给水排水管网课程设计

2010级给水排水工程专业

给水排水管网系统课程设计

学生学号：201001134

学生姓名：史光翔

指导老师：未碧贵

2012年9月

兰州交通大学环境与市政工程学院给水排水系

目录

第一部分任务书.....................................1

第二部分指示书.....................................4

第三部分给水管网课程设计计算书....................12

一.用水量计算......................................12

二.选择给水系统及管网定线..........................14

三.计算最高时工况下节点流量，

管段设计流量，确定管段直径.......................14

四.最高时工况下管网水力计算........................18

五.管网校核.......................................19

1.消防校核........................................19

2.最大转输时校核..................................22

3.事故校核........................................25

六.清水池、水塔调节容积...........................29

七・绘图...........................................30

第四部分排水管网课程设计计算书..................31

I.污水部分.........................................31

一.污水流量计算...................................31

II.雨水部分.........................................35

一•雨水管网布置.......................................35

二.管网定线..........................................35

三.确定管网控制点高程，布置雨水口...................35

四.雨水量计算及设计参数选择..........................35

五.雨水水力计算......................................36

六•绘图...............................................36

附图.................................................37

2

第一部分任务书

一.设计题目

某县城区给水排水管网工程设计

二.设计任务及内容

（一）给水管网工程设计

1.确定设计规模

2.进行输配水管网定线

3.确定水塔或水池调节容积

4.进行管网水力计算

5.确定二级泵站扬程和设计流量

（二）排水管道工程设计

I.选择该县城排水体制；

2.城市污水和雨水管道系统的定线；

3.城市污水管段和管段的流量计算；

4.城市污水管段和管段的设计.

三.应完成的设计成果

1.设计说明计算书一份（5（）页左右。包括设计说明、水量、水力计算表格及草图）。

2.铅笔绘图纸3张

①绘制给水排水管网总平面布置图一张

②给水管网某一管段的纵断面图一张

比例横1:1000纵1:100

③排水管道某一干管纵剖面图一张

比例横1:1000纵1:100

四.设计原始资料

3

1.县城平面图（注意：选择其中一个，学号除以4的余数加1）

该县城为我国西北地区一小县城，城内有工厂数家及部分公共建筑。（学号单号取

河西，双号取河东地区）

居民区居住人口在规划期内近期按2（l+x/100）万人/平方公里设计，远期按

3（1+2/100）万人/平方公里考虑（x为自己学号末两位数字）。

最高建筑为六层楼，室内有完善的给排水设备，给水普及率为近期85%,远

期90%o

综合生活用水量时变化系数为Kh为1.5o

2.规划期内大用户对水量、水质和水压要求资料见用户对水量、水压要求一览表

（表Do

3.浇洒道路面积3（）万m?。

4.绿地面积100万m2o

5.其它按规范要求确定。

6.该区地表水污染严重，水质不好，故近期不考虑采用地表水作为水源。

7.气象资料

（1）主导风向：夏季东南风，冬季东北风

（2）年最高温度39℃,年最低温度-8℃

（3）最大冰冻深度1.0m

（4）最大积雪深度0.4m

（5）土壤性质：（最低处）

0.4m-0.8m垦殖土

0.8m-3.8m粘沙土

3.8m-8m中沙及砂石

（6）地下水位深度：10.0m（最浅）

4

(7)地震等级：中国地震划分为七级地震区

(8)该县城暴雨强度公式(注意：选择其中一个，学号除以3的余数加1)

_434(1+1.041gP)=1140(1+0.96lgP)

①q——(r+4)05'8—②q—(r+0.8)08

932(1+1.2921gP)

③q~(r+8.22)0-7-

(9)地面径流系数8=0.31；0.38；0.40；0.45；0.50((注意：选择其中一个，学

号除以5的余数加1))

(10)地基承载力Z.OKg/cn?

