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1、精选优质文档-倾情为你奉上重庆交通大学河海学院给水排水工程专业给水排水管网系统课程设计（）说明书 专 业： 给水排水工程 班 级： 11 级 一 班 姓 名： 学 号： 指导老师： 一计划任务及原始资料、计划任务对某城市给水管道工程进行综合设计，包括城市用水量的确定，管网定线，确定水厂及水塔的位置，泵站的供水方案设计，清水池及水塔容积计算，管网的水力计算。设计成果有：绘制给水管道总平面布置图、节点详图，并编制设计说明书和计算书。、原始资料一）城市总平面图一张，比例14000。（二）城市基础资料1. 城市位于中国西南地区重庆，给水水源位置见城市总平面图。2. 城区地质情况良好，土壤为砂质粘土，冰
2、冻深度不加考虑，地下水位距地表8m；该市的地貌属丘陵地区，海拔标高一般为310390m。3. 城市居住区面积119公顷，老城区占人口A万，新城区占人口B万。给水人口普及率为95%，污水收集率90。一班数据：A=1.1；B=2.44. 居住区建筑为六层及六层以下的混合建筑；城市卫生设备情况，室内有给排水设备和淋浴设备。5. 本市附近某江穿城而过，在支流与干流交汇处，河流历史最高洪水位318.8m，二十年一遇洪水位317.0m，95%保证率的枯水位316.5m，常水位314.0m，河床标高312.0m，平均水面坡降3。6. 由城市管网供水的工厂为造纸厂，生产能力为2吨/日（每吨纸耗水量为500m3
3、），该厂按三班制工作，每班人数为300人，每班淋浴人数25%；该厂建筑物耐火等级为三级，厂房火灾危险性为丙级，建筑物体积约为2500m3；对水压无特殊要求，个别生产车间压力不足，自行加压解决。7. 城市管网供水的车站用水量480米3/日；浇洒道路及绿地用水量100米3/日。8. 未预见水及管漏系数取K=1.2。9. 主要大型公共建筑主要有车站、公园、医院、中学等，具体集中流量见表1。表1 公共建筑设计流量公共建筑车站公园医院中学设计流量480m3/d7.8L/s6.4 L/s6.8 L/s二课程设计的主要内容对某一给水管道工程进行综合设计，主要设计内容包括：1用水量计算；2二泵站供水方案设计及
4、清水池，水塔容量计算； 3管网定线；4管网水力计算；5确定水塔高度，二泵站扬程及管网各节点的水压；6整理计算说明书；7绘制给水管道总平面布置图、给水节点详图、水力坡线图。设计结束时，学生应按时提交以下设计成果：1设计说明书（含计算书）一份，要求说明书写得简明扼要、文理通顺、论证合理、条理清楚、计算无误。此外在说明书中应说明所采用的管村，管道埋深，管道接口方法等。2给水管道总平面布置图（1#图）一张，节点详图可绘在总平面图上，也可单独绘制，要求图纸布置合理、图面整洁、按制图规定制图。3. 在节点细部图上应详尽地绘出，每人必须完成，此外还有一张等水压线图，作为选作内容。三综合设计计算及设计说明、用
5、水量计算 1、城市居民生活用水量 确定城市计划人口数及给水人口数由原始资料可得，该县城的计划人口数为3.5万人，给水人口为万人。 确定用水量标准该县城位于重庆，属于一区的中小城市，查室外给水设计规范GBJ13-86或新教材（给水工程统编教材以下简称“教材”）附表1，确定最高日居民生活用水定额为200升/人日。确定城市居民生活用水量=6650 其中-城市居民生活用水量；-设计年限内计划人口数；-最高日居民生活用水定额；-自来水普及率2、工业用水量 生产用水量由原始资料可得，造纸厂生产能力为2吨/日，每吨纸耗水量为500m3，因此生产用水量为= =1000 其中 -工厂生产用水量； -工厂日生产能
