淮南市给水排水管网专业课程设计.doc

课程设计说明书

题目: 淮南市给水排水管道工程设计

课程名称： 给水排水管网系统
院 系：
专业班级： 环境10-1班
学 号：
学生姓名：
指导老师：

6 月 13 日

目录

目录 1
概述 3
1．计划任务及原始资料 4
2．给水综合设计计算及设计说明 5
2.1.1、城市居民生活用水量 5
2.1.2、工厂用水量 6
2.1.3、消防用水量 6
2.1.4、其它用水量 6
2.1.5、未预见水量 6
2.1.6、最高日总用水量 6
2.2、管网定线 6
2.2.1、确定水源、水厂、水塔（或高水位水池）位置确定 6
2.2.2、干管走向和图形确实定 7
2.3、 管网水力计算 7
2.3.1、确定管网计算情况 7
2.3.2、依据每种计算情况每一管段计算流量 8
2.3.3、管网水力计算 10
2.3.4、计算于管各节点上实际自由水头 15
3．排水综合设计计算及设计说明 16
3.1排水系统体制确实定 16
3.2 污水设计流量 16
3.3 合流制管道水力计算 17
4.心得体会 19
5.参考文件 20

课程设计任务书

院系 环境工程 教研室
学 号

姓名

专业班级

设计题目

设
计
技
术
参
数
1.城市总平面图1张；
2.城市各区人口密度；
3.居民生活用水定额100L/d；
4.城市工厂企业流量总共80L/s；
5.城市消防用水15L/s ，2个小时；
6.城市绿化面积占总面积30%，天天浇洒一次，3L/m^2；
7.城市排水量为用水量80%。

设
计
要
求
1.城市给水管网定线；
2.计算用水量、给水管网水力计算，管网平差校核。；
3.城市排水体制选择，排水管网定线；
4.计算排污量，污水管网水力计算；
5.绘制给水管网水力平面分析图、排水管网平面部署图和污水管网主干管纵剖面图。
工
作
量
1.设计计算说明书1份；
2.图纸2张；
3.设计结果打印并装订好，和图纸一起放入档案袋中。
工
作
计
划

1.资料搜集和整理2天；
2.设计计算4天；
3.绘制相关图纸3天；
4.编写设计说明书2天。
参
考
资
料
1.淮南市地图
2.给水排水管网系统
3.GB3838—境影响评价，北京：高等教育出版社，（重印）
指导老师签字

教研室主任签字

6 月 13 日

概述

给水系统设计时，首先须确定该系统供水规模和供水量。因为系统中取水、水处理、泵站和管网等设施确实定全部须参考设计用水量，从而确定工程规模及正确选择各级工艺设计参数和水处理工艺步骤，从而使水质、水压、水量满足用户使用要求。
城市设计用水量关键包含居住区生活用水和由城市给水系统供给工业生产用水和职员生活用水和淋浴用水，还有全市性公共建筑和设施用水、浇洒道路和大面积绿化用水和消防时用水。
在城市和工业企业给水工程中，给水管网在整个工程总投资中占有很大比重，通常约为50%－80%，所以给水管网设计正确是否，不仅关系到供水安全，也直接影响到给水工程造价。
在城镇，从住宅、工厂和多种公共建筑物中不停排出多种多样污水和废弃物，需要立即妥善地排除、处理或利用。 
排水工程是为保护环境，现代城市就需要建设一整套工程设施来搜集、转输、处理和处理污水工程设施。关键设计一个污水出处理厂处理工艺。消除污水危害，保障人民健康和造福子孙后代。所以，针对此情况，我们应该深入完善现代城市排水管道设计，来使污水能以不污染环境为前提，顺利排出而且竟可能回收利用。