(11)可保证二级负荷供电

8.地面水系：

(1)最IWJ水位31.5

(2)最低水位27.5

(3)常水位29.0

9.材料来源及供应：本地区自产砖、混凝土及混凝土管。

附表1用户对水量、水压要求一览表

近期用水量远期用水量时变化水压要求

用水单位每日班次

序号(m3/d)(m3/d)系数(Kg/cm2)

名称

生产生活生产生活

1化肥厂400255003521.82.0

2磷肥厂350254504021.42.0

3化工厂400305005031.51.6

4发电厂500305504531.71.2

5橡胶厂200353004521.31.8

6陶瓷厂250303505()11.31.2

7汽修厂300354004521.91.8

8水泵厂200203503531.22.0

9仪表厂200203003512.01.2

10洗煤厂400355004521.41.6

注：每班8小时

5

第二部分指示书

一.目的与任务

给水排水管网工程设计的目的是使学生巩固所学课程内容并加以系统化，联

系工程实际树立正确设让思想，培养分析问题和解决问题的能力，学习编写说明

书、使用规范、查阅参考资料和运用设计手册及其他工具书；提高绘图能力。

给水管网_L程设计的任务是根据给出的各顼原始资料计算用水量、选择给水系统

进行管网及输水管定线、进行管网水力计算、确定水塔或水池调节容积，并将计

算成果用文字与图纸表达说明。

排水管网工程设计的任务就是根据给出的各项原始资料，选择管道系统的体

制，布置管道系统，计算设计污水量、雨水量、进行水力计算，并将计算成果用

文字与图纸表达说明。

二.工作步骤

I、给水管道部分

（一）用水量计算

1.居民区用水量计算

最高时要求水厂供应70%设计流量，其余由水塔或高位水池供给。

（二）选择给水系统进行管网及输水管定线

1.弄清县城平面图、地形、水体、街坊布置情况；

2.选择给水系统、确定水塔或高位水池的位置：

3.进行管网及输水管定线，对管段、节点进行编号；绘制管网总平面布置图。

（三）计算最高日最高时工况下节点流量、管段设计流量、初步确定管

段直径

（四）进行最高日最高时管网平差计算

1.选择平差方法，进行管网水力计算，求出各管段实际流量、水头损失、管段流

6

速及各节点压力水头、自由水压。

2.确定泵站扬程及水塔高度，确定水泵型号及台数。

(清水池水位二其所在地地面标高二级泵站按两级供水)

3.绘制管网平结果图，图上注明各管段及节点主要水力参数。

图例：

总熊良a

节点谑(L5)相我魏面

\|自磁3|

-----------.出噌长⑨数&/6

(五)管网校核

L消防时校核

(I)确定火灾发生的次数及位置；

(2)火灾流量全部由二级泵站供给；

(3)绘制管网平差结果图

2.最大转输时校核

最大转输时管网用水量按最高时用水量的30%计算

(1)二泵站供水量按最高时用水量的40%计算

(2)绘制管网平差结果图

3.事故时校核

(1)确定最不利管段

(2)事故时管网用水量按最高时用水量的70%计算

二泵站供水量按最高时用水量的50%计算，其余由水塔供给。

绘制管网平差结果图

(六)确定清水池、水塔调节容积

1.清水池有效容积按最高日用水量的10〜20%ifo

7

2.水塔有效容积按最高日用水量的2.5〜3%计。

(七)绘图

1.管网总平面布置图一张(A3)

(1)比例1：5000

(2)图上标明管段参数(管长、管径)

图例：----------D(mm)

2.管网起点至控制点选定线路300m长管道的详细设计图

(1)平面布置图一张(A3)

比例1：1000

每150m设接户支管,每120m设室外消火栓。

(2)纵断面图一张(A3)

比例竖1:100

横1:1000

8

示例:

1276.00

12乃.C0

1274.00

127X00

1272.00

1271.00

127Q.W

1269.00

1268.00

1而7al

88

S.

