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1、囊谦县香达镇给水排水管网工程设计 前 言水是人类生活、工农业生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。特别是在近代历史中，随着人类居住和生产的程式化进程，给水排水工程已经发展成为城市建设和工业生产的重要基础设施，成为人类生命健康安全和工农业科技与生产发展的基础保障。给水排水系统是为人们的生活、生产、和消防提供用水和排除废水的设施的总称。它是人类文明进步和城市化聚集居住的产物，是现代化城市最重要的基础设施之一，是城市社会文明、经济发展和现代化水平的重要标志。尤其是在面临全球水资源极其缺乏的今天，给排水管网的作用显得尤为重要。由于城市给排水系
2、统在新的时期赋予了新的内涵，与人们的生产和生活息息相关。看似平凡的规划设计却有着不平凡的现实意义，在满足规范和其它技术要求的条件下，根据城市的具体情况，科学规划设计城市给排水管网系统是一个非常重要的课题。课程设计是学习计划的一个重要的实践性学习环节，是对前期所学基础理论、基本技能及专业知识的综合应用。通过课程设计调动了我们学习的积极性和主动性，培养我们分析和解决实际问题的能力，为我们走向实际工作岗位，走向社会打下良好的基础。本设计为玉树囊谦县香达镇给排水管道工程设计。整个设计包括三大部分:给水管网设计、排水管网设计。给水管网的设计主要包括管网的定线、流量的设计计算、清水池容积的确定、管网的水力
3、计算、管网平差和消防校核。排水管网设计主要包括排水管网定线、设计流量计算和设计水力计算。目 录第一章 设计任务书5第二章 给水管网设计说明与计算72.1给水管网的设计说明72.1.1 给水系统的类型72.1.2 给水管网布置的影响因素72.1.3 管网系统布置原则82.1.4 配水管网布置82.2 给水管网设计计算92.2.1 设计用水量的组成92.2.2 设计用水量的计算92.2.3 管网水力计算132.3 二级泵站的设计212.3.1 水泵选型的原则212.3.2 二级泵站流量计算212.3.3二级泵站扬程的确定212.3.4 水泵校核22第三章 排水管网设计说明与计算243.1 排水系统
4、的体制及其选择243.2 排水系统的布置形式243.3 污水管网的布置243.4 污水管道系统的设计253.4.1 污水管道的定线253.4.2 控制点的确定253.4.3 污水管道系统设计参数253.4.4 污水管道上的主要构筑物263.5 污水管道系统水力计算273.5.1 污水流量的计算273.5.2 集中流量计算283.5.3 污水干管设计流量计算283.5.4 污水管道水力计算303.6 管道平面图及剖面图的绘制313.6.1 管道平面图的绘制353.6.2 管道剖面图的绘制35结 论36总结与体会36参考文献37 第一章 设计任务书一、设计题目囊谦县香达镇给水排水管网工程设计。二、
5、原始资料1、囊谦县香达镇规划平面图1张，比例为1：5000。2、县城各区人口密度、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1604+3、县城中有下列工业企业，其具体位置见平面图：1） A工厂，日用水量10000吨/天，最大班用水量：4000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80%；一般车间使用淋浴者占20%。2） B工厂，日用水量4000吨/天，最大班用水量：2000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10
6、%。3） 汽车站用水量为10L/s。4、县城土质种类为级自重湿陷性黄土，地下水位深度为9米。5、县城河流水位： 最高水位：15米，最低水位：5米，常水位：10米。6、县城地面覆盖情况：地面种类面积（%）屋面50混凝土路面25草地257、该县城居住区每小时综合生活用水量变化如下表：时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量2.532.452.502.532.573.095.314.925.175.105.215.21时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-919-020-121-2222-2323-24用水量5.09
