华南地区A城市给水排水管网工程设计

仲恺农业工程学院实践教学 给水排水管网工程综合设计排水管网计算书（20162017 学年第一学期）班 级 给排142 姓 名 林宇锋 学 号 201420524224 设计时间 2016.12.14 2016.12.22 指导老师 孙洪伟、刘嵩 成 绩 城市建设学院2016年12月第17页目录1设计原始资料12排水管段设计流量计算52.1 污水管道定线原则和影响因素52.2 污水管道的布置52.3 街区编号及面积计算62.4 设计流量计算72.4.1 居民生活污水设计流量的确定72.4.2 工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量82.4.3 工业废水设计流量82.4.4 公共建筑集中流量92.4.5 地下水渗入量92.4.6 设计总流量92.5面积比流量计算92.6 污水干管设计流量92.7污水管网主干管水力计算113 管道总平面图及纵剖面计算成果图绘制134 污水设计总结135 雨水管段设计流量计算145.1 主要设计参数145.2 各设计管段的设计流量145.3 计算步骤155.4 雨水管网主干管水力计算155.5 雨水设计总结171 设计原始资料一、课程设计目的和要求：本设计是围绕必修课程给水排水管网系统开展的课程设计，课程设计是教学的重要组成部分，是将城市给水排水管道工程的理论与工程设计相联系的重要环节，其目的在于：1.训练学生设计与制图的基本技能；2.复习和理解城市给水排水管道工程课程所讲授的内容；3.培养学生动手能力和训练严格的科学态度和工作作风。最终达到提高学生综合运用理论知识独立进行分析和解决实际工程技术问题的能力的目标。二、课程设计题目：华南地区A城市给水排水管网工程设计三、课程设计任务1、城镇概况（1）根据某城镇的规划设计图（110000）及相应的城市人口、水文、气象及地质资料，对地形平面图、街道现状、建筑设施、水厂位置等有关资料进行分析研究，计算城镇用水量和排水量；（2）确定供水范围以及主要供水方向，对输水管及城市供水管网的干管进行布置，并进行管网的设计计算；（2）确定排水体制，对污水管渠和雨水管渠系统进行设计计算；（3）绘制城镇的给水排水管道平面布置图；（4）绘制城镇的排水主干道的纵剖面图。总平面图中应表示出水厂、污水处理厂的确切位置，及各种管道的平面位置、管径、长度、坡度等。2、设计原始资料（1）城镇规划平面图(1:10000)（2）城镇概况A城市位于我国华南地区，该城市是广东省辖县级市，自然资源丰富，交通便利。市区地势平坦，主要建在平原上，城市中间以铁路为界，分为两个生活区：区和区。均有给水排水设备，自来水普及率100%。（3）城市用水和排水情况： 用水城市用水按近期人口1016万人口设计（按学号顺序分成7个设计小组，每组5人，从第一组开始每组人口递增1万人，即第一组10万人，第二组11万人，以此类推），远期（10年）人口增加10%。居民最高日用水量按200L/人d，给水普及率：100%。市区以46层的多层建筑为主。生活用水变化规律见下表： 表1 生活用水量变化百分数（每小组内按学号顺序对应不同列）时间01Kh=1.6402Kh=1.3403Kh=1.3504Kh=1.2305Kh=1.220-11.042.542.482.823.171-20.952.072.482.793.082-30.951.872.302.743.033-41.202.222.273.063.034-51.652.652.413.133.235-63.413.952.693.783.726-76.844.844.744.934.687-85.145.265.155.134.738-96.215.355.295.115.079-106.125.455.154.815.0610-115.585.584.924.744.8111-125.485.024.774.524.8112-134.974.664.704.494.9013-144.814.874.624.454.7514-154.114.814.864.454.7715-164.185.075.214.554.5716-174.525.345.625.114.6617-184.935.425.514.924.7918-196.845.105.414.904.7019-205.664.624.844.714.7220-215.804.014.254.383.9621-224.913.373.844.043.5022-233.053.123.513.423.3523-241.652.832.983.022.91备注：每个设计小组按照学号前后分别对应从左到右的5列数据 排水生活污水排水量按给水量的90计算。街坊污水排入区域排水管网，区域排水管网再将接入城市的排水管道系统，最后到污水处理厂进行处理。 工业用水情况：a.工厂甲：日用水量 900 米/d 工人数: 工人总数700人，分三班工作.第一班 250 人，使用淋浴者100人，其中热车间80人;第二班 250 人，使用淋浴者100人，其中热车间80人;第三班 200 人，使用淋浴者80人，其中热车间50人;.b. 工厂乙：日用水量600 米/d 工人数: 工人总数500人，分三班工作.第一班 150 人，使用淋浴者90人，其中热车间45人;第二班 150 人，使用淋浴者90人，其中热车间45人;第三班 100 人，使用淋浴者60人，其中热车间30人;. 火车站用水量：160m3/d 。 其它用水道路洒水量： 按城区的主要道路面积和规范设计（日洒水2次）。绿化用水：城区绿地面积占25%，其中需要每天浇水的面积占其中的2 %。消防用水：按规范计算。未预见水量：按总用水量的 1525%计算 给水普及率： 100%（3）气候情况 市内多年来的极端高温38.7，每年68月份的气温最高。