青岛市给水排水管道工程设计.doc

河南城建学院 设计（论文）设 计 题 目： 给水排水管道系统 学 院： 市政与环境工程学院 专 业： 给排水科学与工程 班 级 学 号： 学 生 姓 名： 指 导 教 师：张 奎 谭水成 宋丰明 余海静 2013 年 12 月 28 日河南城建学院0244111、2班给水排水管道系统课程设计任务书一、 设计题目： 青岛 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3005+3205+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16000吨/天，最大班用水量：7000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 40 %；一般车间使用淋浴者占 20 %。2） B工厂，日用水量8000吨/天，最大班用水量：3000吨/班，工人总数5000人，分三班工作，最大班2000人，热车间占 30 %，使用淋浴者占 80 %；一般车间使用淋浴者占 40 %。3） 火车站用水量为 12 L/s。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：55米，最低水位：40米，常水位： 45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、刘萍前 言给水排水管道工程是给水排水工程的重要组成部分，分为给水管道工程和排水管道工程两大类。室外给水排水工程的任务是将室外给水系统输配的净水组织供应到室内各个用水点，将用后的污水排除汇集到室外排水系统中去。本次给水排水课程设计内容包括青岛市给水主干管道的设计、计算；污水和雨水主干管的设计及部分管道的水力计算。给水管道的设计涉及自来水的提升、输送、调节和分配。其最基本的任务是保证水源送至构筑物及符合用户用水水质标准的水输送和分配到用户。这一过程可以通过二级泵站、输水管、配水管及调节构筑物等设施的共同作用来实现，而本次课程设计涉及二级泵站扬程的确定，清水池容积的确定，给水主干管管径的确定等。污水和雨水则涉及主干管的管径、坡度等的确定。作为工程类专业学生，课程设计是我们自身获取知识和经验的最好环节。通过本次设计，使我对书本上的知识有了一个更深层次的理解和综合性的掌握，也使我对给水排水管道的设计有了一个较为直接的接触。提高了自己翻阅和查询相关资料的能力以及自己思考问题和解决问题的能力，并且期间也学会了更高效的同同学交流和寻求帮助的能力。prefaceWater supply and drainage pipeline project is an important part of water supply and drainage engineering, divided into the pipeline of water supply engineering and drainage pipeline project in two categories.Outdoor water supply and drainage engineering task is to the outdoor water supply system in transmission and distribution water supply into the interior of each water point, will use the sewage after exclusion together to the outdoor drainage system in.The water supply and drainage design of the curriculum content including the Qingdao city water supply main pipeline design, calculation; the sewage and storm water main pipe design and part of pipeline hydraulic calculation. Water supply pipeline design involving water lifting, transportation, regulation and distribution. Its most basic task is to ensure that water is sent to the structures and in line with the user water standard water transmission and distribution to the user. This process can be achieved through two grade pump station, water pipeline, water distribution and control structures and other facilities work together to achieve, and the curriculum design involving two stage pumping station are identified, the clear water tank volume determination of main water pipe, such as determining the. Sewage and rainwater involving the trunk pipe diameter, slope determination.As the engineering specialty students, curriculum design is our own knowledge and experience the best link. Through this design, make me on the books of knowledge have a deeper understanding and comprehensive grasp, but also make me for feed water and drainage pipeline design with a more direct contact. To improve their reading and query information ability as well as their ability of thinking and solving problems, and also learn more effectively with the exchange students and seek the help of the ability.目 录第一章 给水管网设计与计算61.1 给水管网布置及水厂选址61.2 给水管网设计计算71.3 清水池调节容积101.4 管网水力计算121.5 管网平差151.6 消防校核171.7 确定每一点的自由水头181.8 水泵的选择18第二章 污水管网设计与计算182.1 污水设计流量计算192.2 污水管道水力计算20第三章 雨水管网设计与计算223.1 雨水设计流量计算223.2 雨水管道水力计算23第四章 设计总结25参考文献26第一章 给水管网设计与计算1.1 给水管网布置及水厂选址该城市有一条自东向西流的并且穿过城市正中心水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。