给水工程毕业设计说明.docx
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给水工程毕业设计说明
目录……………………………………………………………………………………………1
中文摘要………………………………………………………………………………………2
英文摘要………………………………………………………………………………………3
某城市给水工程
摘要：
本次设计为某城市给水工程设计，设计容主要包括三部分，即取水工程设计、给水管网设计和净水厂设计。
根据设计资料，本次只进行二水厂设计，二水厂取水河流为率水，取水地点位于河流弯道凹岸。
根据水位变化情况，采用固定式取水构筑物。
又因月平均流量变化较大，故采用岸边式取水构筑物。
由于水厂给水管网设计的是本次设计的难点同时也是设计的重点，其计算工作量大，计算过程比较繁琐，所以采用C语言编制的管网平差程序进行计算，大大提高了计算速度和计算结果的精确度。
净水厂处理工艺采用常规处理，即“混凝——沉淀——过滤——消毒”。
混凝包括混合和絮凝两部分。
混合是在静态混合器中投加聚合氯化铝，絮凝设备选用折板絮凝池，选用斜管沉淀池进行沉淀，过滤设备采用普通快滤池，最后投加液氯进行消毒。
经过净水厂中各处理构筑物处理后，出厂水能够达到饮用水要求。
关键词：
管网平差，取水工程，净水厂设计
Abstract:
Thisdesignisthewatersupplyengineeringofacity.Itmainlyincludesthreeparts:
theintakeworks,thewaterpipenetworkdesignandthewatertreatmentplantdesign.Thegiveninformationisasfollows:
intakewaterfromShuishuiwater,takewaterfromtheinnerbankandthewaterlevelchangeseverymonthalot.SoIchoosethewaterintake.Thewaterpipenetworkdesignismainlybasedonthegeographychartofthecityandthepositionsofthebigwaterconsumers.Afterarrangingthewaterpipenet,distributingflowinitially,smallpipewasusedwiththeaimofreducingthecostofthepipenetwork.Inordertosatisfytherequestofcustomertothewaterquantity,thewaterqualityandthewaterpressure,thepipe-net-optimizeprogramiswritten.Theprocesscraftinthewatertreatmentplantusesconventionalprocess,thatiscoagulation-sedimentation-filter-disinfection.Thecoagulationincludesthemixingandflocculatingprocesses,andmixingistoaddPACinthestaticstatemixturemachine.Theprocessofflocculationcarriesoninthegridflocculatingtank.Sedimentationcarriesoninaninclinedtubesedimenttank.Filteradoptsthecommonquickfilter.Intheendchlorineisaddedtodisinfect.Afteraseriesofprocessabove,watercanreachthestandardofdrinkingwater.
Keywords:
theintakeworksthewaterpipenetworkdesignthewatertreatmentplantdesign
1绪论