而到了冬季（122月）温度较低，多年来的极端低温为0。 年平均相对湿度为65%，春季湿度大，约为6590%； 雨季集中在49月份，这段时间的降雨量占全年降雨量的80%以上，49月份为受热带气旋影响的主要时段，降雨量大，多出现暴雨，年平均降雨量为1930mm，多集中在6-9月，占全年降雨量的70%。降雨强度： q 54.23L/s.100m 2 （重现期P= 3）；降雨量公式： 风向：冬季（122月）主导风向为东北风，夏季的主导风向为东南风。（4）给水水源：流量：最大流量 300m/s，最小流量 150m/s最大流速： 1.3m/s水位：最高水位(1%)97.0米;常水位(97%)94.0米，最低水位91.0米。最低水位时河宽110米无潜冰，无锚固冰.该河流为通航河段.（5）地面覆盖情况 表2 城镇地面覆盖情况一览表地面覆盖名称各种屋面混凝土和沥青地面非铺砌土地面绿地（草地）所占面积(%)43171525（6）该镇电网与省电力网联网，来电进入变电站，电力供应正常。（7）城市附近没有污水灌溉农田的习惯，也没有污水农田灌溉系统。4、设计成果（计算机出图）（1）城镇给水排水管网平面布置图（15000，A1图幅）各1张；（2）给水管网节点大样图（A2图幅）1张；（3）排水管网主干线纵剖面图（A2图幅）1张；（4） 设计总说明1张（A3幅面）。2 排水管段设计流量计算2.1 污水管道定线原则和影响因素在城镇（地区）总平面图上确定污水管道的位置和走向，称污水管道系统的定线。正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道系统设计的重要环节。管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。定线应遵循的主要原则是：管道定线应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。一般情况下，地形是主要的影响因素。定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般宜顺坡排水。在整个排水区域较低的地方敷设主干管和干管，便于支管的污水能自流接入，而横管的坡度尽可能与地面坡度一致。在地形平坦地区，应避免小流量的横支管长距离平行于等高线敷设，让其尽早接入干管，宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行。在坡度较大的时候应设置跌水井，改善水力条件。2.2 污水管道的布置2.2.1 地形坡度地势由西北方向东南方逐渐降低，但总体变化趋势不大。2.2.2 河流流向该城市沿市区南部有一条由北至南流向的河流，综合地势原因，污水厂设在地势较低处。2.2.3 污水管道布置图根据布置的要求，得出以下布置图图1 污水管网布置2.3 街区编号及面积计算将各街区编上号码，用箭头标出各街区污水排出的方向,见图2，并按各街区的平面范围计算它们的面积，列入表1和标2中。表3 街区面积汇表街区编号12345678910街区面积6.15.068.589.585.9911.67.736.154.717.12街区编号11121314151617181920街区面积5.526.39.667.288.756.6110.365.3210.125.96街区编号21222324252627282930街区面积4.695.777.063.481.684.3843.244.963.08街区编号31323334353637383940街区面积5.084.643.635.747.734.624.213.414.936.83街区编号41424344454647484950街区面积16.983.981.345.92.320.371.2130.375.03街区编号51525354555657585960街区面积6.4235.764.194.432.765.34.743.334.71街区编号61626364656667686970街区面积2.974.694.514.554.823.134.114.36.977.68街区编号71727374757677787980街区面积5.026.696.425.037.655.266.817.331.424.45街区编号81828384858687888990街区面积7.065.766.316.218.698.576.0276.87街区编号919293949596979899100街区面积6.85.898.38.25.7676.876.84.17街区编号101102103104105106107108109110街区面积5.825.764.035.65.445.65.445.948.318.19街区编号111112113114115116117118119120街区面积5.767.77.487.77.484.175.825.744.036.3街区编号121122123124125126127128129130街区面积6.126.36.127.1510.149.96.959.89.529.8街区编号131132133134135136137138139140街区面积9.525.928.328.195.767.77.47.77.487.12街区编号141142143144145146147148149150街区面积9.369.846.959.459.139.349.188.0811.7712.16街区编号151152153154155156157158159160街区面积7.028.211.5814.1515.143.845.943.44.373.43街区编号161162163164165166167168169170街区面积3.4510.76.995.436.612.495.076.364.595.75街区编号171172173174175176177178179街区面积5.994.215.774.265.175.214.765.755.772.4 设计流量计算2.4.1 居民生活污水设计流量的确定总面积为1122.63 公顷，设计人口为154000人在按用水定额确定污水定额时，对给排水系统完善的地区可按用水定额的90%计，一般地区可按用水定额的80%计，由于本城市的给排水系统完善，污水定额按用水定额的90%计算。