给水排水管网课程设计说明书及计算书.docx
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给水排水管网课程设计说明书及计算书
前言
水是人类生活、工农业生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。
特别是在近代历史中，随着人类居住和生产的程式化进程，给水排水工程已经发展成为城市建设和工业生产的重要基础设施，成为人类生命健康安全和工农业科技与生产发展的基础保障。
给水排水系统是为人们的生活、生产、和消防提供用水和排除废水的设施的总称。
它是人类文明进步和城市化聚集居住的产物，是现代化城市最重要的基础设施之一，是城市社会文明、经济发展和现代化水平的重要标志。
尤其是在面临全球水资源极其缺乏的今天，给排水管网的作用显得尤为重要。
由于城市给排水系统在新的时期赋予了新的内涵，与人们的生产和生活息息相关。
看似平凡的规划设计却有着不平凡的现实意义，在满足规范和其它技术要求的条件下，根据城市的具体情况，科学规划设计城市给排水管网系统是一个非常重要的课题。
课程设计是学习计划的一个重要的实践性学习环节，是对前期所学基础理论、基本技能及专业知识的综合应用。
通过课程设计调动了我们学习的积极性和主动性，培养我们分析和解决实际问题的能力，为我们走向实际工作岗位，走向社会打下良好的基础。
本设计为玉树囊谦县香达镇给排水管道工程设计。
整个设计包括三大部分:
给水管网设计、排水管网设计。
给水管网的设计主要包括管网的定线、流量的设计计算、清水池容积的确定、管网的水力计算、管网平差和消防校核。
排水管网设计主要包括排水管网定线、设计流量计算和设计水力计算。
2.1.1给水系统的类型7
2.1.2给水管网布置的影响因素7
2.1.3管网系统布置原则8
2.1.4配水管网布置8
2.2.1设计用水量的组成9
2.2.2设计用水量的计算9
2.2.3管网水力计算13
2.3.1水泵选型的原则21
2.3.2二级泵站流量计算21
2.3.3二级泵站扬程的确定21
2.3.4水泵校核22
3.4.1污水管道的定线25
3.4.2控制点的确定25
3.4.3污水管道系统设计参数25
3.4.4污水管道上的主要构筑物26
3.5.1污水流量的计算27
3.5.2集中流量计算28
3.5.3污水干管设计流量计算28
3.5.4污水管道水力计算30
3.6.1管道平面图的绘制35
3.6.2管道剖面图的绘制35
第一章设计任务书
一、设计题目
囊谦县香达镇给水排水管网工程设计。
二、原始资料
1、囊谦县香达镇规划平面图1张，比例为1：
5000。
2、县城各区人口密度、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
160
4
+
+
3、县城中有下列工业企业，其具体位置见平面图：
1）A工厂，日用水量10000吨/天，最大班用水量：
4000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）B工厂，日用水量4000吨/天，最大班用水量：
2000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10%。
3）汽车站用水量为10L/s。
4、县城土质种类为Ⅱ级自重湿陷性黄土，地下水位深度为9米。
5、县城河流水位：
最高水位：
15米，最低水位：
5米，常水位：
10米。
6、县城地面覆盖情况：
地面种类
面积（%）
屋面
50
混凝土路面
25
草地
25
7、该县城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
18-9
19-0
20-1
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、县城给水管网设计
1）县城给水管网定线（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）平面图绘制。
2、县城排水管网设计
1）排水体制选择；
2）县城排水管网定线的说明（包括方案比较）；
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、《给排水管网系统》教材。
五、设计成果
1、设计说明书一份（包括前言、目录、设计说明、设计计算过程、总结）；
2、县城给水排水管道总平面布置图各1张，比例尺为1：
5000（1号图）；
3、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、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）；
2、按时完成设计任务。
七、其他
1、设计时间：
2011-2012学年第二学期（三周）；
2、设计指导教师：
佟勇。
2012-05-29
