毕业设计常州某住宅小区市政给排水管网设计.docx

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毕业设计常州某住宅小区市政给排水管网设计

常州某住宅小区市政给排水管网设计

摘要：

本次毕业设计对象为常州市某住宅小区，设计范围为道路红线范围内的室外给水排水管道。

该小区位于郊区，采用城市自来水为供水水源，引入两路自来水管在小区内形成环状管网，供应小区生活及消防用水。

小区建筑按二类高层设计，小区排水体制采用雨污分流制，小区雨、污水最终接入小区外的市政雨、污水干管。

根据国家现行的设计施工规范和总图专业提供的总平面图、设计原始资料来布置雨、污管网，并选择合理的定线方案，阐述采用的管材、埋设深度、接口形式、雨水口、检查井和消火栓的布置原则。

对给水、污水、雨水管网进行相关的水力计算，确定管径等水力参数。

从满足人们优良生活环境和确保小区给排水管网的安全环保可持续发展的角度出发，合理布局，创造一个环境优美、设施齐全的新型住宅小区。

关键词：

水力计算；管网布置；给水管网；排水管网；雨水管网

Municipalwatersupplyanddrainagenetworkdesignfor

aresidentialareainChangzhou

Abstract:

ThegraduationdesignobjectisforaresidentialareainChangzhou.Thedesignareaisoutdoorwaterdrainagepipelineswithinthescopeoftheredlineoftheload.Thehousingdistrictislocatedinthesuburbs,tapwatersupplysourcebycityforintroducingtworoadwaterpipescompoundinginacircularpipenetworkforvillagelifeandfirewater.ThedesignoftheresidentialareaaccordingtoClass-1residentialincludesrainandsewagedrainagesystem.Communityrainwateroutsidethemunicipaldistrictfinalgoestoraintrunksewers.Thedrainagesysteminthedistrictadaptsshuntingsystemofrainanddirtywater.Accordingtotheprincipleofthecurrentnationaldesign,constructionstandardsandtheprincipleofthegeneralplanwhichprovidesprofessionaldesignandgeneralinformationonoriginalpipelinelayoutIchosethereasonableplan.AndthenIexplaintheusingpipes,theembeddingdepth,theformofinterfaceandgully.Finally,IcheckthearrangementofPenstockanddesignofwatersupply,sewageandrainsystem.AndIdosomehydrauliccalculationtothesupplyingwater,dirtywaterandrainingwater.Tomeettheneedofpeoplelivingintheenvironment,ensurethesafetyofcommunitywatersupplyanddrainagenetworkandforthesustainabledevelopmentofenvironmentalprotection,rationaldistribution,weshouldcreateabeautifulenvironment,anewresidentialdistrictfacility.

