给排水课程设计--给排水管网新建工程初步设计.doc

给水排水工程及管网设计课程设计报告题目xx县给排水管网工程设计系部环境工程专业班级环境工程xx级组员指导教师设计时间 目 录一、设计目的2二、设计题目22.1设计题目22.2设计步骤2三、设计资料43.1工程概况43.2 给水排水管网设计6四、 给水管网设计计算74.1 用水量设计74.2 管网水力计算8五、污水排水管网的设计135.1 污水管网设计方案的比较135.2 污水管网的平面布置135.3污水设计流量计算145.4各管段的水力计算19六、参考文献20七、总结20前 言水是人类生活、工农业生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。特别是在近代历史中，随着人类居住和生产的城市化进程，给水排水工程已经发展成为城市建设和工业生产的重要基础设施，成为人类生命健康安全和工农业科学与生产发展的基础保障，同时，也发展成为高等专业教育和人才培养的重要专业领域。一、设计目的本课程设计是给水排水工程及管网设计课程教学的重要实践环节，其目的是加深理解所学知识，培养综合分析和解决实际管网工程设计问题的初步能力，使学生在设计、运算、绘图、查阅资料和使用设计手册、设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。二、设计题目2.1设计题目霞浦县给排水管网新建工程初步设计2.2设计步骤： 2.2.1给水管网设计（1）用水量计算确定用水量标准，计算城市最高日用水量。居民最高日生活用水量按城市分区用水量标准计算。工厂最高日生产用水量，按工厂性质、产品数量等分别计算，工厂用水量还包括工人在工作时生活用水量及班后淋浴用水量。此外，还有车站用水量、浇洒道路、绿地用水量。加上未预见水量，即得该城市最高日设计用水量。计算城市最高日最高时用水量。计算消防时用水量。（2）供水系统方案选择：选定供水系统方案。（3）管网定线：根据选定的给水系统方案，进行管网定线和输水管定线。（4）绘制城市最高日用水量变化曲线按城市逐时用水量表，绘制用水量变化曲线，依此确定二泵站的供水曲线，及确定二泵站的工作制度。（5）清水池容积，水塔（或高地水池）容积计算。（6）管段设计流量计算比流量计算：分区用水量标准若不相同应分别计算比流量。节点流量计算：先由比流量计算出沿线流量，再用沿线流量算出节点流量。进行流量分配，初拟管径。（7）管网平差：对供水方案的最大用水时管网平差和消防校核平差。计算并绘出最大用水时管网平差图。（8）水泵扬程和水塔高度计算。（9）节点水压标高计算。2.2.2排水管网设计（1）设计资料的调查有关明确总任务的资料：明确设计范围、设计人口数；拟用的排水体制；各类污水定额，排水口的位置和高程等。有关自然因素方面的资料：地形图、气象、水文资料等有关工程情况的资料（2）设计方案的确定确定排水区界，划分排水流域管道定线和平面布置的组合控制点的确定和泵站的设置地点设计管段及设计流量的确定管道的衔接管道在街道上的位置水力计算水力计算a比流量计算b设计管段长度c设计管段流量d设计管段地面坡度e确定起始管段的管径及设计流速、设计坡度、设计充满度f确定其他管段的管径及设计流速、设计坡度、设计充满度g计算各管段上端、下端的水面、管底标高及埋设深度绘制管道平面图和纵剖面图三、设计资料3.1工程概况3.1.1地理位置根据该城市的城区平面图，可以知道该区是自北高南低，地形比较平，没有较大的起伏。南部是一条水质较好的河流，河流的流向由西向东。另外，城区的街区分布均匀，工业用户对水质没有特殊的要求，总共有两个用水大户，分别是工厂A和B。表3-1 工业企业分布及用水量情况工厂用水情况（t/d）人口情况淋浴人数（%）污废水量（）最大班日用水量总人数（人）最大班（人）高温车间（%）高温车间一般车间A40008000200012003080203200B30006000350020003080402400其中，两厂均为三班制，工业生产用水分别问8000,6000。3.1.2自然条件城市土质种类为粘土，地下水位深度为6米；城市河流水位：最高水位：63米，最低水位：50米，常水位：55米；年降水量为1000mm，城市最高温为40，最低温为1；夏季主导风向为西北风,冬季主导风向为西南风。3.1.3城市基本资料该城市有一条自西向东流的水量充沛，水质良好的河流，设计人口数为28万，总面积为110公顷，人口密度为392.8cap/hm2。表3-2 城区中各类地面比例地面种类屋面混凝土路面草地面积（%）5025253.1.4城市总平面图 图3-1 霞浦县总平面规划图3.1. 5 街区编号及街区面积计算 图3-2 霞浦县街区编号表3-3 街区面积计算街区编号街区面积/hm2街区编号街区面积/hm2街区编号街区面积/hm212.594.1173.823.1104.2183.733.2114.1193.943.2124.0204.254.2134.0213.364.2144.0223.574.0154.4233.484.1164.3243.53.2 给水排水管网设计 3.2.1 给水管网设计方案确定1、 水源与取水点的选择该城市有一条自西向东流的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。