毕业论文-安徽某地区日处理16.8万m3给水工程初步设计.doc

皖西学院本科毕业设计安徽某地区日处理16.8万m3给水工程初步设计摘要：该城镇系安徽省中西部辖县（城区），地理坐标介于东经116051659，北纬31163205之间，该区为典型的江淮低丘陵地形。本次设计包括管网设计和水厂设计两个部分，管网设计包括最高日最高时用水量的计算，本次设计为16.8万m3d，然后根据该地区的地形区地形图，进行管网铺设，本设计采用环状网，供水较为稳定可靠。然后进行管网水力计算，测出各个管道的实际长度、配水长度、计算出比流量、沿线流量、节点流量。确定计算无误后进行管网平差，包括最高时工况校核、消防时工况校核、事故时工况校核。每一种情况都要进行流量初次分配，根据界限流量表选择相应的管径，利用专业平差软件进行平差计算，然后在对不合理的部分进行调整，直到校核合理为止。将三种情况进行比较，确定合理的管径。之后分别确定最高时、消防时、事故时地面标高、自由水头和节点水头。该区境内地表水资源充裕，农业、工业级城镇居民生活用水均以地表水为主要水源，地下水仅作为部分工业企业的备用水源及农村居民生活用水，地下水使用量所占比例很小，且地下水由于受到地表污水汇入（下渗）影响，不同测点均有超过地下水类水质标准的检测指标。可采用传统的净水厂处理工艺：混合絮凝、沉淀、过滤、消毒。水厂设计包括各个处理构筑物及设备的选型，然后再一次对各个构筑物进行设计计算，包括混凝剂的选择、混凝剂的投加、溶液池体积、溶解池体积、投药管、计量投加设备及管式静态混合器的选择及校核，主要的有絮凝池的设计、沉淀池的设计、滤池的设计。此外还有清水池、泵房、平面布置以及高程布置。关键词： 管网布置、管径、流量、净水厂构筑物Abstract: The department of Anhui Midwest town (city), geographic coordinates between east longitude 116 05 of 59 16 , north latitude 31 16 32 05, between the area for the typical low Jiang Huai hilly terrain. This design including the design of pipe network and water plant design of two parts, pipe network design including the highest, the calculation of water consumption, the design of 168000 m3 / d, then according to the region now topographic map, pipe laying, this design adopts the ring network, water supply stable and reliable. Then pipe network hydraulic calculation and measure the actual length of the each pipe, water distribution along the length and calculate the flow rate, flow rate and flow nodes. Pipe network adjustment after determine the calculations are correct, including peak condition checking, fire condition and accident conditions respectively. Every one should be primary distribution for flow, select the pipe diameter according to the boundary flow, using professional adjustment adjustment calculation software, and then adjust the unreasonable part, until the check is reasonable. Compare the three pictures, determine reasonable pipe diameter. After determining the highest respectively, fire, accident when the ground elevation, free nodes water head and water head. In the abundant surface water resources, agriculture, industrial town residents living water with surface water as the main water source, groundwater water only as spare part industrial enterprises and the rural residents living water, groundwater use proportion is very small, due to the surface water and groundwater import (infiltration), different observation posts were all more than class groundwater water quality standards testing indicators. Can adopt the