7、4.814.994.704.624.975.184.894.394.173.122.48三、课程设计内容1、县城给水管网设计1） 县城给水管网定线（包括方案比较）；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；5） 平面图绘制。2、县城排水管网设计1） 排水体制选择；2） 县城排水管网定线的说明（包括方案比较）；3） 设计流量计算；4） 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、给排水管网系统教材。五、设计成果
8、1、设计说明书一份（包括前言、目录、设计说明、设计计算过程、总结）；2、县城给水排水管道总平面布置图各1张，比例尺为1：5000（1号图）；3、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）（2号图）。六、要求1、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）；2、按时完成设计任务。七、其他1、设计时间：2011-2012学年第二学期（三周）； 2、设计指导教师： 佟勇。 2012-05-29第二章 给水管网设计说明与计算2.1给水管网的设计说明2.1.1 给水系统的类型按照城市规划，水源情况，城市地形，用户对水量、水质和水压要求等方
9、面的不同情况，给水系统可有多种布置方式。（1）统一给水系统按照生活饮用水水质标准，有统一管网供给生活、生产和消防用水。（2）分质给水系统对个别用量大，水质要求较低或特殊的工业用水，可单独设置管网供应。（3）分压给水系统根据给水区压力的不同，可采用分压给水系统。（4）分区给水系统地形条件对给水系统的布置很有影响。将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的现象，减少爆管的概率和泵站能量的浪费。（5）工业给水系统综上所述，结合实际情况，该县城有一条水量充沛的河流穿城而过，其水质良好，可以作为生活饮用水水源，
10、该县城地形较为平坦，街区分布比较均匀，各工业企业对水质无特殊要求，因而采用统一给水管网系统。 2.1.2 给水管网布置的影响因素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。考虑的要点有下：（1） 城市规划的影响：给水系统的设置，应密切配合城市和工业区的建设规划，做到统盘考虑分期建设，既能及时供应生产生活和消防用水，又能适应今后发展的需要（2） 水源的影响：本设计采用地表水并从河流上游取水。2.1.3管网系统布置原则给水管网包括输水管渠和配水管网两大部分。要求能够供给用户所需水量，保证不间断供水，同时要保证配水管网足够的水压。（1）按照城市总体规划，确定给水系统
11、服务范围和建设规模，结合当地实际情况布置给水管网，压进行多方案技术经济比较。（2）分清主次，先进行输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线与设施。（3）尽量缩短管线长度，尽量减少拆迁，少占农田，节约工程投资与运行管理费用。（4）协调好与其它管道、电缆和道路等工程的关系。（5）保证供水具有安全可靠性。（6）管渠的施工、运行和维护方便。（7）远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。2.1.4 配水管网布置给水管网遍布整个给水区，根据管道的功能，可划分为干管、分配管、接户管三类。干管的主要作用是输水至城市各用水地区，同时也为沿线用户配水，起管径一般在100mm以上，分配管的主要作用是把干管输送
12、来的谁配给接户管和消火栓，起管径一般不予计算，均由消防流量来确定。干管和分配管的管径并无明确的界限，应视规模确定。干管通常遵循下列原则进行布置：（1）干管布置的主要方向应按供水主要流向眼神，而供水的流向则取决于最大用水户或水塔等调节构筑物的位置。（2）为了保证过供水可靠，通常按照主要流向布置几条平行的干管，其间用连接管连接，这些管线在道路下以最短的距离到达用水量大的主要用户。（3）干管一般按规划道路布置，尽量避免在高级路面或重要道路下敷设。管线在道路下的平面位置和高程应符合城市地下管线综合设计的要求。（4）干管的高处应布置排气阀，低处应设泄水阀，干管上应为安装消火栓预留直观，消火栓的兼具不应大