2、取水泵站的选择定在取水点的附近，即河流的上游。3、水厂的选择 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。4、输水管渠的定线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；本设计是单水源供水，为保证供水的安全，采用双管输水。5、配水管网该城市的地势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。6、调节构筑物该城市区域中的水厂是供水范围不大的中小型水厂，在调节构筑物上只需要选择清水池即可。4、 给水管网设计计算4.1 用水量设计该城市总人口28万人，查室外排水设计规范可知该城市为大城市。综合生活用水定额采用360L/cap.d.用水普及率定为100%。1、最高日综合生活用水量Q1Q1城市最高日综合生活用水，m3/d；q城市最高日综合用水量定额，L/（cap.d）；N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%； 2、工业用水量（1）工业企业职工的生活用水量Q2：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，淋浴用水按一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算： （2）工业企业职工的淋浴用水量Q2：（3） 工业生产用水量Q2c： 工业用水总量Q2: 3、 道路浇洒和绿地用水Q3： 4、城市的未预见水量和管网漏失水量Q4 5、 则最高日用水量为： 最高日平均时用水量： 最高日最高时用水量： 其中，是是变化系数。6、 清水池容积： 4.2 管网水力计算1、比流量的计算表4-1 配水长度计算管段编号1-22-33-44-55-66-72-7管段长度（m）1074107623102389137223982523配水长度（m）0107623102389137223982523管段编号7-98-99-106-102-84-7管段长度（m）131224462413132112451367配水长度（m）1312244624131321124513672、集中流量的计算工厂A: 工厂B: 3、比流量总的管段长度为=20723m 4、沿线流量计算管段流量=管段长度比流量表4-2 管线沿线流量管段编号管段配水长度管段沿线流量管段编号管段配水长度管段沿线流量（m）（L/s）（m）（L/s）1-21056103.52-81245133.6682-3107698.236-101321120.6073-42310210.9039-102413220.3074-52389218.1168-92446223.3195-61372125.267-91312119.7856-72398218.9374-71367124.8072-72523230.3495、节点流量计算由计算节点流量，其中节点2、5有集中流量，分别为，管网中所有的节点流量如下：表4-3 节点流量节点节点流量（L/s）节点节点流量（L/s）1356.96313.2322331.1997346.9393154.5668178.4934214.5099281.75171.68810170.4576、流量初分配节点流量初分配方法，如下图去掉原管网图中的两条管段，分别为4-5,5-6，并设定其流量分别为70 L/s，101.69 L/s，再解节点方程组得到各管段的初分配流量。表4-4 管段设计流量初分配管段管段设计流量（L/s）管段管段设计流量（L/s）12301.09 8447.07 2664.34 9485.85 3297.57 101007.98 4143.01 11276.61 570.00 12242.92 6101.69 13141.50 7138.31 21 7、管网平差环号管段管长(m)管径(mm)S(m)初步分配流量第一次校正第二次校正q(L/S)h(m)|sq|q(L/S)h(m)|sq|q(L/S)h(m)|sq|12-72523 11005.06 1007.985.13 5.09 970.94 4.79 4.93 951.58 4.61 4.847-41367 450212.94 141.55.69 40.24 128.16 4.74 36.99 121.39 4.29 35.31 4-32310 450359.84 -143.01-9.81 68.62 -128.73 -8.08 62.74 -117.70 -6.84 58.13 3-21076 65027.96 -297.57-2.96 9.96 -283.73 -2.71 9.56 -272.70 -2.52 9.24 -1.77 123.92 -1.26 114.22 -0.46 107.54 q1=14.28q1=11.03q1=4.2722-81245 9505.10 664.342.39 3.60 715.66 2.74 3.83 746.05 2.96 3.978-92446 80023.12 485.856.07 12.50 537.17 7.32 