1．计划任务及原始资料
1.1 原始资料
1.区域平面图
该区为淮南山南新区部分区域，城内有工厂数家及部分公共建筑。居民区居住人口在计划期内按共0人设计。居住区时改变系数为1.4~1.8。
2.浇洒道路用水、绿地用水：均按3L/d考虑，且有效面积取总面积30%。未预见用水量按最高日用水量15~25%计算。
3.消防用水量按区域内有三个消防栓考虑，用水量和连续时间按规范要求确定。
4.该区地理位置靠近淮河，取淮河水作为水源、经处理后能够达成使用要求。
1.2 设计指导思想和标准
1． 本着百年大计，质量第一，对该区供水统一计划，以安全供水、经济合理、技术优异、管理方便为标准。
2． 依据国家建设方针，结合当地发展情况，根据淮南市发展计划估计用水量，合理确定供水规模。
3． 给水采取淮河水，经消毒处理后即可达国家饮用水卫生标准。
4． 充足利用水源地水厂高差、靠重力供水，节省运行成本。
5． 认真落实国家相关城镇供水相关方针和政策，符合国家相关法规,、规范和标准。
1.3 课程设计内容：
1、城市给水管网设计
（1）城市给水管网定线（包含方案定性比较）；
（2）用水量计算，管网水力计算；
（4）管网校核；
（5）绘管网部署图
2、城市排水管网设计
（1）排水体制选择
（2）城市排水管网定线说明；
（3）设计流量计算；
（4）控制分支管及总干管水力计算；
（5）绘图（平面图、纵剖面图）
1.4 设计参考资料
1、《给排水设计手册》第一册或《给排水设计手册》第5册
2、《给排水工程》教材
1.5 设计结果
1、设计说明书一份（包含序言、目录、设计计算过程、总结）
2、工业园区给水排水管道总平面部署图张，百分比尺为1:8600）；
3、给水管网平面部署图1张；
4、污水总干管纵剖面图、平面图1张；
1.6 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
1.7 其它：
1、设计时间：-第二学期（第15、16周 6月3号-6月16号）
2、上交设计结果时间：16周周日下午
3、设计指导老师：刘少敏

2．给水综合设计计算及设计说明
2.1、用水量计算
2.1.1、城市居民生活用水量
1． 确定城市计划人口数及给水人口数
由原始资料可得，同心县同德工业园区计划人口数为4万人。
2． 确定用水量标准
已给定数据为100L/人.天
3． 确定城市居民生活用水量
= （1）
-城市居民生活用水量；
2.1.2、工厂用水量
（5）
其中-工厂用水量
2.1.3、消防用水量
由原始资料可确定消防流量为15，有3个消防设施。

2.1.4、其它用水量
由原始资料可得，浇洒道路及绿地用水量为3L/天。所以其它用水量为

2.1.5、未预见水量
因未预见水及管漏系数取K=1.25，所以未预见水量为
=
=
其中-未预见水量；
-管漏系数
2.1.6、最高日总用水量
2.2、管网定线
所谓管网定线就是在现有给水区域地形图上确定水塔（或高水位水池）、水源、水厂位置及干管走向和图形。
2.2.1、确定水源、水厂、水塔（或高水位水池）位置确定
水源、水厂、水塔（或高水位水池）位置确实定，遵照了以下标准：
1． 可取水量充沛可靠；
2． 原水水质符合国家相关现行标准；
3． 和农业、水利综合利用；
4． 地形较平缓， 含有施工条件；
5． 靠近关键用水区；
6． 避开人工构筑物和天然障碍物；
7． 水厂位置选择时，排水出路往往是选择厂址一个关键条件，宜靠近城市下水道
8． 水塔应尽可能置于城市较高地域，以降低水塔高度；另外应尽可能靠近大用
户，方便在最大转输时降低水塔至该处连接管中水头损失，从而降低水塔高度。
2.2.2、干管走向和图形确实定
在定线前熟悉了地形图，明确了水源、水厂、水塔设计位置和各大用户位置，定线时遵照以下标准综合考虑。
1． 干管应经过两侧负荷较大用水区，并以最短距离向用户送水。
2． 靠近道路、公路，方便于施工及维修。
3． 利于发展，并考虑分期修建可能性。
4． 干管尽可能沿高地部署，使管道内压力较小，而配水管压力则更高些。
5． 注意和其它管线交叉时平面和立面相隔间距要求和要求。
6． 在关键用水区四面周围应有多根干管，以确保供水安全。
7． 地势太高而且无太多居民，无太大发展前景地域，不宜接入干管，可在较远位置部署一根较长干管，如若以后发展需要，可部署支管接入。
8． 地形较为平坦且傍河，现在人口稀少，但含有发展前景地域，宜在周围部署干管，而且考虑对关键用水区贡献。
9． 干管部署目标区域应是关键用水区，其它地域依条件合适增大干管长度
依据以上标准，干管走向和图形部署以下图：
水塔、水源、水厂位置及干管走向和图形示意图见图纸
2.3、 管网水力计算
2.3.1、确定管网计算情况
最高用水时
时改变系数
则最高时用数量：