第二章给水管网设计说明与计算
2.1给水管网的设计说明
2.1.1给水系统的类型
按照城市规划，水源情况，城市地形，用户对水量、水质和水压要求等方面的不同情况，给水系统可有多种布置方式。
（1）统一给水系统
按照生活饮用水水质标准，有统一管网供给生活、生产和消防用水。
（2）分质给水系统
对个别用量大，水质要求较低或特殊的工业用水，可单独设置管网供应。
（3）分压给水系统
根据给水区压力的不同，可采用分压给水系统。
（4）分区给水系统
地形条件对给水系统的布置很有影响。
将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。
分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的现象，减少爆管的概率和泵站能量的浪费。
（5）工业给水系统
综上所述，结合实际情况，该县城有一条水量充沛的河流穿城而过，其水质良好，可以作为生活饮用水水源，该县城地形较为平坦，街区分布比较均匀，各工业企业对水质无特殊要求，因而采用统一给水管网系统。
2.1.2给水管网布置的影响因素
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。
考虑的要点有下：
（1）城市规划的影响：
给水系统的设置，应密切配合城市和工业区的建设规划，做到统盘考虑分期建设，既能及时供应生产生活和消防用水，又能适应今后发展的需要
（2）水源的影响：
本设计采用地表水并从河流上游取水。
2.1.3管网系统布置原则
给水管网包括输水管渠和配水管网两大部分。
要求能够供给用户所需水量，保证不间断供水，同时要保证配水管网足够的水压。
（1）按照城市总体规划，确定给水系统服务范围和建设规模，结合当地实际情况布置给水管网，压进行多方案技术经济比较。
（2）分清主次，先进行输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线与设施。
（3）尽量缩短管线长度，尽量减少拆迁，少占农田，节约工程投资与运行管理费用。
（4）协调好与其它管道、电缆和道路等工程的关系。
（5）保证供水具有安全可靠性。
（6）管渠的施工、运行和维护方便。
（7）远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。
2.1.4配水管网布置
给水管网遍布整个给水区，根据管道的功能，可划分为干管、分配管、接户管三类。
干管的主要作用是输水至城市各用水地区，同时也为沿线用户配水，起管径一般在100mm以上，分配管的主要作用是把干管输送来的谁配给接户管和消火栓，起管径一般不予计算，均由消防流量来确定。
干管和分配管的管径并无明确的界限，应视规模确定。
干管通常遵循下列原则进行布置：
（1）干管布置的主要方向应按供水主要流向眼神，而供水的流向则取决于最大用水户或水塔等调节构筑物的位置。
（2）为了保证过供水可靠，通常按照主要流向布置几条平行的干管，其间用连接管连接，这些管线在道路下以最短的距离到达用水量大的主要用户。
（3）干管一般按规划道路布置，尽量避免在高级路面或重要道路下敷设。
管线在道路下的平面位置和高程应符合城市地下管线综合设计的要求。
（4）干管的高处应布置排气阀，低处应设泄水阀，干管上应为安装消火栓预留直观，消火栓的兼具不应大于120m。
（5）干管的布置应考虑发展和分期建设的要求，并留有余地。
配水管网的布置形式，根据城市规划、用户分布以及用户对用水的安全可靠
性的要求程度等，分成树状网和环状网。
在本设计中采用的是环状网，当任意一段管线损坏时，闸阀可以将它与其余管线隔开进行检修，不影响其余管线的供水，使供水的地区大为缩小，同时，环状网还可以大大减轻因水锤现象所产生的危害。
2.2给水管网设计计算
2.2.1设计用水量的组成
（1）综合生活用水量，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水；
（2）工业企业生产用水和工作人员生活用水量；
（3）消防用水量；
（4）市政用水量，主要指浇洒道路和绿地用水量；
（5）未预见用水量及给水管网漏失水量。
2.2.2设计用水量的计算
（1）最高日用水量计算
由设计资料所给平面图计算出该城镇居民用地的面积为81.87公顷，所以总人口数为81.87×160=13099人，取13100人计算。
查《给排水管网系统》教材附录中：
附表1（b）,可知该城镇位于三区，为中小城市，综合生活用水定额为130～230L/cap·d，取150L/cap·d进行计算，自来水用水普及率为100%。
1综合生活用水量
式中q——最高日生活用水量定额m³/（d·cap）
N——设计年限内计划人口数
f——自来水普及率，%。
则
2工业生产用水量
工业企业职工的生活用水量q1：
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.
