邯郸市给水排水管道工程设计计划书.doc

邯郸市给水排水管道工程设计计划书第1章 课程设计任务书一、 设计题目： 邯郸 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3105+2604+3、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10000吨/天，最大班用水量：4000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）3） 火车站用水量为 L/s。4）城市土质种类为粘土，地下水位深度为 7 米。5）城市河流水位： 最高水位：70米，最低水位：60米，常水位： 65米。三、课程设计内容：1、城市给水管网初步设计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；（三种校核人选一种）5） 绘图（平面图、等水压线图）2、城市排水管网初步设计。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） 污水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、给排水设计手册第一册或给排水快速设计手册第5册2、给排水管道系统教材五、设计成果1、设计说明书一份（包括中英文前言、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（3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）（3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：2013-2014学年第一学期（第15、16周 12月16号-12月28号）2、上交设计成果时间： 16周周五下午3、设计指导教师：谭水成 、张奎、宋丰明、刘萍第2章 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有一条自南向北转自西向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。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。2.2 给水管网设计计算2.2.1.最高日用水量计算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1-1分区人口密度（人/公顷）面积（公顷）人口数（人）3101823.6565316260275.471604邯郸市位于河北省，总人口63.69万，位于二区，为大城市，参考给水排水管道系统教材表4-2，取综合生活用水定额为200L/(人d)。用水普及率为100%。最高日综合生活用水量Q1 ： Q1=qNfQ1城市最高日综合生活用水，q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；f城市自来水普及率，采用f=100%Q1=qNf=200636920=127384（）2.2.2工业用水量（1）工业企业职工的生活用水和淋浴用水量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40L，高温车间每人每班60L计算.A工厂：工人总数3000人，热车间人数300030%=900（人），使用淋浴人数90080%=720（人）。普通车间人数300070%=2100（人），使用淋浴人数210020%=420（人）。Q2=（90035+210025+72060+42040）/1000=144.0(m3/d)（2）工业生产用水量Q4：Q3=10000(m3/d)2.2.3市政用水量Q4：浇撒道路和绿化用水量应根据路面种类，绿化面积，气候土壤等条件确定。浇撒道路用水量一般为每平米每次1.0L2.0L，每日2到3次。此市按4000吨/天计算，浇洒路面时间定在每天10:00-11:00、14：:0-16:00两个时段；浇洒绿地用水量可采用1.5L4.0L，此市按按2000吨/天计，浇洒绿地时间定在7:00-10:00Q44000+20006000(m3/d)2.2.4 管网漏失水量和城市未预见水量Q5 可按最高日用水量的15%25合并计算，此市按20计算Q5=（Q1 +Q2+Q3+Q4）20%=28706(m3/d)2.2.5最高日用水量Qd：QdQ1 +Q2+Q3+Q4+Q5=172234 (m3/d) 2.2.6最高时用水量 时变化系数Kh取1.4. Qh=1000KhQd/（243600）=1722341.41000/（243600）=2790.8L/s2.3 清水池调节容积2.3.1清水池调节容积，二级泵站供水情况如下表 缺乏用水量变化资料时，城市水厂的清水池调节容积可凭运转经验按最高日用水量的10%20%估算。供水量大的城市可取较小百分数以免清水池过大。清水池调节容积 W1=Qd12%=20668.1（m）消防储水量W2 该城市人口人数63.69万，同一时间灭火次数取3次，一次灭火用水量取80L/s，活在持续时间2h。W2=38023600=1728（m）水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水W3，取最高日用水量5%。W3=Qd5%=8611.7安全储水量W4按上部分10%记，W4=(W1+W2+W3)10%=3100.8（m）因此有效容积W=W1+W2+W3+W4=34108.6（m）2.3.2清水池尺寸计算清水池个数或分格数，一般不小于两个，取有效水深5m，分成4格，每格设为正方形，则池宽为=41.3m，取45米，则清水池边长为452=90m.清水池最低水位为调节容积、水厂自用水及安全用水储量与消防用水储量交界线则最低水位74-2.5+0.59=72.09.2.4 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，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。