随着我国经济的高速发展，人民生活水平的显著提高，如何解决水资源的匮乏、安全问题一直是困扰水处理工作者的一个难题。
给水工程中管网的设计布置是极其重要的。
平差与优化计算是做城市给水管网设计中不可或缺的重要环节。
手工计算十分繁琐，而利用C语言程序进行管网流量初分和管网平差计算较为方便。
按照规定在地形图上进行管网定线，下来进行数据的准备，当数据准备工作结束时即可着手进行管网流量初分与管网平差计算。
另一方面，饮用水的安全问题也很重要，人们对源水进行一系列处理后饮用。
在20世纪初，饮用水净化技术已基本上形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法，即：
混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。
这种常规的处理工艺之今仍被世界大多数国家所采用，是目前饮用水处理的主要工艺。
本设计中根据水源水质分析，采用常规处理工艺，出水即可达到饮用标准。
本计算说明书主要说明水厂常规处理构筑物的选型、选择依据、优缺点、应用条件以及具体构筑物尺寸的计算及管网平差计算；水厂构筑物的平面布置和高程布置，并附有相应的计算示例图。
随同本设计计算说明书有该城市给水工艺设计图纸一套，其中包括：
水厂平面布置图和高程布置图、取水构筑物和取水泵站图、给水厂主要处理构筑物的工艺图；管网最高时、消防时、事故时的流量初分程序与平差程序。
2概述
2.1毕业设计的主要容与基本要求
2.1.1毕业设计的主要容
（1）给水工程总体布置；
（2）水量计算，确定给水工程规模；
（3）取水构筑物的设计；
（4）泵站设计（取水泵站与送水泵站选做一个）；
（5）配水管网设计；
（6）进水厂工程设计；
（7）投资估算（选做）。
2.1.2基本要求
（1）在地形图上进行管网定线，确定取水构筑物和进水厂位置；
（2）计算城市总用水量，确定最高日设计用水量，计算最高日最高时用水量；
（3）确定取水构筑物的形式和规模并进行设计计算，绘制设计图；
（4）泵站设计要求对水泵进行合理的选型和机组的搭配，详细计算确定水泵安装高程和机组平面布置；
（5）按最高时，消防时，最不利管段损坏时三种工况进行管网平差计算，按照供水可靠性要求进行配水管网设计，同时要兼顾经济性和合理性要求，并绘制管网计算结果图。
（6）完成进水厂的设计，按照常规水处理工艺设计构筑物，并绘制水处理构筑物设计图纸，进行进水厂总体布置，绘制水厂总平面图和水厂高程布置图。
（7）估算工程投资（选做）。
2.2毕业设计成果
1设计报告一份（3到4万字）。
2图纸共7
给水工程总布置图1一号图（绘在地形图上）；
管网计算结果图3二号图（最高时，事故时，消防时各1）；
泵站布置图（或送水泵站布置图）1二号图；
净水厂总布置图（包括平面布置图和高程布置）；
任一水处理构筑物设计图1二号图。
3翻译外文资料各一份，要求译文≥5000汉字，并上交原文和译文。
2.3设计缘由
某市地处皖南山区，是到、、等省的交通要道，该市公路比较发达，皖铁路经过该市，机场能起降诸如747型等世界上的大型客机，正在修建新安江船闸，使该市与、等城市能水路通航，现正按照以旅游业为先导，工农各业全面发展的旅游城市的方向建设，该市位于西江交汇之处，水量充沛，水质良好，取水方便，故各大单位、厂、站多设自备水源，其总量达3.5万吨/日，致使城市给水事业一直发展缓慢。
1966年筹建一水厂，1969年投产。
主要净水构筑物是一双层滤料快滤池，设计能力为2000吨/日。
多年来，虽几经挖潜改造，仍不能满足城市发展的需要。
该城市边缘多处在夏季用水高峰时得不到供水，并且在每年五月洪水季节，出厂水的浑浊度甚高，市民们纷纷要求改善供水状况。
因此，决定新建水厂一座，并重新规划管网，原有水厂和管网废弃。
2.4设计要求
（1）水厂按近期设计，要考虑远期发展；
（2）管网按近期设计，考虑远期管线的布置方式，但不作远期管网计算；
2.4.1主要设计数据
（1）规划人口近期10万人（市区），远期12万人，供水普及率近期75%，远期80%。
供水标准近期130升/人·日，远期150升/人·日。
时变化系数为1.3。
假定工业用
水量远期增加80%,并且都集中在高峰期用水。
（2）水厂占地按15～20亩（10000～13300平方米）考虑。