工业企业职工的淋浴用水量q2：
A工厂淋浴用水量：
60×（3000×30%×80%）/1000+40×（3000×70%×20%）/1000=60m3/d=0.69L/s
B工厂淋浴用水量：
60×（5000×30%×80%）/1000+40×（5000×70%×10%）/1000=86m3/d=1.00L/s
q2=60+86=146m3/d=1.69L/s
工业生产用水量q3：
q3=10000+4000=14000m3/d
汽车站用水量q4：
q4=10L/s=864m3/d
3浇洒道路和绿地用水
查《给排水管网系统》教材P118页可知：
浇洒道路用水量为每平方米路面每次1.0～2.0L，每日2～3次。
大面积绿化用水量采用1.5～4.0L/（m²·d）
该设计中浇洒道路用水量取1.5L，每天浇洒2次，大面积绿地用水量取2.0L/（m²·d）。
根据设计平面图中计算可得：
道路面积20.3万平方米，绿地面积20.3万平方米
浇洒道路和大面积绿化所需的水量
Q3=（1.5×203000×2+2×203000）÷1000=1015（m³/d）
4管网漏失水量
城市未预见水量及管网漏失水量按最高日用水量的15%-25%计。
本设计取未预见水量系数为20%
⑤最高日用水量
（2）最高日平均时用水量
（3）最高日最高时用水量
已知资料中给出该县城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
18-9
19-0
20-1
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
绘制如下最高日用水量变化曲线：
时间
占
最
高
日
用
水
量
百
分
比
%
2
2.78
从上表可以看出，6-7点为用水最高时，所以时变化系数为
（4）清水池和水塔有效容积的计算
清水池与水塔的调节容积计算数据见下表：
小时
给水处理供水量（%）
供水泵站供水量（%）
清水池调节容积计算（%）
水塔调节容积计算（%）
设置水塔
不设水塔
设置水塔
（1）
（2）
（3）
（4）
（2）-（3）
∑
（3）-（4）
∑
0~1
4.17
2.78
2.53
1.39
1.39
0.25
0.25
1~2
4.17
2.78
2.45
1.39
2.78
0.33
0.58
2~3
4.16
2.78
2.50
1.38
4.16
0.28
0.86
3~4
4.17
2.78
2.53
1.39
5.55
0.25
1.11
4~5
4.17
2.78
2.57
1.39
6.94
0.21
1.32
5~6
4.16
2.78
3.09
1.38
8.32
-0.31
1.01
6~7
4.17
5.00
5.31
-0.83
7.49
-0.31
0.70
7~8
4.17
5.00
4.92
-0.83
6.66
0.08
0.62
8~9
4.16
5.00
5.17
-0.84
5.82
-0.17
0.45
9~10
4.17
4.99
5.10
-0.82
5.00
-0.10
0.35
10~11
4.17
5.00
5.21
-0.83
4.17
-0.21
0.14
11~12
4.16
5.00
5.21
-0.84
3.33
-0.21
-0.09
12~13
4.17
5.00
5.09
-0.83
2.50
-0.09
-0.18
13~14
4.17
5.00
4.81
-0.83
1.67
0.19
0.03
14~15
4.16
4.99
4.99
-0.83
0.84
0.01
0.04
15~16
4.17
5.00
4.70
-0.83
0.01
0.30
0.34
16~17
4.17
5.00
4.62
-0.83
-0.82
0.38
0.72
17~18
4.16
5.00
4.97
-0.84
-1.66
0.03
0.75
18~19
4.17
5.00
5.18
-0.83
-2.49
-0.18
0.57
19~20
4.17
5.00
4.89
-0.83
-3.32
0.11
0.68
20~21
4.16
5.00
4.39
-0.84
-4.16
0.61
1.29
21~22
4.17
2.78
4.17
1.39
-2.77
-1.39
-0.10
22~23
4.17
2.78
3.12
1.39
-1.38
-0.34
-0.44
23~24
4.16
2.78
2.48
1.38
0.00
0.30
-0.14
累计
100.00
100.00
100.00
调节容积=12.48
调节容积=1.76
清水池设计有效容积为：
式中：
W1——调节容积，m³；根据上表可知为最高日用水量的12.48%。
W2——消防贮水量，m³，按2～3h火灾延续时间计算，本设计采用2h一次用水量45L/s
W3——水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，m³，等于最高日用水量的5%～10%
W4——安全储量，m³，为避免清水池抽空，清水池可保留一定水深（0.5m）作为安全储量
则
水塔有效容积W塔
W塔=W1+W2
其中
W1—调节容积，m3。
根据上表可知为最高日用水量的1.76%。
W1=1.76%×21684=381.64m3
W2—消防贮水量，m3。
