市政给排水管网毕业设计

摘 要本设计包括给水系统、污水系统两部分。给水工程为城市和工矿企业的一个重要基础设施，必须保证以足够的水量、合格的水质、充裕的水压供应生活用水、生产用水和其它用水。给水系统设计步骤：根据最高日用水量变化曲线计算水塔和清水池调节容积；进行管网定线，计算管段设计流量、管径和水头损失；最高时环状网管网平差计算；确定水塔高度和水泵扬程；分别进行不利管段事故时、消防时、最大转输时校核。然后根据上述计算，算出最高时各节点水压，绘制等水压线。排水工程在环境保护、保障人民健康和经济上有重要意义。排水系统根据对生活污水、工业废水和雨水的不同排除方式所形成的排水系统称作排水体制。排水体制一般可分为两种类型：合流制和分流制。本设计根据当地地形特点和经济状况，采用雨水、污水分流制。设计步骤：分别对污水和雨水系统进行管网定线；然后根据各自汇水面积计算管段流量；确定管径、坡度及埋深，最后根据计算结果绘制污水管道纵断面图。关键词：设计流量，给水系统，排水系统，雨水系统，管网定线ABSTRACTThe design includes water supply systems, sewerage in two parts. Water supply project for urban, industrial and mining enterprises as an important infrastructure, the need to ensure a sufficient quantity of qualified water, ample supply of water pressure, water and other production water. Water system design steps ,According to the maximum daily water demand curve calculation of the towers and adjust volume-pool. Network for alignment of the calculation of the design flow, diameter and head loss. Ring Network at the highest net adjustment calculation; Identify high towers and pumps lift.Were adverse possession of the accident, fire, the biggest transfer when checking. Then Based on the above calculations, calculated at the maximum node pressure, drawing water pressure line.Drainage projects in environmental protection, protection of the peoples health and economic importance. According to the drainage system of domestic sewage, industrial wastewater and stormwater different exclusion as a result of the drainage system known as the drainage system. Drainage system can be divided into two general types : Combined and triage system. According to the design characteristics of the local terrain and the state of the economy, use of rainwater and sewage triage system. Design steps : Respectively of sewage and stormwater systems network alignment. Then according to their respective catchment area of pipe flow; Determined diameter, depth and slope, Finally, according to the results section of map drawing sewers. KEY WORDS: Design flow， Water-supply System, Drainage system,Stormwater system， Pipe network fixed-line 目 录前言.111 原始资料. .212 设计任务.213 排水体制选择.2131 排水系统规划设计原则.2132 排水系统体制的选择.314 污水管道的设计.4141 在小区平面图上布置污水管道.4142 街区编号并计算其面积.5143 划分设计管段及计算设计流量.6144 水力计算.9145 绘制管道平面图和纵剖面图.10146 注意事项.11参考文献.19致谢.20 前 言在我国，给水排水是一个传统的行业和学科，传统给水排水自本世纪初形成和逐步完善以来一直是土木工程的一部分。随着科学技术的迅猛发展，国民经济发展和人民群众生活水平的日益提高，以及社会主义市场经济体制的逐步确立，我国的给水排水事业面临新世纪的挑战与机遇。 水是人类最宝贵的资源，是人类生存的基本条件，又是国民经济的生命线。日益严重的水资源短缺和水环境污染不但严重困扰着国计民生，而且已经成为制约社会经济可持续发展的主要因素。给水排水工程技术是本世纪初建立和逐步完善的工程技术体系，近百年来它有效地指导着给水排水事业的发展。在给水排水工程技术的指导下，我国逐步建立了一批自来水厂、污水处理厂等给水排水公用设施，并建立了相当规模的，与之对应的工程研究、教学、设计、生产系统，为我国的给水排水事业发展起了重要的推动作用。本设计为了生活和生产上的需要，建造良好的基础设施条件，满足生活、生产和其他用水的要求，给水工程将给生活生产提供足够的水量和合格的水质。相反地，生产和生活产生的大量污水严重的污染了生活环境和阻碍了日常顺利进行，给生产生活带来诸多不便，排水工程能将生产生活污水及雨水有效的治理，从而美化环境并能有效的促进生产发展 排水设计1.1 设计原始资料（1） 城市总平面图一张。（2） 居住情况人口密度为600cap/ha,卫生设备齐全，污水量设计标准96L/(capd),有集中流量（3） 雨量资料：本地暴雨强度公式【8】为q= L/sha（4） 设计重现期为1a,地面集水时间为10min。（5） 当地综合径流系数为0.6。1.2 设计任务根据给予的城市规划平面图，做出该城市排水管道的初步设计。包括计算说明书一份（列出作为设计依据的资料及全部计算），排水系统总平面图一张，污水主干管纵断面图一张。1.2.1 某城镇排水管网工程初步设计（1）排放污水的设计流量计算厂内生产、生活污水量按给水的90%计算。