某小区给排水管网新建工程初步设计.doc

给水排水工程给水排水工程及管网设计课程设计报告题目同安区给排水管网新建工程初步设计系部环境工程系专业班级环境工程一班姓名 指导教师 设计时间2013-2014学年第1学期15周二一三 年 12月二十七日25目录一、设计目的3二、设计内容32.1 设计题目32.2 设计步骤32.2.1 给水管网设计32.2.2 污水管网设计4三、设计资料53.1工程概况53.1.1 地理位置53.1.2 自然条件53.1.3 给排水现状53.1.4 街区编号及街区面积计算63.2 给水排水管网设计73.2.1 给水管网设计方案确定73.2.2 给水管网设计计算93.3 污水排水管网设计143.3.1 污水管网设计方案比较143.3.2 污水管网的平面布置153.3.3 污水设计流量计算153.3.4 各管段水力计算203.3.5 污水管道平面图和剖面图24四、总结24五、主要参考文献24六、图纸清单24一、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。2、 设计内容2.1设计题目 同安 区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）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污水管网设计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（1）规划区域内给水管网初步设计（用水量计算、主干管及干管走向定位、管网平差计算、给水主干管剖面图）；（2）规划区域内污水管网初步设计（管道定线和污水厂选址、各片区污水量计算、管道设计计算、污水管道平面图、污水主干管剖面图）。三设计资料3.1工程概况同安区，福建省厦门市辖区，城区面积3333平方米。人口数为50万。 3.1.1地理位置同安区，福建省厦门市辖区，区地理同安区条件优越，公路交错，境内河流纵横，水陆交通便捷，中河从海沧区东部贯穿而过。现有的比例为 1:5000 的 同安地区平面图一张，图中有等高线。3.1.2自然条件地貌主要由丘陵、台地、山地组成，地势平坦。年均气温21，最高月均气温28.5，最低月均气温12.5，极端最低气温2，极端最高气温38.5，年均日照时间2233.5小时，年均降水量1143.5毫米。该地区暴雨强度公式： (L/(s.ha) 注：P=1.5a小区内平均径流系数av=0.7该小区相临河流常年洪水位346m，常水位345m。 3.1.3给排水现状人口密度及居民生活用水、污水定额人口密度（人/104m2）150最高日生活用水定额（L/cap.d）320平均日居民生活污水定额（L/cap.d）220自来水普及率f=100%生活给水时变化系数：Kh=1.6。企业生活、生产的用水、污水情况（1）企业生活用水情况生活淋浴企业名称班数每班时数（h）职工人数使用淋浴职工人数时变化系数最大班（人）平均日人数（人/d）最大班（人）企业138一般车间3.011414288高温车间2.5744629企业238一般车间3.016819096高温车间2.510810648注：一般车间生活用水定额30 L/(人.班)，高温车间生活用水定额35 L/(人.班)。一般车间淋浴用水定额40 L/(人.班)，高温车间淋浴用水定额60 L/(人.班)。一般车间生活污水定额25 L/(人.班)，高温车间生活污水定额30 L/(人.班)；一般车间淋浴生活污水定额40 L/(人.班)，高温车间淋浴污水定额60 L/(人.班)。（2）企业生产用水与废水(平均污水量按给水用水量的80%计算)企业名称平均用水量（L/s）总变化系数企业110.153企业213.962.3 注:各企业总排水口管底埋深均不小于1.5m.现有水厂情况 在河段上游，拟建有自来水厂1座，供水流量、水压均可满足要求。在河段下游，拟建有污水处理厂1座。3.1.4 街区编号及街区面积计算 将各街区边上号码，并按各街区的平面范围计算他们的面积，用箭头标出各街区污水排除方向。同安区总人口为50万人，人口密度150(人/104m2)同安区总面积A=m2=3333.3m2根据CAD图上各街区面积的比例，计算出各个街区的实际面积并将计算结果列入表4-1中。