按10min室内消防用水量计算。
W2=15×10×600÷1000=9m3
W塔=381.64+9=390.64m3
2.2.3管网水力计算
1）水方案的确定
该城市地势西北高，中间河流低，西高东低，最高标高3680.4米，最低标高3620.4米，地势差60米，河流方向由西向东，居民区沿河流两岸较集中，工业区位于河流下游。
同时综合以上因素考虑，选定统一供水方案。
具体位置如下图：
2）管网定线取决于城市平面布置，供水区地形，水源和调节水池位置，街区和大工业集中用水等。
考虑城市近，远期发展，管网布置成环状与枝状结合。
为满足用户供水要求，其定线满足：
干管的间距一般采用500-800m，两干管的连接间距为800-1000m，允许有个别管段不符合上叙规则。
其管网布置图如下。
方案一：
方案二：
工厂A
工厂B
方案比较：
方案二环状管网覆盖面积更大，供水更稳定，但花费大且工程量大，绘出管网简图如下图，考虑到该镇为小镇且人口较少，故不选择此方案
12
11
230m
0
3
13
370m
240m
780m
1370m
1300m
I
II
2
1
高位水箱
600m
450m
790m
1190m
1150m
6
5
III
IV
4
180m
200m
280m
10
110m
1080m
9
8
7
1050m
水塔
方案一相对较为经济合理，且对于该镇供水已足够，故选择方案一，所绘管网简图如下：
5
3
90
140
550
1680
750
4
1
0
2
160
2000
630
8
6
170
7
1620
350
13
10
9
430
270
15
400
570
14
12
11
按照以上的定线，确定主要的供水方向，统计管网各管段的长度，计算集中流量、比流量、沿线流量、节点流量
（1）比流量计算
城镇供水区总面积∑A=81.87ha。
管道配水长度，两侧无用水的输水管，配水长度为零，单侧用水管段的配水长度取其实际长度的50%。
各管段长度和配水长度
管段编号
0--1
1--2
2--3
2--4
4--5
4--6
1--7
7--8
管段长度（m）
750
1680
90
550
340
420
630
2170
配水长度（m）
0
1420
45
160
100
260
315
1085
管段编号
7--9
9--13
9--10
10-11
9--12
11--12
12--14
15--11
管段长度（m）
170
1620
350
430
270
570
480
190
配水长度（m）
0
810
175
215
120
450
480
0
最高时集中用水流量
集中用水户名称
工厂A
工厂B
汽车站
集中用水流量（L/s）
116.44
47.29
10
所处位置节点编号
2
13
8
qs=
其中
—大用户集中用水量之和
—配水干管总长度，不包括穿越广场，公园等无建筑物地区的管线，对于单侧供水，管道长度按1/2计算。
（2）沿线流量计算
各管段沿线流量见下表。
管段/节点标号
管段配水长度（m）
管段沿线流量（L/s）
节点设计流量计算（L/s）
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量
0--1/0
0
0
0
250.30
-250.30
1--2/1
1420
35.93
21.95
21.95
2--3/2
45
1.14
116.44
20.56
137.00
--/3
0.57
0.57
2--4/4
160
4.04
6.58
6.58
4--5/5
100
2.53
1.27
1.27
4--6/6
260
6.58
3.29
3.29
1--7/7
315
7.97
17.71
17.71
7--8/8
1085
27.45
10
13.73
23.73
7--9/9
0
0
14.11
14.11
9--13/13
820
20.75
47.29
10.38
57.67
9--10/10
175
4.43
4.94
4.94
10--11/11
215
5.44
8.42
8.42
9--12/12
120
3.04
13.29
13.29
11--12
450
11.39
—
—
—
—
12--14/14
480
12.14
6.07
6.07
15-11/15
0
0
0
68.43
-68.43
合计
5635
142.83
176.32
142.41
318.73
0
（3）节点流量计算
，其中节点2，8，13有集中流量，分别为116.44L/s、10L/s、47.29L/s。
各节点流量见上表。
流量分配初拟管径
管段编号
0--1
1--2
2--3
2--4
4--5
4--6
1--7
7--8
设计流量（L/s）
-250.30
148.71
0.57
11.14
1.27
3.29
79.64
23.73
经济流速（m/s）
1
1
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
计算管径（mm）
564
435
30
133
45
72
356
194
设计管径（mm）
600
600
100
200
100
100
400
300
管段编号
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