给排水管网设计.docx

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给排水管网设计

给排水管网综合设计说明书参考目录

第一篇给排水管网综合设计说明书

第1章设计原始资料与设计任务

第2章给排水管道设计

2.1设计方案比较

2.1.1给水系统的体制及选择

2.1.2净水厂的位置选择

2.1.3二级泵站供水方案设计

2.2给水管道设计

2.2.1管道定线

2.2.2给水管道的水力计算

2.2.3给水管道的管材、接口及附件

第3章排水管道设计

3.1设计方案比选

3.1.1排水系统的体制及选择

3.1.2工业废水的处理与排放

3.1.3污水处理厂个数和厂址的选择

3.1.4跌水井的设置原则

3.1.5检查井的设置原则

3.2污水管道设计

3.2.1管道定线

3.2.2污水管道的水力计算

3.2.3污水干管的敷设方式、管材、接口及管道衔接

3.2.4污水主干管主要工程量表

3.3雨水管渠设计

3.3.1管渠定线

3.3.2管渠水力计算

3.3.3雨水管渠的敷设方式、管材及接口

3.3.4雨水管网主要工程量表

第4章给水管道综合设计

4.1管网综合设计的原则

4.2设计范围及内容

4.3各管线现状

4.4各管网布置方案、管道材料记主要设计参数

4.5管线综合平面布置

4.6管线综合断面布置

第二篇管网设计计算书

第1章给水管网计算

1.1水量计算

1.1.1规划人口计算

1.1.2水量计算

1.2二泵站供水及及清水池，调节水池容积计算

1.2.1二级泵供水方案设计

1.2.2．清水池，调节水池容量计算

1.3管网水力计算

1.3.1．确定管网计算情况

1.3.2．根据每种计算情况确定水塔、小泵的供水量及每一管段的计算流量

1.3.3.管网水力计算

1.3.4各工况下的管网校核

1.3.4.1用水最高时的管网平差

1.3.4.2校核消防时的流量和水压要求

1.3.4.3校核事故时的流量和水压要求

1.4确定二泵站扬程、调节水池最低水位标高及管网各节点的水压

第2章排水管网计算

2.1污水管网设计

2.1.1生活污水设计流量计算

2.1.2工厂生活污水及生产废水设计污水量计算

2.1.3划分设计管段及计算设计流量

2.1.4污水管道水力计算

2.1.5其他，如污水管过江方法的选择和计算

2.2雨水管网设计

2.2.1划分排水流域、管道定线、划分设计管段

2.2.2计算各设计管段的汇水面积

2.2.3雨水管道径流系数ψ

2.2.4单位面积径流量

2.2.5雨水管道的水力计算

结束语

参考文献

附录

第一篇给排水管网综合设计说明书

第一章设计原始资料与设计任务

课程设计题目

某城镇给排水管道系统综合设计

学院

城市建设与环境工程学院

专业

给水排水工程

年级

2008级

已知参数和设计要求：

（一）城市（含工业区）总平面图一张。

（二）城市基础资料

1.城市位于中国西南地区重庆某城镇，某江的中下游；给水水厂位置见城市总平面图，水厂清水池最低水位标高为940m。

2.城区地质情况良好，土壤为砂质粘土，冰冻深度不加考虑，地下水位距地表8m；该市的地貌属丘陵地区。

3.城市居住区人口（5、6、8）万，给水人口普及率为95%，污水收集率90％。

4.居住区建筑为六层及六层以下的混合建筑；城市卫生设备情况，室内有给排水设备和淋浴设备。

5.暴雨强度公式：

三个不同的城镇分别选用如下不同的暴雨强度公式。

（L/s·ha）；

城市常年主导风向为北风和西北风，夏季平均风速1.6m/s；冬季平均风速1.4m/s。

6.由城市管网供水的工厂有甲厂、乙厂和丙厂，每日需水量分别为160吨/日、120吨/日和100吨/日，工厂按三班制工作，工厂建筑物耐火等级为三级，厂房火灾危险性为丙级，建筑物体积约为2500m3；对水压无特殊要求，个别生产车间压力不足，自行加压解决。