traditional treatment process: mixed flocculation, sedimentation, filtration and disinfection. Waterworks design including various treatment structures and equipment type selection, and then again for each structure design and calculation, including the selection of coagulant, the pool dosing of coagulant, solution volume, dissolved pool dosing devices, drug delivery pipe, volume and the choice of the tubular static mixer and checking, the main has a flocculation pool design, the design of the tank, the filter design. In addition to the clear water reserviors, pump room, plane layout and elevation layout.Keywords: pipes, pipe diameter, flow, water treatment works and structures 目录摘要1Abstract21设计任务及要求61.1设计背景资料41.2设计内容61.3给水管网布置及水厂选择72给水管网设计计算82.1最高日用水量82.2消防用水量112.3管网水力计算112.3.1 集中用水量112.3.2节点设计流量和分配计算112.3.3比流量122.3.4沿线流量122.3.5节点流量142.3.6管网平差153. 给水处理厂设计263.1给水处理厂规模263.2处理工艺的确定263.3处理构筑物及设备型式选择273.3.1处理构筑物273.3.2加药间计算283.3.3混合设备303.3.4絮凝池的设计323.3.5沉淀池的设计353.3.6滤池的设计363.3.7消毒413.3.8清水池423.3.9泵房设计443.3.10总图布置46致谢：51主要参考文献：52附表531设计任务及要求1.1设计背景资料该城镇系安徽省中西部辖县（城区），地理坐标介于东经116051659，北纬31163205之间，该区为典型的江淮低丘陵地形。该区属季风亚热带湿润气候，四季分明、气候温和、日照充足、雨量适中、无霜期较长；位于亚热带，气候温和，年平均气温15.40C，绝对最高温度达41.00C，绝对最低温度18.90C，多年平均降雨量1103.3.1mm，年平均降雨日数117.6天，历年最大日降雨量250.2mm。常年主导风向为东南偏东（ESE），年平均风速为2.7m/s。土壤冰冻深度：12cm。规划到2016年，城市内的建筑以6层为主，城市人口规模为45万人，其中有火车站一个，用水量为8L/s，工业企业有染整厂、针织厂、棉纺厂、食品厂、化工区，染整厂生产及生活最大用水量为15L/s；针织厂生产及生活最大用水量为20L/s；棉纺厂生产及生活最大用水量为15L/s；食品厂生产及生活最大用水量为30L/s；化工区生产及生活最大用水量为30L/s；表1.1最高日各时段用水量（%）时间（h）0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量（%）2.62.52.52.53.03.14.14.95.15.46.25.5时间（h）12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量（%）5.15.05.04.94.75.25.25.04.13.02.82.6该区境内地表水资源充裕，农业、工业级城镇居民生活用水均以地表水为主要水源，地下水仅作为部分工业企业的备用水源及农村居民生活用水，地下水使用量所占比例很小，且地下水由于受到地表污水汇入（下渗）影响，不同测点均有超过地下水类水质标准的检测指标。该区地表水源为淠河总干渠，渠底高程47.5-45.7m，水位50.72-50.15m。拟选厂址地理位置优越，交通便捷，水源取水口位于水厂西北方向50m，水厂位于城市南面。地面水源抽样检测结果如下：1.2 地下水源抽样检测结果序号项 目单位数量1pH值/7.52DOmg/L8.63浊度NTU4510004BOD5mg/L1.05氨氮mg/L0.126TPmg/L0.0647氟化物mg/L0.1988CODmg/L109石油类mg/L0.01610挥发酚mg/L0.00111铅mg/L0.0112铜mg/L0.0213砷mg/L0.000714粪大肠菌群个/L46015细菌总数个/mL1.31041.2设计内容根据所给条件，编制一套完整的设计文本（设计计算说明书），绘制一套管网布置图、净水厂工艺图。具体包括：1、设计文本内容：（1）用水量分析和总用水量设计计算；给水系统各组成部分的设计流量计算；计算沿线流量、节点流量；（2）给水管网的布置和定线；初步分配各管段流量，并根据管径计算公式或者界限流量来确定管径；（3）进行管网平差，计算各管段水头损失；选择控制点，计算各节点自由水压和水压标高；确定最高用水时二级泵站扬程和流量；（4）计算清水池和水塔的有效容积；进行转输、事故和消防的核算；（5）确定水厂规模；进行水源、厂址、工艺流程及各处理构筑物型式的多方案比较、论证与选择；确定药剂品种、投加量和投加方式；选择消毒方法和投加设备；安排辅助生产、生活及附属建筑物；进行水厂的总体平面布置及厂区道路、绿化和管线综合布置；探索设计中存在的问题等。（6）各净水构筑物的设计计算；泵站及输水管的水力计算等。