此外还有一条自南向北流的河流，但这条河流上游存在有一化工厂，所以这条河不宜用作水源。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，并且整个城区对自由水头要求一致，因而采用统一供水的给水系统。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：（）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，并进行多方面技术经济比较；（）管线应均匀地分布在整个给水区域内，保证用户有足够的水量和水压，并保持输送的水质不受污染；（）力求以最短距离敷设管线，并尽量减少穿越障碍物等，以节约工程投资与运行管理费用；（）必须保证供水安全可靠，当局部管线发生故障时，应保证不中断供水或尽可能缩小断水的范围；（）尽量减少拆迁，少占农田或不占农田；（）管渠的施工、运行和维护方便；（）规划布置时应远近期相结合，考虑分期建设的可能性，并留有充分发展的余地。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。1.2 给水管网设计计算1.2.1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。总人口的计算一区面积：424公顷二区面积：616公顷 故而一区人口数为：N1=F1=300424=127200人 二区人口数为：N2=F2= 320616=197120 人则某市总人口数为：12324320人城市最高日用水量包括综合用水、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。该城市在某，总人口30.432万人，查室外排水设计规范可知该城市位于二区，为中小城市。综合生活用水定额采用210L/cap.d.用水普及率定为100%。最高日综合生活用水量Q1Q1=qNfQ1城市最高日综合生活用水，md；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=210324320/1000=68107.21.2.2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40L，高温车间每人每班60L计算.Q2=3000（0.3350.725）5000（0.3350.725）=224(m3/d)（2）工业企业职工的淋浴用水量Q3：A工厂：班次总人数热车间人数一般车间人数淋浴用水量最大班120036084015.36甲班90027063011.52乙班90027063011.52淋浴用水量：30000.30.40.06+30000.70.20.04=38.4(m3/d)B工厂： 班次总人数热车间人数一般车间人数淋浴用水量最大班2000600100051.2甲班1500450105038.4乙班1500450105038.4淋浴用水量：50000.30.80.06+50000.70.40.04=128(m3/d)Q3=38.4+128=166.4(m3/d)（3）工业生产用水量Q4：Q3=16000+8000=24000(m3/d)1.2.3市政用水量Q4：Q4 =（121.0410730%20%1.51.0410720%20%）/10001872 m3/d1.2.3火车站用水量Q5： 1.2.4城市的未预见水量和管网漏失水量Q6按最高日用水量的20%计算。综上所述，在设计年限以内城镇最高日设计用水量Qd 为计算结果见下表：1.2.5 最高日平均时和最高时设计用水量计算时间时变化系数综合生活用水工业生产用水淋浴用水工厂职工用水火车站浇洒道路绿地用水未预见水城市每小时用水量m3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/h%0-12.531723.187549.928.443.200361.430612.791-22.451668.687508.443.200345.029402.682-32.501702.787508.443.200357.029862.723-42.531723.187508.443.200361.430112.744-52.571750.487508.443.200367.130442.785-63.092104.587508.443.23120441.437853.456-75.313616.587508.443.23120758.556145.127-84.923350.987508.443.20312702.852924.828-95.173521.2125049.9211.243.200738.556145.129-105.103473.51250011.243.200728.555065.0210-115.213548.41250011.243.200744.255975.1011-125.213548.41250011.243.200744.255975.1012-135.093466.71250011.243.200727.154985.0113-144.813276.01250011.243.200687.152684.8014-154.993398.61250011.243.200712.854164.9415-164.703201.01250011.243.23120671.454895.0016-174.623146.687566.568.443.2312312660.054244.9417-184.973385.087508.443.200710.050224.5818-195.183528.087508.443.200740.051954.7419-204.893330.587508.443.200698.549564.5220-214.392989.987508.443.200627.145444.1421-224.172840.187508.443.200595.743623.9822-233.122125.087508.443.200445.734973.1923-242.481689.187508.443.200354.329702.71合计10068108.024000166.42241036.8124862414285109692100见上表所列 ，从上表可以看出，89点为用水最高时，最高时用水量为：其生成的柱状图如下：1.3 清水池调节容积时段用水量二级泵站供水量一级泵站供水量清水池调节容积%(1)(2)(3)(4)(5)0-12.792.794.17-1.38 1-22.682.684.17-1.49 2-32.722.724.16-1.44 3-42.742.744.17-1.43 4-52.782.784.17-1.39 5-63.453.454.16-0.71 6-75.125.124.170.95 7-84.824.824.170.65 8-95.125.124.160.96 9-105.025.024.170.85 10-115.105.104.170.93 11-125.105.104.160.94 12-135.015.014.170.84 13-144.804.804.170.63 14-154.944.944.160.78 15-165.005.004.170.83 16-174.944.944.170.77 17-184.584.584.160.42 18-194.744.744.170.57 19-204.524.524.170.35 20-214.144.144.16-0.02 21-223.983.984.17-0.19 22-233.193.194.17-0.98 23-242.712.714.16-1.45 累计100.00100.00100.0010.47 因此清水池调节容积按最高日用水量的10.47%计算1.