7.浇洒道路及绿地用水量100米3/日。

8.未预见水及管漏系数取K=1.2。

9.老城区中有部分合流制管渠，但多为石砌暗沟，设在人行道下面，盖板裸露地面。

由于断面较小，加以年久失修，有的已堵塞或断裂。

新城区中建有一些分流制排水管网，但未真正分流。

由于排水管道长度短，覆盖率低，城区中未有形成排水管网，致使城区污水未经处理就排入水体，对某江造成严重污染。

为了保护环境，防止某江水质的进一步恶化，推进该市经济的持续发展，因此要求建设排水管渠，对该市污水进行收集、处理，以适应市政建设发展的需要。

10.城区主要工厂的工业废水量及职工人数见表1，污水水质见表2。

工厂污水经局部处理后，其水质符合CJ18-86《污水排入城市下水道水质标准》，可与城市生活污水合并进行处理，或经局部处理后，其水质符合GB18978-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的规定，可直接排入水体。

表1主要工厂的工业废水量

工厂名称

工业废水

设计污水流量

职工人数

生产

污水

（m3/d）

生产

废水

（m3/d）

第一班

第二班

第三班

淋浴人数

百分比

热车间

一般车间

热车间

一般车间

热车间

一般车间

热车间

一般车间

甲厂

386

486

297

440

320

440

乙厂

299

278

248

460

260

460

丙厂

254

341

230

345

210

380

表2主要工厂污水水质

工厂

项目

甲厂

（制糖厂）

乙厂

（造纸厂）

丙厂

（锻压厂）

BOD5（mg/l）

600-1200

1100

30-80

SS（mg/l）

300-1500

2000

100-400

COD（mg/l）

1200-2400

600

60-160

11.主要大型公共建筑主要有火车站、公园、医院、旅馆等，具体集中流量见表3。

表3公共建筑设计流量

公共建筑

公园

医院

旅馆

设计流量

7.8l/s

6.4l/s

6.8l/s

12.城市地面覆盖种类见表4。

表4城市地面覆盖种类

地面种类/％

屋面

混凝土路面

碎石路面

绿地

非铺砌路面

老城区（Ⅰ区）

新城区（Ⅱ区）

注：

以城市的面积为100％计算。

学生应完成的工作：

1.设计计算

（1）计算各种用水量，编制城市逐时合并用水量图表。

（2）进行给水管网定线布置，确定水厂及水塔（或高位调节水池）位置。

（3）拟定水泵工作制度，确定计算管网的几种情况，进行管网计算。

（4）决定水塔高度和二泵站扬程。

（5）计算管网各节点的自由水头。

（6）划分污水及雨水汇集面积，进行污水管、雨水管和合流制管道的定线布置

（7）计算各种污水管道、雨水管道及合流制管道设计流量

（8）完成各种排水管道的水力计算

2.编写设计计算说明书一份

说明书中应列举作为设计根据的资料、详细阐述方案选择的理由及全部计算过程，并附有必要的草图（可用单线表示注明尺寸）。

说明书要求计算正确，叙述清楚，简明扼要，文字通顺，篇幅30页左右。

3.绘制下列设计图各一张

（1）城市给水管网平面布置图；

（2）城市排水管网平面布置图；

（3）给水干管节点详图；

（4）污水主干管纵断面图及雨水干管纵剖面图；

（5）城市给排水综合管网平面及断面布置图。

目前资料收集情况（含指定参考资料）：

参考资料：

1．中国市政工程西南设计研究院主编，给水排水设计手册（第二版）第1册《常用资料》，北京：

中国建筑工业出版社，2000

2．中国市政工程西南设计研究院主编，给水排水设计手册（第二版）第3册《城镇给水》，北京：

中国建筑工业出版社，2000

3．北京市政工程设计研究总院主编，给水排水设计手册（第二版）第5册《城镇排水》，北京：

中国建筑工业出版社，2000

4．北京市政工程设计研究总院主编，给水排水设计手册（第二版）第6册《工业排水》，北京：

中国建筑工业出版社，2000

5．中国市政工程东北设计研究院主编，给水排水设计手册（第二版）第7册《城镇防洪》，北京：