查表得该地区的用水定额为200L/(capd)，因此污水定额为180L/(capd)。居民生活污水设计流量可按下式计算：式中 Q1居民生活污水设计流量（L/s）； n最高日居民生活用水定额（L/capd）；N设计人口数（cap）；Kz生活污水量总变化系数，根据内插法求得为1.46。2.4.2 工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量用下列公式计算：则总式中 Q2工业企业生活污水及淋浴污水设计流量（L/s）； A1一般车间最大班职工人数(cap)； A2热车间最大班职工人数(cap)； B1一般车间职工生活污水定额，以25(L/(cap班)计； B2热车间职工生活污水定额，以35(L/(cap班)计； K1一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1一般车间最大班使用淋浴的职工人数(cap)； C2热车间最大班使用淋浴的职工人数(cap)； D1一般车间的淋浴污水定额，以40(L/(cap班)计； D2高温、污染严重车间的淋浴污水定额，以60(L/(cap班)计； T每班工作时间数(h)。 （淋浴时间以60min计）2.4.3 工业废水设计流量工厂甲最大班排水量为10.422.14=22.30L/s，工厂乙最大班排水量为6.942.24=15.56 L/s。总排水量为22.30+15.56=37.86L/s。2.4.4 公共建筑集中流量取用水量的90%，火车站排水量：1.67L/s； 2.4.5 地下水渗入量在地下水位较高地区，因当地土质、管道及接口材料，施工质量等因素的影响，一般均存在地下水渗入现象，设计污水管道系统时宜适当考虑地下水渗入量。地下水渗入量Q5一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算，一般按每日最大污水量的10%20%计算。本设计取10%，Q1=468.41+3.9+37.86+1.67=511.84L/S由此可得2.4.6 设计总流量因此设计总流量Q为2.5面积比流量计算人口密度为154000/1122.63=138人/公顷 则每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为： 2.6 污水干管设计流量 主干线节点编号：m1m2m3m4. 58m59m 具体节点编号情况见附图 每一设计管段的污水设计流量可能包括本段流量（即从管段沿线街坊流来的污水量q居民本段）、转输流量（即从上游管段q上游管和旁侧管断流来的污水量q居旁侧）和集中流量（即从公共建筑物流来的污水量管段q集中本段和q集上游）设计管段的设计流量计算见下表表4 污水干管设计流量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生活污水设计流量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/(sha)流量q1(L/s)123456789101112m1-m21,8,15210.28756.04 0.00 6.04 2.2713.71 13.71 m17-m160.28755.84 5.84 2.2713.27 13.27 m16-m150.287513.67 13.67 2.0427.89 27.89 m15-m140.287520.11 20.11 1.9639.42 39.42 m14-m130.287525.98 25.98 1.9149.63 49.63 m13-m120.287533.48 33.48 1.8561.93 61.93 m12-m20.287538.19 38.19 1.8169.12 69.12 m2-m321,2210.460.28753.01 44.22 47.23 1.7884.07 84.07 m3-m426,319.460.28752.72 47.23 49.95 1.7788.41 88.41 m21-m200.287510.06 10.06 2.1521.63 21.63 m20-m190.287515.38 15.38 230.77 30.77 m19-m180.287520.40 20.40 1.9639.99 39.99 m18-m40.287528.10 28.10 1.953.40 53.40 m4-m536,4410.520.28753.02 78.05 81.08 1.66134.59 134.59 m5-m6745.030.28751.45 81.08 82.52 1.66136.99 136.99 m25-m240.28753.79 3.79 2.38.72 8.72 m24-m230.28756.00 6.00 2.2713.62 13.62 m23-m220.28758.29 8.29 2.218.23 18.23 m22-m60.287513.94 13.94 2.0328.30 28.30 m6-m775,7612.910.28753.71 96.46 100.18 1.6160.28 160.28 m30-m290.28758.18 8.18 2.218.00 18.00 m29-m280.287511.07 11.07 2.1223.47 23.47 m28-m270.287513.71 