 2441.454.33 18195.181514.223.4562.56.425391.32 2502.844.44 19204.891429.443.4562.56.425391.32 2418.064.29 20214.391283.283.4562.56.425391.32 2271.904.03 21224.171218.973.4562.56.425391.32 2207.593.92 22233.12912.043.4562.56.425391.32 1900.663.37 23242.48724.953.4562.56.425391.32 1713.573.04 累计10029232846014000155210100022189391.68 56350.28100 最高日最高时发生在6-7时间段内2.3.2清水池调节容积（如图2.4） 图2.4 清水池调节容积时间占最高日用水量（%）一级泵站供水量%清水池调节容积计算不设水塔123（2）-（3）013.23 4.17-0.94 -0.94 123.03 4.17-1.14 -2.08 233.05 4.16-1.11 -3.19 343.07 4.17-1.10 -4.30 453.09 4.17-1.08 -5.38 563.36 4.16-0.80 -6.18 675.91 4.171.74 -4.44 784.31 4.170.14 -4.30 894.80 4.160.64 -3.66 9105.72 4.171.55 -2.11 10114.66 4.170.49 -1.62 11124.66 4.160.50 -1.12 12134.59 4.170.42 -0.70 13145.85 4.171.68 0.98 14154.54 4.160.38 1.37 15164.39 4.170.22 1.59 16174.31 4.170.14 1.73 17184.33 4.160.17 1.91 18194.44 4.170.27 2.18 19204.29 4.170.12 2.30 20214.03 4.16-0.13 2.17 21223.92 4.17-0.25 1.92 22233.37 4.17-0.80 1.12 23243.04 4.16-1.12 0.00 累计100100调节容积=8.48清水池设计有效容积：（有上述表）可以计算w=w1+w2+w3+w4 (m3)w1-清水池调节容积m3；w2-消防贮备水量 m3按2h室外消防用水量计算；w3-給水处理系统生产自用水量，m3，取最高日用水量的5%；w4-安全贮备水量，m3w1=8.48%56350.28=4778.50 m3(清水池调节容积)w2=24026060=576000l=576m3；w3=5%56350.28=2817.51 m3；w4=1/6（w1+w2+w3）=1362.00m3；w=w1+w2+w3+w4 =4778.50+576+2817.51 +1362=9534.01 m3；取整数w=9600 m3； 清水池的个数为四个（一个的容积为2400 m3），并能单独工作和分别放空。如有特殊措施能保证供水要求时，亦可采用两个，但需分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。2.4 管网水力计算2.4.1 最高日最高时用水量 1、最高时用水量qhmax qhmax=3332.84m3/h=925.78l/s 2、 集中用水量 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。 计算长度为9752.77m； l=9752.77m 2.4.2 比流量计算 q h-官网总用水量l/s; q-为大用户集中流量 l/s; l-管网总的有效长度 m各管段的沿线流量计算如表2.5 表2.5 各管段的沿线流量计算各管段的沿线流量计算管段编号管段长度/m管段计算长度/m比流量/l/(s/m)沿线流量/l/s12625.55625.550.07848.79 23739.17482.08537.60 34283.76283.7622.13 45938.97938.9773.24 56807590.1846.03 17739.17739.1757.66 78933.15466.57536.39 89513.48256.7420.03 710642.92642.9250.15 1011828.92591.0846.10 11121000.41500.20539.02 37541.35541.3542.23 58825.11825.1164.36 69896.76724.1656.48 811642.92642.9250.15 1112642.92642.9250.15 913518.15259.07520.21 合计9752.77759.74 2.4.3 沿线流量(如表2.6） 表 2.6 节点流量计算表各管段节点流量计算节点连接管道节点流量/l/s集中流量/l/s节点总流量/l/s112，1753.22 53.22 212，2343.20 43.20 323，34,3750.98 50.98 434，4547.69 47.69 556，58，4591.82 91.82 656，6951.26 8.7259.98 717，78，710，3793.21 93.21 878，89，811,5890.46 90.46 989，913，6947.36 47.36 10710，101158.17 58.17 111112，81144.58 44.58 121112，131244.58 157.19201.77 13913,121343.21 43.21 合计759.74 925.65 2.4.4 管径的确定 管径与设计流量的关系： qv ， q管段计算流量，m/s； 管段过水断面面积，m v设计流速，m/s； 设计中按经济流速来确定管径进行平差，确定实际管径。 平均经济流速与管径的确定：如表2.7 表2.7 平均经济流速与管径表管径mm平均经济流速（m/s）100400d4000.60.90.91.4 初步分配流量如下：如表2.8 表2.8 初步分配流量管段编号管段直径mm分配流量（l/s）12700472.4223700439.173460029045500242.3156400100176004007850025089400110710400145.04101135086.871112400142.323740088.255830050.496927540.02811400100.03131230059.45913400102.66 2.4.5 官网平差根据节点流量进行管段的流量分配的步骤： 按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。 为了可靠供水，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地分配流量，并且符合水流连续性即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，平时流量一般不大，只有在干损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以分配较少的流量。 管网平差结果= 迭代次数= 5 = 环号= 1 闭合差= .125 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000i 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 739 600 1.61 -455.09 4.59 -3.39 .0074 2 626 700 1.08 417.34 2.03 1.27 .0030 3 739 700 .97 374.14 1.66 1.23 .0033 4 541 400 .61 50.21 1.88 1.02 .0202 sqtotal= .176 dq= .35 = 环号= 2 闭合差= .330 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000i 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 933 500 1.39 -272.31 4.32 -4.03 .0148 2 541 400 .61 -50.21 1.88 -1.02 .0202 3 284 600 .97 272.96 2.00 .57 .0021 4 938 500 1.15 225.27 3.50 3.28 .0146 5 825 300 .57 40.04 1.85 1.53 .0381 sqtotal= .219 dq= .75 = 环号= 3 闭合差= .108 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000i 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 829 350 .85 -81.61 3.17 -2.63 .0322 2 643 400 1.11 -139.78 4.41 -2.84 .0203 3 933 500 1.39 272.31 4.32 4.03 .0148 4 643 400 .80 100.83 2.41 1.55 .0153 sqtotal= .176 dq= .31 = 环号= 4 闭合差= .264 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000i 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 513 400 .96 -121.06 3.38 -1.73 .0143 2 825 300 .57 -40.04 1.85 -1.53 .0381 3 807 400 .74 93.40 2.09 1.69 .0181 4 897 275 .56 33.42 2.04 1.83 .0549 sqtotal= .176 dq= .75 = 环号= 5 闭合差= .086 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000i 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 1000 400 1.10 -137.86 4.30 -4.30 .0312 2 643 400 .80 -100.83 2.41 -1.55 .0153 3 513 400 .96 121.06 3.38 1.73 .0143 4 519 400 .85 107.12 2.69 1.40 .0130 5 643 300 .90 63.91 4.36 2.