13.62 567.56 8.10 14.27 9-71312 55076.91 -242.92-5.60 23.04 -202.46 -3.99 19.72 -180.91 -3.24 17.92 7-22523 11005.06 -1007.98-5.13 5.09 -970.94 -4.79 4.93 -951.58 -4.61 4.84 -2.27 44.23 1.28 42.11 3.21 41.01 q2=51.32q2=30.39q2=12.5034-71367 450212.94 -141.5-5.69 40.24 -128.16 -4.74 36.99 -121.39 -4.29 35.31 7-62398 60092.02 276.618.52 30.79 293.37 9.50 32.37 302.33 6.85 33.21 6-51372 400379.28 101.695.50 54.10 129.31 8.58 66.39 147.11 3.73 74.09 5-42389 3002680.88 -70-19.47 278.16 -42.38 -7.69 181.39 -24.58 -4.59 114.03 -11.14 403.29 5.65 317.14 1.70 256.66 q3=27.62q3=17.8q3=6.6247-91312 55076.91 242.925.60 23.04 202.46 3.99 19.72 180.91 3.24 17.92 9-102413 75031.24 447.077.03 15.73 457.93 7.35 16.06 102.40 6.23 4.48 10-61321 450205.78 -138.31-5.28 38.14 -149.17 -6.07 40.68 -140.33 -5.42 38.61 6-72398 60092.02 -276.61-8.52 30.79 -293.37 -9.50 32.37 -302.33 -4.26 33.21 -1.17 107.70 -4.23 108.83 -0.21 94.229 q4=10.86q4=8.84q4=2.23 其中管段1-2的管长为1074m，设置为两条直径1700mm的管径，其总流量为节点2链接的各管段之和251.11m/s，水头损失为： 从泵站到管网的输水管线为两条，每一条输水管的长度为1074m，每一条的计算流量为：1/22301.09=1150.545L/s，选定管径为D=1250mm则： 水头损失： 将压力最难满足的点10选为控制点，地面标高为113.50m，水泵标高为108m，最小服务水头为40m，泵站可控制点：2-8-9-10 水泵扬程：8、校核最高时加上消防校核 消防时的管网校核，以最高时的用水量确定的管径为基础，按照最高时用水量另行增加消防设施时的用水量进行流量再分配。本设计的城区有20万人口，根据消防用水规定，在节点2和5加上L/s的消防流量，求出个管段的消防流量和水头损失，消防时的平差见表3-5。 表4-6 消防校核环号管段管长(m)管径(mm)S(m)初步分配水流第一次校核q(L/S)h(m)|sq|q(L/S)h(m)|sq|12-7252380023.85 456.235.58 12.22 433.385.07 11.70 7-41367450212.94 141.055.66 40.14 157.474.25 44.08 4-3231075029.90 -426.096.16 14.46 -388.995.20 13.38 3-2107680010.17 -458.762.40 5.24 -421.662.06 4.87 2.68 72.05 2.06 74.03 q1=37.10q1=27.8222-8124560047.78 249.423.65 14.64 309.375.44 17.58 8-9244690013.03 645.455.79 8.97 705.46.83 9.68 9-7131255076.91 -242.925.60 23.04 -1973.80 19.27 7-2252375032.66 -456.237.64 16.74 -433.386.94 16.02 -3.80 63.38 1.53 62.55 q2=59.95q2=24.4634-71367450212.94 -141.055.66 40.14 -157.476.94 44.08 7-6239890012.77 643.235.64 8.77 663.916.98 9.01 6-51372500127.94 191.6886.00 31.32 212.3687.26 34.17 5-42389400660.43 -101.789.59 94.27 -81.16.30 77.68 -3.61 174.5 1.00 164.95 q3=20.68q3=6.0647-9131255076.91 242.925.60 23.04 1973.80 19.27 9-10241365062.71 321.477.67 23.84 335.58.30 24.73 10-61321400365.19 -138.319.36 67.69 -124.287.68 61.79 6-7239890012.77 -643.235.64 8.77 -663.915.98 9.01 -1.73 123.3 -1.56 114.80 q4=14.03q4=13.58从泵站到管网的两条输水管线的设计流量增加90L/s，每一条的长度为1074m，每一条的设计流量为1/2（1802.5+90）=946.25L/s，选定管径为D=1150mm 水头损失：h=alq2=0.00566510-61074（946.25）2=5.45m 消防时控制点13所需要的服务水头为10m，从泵站可控制点：2-10-11-12-13的水头损失。