R.P

_Z

-a-

注：表头高度均为15mm。

（3）选定2-3个节点绘制节点详图

图例:

II排水管道部分

（一）管道系统的规划及排水系统的选择

1.弄清县城平面图、地形、水体、街坊布置情况，绘制等高线;

2.确定排水系统的区界及排水系统体制，污水出路；

3.排水管道布置形式：

（1）确定主干管走向，污水厂、出水口及提升泵站位置；

9

（2）根据地形及街坊的布置确定支管的布置方式；

（3）对支管、干管进行编号，布置检查井。

（二）污水量计算

1.居民区污水量计算。

2.工厂作为集中流量计算。

3.流量计算可参考教材P218表9.6。

4.雨水管道流量计算，根据教材所叙述的有关内容和规范，结合本地区实际情况

确定重现期T和地面径流时间tlo

（三）管道系统的水力计算及设计

1.确定最小埋设深度和沟道的控制点，计算该管段的起始埋深；

2.进行水力计算：

水力计算时，根据管道布置绘成计算草图，在各管道上标明各段长度、流量、流

速、充满度、管径和坡度；

3.根据水力计算结果，考虑管道埋深及沿线地质资料，地震烈度等，确定采用管

道接口方法和基础形式；

4.雨水管道水力计算和流量计算在同一表上进行。

（四）绘图

1.排水的总平面图，可直接用彩色铅笔绘在所给图纸上比例1:5000（A3）,图上

表明各管段主要参数（箭头表示水流方向，雨水和污水相同，在同一图中绘制）：

L（m）-D（mm）-I-------->

2.污水干管任一段、雨水管道排出口一段300长管道的详细设计图

（1）污水管道平面布置图一张（A3）

比例1：1000

10

示例:

,・：，；♦

uU-Hu.UU.J^u/.p一

BHNL26（二",BHNL27BHNL28

X

滨河南路

每150m左右设接户支管。

（2）污水管道纵断面图一张（A3）

比例竖1:100

横1:1000

示例：

1946.0(

1945.0(

1944.00

1944,0(

1943.0(

1942.0(

1941.0(

1940.0(

11

注：表头图度均为15mm。

(3)雨水管道平面布置图一张(A3)

比例1：1000

示例：

注：雨水口间距40m。

(4)雨水管道纵断面图一张(A3)

比例竖1:10()

横1:1000

示例：

芝

6如W

cs

36r

三63

--*

一

§?33§

1I

DH50(

注：表头高度均为15mm。

三.设计成果

12

设计成果由封面、目录、任务书、说明书、计算书和图纸组成并按此顺序装订成

册。

1.说明书：包括设计任务来源及原始资料，设计要求，设计指导思想及计算原则；

设计中采用的技术参数；主要干线管道材料数量，管底基础形式，接口方法；管

道上的建筑物及特殊构建物（跌水井，倒虹管、阀门井）的设置等。

2.计算书：包括详细计算过程、计算表格和计算草图。

3.图纸：包括给水管道工程总平面布置图、给水管道平面布置图、给水管道纵断

面布置图、给水管道工程节点详图、排水管道工程总平面布置图、污水管道平面

布置图、污水管道纵断面布置图、雨水管道平面布置图、雨水管道纵断面布置图

组成，按此次序装订。

图纸标题栏如小：

附到标题栏格式（单位mm）

图纸名称

设计学生图号

指导教师日期

25252525

注：表头尺寸以毫米计

四.参考资料

1.《给水工程》（第四版）严煦世、范瑾初，中国建筑工业出版社

2.《排水工程》上册（第四版）孙慧修，中国建筑工业出版社

3.《室外给水设计规范》GB50013-2006,中国让划出版社

4.《室外排水设计规范》GB50014-2006,中国讦划出版社

5.《给水排水管网系统》）严熙世、刘遂庆主编中国建筑工业出版社出版。

6.《水源工程与管道系统设计计算》杜茂安、韩洪军主编中国建筑工业出版社出

版。

13

第三部分给水管网课程设计计算书

一.用水量计算

L居民区用水量计算

居民区居住人口在规划期内近期按2.68万人/平方公里，远期按5.04万人/平方公

里考虑

根据《室外给水设计规范》GB50013-2006按近期200L/(cap4)、远期220L/(c叩-d)