2.3.2、依据每种计算情况每一管段计算流量
1． 求比流量q比
将管网各管段按节点进行编号，依据提供最高日最高时总用水量和最高时各大用户（工厂和车站）中用水量之和，和管网总计算长度，以此计算比流量q比即：
==1.3926 （15）
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；
管网总计算长度（米）（不包含沿无建筑区域、桥梁经过干管和房屋支管等总长度）。
2． 求沿线流量
依据比流量和各管段计算长度，可算出各管段沿线流量
（16）
其中L-各管段计算长度（米）
管段沿线流量见表1。

表1 各管段铅线流量计算表

管段编号
管段长度（米）
管段沿线流量（升/秒）
1
1410
22.73
2
1140
18.38
3
870
14.02
4
870
14.02
5
870
14.02
6
1410
22.73
7
1140
18.38
8
1110
17.89
9
1110
17.89
10
1110
17.89
11
1410
22.73
12
1140
18.38
累计
13590
219.06

3． 求节点流量

表2 各节点节点流量计算表
节点编号
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量

299.06

1

18.37

18.37
2
40
27.57

67.57
3

16.2

16.2
4

27.32

27.32
5
40
36.51

76.51
6

25.14

25.14
7

20.31

20.31
8

29.5

29.5
9

18.14

18.14
累计
80
219.06
299.06

2.3.3、管网水力计算
1.流量分配
依据最大用水时水泵及水塔供水量和管网各节点出流量（包含大用户集中流量），按节点流量平衡条件即进行初步流量分配（先假定水流方向）；求出各管段流量。
环状网流量分配步骤以下：
根据管网关键供水方向，初步确定各管段水流方向，并选定整个管网控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必需确保所需水压点，通常选在给水区离二级泵站最远或地形较高处。
为了可靠供水，从二泵站到控制点之间几条干管尽可能均匀分配流量，而且满足节点流量平衡条件。
和干管垂直连接管，平时流量通常不大只有在干管损坏时才转输较大流量，所以连接管中可分配较少流量。
依据初分流量，查界限流量表确定经济管径。
2. 选管径
在各管段计算流量确定以后，利用水力计算表，按平均经济流速选管径：平均经济流速通常在大管径（毫米）时采取0.9~1.4米/秒；在小管径时为0.6~0.9（米/秒）
当流量很小时，按平均经济流速选出管径大小，按经过消防流量要求选择最小管径。
经过消防流量最小管径要求以下：
小城市 d最小=100mm
本设计最小管径取d=100mm；另外在选管径时，还考虑了经过最大转输流量可能，并合适留有发展余地。所以在供水分界线周围及某边远地域管径合适进行了放大。。
3. 计算水头损失h
依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。
计算每一环水头损失代数和，各环闭合差大多超出0.5米，有远远超出1米，所以需要进行管网平差。

表3 流量分配、管径选择、水头损失计算表

环号
管段序号
流量初分配
q（L/S)
h（m）
(h/q)*1000
1
-1
-157.31
-2.55
16.21
3
123.38
1.71
13.86
6
56.45
4.97
88.04
-4
-56.45
-3.07
54.38

1.06
172.49
△q
3.32
2
-2
-33.29
-3.83
115.05
4
56.45
3.07
54.38
7
17.12
15.04
878.5
-5
-17.09
-11.48
671.73