13.71 2.0427.98 1.6729.65 m27-m260.287516.13 16.13 1.9932.10 1.6733.77 m26-m70.287519.90 19.90 1.9639.01 1.6740.68 m7-m877,7814.140.28754.07 120.08 124.14 1.58196.15 1.67197.82 m60-m3179,84,9213.520.28753.89 0.00 3.89 2.38.94 8.94 m37-m360.28757.94 7.94 2.2117.54 17.54 m36-m350.287511.85 11.85 2.0924.76 24.76 m35-m340.287517.68 17.68 1.9835.01 35.01 m34-m330.287522.73 22.73 1.9444.09 44.09 m33-m320.287529.58 29.58 1.8855.61 55.61 m32-m310.287535.74 35.74 1.8365.41 65.41 m31-m38100,108,11614.280.28754.11 39.63 43.73 1.7978.28 78.28 m44-m430.287511.11 11.11 2.1223.55 23.55 m43-m420.287516.58 16.58 1.9933.00 33.00 m42-m410.287522.22 22.22 1.9443.10 43.10 m41-m400.287526.19 26.19 1.9150.03 50.03 m40-m390.287531.85 31.85 1.8759.56 59.56 m39-m380.287537.59 37.59 1.8268.41 68.41 m38-m45124,132,14015.270.28754.39 81.32 85.71 1.65141.43 141.43 m51-m500.287515.24 15.24 2.0030.49 30.49 m50-m490.287522.73 22.73 1.9444.10 44.10 m49-m480.287530.48 30.48 1.8857.30 57.30 m48-m470.287536.13 36.13 1.8366.12 66.12 m47-m460.287544.16 44.16 1.7979.05 79.05 m46-m450.287552.16 52.16 1.7691.80 91.80 m45-m520.2875137.88 137.88 1.56215.09 215.09 m53-m52148,149,1503.790.28751.09 6.37 7.46 2.2316.64 16.64 m52-m80.2875145.34 145.34 1.55225.27 225.27 m8-m9152,153,1545.250.28751.51 269.48 270.99 1.48401.07 1.67402.74 m9-m101621.690.28750.49 270.99 271.48 1.48401.79 1.67403.46 m56-m550.28755.33 5.33 2.2912.21 12.21 m55-m540.28758.86 8.86 2.1819.30 19.30 m54-m100.287514.93 14.93 2.0029.87 29.87 m10-m11167,1723.610.28751.04 286.41 287.45 1.47422.55 22.31.67446.52 m59-m580.28759.67 9.67 2.1620.89 20.89 m58-m570.287513.58 13.58 2.0427.71 27.71 m57-m110.287517.07 17.07 1.9833.80 15.5649.36 2.7污水管网主干管水力计算污水管道按非满流设计：最小管径与最小坡度街道污水管最小管径为200mm，相应的最小坡度为0.004；街道污水管最小管径为400mm，相应的最小坡度为0.0015；最大流速与最小流速金属管最大流速为10m/s;非金属管的最大流速为5m/s;在设计充满度下的最小流速为0.6m/s。注意：上下游管段流速的大小，一般下游管道流速上游管段流速 大设计充满度表5 管段设计充满度管径管段设计充满度范围2003000.250.553504500.250.655009000.300.7010000.350.75覆土深度在车行道上最小覆土为0.7m，最大一般不宜大于6m，在满足连接等各方面要求的前提下，较理想的覆土深度为12m。连接管道在检查井内连接，一般不同管径采用管顶平接，相同管径之间也可采用设计水面平接,不计算管段之间采用管顶平接。不管采用什么连接方式，在任何情况下，下游管内底标高不得高于上游管内底标高，也就是说，下游上端水面标高上有下端水面标高污水干管主干管水力计算见下表：取最不利点m17点为控制点，取管道埋深为0.7m。