安阳市给水排水管道工程设计.docx

河 南 城 建 学 院
设计（论文）

设 计 题 目： 安阳市给水排水管道工程设计
系 别： 市政与环境工程学院
专 业： 给水排水工程
班 级 学 号：
学 生 姓 名：
指 导 教 师： 张奎、谭水成 、宋丰明、余海静

2013 年 12 月 25 日

前 言
雨露滋润和苗壮，万物生长离不开水。水是构成生命体的基本单位，科学的用水和排水是人类社会发展成为人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动之一。
给水工程是论述水的提升，输送，贮存，调节和分配的科学。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。排水工程也是是城镇建设的一个重要组成部分，其主要任务就是把人们在生活、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。　　
本次课程设计我做的是安阳市给排水系统，通过对地形的分析，以及一些当地各种资料，初步对给水、污水和雨水管网进行了定线，再对给水量，排污量以及雨水量进行初步的估算，然后初选管径，在给水管网中在进行管网的消防校核，对不满足要求的管径进行再选，最后确定完管径之后进行铺设。这一系列的计算都要满足设计规范。当然我也参考管道课本和有关的资料，基本上完成了老师布置的任务。因为这是自己是第一次进行管道设计，在设计过程中免不了会出现很多问题，希望老师加以批评。
我们做为工科类专业学生，实践学习和设计是我们自身获取知识和经验的重要途径。我们通过设计，可以综合运用和深化所学的基本理论、基本技能，以培养学生独立分析和解决问题的能力是主要的目的，最终能够熟练的运用所学知识进行设计。
preface
Dew or rain moist and sprout even sprout strong, things grow without water. Water is constitute the basic unit of the organism, water and drainage is the scientific development of human society become the history of human society on the most important social activities and one of the production activities.
Water supply project is discussed the ascension of the water, transport, storage, adjust and distribution of the science. Design and management of the basic requirements of building cost and is the least cost management, ensure users in the amount of water needed and water pressure, guarantee the security of water quality, reduce leakage, and reaches the reliability. Drainage engineering and urban construction is an important component part, its main task is to put people in the life, used in the production process of collection and conveying sewage after to appropriate location for the purifying, reaches a certain water quality standards, or repeated use, or irrigation farmland, or into the water.
This course design I do is anyang city water supply and drainage systems, through the analysis of the terrain, and some local all kinds of material, water supply, sewage and preliminary to rain pipes for the line, again to water, waste water and preliminary estimate of the rain, then primary pipe diameter, laid. This series of calculations to satisfy the design standard. Of course I also reference books and related information pipeline, basically completed the task assigned by the teacher. Because this is the first time you are for pipeline design, in the design process will inevitably appear many problems, and hope the teacher to criticism.
As a major in engineering student, practice study and design is our own gain the knowledge and experience of important ways. We through the design, can use and deepen the comprehensive knowledge of the basic theories, basic skills, in order to cultivate students' independent analysis and problem solving ability is the main purpose, finally can skilled by using their knowledge to carry on the design

目 录
第1章 课程设计任务书--------------------------------6
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------------------------------------8
2.3 清水池调节容积-------------------------------------13
2.4 管网水力计算---------------------------------------16
2.5 管网平差-------------------------------------------20
2.6 消防校核-------------------------------------------24
第3 章 污水管网设计与计算--------------------------26
3.1 污水设计流量计算----------------------------------26
3.2 污水管道水力计算----------------------------------26
第4章 雨水管网设计与计算-------------------------29
4.1 雨水设计流量计算----------------------------------29
4.2 雨水管道水力计算----------------------------------29
第5章 设计总结--------------------------------------31
第6章 致谢 ---------------------------------32
附表一: 管网平差结果------------------------------------33
附表二： 消防校核平差结果--------------------------------39
附表三： 参考文献----------------------------------------44