6、力；-单位产品耗水量 车间生活用水量及淋浴用水量根据按照室内给水排水和热水供应设计规范TJ15-74用水量标准，时变化系数，工人人数，即可算出最大日取大时流量及其秒流量。厂按三班制工作，每班人数为300人，每班淋浴人数25%.根据相关资料可知造纸厂不是一般车间。生活用水定额为35L/(capd)，淋浴用水60 L/(capd)。车间生活用水量：=31.5 其中 -工厂生活用水量； -职工生活用水定额；-工厂职工数量车间淋浴用水量：=13.5 其中 - 职工的淋浴用水量； - 职工淋浴用水量定额； - 淋浴人数比例工厂用水量由上可得，工厂用水量为：= 其中-工厂用水量3、消防用水量由原始资料，城
7、市及工业企业消防用水量标准及同时发生火灾的次数，按照“工业企业和居住建筑暂行防火标准”来选用，也可参考教材附表B2选用，由此可以算出消防用水量.根据查阅相关资料可知。消防用水量： 4、其他用水量本设计主要是指铁路用水及浇洒道路用水，其用水量已经给定（见原始资料），不必另行计算。但须注意车站用水假定24小时均匀供水，浇洒道路用水可集中在早、晚各进行一次。 5、未预见水量因未预见水及管漏系数取K=1.2，因此未预见水量为= 其中-未预见水量；-管漏系数6、最高日用水量总用水量为以上几项用水量之和，为7、最高时用水量 城市居民生活用水量变化由教材14页表中数据得出，工厂生产和生活用水量、车站、公园、
8、医院、中学用水量合理分配到24小时里，浇洒道路用水集中在4-5点，16-17点各一次。表1 城市各用户逐时用水量合并计算表时间城市居民生活用水量工厂用水量公共场所用水量(m3)道路及绿化用水量(m3)未预见用水量(m3)每小时总用水量占全日用水量用水量m3)生产用水量淋浴用水量（m3）车间生活用水(m3)占全日用水量占百分比(%)用水量(m3)占百分比(%)用水量(m3)011.70113.054.1741.6604.171.31495.6050.325301.9482.49121.67111.064.1741.6604.171.31495.6049.927299.5602.47231.631
9、08.44.1741.6604.171.31495.6049.395296.3682.45341.63108.44.1741.6604.171.31495.6049.395296.3682.45452.56170.244.1741.6604.171.31495.65071.763430.5763.56564.35289.284.1741.6704.171.31495.6085.573513.4364.24675.14341.814.1741.6704.171.31495.6096.079576.4724.76785.64375.064.1741.674.54.171.31495.60103.6
10、29621.7725.14896.003994.1741.6704.171.31495.60107.517645.1005.339105.84388.364.1741.6704.171.31495.60105.389632.3325.2210115.07337.164.1741.6704.171.31495.6095.149570.8924.7211125.15342.484.1741.6704.171.31495.6096.213577.2764.7712135.15342.484.1741.6704.171.31495.6096.213577.2764.7713145.15342.484.
11、1741.6704.171.31495.6096.213577.2764.7714155.27350.464.1741.6704.171.31495.6097.809586.8524.8515165.52367.084.1741.674.54.171.31495.60102.033612.1965.0616175.75382.384.1741.6704.171.31495.650114.193685.1565.6617185.83387.74.1741.6704.171.31495.60105.257631.5405.2218195.62373.734.1741.6704.171.31495.
