给排水课程设计给排水管网新建工程初步设计.docx
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给排水课程设计给排水管网新建工程初步设计
《给水排水工程及管网设计》
课程设计报告
题目
xx县给排水管网工程设计
系部
环境工程
专业班级
环境工程xx级
组员
指导教师
设计时间
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城市化进程，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学与生产发展的基础保障，同时，也发展成为高等专业教育和人才培养的重要专业领域。
一、设计目的
本课程设计是《给水排水工程及管网设计》课程教学的重要实践环节，其目的是加深理解所学知识，培养综合分析和解决实际管网工程设计问题的初步能力，使学生在设计、运算、绘图、查阅资料和使用设计手册、设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。
二、设计题目
2.1设计题目
霞浦县给排水管网新建工程初步设计
2.2设计步骤：
2.2.1给水管网设计
（1）用水量计算
①确定用水量标准，计算城市最高日用水量。
居民最高日生活用水量按城市分区用水量标准计算。
工厂最高日生产用水量，按工厂性质、产品数量等分别计算，工厂用水量还包括工人在工作时生活用水量及班后淋浴用水量。
此外，还有车站用水量、浇洒道路、绿地用水量。
加上未预见水量，即得该城市最高日设计用水量。
②计算城市最高日最高时用水量。
③计算消防时用水量。
（2）供水系统方案选择：
选定供水系统方案。
（3）管网定线：
根据选定的给水系统方案，进行管网定线和输水管定线。
（4）绘制城市最高日用水量变化曲线
按城市逐时用水量表，绘制用水量变化曲线，依此确定二泵站的供水曲线，及确定二泵站的工作制度。
（5）清水池容积，水塔（或高地水池）容积计算。
（6）管段设计流量计算
①比流量计算：
分区用水量标准若不相同应分别计算比流量。
②节点流量计算：
先由比流量计算出沿线流量，再用沿线流量算出节点流量。
③进行流量分配，初拟管径。
（7）管网平差：
对供水方案的最大用水时管网平差和消防校核平差。
计算并绘出最大用水时管网平差图。
（8）水泵扬程和水塔高度计算。
（9）节点水压标高计算。
2.2.2排水管网设计
（1）设计资料的调查
①有关明确总任务的资料：
明确设计范围、设计人口数；拟用的排水体制；各类污水定额，排水口的位置和高程等。
②有关自然因素方面的资料：
地形图、气象、水文资料等
③有关工程情况的资料
（2）设计方案的确定
①确定排水区界，划分排水流域
②管道定线和平面布置的组合
③控制点的确定和泵站的设置地点
④设计管段及设计流量的确定
⑤管道的衔接
⑥管道在街道上的位置
⑦水力计算
⑧水力计算
a比流量计算
b设计管段长度
c设计管段流量
d设计管段地面坡度
e确定起始管段的管径及设计流速、设计坡度、设计充满度
f确定其他管段的管径及设计流速、设计坡度、设计充满度
g计算各管段上端、下端的水面、管底标高及埋设深度
⑨绘制管道平面图和纵剖面图
三、设计资料
3.1工程概况
3.1.1地理位置
根据该城市的城区平面图，可以知道该区是自北高南低，地形比较平，没有较大的起伏。
南部是一条水质较好的河流，河流的流向由西向东。
另外，城区的街区分布均匀，工业用户对水质没有特殊的要求，总共有两个用水大户，分别是工厂A和B。
表3-1工业企业分布及用水量情况
工厂
用水情况（t/d）
人口情况
淋浴人数（%）
污废水量（
）
最大班
日用水量
总人数（人）
最大班（人）
高温车间（%）
高温车间
一般车间
A
4000
8000
2000
1200
30
80
20
3200
B
3000
6000
3500
2000
30
80
40
2400
其中，两厂均为三班制，工业生产用水分别问8000
6000
。
3.1.2自然条件
城市土质种类为粘土，地下水位深度为6米；城市河流水位：
最高水位：
63米，最低水位：
50米，常水位：
55米；年降水量为1000mm，城市最高温为40℃，最低温为1℃；夏季主导风向为西北风,冬季主导风向为西南风。
3.1.3城市基本资料
该城市有一条自西向东流的水量充沛，水质良好的河流，设计人口数为28万，总面积为110公顷，人口密度为392.8cap/hm2。
表3-2城区中各类地面比例
地面种类
屋面
混凝土路面
草地
面积（%）
50
25
25
3.1.4城市总平面图
图3-1霞浦县总平面规划图
3.1.5街区编号及街区面积计算
图3-2霞浦县街区编号
表3-3街区面积计算
街区编号
街区面积/hm2
街区编号
街区面积/hm2
街区编号
街区面积/hm2
1
2.5
9
4.1
17
3.8
2
3.1
10
4.2
18
3.7
3
3.2
11
4.1
19
3.9