（3）管网最不利点的水压按24米水柱考虑。
居住区按五层楼房计算。
（4）水厂加混凝剂量取为20mg/L，加氯量取为1mg/L，混凝剂费用为500元/吨，氯费用550元/吨。
（5）消防按2个火头，每个火头35L/S考虑，消防时最不利水压为10m水柱。
2.4.2原始资料
（1）城市规划图（见城市地形参考图，其比例尺为1:
10000）
（2）水源水质表
（3）工厂企业等用水量表
（4）气象资料
气温：
月平均值：
最热月28℃，最冷月2.1℃；
极端值：
最热40.6℃，最冷-6.1℃。
降雨量：
年总量：
1039.3mm
月最大量204.4mm
时最大量71.2mm
相对湿度：
最热月平均82%，最冷月平均73%。
最大积雪厚度为60mm，最大冻土厚度为20mm。
主导风向：
夏季东南风，冬季西北风。
夏季平均风速：
距地面2m处1.7m/s；
气象台测定为3.0m/s。
（5）地质水文资料
地基承载能力为30T/m2，地下水位在地面以下1.6m。
50年一遇的高水位为+128.30m，低水位为+122.25m。
常年水位为122.68m，地面平整后的地坪标高为129.00m（均指吴松基面）,河床底部标高117.48m。
新安江历年最大流量为4480m3/s，最大月平均流量为363m3/s，最小月平均流量为13.0m3/s，常年平均流量为114m3/s。
率水和横江的流量比为7:
3。
（6）管网单位造价（元/米）
表2-1管网单位造价
D（mm）
100
200
300
400
500
600
700
800
直接费
97.37
168.8
199.68
297.99
413.6
545.59
694.50
970.31
（7）取水点水位图
图2.1取水点水位图
表2.2水源水质
Max
Min
年平均值
浑浊度（度）
600
9
30
色度
25
5
10
臭和味
0
0
0
PH值
7.6
6.4
7.1
氨氯N（mg/L）
0.02
亚硝酸盐氮N（mg/L）
0.001
总碱度（以CaCo3计）（mg/L）
171
100
107
总硬度（以CaCo3计）（mg/L）
90
68
73
水温（℃）
32
3
18
铁（mg/L）
0.04
猛
微量
细菌总数（个/mL）
1540
200
1200
大肠菌群（群/L）
2380
3取水工程
3.1设计用水量的确定
某城市总用水量的计算，应包括设计年限该给水系统所供应的全部用水：
综合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）；工业企业用水；浇洒道路和绿地用水；管网漏损水量；未预见用水；消防用水（水厂设计时，可不考虑此项）。
3.1.1最高日综合生活用水量Q1
Q1=qNf（3.1）
（1）综合生活用水定额q：
供水标准近期130升/人·日，远期150升/人·日；
（2）设计年限计划人口数N：
规划人口近期10万人（市区），远期12万人；
（3）自来水普及率f供水普及率近期75%，远期80%；
则：
（3.1）
（3.2）
3.1.2工业企业用水量Q2
由工程概况可知，工业用水量为各大用户用水量之和,则：
（3.3）
（3.4）
3.1.3浇洒道路和绿地用水量Q3
浇洒道路和绿地用水量应根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。
本设计中城市浇洒道路和绿地用水量可按最高日综合生活用水Q1的3%～5%，本设计取3%。
则：
（3.5）
（3.6）
3.1.4管网漏损水量Q4
城镇配水管网的漏损水量宜按最高日综合生活用水量Q1、工业企业用水量Q2、浇洒道路和绿地用水量Q3之和的10%～12%计算，本设计取12%。
则：
（3.7）
（3.8）
3.1.5未预见用水量Q5
未预见用水量应根据水量预测时难以预见因素的程度确定，宜采用Q1～Q4
水量之和的8%～12%，本设计取10%。
则：
（3.9）
（3.10）
3.1.6消防用水量
根据规，近期消防按2个火头，每个火头35L/s，灭火时间为2小时。
（3.11）
3.1.7给水厂的设计水量
最高日用水量为：
（3.12）
3.1.8取水构筑物、一级泵站设计流量
（3.13）
为最高日用水量，本次设计中有两座水厂，一水厂与二水厂，给水流量比为3：