第1章 课程设计任务书
一、 设计题目：安阳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
210
5
+
+
+
Ⅱ
200
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 70 %；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 11 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：2011-2012学年第一学期（第16、17周 12月12号-12月24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 、宋丰明、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
该城市有一条自东向西河和自南向北转向西流的水量充沛，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
2.2.1.1一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
210
717.68
150713
Ⅱ
200
1088.89
217778
安阳市位于河南省，总人口36.8491万，参考《给水排水管道系统》教材表4-2得，可知一区位于二分区，为中小城市城市。最高日综合生活用水定额为150～240 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 ：
Q1=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=240×150713/1000=42199.64
2.2.1.2一区工业用水量
（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=（360×35+840×25）×3/1000=100.8(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
用水量
最大班
1200
360
840
21.84
甲班
900
270
630
16.38
乙班
900
270
630
16.38
淋浴用水量：3000×0.3×0.7×0.06+3000×0.7×0.2×0.04=54.6(m3/d)
Q3=54.6(m3/d)
（3）工业生产用水量Q4：
Q4=16000 (m3/d)
2.2.1.3一区市政用水量Q5：
浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算；每天浇洒2次。
绿化用水量按2 L/ m2 计，由于面积太大浇洒面积按总面积的5%算
Q5＝(717.68/50%×20%×10-3×104×2
+717.68/50%×30%×2×10-3×104)×5%
＝717.68 (m3/d)
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。
Q6＝（Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5）×20%＝11814.544(m3/d)
2.2.1.5一区最高日用水量Qd：
Qd＝Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5+Q6＝70887.264 (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=80 L/s
2.2.1.7一区最高时用水量
Qh=3570.074m3/h=991.69 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，可知二区位于一分区，为中小城市。最高日综合生活用水定额为150～240 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 ：
Q1=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=240×217778/1000=52266.72
2.2.2.2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=（600×35+1400×25）×3/1000=168(m3/d)
（2）工业企业职工的淋浴用水量Q3：
B工厂：
班次
总人数
热车间人数
一般车间人数
用水量
最大班
2000
600
1000
51.2
甲班
1500
450
1050
38.4
乙班
1500
450
1050
38.4
淋浴用水量：Q3=5000×0.3×0.8×0.06+5000×0.7×0.4×0.04=128(m3/d)
（3）工业生产用水量Q4：Q4 =8000 (m3/d)
2.2.2.3市政用水量Q5：
浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算；每天浇洒2次。
绿化用水量按2 L/ m2 计，由于面积太大浇洒面积按总面积的5%算
Q5＝(1088.89/50%×30%×10-3×104×2
+1088.89/50%×20%×2×10-3×104)×5%
＝1088.89 (m3/d)
2.2.2.4 消防用水：
Q6 =11L/s=950.4(m3/d)
2.2.2.5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。
Q7＝（Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5 + Q6）×20%＝12520.402(m3/d)
2.2.2.6最高日用水量Qd：
Q8＝Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 + Q7＝75122.412 (m3/d)
2.2.2.7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55L/s，同时火灾次数为2次。该城市消防用水量为：
Q6＝2×55=110 L/s
2.2.2.8最高时用水量
从下表2 城市用水量变化情况表中可以看出，6--7点为用水最高时，最高
Qh=3656.146m3/h=1015.5961L/s
时间
用水量%
综合生活用水m3/h
职工生活用水m3/h
淋浴用水m3/h
工厂生产用水m3/h
火车站用水m3/h
市政用水m3/h
未预见用水m3/h
总用水量m3/h
总用水量%
0--1
2.53
1322.348
7
38.4
312.5
39.6

