毕业设计-给水排水管道系统--.doc

《给水排水管道系统》课程设计
《给水排水管道系统》
设计说明

系   别：环境与市政工程系
专 业：给水排水工程专业
姓 名：张光钰
学 号：024411150
指导教师：张奎 谭水成 刘萍 宋丰明
实习时间：2013年12月15日—12月29日

河南城建学院
2012年12月28日

前 言
给水排水管道工程是给水排水工程的重要组成部分，可分为给水管道工程和排水管道工程两大类。
给水管道工程是论述水的提升，输送，贮存，调节和分配的科学。其最基本的任务是保证水源的原料水送至水处理构筑物及符合用户用水水质标准的水输送和分配到用户。这一任务是通过水泵站，输水管，配水管网及调节构筑物等设施的共同工作来实现的，它们组成了给水管道工程。设计和管理的基本要求是以最少的建造费用和管理费用，保证用户所需的水量和水压，保证水质安全，降低漏损，并达到规定的可靠性。
给水排水管网工程是给水排水工程中很重要的组成部分,所需(建设)投资也很大,一般约占给水排水工程总投资的50%~80%。同时管网工程系统直接服务于民众,与人们生活和生产活动息息相关,其中任一部分发生故障,都可能对人们生活、生产及保安消防等产生极大影响。因此,合理地进行给水排水管道工程规划、设计、施工和运行管理,保证其系统安全经济地正常运行,满足生活和生产的需要,无疑是非常重要的。
室外给水排水工程是城镇建设的一个重要组成部分，其主要任务就是为城镇提供足够数量并符合一定水质标准的水；同时，把人们在生活、生产过程中使用后的污水汇集并输送到适当地点进行净化处理，达到一定水质标准后，或重复使用，或灌溉农田，或排入水体。　　
室内给水排水工程的任务是将室外给水系统输配的净水组织供应到室内各个用水点，将用后的污水排除汇集到室外排水系统中去。
做为工程类专业学生，实践学习和设计是我们自身获取知识和经验的最好环节。学生通过设计，综合运用和深化所学的基本理论、基本技能，培养我们独立分析和解决问题的能力，通过设计能使我们具有掌握查阅规范、标准设计图集，产品目录的方法，提高计算、绘图和编写设计说明的水平，作好一个工程师的基本训练。熟练城镇给水排水工程系统的详细计算和培养一定的理论分析和设计的能力。提高方案的比较、技术经济、环境、社会等诸方面的综合分析和论证能力。培养计算机操作和应用能力。熟练专业软件应用。

Foreword
Water drains, water supply and drainage project is an important component of the project can be divided into drains and water supply pipeline project works two categories.
Water pipeline project is on the upgrading of water, transmission, storage, distribution and regulation of science. Its most basic task is to ensure that the raw water source sent to the water treatment structures and water users with the water quality standard transmission and distribution to users. This task through the pump stations, pipelines, distribution mains network structure and regulation and other facilities to work together to achieve, and they formed a water pipeline project. Design and management is a basic requirement for at least the construction costs and management fees to ensure that the necessary water users and pressure to ensure water quality and safety, reduce leakage and achieve the required reliability.
Water drainage network project is a water supply and drainage project in the very important component of the needs (building) there is also a great investment, the general water supply and drainage works about a total investment of 50% to 80%. At the same time network engineering systems direct services to the people, and people's lives and production activities are closely related, as part of a fault may be on people's lives, such as production and security have a great impact on fire. Therefore, the reasonable water drainage works for the planning, design, construction and operation of management, guarantee the security of its system to normal operation of the economy to meet the needs of life and production, and this is certainly very important.
Outdoor urban water supply and drainage project is the construction of an important component of its main tasks is to provide adequate number of towns and meet certain water quality standards; At the same time, people in the life of the production process to use the effluent water pooling and transported to a suitable site for purification of up to a certain quality standard, or repeated use, or irrigation or discharged into the water body.
Indoor water supply and drainage project is the task of distribution of outdoor water supply system to supply water purification organizations in all indoor water, the sewage will be used to water to remove outdoor pool drainage systems.
Does for the project class specialized student, the practice study and the design is our own knowledge acquisition and the experience best link. Moreover in the graduation project undergraduate course plan of instruction the essential link, after the undergraduate course stipulates the practical education which completes the complete curriculum to have to carry on, the student through the graduation project, the synthesis utilizes the elementary theory, the basic skill which and deepens studies, trains the student independently to analyze and to solve the question ability, can enable the student through the graduation project to haveGrasps the consult standard, the standard design atlas, the product catalog method, enhances the computation, the cartography and the compilation design explanation level, finishes an engineer's basic training.Skilled cities give the water sewerage system the detailed computation and the raise certain theoretical analysis and the design ability. Enhances the plan the comparison, the technical economy, the environment, the society and so on the various aspects generalized analysis and proves the ability.Raise computer operation and application ability. Skilled specialized software application.