12、60102.463614.7765.0819205.00332.54.1741.6704.171.31495.6094.217565.3004.6720213.19212.144.1741.6604.171.31495.6070.143420.8563.4821222.69178.894.1741.6604.171.31495.6063.493380.9563.1522232.58171.574.1741.6604.171.31495.6062.029372.1723.0723241.87124.364.1741.664.54.171.31495.6053.487320.9202.65合计10
13、0%6650100%100013.5100%31.52294.41002017.88012107.280100%、 二泵站供水方案设计及清水池，水塔容量计算1、二泵站供水方案设计 由该县城用水量变化，将二泵站工作分为两级：从6时到22时，为二级供水，用水量为最高日用水量的4.81%；从22时至次日7时为一级供水，用水量为最高日用水量的3.10%，虽然泵站每小时供量不等于用水量，但一天的供水量等于最高日用水量： 根据表一算出的总的用水量时刻变化表，制定了时刻水量分布图：图一因此该县用24小时水量变化曲线如下图所示。图二2、清水池，水塔容量计算清水池调节容积由为一、二泵站供水量曲线确定，水塔调节容
14、积由二泵站供水线与用水量变化曲线确定，分别为相应曲线的的面积差。根据图1的供水线，可算出清水池和水塔的调节容积如下表：表2 清水池和水塔调节容积合并计算表时间用水量百分比二级泵站供水量（%）一级泵站供水量（%）清水池（%）水塔调节容积（%）无水塔有水塔012.493.10 4.17-1.68 -1.07 -0.61 122.473.10 4.17-1.70 -1.07 -0.63 232.453.10 4.16-1.71 -1.06 -0.65 342.453.10 4.17-1.72 -1.07 -0.65 453.563.10 4.17-0.61 -1.07 0.46 564.243.10
15、 4.160.08 -1.06 1.14 674.764.81 4.170.59 0.64 -0.05 785.144.81 4.170.97 0.64 0.33 895.334.81 4.161.17 0.65 0.52 9105.224.81 4.171.05 0.64 0.41 10114.724.81 4.170.55 0.64 -0.09 11124.774.81 4.160.61 0.65 -0.04 12134.774.81 4.170.60 0.64 -0.04 13144.774.81 4.170.60 0.64 -0.04 14154.854.81 4.160.69 0.6
16、5 0.04 15165.064.81 4.170.89 0.64 0.25 16175.664.81 4.171.49 0.64 0.85 17185.224.81 4.161.06 0.65 0.41 18195.084.69 4.170.91 0.52 0.39 19204.674.69 4.170.50 0.52 -0.02 20213.484.81 4.16-0.68 0.65 -1.33 21223.154.81 4.17-1.02 0.64 -1.66 22233.073.10 4.17-1.10 -1.07 -0.03 23242.653.10 4.16-1.51 -1.06
17、-0.45 累计100%1.00 100%11.76 10.05 6.03 清水池容量计算 清水池中除了贮存调节用水量之外，还应存放消防用水和水厂内冲洗滤池，排泥等用水。由表2可得，清水池的调节容积为杨柳镇日用水总量的10.05%；居住区和工厂按2小时火灾延续时间的消防用水总量计算 ，经查建筑设计防火规范GB50016-2006确定消防流量为25；水厂生产量水量按最高日用水量的5%考虑。清水池的调节容积：=1216.78 消防储水量： = =360.00 水厂自用水: = =605.36安全储量： 取0.5m池深作为安全储量 ，初估为400 因此,清水池有效容积等于：+=1216.78+360
18、.00+605.36+400=2582.14 水塔容量计算 水塔中除了贮存调节水量外，还需要贮存部分消防水量。 由表2可得，清水池的调节容积为该县日用水总量的6.03%；经查建筑设计防火规范可得，室内消防用水量为10，按10min计算。调节容积：=730.07 消防贮水量：=6 因此，水塔总容积为：=730.07+6.0=736.07 、管网定线所谓管网定线就是在现有的给水区域地形图上确定干管的走向，图形以及水塔（或高水位水池）的位置，为此在定线前需熟悉地形图，明确水源、水厂、水塔设计位置以及各大用户的位置，由于管网定线不仅关系着供水安全，也影响着管网造价，因此定线时需要慎重考虑。水塔应尽量置