521.683
2241.531
2.98
1--2
2.45
1280.535
7

312.5
39.6

521.683
2161.318
2.88
2--3
2.50
1306.668
7

312.5
39.6

521.683
2187.451
2.91
3--4
2.53
1322.348
7

312.5
39.6
272.22
521.683
2475.351
3.30
4--5
2.57
1343.255
7

312.5
39.6
272.22
521.683
2496.258
3.33
5--6
3.09
1615.042
7

312.5
39.6

521.683
2495.825
3.32
6--7
5.31
2775.363
7

312.5
39.6

521.683
3656.146
4.87
7--8
4.92
2571.523
7

312.5
39.6

521.683
3452.306
4.60
8--9
5.17
2702.189
7
38.4
375
39.6

521.683
3683.872
4.90
9--10
5.10
2665.603
7

375
39.6

521.683
3608.886
4.80
10--11
5.21
2723.096
7

375
39.6

521.683
3666.379
4.88
11--12
5.21
2723.096
7

375
39.6

521.683
3666.379
4.88
12--13
5.09
2660.376
7

375
39.6

521.683
3603.659
4.80
13--14
4.81
2514.029
7

375
39.6

521.683
3457.312
4.60
14--15
4.99
2608.109
7

375
39.6

521.683
3551.392
4.73
15--16
4.70
2456.536
7

375
39.6
272.22
521.683
3672.039
4.89
16--17
4.62
2414.722
7
51.2
312.5
39.6
272.22
521.683
3618.925
4.82
17--18
4.97
2597.656
7