13、于120m。（5）干管的布置应考虑发展和分期建设的要求，并留有余地。配水管网的布置形式，根据城市规划、用户分布以及用户对用水的安全可靠性的要求程度等，分成树状网和环状网。在本设计中采用的是环状网，当任意一段管线损坏时，闸阀可以将它与其余管线隔开进行检修，不影响其余管线的供水，使供水的地区大为缩小，同时，环状网还可以大大减轻因水锤现象所产生的危害。2.2 给水管网设计计算2.2.1 设计用水量的组成（1）综合生活用水量，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水；（2）工业企业生产用水和工作人员生活用水量；（3）消防用水量；（4）市政用水量，主要指浇洒道路和绿地用水量；（5）未预见用水量及给水管网漏失
14、水量。2.2.2 设计用水量的计算（1）最高日用水量计算由设计资料所给平面图计算出该城镇居民用地的面积为81.87公顷，所以总人口数为81.87160=13099人，取13100人计算。查给排水管网系统教材附录中：附表1（b）,可知该城镇位于三区，为中小城市，综合生活用水定额为130230L/capd，取150L/capd进行计算，自来水用水普及率为100%。 综合生活用水量式中 q最高日生活用水量定额m/(dcap) N设计年限内计划人口数 f自来水普及率，%。则 工业生产用水量工业企业职工的生活用水量q1：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
15、一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算. 工业企业职工的淋浴用水量q2：A工厂淋浴用水量：60（300030%80%）/1000+40（300070%20%)/1000=60m3/d=0.69L/s B工厂淋浴用水量：60（500030%80%）/1000+40（500070%10%)/1000=86m3/d=1.00L/sq2=60+86=146m3/d=1.69L/s工业生产用水量q3：q3=10000+4000=14000m3/d 汽车站用水量q4：q4=10L/s=864m3/d 浇洒道路和绿地用水查给排水管网系统教材P118页可知：浇洒道路用水量为每平方米路面每次1.02
16、.0L，每日23次。大面积绿化用水量采用1.54.0L/(md)该设计中浇洒道路用水量取1.5L，每天浇洒2次，大面积绿地用水量取2.0 L/(md)。根据设计平面图中计算可得：道路面积20.3万平方米，绿地面积20.3万平方米浇洒道路和大面积绿化所需的水量Q3=（1.52030002+2203000）1000=1015(m/d) 管网漏失水量城市未预见水量及管网漏失水量按最高日用水量的15%-25%计。本设计取未预见水量系数为20%最高日用水量（2） 最高日平均时用水量（3） 最高日最高时用水量已知资料中给出该县城居住区每小时综合生活用水量变化如下表：时间0-11-22-33-44-55-6
17、6-77-88-99-1010-1111-12用水量2.532.452.502.532.573.095.314.925.175.105.215.21时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-919-020-121-2222-2323-24用水量5.094.814.994.704.624.975.184.894.394.173.122.48绘制如下最高日用水量变化曲线：时间占最高日用水量百分比 % 22.78从上表可以看出，6-7点为用水最高时，所以时变化系数为 （4） 清水池和水塔有效容积的计算清水池与水塔的调节容积计算数据见下表：小时给水处理供水量（%）供水泵站供
18、水量（%）清水池调节容积计算（%）水塔调节容积计算（%）设置水塔不设水塔设置水塔(1)(2)(3)(4)（2）-（3）（3）-（4）014.172.782.531.391.390.250.25124.172.782.451.392.780.330.58234.162.782.501.384.160.280.86344.172.782.531.395.550.251.11454.172.782.571.396.940.211.32564.162.783.091.388.32-0.311.01674.175.005.31-0.837.49-0.310.70784.175.004.92-0.836.