2、图纸包括：（1）给水管网布置平面图、供水变化曲线图、最高日最高时管网计算图、最高时管网等水压线图、消防时计算图、事故时计算图、最大转输时计算图、给水主干管纵面图、阀门井大样图、节点详图等。2）水厂平面布置图（1：500）；水厂的处理工艺高程布置图（纵向1：50-1：100，横向1：100-1：200）；（3）絮凝沉淀池、滤池和清水池等净水构筑物和贮水调节构筑物的工艺构造图（1：1001：200）。1.3给水管网布置及水厂选择 该城市西面有一条B江，改江的其中一条支流自西向东流经该城市。该江的水量充沛，水质良好，可以作为生活饮用水水源。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500m800m 。 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8001000m左右。 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）1000mm时）和铸铁管。配水管网共设11个环，输配水管路布置如附图所示.另外考虑到河流将该城市分成两半，为了安全供水起见在河流的上游铺设倒虹管，在其两岸应设阀门井，阀门井顶部标高应保证洪水时不被淹没。井内有阀门和排水管等。倒虹管顶在河床下的深度不小与0.5m，在航道线范围内不应小于1m，倒虹管使用钢管并须加强防腐措施。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。2给水管网设计计算2.1最高日用水量城市最高日用水两包括综合用水、工业用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。 该城市在安徽省中西部，总人口45万人，查给水排水管网系统(第二版)可知该城市位于一分区，为中小城市。综合生活用水定额采用280L/cap.d。（1）最高日综合生活用水量Q1 ： （公式2.1）城市最高日综合生活用水， m3d；城市最高日综合用水量定额，（cap.d）；城市设计年限内计划用水人口数；城市自来水普及率，采用f=100%所以最高日综合生活用水为： （2）工业用水量 （公式2.2） Q2工业用水，m3； q最高时工业用水，L/s； 由于该地区的工业主要为棉纺厂、食品厂、染整厂、针织厂、化工区和火车站，且资料中也已知各工业企业的生产和生活用水量。 棉纺厂：15L/s食品厂：30L/s化工区：30L/s染整厂：15L/s针织厂：20L/s 火车站用水量8L/s也加在工业用水中故q=118L/s 所以工业用水为 （3）浇洒道路和绿化用水量Q3: （公式2.3）式中 q3a城市浇洒道路用水量定额L/(m2次); q3b城市绿化用水量定额L/(m2次); N3a城市最高日浇洒道路面积（m2），为890400； f3城市最高日浇洒道路次数； N3b城市最高日绿化用水面积（m2），为171150。浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.5L计算；每天浇洒1次 绿化用水量按2 L/d.m2 计算； （4）管网漏失水量Q4: 管网漏失水量一般可按综合生活用水量、工业企业用水量和浇洒道路和绿地用水量的10%-12%计算，此处取10%。 （公式2.4） 所以管网漏失水量为: （5）未预见用水量Q5: 未预见水量可按综合生活用水量、工业企业用水量、浇洒道路和绿地用水量管网漏失水量的8%-12%计算，此处取10%。 （公式2.5） 所以未预见用水量为: （6）最高日用水量Qd: （公式2.6） 所以最高日用水量为 （7）最高时变化系数Kh:表2.1最高日各时段用水量（%）时间（h）0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量（%）2.62.52.52.53.03.14.14.95.15.46.25.5时间（h）12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量（%）5.15.05.04.94.75.25.25.04.13.02.82.6故 （公式2.7）（8）最高日最高时 （公式2.8） 2.2消防用水量根据给水排水管网系统(第二版)该城市消防用水量定额为75L/s，同时火灾次数为3次。城市消防用水量为： （公式2.9） =753=225L/s2.3管网水力计算2.3.1 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，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。最大时集中流量q=118L/s2.3.2节点设计流量和分配计算为了提高计算精度和合理性，在按管段配水长度分配沿线流量时，应尽量准确的确定各管段的配水长度，配水长度不一定等于实际管长，两侧无用水时，输水管配水长度等于零，单侧用水管段的配水长度去实际长度的一半，只有部分管段配水的管段按实际比例确定配水长度，只有管段两侧全部配水时管段的长度等于实际长度。根据图形所给数据，各管段的实际长度和配水长度如表2.1所示。 