清水池的调节容积2.自来水厂自用水量按最高日用水量的8%计 3.消防储水量（火灾延续时间按2h算，查表4-5得，一次用水量按70同一时间火灾次数为2次）则清水池有效容积W为W(11/6)（W1W2W3）=取整数为： W=25000 m清水池的个数一般不少于两个，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，亦可采用一个，但须分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。本题取两个清水池，每座有效容积为15000，直径100M1.4 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或其他大用户的用水量，当工人淋浴时间与最高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。由于工人沐浴时间和最高时供水重合，故需并入集中流量进行计算。1.4.1最大时集中流量为：11节点有大用户，20和31节点有工厂A厂生产用水量为，A厂职工淋浴用水为，B工厂生产用水为，B工厂职工淋浴用水为，11节点大用户用水为。最高日最高时用水量Qh =1559.45(L/s) 1.4.2比流量计算：qs=( Qh -q)/ L=（1559.45-420.26）/35948.8=0.031689(L/(s.m)Qh-为最高日最大用水量L/s;q-为打用户集中流量 L/s;L-管网总的有效长度 m1.4.3 沿线流量计算:管段编号管段长度m配水系数管段计算长度m比流量L（sm)沿线流量（Ls）1-264516450.03168920.43945-664516450.03168920.43943-464516450.03168920.43947-864516450.03168920.439428-2964516450.03168920.43945-2875117510.03168923.79846-2975117510.03168923.79841-584618460.03168926.80892-684618460.03168926.80891-31782117820.03168956.46982-41782117820.03168956.46983-791019100.03168928.83704-891019100.03168928.83702-91724117240.03168954.63184-101724117240.03168954.63189-1172417240.03168922.942815-1672417240.03168922.94289-1379517950.03168925.192816-1779517950.03168925.192813-1098819880.03168931.308717-1898819880.03168931.308711-1455915590.03168917.714214-1520212020.0316896.40129-16761.21761.20.03168924.121713-17761.21761.20.03168924.121710-18761.21761.20.03168924.121731-32761.21761.20.03168924.121712-1986218620.03168927.315919-2012211220.0316893.866118-2760416040.03168919.140226-2710750.5537.50.03168917.032816-2654215420.03168917.175415-2544914490.03168914.228425-261027110270.03168932.544621-2465116510.03168920.629522-236510.5325.50.03168910.314814-2183818380.03168926.555424-2583818380.03168926.555421-2279017900.03168925.034323-2479017900.03168925.034327-309660.54830.03168915.305810-3255915590.03168917.714218-3155915590.03168917.714220-311028110280.03168932.576312-3242414240.03168913.436130-3144914490.03168914.2284累计37294.835948.81139.18151.4.4节点流量: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 0.5节点连接管段节点流量/(L/s)集中流量/(L/s)节点总流量/(L/s)11-2 1-3 1-551.85900.0051.859021-2 2-6 2-4 2-979.17500.0079.175031-3 3-7 3-452.87310.0052.873143-4 2-4 4-8 4-1080.18900.0080.189051-5 5-28 5-635.52340.0035.523465-6 2-6 6-2935.52340.0035.523473-7 7-824.63820.0024.638287-8 4-824.63820.0024.638292-9 9-11 9-13 9-1663.44450.0063.4445104-10 10-13 10-32 10-1863.88820.0063.8882119-11 11-1420.328547.1667.48851212-19 12-3220.37600.0020.3760139-13 10-13 13-1740.31160.0040.31161411-14 14-21 14-1525.33540.0025.33541514-15 15-16 15-2521.78620.0021.7862169-16 15-16 16-17 16-2644.71630.0044.71631713-17 16-17 17-1840.31160.0040.31161810-18 17-18 18-31 18-2746.14240.0046.14241912-19 19-2015.59100.0015.59102020-31 19-2018.2212114.84133.06122114-21 21-22 21-2436.10960.0036.10962221-22 22-2317.67450.0017.67452322-23 23-2417.67450.0017.67452421-24 23-24 24-2536.10960.0036.10962515-25 24-25 25-2636.66420.0036.66422616-26 25-26 26-2733.37640.0033.37642718-27 26-27 27-3025.739412.0037.7394285-28 28-2922.11890.0022.1189296-29 28-2922.11890.0022.11893027-30 30-3114.76710.0014.76713118-31 20-31 30-31 32-3144.3202246.26290.58023210-32 12-32 31-3227.63600.0027.6360合计1139.1815420.261559.44151.5 管网平差1.5.1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： 按照管网的主要方向，初步拟定个管段的水流方向，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。