表6 污水干管主干管水力计算表1管段编号管段长度 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 IL (m)h/Dh (m)123456789m17-m1648513.27 3000.00400.650.330.0991.940m16-m1546427.89 3000.00300.710.540.1621.392m15-m1413539.42 4000.00250.730.450.1800.337m14-m1340649.63 4000.00230.750.520.2080.933m13-m1227161.93 4500.00220.780.50.2250.590m12-m237269.12 4500.00250.840.520.2340.930m2-m354284.07 5000.00250.880.490.2451.355m3-m455888.41 5000.00270.920.490.2451.506m4-m5698134.59 6000.00240.970.490.2941.675m5-m6630136.99 6000.00261.010.480.2881.638m6-m7556160.28 7000.00261.050.420.2941.445m7-m8787197.82 8000.00251.090.480.3841.967m8-m91011402.74 9000.00171.130.550.4951.718m9-m10638403.46 9000.00171.130.550.4951.084m10-m11875446.52 9000.00171.150.590.5311.487取m17点为控制点，取管道埋深为0.7m。表7 污水干管主干管水力计算表2管段编号标高(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11011121314151617m17-m16102.40 101.85 101.80 99.86 101.700 99.760 0.70 2.09 m16-m15101.85 101.25 99.86 98.47 99.698 98.306 2.15 2.94 m15-m14101.25 101.08 98.39 98.05 98.206 97.869 3.04 3.21 m14-m13101.08 100.61 98.05 97.12 97.841 96.907 3.24 3.70 m13-m12100.61 100.43 97.08 96.49 96.857 96.261 3.75 4.17 m12-m2100.43 99.85 96.49 95.56 96.252 95.322 4.18 4.53 m2-m399.85 99.95 95.52 99.16 95.272 98.917 4.58 1.03 提升5m m3-m499.95 99.98 99.16 97.66 98.917 97.410 1.03 2.57 m4-m599.98 99.80 97.60 95.93 97.310 95.635 2.67 4.17 m5-m699.80 99.76 95.93 94.29 95.641 94.003 4.16 5.76 m6-m799.76 100.20 94.20 98.75 93.903 98.457 5.86 1.74 提升6mm7-m8100.20 101.08 98.74 96.78 98.360 96.393 1.84 4.69 m8-m9101.08 101.95 96.79 101.07 96.293 100.574 4.79 1.38 提升6mm9-m10101.95 102.25 101.07 99.98 100.574 99.489 1.38 2.76 m10-m11102.25 102.30 99.98 98.49 99.449 97.962 2.80 4.34 3 管道总平面图及纵剖面计算成果图绘制详图见附图4 污水设计总结 有了之间给水设计的经验这次排水设计更加的得心应手。但是其中还是遇到许多的困难，比如一开始定线就遇到了难题，排水的定线与给水的还有一点不同，因为他要考虑地形的走向来定线，尽量的让水能够顺着坡来流动。但是一开始我并没有考虑到这个问题，我以为定线是跟给水的差不多的，所以造成了这个错误。总而言之，我从这次设计中学到了许多课堂上所学不到的东西，比如做事情要细心要严谨，不懂就问，切忌不懂装懂。5 雨水管段设计流量计算5.1 主要设计参数 市内多年来的极端高温38.7，每年68月份的气温最高。而到了冬季（122月）温度较低，多年来的极端低温为0。 年平均相对湿度为65%，春季湿度大，约为6590%； 雨季集中在49月份，这段时间的降雨量占全年降雨量的80%以上，49月份为受热带气旋影响的主要时段，降雨量大，多出现暴雨，年平均降雨量为1930mm，多集中在6-9月，占全年降雨量的70%。降雨强度： q 54.23L/s.100m 2 （重现期P= 3）；降雨量公式： 风向：冬季（122月）主导风向为东北风，夏季的主导风向为东南风。 地面覆盖情况 表8 城镇地面覆盖情况一览表地面覆盖名称各种屋面混凝土和沥青地面非铺砌土地面绿地（草地）所占面积(%)43171525 由此，可算得=Fii / F = =0.635.2 各设计管段的设计流量雨水管道的设计流量为地面径流系数、暴雨强度和集水面积的乘积其中径流系数可根据不同的地面(如屋顶、碎石路、草地等)采用加权平均值；暴雨强度必须首先确定重现期和降雨历时，不同的管段具有不同的 设计降雨强度 雨水管渠的水力计算采用公式为：Q = gF5.3 计算步骤1. 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度：2. 计算各设计管段的汇水面积并列入水力计算表中。3. 计算各设计管段的地面坡度。4. 计算第一条设计管段时，管内流行时间t2取零，计算出第一条管段的单位面积径流量q0和设计流量Q 。5. 根据设计流量和一般规定，查水力计算图表，求得各管段的管径、坡度、流速和管的输水水能力。6. 计算各管段的降落量。7. 确定的管渠起点埋深，计算第一条管渠的上下游管内底标高及埋深。8. 根据管长和流速，计算管内流行时间t2，由此再开始计算下游管段的流量及水力计算。5.4 雨水管网主干管水力计算选择其中一条干管进行水力计算。由1点开始，终点在7点，然后就近排入水体。管线节点编号：1-2-3-4-5-6-7具体节点编号情况见附表七。表