表2.2 配水长度表管段编号管段长度（m）配水长度（m）管段编号管段长度（m）配水长度（m）17483742162831429604802234617337503752329614848544272429414755482742564064066283142664064073021512764032087503752852452493901952977877810572286306886681174837431518259128804403251851813880880333723721488088034210210158808803572636316496036732366174960372081041852226138570285197783893968834420358179配水总长度L=147072.3.3比流量 （公式2.10） Qh为最高日最大时用水量 L/sq为大用户集中流量L/s L管网总的有效长度 (m)2.3.4沿线流量 （公式2.11） i-j有效长度；mq s比流量 沿线流量计算如表2.3 表2.3 沿线流量计算表管段编号配水长度（m ）沿线管段流量（L/s）管段编号配水长度（m）沿线管段流量（L/s）137470.61122131459.2832248090.6242217332.6624337570.82314827.9424442780.61762414727.7536527451.731225640120.832631459.283226640120.832715128.50882732060.416837570.82852498.9312919536.81629778146.88641028653.996830688126.11841137470.61123125948.89921244083.0723251897.798413880166.1443337270.233614880166.1443421039.64815880166.1443536368.534416003636669.100817003710419.63521826149.27683825853.8081938973.44323934464.94722017933.7952 沿线流量总和Q=2894.682L/s2.3.5节点流量 （公式2.12） 折算系数取.节点流量计算如下表2.4表2.4节点流量计算表节点编号集中用水量（L/s）节点流量（L/s）176.8422163.693163.7844158.7808566.1744655.5072743.8968132.72649136.881045.406411145.3761276.84161354.846414121.77615114.03521646.53921745.9728181530.3024192027.84820101.385621245.817622203.148823113.8058243068.81762544.3682671.83842754.9408288108.2768294556.9232节点流量总和去Q=2894.682L/s2.3.6管网平差 给水管网按最高日最高时用水流量进行设计，管段管径、水泵扬程都是按此时的工况设计的，虽然它们一般都能满足供水要求，但是有一些特殊情况，它们不一定能保证供水，因此还要进行消防和事故校核。1环状管网流量分配计算根据节点流量进行管段的流量分配. 分配步骤：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。2.管径的确定管径与设计流量的关系： （公式2.13）公式中 D管段管径，m； q管段计算流量，m3/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 表2.5平均经济流速与管径的确定管径mm平均经济流速（m/s）100400D4000.6.90.91.43流量分配：（一）最大时流量初分配最大时流量初步分配最大时设计流量2894.682L/s，流量初步分配如下表2.6表2.6 最大时流量分配环编号管长管径流量初步分配影响11748250-43.683621 13880500-214.624211 7484001102112 88025033.158421229601007.25042114 880500-20039390700-384.5936510 5727004702113 880500214.62413375025043.4664211588045047.713651488050020024485425034.6856215548250-31.6234216628350-81.7306217302450-131.026621158804501503 59390700384.59362875030047.7136316496700-366.039421 20358700-404.2874819778450-141.1402717496100090021 6185221000995.15362126640450-157.76267285241100-1285.85229276401000105021 719778450141.1402525640700-377.18248297781000-8541026640450167.76276820358700404.2874521628100-8.29122122346300-54.2642123296400-99.56642124294450-147.41442130688500-2401125640700377.1824792852411001285.852263421030062.9408103337210081037208600-301.83842136732700-346.20642135726700-445.0242110297781000854732518100-91138570500-2362133372100-8934210300-62.940891130688500240831518100-8.82139688400-110.72322132518100910（二）消防时流量分配 给水管网的设计流量未计入消防流量，当火灾发生在最高日最高时时，由于消防流量比较大，一般用户的用水量肯定不能满足。但消防时工况下，管网以保证灭火为主，其他用户的用水量可以不必考虑，但其他用户的用水会影响消防用水。所以，为了安全起见，当只考虑一处火灾时，消防流量一般加在控制点上，当考虑两处或两处以上火灾时，另外几处分别放在离供水泵站较远、靠近大用户、居民密集区或重要的工业企业附近的几点上。