2.4.1最大时集中流量为： 工业企业及其大用户集中流量之和QiQi=1000(Q2+Q3)/86400=117.4L/s2.4.2比流量计算： Qs=( Q-Qi)/ L=(1993.4-117.4)/23525=0.07974 (L/(s.m)Q管网总用水量 L/sq为工业及其他大用户集中流量之和L/sL管网配水干管总计算长度 m2.4.3 沿线流量计算:沿线流量的计算按下公式qi-jq sLi-j Li-j有效长度；mq s比流量L/s.m表2-3沿线流量按管段计算见表管段长度L/m管段计算长度Li-j /m沿线比流量q s沿线流量qi-j /(L/s)1-2491.1 491.1 0.07974 39.2 2-32096.8 2096.8 167.2 2-51379.0 1379.0 110.0 5-41691.2 1691.2 134.8 4-31601.1 1601 127.7 1-61141.3 1141.3 90.9 6-71910.1 1910.1 152.3 7-81370.5 1370.5109.3 8-31306.21306.2104.1 3-112533.22533.2202.0 11-101350.11350.1107.6 10-91055.71055.784.1 9-82221.32221.3177.1 11-121751.01751.0139.6 12-13842.4842.467.2 13-101720.01720.0137.2 9-141100.21100.287.7 14-151765.21765.2140.7 15-161320.11320.1105.3 16-91452.71452.7115.8 13-171326.31326.3105.7 17-141586.31586.3126.5 合计33011.7 2632.0 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，qiq: 折减系数取0.5q ：相连的个管段沿线流量和表2-4节点流量计算表节点连接管段节点流量L/s集中流量L/s节点总流量11-2、1-665.1 65.122-1、2-3、2-5158.2 158.2 33-2、3-4、3-8、3-11300.5 300.5 44-5、4-3131.3 131.3 55-2、5-4122.4 122.4 66-1、6-7121.6 121.6 77-6、7-8130.8 130.8 88-3、8-7、8-9195.3 195.3 99-8、9-10、9-14、9-16232.4 232.4 1010-9、10-11、10-13164.5 164.5 1111-3、11-10、11-12224.6 224.6 1212-11、12-13103.4 103.4 1313-10、13-12102.2 117.4219.6 1414-9、14-15、14-17177.5 177.5 1515-14、15-16123.0 123.0 1616-9、16-15110.6 110.6 1717-13、17-14116.1 116.1 合计2579.5 117.42696.9 2.5 管网平差2.5.1环状管网流量分配计算与管径确定1.根据节点流量进行管段的流量分配，分配步骤： 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。2.管径的确定各管段管径从界限流量表中查得。3. 流量初分配，管径初选择如下表2-5：4.表2-5最大时流量分配表管段长度/m管段计算长度/m初选管径mm初分配流量q（l/s）1-2491.1 245.612001400.0 2-32096.8 2096.8 1000941.8 2-51379.0 689.5 600300.0 5-41691.2 845.6 500177.6 4-31601.1 800.6 30046.1 1-61141.3 1141.3 12001325.7 6-71910.1 1910.1 11001204.1 7-81370.5 685.3 10001073.3 8-31306.21306.2 1007.4 3-112533.21266.6 800680.0 11-101350.11350.1 500200 10-91055.71055.71005 9-82221.31110.7 1000885.4 11-121751.0875.5600255.4 12-13842.4842.4 450152.0 13-101720.01720.0 15010.0 9-141100.21100.2700358.0 14-151765.21765.230066.4 15-161320.11320.1 500189.4 16-91452.7726.4 600300.0 13-171326.31326.3 450130.8 17-141586.3793.2 600246.9 合计24973.4 2.5.2环状网平差(最高用水时)：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。