19、于城市较高地区。以减少水塔高度；此外应尽可能靠近大用水户，以便在最大转输时减少水塔至该处的连接管中的水头损失，从而减少水塔高度，水塔在管网中有重要作用，它的目标又很明显，故选择水塔位置时，需考虑防空、整个城市规划及美观等问题。1、 确定水源、水厂、水塔的位置确定的原则： 可取水量充沛可靠； 原水水质符合国家有关现行标准； 与农业、水利综合利用； 地形较平缓， 具有施工条件； 靠近主要用水区； 避开人工构筑物和天然障碍物； 水厂位置的选择时，排水出路往往是选择厂址的一个重要条件，宜靠近城市下水道 水塔应尽量置于城市较高地区，以减少水塔高度。综合考虑以上因素，将锻压厂南的平地设为水厂，包括一、二泵
20、站，将水塔布置在管子山顶。2、 干管的走向和图形的确定在定线前熟悉了地形图，明确了水源、水厂、水塔设计位置以及各大用户的位置，定线时遵循以下原则综合考虑。干管应通过两侧负荷较大的用水区，并以最短距离向用户送水。靠近道路、公路，以便于施工及维修。利于发展，并考虑分期修建的可能性。干管尽量沿高地布置，使管道内压力较小，而配水管压力则更高些。注意与其他管线交叉时平面与立面相隔间距的规定与要求。在主要用水区四周附近应有多根干管，以确保供水安全。地势太高而且无太多居民，无太大发展前景的地区，不宜接入干管，可在较远的位置布置一根较长的干管，如若日后发展需要，可布置支管接入。地形较为平坦且傍河的，目前人口稀
21、少，但具有发展前景的地区，宜在附近布置干管，而且考虑对主要用水区的贡献。 干管布置的目标区域应是主要用水区，其他地区依条件适当增大干管长度 本次设计根据实际情况采用环状网，本次设计采用了四个环。当管线确定之后（管网图形即形成），便可画一草图，并在草图上进行节点编号，假定水流方向，以及按比例量出各管段长度。（见CAD截图）图一 管网定线走向图按照管网定线的一系列原则，初步拟定了两套管网定线方案（如下图简图） 图二 管网定线方案简图 管网布置形式 方案一采用四个环加两条枝状管组成管网系统，考虑到小镇人口中心密集，需要供水的保证率高，而且小镇中心交通发达，道路连接成环，干管敷设在街道以下，可通过分配
22、管就近分配给两侧用户，另外医院，造纸厂等沿道路两侧分布，则设置1011主干管，考虑小镇远期规划的发展，设置末端枝状管67,1112供给沿线居民用户。方案二采用五个环加三条枝状管组成管网系统，基于同方案一的考虑，多敷设一个环和枝状管，然而，造成工程造价提高，不经济。综合考虑供水可靠性，城市远期发展需要及工程造价，本设计采用方案一的管网布置方式，它属于环状网加枝状管的混合型管网。管网定线 水厂由于位于小镇的西侧，干管延伸方向采用由西向东，循水流方向，沿城市平行干道布置两条干管并连接成环状网。管段两侧均有居民，大部分管段按全长计算，枝状管附近居民较少，按全长的一半计算。 输水管定线从一泵站至水厂、水
23、厂至水塔，及水塔至管网均采用两条输水管，以保证供水安全。 确定水塔位置 纵观该县城地形，水厂放置于地面标高较高的地方，因此拟采用网前水塔管网调节二级泵站供水水量与用水量之间的供水差额。 、 管网水力计算1、确定管网计算情况本设计为前置水塔管网，管材选用铸铁管，埋深取0.8m，因此其计算情况为：最高用水时；该县最高日最高时用水量为： 最高用水加消防最高用水加消防时的流量为：2、根据每种计算情况确定水塔供水量及每一管段的计算流量。求比流量 将管网各管段按节点进行编号，如上图所示，根据表1提供最高日最高时总用水量和最高时各大用户中用水量之和，以及表3中的总计算长度，以此计算比流量q比即：=0.032
24、 其中Q-城市最高日最高时总用水量； -城市最高时各大用户中用水量之和；管网的总计算长度（米）（不包括沿无建筑区域、桥梁通过的干管以及房屋支管等的总长度）。求沿线流量根据比流量和各管段的计算长度 ，可算出各管段的沿线流量： 其中L-各管段计算长度（米）管段沿线流量见表3。表3 各管段铅线流量计算表管段编号管段实长（米）配水长度（米）管段沿线流量 （升/秒）2-3332.409 332.409 10.517 3-465.406 65.406 2.069 4-5671.669 671.669 21.250 5-6477.866 477.866 15.119 6-7454.872 227.436 7