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河南城建学院
目录
第1章 课程设计任务书 5
第2章 给水管网设计与计算 8
2.1 给水管网布置及水厂选址 8
2.2 给水管网设计计算 9
2.3 清水池调节容积 11
2.4 管网水力计算 12
2.5 管网平差 16
2.6 消防校核 27
第3章 污水管网设计与计算 35
3.1 污水设计流量计算 35
3.2 污水管道水力计算 36
第4章 雨水管网设计与计算 38
4.1 雨水设计流量计算 38
4.2 雨水管道水力计算 38
设计总结 41
附录 参考文献 42

第1章 课程设计任务书
河南城建学院0244101、2班《给水排水管道工程》课程设计任务书
一、 设计题目： 桂林 市给水排水管道工程设计。
二、 原始资料
三、
1、城市总平面图1张，比例为1：10000。
2、城市各区人口密度、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
Ⅰ
320
6
+
+
+
Ⅱ
250
5
+
+
+
Ⅲ

3、城市中有下列工业企业，其具体位置见平面图：
1） A工厂，日用水量12000吨/天，最大班用水量：5000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） 火车站用水量为 12 L/s。
4、城市土质种类为粘土，地下水位深度为 8 米。
5、城市河流水位： 最高水位：74米，最低水位：66米，常水位： 70米。
7、该城市居住区每小时综合生活用水量变化如下表：
时间
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
用水量
2.53
2.45
2.50
2.53
2.57
3.09
5.31
4.92
5.17
5.10
5.21
5.21
时间
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
用水量
5.09
4.81
4.99
4.70
4.62
4.97
5.18
4.89
4.39
4.17
3.12
2.48

三、课程设计内容：
1、城市给水管网扩初设计
1） 城市给水管网定线（包括方案定性比较）；
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） 绘图（平面图、等水压线图）
2、城市排水管网扩初设计。
1） 排水体制选择
2） 城市排水管网定线的说明；
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、《给排水管道系统》教材
五、设计成果
1、设计说明书一份（包括中英文前言、目录、设计计算的过程、总结）
2、城市给水排水管道总平面布置图1张，比例尺为1：10000（1号图）；
3、给水管网等水压线图1张（2号图）；
4、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、按正常上课严格考勤；
2、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）；
3、按时完成设计任务
七、其他：
1、设计时间：2013-2014学年第一学期（第16、17周 12月17号-12月29号）
2、上交设计成果时间： 17周周五下午
3、设计指导教师： 张奎、谭水成 、刘萍、余海静

第2章 给水管网设计与计算
2.1 给水管网布置及水厂选址
该城市有一条自南向北转自西向东向西流的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势相对比较平坦没有太大的起伏变化。城市的街区分布比较均匀，城市中各工业企业对水质无特殊要求。因而采用统一的给水系统。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、大用户的分布等。
考虑要点有以下：
① 定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。干管的间距一般采用500m－800m 。
② 循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置从用水量较大的街区通过。
③ 干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。
④ 干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量少穿越铁路。减小今后检修时的困难。
⑤ 干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在800－1000m左右。
⑥ 力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用。
输水管线走向应符合城市和工业企业规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。城市的输水管和配水管采用钢管（管径≥1000mm时）和铸铁管。
对水厂厂址的选择，应根据下列要求，并且通过技术经济比较来确定：
（１）给水系统布局合理；
　　（２）不受洪水威胁；
　　（３）有较好的废水排除条件；
　　（４）有良好的工程地质条件；
　　（５）有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；
　　（６）少拆迁，不占或少占良田；
　　（７）施工、运行和维护方便。
2.2 给水管网设计计算
2.2.1.最高日用水量计算
城市最高日用水量包括综合生活用水、工业生产用水、职工生活用水及淋浴用水、市政用水、未预见用水和管网漏失水量。
表1-1
分区
人口密度（人/公顷）
面积（公顷）
人口数（人）
Ⅰ
320
1347.97
431350
II
250
2119.73
529932
宁波位于浙江省，总人口96.13万，位于一区，为大城市，参考《给水排水管道系统》教材表4-2，取综合生活用水定额为390 L/(人·d)。用水普及率为100%。
最高日综合生活用水量Q1 ：
Q1=qNf
Q1―—城市最高日综合生活用水，
q――城市最高日综合用水量定额，Ｌ/（cap.d）；
Ｎ――城市设计年限内计划用水人口数；
f――城市自来水普及率，采用f=100%
Q1==390×10-3×98×104×100%=382200m3／d