染整厂设总排出管埋深为-2.0米，请将其接入城市污水管道；针织厂设总排出管埋深为-1.8米，请将其接入城市污水管道；棉纺厂设总排出管埋深为-2.5米，请将其接入城市污水管道；食品厂设总排出管埋深为-2.5米，请将其接入城市污水管道；化工区设总排出管埋深为-2.8米，请将其接入城市污水管道；（2）公共建筑（火车站）设计排水量计算车站集中排水量4升/秒，设计总排出管埋深为-2.0米（3）城市人口生活污水设计流量计算人口密度：600人/公顷居住地污水量标准：按给水标准的80%计（有热水淋浴）居民区见附图1）平面布置1定排水区界2划分排水流域3选择城市污水处理厂位及排出口4拟定干管及主干管路线及水力计算(污水及雨水两个系统)5支管路线及接管6泵站（中途、局部或终点）位置的确定7管道附属构筑物的布设2）水力计算1 计算，填写街坊面积表2 计算比流量，q03 填写污水干管设计流量计算表4 填写污水主干管水力计算表要求绘出：绘制污水干管纵剖面图1.2.2 排水系统所在地区状况资料1）自然状况：同（1）给水3）工程现状资料：同（2）给水5）近期与远期规划：同（3）给水1.3 排水体制选择1.3.1 排水系统规划设计原则（1）排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划，并应与城市工业企业中期他单项工程建设密切配合，相互协调，该现成的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响。（2） 排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调。（3） 考虑污水的集中处理与分散处理。（4） 设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调，以节省总投资。（5） 排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑远期发展，。（6） 排水工程设计师考虑原有管道系统的使用可能。（7） 在规划设计排水工程时必须认真观测执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。1.3.2 排水系统体制的选择排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原油排水设施、水质、水量、地形、对条件确定。(1）从环境保护方面来看如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的，但这时截流主干管很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应增加。采用截流是合流制时，雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体，水体受到污染。分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对城水体也会造成污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，故应采用分流制。（2）从造价方面来看合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。（3）从维护管理方面来看晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而雨天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。但据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护费用可降低。但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。综合考虑各个因素，为了更好的保护环境，适应以后的发展，且便于污水厂的运行管理，采用分流制排水系统，即采用两个（雨水、污水）管道系统。1.4 污水管道的设计1.4.1 在小区平面图上布置污水管道 从城镇平面图上可知该区地势较为复杂，坡度较大，有明显分水线、可划分为好多个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直布置，主干管布置在地势较低的河岸一册，基本上与等高线平行。整个管道系统呈低边式形式布置。排水管道平面布置图如下：上区下区图1-1 排水管道平面布置图1.4.2 街区编号并计算其面积将各街区遍上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，列入表1-1中。用箭头标出各街区的污水排出方向。表1-1 街区编号及面积街区编号12345678910街区面积3.43.913.063.573.915.275.615.13.743.74街区编号11121314151617181920街区面积3.913.403.913.063.573.915.275.615.103.74街区编号21222324252627282930街区面积3.743.913.403.913.063.573.915.275.615.10街区编号31323334353637383940街区面积3.743.742.533.403.913.063.573.915.275.61街区编号41424344454647484950街区面积5.103.742.3355.525.364.624.765.887.606.75街区编号51525354555657585960街区面积6.444.314.363.753.914.836.295.513.233.40街区编号61626364656667686970街区面积2.962.893.574.864.254.757.371.704.425.46街区编号7172737475767778街区面积4.162.853.603.428.9415.6019.0013.261.4.3 划分设计管段，计算设计流量根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点和旁侧支管进入的点，作为设计管段的起迄点，并给检查井编上号码。因排水管区遇到铁路，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管。管段编号如图： 各设计管短的设计流量应列表计算。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量，如表1-2该城镇，人口密度为600cap/ha,污水量设计标准96L/(capd)，则每街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：q0=0.667（L/sha）图1-2 污水管管段编号表1-2 污水干管设计流量计算表（上区）管段编号居住区生活污水量集中流量设计流量(L/s)本段流量转输流量(L/s)合计平均流量(L/s)总变化系数生活污水设计流量(L/s)本段(L/s)转输(L/s)街区编号街区面积（ha）比流量L/(s*ha)流量(L/s)12345678910111212-137.67.62.317.4813-1416.9816.892.033.7814-121.8721.872.043.741-2432.33460.6671.5621.8723.432.046.862-3423.740.6672.4923.4325.921.949.2515-167.147.142.215.7116-1714.2814.282.028.5617-321.4221.421.940.703-4415.10.6673.447.3250.721.891.304-5405.610.6673.7450.7254.461.898.035-6395.270.6673.5254.4657.981.798.576-7383.910.6672.6157.9860.591.7103.0018-196.126.122.314.0819-2012.2412.242.125.7020-718.3618.362.036.727-8373.570.6672.3878.9581.331.7138.268-9363.060.6672.0481.3383.371.7141.7321-224.424.422.310.1722-238.848.842.219.4523-913.2613.262.026.529-10353.910.6672.6196.6399.241.6158.7824-254.884.882.311.2225-269.769.762.221.4726-1014.6414.642.029.2810-11343.40.6672.27113.88116.151.6185.84表1-3 