4-1表街区面积表街区编号1234567891011街区面积（ha）61554942.87555.75525254.2546.3754344.125街区编号1213141516171819202122街区面积（ha）46.37545.2558.187553.752552.31254847.906255150.87564.78565.375街区编号232425262728街区面积（ha）72.4062559.43755470.95557.9062557.6253.2 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所选水源为城市北部的河流。取水点应该选在水质良好的河段，也就是河流的上游，并要靠近用水区。2）取水泵站的位置定在取水点附近，即上游河岸，用以抽取原水。3）水厂厂址的选择水厂厂址应该选在不受洪水威胁，卫生条件好的地方，也就是河流的上游。由于取水点距离用水区较近，所以水厂设置在取水泵站附近，或者与取水泵站连在一起。4）输水管渠定线沿着现有道路尽量缩短输水距离充分利用地形高差，优先考虑重力输水。但是由于取水点选在城市的北面，地形较低，所以输水方式只考虑压力输水。本设计是单水源供水，为保证供水安全，采用双管输水。5）配水管网干管延伸方向应和二级泵站到大用户的方向一致，干管间距采用500800m.干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为8001000m左右。干管按照规则道理定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量少穿越铁路。干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。力求以最短距离铺设管线，降低官网的造价和供水能量费用。本设计采用环状网干管布置的主要供水方向按供水主要流向延伸。管网中输水干管到大用户如工 厂。管网的布置必须保证供水安全可靠，尽可能布置成环状。干管尽可能布置在两侧有大用户的道路上，以减少配水管的数量。6）配水方案的比较 见表3-1表3-1配水方案比较方案优点缺点并联分区供水供水比较安全双管输水管太长，造价高串联分区供水节省管材，省了两条长的输水管中间如果一条输管连接，供水不安全。所以考虑双管连接。保证供水安全。7）调节构筑物由于此区属于大城市的一个城区，所以不设水塔。清水池用于供水范围不很大的中型水厂，调节水池泵站适用于供水范围较大的水厂以及部分地区用水压力要求较高，采用分区供水的管网。所以考虑采用前者，即清水池。清水池的布置在串联分区管网，管网低压区。3.2.2给水管网设计计算1） 最高日用水量城市用水量包括：综合污水用水、工业生产用水、消防用水、浇洒道路和绿化用水、未预见水量和管网漏失量。该区同安区，取用大城市的综合生活用水量定额360，该区的总人口为50万人，用水普及率100%。a、综合生活用水量： 式中：f为给水普及率，%； 为最高日综合生活用水定额， N为计划人口数。工厂A、B属于企业1，工厂C、D属于企业2b、工业用水量：工业生产用水量： 工业工作人员生活用水： 工业工作人员沐浴用水量： 工业总用水： 浇洒道路和绿地用水量为; 为预见和管网漏失水量为： 则最高日用水量: 2）最高日平均时间用水量： 3）最高日最高时用水量： 4）清水池容积：调节容积;3.2.3管网水力计算：（1） 比流量计算如表所列 表3-2 配水长度计算管段编号121523263437管段长度170013001800130013001300配水长度850130090013006501300管段编号4856596761078管段长度130017001700180017001300配水长度65017001700180017001300管段编号71181291010111112管段长度17001700170018001300配水长度1700850850900650（2） 集中流量计算：工厂A；工厂B： 工厂C： 工厂D: （3）比流量 （4）沿线流量计算 表3-3 管线沿线流量 管段编号配水长度m/s沿线流量/(L/s)管段编号配水长度m/s沿线流量/(L/s)12850103.02671800218.16151300157.566101700206.0423900109.08781300157.56261300157.567111700206.043465078.78812850103.02371300157.56910850103.024865078.781011900109.08561700206.04111265078.78591700206.04（5）节点流量计算，其中节点1、5有集中流量分为、，管网中所有节点流量表3-4 节点流量节点节点流量（L/s）节点节点流量（L/s）1195.277369.662184.838169.683172.779154.53478.7810209.075354.4811196.956393.91290.9（6） 管网平差 根据节点流量进行管段流量初次分配，查界限流量初步确定管径，进行管网平差，平差结果见表3-4和附图1.