2.2.2工业用水量
（1）工业企业职工的生活用水和淋浴用水量Q2：
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.淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算.
A工厂：工人总数3000人，热车间人数3000×30%=900（人），使用淋浴人数900×80%=720（人）。普通车间人数3000×70%=2100（人），使用淋浴人数2100×20%=420（人）。
=（900×35+2100×25+720×60+420×40）/1000=144(m3/d)
工业企业职工的生活用水和淋浴用水量Q2
Q2=144(m3/d)
（2）工业生产用水量Q4：
Q3=12000(m3/d)
2.2.3市政用水量Q4：市政用水量不记，=0。
2.2.4 管网漏失水量Q5 M
按最高日用水量的10%计算
Q5=（Q1 +Q2+Q3+Q4）×10%=（382200+144+12000+0）×10%=39434.4（m3/d）
2.2.5城市的未预见水量Q6
按最高日用水量的8%计算。
Q6＝（Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5）×8%＝34702.27(m3/d)
2.2.6最高日用水量Qd：
Qd＝Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 =468480.7 (m3/d)
2.2.7最高时用水量
最高日平均时用水量（m3/d)为
===19520(m3/h)
最高日最高时设计用水量==1.2×19520=23424.03(m3/h) （城市用水量日变化系数表，大城市1.2~1.4之间，大中城市的用水量比较均匀，值较小，可取下线）。
2.3 清水池调节容积
在缺乏用水量变化规律的资料时，城市水厂的清水池调节容积，凭借运转经验，按最高日用水量的10%~20%估算。
清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为
W= W1+ W2+ W3+ W4
W－清水池总容积（m）；
W1－清水池调节容积（m）；
W2－消防储水量（m），按2小时火灾延续时间计算；
W3－水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的5%计算；（一般等于最高日用水量的5%~10%）。
W4－安全储水量
清水池调节容积W1= Qd×10%=46848.07m
消防水量 W2 : 该城市人口为96.13万人，确定同一时间内的火灾次数为3次，一次用水量为100L/s，火灾持续时间为2.0h故
W2＝3×100×2×60×60÷1000=2160m
水厂自用水按最高日用水量的5%计：W3 = Qd×5%=23424m
清水池的安全储量W4 按最高日用水量的10%计算。（对于配水管网中无调节构筑物清水池有效容积可按最高日用水量的10%~20%考虑）。
因此清水池的有效容积为
W=（1+10%）（W1 +W2 +W3 ）=（1+10%）(46848.07+2160+23424)=79675.2m

2.3.2清水池尺寸计算
一般当水池容积小于2500m时，以圆形较为经济，大于2500m时以矩形较为经济。清水池个数或分格数，一般不少于两个，并且可以单独工作。所以，取有效水深5m，分成4格，每格设为正方形，则池宽为=63.1m，取64米，则清水池边长为64×2=128m
清水池采用半地下式，最低水位高程为调节容积、水厂自用水及安全用水储量与消防用水储量交界线，则清水池的最低水位高程78.2-2.5+=78.68m
为保证消防用水不被动用，同时又能保证清水池水质不腐化，拟在位于消防储水水位与生活调节水位交界处的生活水泵吸水管开一个额10mm小孔，水位降低至小孔，则进气停生活供水泵。