4
3.2
12
4.0
20
4.2
5
4.2
13
4.0
21
3.3
6
4.2
14
4.0
22
3.5
7
4.0
15
4.4
23
3.4
8
4.1
16
4.3
24
3.5
3.2给水排水管网设计
3.2.1给水管网设计方案确定
1、水源与取水点的选择
该城市有一条自西向东流的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。
2、取水泵站的选择
定在取水点的附近，即河流的上游。
3、水厂的选择
给水系统布局合理；不受洪水威胁；有较好的废水排除条件；有良好的工程地质条件；有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；少拆迁，不占或少占良田；施工、运行和维护方便。
4、输水管渠的定线
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；本设计是单水源供水，为保证供水的安全，采用双管输水。
5、配水管网
该城市的地势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。
6、调节构筑物
该城市区域中的水厂是供水范围不大的中小型水厂，在调节构筑物上只需要选择清水池即可。
四、给水管网设计计算
4.1用水量设计
该城市总人口28万人，查《室外排水设计规范》可知该城市为大城市。
综合生活用水定额采用360L/cap.d.用水普及率定为100%。
1、最高日综合生活用水量Q1
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%；
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，淋浴用水按一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算：
（2）工业企业职工的淋浴用水量Q2：
（3）工业生产用水量Q2c：
工业用水总量Q2:
3、道路浇洒和绿地用水Q3：
4、城市的未预见水量和管网漏失水量Q4
5、则最高日用水量为：
最高日平均时用水量：
最高日最高时用水量：
其中，
是是变化系数。
6、清水池容积：
4.2管网水力计算
1、比流量的计算
表4-1配水长度计算
管段编号
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
2-7
管段长度（m）
1074
1076
2310
2389
1372
2398
2523
配水长度（m）
0
1076
2310
2389
1372
2398
2523
管段编号
7-9
8-9
9-10
6-10
2-8
4-7
管段长度（m）
1312
2446
2413
1321
1245
1367
配水长度（m）
1312
2446
2413
1321
1245
1367
2、集中流量的计算
工厂A:
工厂B:
3、比流量
总的管段长度为
=20723m
4、沿线流量计算
管段流量=管段长度×比流量
表4-2管线沿线流量
管段编号
管段配水长度
管段沿线流量
管段编号
管段配水长度
管段沿线流量
（m）
（L/s）
（m）
（L/s）
1-2
1056
103.5
2-8
1245
133.668
2-3
1076
98.23
6-10
1321
120.607
3-4
2310
210.903
9-10
2413
220.307
4-5
2389
218.116
8-9
2446
223.319
5-6
1372
125.26
7-9
1312
119.785
6-7
2398
218.937
4-7
1367
124.807
2-7
2523
230.349
5、节点流量计算
由
计算节点流量，其中节点2、5有集中流量，分别为
，
，管网中所有的节点流量如下：
表4-3节点流量
节点
节点流量（L/s）
节点
节点流量（L/s）
1
356.9
6
313.232
2
331.199
7
346.939
3
154.566
8
178.493
4
214.509
9
281.7
5
171.688
10
170.457
6、流量初分配
节点流量初分配方法，如下图去掉原管网图中的两条管段，分别为4-5,5-6，并设定其流量分别为70L/s，101.69L/s，再解节点方程组得到各管段的初分配流量。
表4-4管段设计流量初分配
管段
管段设计流量（L/s）
管段
管段设计流量（L/s）
1
2301.09
8
447.07
2
664.34
9
485.85
3
297.57
10
1007.98
4
143.01
11
276.61
5
70.00
12
242.92
6
101.69
13
141.50
7
138.31
7、管网平差
环号
管段
管长（m）
管径（mm）
S（m）
初步分配流量
第一次校正
第二次校正
q（L/S）
h（m）