19、660.080.62894.165.005.17-0.845.82-0.170.459104.174.995.10-0.825.00-0.100.3510114.175.005.21-0.834.17-0.210.1411124.165.005.21-0.843.33-0.21-0.0912134.175.005.09-0.832.50-0.09-0.1813144.175.004.81-0.831.670.190.0314154.164.994.99-0.830.840.010.0415164.175.004.70-0.830.010.300.3416174.175.004.62-0.83-
20、0.820.380.7217184.165.004.97-0.84-1.660.030.7518194.175.005.18-0.83-2.49-0.180.5719204.175.004.89-0.83-3.320.110.6820214.165.004.39-0.84-4.160.611.2921224.172.784.171.39-2.77-1.39-0.1022234.172.783.121.39-1.38-0.34-0.4423244.162.782.481.380.000.30-0.14累计100.00100.00100.00调节容积=12.48调节容积=1.76清水池设计有效容积
21、为：式中： W1调节容积，m；根据上表可知为最高日用水量的12.48%。 W2消防贮水量，m，按23h火灾延续时间计算，本设计采用2h一次用水量45L/s W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，m，等于最高日用水量的5%10% W4安全储量，m，为避免清水池抽空，清水池可保留一定水深（0.5m）作为安全储量则 水塔有效容积W塔W塔 = W 1 + W 2其中 W 1 调节容积，m3。根据上表可知为最高日用水量的1.76%。W 1 = 1.76%21684 = 381.64 m3W 2 消防贮水量，m3。按10min室内消防用水量计算。W 2 = 15106001000 = 9 m3W塔 =
22、381.64 + 9 = 390.64 m32.2.3 管网水力计算1) 水方案的确定该城市地势西北高，中间河流低，西高东低，最高标高3680.4米，最低标高3620.4米，地势差60米，河流方向由西向东，居民区沿河流两岸较集中，工业区位于河流下游。同时综合以上因素考虑，选定统一供水方案。具体位置如下图：2) 管网定线取决于城市平面布置，供水区地形，水源和调节水池位置，街区和大工业集中用水等。考虑城市近，远期发展，管网布置成环状与枝状结合。为满足用户供水要求，其定线满足：干管的间距一般采用500-800m，两干管的连接间距为800-1000m，允许有个别管段不符合上叙规则。其管网布置图如下。方
23、案一：方案二：工厂A工厂B方案比较：方案二环状管网覆盖面积更大，供水更稳定，但花费大且工程量大，绘出管网简图如下图，考虑到该镇为小镇且人口较少，故不选择此方案1211230m0313370m240m780m1370m1300mI II 21高位水箱600m450m790m1190m1150m65III IV 4180m200m280m 10110m1080m9871050m水塔方案一相对较为经济合理，且对于该镇供水已足够，故选择方案一，所绘管网简图如下：539014055016807504102160200063086170716203501310943027015400570141211按照
24、以上的定线，确定主要的供水方向，统计管网各管段的长度，计算集中流量、比流量、沿线流量、节点流量（1）比流量计算 城镇供水区总面积A=81.87ha。管道配水长度，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%。 各管段长度和配水长度管段编号0-11-22-32-44-54-61-77-8管段长度（m）7501680905503404206302170配水长度（m）01420451601002603151085管段编号7-99-139-1010-119-1211-1212-1415-11管段长度（m）1701620350430270570480190配水长度（m）0
25、8101752151204504800最高时集中用水流量集中用水户名称工厂A 工厂B汽车站集中用水流量（L/s）116.4447.2910所处位置节点编号2138qs = 其中 大用户集中用水量之和 配水干管总长度，不包括穿越广场，公园等无建筑物地区的管线，对于单侧供水，管道长度按1/2计算。 （2）沿线流量计算各管段沿线流量见下表。管段/节点标号管段配水长度(m)管段沿线流量(L/s)节点设计流量计算(L/s)集中流量沿线流量供水流量节点流量0-1/0000250.30-250.301-2/1142035.9321.9521.952-3/2451.14116.4420.56137.00-/3