污水干管设计流量计算表（下区）管段编号居住区生活污水量集中流量设计流量(L/s)本段流量转输流量(L/s)合计平均流量(L/s)总变化系数生活污水设计流量(L/s)本段(L/s)转输(L/s)街区编号街区面积（ha）比流量L/(s*ha)流量(L/s)1234567891011121-2516.440.6674.34.32.39.8913.523.3910-1140.540.5011-122.832.832.36.5118.040.560.5012-26.56.52.314.9558.573.452-3506.750.6674.510.815.32.030.6058.589.103-4497.5950.6675.0715.320.372.040.7458.599.2413-144.004.0014-156.426.422.314.764.018.7615-1617.9517.952.035.94.039.916-425.325.32.050.64.054.64-5485.880.6673.9245.6749.591.889.2662.5151.765-6474.760.6673.1749.5952.761.894.9762.5157.4717-184.084.082.39.389.3818-197.987.982.217.5617.5619-613.0913.092.127.4927.496-7464.620.6673.0865.8568.931.7117.1862.5179.687-8455.3550.6673.5768.9372.501.7123.2562.5185.7520-21272721-226.586.582.315.132742.1322-2314.6714.672.029.342756.3423-2419.0919.092.038.182765.1824-824.8724.871.947.252774.258-997.37101.051.6161.6889.5251.18其中生活污水量总变化系数查表1-4表1-4 生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）51540701002005001000总变化系数（）2.32.01.81.71.61.51.41.31.4.4 水力计算在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行干管，主干管各设计管段的水力计算。一般常列表进行计算，如附表1，2，3，4所示。水力计算步骤如下：1. 从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入下表的第2项。2. 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列入表中第10、11项。3. 计算每一设计管段的地面坡度（地面坡度=地面高差/距离），作为确定管道坡度时参考。4. 确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。首先拟采用最小管径mm，即查水力计算图。在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。本城镇由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡度为设定数据。将所确定的管径D、管道坡度I、流速v、充满度h/D分别列入下表中的第4、5、6、7项。5. 确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。根据Q和v即可在确定D那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合设计规范的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入表中相应的项中。在水力计算中，由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之间存在相互制约的关系，因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。 表1-5 最大设计充满度 管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（）200-300350-450500-90010000.550.650700.756. 计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度：（1） 根据设计管段长度和管道坡度求降落量。（2） 根据管径和充满度求管段的水深。（3） 确定管网系统的控制点。按设计要求污水主干管埋深大于3m，上区1点为控制点，下区有集中流量，按起始点1点埋深不能满足2点埋深要求，故2点为控制点。（4） 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。计算结果见附表。1.4.5 绘制管道平面图和纵剖面图 本题的设计深度仅为初步设计，因此，在水力计算结束后将计算所得的管径、坡度等数据标注在图上。详见管道平面图及纵剖面图。由表3-9可见，干管的埋深较大必然引起干管的埋深曾大，为了减少下区主干管的埋深采用污水泵将污水提至主干管起点5处。1.4.6 注意事项（1） 异径管采用管顶平接，而出现回水现象时该用水面平接。（2） 必须注意管道敷设坡度与地面坡度的关系。（3） 水力计算自上游依次向下游进行，管径依次增大，流速依次增大。参考文献1 严眴世, 范瑾初主编. 给水工程【M】.第四版.北京:中国建筑工业出版社出版,1999. 2 上海市政工程设计院主编. 给水排水设计手册【M】. 第3册城市给水. 北京：中国建筑工业出版社出版,1986. 3 赵洪宾主编.给水管网系统理论与分析M.北京:中国建筑工业出版社，2003.4 蒋白懿,李亚峰主编.给水排水管道设计计算与安装M.北京:化学工业出版社,20055 中国市政工程西南设计院主编. 给水排水设计手册【M】.第1册常用资料. 北京：中国建筑工业出版社出版,1986.6 中国市政工程西北设计院主编. 给水排水设计手册【M】.第11册常用设备.北京：中国建筑工业出版社出版,1986. 7 姜乃昌主编. 水泵及泵站【M】.第四版.北京:中国建筑工业出版社出版,2006.8 北京市市政设计院主编. 给水排水设计手册【M】.第5册城市排水. 北京：中国建筑工业出版社出版,1986. 9 孙慧修主编. 排水工程【M】.上册.北京:中国建筑工业出版社出版, 2006.10 张景成, 张立秋主编. 水泵与水泵站【M】.哈尔滨:哈尔滨工业出版社, 2003. 致谢以上为本次毕业设计的论文部分，在此我非常感谢李效红导师和虚惊老师给予的指导和帮助。通过大学四年的努力学习，我学习并掌握了给水排水工程的一些专业知识，以及许多与本专业相关的知识。