设吸水管和泵房内的水头损失为2m，则消防时的水头损失为：水泵扬程：消防校核的水头损失小于原来的水头损失，所以不需要设置消防泵。各节点水压 控制点的最小服务水头为40m，求出各节点的水压如下表3-7。表4-7 节点水压节点编号水头损失地面标高自由水压节点水头50109.8146.90062.984107.2103.916143.916101.984106.9101.932141.93296.681107.095.251135.25175.738107.289.513129.513812.221109.4101.734141.73444.979109.6101.921141.92135.227112.293.422133.42223.432112.794.458134.45814.131113.590.327130.327五、污水排水管网的设计5.1 污水管网设计方案的比较区域排水系统的体制主要有合流制和分流制两种基本方式。该城市靠近一条河流，且设计的区域内工业废水没有特别的污染物，考虑当地的经济情况和在不影响城市环境卫生，因此采用截流式合流制排水系统。从等高线可以看出，该地区的坡度很大，选择平行式管网布置，污水支管采用低边式布置。从经济角度看了，该区域选用平行式管网设计科减少跌水井的造价费，减少管道埋深，改善干管的水力条件。由于地形落差大，所以街坊采用低边式布置支管可减少管材的造价。5.2 污水管网的平面布置5.3污水设计流量计算城镇污水主要由生活污水和工业废水组成。生活污水包括居民生活污水和公共建筑污水；工业废水包括生产用水和企业生活污水及淋浴用水。一、污水设计流量 1.生活污水由给水排水设计手册（第05册）城镇排水可知 该城市为中小城市一分区，其平均日综合生活用水定额取200L/（cap.d），该地区按用水定额的90%计算。居民区人口数为20万，人口密度为392.8cap/hm2,总面积为110hm2。 该区域在设计使用年限终期所服务的人口数 该区域平均日污水流量 其中：平均污水流量（L/s）； 各排水区域平均日居民生活污水量标准L/(capd)； 各排水区域在设计使用年限终期所服务的人口数(cap)；因平均日污水流量为60.01L/s，在5-1000 L/s的范围内，故总变化系数Kz可以由以下公式计算得出： 综合生活污水设计流量为 （二）工业废水 表5-1 工业企业分布及用水量情况工厂用水情况（t/d）人口情况淋浴人数（%）污废水量（）最大班日用水量总人数（人）最大班（人）高温车间（%）高温车间一般车间A40008000200012003080203200B30006000350020003080402400其中，两厂均为三班制，工业生产用水分别为8000,6000。1、 工业生产废水设计流量 其中-各工矿企业废水量定额（m3/单位产值） -各工矿企业最高日生产产值（如万元）、生产产品数量（如件、台、吨等）或生产设备数量（如台、套等） -各工矿企业最高日生产小时数（h） -各工矿企业生产用水重复利用率 -各工矿企业废水量的时变化系数 设计该城市A工厂的工业用水为8000，B工厂的工业用水为6000。所以工厂的生产用水 2、 企业生活污水量和淋浴污水量 设计每个工厂车间最高日每班工作小时数为8h。 每一个工厂生活污水及淋浴污水设计流量按照下式： 其中：工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s ，各工矿企业车间最大班职工生活用水总人数（cap）； ，各工矿企业车间最大班职工淋浴用水总人数（cap）； ，各工矿企业车间最高日每班工作小时数（h）； ，各工矿企业车间最高日职工生活污水量班内变化系数，一般车间采用3.0，高温车间采用2.5； ，各工矿企业车间职工生活用水量定额L/(cap.班)，一般车间采用25L/(cap.班)，高温车间采用35L/(cap.班)； ，各工矿企业车间职工淋浴用水量定额L/(cap.班)，一般车间采用40L/(cap.班)，高温车间采用60L/(cap.班)； A工厂：B工厂：所以工业企业生活污水量和淋浴污水设计流量为（三）城市污水设计总流量 2、 管段、节点污水流量表5-3 街区面积计算街区编号街区面积/hm2街区编号街区面积/hm2街区编号街区面积/hm212.594.1173.823.1104.2183.733.2114.1193.943.2124.0204.254.2134.0213.364.2144.0223.574.0154.4233.484.1164.3243.5 本污水管网主干管分为13，可划分为12、23两个管段，均输送与它们连接的干管所输入的转输流量。