平差结果如表2-4所示表2-4评差结果 = 迭代次数=9 = 环号= 1 闭合差= -.017 - 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) - 1 491 1200 1.29 1455.18 1.19 .58 .0004 2 2097 1000 1.39 1095.28 1.77 3.72 .0034 3 1306 100 .18 1.38 .96 1.25 .9074 4 1370 1000 1.30 -1017.82 1.53 -2.10 .0021 5 1910 1100 1.21 -1148.82 1.18 -2.25 .0020 6 1141 1200 1.12 -1269.82 1.08 -1.23 .0010 sqtotal= .052 dq= -.17 = 环号= 2 闭合差= .000 - 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 1379 600 .71 201.90 1.15 1.58 .0078 2 1691 500 .41 79.90 .52 .88 .0111 3 1601 300 .74 -52.10 2.99 -4.79 .0919 4 2097 1000 1.00 788.72 1.11 2.32 .0029 sqtotal= .034 dq= .00 = 环号= 3 闭合差= -.048 - 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 2533 800 1.47 741.20 2.65 6.71 .0091 2 1350 500 1.06 207.80 3.01 4.06 .0195 3 1056 100 .52 -4.06 6.53 -6.90 1.6985 4 2221 1000 1.05 -823.80 1.20 -2.67 .0032 5 1306 100 .18 -1.38 .96 -1.25 .9074 sqtotal= .043 dq= -.56 = 环号= 4 闭合差= -.010 - 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 1751 600 1.09 308.39 2.51 4.40 .0143 2 842 450 1.29 205.39 4.29 3.61 .0176 3 1720 150 .39 -6.86 2.30 -3.96 .5770 4 1350 500 1.06 -207.80 3.01 -4.06 .0195 sqtotal= .034 dq= -.15 = 环号= 5 闭合差= -.010 - 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 1720 150 .39 6.86 2.30 3.96 .5770 2 1326 450 .38 -60.74 .54 -.71 .0117 3 1586 600 .63 -176.74 .90 -1.42 .0081 4 1100 700 .98 -375.33 1.67 -1.83 .0049 sqtotal= .034 dq= -.15 = 环号= 6 闭合差= .000 - 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 1100 700 .98 375.33 1.67 1.83 .0049 2 1765 300 .31 21.58 .61 1.07 .0498 3 1320 500 .52 -102.42 .82 -1.08 .0106 4 1453 600 .75 -212.42 1.26 -1.83 .0086 sqtotal= .034 dq= .00 =2.5.3二级泵站二级泵站的计算：清水池最低水位地面标高72.09m。从水厂向管网两条输水管长为2015.8m最高时管中流量为1395.4L/s，依此每条输水管渠的管径选为1100mm，查得输水管最高时1000i为1.569，所以沿程水头损失为2015.810001.569=3.2m，吸水管路中的水头损失按3m计， 13点为控制点，其地面标高为75.20 m ，控制点需要的服务水头为5层楼即24m。取最不利管段1-2-3-11-12-13，管网水头损失为h=18.67m。最大时水泵扬程Hph+28+3+（89.6-84.75）+3.257.72m2.6 消防校核消防校核：该市同一时间火灾次数为三次，一次灭火用水量为80L/s，从安全和经济角度考虑，失火点设在15节点、17节点和13节点，消防时管网各节点的流量除15、17、13节点各附加80L/S的消防流量外，其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如表2-5所示表2-5消防校核= 迭代次数=10 = 环号= 1 闭合差= .000 - 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) - 1 566 1000 1.61 1260.62 2.35 1.33 .0011 2 1187 1000 1.47 1153.62 1.97 2.33 .0020 3 830 900 .01 -3.45 .00 .00 .0000 4 1590 1000 1.59 -1248.60 2.30 -3.66 .0029 sqtotal= .013 dq= .02 = 环号= 2 闭合差= -.007 - 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) - 1 499 1300 2.01 2671.22 2.62 1.31 .0005 2 1590 1000 1.59 1248.60 2.30 3.66 .0029 3 288 1000 1.37 1079.86 1.72 .50 .0005 4 421 900 .43 -275.88 .27 -.12 .0004 5 1144 1000 2.00 -1573.90 3.66 -4.19 .0027 6 502 1200 1.80 -2038.88 2.34 -1.17 .0006 sqtotal= .019 dq= -.19 = 环号= 3 闭合差= -.009 - 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) - 1 715 1000 1.26 990.36 1.45 1.04 .0010 2 1387 1000 1.15 904.36 1.43 1.98 .0022 3 655 900 .55 -352.52 .43 -.28 .0008 4 971 1000 1.60 -1253.24 2.32 -2.25 .0018 5 288 1000 1.37 -1079.86 