计算近期和远期的用水量

最高建筑为六层楼，室内有完善的给排水设备，给谁普及率为近期85%,远期90%o

综合生活用水量变化系数为Kh为1.5

该县城面积为0.8km2

近期：Qi=0.8*2.68*104*0.85*200*1.5/24/3.6/1000=63.16(L/s)

远期:Qi=0.8*5.04*104*0.9*220*L5/24/3.6/1000=138.53(L/s)

2.工业企业用水量计算

工厂作为集中流量，根据所提供的最高日平均流量及工作班次，变化系数，确定

近期：最高日最高时用水量Q2=98.19(L/s)

远期：最高日最高时用水量Q2=132.28(L/S)

用水单每时变

近期用水量远期用水量水压要求最高时流量

位日化

序

班

号名称(m3/d)(m3/d)系数(Kg/cm2)(m3/d)

次

生产生活生产生活近期远期

1化肥厂400255003521.82.013.2816.72

2磷肥厂350254504021.42.09.1111.91

3化工厂400305005()31.51.67.479.55

4发电厂500305504531.71.210.4311.71

5橡胶厂200353004521.31.85.307.79

6陶究厂250303505011.31.212.6418.06

7汽修厂.300354004521.91.811.0514.68

8水泵厂200203503531.22.03.065.35

14

9仪表厂200203003512.01.215.2823.26

10洗煤厂400355004521.41.610.5713.25

总

98.19132.28

和

3•市政用水量计算

浇撒道路用水(面积：30万m2,以3.0L/(m2•d)计算)：

绿化用水(面积：5()万m2,以2.0L/(m2・d)计算)

3

Q3=900+1000=1900(m/d)^21.99(L/s)

4.管网漏失水量计算(按前三项和的10%计算)

近期：Q4=10%*(Q1+Q2+QS)=10%*(63.16+98.19+21.99)=18.33(L/s)

远期：Q4=10%*(QI+Q2+Q3)=10%*(138.53+132.28+21,99)=29.28(L/s)

5,未预见水量计算(按前四项和的10%计算)

近期：Q5=10%*(Q।+Q2+Q3+Q4)=20.16(L/s)

远期：Q5=1()%*(QI+Q2+Q3+Q4)=32.21(L/s)

6.消防用水量计算

消防用水量不用于最高时水力计算，只用于消防校核使用。根据县

城人口数(近期：21400人；远期：40300人)查《给水排水设计

手册》：人口小于2.5万人，在同一时间内的灭火次数为一次，一次

灭火用水量为15(L/s)人口小于5.0万人，在同一时间内的灭火次

数为两次，一次灭火用水量为25(L/s)。即

近期：Q6=P15=15(L/S)

远期：Q6=2*25=50(L/S)

7.最高日设计用水量计算

近期：Q产QI+Q2+Q3+Q4+Q5=221.58(L/S)

远期：Q7=QI+Q2+Q3+Q4+Q5=354.29(L/S)

15

8.水源供水量计算

最高时要求水厂供水70%设计流量，其余由水塔或高位水池供给。

近期：Q水厂=70%*Q7=155.11(L/S)

Q水塔二Q7-Q水厂=64.47(L/s)

远期：Q水厂=70%*Q7=248.00(L/s)

Q7k?；=Q7-Q水厂=106.29(L/S)

二.选择给水系统及管网定线

1.根据县城平面图，地形，水体，街坊布置情况，绘制等高线。

2.采用水厂与高位水池联合供水方式。

3.进行管网及输水管定线，对管段，节点进行编号。

4.管段配水长度确定原则为：两侧无用水的输水管，配水长度为零；单侧用水管

段的配水长度取其实际长度的50%,两侧全部配水的管段配水长度等于实际长度。

三.计算最高时工况下节点流量，管段设计流量，确

定管段直径

1.计算比流量

各管段长度和配水长度.