26、0.570.572-4/41604.046.586.584-5/51002.531.271.274-6/62606.583.293.291-7/73157.9717.7117.717-8/8108527.451013.7323.737-9/90014.1114.119-13/1382020.7547.2910.3857.679-10/101754.434.944.9410-11/112155.448.428.429-12/121203.0413.2913.2911-1245011.3912-14/1448012.146.076.0715-11/1500068.43-68.43合计5635142
27、.83176.32142.41318.730（3） 节点流量计算，其中节点2，8，13有集中流量，分别为116.44L/s、10L/s、47.29 L/s。各节点流量见上表。流量分配初拟管径管段编号0-11-22-32-44-54-61-77-8设计流量(L/s)-250.30148.710.5711.141.273.2979.6423.73经济流速（m/s）110.80.80.80.80.80.8计算管径（mm）564 4353013345 72 356194设计管径（mm）600600100200100100400300管段编号7-99-139-1010-119-1211-1212-141
28、5-11设计流量(L/s)38.257.67152020.64406.07-68.43经济流速（m/s）0.80.80.80.80.80.80.80.8计算管径（mm）247303 15517818125298 330设计管径（mm）300400200300200300150400（4） 管网平差管网平差的步骤： 选取海曾-威廉公式，阻力系数取110； 节点数据输入地面标高，已知水压，已知流量； 管段数据输入管径，起始终止节点，长度，阻力系数；其后进行管网平差，使得数据处于经济流速范围内。经济流速见表下表。 给水经济流速管径（mm）D=100400D400平均经济流速（m/s）0.60.90.
29、91.4导出管网平差结果，见管网平差节点水压表和管网平差管段表。哈代-克罗斯平差法计算环号管段编号s流量初分配qhS|q|0.85219-109.029 10-615 0.71 0.047 10-119.029 10-620 1.55 0.07811-121.025 10-640-0.93 0.0509-129.029 10-620.64-1.04 0.023-0.29 0.198由于闭合差的计算|h|=0.198m0.5m,满足要求，故以该流量进行分配。在定线时假设了节点11为控制点，该点的地面标高为3666.7m,需满足的最小服务水头为20m,则该节点的水压标高为3686.7m,然后进行水
30、力计算，由平差算出来的各管段的水头损失（，推算出其他各个节点的水压标高，再算出每个节点的自由水头，比较每个节点的自由水头与要求的最小服务水头（不小于20m）,比较自由水头是否满足最小服务水头。节点编号01234567地面标高（m）3680.4 3665.43655.5 3659.1 3655.03662.3 3645.63649.7要求自由水压（m）20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00服务水头(m)3685.43675.5 3679.13675.0 3682.3 3665.63669.7节点编号89101112131415地面标高（m）3645.6
31、3649.53654.4 3666.7 3664.03632.4 3658.33659.9要求自由水压（m）20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 服务水头(m)3665.63669.53674.43686.7 3684.03652.4 3678.3管网平差节点水压管段或节点编号01234567管段流量（L/s）250.30228.3511.710.574.561.273.2961.93管内流速（m/s）0.890.81 0.37 0.100.58 0.160.420.49管段压降（m）-1.22 2.28 0.010.10 0.201.660.54
32、节点水头（m）-3685.73684.7 3684.7 3684.1 3683.93682.43684.8地面标高（m）3680.4 3665.43655.5 3659.1 3655.03662.3 3645.63649.7自由水压（m）20.3 29.2 25.6 29.1021.6036.8035.10管段或节点编号89101112131415管段流量（L/s）23.7359.7915.0660.0126.7157.676.0768.43管内流速（m/s）0.340.85 0.48 0.85 0.38 0.46 0.770.54管段压降（m）1.250.62 0.72 0.150.42 1