25、.196 6-11230.512 230.512 7.293 2-8254.228 254.228 8.043 8-9314.504 314.504 9.950 9-10650.564 650.564 20.582 10-11351.222 351.222 11.112 11-12230.713 115.356 3.650 5-1349.458 49.458 1.565 13-10104.616 104.616 3.310 3-9276.581 276.581 8.750 3-13668.337 668.337 21.145 合计5132.954 4790.162 151.550 求节点流量节
26、点流量等于连接在该节点上所有管段沿线流量之和的一半以及集中用水，即节点流量见表4表4 各节点节点流量计算表节点编号与节点连接的管段Q（L/S）节=1/2Q集中流量Q节（L/S）22-8,2-318.5609.2809.2832-3,3-4,3-13,3-942.48121.24021.2443-4,4-523.31911.66011.6654-5,5-6,5-1337.93318.97018.9765-6,6-7,6-1129.60714.80014.8076-77.1963.6003.6082-8,8-917.9939.0009.0098-9,3-9,9-1039.28319.6414.63
27、4.24109-10,13-10,10-1135.00417.506.423.901110-11,6-11,11-1222.05411.0312.0923.121211-123.6501.8201.82133-13,5-13,13-1026.01913.015.5618.57合计303.100151.5538.65190.203、 管网水力计算若系枝状管网，水力计算比较简单。即根据各节点流量便可按的条件，求出各管段流量，然后按平均经济流速确定管径，计算各管段水头损失。 若系环状管网，则水力计算可按下列步骤进行： 流量分配根据最大用水时水泵及水塔供水量以及管网各节点的出流量（包括大用户的集中流量
28、），可按节点流量平衡条件即进行初步的流量分配（先假定水流方向）；求出各管段流量。选管径在各管段计算流量确定之后，可利用水力计算表（给排水设计手册第二册）；按平均经济流速选管径；平均经济流速一般在大管径（mm）时采用0.91.4 m/s；在小管径时为0.60.9（m/s） 当流量很小时，按平均经济流速选出的管径大小，此时应按通过消防流量的要求选取最小管径。 通过消防流量的最小管径规定如下：小城市 d最小=100mm中等城市 d最小=100150mm大城市 d最小=150200mm本设计最小管径可取d=150mm；此外在选管径时，还应考虑通过最大转输流量的可能，并适当留有发展余地。因此在供水分界线
29、附近及某边远地区的管径可适当放大。输水干管的连络管管径一般与输水管相同，也不小于输水管管径的2030%，如.其联络管。计算阻抗值S由各管段径和长度，计算出相应的阻抗值S=K a L，比阻a 值和修正系数K可由管渠水力计算表查出，（见给水排水设计手册第二册）。计算水头损失h按照初步可分配的各管段流量和计算得出的阻抗值，由公式，计算出各管段的水头损失值，也可根据各管段计算流量和管径，由水力计算表查i值，按公式h=iL计算水头损失。当每天一环的水头损失代数和，即各环闭合差不超过0.3-0.5m，而从管网起点至管网终点的闭合差，即大环闭合差不超过1.0m时，则管网可否再进行平差，如果闭合差大于上述数字
30、，则必须进行管网平差。 管网平差就是将管网中的流量进行调整，使超负荷段的流量减少，而欠负荷管段的流量增加，（但必须满足的条件）,直至各环的闭合差达到允许的范围以内为止。表5 环状网计算表五 管网平差环号管段管长(m)管径（mm）1000i流速比阻x10-6修正系数初步分配流量流量q(l/s)Sq1000i水头损失h（m）I23332.4094003.3220.950.2231.04120.000.013.321.1039276.5812001.5770.399.0291.20012.000.031.580.4428254.2283501.8540.630.4531.100-60.92-0.01
31、1.85-0.4789314.5043002.9740.731.0251.08-51.92-0.022.97-0.94闭合差=0.13II3465.4063502.1920.690.4531.08566.760.002.190.1445671.6693501.5440.570.4531.11555.100.021.541.0451349.4582001.5770.399.2091.2012.000.011.580.08313668.3372501.3180.412.7521.2-20.00-0.041.32-0.88闭合差=0.38III39276.5812001.5770.399.0291.