管段编号12345678

管段长度19243256218222330435314

配水长度00256109222330218157

管段编号9101112131415

管段长度220286764255428399320

配水长度110286382255428399320

等效管长

Z1・256+109+222+330+218+157+110+286+382-255+428+399+32()

16

=3472m

比流量:q，=(Q7-Q2)/£1，=(354.29-132.28)/3472=0.0639(L/S*m)

2.计算管段沿线流量

管段编号比流量（L/s*m）管段配水长度（m）管段沿线流量（L/s）

10.063900.00

20.063900.00

30.063925616.36

40.06391096.97

50.063922214.19

60.063933021.09

70.063921813.93

80.063915710.03

90.06391107.03

100.063928618.28

110.063938224.41

120.063925516.29

130.063942827.35

140.063939925.50

150.063932020.45

3.计算节点流量

节点流量一部分按节点所连接的管段的50%计算，另一部分则由集中流量直

接加到所处节点上；供水水泵或高位水池的供水流量也应从节点处进入管网系统,

其方向与用水流量方向相反，应作为负流量。

最高时集中用水流量

集中用水户名称化肥厂磷肥厂化工厂发电厂橡胶厂

集中用水流量（L/S）16.7211.919.5511.717.79

所处位置节点编号11310610

集中用水户名称陶瓷厂汽修厂水泵厂仪表厂洗煤厂

集中用水流量（L/S）18.0614.685.3523.2613.25

所处位置节点编号83673

节点设计流量计算

节点编号集中流量节点沿线流量供水流量节点流量

100248-248

200106.29-106.29

339.8418.4158.25

4011.6811.68

5010.5910.59

17

617.0630.447.46

723.2617.5240.78

818.0625.6743.73

908.548.54

1017.3412.6730.01

1116.7221.3638.08

12020.3620.36

13044.8144.81

按照节点流量平衡条件，依据供水经济性和安全可靠性初步分配各管段设计流量。

从水源或多个水源（指供水泵站或水塔等在最高时供水的节点）出发进行管段设

计流量初分配，使供水流量沿较短的距离扩散到整个管网的所有节点上去，这一

原则体现了供水的目的性。

在遇到要向两个或两个以上方向分配设计流量时，向主要供水方向分配较少的流

量，这一原则体现了供水的经济性C

确定两条或两条以上平行的主要供水方向，并且在平行供水方向上分配相接近的

较大流量，垂直主要供水方向的管段上也要分配一定的流量，使得主要供水方向

上管段损坏时，流量可通过这些管段绕道通过，这一原则体现了供水的可靠性。

管段设计流量初分配结果：

管段编号初分流量（L/s）初选管径（mm）

1248400

2106.29250

394.88300

483.2300

572.61300

612.58150

728.2200

865.67300

957.13250

1027.12200

1110.96150

1231.32250

1331.31250

1412.57150

1594.87300

18

四.:高时工况下管网水力计算

1.采用哈代一克洛斯平差方法，进行官网水力计算，得出各管段实际流量、水头

损失、管段流速及各节点压力水头、自由水压。

平差计算表

流量初分配

环号管段编号Sh(m)