1.5.2管径的确定根据已经分配的流量，参照该段管段的地形坡度，同时考虑该段管段的经济流速，利用书本后边水力计算表进行查表确定。当平差结果运行出来后，针对不同的管段，进行一些管径的局部调整和更换。 平均经济流速与管径的确定管 径 （mm）平均经济流速（m/s）D=1004000.60.9D=4000.91.41.5.3流量分配及管网平差结果见附表2-5“管网平差结果”。1.5.4水压计算管段起端的水压标高和终端水压与该管段的水头损失存在下列关系=+节点水压标高，自由水压与该处地形标高存在下列关 =-水压计算结果见下表，等水压线结果见所附等水压线图中的标注。节点自由水压地形标高水压标高124093.0062.0086.93227.1260.5087.62327.0561.9088.95428.9260.8089.72524.2961.7586.04626.1260.4586.57725.9261.5087.42828.1260.2088.32928.6960.8089.491030.0360.7090.731127.7360.6088.331231.2160.5091.711329.2160.7589.961425.9961.1087.091525.8861.3087.181626.4961.6088.091727.1061.7588.851827.8861.5589.431929.9961.2091.192029.8161.3091.112125.8460.5086.342226.1359.8085.932325.8559.9085.752425.5560.7086.252525.2461.5086.742625.4562.0587.502726.0362.2588.282824.0061.7085.702925.2060.7085.903027.2462.1089.343128.5361.4089.933230.7060.6091.301.5.5二级泵站由水压计算结果可知，所需二级泵站最低供水水压标高为85.7m。设清水池池底标高为59.4m，泵站内吸水管和压水管的水头损失取3.0m，从二级泵站到控制点的水头损失为7.24m,安全水头取3.0m。则二级泵站的扬程为1.6 消防校核该市同一时间火灾次数为2次，一次灭火用水量为140L/S，从安全和经济角度考虑，失火点设在22节点和28节点处。消防时管网平差及水压计算结果见后图及表1-6，消防校核平差后各节点的水压表高见下表节点自由水压地形标高水压标高116.1762.0078.17219.0060.5079.50319.9261.9081.82421.9760.8082.77513.5861.7575.33617.0260.4577.47718.8761.5080.37821.1360.2081.33921.6060.8082.401023.3260.7084.021120.3260.6080.921224.7360.5085.231322.2760.7583.021417.6561.1078.751517.6661.3078.961618.9961.6080.591719.9761.7581.721820.9661.5582.511923.4161.2084.612023.2361.3084.532116.3160.5076.812213.0259.8072.822314.5759.9074.472416.4260.7077.122516.8361.5078.332617.6662.0579.712718.6662.2518.662810.0061.7071.702914.8860.7075.583020.2562.1082.353121.7561.4083.153224.1360.6084.73由后图可知管网各节点处的实际自由水压均大于10m（98）符合低压消防制要求。消防时所需二级泵站总扬程为，满足要求。1.7 确定每一点的自由水头见最大时管网平差结果、消防校核平差结果。表2-5、2-6。1.8 水泵的选择水泵扬程 ：Hp=38.54米。第二章 污水管网设计与计算 城市污水管网的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) 污水管网施工图绘制等;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。本次设计中青岛市拥有32万多人，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。此外，青岛市环境较为干净，污染轻度，所以初期雨水不做处理，雨水采用直排的方式就近直接排入河流中。此次设计为扩初设计，因此，污水和雨水都只选一个区域进行水力计算，为此，在进行管网定线时污水雨水都特意设置了一个计算区。2.1 污水设计流量计算2.1.1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。查综合生活用水定额，山东位于第二分区，青岛市属中小型城市，其平均日综合生活用水定额取210.因青岛市给水排水系统比较完善，则综合生活用水定额为21090%=189。取一区人口总数为127200人，人口密度300；二区人口总数为197120人，人口密度为320.。则一区生活污水比流量，二区生活污水比流量为。二区综合污水计算：（1）二区生活污水总量为（2）工业企业生活污水和沐浴污水设计总量 （3）工业废水，按照工业生产用水的60%进行计算，则（4）一区非水力计算区的生活污水量为2.2 污水管道水力计算由于管线太多，环路太多，为便于计算，选取其中的一个完整的设计管段进行计算。生活污水比流量 qs =0.6597L（s.ha2）设计充满度2.2.1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充数破坏的流速。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。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）。2.2.2 污水管道水力计算：1.在街坊平面图上布置污水管道，见总平面布置图上污水管道图。2.街坊编号并计算其面积见下表。（编号见图）各街坊面积汇总街坊编号12345678910街坊面积ha9.109.109.529.109.109.529.109.106.169.10街坊编号111213141516171819街坊面积ha5.6813.6512.4113.6512.4113.6512.4113.6512.412.2.3 水力计算在初步设计中只要求计算干管和主干管的设计流量。 污水干管和主干管设计水力计算表管段编号居住区综合生活污水量集中流量q3设计流量（