六条支管为109、116、124、1913、2016、2118，均输送与它们相连的连接管所输入的转输流量。两条干管为131、93，均接受与它们相连的街坊的流量，作为这些管段的本段流量。居民生活污水平均日流量按街坊面积比例分配，比流量为 管段设计流量采用列表进行计算，见下表5-4管段流量管段编号居民生活污水日平均流量分配管段设计流量计算本段流量转输流量（L/s合计流量（L/s）总变化系数沿线流量（L/s）集中流量（L/s）设计流量（L/s）街坊编号街坊面积（ha）比流量(L/S)/hm2流量（L/S）本段（L/s）转输（L/s）12146.40 146.40 1.6 228.39 105.49 333.88 19136.09 6.09 2.2 13.48 105.49 118.97 20167.36 7.36 2.2 15.96 15.96 21186.45 6.45 2.2 14.19 14.19 131423.1 0.9092.82 6.45 9.27 2.1 19.59 105.49 125.08 141564.2 0.9093.82 9.27 13.09 2.0 26.63 105.49 132.12 1516104.2 0.9093.82 20.45 24.27 1.9 46.14 105.49 151.63 1617144.0 0.9093.64 24.27 27.91 1.9 52.24 105.49 157.73 1718183.7 0.9093.36 34.36 37.72 1.8 68.32 105.49 173.81 181223.5 0.9093.18 37.72 40.91 1.8 73.43 105.49 178.92 23354.29 354.29 1.4 501.53 165.81 667.34 1096.54 6.54 2.2 14.37 14.37 1167.73 7.73 2.2 16.66 16.66 1246.64 6.64 2.2 14.55 14.55 9843.2 0.9092.91 6.54 9.45 2.1 19.94 19.94 8784.1 0.9093.73 9.45 13.18 2.0 26.80 26.80 76124.0 0.9093.64 20.91 24.54 1.9 46.60 46.60 65164.3 0.9093.91 24.54 28.45 1.9 53.15 53.15 54204.2 0.9093.82 35.09 38.91 1.8 70.22 70.22 43243.5 0.9093.18 38.91 42.09 1.8 75.31 75.31 5.4各管段的水力计算表5-5污水各干管水力计算表管段编号管道长度L(m)设计流量Q(L/s)管径D(mm)坡度I()流速v(m/s)充满度降落量I*L(m)h/D()h(m)1234567891314770125.08 60010.68630.08 0.77 1415800132.12 60010.69640.08 0.80 1516790151.63 60010.7170.10.11 0.79 1617810157.73 60010.72680.11 0.81 1718830173.81 60010.72790.14 0.83 181810178.92 60010.71820.15 0.81 9872019.94 30020.6470.01 1.44 8779026.80 30020.61580.02 1.58 7675046.60 3501.50.62720.03 1.13 6581053.15 4001.20.6690.04 0.97 5476070.22 45010.68620.04 0.76 4345075.31 5000.90.6650.05 0.41 12550333.88 8000.80.73840.28 0.44 23850667.34 13500.550.82540.36 0.47 干管管道最小埋深0.7m，最大埋深不超过7-8m。2、水力计算的步骤确定离出水口最远的点为控制点，即管段1314的起始点，然后确定设计流量，从上游管段开始依次进行干管、主干管各设计管段的水力计算。进行列表计算，其步骤如下： 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，并列入表中第2项。 将各设计管段的设计流量列入表中第3项，参照给排水管网系统（第二版）中325页的附图1选择污水管道的最大直径为设计直径列入表中第4项，同时确定设计坡度I列入表中第5项。根据不同的管径和坡度参照水力学算图设计流量和充满度分别标于表中第6和7项。设计管段起讫点检查井处的降落量列入表中第9项。管段的衔接方式的不同，即管径的大小差异可确定管内底标高，当下游管径大于上游的管径时采用管顶平接，上下游的管径相同时采用水面平接。该区域采用管顶平接。具体埋深和标高见下表5-6 各管段的埋深及标高管段标高（m）埋深(m)地面管内底水面上端下端上端下端上端下端上端下端1314111.00 110.90 109.00 108.23 109.08 108.31 2.00 2.67