中国建筑工业出版社，2000

6．于尔捷、张杰主编，给水排水工程快速设计手册第1册《给水工程》，北京：

中国建筑工业出版社，1996

7．于尔捷、张杰主编，给水排水工程快速设计手册第2册《排水工程》，北京：

中国建筑工业出版社，1996

8．中华人民共和国国家标准，《室外给水设计规范》GB50013-2006，北京：

中国计划出版社，2006

9．中华人民共和国国家标准，《室外排水设计规范》GB50014-2006，北京：

中国计划出版社，2006

10．中华人民共和国建设部主编，给水排水制图标准GB/T50106-2001，北京：

中国计划出版社，2002

11．中华人民共和国国家标准，城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002

课程设计的工作计划：

1．布置设计工作2学时

2．计算用水量、编制逐时合并用水量图表6学时

3．给排水系统方案的确定4学时

4．给水管网定线布置、确定水厂及水塔（或高位调节水池）位置6学时

5．污水管道的布置和定线4学时

6．雨水管渠的布置和定线3学时

7．拟定水泵工作制度，进行管网计算8学时

8．决定水塔高度和二泵站扬程、计算管网各节点自由水头7学时

9．污水管道的设计流量计算4学时

10．污水主干管的水力计算6学时

11．雨水管渠的设计流量计算及水力计算6学时

12．绘制给水及排水管道平面图12学时

13．绘制给水干管水力坡线图、给水干管节点详图和最大用水量管网的等水压线

8学时

14．绘制污水主干管及雨水干渠的纵断面图6学时

15．绘制给水排水管道综合平面及断面图6学时

16．整理说明书8学时

任务下达日期2011年2月21日

完成日期年月日

指导教师（签名）

学生（签名）

第二章给排水管道设计

2.1设计方案比较

2.1.1给水系统的体制及选择

根据以前所学只是可知给水系统分为统一给水系统和分系统给水系统（包括分质给水系统、分区给水系统及多水源给水系统）。

本设计中的城镇是一个中小城镇，其工业方面有甲乙丙三个厂，工业用水量占总供水量的比例较小，使用分水质供水不经济，故采用一种水质统一供水。

但是，由于地形地貌的限制，最高点与最低点高差最大达到400多米，且整个城镇呈中间、高两边低的地形，为了防止管网因压力过大而爆管，故采用分区给水。

根据高差，将整个区域分为四个供水区，地形较高区域采用压力供水，为压力区。

地形较低区采用重力供水，为重力区，包括重力一区和重力二区，重力一区和重力二区间为了防止压力过大设置一个调节水池用于减压。

地形最低的东南区域还需设置减压阀减压，该区域为减压区。

另外，从实例的具体水源情况，和铺设管道的距离来看，选择单水源给水系统较为合适。

从经济方面考虑，单水源统一给水系统的投资也相对较小，经济性较高。

综上所述，该城镇的给水系统采用单水源分区给水系统。

2.1.2净水厂的位置选择

地面高程、水源的种类、水源距给水区的远近等直接影响净水厂的位置选择。

在本设计中，水源地具有较大的地面高程，可以使低区采用重力直接供水，相对而言比较节约能量，而高区供水可以减小泵站的扬程，且选择河流上游区，水质条件方面也不存在问题，故本次实例选择在该城镇西南边缘处（详见给水管网平面图）。

2.1.3二级泵站供水方案设计

根据本设计的城镇的具体地形情况，只有高压区需要二级泵站提供压力供水，考虑到地形高差过大，设置水塔的方式不适用，故采用二泵站直接供水方式，即二泵站的供水量等于用户用水量，所以二级泵站应采用多台水泵大小搭配，以便供给每小时变化的水量，同时保持水泵在高效范围内运转。

每小时的用水量变化详见计算书相应部分。

2.2给水管道设计

环状与树枝状管网是城市给水管道的设计时主要采用的两种方式。

树状管网投资较小，施工方便，但供水安全性较差，当管中某一段管线损坏时，会造成该管段以后的所有管线断水，一般适用于小城市和小型工矿企业。

此外，由于枝状网的末端，因用水量已经很小，管中的水流缓慢，水质容易变坏。

环状管网将所有管线连接成环状，某一管段损坏时，其余管线仍能够正常工作，从而保证供水的安全可靠性，还可以大大减小因水锤作用产生的危害，但是其造价相对较高，施工复杂。