2.8
1719.66
△q
0.88
3
-6
-56.45
-4.97
88.04
8
39.61
5.13
129.51
11
19.3
5.35
277.2
-9
-19.27
-4.22
218.99

1.29
713.74
△q
0.98
4
-7
-17.12
-15.04
878.5
9
19.27
4.22
218.99
12
9.07
11.51
1269.01
-10
-9.07
-11.21
1235.94

-10.52
3602.44
△q
1.58

4. 管网平差
利用哈代-克罗斯法将管网中流量进行调整，使超负荷段流量降低，而欠负荷管段流量增加，（但必需满足条件）,直至各环闭合差达成许可范围以内为止。
表4 环网平差计算表

环号
第Ⅰ次平差
第Ⅱ次平差
q（L/S)
h（m）
(h/q)*1000
q（L/S)
h（m）
(h/q)*1000
1
-153.99
-2.43
15.78
-151.08
-4.14
27.4
126.7
1.07
8.44
129.61
1.87
14.42
58.79
5.13
87.26
60.43
5.64
93.33
-54.01
-2.88
53.32
-51.91
-2.67
51.43

0.89
164.8

0.7
186.58
2.91
2.03
2
-32.41
-3.63
112
-31.6
-3.52
111.39
54.01
2.88
53.32
51.91
2.67
51.43
16.42
13.45
819.12
17.01
14.25
837.74
-16.21
-10.27
633.55
-15.4
-9.14
593.51

2.43
1617.99

4.26
1594.07
0.81
1.44
3
-58.79
-5.13
87.26
-60.43
-5.64
93.33
40.59
5.41
133.28
41.86
5.65
134.97
20.28
5.86
288.95
21.55
6.67
309.51
-19.87
-4.41
221.94
-18.82
-4.02
213.6

1.73
731.43

2.66
751.41
1.27
1.91
4
-16.42
-13.45
819.12
-17.01
-14.25
837.74
19.87
4.41
221.94
18.82
4.02
213.6
10.65
15.27
1433.8
10.87
19.74
1816.01
-7.49
-7.65
1021.36
-7.27
-7.28
1001.37

-1.42
3496.22

2.23
3868.72
0.22
0.31

环网平差计算表(续)

环号
第Ⅲ次平差
第Ⅳ次平差
q（L/S)
h（m）
(h/q)*1000
q（L/S)
h（m）
(h/q)*1000
1
-149.05
-3.95
26.5
-145.86
-2.21
15.15
131.64
1.9
14.43
134.83
1.2
8.9
60.55
5.64
93.15
61.22
5.81
94.9
-51.32
-2.51
48.91
-50.84
-6.35
124.9

1.08
182.99

-1.55
243.85
3.19
3.43
2
-30.16
-3.23
107.09
-27.45
-8.13
296.17
51.32
2.51
93.15
50.84
6.35
124.9
18.14
16.64
917.31
20.62
4.95
240.05
-13.96
-7.58
542.97
-11.25
-5.06
449.77

8.34
1660.52

-1.89
1110.89
2.71
0.91
3
-60.55
-5.64
93.15
-61.22
-5.81
94.9
43.77
6.17
142.92
46.29
2.75
59.41
23.46
7.54
321.39
25.98
9.08
349.49
-17.22
-14.65
850.75
-14.93
-10.96
734.09

-6.58
1408.21

-4.94
1237.89
2.52
2.15
4
-18.14
-16.64
917.31
-20.62
-4.95
240.05
17.22
14.65
850.75
14.93
10.96
734.09
20.05
20.17
1005.98
20.28
4.74
233.72
-6.96
-20.65
2966.95
-6.73
-19.64
2918.27

-2.47
5740.99

-8.89
4126.13
0.23
1.16

环网平差计算表(续)

环号
第Ⅴ次平差
第Ⅵ次平差
第Ⅶ次平差
q（L/S)
h（m）
(h/q)*1000
q（L/S)
h（m）
(h/q)*1000
q（L/S)
h（m）
(h/q)*1000
1
-142.43
-2.15
15.09
-140.4
-2.1
14.96
-139.89
-2.04