2.4 管网水力计算
集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，否则不计入集中用水量。
2.4.1最大时集中流量为：
A厂的集中处流设在18节点。
∑=（144+12000）(m3/d) =140.6L/s)
2.4.2比流量计算：
=( Qh -∑)/ ∑L
=(6506.7-140.6)/44527.7
=0.14(L/(s.m))
Qh——为最高日最大时用水量 L/s
∑——为大用户集中流量L/s
∑L——管网总的有效长度 m
2.4.3 沿线流量计算:
沿线流量的计算按下公式
qi-j＝q sLi-j　　
Li-j—有效长度；m
q s—比流量L/s.m

表2-3沿线流量按管段计算见表
管段
长度L/m
管段计算长度Li-j /m
沿线比流量q s
沿线流量qi-j /(L/s)
1-2
1131.6
1131.6

0.14
158.42
1-8
1342.7
1342.7
187.98
2-3
1742.6
1742.6
243.96
2-4
551.8
551.8
77.25
2-22
632.3
632.3
88.52
4-9
468.6
468.6
65.60
9-11
1129.7
1129.7
158.16
8-10
1175.8
1175.8
164.61
10-11
1112.6
1112.6
155.76
10-13
454.3
454.3
63.60
13-14
888.9
888.9
124.45
11-14
753.2
753.2
105.45
11-12
1627
1627
227.78
4-5
1743.6
1743.6
244.10
3-5
572.8
572.8
80.19
5-12
1065.7
1065.7
149.2
12-15
972.5
972.5
136.15
15-18
524.7
524.7
73.46
14-18
2092.9
2092.9
293.01
5-6
1378.6
1378.6
193
6-7
2574.3
2574.3
360.40
6-16
1670.2
1670.2
233.8
15-16
1245.2
1245.2
174.33
16-17
2142.8
2142.8
299
16-19
1138.6
1138.6
159.40
19-20
2178.7
2178.7
305.02
18-19
1466.2
1466.2
205.27
17-20
1139.4
1139.4
159.52
17-7
1035
1035
145
1-21
579.2
579.2
81.1
21-22
1116.1
558.05
78.13
25-3
636.5
636.5
89.11
25-23
1378.6
1378.6
193
23-6
1143.7
1143.7
160.12
7-24
1008
1008
141.12
24-23
2847
1423.5
199.29
8-9
1031.3
1031.3

144.38
25-22
1763.7
881.85

123.46

管段中任一点的节点流量等于该点相连各管段的沿线流量总和的一半，
qi＝α∑q１　　　　
α: 折算系数取α＝０.５`
∑q ：相连的个管段沿线流量和
表2-4节点流量计算表
节点
连接管段
节点流量
集中流量
节点总流量
1
1-21、1-8、1-2
213.75

213.75
2
1-2、2-3、2-4、2-22
162.0

284.08
3
2-3、3-5、3-25
206.63

206.63
4
2-4、4-5、4-9
193.48

193.48
5
12-5、4-5、5-6、5-3
164.8

164.8
6
5-6、6-23、6-16、6-7
473.66

473.66
7
6-7、7-17、7-24
323.26

323.26
8
1-8、7-8、8-9
198.48

198.48
9
8-9、9-11、4-9
184.1

184.1
10
8-10、10-11、10-13
191

191
11
10-11、11-12、11-9、11-14
323.7

323.7
12
5-12、11-12、12-15
256.1

256.1
13
10-13、13-14
94.02

94.02
14
11-14、13-14、14-18
261.4

261.4
15
12-15、15-16、15-18
191.97

191.97
16
6-16、15-16
204.06

204.06
17
17-16、17-20、7-17
301

301
18
15-18、18-19、18-14
285.8
144　
429.8
19
16-19、18-19、19-20、
167.4

167.4
20
19-20、20-17
232.27

232.27
21
1-21、22-21
79.6

79.6
22
2-22、22-21
83.32

83.32
23
24-23、6-23、23-25
206.06

206.06
24
23-24、24-7
170.06

170.06
25
22-25、25-23
96.5

96.5
合计

4838.42
144
4982.42

2.5 管网平差
2.5.1环状管网流量分配计算与管径确定
1.根据节点流量进行管段的流量分配，分配步骤：
① 按照管网主要方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。
② 为可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀的分配流量，并且满足节点流量平衡的条件。
③ 与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量不大，只有在干管损坏时 才转输较大的流量，因此连接管中可以较少的分配流量。
2.管径的确定
各管段管径从界限流量表中查得。
3.流量初分配，管径初选择如下表2-5：
表2-5最大时流量分配表
管段
长度/m
管段计算长度/m
初选管径mm
初分配流量