过2次校核后，各环闭合差没有都小于0.5m。（7） 校核 a、最高时家消防时校核。消防时的管网校核，是一最高时用量的管径为基础，最高时用水时另外增加消防设施时的流量进行流量分配。本设计城区人口50万人，根据室外消防用水的规定，在节点1、3分别加上45L/s的消防用水量，求出各管段流量和水头损失。从泵站到管网的输水管及两条。每条输水管的长度为500m，每条的计算流量为 选定管径为1300mm,水头损失： 消防时控制点4的最小服务水头是10m，从泵站到控制点的水头损失取956734，吸水管和泵房内的水头损失取2m，安全水头取2m，则水泵扬程为： 经过核算，满足要求。（8） 各节点的水压控制点要求的最小服务水压为40m，求出各节点的水压， 表3-5节点水压表 单位：m节点节点地面高程水头损失节点水压节点自由水压464.2592.2528263.203.7295.9732.77362.302.039835.7464.151.4699.4635.31563.251.92101.3838.13662.353.6210542.65764.013.31108.3144.3863.302.18110.4947.19962.202.11112.650.41063.752.27115.3651.611163.351.52116.8853.531262.501.31118.1955.693.3污水排水管网设计 3.3.1污水管网设计方案比较排水制度（ 分流制或合流制） 的选择。根据城镇的总体规划，结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水制度。新建地区的排水系统宜采用分流制。合流制排水系统应设置污水截流设施。从环境保护和节省投资的方面考虑，同安属于旧城区，即我们在同安区的排水管网设计中采用截流式合流制将生活污水、工业废水、和降水、全部送入污水厂进行处理后排放，是最佳选择。3.3.2污水管网平面布置及定线地形是影响管道定线和布置的主要因素。通过调查与资料显示，同安区地形相对较为平缓，有些许坡度，综合考虑之下主干管设在较低处与等高线平行敷设；各街区内污水管网按建筑的需要设计，组成一个系统，再穿过其他街区并与所穿过街区的污水管网相连，即采用穿坊式布置。3.3.3污水管网设计流量计算综合生活污水定额确定：（1）居民生活污水平均日流量本污水管网中主干管为19，可划分为12，23，34，45，56，67，78，89等8个管段，其中管段23输送工厂A、B、C、D的集中流量，管段12，34，45，56，67，78，89分别输送街坊21、23、24、25、26、27和28的生活污水，作为这些管段的本段流量。同安区人口密度为608人/ha，平均日居民生活污水定额为220（L/人d）居民生活污水平均日流量Qd=1273.14m3比流量：q0=0.508L/(s.hm2)式中：q0每公顷街区面积的生活污水平均流量 街区总面积（2）居民生活污水平均日流量分配本段流量：从管段沿线街坊直接排入设计管段（干管或主干管）的生活污水平均流量。 q1=q0F(L/s)式中：q1生活污水设计管段本段流量（L/s） q0每公顷街区面积的生活污水平均流量（比流量）（L/(S.ha)）; F街区面积（ha）例：设计管段12中，面积为61ha的21号街区的生活污水直接排入设计管道12中，此段有本段流量： q1=q0F=0.508*61=32.96(L/s)其他管段本段流量按相同方法计算。转输流量：从旁侧支管或上游的设计管段转输的生活污水平均流量。例：设计管段23，该管段的转输流量是从旁侧支管122和干管12流入的生活污水平均流量，其值为： q2=55.98+23.88=122.15（L/s）合计平均流量：生活污水本段流量与转输流量之和。 q3=q1+q2(L/s)例：设计管段23，该管段的合计平均流量为本段流量与转输流量之和，其值为：q3=23.88+88.94=112.82(L/s)总变化系数：室外排水设计规范(GBJ14-87)污水平均日流量（L/s）51540701002005001000总变化系数2.32.01.81.71.61.51.41.3由式中：Q为平均日平均时污水流量（合计平均流量）（L/s）当Q1000L/s时，KZ =1.3。例：设计管段12的总变化系数为 KZ=1.84生活污水设计流量：合计平均流量与总变化系数的乘积。 