Keywords：

hydrauliccalculation;networklayout;watersupplypipe;sewagepipe;rainingpipe

术语表

1、给水系统watersupplysystem

由取水、输水、水质处理和配水等设施所组成的总体。

2、综合生活用水demandfordomesticandpublicuse

居民日常生活用水以及公共建筑和设施用水的总称。

3、浇洒道路用水streetflushingdemand,roadwatering

对城镇道路进行保养、清洗、降温和消尘等所需用的水。

4、绿地用水greengrasssprinkling

市政绿地等所需用的水。

5、日变化系数dailyvariationcoefficient

最高日供水量与平均日供水量的比值。

6、时变化系数hourlyvariationcoefficient

最高日最高时供水量与该日平均时供水量的比值。

7、最小服务水头minimumservicehead

配水管网在用户接管点处应维持的最小水头。

8、水头损失headloss

水通过管渠、设备、构筑物等引起的能耗。

9、环状管网looppipenetwork

配水管网的一种布置形式，管道纵横相互接通，形成环状。

10、枝状管网branchsystem

配水管网的一种布置形式，干管和支管分明，形成树枝状。

11、传输流量flowfeedingthereservoirinnetwork

水厂向设在配水管网中的调节构筑物输送的水量。

12、排水工程sewerageengineering,wastewaterengineering

收集、输送、处理、再生和设置污水和雨水工程。

13、排水系统sewersystem

收集、输送、处理、再生和设置污水和雨水的设施以一定方式组合成的总体。

14、排水设施wastewaterfacilities

排水工程中的管道、构筑物和设备等的统称。

15、合流制combinedsystem

用同一管渠系统收集和输送城镇污水和雨水的排水方式。

16、分流制separatesystem

用不同管渠系统分别收集和输送各种城镇污水和雨水的排水方式。

17、总变化系数peakvariationfactor

最高日最高时污水量与平均时污水量的比值。

18、径流系数runoffcoefficient

一定汇水面积内地面径流水量与降雨量的比值。

19、暴雨强度rainfallintensity

在某一历时内的平均降雨量，即单位时间内的降雨强度。

工程上常用单位时间单位面积内的降雨体积来表示。

20、重现期recurrenceinterval

在一定长的统计期内，等于或大于某暴雨强度的降雨出现一次的平均间隔时间。

21、降雨历时durationofrainfall

降雨过程中的任意连续时段。

22、汇水面积catchmentsarea

雨水管渠汇集降雨的时间。

23、地面集水时间inlettime，concentrationtime

雨水从相应汇水面积的最远点地面径流到雨水管渠入口的时间。

1引言

改革开放以来，随着我国经济平稳高速发展，建筑业也迅速壮大，建筑业随之成为国民经济的重要组成部分。

随着城市化水平的不断提高，城市居住小区建设力度不断加大，小区室外给排水管网的设计作为小区基础设施建设的重要内容，显得尤为重要[1]。

为了更好地衔接城市市政供排水管网与小区建筑内部给排水系统的关系，完善小区室外供排水管网的设计，更好的服务于人们的日常生活，我们必须谨慎的对待这一工程任务。

在进行管道基础规划时，各种流量的计算，管道的选材、布线和综合设计往往会成为问题。

因此，管道的综合规划设计是我们要面对的新挑战。

本次设计就小区的基本情况，在实用、安全、经济和美观等个方面综合考虑设计，结合工程特点，做出最优方案。

1.1工程概况

本设计依据国家现行的设计和施工规范和总图专业提供的总平面图进行设计。

设计对象为常州市某住宅小区，设计范围为道路红线范围内的室外给水排水管道及其附属构筑物。

该小区位于郊区，总占地面积约为3.3万m2，户均人口以3.5人计，小区绿地面积约2300m2，居民总数约为3200人，居民生活用水量标准为220升/人.天。

采用城市自来水为供水水源，引入两路自来水管在小区内形成环状管网，供应小区生活及消防用水。

市政给水管接入处的最低水压0.24MPa。

小区建筑按二类高层设计，室内消防用水量30L/s，室外消防用水量40L/s，小区排水体制采用雨污分流制，小区雨、污水最终接入小区外的市政雨、污水干管。

污水管起点埋深设为1.20m，雨水管起点埋深设为0.90m。

小区暴雨强度公式中设计暴雨重现期为2年，地面集水时间5分钟，小区综合径流系数取0.65。

小区地势较为平坦，地质条件良好，冬季室外最大冻土深度为8cm。

1.2管线综合设计

随着社会经济的发展及人民生活水平的提高.城市、社区道路下的市政管线也日益复杂。

在室外给排水管道的布置过程中，应与城市直埋电力、电信、热力、燃气等管线等进行管线综合[2]。

对于管道综合，一般应按下列规定进行布置。

住宅小区室外给排水管网设计，与市政给排水管网、厂区管网等设计相比较，差别较大，应针对其特点进行设计，不能完全照搬[3]。

在进行管线综合设计时应注意以下原则：

（1）各种管道的平面排列不得重叠，并尽量减少和避免相互交叉。

（2）各种管道应尽量和道路中心线或主要建筑线平行敷设。

（3）管道与铁路、道路和管沟交叉时，应尽量垂直于铁路、道路和管沟中心线。

（4）给水管和污水管交叉时，给水管应敷设在污水管和合流污水管的上面。

（5）管道排列时，应注意其用途、相互联系及彼此间可能产生的影响。

如污水管应远离生活饮用水管，直流电力电缆不应与其他金属管靠近，以免增加后者的腐蚀等。

（6）干管应靠近主要使用单位以及连接支管最多的一侧。

（7）给水管道、循环水管道允许与热力管管沟同沟敷设。

（8）架空管道不得影响运输、人行交通及建筑物的自然采光。

（9）给水管道的埋设深度应满足管道内水流不被冰冻或增高温度。

1.2.1平面布置

小区内管网的平面布置较为复杂，主要是：

（1）由于受经济利益的影响，房地产开发商往往要求最大限度地利用现有土地面积，在小区做总体规划时，往往更多考虑的是在满足规范的最低要求下，如何得到最大的建筑面积，使得可供管线通过的空间较为狭窄；