q(i/s)h(m)s|q|0.852

-3159.28-94.88-2.0321.41

-4135.64-83.2-1.3616.31

-5138.13-72.61-1.0714.79

1-147259.62-12.57-2.19174.40

15199.1094.872.5426.77

-4.11253.67

△q=8.75

-66004.19-12.58-1.82144.34

71949.7528.22.6393.24

13647.1131.311.0633.83

2

147259.6212.572.19174.40

5.88445.81

△q=-7.12

-8195.37-65.67-1.2619.20

-9332.63-57.13-1.6629.03

-101281.90-27.12-1.6159.29

1113900.6210.963.26297.13

3

12385.5531.320.6320.16

-13647.11-31.31-1.0633.83

-1.70458.65

△q=2.00

第一次平差第二次平差

q(l/s)h(m)s|q|0.852q(l/s)h(m)s|q|0.852

-86.13-1.7019.72-84.21-1.6319.35

-74.45-1.1014.83-72.53-1.0514.51

-63.86-0.8513.25-61.94-0.8012.91

3.300.1855.811.880.0634.55

103.622.9928.86105.543.0929.31

-0.47132.47-0.32110.63

△q=1.92△q=1.60

-19.70-4.17211.51-16.36-2.95180.55

21.081.5372.7624.422.0182.48

22.190.5625.2326.020.7528.90

-3.30-0.1855.81-1.88-0.0634.55

-2.26365.313.34-0.25326.48

△q=3.34△q=0.42

-63.67-1.1918.70-64.16-1.2118.82

19

-55.13-1.5528.16-55.62-1.5828.37

-25.12-1.4055.55-25.61-1.4556.47

12.964.44342.7512.474.14331.67

33.320.7121.2532.830.6920.99

-22.19-0.5625.23-26.02-0.7528.90

0.45491.64-0.16485.22

△q=-0.49△q=0.18

2.设计工况水力分析

工况分析计算结果

管段或节管径实际流量水头损失管内流速节点水头自由水压地面标高

点编号(mm)(L/s)(m)(m/s)(m)(m)(m)

14002480.221.9773.5839.7833.8

2250109.296.092.2366.491.4965

330084.211.631.1968.2534.4533.8

430072.531.051.0366.6232.7233.9

530061.941.80.8865.5732.4733.1

615016.362.950.9365.3532.1533.2

720024.422.010.7862.42834.4

830064.161.210.9164.4130.5133.9

925055.621.581.1363.230.133.1

1020025.611.450.8261.6228.7232.9

1115012.474.140.7160.1728.8731.3

1225032.830.690.6764.3132.4131.9

1325026.020.750.5365.1631.6633.5

141501.880.060.11

15300105.543.091.49

假定节点7为控制实经过水力分析之后：各节点自由水压均满足最小28m的要求,

节点1为水厂,节点水头33.8-l=32.8m

水泵扬程h=(68.25-33.8-1)=41m

2台泵并联工作单泵流量248/2=124(L/s)

水塔高度为1.49m

五.管网校核

1.消防校核

(1)该县城人口小于5万人，查城镇居民区室外消防用水量表知同时火灾次数

为二次，一次灭火用水量为25X2=50(L/S)o确定火灾发生的位置：把火灾定在

7和11节点。

20

(2)火灾流量由高位水池和二级泵站供给。Q瓦站=248+35=283(L/s)

Q清水池=106.29+15=121.29(L/s)

按上述要求重新初分流，再进行管网平差。

管网平差

流量初分配

环号管段编号Sheqhs|q|0.852

-3159.280-109.21-2.6424.14

-4135.640-97.53-1.8218.67

-5138.130-86.94-1.5017.24

147259.6201.880.0634.55

15199.10115.543.6631.66

-2.23126.26

19.55

2-66004.190-41.36-16.46397.91

21

71949.75024.422.0182.48

13647.11026.020.7528.89

-147259.620-1.88-0.0634.55

-8.36543.83

8.30

-8195.370-79.16-1.7822.51

-9332.630-70.62-2.4634.77

-101281.90-40.61-3.4083.64

1113900.62022.4712.31547.77

12385.55042.831.1326.32

-13647.110-26.02-0.7528.89

5.05743.91

3-3.67

16032.8283-32.800.00

12.9102830.280.99

3159.2841109.21-38.3624.14

4135.64097.531.8218.67

5138.13086.941.5017.24

66004.19041.3616.46397.91

-71949.750-24.42-2.0182.48

-2367.40-121.29-7.3960.89

-170-66.49-121.2966.490.()0

0.57602.32

4-0.51

第【次平差第11次平差

qhs|q|0.852qhs|q|0.852

-99.15-2.2022.23