Q1=QKZ例：设计管段12段的生活污水设计流量通过上式计算得出此段设计流量为：Q1=QKZ=32.96*1.84=60.65(L/s)（3）管段设计流量计算集中流量：从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量。集中流量包括以下两部分：本段流量：A厂、B厂、C厂、D厂直接排入设计管段。A厂、B厂、C厂、D厂三厂生产生活废水流量设计参数见表3-6企业生活用水情况:生活淋浴 企业名称班数每班时数（h）职工人数使用淋浴职工人数时变化系数最大班（人）平均日人数（人/d）最大班（人）企业138一般车间3.011414288高温车间2.5744629企业238一般车间3.016819096高温车间2.510810648注：a. 一般车间生活用水定额30 L/(人.班)，高温车间生活用水定额35 L/(人.班)。b. 一般车间淋浴用水定额40 L/(人.班)，高温车间淋浴用水定额60 L/(人.班)。c.一般车间生活污水定额25 L/(人.班)，高温车间生活污水定额30 L/(人.班)；d.一般车间淋浴生活污水定额40 L/(人.班)，高温车间淋浴污水定额60L/(人.班)。企业生产用水与废水(平均污水量按给水用水量的80%计算)企业名称平均用水量（L/s）总变化系数企业110.153企业213.962.3 注:各企业总排水口管底埋深均不小于1.5m 工厂生活污水设计流量，由公式式中：Qd工厂生产区的生活污水设计流量，L/s； N1一般车间最大班的职工总人数（一个或几个车间的总人数）；N2热车间最大班的职工总人数（一个或几个热车间的总人数）；N3一般车间最大班使用淋浴的职工总人数（一个或几个车间的总人数）； N4热车间最大班使用淋浴的职工总人数（一个或几个热车间的总人数）。A厂生活污水流量：Qd1=1.95(L/s)同理计算，B、C、D厂生活污水流量:Qd2=1.95L/s、Qd3=2.59L/s、Qd4=2.59L/s 工厂工业废水设计流量Qm=QKZ式中：Qm工业废水设计流量，L/s；Q平均用水量，m3；M产品的平均日产量；总变化系数。 A厂工业废水量:Qm1=24.36L/sB厂工业废水量:Qm2=24.36L/sC厂工业废水量: Qm3=25.68L/sD厂工业废水量: Qm4=25.68L/s 工厂集中流量A厂集中流量:Q集1=Qm1+Qd1=1.95+24.36=26.31L/s同理计算得，B厂集中流量:Q集2=26.31L/sC厂集中流量:Q集3=28.27L/sD厂集中流量:Q集4=28.27L/s转输流量：本设计任务中，集中流量的转输流量都由工厂产生，以1011管段为例，转输集中流量为A厂、B厂的流量之和 Q转1,2=26.31+26.31=52.62L/s（4）总设计流量：居住区生活污水量+集中流量=总设计流量。 例：设计管段2-3的设计流量为其生活污水设计流量与集中流量之和，其值为：Q=181.64+80.89=262.53L/s管段设计流量采用列表进行计算， 污水干管设计流量计算表管段编号居住区生活污水量Q1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沿线流量Q1(L/s)本段(L/s)转输(L/s)街区编号街区面积ha比流量q0(L/(s*ha)流量q1(L/s)1-22164.875 0.508 32.96032.961.8460.65-60.65 10-1152.6252.6211-1226.4226.421.8849.6728.2752.62130.5612-255.9855.981.7396.8528.2780.89206.01 2-322470.50823.8888.94112.821.61181.6480.89262.533-42372.410.50836.78122.15158.93 1.55 246.34 80.89327.2313-1458.9358.931.72101.36101.3614-15109.92109.921.61176.97176.97 15-4163.80 163.801.54252.25 252.254-52459.43750.50830.19272.73302.921.44436.2080.89517.09 5-625540.50827.43302.92330.35 1.43472.4080.89553.29 16-1746.6746.671.7782.61 82.61 17-1890.93 90.93 1.64 149.13 149.1318-6 139.65139.65 1.57219.25 