1.72 -.50 .0005 6 830 900 .01 3.45 .00 .00 .0000 sqtotal= .019 dq= -.23 = 环号= 4 闭合差= -.009 - 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) - 1 421 900 .43 275.88 .27 .12 .0004 2 971 1000 1.60 1253.74 2.32 2.26 .0018 3 539 800 .79 -399.22 .96 -.52 .0013 4 964 1000 1.46 -1143.62 1.93 -1.86 .0016 sqtotal= .013 dq= -.38 = 环号= 5 闭合差= -.005 - 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 1440 700 .83 -320.58 1.25 -1.79 .0056 2 1144 1000 2.00 1573.90 3.66 4.19 .0027 3 964 1000 1.46 1143.62 1.93 1.86 .0016 4 1676 500 .62 -122.38 1.13 -1.90 .0155 5 1689 600 .80 -225.08 1.40 -2.36 .0105 sqtotal= .016 dq= -.16 =清水池最低水位地面标高72.09m。从水厂向管网两条输水管长为1718.9m最高时管中流量为2790.8L/s，依此每条输水管渠的管径选为1400mm，查得输水管最高时1000i为1.793，所以沿程水头损失为1718.910001.793=3.08m，吸水管路中的水头损失按3m计， 15点为控制点，其地面标高为73.5 m ，控制点需要的最小消防水头10m。取最不利管段1-2-3-11-12-13，管网水头损失为h=26.43m。最大时水泵扬程Hph+10+3+（89.6-84.75）+3.6247.90m57.72m满足要求。第3章 污水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) 污水管网剖面图绘制等;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。邯郸市拥有63.69万人，排水设施较完备且该城市雨量丰富，污水和雨水的流量相对较大，因此采用分流制排水系统。3.1 污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%-90%，给水量生活用水定额200，城市给水排水系统完善，则综合生活用水定额为20085%=170。则生活污水Q=255636900/86400=1879.7L/s，查表总变化系数K=1.3故居民污水设计流量Q1=1.31879.7=2443.7L/s 公共设施情况未给出，按综合污水计算。工业生活污水和淋浴污水Q3=计算得A厂流量为Q3=9.95L/s工业废水计算Q4=mMKZ/3600T=93.92L/s。城市污水管道设计总流量Q=Q1+Q3+Q4=2547.57L/s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。3.2 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1-2-3-4-5-6-7-8进行计算。3.2.1设计要求 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。在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s。最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速，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200mm的最小设计坡度为0.004；管径300mm的最小设计坡度为0.003。我国规定，污水管道在街坊和厂区的最小管径为200mm，在街道下的最小管径为300mm。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0.6-0.7 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）。一区居民人口密度为310人/ha，综合生活污水量定额为170，生活污水比流量qs=310170/86400=0.610L/(sha)污水干管流量计算见表3-1 表3-1污水干管流量计算表管段编号综合生活污水量集中流量设计流量/L/s本段流量转输流量q2/(L/s)合计平均流量/(L/s)总变化系数Kz生活污水设计流量/L/s本段/L/s转输/L/s街坊面积/ha比流量qs/l/(s*ha)流量q1/L/s1-272.20 0.61044.04 44.04 1.79 79.01 93.92 172.93 2-332.500.61019.8344.04 63.871.72 109.86 93.92 203.77 3-418.27 0.61011.14 63.8775.01 1.69126.77 93.92 220.69 4-522.12 0.61013.4975.0188.501.64 145.1493.92239.065-688.5088.501.64145.1493.92239.066-773.550.61044.8788.50133.371.57209.3993.92303.317-8181.930.610110.98133.37244.351.49364.0893.92457.998-966.860.61040.78244.35285.131.45 413.4493.92507.36 9-10285.13285.131.45 413.4493.92507.36污水干管水力计算表见表3-2,、3-3表3-2污水干管水力计算表管段编号管段长度L/