（2）小区内部管线种类较多，通常有雨水、污水、给水、电力、电信、热力、热水、燃气、有线电视、宽带网等近十种管线，同时还有化粪池、检查井、进水井、变压器、热交换站、灯杆等附属设施，这就使得管网平面布置更加困难。

针对以上特点，小区内的管网平面布置首先遵循以下几个原则：

（1）所有管线尽量与道路及建筑物平行布置，减少相互交叉；

（2）管线与管线、管线与道路交叉时，应尽量垂直交叉；

（3）检查井较多的管线应尽量布置在人行道或绿地下面，减少路面检查井数量；

（4）能够同沟敷设的管线应同沟敷设，如弱电系统、热水、热力系统等，尽量少占管位；

（5）相互间易产生污染或危险的管线应尽量远离，如给水管和污水管、电力与燃气管等；

（6）化粪池、变压器、热交换站等附属设施应尽量布置在小区周边隐蔽处。

1.2.2竖向布置

在小区管网中：

（1）输送液体的重力流管，如雨水、污水等，此类管线一般管径较大；

（2）输送气体或液体的压力流管，如燃气、热力、给水、热水等，此类管线一般管径中等；

（3）传送电子信号等的导线类，如电力、电信、有线电视、宽带网等，此类管线一般截面较小。

小区管线竖向布置的原则是：

（1）在规范允许的范围内，尽量减少管线埋深;

（2）保证建筑排出管顺利接入；

（3）当不同管线相交时，有压管让无压管，小管让大管。

因此，竖向设计首先应布置好雨水、污水管的高程。

小区雨水、污水管的埋深往往受两个控点的制约，一个是市政管网的高程，应保证小区内排水管高程能够顺利接入市政管网，另一个是管线距市政管网接入点最远处的埋深，该埋深不能过小，应满足最小覆土和建筑排出管接入的两点要求。

一般小区内雨水管埋深较小，污水管埋深较大，这与市政管网的竖向布置特点相吻合。

但由于小区污染水管范围较大，其管线长度往往远远超过雨水管，为减少工程造价，在市政管网高程允许的前提下，在确定高程时也可将雨水管高程确定得高于污水管线高程[4]。

1.2.3管线之间遇到矛盾时的处理原则

（1）临时管线避让永久管线；

（2）小管线避让大管线；

（3）压力管线避让重力自流管线；

（4）可弯曲管线避让不可弯曲管线；

（5）造价低管线避让造价高管线；

（6）规划管线避让现状管线。

在以上管线规划设计原则上，结合实际情况进行合理的各种专项设计，就能大大避免工程变更所造成的系列问题，取得良好的经济效益和社会效益。

2给水管网设计

2.1给水管网设计依据

2.1.1给水方式

本小区建筑按二类高层建筑设计，采用城市自来水为供水水源，接入处的最低水压为0.24Mpa，为了既满足建筑小区的供水又节省管网设备投资和节省能耗，在小区内应采用直接给水和加压给水相结合的供水方式，供应小区的生活用水和消防用水。

2.1.2给水管网布置与敷设措施

作为居住区开发建设主要配套基础工程之一的给水管道工程，在设计中应以区规划设计的三级结构理论为依据，并与之相协调，根据该理论来考虑其管网的布置。

居民小区给水管网系统是沿区内城市道路和小区主干道路敷设的，该小区管网其实是市政管网的一部分，为保证其供水的安全性，布置成环状网，并适当的布置枝状网，以利于降低工程造价。

为满足《建筑设计防火规范》中对室外给水管网的要求，小区管路上设置消火栓距不大于120米，对于住宅小区而言该距离可适当放大。

小区给水管道的布置、敷设按有关规定具体措施有以下几点：

（1）小区干管一般设计为环网或与城市给水管网连成环状，小区支管和进户管可布置成树状。

（2）小区干管适宜沿用水量较大的地段布置，以最短距离向大用户供水。

（3）给水管道宜与道路中心线或主要建筑物呈平行敷设，并尽量减少与其他支管的交叉。

（4）生活饮用水给水管网，不得与非生活饮用水给水管网直接连接。

在特殊情况下，以生活饮用水作为其他用水的备用水源，必须征得当地卫生和有关部门同意后，才能让两者连接，但连接处应采取有关措施，防止污染生活用水。

（5）市政生活饮用水的给水管网不得与小区自设水源的给水管网连接，应采取有效措施，并征得当地卫生和有关部门的同意。

（6）生活饮用水管道，应避免穿越垃圾堆，毒物污染区，如必须穿过时应采取防护措施。

（7）给水管道的埋设深度，应根据土壤的冰冻深度、外部荷载、管材强度和其他管道交叉，以及当地管道埋深的经验等因素确定，一般按冰冻线以下200mm敷设，但管顶覆土深度不小于0.7m。