219.656-72670.9550.50836.05470.00506.051.36 688.2380.89769.12 7-82757.906250.50829.42506.05 535.471.35722.8880.89803.7719-2054.7457.74 1.7495.25 95.2520-21101.29101.29 1.62 164.09 164.0921-8153.04153.04 1.55237.21 237.218-92857.6250.50829.27688.51717.781.31 940.2980.891021.18 3.3.4各管段水力计算污水主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/Dh(m)1234567891-250060.655000.00130.6531.40.160.652-3700262.538000.000780.7535.20.280.553-4750327.23 9000.000770.8034.50.310.584-5550517.0910000.000740.8536.60.370.415-6475553.2910500.00072 0.85 36.10.380.34 6-7500769.1212000.00065 0.85 36.2 0.43 0.33 7-8550803.7712500.00060 0.90 37.00.460.338-94001021.1813500.000550.9037.30.500.22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101112131415161762.2062.1560.3659.7160.2059.552.002.5062.1562.1059.8359.2859.5559.002.603.1062.1061.8059.2858.7058.9758.393.133.4161.80 61.5058.7558.3458.3757.973.433.5361.50 61.2558.3357.9957.9557.613.553.6461.2561.1058.0257.6957.5957.263.663.8461.1061.00 57.7057.3757.2456.913.864.0961.0060.8057.3057.0856.8056.584.204.221. 管段长度：从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表3-7的第2项中。例如12设计管段的长度为500m。2. 检查井地面标高：将各设计管段的设计流量列入表中第3项。设计管段起讫点检查井处的地面标高，由CAD图中，列入表中第10、11项。1号检查井地面上下端标高分别为60.20m、62.15m。4. 确定设计管段管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D:例如：12设计流量为60.65L/s污水管渠是按不满流的情况设计的。在设计流量下，管渠中的水深h和管径D 的比值成为设计充满度，如图3-2所示。设计充满度有一个最大的限值，即室外排水设计规范规定的最大设计充满度，见表 最大设计充满度管径（D）或暗梁高（H）(mm)最大设计充满度（或）2003000.553504500.655009000.7010000.75设计流速是管渠中流量到达设计流量时的水流速度。为了防止管渠因淤积而堵塞或因冲刷而损坏，通常我们对设计流速规定了一个范围，其最低限值成为最小设计流速，其最高限值成为最大设计流速。室外排水设计规范规定：污水管渠的最小设计流速为0.6m/s；在街区和厂区内最小管径为200mm,在街道下为300mm。规定污水管道的最小管径见表。最小管径与相应最小设计坡度管道类别最小管径/mm相应最小设计坡度污水管300塑料管0.002，其他管0.003雨水管和合流管300塑料管0.002，其他管0.003雨水口连接管2000.01在本设计任务中，选取最小管径为500mm。最小设计坡度：不同管径的污水管道应有不同的最小坡度。具体规定：管径300mm的最小设计坡度为0.003。由水力学算图，查得各组数据，列入表中第4、5、6、7项中，12管段的管径D=500m，坡度I=0.0013,流速v=0.65m/s，充满度h/D=0.314。5. 降落量：12管段降落量为IL=0.0013*500=0.65m其他管段同此，将降落量列入表3-7中第9项。6. 水深的计算:12管段水深 (根据管径和充满度求管段水深)：h=D(h/D)=5