33、.20 0.730.20节点水头（m）3683.63684.7 3686.53686.73685.7 3683.53685.03686.9地面标高（m）3645.63649.53654.4 3666.7 3664.03632.4 3658.33659.9自由水压（m）38.0035.20 32.1020 .0021.7051.1026.7027.00由计算结果可知各节点自由水压均满足要求，故流量与管径设计合理。2.3 二级泵站的设计2.3.1 水泵选型的原则水泵选型是根据所需设计流量与设计扬程选泵，所选水泵应满足以下要求：（1）在满足设计流量与设计扬程的情况下，应适应工况变化，即工况变化时，扬
34、程浪费较小；（2）在长期运行中平均工作效率高，既是选用效率较高的泵，运行时能使工况点落在高效段；（3）水泵汽蚀性能良好，即选用允许吸上真空高度HS较大，必须汽蚀余量NPSHr较小的泵；（4）所配电动机总装机容量小，避免“小马拉大车”；（5）结构合理，便于安装、维护和管理；（6）泵站投资小。2.3.2 二级泵站流量计算二级泵站的计算流量与管网只能够是否设置水塔或高地水池有关。当管网内不设水塔时，任何小时的二级泵站供水量应等于用水量，这时二级泵站应满足最高日最高时的水量要求，否则就会存在不同程度的供水不足的现象。因本设计中设有水塔，水塔供水量为68.43L/s。故在本设计题目中流量为250.30L
35、/s。2.3.3二级泵站扬程的确定在本设计中没有水塔，水泵的净扬程等于管网控制点的水压标高与清水池最低水位之间的高程差，管网控制点13在该县城南面，其地面标高为3686.7m，清水池最低水面标高为3680m，最小服务水头为20m，水损取012345678913，安全水头取2m，吸水管和泵房内的水头损失为2m，清水池水深取5m。从泵站到节点1的输水管有1条，输水管的长度为750m，输水管输送水的流量为250.30L/s，选择600mm管径，其水头损失为:。则水泵扬程： 水塔高度 1）控制点11到水塔所在地节点15的几何高差=3686.7-3686.9=-0.2m 2）四层房屋的供水最小服务水头=
36、20m 3）由各个管段的沿程水头损失=0.2+0.94+0.18+0.71+0.73+1.04+1.02=4.82 4）局部水头损失估为沿程水头损失的10% =10%=0.48m 则 =+=-0.2+20+4.82+0.48=25.1m水塔有效深度=5m水塔总高度=+=25.1+5=30.1m2.3.4 水泵校核消防时的管网校核，是以最高时确定管径来进行的，按照最高用水时另外增加消防设施时的流量进行流量分配，在节点14（控制点）和节点4各加45L/s的消防用水，算出各管段消防时的流量和水头损失。消防时控制点14的服务水头为10m，水损取01791214，吸水管和泵房内的水头损失为2m，则消防时
37、的水泵扬程为：所以满足要求,故不需要设置消防泵。消防校核后各节点的自由水头和各管段的水头损失下表。消防校核自由水头编号地面标高已知水压已知流量节点水压自由水头节点流量03680.4295.30-13666.4273.353678.9812.5821.9523655.556.713678.0122.5113733659.10.573678.0018.900.5743655.03665.049.563677.3812.3851.5853662.31.273677.1814.881.2763645.63.293675.7230.123.2973649.761.933678.0928.3917.718
38、3642.023.723676.8434.8223.7393649.559.793677.9928.4914.11103654.415.063679.0824.684.94113666.7105.013679.7913.098.42123664.026.743679.0315.0313.29133632.457.673673.5041.1057.67143658.33668.36.073678.3019.006.07153659.9113.413680.1720.27第三章 排水管网设计说明与计算3.1 排水系统的体制及其选择排水系统的体制，一般分为合流制和分流制两种类型：（1）合流制排水系统：将生活污水、工业废水、雨水混合在同一个管渠内排除的系统。现在常采用的是截流式合流制排水系统。这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管与截留干管相交前或相交处设置溢流井，并在截留干管下游设置污水厂。（2）分流制排水系统：是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。排除生活污水、城市污水或工业废水的系统称为污水排水系统；排除雨水的系统称为雨水排水系统。在本设计中采用的是合流制排水系统。3.2 排水系统的布置形式