138.26
1.26
9.11
140.29
1.29
9.19
140.8
1.29

62.5
2.77
44.32
63.96
2.86
44.71
63.41
2.86

-48.32
-2.32
48.01
-46.54
-2.16
46.41
-46.31
-2.16

-0.44
116.53

-0.11
115.27

-0.05

2.03
0.51

2
-26.54
-2.52
94.95
-26.29
-2.49
94.71
-26.01
-2.49

48.32
2.32
48.01
46.54
2.16
46.41
46.31
2.16

20.37
5.05
247.91
20.05
4.74
236.41
20.14
4.74

-10.34
-4.46
431.33
-10.09
-4.86
481.66
-9.81
-4.56

0.39
822.2

-0.45
859.19

-0.15

0.25
0.28

3
-62.5
-2.77
44.32
-63.96
-2.86
44.71
-63.41
-2.86

48.44
2.96
61.11
49.01
3.07
62.64
50.07
3.22

28.13
10.74
381.79
28.7
11.09
386.41
29.76
3.87

-13.94
-9.67
693.68
-13.94
-9.04
648.49
-13.07
-4.71

1.26
1180.9

2.26
1142.25

-0.48

0.57
1.06

4
-20.37
-5.05
247.91
-20.05
-4.74
236.41
-20.14
-4.74

13.94
9.67
693.68
13.94
9.04
648.49
13.07
4.73

21.44
5.16
240.67
22.01
5.62
255.33
22.2
5.62

-5.57
-13.65
2450.62
-5
-11.1
2220
-4.81
-6.07

-3.87
3632.88

-1.18
3360.23

-0.46

0.57
0.19

由上表可得，经平差，环Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ闭合差分别为-0.05米、-0.15米、-0.48 米、-0.46米，最大环闭合差为-0.48米，符合闭合差要求，平差完成。
2.3.4、计算于管各节点上实际自由水头
按水流方向一次叠加水损，算出节点水损，再依据下列各式进行计算出水坡线高度和自由水头。
（21）
（22）
其中-水坡线高度；
-自由水头；
其它符号意义同前。
计算出干管上各节点实际自由水头以下表：

表5 管网管段压降表
管段编号
压降（米）
1
2.04
2
2.49
3
1.29
4
2.16
5
4.56
6
2.86
7
4.47
8
3.22
9
4.71
10
6.07
11
3.87
12
5.62

表6管网节点自由水头计算

节点编号
节点水头
地面标高（米
自由水压（米）
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

从表格中能够看出，管网各节点实际自由水头全部满足H>26m,符合水压要求。

3．排水综合设计计算及设计说明
3.1排水系统体制确实定
排水系统体制关键有合流制和分流制两种基础方法。
淮南市拥有一百多万人，排水设施较完备。但因为该城市降雨量不大，而且煤矿开采污染严重，初降雨水会夹杂粉尘颗粒，假如不对初降雨水进行处理，对环境影响较大，所以采取截流式合流制排水系统。此次设计为扩初设计，所以，只选择一段截流干管进行水力计算。

3.2 污水设计流量
此处计算污水管网。
污水管道设计流量包含生活污水设计流量和工业废水设计流量两大部分。
查综合生活用水定额，安徽在第二分区，淮南市属大型城市，其平均日综合生活用水定额取150.又该区给水排水系统完善，则综合生活污水定额为150。居民区人口数为0人。
计算生活污水面积比流量qs

表3-1 区域分块面积表
区域编号
1
2
3
4
5
6
7
8
面积A（ha）
46.98
49.59
41.76
33.93
29.16
30.78
25.92
21.06
区域编号
9
10
11
12
13
14
15
16
面积A(ha)
32.4
34.2
28.8
23.4
27.54
29.07
24.48
19.89

3.3 合流制管道水力计算
3.3.1设计要求
1. 截流式合流制管道应按满流设计，即充满度为1。
2.设计流速：合流管道最小设计流速为0.6m/s。
3.管道衔接方法:选择水面平接。