|sq|
q（L/S）
h（m）
|sq|
q（L/S）
h（m）
|sq|
1
2--7
2523
1100
5.06
1007.98
5.13
5.09
970.94
4.79
4.93
951.58
4.61
4.84
7--4
1367
450
212.94
141.5
5.69
40.24
128.16
4.74
36.99
121.39
4.29
35.31
4--3
2310
450
359.84
-143.01
-9.81
68.62
-128.73
-8.08
62.74
-117.70
-6.84
58.13
3--2
1076
650
27.96
-297.57
-2.96
9.96
-283.73
-2.71
9.56
-272.70
-2.52
9.24
-1.77
123.92
-1.26
114.22
-0.46
107.54
Δq1=14.28
Δq1=11.03
Δq1=4.27
2
2--8
1245
950
5.10
664.34
2.39
3.60
715.66
2.74
3.83
746.05
2.96
3.97
8--9
2446
800
23.12
485.85
6.07
12.50
537.17
7.32
13.62
567.56
8.10
14.27
9--7
1312
550
76.91
-242.92
-5.60
23.04
-202.46
-3.99
19.72
-180.91
-3.24
17.92
7--2
2523
1100
5.06
-1007.98
-5.13
5.09
-970.94
-4.79
4.93
-951.58
-4.61
4.84
-2.27
44.23
1.28
42.11
3.21
41.01
Δq2=51.32
Δq2=30.39
Δq2=12.50
3
4--7
1367
450
212.94
-141.5
-5.69
40.24
-128.16
-4.74
36.99
-121.39
-4.29
35.31
7--6
2398
600
92.02
276.61
8.52
30.79
293.37
9.50
32.37
302.33
6.85
33.21
6--5
1372
400
379.28
101.69
5.50
54.10
129.31
8.58
66.39
147.11
3.73
74.09
5--4
2389
300
2680.88
-70
-19.47
278.16
-42.38
-7.69
181.39
-24.58
-4.59
114.03
-11.14
403.29
5.65
317.14
1.70
256.66
Δq3=27.62
Δq3=17.8
Δq3=6.62
4
7--9
1312
550
76.91
242.92
5.60
23.04
202.46
3.99
19.72
180.91
3.24
17.92
9--10
2413
750
31.24
447.07
7.03
15.73
457.93
7.35
16.06
102.40
6.23
4.48
10--6
1321
450
205.78
-138.31
-5.28
38.14
-149.17
-6.07
40.68
-140.33
-5.42
38.61
6--7
2398
600
92.02
-276.61
-8.52
30.79
-293.37
-9.50
32.37
-302.33
-4.26
33.21
-1.17
107.70
-4.23
108.83
-0.21
94.229
Δq4=10.86
Δq4=8.84
Δq4=2.23
其中管段1-2的管长为1074m，设置为两条直径1700mm的管径，其总流量为节点2链接的各管段之和251.11m/s，水头损失为：
从泵站到管网的输水管线为两条，每一条输水管的长度为1074m，每一条的计算流量为：
1/2×2301.09=1150.545L/s，选定管径为D=1250mm则：
水头损失：
将压力最难满足的点10选为控制点，地面标高为113.50m，水泵标高为108m，最小服务水头为40m，泵站可控制点：
2-8-9-10水泵扬程：
8、校核
①最高时加上消防校核消防时的管网校核，以最高时的用水量确定的管径为基础，按照最高时用水量另行增加消防设施时的用水量进行流量再分配。
本设计的城区有20万人口，根据消防用水规定，在节点2和5加上
L/s的消防流量，求出个管段的消防流量和水头损失，消防时的平差见表3-5。
表4-6消防校核
环号
管段
管长（m）
管径（mm）
S（m）
初步分配水流
第一次校核
q（L/S）
h（m）
|sq|
q（L/S）
h（m）
|sq|
1
2--7
2523
800
23.85
456.23
5.58
12.22
433.38
5.07
11.70
7--4
1367
450
212.94
141.05
5.66
40.14
157.47
4.25
44.08
4--3
2310
750