一般大中城市采用环状管网，而供水安全性要求较低的小城镇则可以采用树状管网。

但是，为了充分考虑城镇供水的安全可靠性及保证远期经济的发展，本实例采用环状网与树状管网结合的方式。

此外，为了保证由水厂出水安全供给每个供水区域，故水厂到各个区都采用两条输水管渠。

2.2.1管道定线

管网定线的主要内容就是在现有的给水区域地形图上确定干管的走向、图形以及调节水池的位置。

定线前需熟悉地形图，明确水源、水厂、调节水池位置以及各大用户的位置，由于管网定线不仅关系着供水安全，也影响着管网造价，因此定线时需要慎重考虑。

调节水池应尽置于城市合适的位置，以便能有效减压，但又能保证重力区各点的最小服务水头。

此外管线应尽可能靠近大用水户，以减少管线的水头损失，从而减少水泵扬程，调节水池在管网中有重要作用，它的目标又很明显，故选择调节水池位置时，需考虑防空、整个城市规划及美观等问题。

管网定线的基本原则是：

（1）干管应通过两侧负荷较大的用水区，并以最短距离向用户送水。

（2）靠近道路、公路，以便于施工及维修。

（3）利于发展，并考虑分期修建的可能性。

（4）干管尽量沿高地布置，使管道内压力较小，而配水管压力则更高些。

（5）注意与其他管线交叉时平面与立面相隔间距的规定与要求。

根据本实例的实际的地形情况，将管网分为五个区域，共有六个大环，使主干管通过主要用水区域。

铺设情况如下图所示

2.2.2给水管道的水力计算

给水工程总投资中，输水管渠与管网所占的费用（包括管道、阀门、附属设施等）是很大的，一般约占70%~80%，因此必须通过水力计算对各种方案进行比较，以得到经济合理地满足近期和远期用水的最佳方案。

2.2.2.1．确定管网计算情况

对于该设计管网，需要计算的情况为：

（1）最高用水时；

（2）最高用水加消防

（3）事故校核时

2.2.2.2根据每种计算情况确定水泵的供水量及每一管段的计算流量。

每一管段的计算流量的确定，可按下列方法进行：

（1）求比流量q比

将管网各管段按节点进行编号，根据计算管段的总长度和总流量计算比流量q比即：

式中：

Q------城市最高日最高时总用水量（L/s）

------城市最高时各大用户中用水量之和（min/s）

------管网的总计算长度（m）（不包括沿无建筑区域、桥梁通过的干管以及房屋支管等的总长度）。

（2）求延线流量

沿

根据比流量

比和各管段的计算长度，可计算出各管段的沿线流量

沿

式中：

L-------各管段计算长度（m）

管段沿线流量可列表计算，见设计计算书表3。

（3）求各节点流量

节点流量等于连接在该节点上所有管段沿线流量之和的一半，

即：

详细的计算过程请见设计计算书。

2.2.2.3管网水力计算

对于树状管网，水力计算比较简单。

即根据各节点流量便可按

的条件，求出各管段流量，然后按平均经济流速确定管径，计算各管段水头损失。

对于环状管网，水力计算可按下列步骤进行：

（1）流量分配

根据最大用水时水泵以及管网各节点的出流量（包括大用户的集中流量），可按节点流量平衡条件即

进行初步的流量分配（预先假定水流方向），然后求出各管段流量。

（2）选管径

在各管段计算流量确定之后，可利用水力计算表《给排水设计手册第二册》，根据平均经济流速选管径，平均经济流速一般在大管径（

毫米）时采用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的管径大小，此时应按通过消防流量的要求选取最小管径。

通过消防流量的最小管径规定如下：

小城市d最小=100mm

中等城市d最小=100~150mm

大城市d最小=150~200mm

本设计最小管径可取d=100mm（或d=150mm）。

此外在选管径时，必须考虑适当留有发展余地。

因此，某边远地区的管径可适当放大。

输水干管的连络管管径一般与输水管相同，也不小于输水管管径的20~30%，如

.其联络管大于200mm。

（3）计算阻抗值S

由各管段径和长度，计算出相应的阻抗值S=KaL，比阻a值和修正系数K可由管渠水力计算表查出（《见给水排水设计手册第二册》）。

（4）计算水头损失h

按照初步可分配的各管段流量和计算得出的阻抗值，由公式

，计算出各管段的水头损失值，也可根据各管段计算流量和管径，由水力计算表查i值，根据公式h=iL计算水头损失。

计算一环的水头损失代数和，即各环闭合差不超过0.3-0.5米，且从管网起点至管网终点的闭合差，即大环闭合差不超过1.0米时，则管网可不必进行平差，如果闭合差大于上述要求，则必须进行管网平差。