q（l/s）

1-2
1131.6
1131.6
250
40
1
1-8
1342.7
1342.7
1300
1173.33
2
2-3
1743.6
1743.6
250
40
3
2-4
551.8
551.8
1000
915.92
4
2-22
632.2
632.2
1100
1200
5
9-11
1129.7
1129.7
800
538.34
6
8-10
1175.8
1175.8
1000
934.85
7
10-11
1112.6
1112.6
250
40
8
10-13
454.3
454.3
900
703.85
9
13-14
888.9
888.9
800
609.84
10
11-14
753.2
753.2
500
204.64
11
11-12
1627
1627
300
50
12
4-5
1743.6
1743.6
250
40
13
3-5
572.8
572.8
1200
1453.55
14
5-12
1065.7
1065.7
1100
1288.75
15
12-15
972.5
972.5
1000
1082.65
16
15-18
524.7
524.7
1000
850.68
17
14-18
2092.9
2092.9
800
553.08
18
5-6
1378.6
1378.6
250
40
19
6-7
2574.3
2574.3
250
40
20
6-16
1670.2
1670.2
500
226.34
21
15-16
1245.2
1245.2
250
40
22
16-17
2142.8
2142.8
250
40
23
16-19
1138.6
1138.6
200
22.28
24
19-20
2178.7
2178.7
1000
828.84
25
18-19
1466.2
1466.2
1000
973.96
26
17-20
1139.4
1139.4
700
379.62
27
17-7
1035
1035
900
640.62
28
1-21
579.2
579.2
1200
1427.08
29
21-22
1116.1
558.05
2500
5000
30
25-3
636.5
636.5
1200
1620.18
31
25-23
1378.6
1378.6
1300
2000
32
23-6
1143.7
1143.7
900
700
33
7-24
1008
1008
1000
923.88
34
24-23
2847
1423.5
1000
1093.94
35
8-9
1031.3
1031.3
250
40
36
4-9
468.6
468.6
900　
682.44　
37
25-22
1763.7
881.85
2200
3716.68
38
合计
——
41906.85

2.5.2环状网平差(最高用水时)：
以最高日最高时用水量确定的管径为基础，将最高时用水量分配、管段流量进行管网平差，详细采用哈工大平差软件。
平差结果如表2-4所示
表2-4评差结果
======================================================================
——————————第20次平差——————————
第1环
编号 流量 损失 hf'
29 1391.28 .78 1.03
1 15.69 .78 91.93
-5 -1165.83 -.93 1.48
-30 -5035.8 -.45 .17

总h= .1673 总hf'= 94.6107
△q= -1.7685

第2环
编号 流量 损失 hf'
2 1161.84 .87 1.39
36 20.71 1.19 106.14
-37 -667.55 -.65 1.82
-4 -881.08 -.77 1.62
-1 -15.69 -.78 91.93

总h= -.1449 总hf'= 202.8992
△q= .7141

第3环
编号 流量 损失 hf'
7 942.66 1.86 3.66
8 21.81 1.41 119.67
-6 -504.15 -1.67 6.12
-36 -20.71 -1.19 106.14

总h= .4203 总hf'= 235.5934
△q= -1.7841

第4环
编号 流量 损失 hf'
9 729.85 .75 1.9
10 635.84 2.01 5.87
-11 -168.11 -1.43 15.79
-8 -21.81 -1.41 119.67

总h= -.0789 总hf'= 143.2247
△q= .5507

第5环
编号 流量 损失 hf'
5 1165.83 .93 1.48
3 16.36 1.3 146.79
-31 -1691.39 -1.23 1.34
-38 -3786.65 -.79 .39

总h= .2151 总hf'= 150.0033
△q= -1.4337

第6环
编号 流量 损失 hf'
4 881.08 .77 1.62
13 20.05 1.89 174.61
-14 -1501.12 -.88 1.09
-3 -16.36 -1.3 146.79