312.5
39.6

521.683
3478.439
4.63
18--19
5.18
2707.416
7

312.5
39.6

521.683
3588.199
4.77
19--20
4.89
2555.843
7

312.5
39.6

521.683
3436.626
4.57
20--21
4.39
2294.509
7

312.5
39.6

521.683
3175.292
4.23
21--22
4.17
2179.522
7

312.5
39.6

521.683
3060.305
4.07
22--23
3.12
1630.722
7

312.5
39.6

521.683
2511.505
3.35
23--24
2.48
1296.215
7

312.5
39.6

521.683
2176.998
2.89
总和
100
52266.72
168
128
8000
950.4
1088.88
12520.39
75122.39
100
2.3 清水池调节容积
表2：
2.3.1一区清水池调节容积，二级泵站供水情况如下表3
表3：
一区清水池调节容量计算
清水池调节容量计算 Kh=1.21
时间
用水量%
二泵站供水量%
一泵站供水量%
清水池调节容积%
0--1
3.02
3.02
4.17
-1.15
1--2
2.95
2.95
4.17
-1.22
2--3
2.98
2.98
4.16
-1.18
3--4
3.26
3.26
4.17
-0.91
4--5
3.28
3.28
4.17
-0.89
5--6
3.34
3.34
4.16
-0.82
6--7
4.66
4.66
4.17
0.49
7--8
4.43
4.43
4.17
0.26
8--9
5.02
5.02
4.16
0.86
9--10
4.97
4.97
4.17
0.80
10--11
5.04
5.04
4.17
0.87
11--12
5.04
5.04
4.16
0.88
12--13
4.96
4.96
4.17
0.79
13--14
4.80
4.80
4.17
0.63
14--15
4.91
4.91
4.16
0.75
15--16
4.98
4.98
4.17
0.81
16--17
4.52
4.52
4.17
0.35
17--18
4.45
4.45
4.16
0.29
18--19
4.57
4.57
4.17
0.40
19--20
4.41
4.41
4.17
0.24
20--21
4.11
4.11
4.16
-0.05
21--22
3.98
3.98
4.17
-0.19
22--23
3.35
3.35
4.17
-0.82
23--24
2.97
2.97
4.16
-1.19
总计
100
100
100
8.42
因此一区清水池调节容积按最高日用水量的8.42%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＝70887.264×8.42%+2×288+70887.264×7.5%＝11861.2524 m3
故W4取11861.2524 -11000=861.2524 m3
因此：清水池总容积W：
W＝11861.2524+861.2524＝12722.5048 m3
取整数为：W=13000 m3 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。
2.3.2二区清水池调节容积，二级泵站供水情况如下表4：
表4：
清水池调节容量计算 Kh=1.21
时间
用水量%
二泵站供水量%
一泵站供水量%
清水池调节容积%
0--1
2.98
2.98
4.17
-1.19
1--2
2.88
2.88
4.17
-1.29
2--3
2.91
2.91
4.16
-1.25
3--4
3.30
3.30
4.17
-0.87
4--5
3.33
3.33
4.17
-0.84
5--6
3.32
3.32
4.16
-0.84
6--7
4.87
4.87
4.17
0.70
7--8
4.60
4.60
4.17
0.43
8--9
4.90
4.90
4.16
0.74
9--10
4.80
4.80
4.17
0.63
10--11
4.88
4.88
4.17
0.71
11--12
4.88
4.88
4.16
0.72
12--13
4.80
4.80
4.17
0.63
13--14
4.60
4.60
4.17
0.43
14--15
4.73
4.73
4.16
0.57
15--16
4.89
4.89
4.17
0.72
16--17
4.82
4.82
4.17
0.65
17--18
4.63
4.63
4.16
0.47
18--19
4.77
4.77
4.17
0.60
19--20
4.57
4.57
4.17
0.40
20--21
4.23
4.23
4.16
0.07
21--22
4.07
4.07
4.17
-0.10
22--23
3.35
3.35
4.17
-0.82
23--24
2.89
2.89
4.16
-1.27
总计
100
100
100
8.47
因此二区清水池调节容积按最高日用水量的8.47%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＝75122.412×8.47%+2×396+75122.412×7.5% ＝ =12789.0492 m3
故W4取12789.0492-12000=789.0492 m3
因此：清水池总容积W：
W＝12789.0492+789.0492＝13578.0984m3
取整数为：W=13000 m3 二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。
2.4 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：
从各时段城市用水量变化情况表中可知：
一区： ∑q=（875 +4.2） m3/h=244.22 (L/s)
其中A厂244.22 L/s
二区：∑q=（375+7+39.6）m3/h=117.11 (L/s)。
其中B厂106.11 L/s，火车站 11 (L/s)
2.4.2比流量计算：
一区： qs=( Qh -∑q)/ ∑L
=（991.69-244.22）/13164.49
=0.056779 (L/(s.m))
二区： qs=( Qh -∑q)/ ∑L
=（1015.5961-117.11）/16347.69
=0.054961 (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；mq s—比流量
一区沿线流量按管段计算见表5
表5：
安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
800
800
0.056779
45.423
2--3
1100
1100
0.056779
62.457
3--4
1200
1200
0.056779
68.135
4--5
850
850
0.056779
48.262
5--6
1150
1150
0.056779
65.296
6--7
650
325
0.056779
18.453
7--8
1150
1150
0.056779
65.296
8--9
850
850
0.056779
48.262
9--10
1200
1200
0.056779
68.135
10--11
1100
1100
0.056779
62.457
11--12
450
450
0.056779
25.551
12--13
400
200
0.056779
11.356
13--1
450
225
0.056779
12.775
2--11
650
650
0.056779
36.906
3--10
650
650
0.056779
36.906
4--9
650
650
0.056779
36.906
5--8
650
650
0.056779
36.906
总和
13950
13200

749.483

二区管道沿线流量计算表6：
表6：
安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
400
400
0.054961
21.984
2--3
1150
1150
0.054961
63.205
3--4
800
800
0.054961
43.969
4--5
1200
1200
0.054961
65.953
5--6
540
540
0.054961
29.679
6--7
800
800
0.054961
43.969
7--8
800
800
0.054961
43.969
8--9
670
335
0.054961
18.412
9--10
800
800
0.054961
43.969
10--11
800
800
0.054961
43.969
11--12
1200
1200
0.054961
65.953
12--13
800
400
0.054961
21.984
13--14
1150
575
0.054961
31.603
14--15
1000
500
0.054961
27.481
15--16
500
250
0.054961
13.740
16--1
940
940
0.054961
51.663
2--14
1200
1200
0.054961
65.953
3--13
1200
1200
0.054961
65.953
4--12
1200
1200
0.054961
65.953
6--11
670
670
0.054961
36.824
7--10
670
670
0.054961
36.824
总和
18490
16430

903.009

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