（5）管网平差

管网平差就是将管网中的流量进行进一步调整，使超负荷段的流量减少，而欠负荷管段的流量增加（但必须满足

的条件），直至各环的闭合差满足规定要求为止。

2.2.2.4确定二泵站扬程、调节水池最低水位标高及管网各节点的水压

1、确定二泵站扬程

最大用水量时水泵扬程:

式中：

ZD------清水池最低水位标高（m）

ZC------供水区最不利点（控制点）的地面标高（m）

Hc------供水区最不利点（控制点）所需的自由水头（m）

-------从二泵站到控制点的总水头损失（m）

hz-----泵站内吸、压水管水头损失（m）

最大用水加消防用水时水泵扬程：

式中：

10-----低压制消防管网在失火地点应保证的自由火头（m）；

ZD------清水池最低水位标高（m）

ZC------供水区最不利点（控制点）的地面标高（m）

-------从二泵站到控制点的总水头损失（m）

hz-----泵站内吸、压水管水头损失（m）

注：

最高用水时泵站内吸压水管水损失2.5m,消防时取3.0m

2、确定调节水池最低水位标高

调节水池最低水位标高：

式中：

Hc------重力二区最不利点（控制点）所需的自由水头（m）

-------从调节水池到控制点的总水头损失（m）

--------------重力二区控制点所在地的地面标高（m）

3、计算干管各节点上的实际自由水头

在计算出水泵扬程之后，便可计算干管上各节点的实际自由水头，用以校核各节点实际自由水压是否满足要求，最后绘制该干管的水力坡线图。

4、进行事故校核

根据求出的水泵扬程，按最不利管段损坏而需断水检修的条件，事故时应有的流量，为设计用水量的70％，核算各点水压是否满足要求。

2.2.3给水管道的管材、接口及附件

2.2.3.1给水管道管材的选取

本实例中管网管材采用球墨铸铁管，球墨铸铁管有较强的抗腐蚀性，而且机械性能良好、强度高，是理想的管材。

球墨铸铁管的重量较轻，很少发生爆管、渗水和漏水现象，可以减少管网漏损率和管网维修费用。

球墨铸铁管采用推入式楔形胶圈柔性接口，也可用法兰接口。

在本设计中采用法兰接口，施工安装方便，接口的水密性好，有适应地基变形的能力，抗震效果好。

2.2.3.2排气阀及排气阀井的选取

在压力管线隆起处设置自动排气阀，使管线投产或检修后通水时，管内空气可经此阀排出，保证输水畅通。

平时用以排出从水中释放出的气体，以免空气积在管中，导致过水断面积减小和管线水头损失增加。

目前排气阀的品种和型号较多，其选择参见下表，一般是小于DN350的管道选用单口排气阀，大于DN400的管道选用双口排气阀，本设计中涉及到的需安装排气阀的管道均小于DN350,故都选择单口排气阀，其功能和细部构造详见《给水排水设计手册-材料设备》（续册）第1册。

下图为排气阀的设置。

设置条件：

公称压力：

PN≤1.6Mpa；公称通径：

DN≤400mm；适用温度：

t≤80℃；

适用介质：

清水、污水。

双口排气阀

单口排气阀

管路及丁字管直径（mm）

排气阀直径DN（mm）

管路及丁字管直径（mm）

排气阀直径DN（mm）

400

100

450

125

500

150

600

200

700

250

800

300

900

100

350

1000

100

1200

100

1400

150

1600

150

2.2.3.3泄水阀的选择安装

在管线的凹处及阀门间管段的最低处须安装泄水阀，它和排水管连接，以排出水管中的沉淀物以及检修时放空水管内的存水。

安装时，泄水阀进水管应与母管底部平接并应保持具有一定坡度，泄水阀的布置及安装可参见S146标准图集。

泄水阀的设置如图所示：

泄水阀井的主要尺寸（mm）

干管直径DN

排水管直径dN

阀井井径DN

湿井井径DN

排水丁管（个）

闸阀（个）

规格

数量

规格

数量

200

250

300

350

400

450

500

600

700

800

900

1000

100

150

200

150

200

150

200

250

200

250

300

1200

1400

1200

1400

1200

1400

1600

1800

700

1000

1200

1000

1200

200×75

250×75

300×75

400×100

400×150

450×150

450×200

500×150

500×200

600×150

600×200

700×200

700×250

800×200

800×250

900×250

900×300

1000×300

1000×400

100

150

200

150

200

150

200

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