32、20-12.00-0.031.58-0.44910650.5642502.6930.612.7521.06-29.68-0.052.69-1.75313668.3372501.3180.412.7521.220.000.041.320.881310104.6161508.060.7741.8501.0413.430.068.060.84闭合差=-0.46IV56477.8662501.8490.52.7521.1424.130.031.850.8851349.4582001.5770.399.2091.20-12.00-0.011.58-0.081310104.6161508.060.7741
33、.8501.04-13.43-0.068.06-0.84611230.5121501.7240.3341.8501.285.730.061.720.401011351.2222501.2260.399.0291.17-19.21-0.061.23-0.43闭合差=-0.07外围大环闭合差h=环（2-3-4-5-6-11-10-9-8-2）=1.10+0.14+1.04+0.88+0.40-0.43-1.75-0.94-0.47=-0.03m经过检校可知满足要求，在检校一下大环是否满足要求：计算大环2-3-4-5-6-11-10-9-8-2是否满足则：1.10+0.14+1.04+0.88+0.
34、40-0.43-1.75-0.94-0.47=-0.03m小于1m，满足要求，平差完成。设计输水管从水塔到管网输水管设两条，承担1/2的设计流量，, , 输水管长,因此沿程水损失。、 确定水塔高度，二泵站扬程1) 管网控制点的确定水管网设计节点数据如表六。水头损失2-3-4-5-6-11=1.10+0.14+1.04+0.88+0.40=3.56m,而节点11的服务水头353.4m,经过比较选择节点为控制点。表六 给水管网设计节点数据节点编号2345678910111213地面标高（m）341.7337.9342.36324323.4335340.7332.5325.9325.4326.232
35、3.3要求自由水头（m）282828282828282828282828服务水头(m)369.7365.9370.36352351.4363368.7360.5353.9353.4354.2351.32) 确定水塔高度及二泵站扬程网前水塔的管网 水塔高度 （13） = =25.0m 式中： Hc-供水区最不利点（控制点）所需的自由水头（m）；-从水塔到控制点的总水头损失（m）；-水塔所在地的地面标高（m）；-控制点的地面扬程（m） 控制点所需的自由水头一般居住区为六层及六层以下的住房，自由水头为28m,从水塔到控制点的水头损失包括两部分一部分为1.25m。二泵站扬程应保证供水至水塔，故扬程为：
36、 （14） 式中：-清水池最低水位标高（m） -水塔中水柜的最大水深（m） -输水管水头损失（m） -泵站内吸、压水管水头损失（m）。 取清水池最低水位距离地面5m，则水厂的地面标高为349m,则清水池最低水位的标高为344m，同时取水塔中水柜的最大水深为3m,输水管的水损为0.5m，然后取安全水头为2m。注：最高用水时泵站内吸、压水管水损取2.5m，消防时取3.0 m.、消防校核 考虑同时两处火灾，灭火用水量为,消防流量加在控制点上（即最不利火灾点）和重要的工业企业附近的节点上。本设计选在节点4和节点11上，每个节点加上消防流量25L/s，相应的清水池和水塔供水量均增加25L/s，其他各节点
37、流量不变，沿线流量重新分配，流量分配以及消防平差，计算过程见图（图三、图四）。 图三图四表七 消防校核数据管段号管长(米)管径(毫米)流速(米/秒)流量(升/秒)1000I水头损失 msq13324001.20151.194.341.44.00952277200.4714.802.24.62.04203254350.83-79.733.04-.77.009743143001.00-70.735.26-1.65.0234环号= 1闭合差= -0.361 sqtotal=0 .207 dq= -0.87165350.8682.433.23.21.00252672350.7470.772.441.64.0232349200.4012.581.67.08.00654668250.67-32.723.15-2.11.0644环号= 2闭合差= -0.176 sqtotal= 0 .207 dq= -.421277200.30-9.28.97-.27.029026512501.07-52.297.50-4.88.09333