29.90
-426.09
6.16
14.46
-388.99
5.20
13.38
3--2
1076
800
10.17
-458.76
2.40
5.24
-421.66
2.06
4.87
2.68
72.05
2.06
74.03
Δq1=37.10
Δq1=27.82
2
2--8
1245
600
47.78
249.42
3.65
14.64
309.37
5.44
17.58
8--9
2446
900
13.03
645.45
5.79
8.97
705.4
6.83
9.68
9--7
1312
550
76.91
-242.92
5.60
23.04
-197
3.80
19.27
7--2
2523
750
32.66
-456.23
7.64
16.74
-433.38
6.94
16.02
-3.80
63.38
1.53
62.55
Δq2=59.95
Δq2=24.46
3
4--7
1367
450
212.94
-141.05
5.66
40.14
-157.47
6.94
44.08
7--6
2398
900
12.77
643.23
5.64
8.77
663.91
6.98
9.01
6--5
1372
500
127.94
191.688
6.00
31.32
212.368
7.26
34.17
5--4
2389
400
660.43
-101.78
9.59
94.27
-81.1
6.30
77.68
-3.61
174.5
1.00
164.95
Δq3=20.68
Δq3=6.06
4
7--9
1312
550
76.91
242.92
5.60
23.04
197
3.80
19.27
9--10
2413
650
62.71
321.47
7.67
23.84
335.5
8.30
24.73
10--6
1321
400
365.19
-138.31
9.36
67.69
-124.28
7.68
61.79
6--7
2398
900
12.77
-643.23
5.64
8.77
-663.91
5.98
9.01
-1.73
123.3
-1.56
114.80
Δq4=14.03
Δq4=13.58
从泵站到管网的两条输水管线的设计流量增加90L/s，每一条的长度为1074m，每一条的设计流量为1/2×（1802.5+90）=946.25L/s，选定管径为D=1150mm
水头损失：
h=alq2=0.005665×10-6×1074×（946.25）2=5.45m
消防时控制点13所需要的服务水头为10m，从泵站可控制点：
2-10-11-12-13的水头损失。
设吸水管和泵房内的水头损失为2m，则消防时的水头损失为：
水泵扬程：
消防校核的水头损失小于原来的水头损失，所以不需要设置消防泵。
各节点水压
控制点的最小服务水头为40m，求出各节点的水压如下表3-7。
表4-7节点水压
节点编号
水头损失
地面标高
自由水压
节点水头
5
0
109.8
146.900
6
2.984
107.2
103.916
143.916
10
1.984
106.9
101.932
141.932
9
6.681
107.0
95.251
135.251
7
5.738
107.2
89.513
129.513
8
12.221
109.4
101.734
141.734
4
4.979
109.6
101.921
141.921
3
5.227
112.2
93.422
133.422
2
3.432
112.7
94.458
134.458
1
4.131
113.5
90.327
130.327
五、污水排水管网的设计
5.1污水管网设计方案的比较
区域排水系统的体制主要有合流制和分流制两种基本方式。
该城市靠近一条河流，且设计的区域内工业废水没有特别的污染物，考虑当地的经济情况和在不影响城市环境卫生，因此采用截流式合流制排水系统。
从等高线可以看出，该地区的坡度很大，选择平行式管网布置，污水支管采用低边式布置。
从经济角度看了，该区域选用平行式管网设计科减少跌水井的造价费，减少管道埋深，改善干管的水力条件。
由于地形落差大，所以街坊采用低边式布置支管可减少管材的造价。
5.2污水管网的平面布置
5.3污水设计流量计算
城镇污水主要由生活污水和工业废水组成。
生活污水包括居民生活污水和公共建筑污水；工业废水包括生产用水和企业生活污水及淋浴用水。
一、污水设计流量
1.生活污水
由《给水排水设计手册（第05册）城镇排水》可知
该城市为中小城市一分区，其平均日综合生活用水定额取200[L/（cap.d）]，该地区按用水定额的90%计算。
居民区人口数为20万，人口密度为392.8cap/hm2,总面积为110hm2。
该区域在设计使用年限终期所服务的人口数
该区域平均日污水流量
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