天津市给水排水管道工程设计.docx

给排水管道课程设计
计算说明书

系 别：环境与市政工程系
专 业：给水排水工程
姓 名：
学 号：
指导教师：谭水成 张奎 宋丰明 刘萍

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，培养学生独立分析和解决问题的能力，通过设计能使学生具有：
①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。
②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。
③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 have:
(1) Grasps 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.
(2) 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.
(3) Raise computer operation and application ability. Skilled specialized software application.

目 录
第1章 课程设计任务书-----------------------------------------------1
第2章 给水管网设计与计 -----------------------------------------3
2.1 给水管网布置及水厂选址 -----------------------------------3
2.2 给水管网设计计算 --------------------------------------------3
2.3 清水池调节容积 --------------------------------------------- 5
2.4 管网水力计算---------------------------------------------------17
2.5 管网平差---------------------------------------------------------15
2.6 消防校核 -------------------------------------------------------17
附表一: 一区管网平差结果 ----------------------------------------18
附表二：二区管网平差结果 ---------------------------------------23
附表三：一区消防校核平差结果 ---------------------------------30
附表四：二区消防校核平差结果 ---------------------------------35
第3章 污水管网设计与计算 ----------------------------------------42
3.1污水设计流量计算 -----------------------------------------42
3.2污水管道水力计算 -------------------------------------------42
第4章 雨水管网设计与计算 ---------------------------------------45
4.1雨水设计流量计算 -----------------------------------------45
4.2雨水管道水力计算 -------------------------------------------47
第5章 设计总结 ------------------------------------------------------49
参考文献 ---------------------------------------------------------------50

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： 天津 市给水排水管道工程设计。
二、 原始资料
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
300
7
+
+
+
Ⅱ
220
4
+
+

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16000吨/天，最大班用水量：7000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 40 %；一般车间使用淋浴者占 20 %。
2） B工厂，日用水量8000吨/天，最大班用水量：3000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 40 %。
3） 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：55米，最低水位：40米，常水位： 45米。
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（包括方案比较）；
3） 设计流量量计算；
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、《给排水管道工程》教材
五、设计成果
1、设计说明书一份（包括前言、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：2012-2013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
2.2.1.1一区最高日用水量计算
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
300
1236.81
371043
Ⅱ
220
737.96
162351.2
天津市总人口533394.2人，参考《给水排水管道系统》教材表4-2得，可知一区位于二分区，为大城市。最高日综合生活用水定额为170~260 L/(人·d)，故取综合生活用水定额为240 L/(人·d)。用水普及率为100%。
最高日综合生活用水量Q1 ：
Q＇1=qNf
Q1―—城市最高日综合生活用水，m３／d ；
q――城市最高日综合用水量定额，Ｌ／（人.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=qNf+Q＇＇1=240×371043/1000=89050.32
2.2.1.2 一区工业用水量
（1）工业企业职工的生活用水量Q＇2： Q＇2=0
（2）工业企业职工的淋浴用水量Q＇＇2： Q＇＇2=0
（3）工业生产用水量Q3： Q3=0
2.2.1.4一区城市的未预见水量和管网漏失水量
按最高日用水量的20%计算。
Q５＝（Q1 +Q2+Q3+Q4）×20%＝17810.064(m3/d)
2.2.1.5一区最高日用水量Qd：
Qd＝（Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5）＝106860.384(m3/d)
2.2.1.6一区消防用水量：
根据《建筑设计防火规范》该城市消防用水量定额为40L/s，同时火灾次数为2次。该城市消防用水量为：
Q6＝2×40×60×60/1000=288 m3/d
2.2.1.7一区最高时用水量
最高时用水量为：Qh= =1607.853 L/s