对于未发生火灾的节点，其节点流量与最高时相同。本设计在节点5,节17和节点29分别加上75L/s的消防用水量，校核工况如表2.7 表2.7消防工况校核环编号管长管径流量初步分配影响11748250-43.683621 13880500-214.624211 7484001102112 88025033.158421229601007.25042114 880500-21039390700-424.5936510 5727004702113 880500214.62413375030053.46642115880450-16048750350-77.713651488050021024485430054.6856215548350-86.6234216628450-142.7306217302500-186.026621158804501603 59390700424.59362875035077.7136316496700-401.039421 20358700-404.2874819778450-141.1402717496100094021 61852210001070.15362126640450-157.76267285241200-1360.85229276401000105021 719778450141.1402525640700-377.18248297781000-9291026640450167.76276820358700404.2874521628100-8.29122122346400-129.2642123296500-174.56642124294500-222.41442130688600-3151125640700377.1824792852412001360.852263421030062.9408103337210081037208700-376.83842136732700-421.20642135726800-520.0242110297781000929732518100-91138570600-3112133372100-8934210300-62.940891130688600315831518100-8.82139688500-185.72322132518100910（三）.事故时流量分配 主要管线损坏时必须及时检修，在检修和恢复供水前，该管段停止输水，整个管网的水力特性突然改变，供水能力降低。国家有关规定，城市给水管网在事故工况时，必须保证，70以上的用水量，工业企业给水管网也应该按有关规定确定事故时的供水比例。 一般按最不利事故工况进行校核，即考虑靠近供水泵站的主干管在最高时损坏的情况。节点压力还按时服务水头要求，当事故抢修时间段，且断水造成的损失较小时，节点压力要求可以适当降低。 事故工况一般采用水头校核法，先从管网中删除事故管段，调低节点流量，通过水力分析，得到各节点水头，讲他们与节点服务水头比较，全部高于服务水头为满足条件。 经过核算不能满足条件时，可以增加平行主干管的条数或埋设双管。 本设计38管段断开，70的设计流量（即2026.2774L/S）送向管网,每个节点节点的流量变为原来的70%。 表2.8 事故时流量分配环编号管长管径流量初步分配影响11748200-27.5785221 13880450-148.25046211 748350802112 88020026.2108821229601006.088942114 880400-12039390600-250510 572600330.013662113 880450148.2504613375015011.440142115880400-125.7049648750250-34.18451488040012024485420025.99854215548200-20.41776216628300-59.2728217302350-902115880400125.704963 593906002402875025034.184316496600-274.4294421 20358600-305.179814819778400-130717496800611.7981421 618522800678.220862126640450-148.820487285241100-1121927640900716.6133421 719778400130525640600-255829778900-7502126640450148.820486820358600305.17536521628100-1.831522122346250-34.012482123296300-65.724162124294400-99.217762130688450-162.92768102564060025579285241100112163421035079.97536213337225041.51682137208100-8.770082136732250-39.827682135726400-109211030688450162.92768831518100-7.262139688350-78.606242132518450-160214.确定每一点的自由水头根据平面图测出每一点的地面标高，接着确定每一点的自由水压和节点水头节点水头=地面标高+自由水压（一）最大时的地面标高自由水压和节点水头 表2.9 最大时地面标高、自由水压、节点水头节点编号地面标高自由水压节点水头节点编号地面标高自由水压节点水头125028.08278.081625333.78286.78225031.4281.41725531.73286.73325532.3287.31825632.46288.46425530.29285.291925333.02286.025252282802025233.