3.3.2 水力计算
1.依据上述污水和雨水设计流量列表计算各设计管段设计流量，见下表3-2：

表3-2 居民生活污水日平均流量分配表
管段编号
转输流量（L/s）
累计流量（L/s）

1-2
-
4.03
2-3
21.95
25.98
3-4
73.36
99.34
4-5
16.64
115.98

表3-3 管段设计流量计算表
管段编号

总改变系数

沿线流量（L/s）
集中流量
设计流量（L/s）
本段（L/s）
转输（L/s）
1
2
3
4
5
6
1-2
2.3
5.27
-
-
5.27
6-7
2.2
15.16
-
-
15.16
7-8
2.0
28.34
-
-
28.34
8-2
1.9
38.57
-
-
38.57
2-3
1.9
43.68
-
-
43.68
9-10
2.3
7.71
-
-
7.71
10-11
2.2
15.16
40
-
55.16
11-3
2.1
20.73
-
40
60.73
3-4
2.0
24.58
40
40
104.58
12-13
2.2
11.88
-
-
11.88
13-14
2.1
23.31
-
-
23.31
14-4
2.0
31.80
-
-
31.80
4-5
1.9
37.62
-
80
117.62

表3-5 污水管网主干管水力计算
管段
编号
管段长度L(m)
设计流量q(L/s)
管径（mm）
管段坡度I（‰）
管内流速v（m/s）
充满度
降落量IL(m)
h/D(％)
h(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1-2
510
5.27
250
3.42
0.6
39.2
0.10
1.74
2-3
600
43.68
450
1.18
0.6
54.8
0.25
0.71
3-4
540
104.58
600
0.74
0.6
65.6
0.39
0.40
4-5
870
117.62
700
0.73
0.6
54.9
0.38
0.64

2.计算各管段标高、埋设深度

表3-6 污水管段标高、埋设深度计算表
管段
编号
地面标高
水面面标高/m
管内底标高/m
埋设深度/m
上端
下端
上端
下端
上端
下端
上端
下端
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1-2
32
32
30.10
28.36
30
28.26
2.00
3.74
2-3
32
32
28.36
27.65
28.11
27.4
3.89
4.6
3-4
32
32
27.65
27.25
27.26
26.86
4.74
5.14
4-5
32
32
27.25
26.61
26.87
26.23
5.13
5.77

4.心得体会
两周课程设计结束了，感觉时间过得很快、很充实。
经过对淮南市给水排水管道工程课程设计，我们将课上理论知识经过自己实际操作，转换成了一定经验，即使还不能完全熟练掌握，不过却整理出了清楚思绪，增强了给水排水方面工作信心。
两周时间里，大家在设计室里相互帮助、相互提出问题处理问题，老师精心指导，在一个高涨热情中，攻克了一个有一个难题，从开始似懂非懂，到以后清楚认知，感觉真很满足，这么课程设计对我们来说，是珍贵经验，让我们对专业性质和内容全部有了更深入了解。
即使面对长时间无法处理问题会感觉很头疼、很郁闷，不过当在同学和老师帮助下有所突破时，感觉豁然开朗，感觉很好。
感谢我老师和同学们。

5.参考文件
1.赵洪宾 给水管网理论和分析 中国建筑工业出版社
2.崔福义 给水排水工程仪表和控制 中国建筑工业出版社
3.中国国家标准《室外给水设计规范》（GB50013—）中国计划出版社
4.范瑾初 给水工程 中国建筑工业出版社
5.中国建设部主编．给水排水制图标准(GB/T 50106－)
6.《给排水快速设计手册》第1册
7.给水排水设计手册，第1、3、4、5、10、11册．北京：中国建筑工业出版社，
8.给水排水管道系统．北京：中国建筑工业出版社，

学生姓名： 学号： 专业班级
课程设计题目： 淮南市给水排水管道工程设计 指导老师评语：

成绩：

指导老师：

年 月 日