此次设计不仅让我对以前所学的知识得以复习，而且在一定层次上加深了我对本专业的了解。在设计过程中也遇到了很多问题，主要的问题是初期的管网规划，规划的合理性直接影响以后的设计计算。在此问题上我反复计算了好几次，通过指导老师的指引，我最终顺利完成管网的布线，为以后的设计计算减少了不少麻烦。在遇到问题是，指导老师总是耐心的指导，予与帮助。通过本次课程设计，使我巩固了已经学习的专业基础知识，锻炼了综合运用所学知识和解决问题的能力，培养了独立完成给水排水管网整个设计的能力，同时又加强了计算机绘图能力，真正实现了由理论向实践的过渡。最后再次感谢指导老师的细心教导和在设计中给予的指导与帮助。附表一 污水干管水力计算表（上区）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IL(m)标高（m）埋深（m）h/Dh（m）地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端123456.00 7 8910 11 12131415161712-1322017.483000.0030.640.420.1260.66252.3252.1249.426248.766249.3248.643.003.4613-1422033.783500.0020.650.530.1860.44252.1251.5248.776248.336248.59248.153.513.3514-110043.744000.0020.70.510.2040.2251.5251248.304248.104248.1247.93.43.115-1622015.713000.0030.630.390.1170.66253.4253.3250.517249.857250.4249.7433.5616-1722028.563500.00240.650.450.1580.53253.3252.6249.844249.184249.69249.033.613.5717-322040.74000.00180.670.50.20.4252.6251249.16248.500248.98248.323.622.6818-1922014.083000.0030.60.370.1110.66252.1252.6249.211248.551249.1248.4434.1619-2022025.73500.00250.650.440.1540.55252.6252.2248.544247.994248.39247.844.214.3620-722036.724000.00210.670.450.180.46252.2250247.97248.51247.79247.334.412.6721-2222010.172500.00360.60.380.0950.79250.3251.1247.395246.603247.3246.5134.5922-2322019.453000.0030.660.440.1320.66251.1251246.592245.932246.46245.84.645.223-922026.523500.00240.660.430.1580.53251250.5245.908245.405245.75245.225.255.2824-2522011.222500.00360.620.40.10.79250.3250247.4246.78247.3246.6833.3225-2622021.473500.00280.650.380.1330.62250251246.713246.063246.58245.933.425283500.00250.670.460.1610.55251251246.091245.421245.93245.265.075.74附表二 污水干管水力计算表（下区）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IL(m)标高（m）埋深（m）h/Dh（m）地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端123456.00 7.00 8910.00 11.00 12131415161710-1121040.53500.00180.650.630.220.38251.1252.2248.82248.44248.6248.222.53.9811-1229065.014000.00160.70.690.2760.46252.2252.9248.446247.986248.17247.714.035.1912-234073.454500.00150.70.630.2830.51252.9251.9247.943247.433247.66247.155.244.7513-1459042000.00160.340.350.070.94253253251.07251.13251250.0622.9414-1521018.762500.00240.60.610.1530.5253253250.163249.663250.01249.512.993.4915-1629039.93500.00180.650.630.2210.52253251.5249.631249.111249.41248.892.592.6116-434054.64000.00180.70.60.240.61251.5253249.08248.47248.84248.232.664.7717-182109.382000.00290.530.550.110.61253.6253.3251.71251.1251.6250.9922.3118-1929017.562500.00270.620.550.1380.78253.3253.9251.078250.298250.94250.162.363.7419-634027.493000.0030.70.540.1621.02253.9252.6250.272249.252250.11249.093.793.5120-21570273000.00260.680.550.1651.48255255253.365251.885253.2251.722.83.2821-2231042.133500.00180.650.560.2280.56255255251.898251.338251.67251.113.333.8922-2321056.344000.00180.710.60.240.38255255251.3250.92251.06250.683.944.3223-2429065.184000.0020.70.650.260.58255255250.94250.36250.68250.14.324.924-834074.254500.00180.750.60.270.61255252.9250.32249.71250.05249.444.953.46附表三 污水主干管水力计算表（上区）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IL(m)标高（m）埋深（m）h/Dh（m）地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端123456.00 7.00 8910 11 1213141516171-231046.864000.00140.610.600.240.43251250248.14247.71247.9247.473.12.532-329549.254000.00150.640.600.240.44250251247.71247.27247.47247.022.533.973-437591.305000.00110.660.6