（8）金属给水管一般不做基础，但对通过回填垃圾、建筑废料、流沙层、沼泽地以及不平整的岩石层等地段，应做垫层或基础，非金属给水管一般做垫层或基础。

（9）给水管道应根据地形情况，在最高处设置排气阀，但在最低处设置泄水阀或排水阀。

（10）给水管道应在垂直或水平方向拐弯处的支墩位置，根据管径、转弯角度、试压标准及接口摩擦力等因素通过计算来确定。

（11）铸铁管的外壁应涂刷沥青保护层，钢管外壁缠包纤维布并涂刷沥青层；金属管道内水流腐蚀性较强时，应使用符合饮用水卫生的橡胶、塑料、水泥砂浆及防腐涂料等衬里。

（12）给水管道应根据供水压力采取防止、消除或减轻水锤破坏作用的措施。

（13）敷设管道时，其中心转折角大于2°时，应设置弯头或乙字管等管件。

2.1.3设计用水定额

（1）居民用水量定额

城市居民生活用水量由城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率等因素确定。

这些因素随着城市规模的大小而变化。

通常，住房条件较好、给水设备较完善、居民生活水平相对较高的大城市，生活用水量定额也较高。

我国幅员辽阔，各城市的水资源和气候条件不同，生活习惯各异，所以人均用水量也有较大的差别。

即使用水人口相同的城市，因城市地理位置和水源等条件不同，用水量也可以相差很大。

一般来说，我国东南地区、沿海经济开发特区和旅游城市，因水资源丰富，气候较好，经济比较发达，用水量普遍高于水源短缺、气候寒冷的西北地区。

影响设计用水量的因素很多，设计时，如缺乏实际用水量资料，则居民生活用水定额和综合用水定额可参照《室外给水设计规范》的规定。

本设计的综合用水量标准是220L/人·天。

（2）消防用水量

消防用水只在火灾时使用，历时短暂，但从数量上来说，它在城市用水量中占有一定的比例，尤其是中小城市，所占比例甚大。

消防用水量、水压和火灾延续时间等，应该按照现行的《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等执行。

城市或居住区的室外消防用水量，应按同时发生的火灾数和一次灭火的用水量确定。

工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量，可按同时发生的火灾数和一次灭火的用水量确定。

2.1.4用水量变化

无论是生活或生产用水，用水量经常在变化。

生活用水量随着生活习惯和气候而变化，如假期比平日高，夏季比冬季用水多；从我国大中城市的用水情况可以看出，在一天内又以早晨起床前后和晚饭前后用水量多。

用水量定额只是一个平均值，在设计时还须考虑每日、每时的用水量变化。

在设计规定的年限内，用水最多一日的用水量，叫做最高日用水量，一般以确定给水系统中各类设施的规模。

在一年中，最高日用水量与平均日用水量的比值，叫做日变化系数Kd，根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给排水设施程度，其值为1.1～1.2。