2.2.2.1.二区最高日用水量计算
参考《给水排水管道系统》教材表4-2得，可知二区位于二分区，为大城市。最高日综合生活用水定额为170~260 L/(人·d)，故取综合生活用水定额为240 L/(人·d)。用水普及率为100%。
最高日综合生活用水量Q1 ：
Q＇1=qNf
Q1―—城市最高日综合生活用水，m３／d ；
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=qNf＋12×24×3600/1000=240×162351.2×/1000+1036.8=40001.088
2.2.2.2 二区工业用水量
（1）工业企业职工的生活用水量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.
Q2=（8000×0.3×35+8000×0.7×25）/1000=224(m3/d)
（2）工业企业职工的淋浴用水量Q3：
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：
班次
总人数
热车间人数
一般车间人数
最大班
1200
360
840
甲班
900
270
630
乙班
900
270
630
淋浴用水量：3000×0.3×0.4×0.06+3000×0.7×0.2×0.04=38.4(m3/d)
B工厂：
班次
总人数
热车间人数
一般车间人数
最大班
2000
600
1000
甲班
1500
450
1050
乙班
1500
450
1050
淋浴用水量：5000×0.3×0.8×0.06+5000×0.7×0.4×0.04=128(m3/d)
Q3=38.4+128=166.4(m3/d)
（3）工业生产用水量Q4：
Q4=16000+8000=24000(m3/d)
2.2.2.4城市的未预见水量和管网漏失水量
按最高日用水量的20%计算。
Q6＝（Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5）×20%＝12878.2976(m3/d)
2.2.2.5最高日用水量Qd：
Qd＝(Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)＝77269.7856(m3/d)
2.2.2.6消防用水量：
根据《建筑设计防火规范》该城市消防用水量定额为100L/s，同时火灾次数为3次。该城市消防用水量为：
Q6＝3×100×60×60/1000=1080 m3/d
2.2.2.7最高时用水量
最高时用水量为：Qh= =1162.624089 L/s

2.3 清水池调节容积
2.3.1一区清水池调节容积，二级泵站供水情况如下表
一区清水池调节容量计算
一区清水池调节容积按最高日用水量的10%计算
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m3；
W1－调节容积；m3；
W2－消防储水量m3，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7.5%计算；
W4－安全贮量按
W1+W2+W3＝106860.384×(10%+7.5%)+288 ＝ 18988.5672 m3
故W4= 18988.5672 /6=3164.7612m3
因此：清水池总容积W：
W＝18988.5672+3164.7612＝22153.3284 m3
一区清水池可以设计成一个，应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。

2.3.2二区清水池调节容积，二级泵站供水情况如下表：
因此二区清水池调节容积按最高日用水量的10%计算
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m3；
W1－调节容积；m3；
W2－消防储水量m3，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7.5%计算；
W4－安全贮量按W1+W2+W3取整后计算
W1+W2+W3＝77269.7856×17.5%+1080＝ 14602.21248 m3
W4=14602.21248/6=2433.70208 m3
因此：清水池总容积W：
W＝14602.21248+2433.70208＝17035.91456m3
清水池应设计成体积相同的二个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。

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或其他大用户的用水量，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：
一区：没有集中流量。
　二区： ∑q=（242.58+124.40+12）=378.98 (L/s)
其中A厂242.58L/s ，B厂124.40 L/s.火车站12L/s.
28节点处有A工厂，6节点处有工厂B。
2.4.2比流量计算：
一区： qs=( Qh -∑q)/ ∑L
=1607.853/15555.8
=0.1034 (L/(s.m))
二区： qs=( Qh -∑q)/ ∑L
=(1162.624089-378.98)/20584.092
=0.03807 (L/(s.m))
Qh——为最高日最大时用水量 L/s
∑q——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

一区管道沿线流量计算表：
濮阳市二区管道沿线流量计算
管段编号
管段长度 /m
有效长度 /m
比流量 L/（s*m）
沿线流量 L/s
1--2
800
800
0.1034
82.72
2--3
500
500
0.1034
51.7
3--4
600
600
0.1034
62.04
4--5
550
550
0.1034
56.87
5--6
600
600
0.1034
62.04
6--7
500
500
0.1034
51.7
7--8
750
750
0.1034
77.55
8--9
800
800
0.1034
82.72
9--10
1000
1000
0.1034
103.4
10--11
800
800
0.1034
82.72
11--12
750
750
0.1034
77.55
12--13
500
500
0.1034
51.7
13--14
600
600
0.1034
62.04
14--15
550
550
0.1034
56.87
15--16
600
600
0.1034
62.04
16--17
500
500
0.1034
51.7
17--18
434
434
0.1034
44.8756
18--19
412.8
412.8
0.1034
42.68352
1--19
809
809
0.1034
83.6506
2--17
1000
500
0.1034
51.7
3--16
1000
500
0.1034
51.7
4--15
1000
500
0.1034
51.7
5--14
1000
500
0.1034
51.7
6--13
1000
500
0.1034
51.7
7--12
1000
500
0.1034
51.7
8--11
1000
500
0.1034
51.7
总和
18664.8
15555.8