在最高日内，每小时的用水量也是变化的，变化幅度和居民数、房屋设备类型、职工上班时间和班次等有关。

最高一小时用水量与平均时用水量的比值，叫做时变化系数Kh，该值在1.3～1.6之间。

大城市的用水比较均匀，Kh值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。

2.1.5管网水力计算的流量

（1）比流量

假定用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管管线单位长度的流量，叫做比流量。

式中qs—比流量，L/（s·m）；

Q—管网总用水量，L/s；

∑q—大户集中用水量总和，L/s；

∑l—干管总长度，m，不包括穿越广场、公园等无建筑物地区的管线；只有一侧配水的管线，长度按一半计算。

（2）沿线流量

根据比流量可求出各管段沿线流量的公式如下：

公式中：

q1—沿线流量，L/s；

l—该管段的长度，m。

整个管网的沿线流量总合∑q1，等于qs∑l。

其值等于管网供给的总用水量减去大户集中用水总量，即等于Q-∑q。

（3）节点流量

管网中任一段的流量，有两部分组成：

一部分是沿该管段长度L配水的沿线流量q1，另一部分是通过该管段输水到以后管段的转输流量qt。

转输流量沿整个管段不变，而沿线流量由于管段沿线配水，所以管段中的流量顺水流方向逐渐减小，到管段末端只剩下转输流量。

按照用水量在全部干管上均匀分配的假定求出沿线流量，只有一种仅近似的方法。

因此每一管段的沿线流量是沿管线分配的。

对于流量变化的管段，难以确定管径和水头损失，所以有必要将沿线流量转化成从节点流出的流量。

这样，沿线不再有流量流出，即管段中的流量不再沿管线变化，就可以根据该流量确定管径。

为了便于管网计算，通常采用统一α=0.5，即将沿线流量折半作为管段两端的节点流量，在解决工程问题时已经足够。

因此，管网任一节点的节点流量为：

qi＝α∑q1＝0.5∑q1

即任一点i的节点流量∑q1等于与该节点相连各管段的沿线流量qi总和的一半。

2.1.6管径计算

确定管网中每一管段的直径是输水和配水系统设计计算的主要课题之一。

管段的直径应按分配后的流量确定。

因为：

=

式中A—水管断面积，m

。

所以，各管段的管径按下式计算：

=

式中D—管段直径，m；

q—管段流量，m3/s；

v—流速，m/s。

从上式可知，管径不但和管段流量有关，而且和流速的大小有关，如管段的流量已知但是流速未定，管径还是无法确定，因此要确定管径必须先选定流速。

为了防止管网因水锤现象出现事故，最大设计流速不应超过2.5～3m/s；在输送浑浊原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，最低流速通常不得小于0.6m/s。

可见技术上允许的流速幅度是较大的。

因此，需在上述流速范围内，根据当地的经济条件，考虑管网的造价和经营管理费用，来选定合适的流速。

由于水管有标准管径，如200mm，250mm……等，分档不多，按经济管径方法算出的不一定就是标准管径，这时可选用相近的标准管径。

由于实际管网的复杂性，加之情况在不断变化，例如流量在不断增长，管网逐步扩展，许多经济指标如水管价格、电费等也随时变化，要从理论上计算管网造价和管理费用相当复杂且有一定的难度。

在条件不具备时，设计中也可采用平均经济流速（如下表2.1）来确定管径，得出的是近似经济管径。

表2.1管径与平均经济流速的关系表

管径（mm）平均经济流速（m/s）

100~4000.6~0.9

＞4000.9~1.4

选取经济流速和确定管径时，可以考虑以下原则：

（1）一般大管径可以取较大的经济流速，一般小管径可以取较小的经济流速。

（2）管段设计流量占整个管网供水流量比例较小时取较大的经济流速，反之娶较小的经济流速。

（3）从供水泵站到控制点的管线上的管段可取较小的经济流速，其余管段可取较大的经济流速。

（4）管线造价较高而电价相对较低时，取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。

（5）重力供水时，各管段的经济管径或经济流速按充分利用地形高差来决定。

（6）根据经济流速计算出的管径如果不符合市售标准管径时，可以选用相近的标准管径。

（7）当管网有多个水源或设置水塔时，选择管径时要适当放大。

（8）重要的输水管，应采用平行双条管道，每条管道直径按设计流量的50%确定，对于较长距离的输水管，中间应设置两处以上的连通管，并安装切换阀门，以便事故时能够实现局部隔离，保证达到设计规范要求的70%以上供水量[5]。

2.1.7管网水头损失计算

水的流动有层流，紊流及介于两者之间的过度流三种状态，不同流量下的水流阻力特性不同，给水管网进行水力计算时均按紊流考虑。

在给水管网中，由于管道长度较大，沿程水头损失一般远大于局部水头损失，所以在计算时一般将局部阻力转换成等效长度的管道沿程水头损失进行计算，局部水头损失通常取沿程水头损失的15%~25%。

管段水头损失计算：

=λ

·

=

·l=

（m）

h—管段沿程损失；

i—单位管段长度的水头损失，或称水力坡度；

λ—管道阻力系数，与管壁表面粗糙度有关；

l—管段长度（m