1607.853

二区沿线流量按管段计算见表
濮阳市一区管道沿线流量计算
管段编号
管段长度/m
有效长度/m
比流量L/(s*m)
沿线流量L/s
1--2
500
500
0.03807
19. 035
2--3
600
600
0.03807
22.842
3--4
800
800
0.03807
30.456
4--5
500
500
0.03807
19.035
5--6
700
700
0.03807
26.649
6--7
1000
1000
0.03807
38.07
7--8
126.696
126.696
0.03807
4.823
8--9
500
500
0.03807
19.035
9--10
600
600
0.03807
22.842
9--14
1000
500
0.03807
19.035
10--11
600
600
0.03807
22.842
11--12
1000
1000
0.03807
38.07
12--13
600
600
0.03807
22.842
13--14
600
600
0.03807
22.842
14--15
500
500
0.03807
19.035
15--16
326.696
326.696
0.03807
12.44
16--17
700
700
0.03807
26.649
17--18
500
500
0.03807
19.035
18--19
800
800
0.03807
30.456
19--20
600
600
0.03807
22.842
20--21
500
500
0.03807
19.035
21--22
483.2
483.2
0.03807
18.40
22--23
500
500
0.03807
19.035
23--24
500
500
0.03807
19.035
24--25
173.175
173.175
0.03807
6.593
25--26
922.073
922.073
0.03807
35.10
26--27
373.8
373.8
0.03807
14.23
1--27
466.8
466.8
0.03807
17.77
27--28
533.2
266.6
0.03807
10.15
22--28
316.8
158.4
0.03807
6.030
28--29
500
250
0.03807
9.518
2--29
1000
500
0.03807
19.035
29--30
600
300
0.03807
11.42
3--30
1000
500
0.03807
19.035
19--30
800
400
0.03807
15.23
30--31
800
400
0.03807
15.23
4--31
1000
500
0.03807
19.035
18--31
800
400
0.03807
15.23
31--32
500
250
0.03807
9.518
7--32
700
350
0.03807
13.32
8--16
673.304
336.652
0.03807
12.82
总和
25695.74
20584.09

783.644
2.4.4节点流量:
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
一区节点流量计算表：
节点流量计算表
节点
计算节点流量（L/s）
集中流量(L/s)
节点总流量（L/s）

节点
计算节点流量（L/s）
集中流量（L/s）
节点总流量(L/s)
1
82.72+83.6506

83.185
11
82.72+77.55+51.7

105.985
2
82.72+51.7+51.7

93.06
12
77.55+51.7+51.7

90.475
3
62.04+51.7+51.7

82.72
13
51.7+62.04+51.7

82.72
4
62.04+51.7+56.87

85.305
14
62.04+56.87+51.7

85.305
5
51.7+62.04+56.87

85.305
15
56.87+62.04+51.7

85.305
6
62.04+51.7+51.7

82.72
16
62.04+51.7+51.7

82.72
7
51.7+77.55+51.7

90.475
17
51.7+44.8756+51.7

74.138
8
77.55+82.72+51.7

105.985
18
44.8756+42.6835

43.757
9
82.72+103.4

93.06
19
42.6835+83.6506

63.167
10
103.4+82.72

93.06
总和

1607.853

二区计算结果见表：
节点流量计算表
节点
节点流量（L/s）
集中流量(L/s)
节点总流量（L/s）

节点
节点流量（L/s）
集中流量（L/s）
节点总流量(L/s)
1
18.403

18.403
18
32.361

32.361
2
30.456

30.456
19
34.264
12.000
46.264
3
36.166

36.166
20
20.939
242.58　
263.519
4
34.263

34.263
21
18.718

18.718
5
22.842

22.842
22.
21.733

21.733
6
32.360
124.40
156.760
23
19.035

19.035
7
28.107

28.107
24
12.814

12.814
8
18.339

18.339
25
20.847

20.847
9
30.456

30.456
26
24.665

24.665
10
22.842

22.842
27
21.075

21.075
11
30.456

30.456
28
12.849

12.849
12
30.456

30.456
29
19.987

19.987
13
22.842

22.842
30
30.458

30.458
14
30.456

30.456
31
29.507

29.507
15
15.738

15.738
32
11.419

11.419
16
25.955

25.955
总计
783.644
378.98
1162.624
17
22.842

22.842

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