7。
本次设计二水厂，故最高日用水量为
（3.14）
---为自用水量系数，设计中取1.08。
---为给水系统连续制水厂时数，设计中取24小时。
（3.15）
3.2取水装置设计
3.2.1取水装置类型选择
根据资料采用地表水取水，本次设计只进行二水厂设计。
二水厂取水河流为率水，取水地点位于河流弯道凹岸，以减少泥砂和漂浮物。
根据水位变化情况，采用固定式取水构筑物，又因月平均流量变化较大，故采用岸边式取水构筑物。
（1）岸边取水构筑物
集水井设在岸边，泵房建在离岸边地质条件较好的地方，但两者尽量靠近，以缩短水泵吸水管长度，并减少水泵引水启动所需时间。
平面形状：
取水构筑物一般采用钢筋混凝土结构。
平面形状有圆形、矩形、椭圆形等，圆形的结构性能好，施工较方便，但水泵布置不如矩形方便。
进水孔；因为率水水位变化幅度小，所以应设一层进水孔，进水孔的大小应尽量和标准的格栅以及闸门的尺寸相一致。
格栅，格网：
我国大部分河道河水中常有大量杂草，树叶，树枝，水草，塑料制品等漂浮物，因此取水口需设格栅，格网，加以拦截。
进水孔应设置格栅和闸门阀，必要时应有清理栅前积泥，漂浮物和防止冰絮阻塞的措施。
为拦截通过格栅的悬浮物，可在集水井设平板格网。
（2）集水井
集水井采用与泵房合建式，平面形状为矩形，用于集水井声度不大，也可大开槽施工。
集水井由进水室、格栅、格网和吸水室组成，也可联结自流管或虹吸管。
集水井上设操作平台，并有阀门、格栅、格网等起吊装置，在寒冷地区操作平台可设在室，平台以上的房屋高度应按设备尺寸和起吊高度确定。
（3）进水室
进水室一般用隔墙分为两格，以便检修、清洗和排泥。
取水量大时，可每台泵一格，取水量小时可几台泵一格，据此确定进水室分格数。
岸边取水构筑物集水井一般每格有一进水孔。
当河流水位变化不大时，采用单层进水。
（4）格栅设计
1、在取水头部或集水井的进水孔处设置格栅以截拦大块漂浮物。
格栅外形和进水孔尺寸相同。
2、进水孔或过栅流速，岸边式取水构筑物因为气温较高，所以选择无冰絮时的流速0.4-11.0m/s。
3、进水孔或格栅面积：
（3.16）
设三个进水孔，每个孔的面积为0.4m2
根据常规资料，选用格栅尺寸800mm
600mm，有效面积0.48m2
（式中：
Q—单格取水头部过栅流量；
K1—栅条引起的面积减少系数，
B=30～50mm，栅条净距；s=10mm，栅条厚/直径；
K2—格栅堵塞系数，采用0.75；
v0—取水头部进水口的水流速度，一般为0.2～0.6m/s，本设计取0.4m/s；）
说明：
格栅设于进水孔两侧的导向槽中，以便上提清除残留杂质或检修。
进水孔高程根据《室外给水排水规》规定，最底层进水孔下缘距水体底部的高度至少为0.5m；进水孔上缘在设计最低水位下的深度取0.3m。
4、通过格栅的水头损失为0.05-0.10m。
（5）格网设计
1、格网设在集水井，以拦截较小漂浮物，分平板格网和旋转格网两种，平板格网放在进水室和吸水室的格墙上，有钢槽或钢板制成的导槽，可放入格网。
2、每台泵的出水量小于1.5或水中漂浮物不多时，可用平板格网，大于3时可用旋转格网，流量在两者之间均可选。
3、平板格网面积：
（3.17）
（式中：
Q—设计流量；
K1—因网丝所减小的过水面积系数，设计中取0.64；K2—格栅堵塞后面积减小系数，采用0.5；
v0—过网速度，一般为0.3～0.5m/s，本设计取0.5m/s；
为水流收缩系数，设计中取0.7；）
根据常用资料，选用格网面积为1500×1000，型号为C5的格网。
4、平板格网的水头损失一般采用0.1—0.20。
5、一般需平行设置两道平板格网，其中一道作为备用。
6、应有压力冲洗管，水压为0.25—0.3MP。
3.2.2集水井高程布置
集水井设一排进水孔，进水孔设于下部，它的下缘至少高出河底0.5m，其上缘至少应在设计最低水位以下0.3m，此次设计河床底部标高为117.48m，设下缘标高为120.98m；设计最低水位为122.25m，上缘标高为121.95m，集水井设为非淹没式的，顶层操作平台在最高洪水位时仍露出，以便于清理，它的高程由百年一遇的设计最高水位确定；泵房在渠道边时为设计最高水位加0.5m；在江河边时为设计最高水位加浪高再加0.5m，必要时有防止浪爬高的措施，根据规定，泵站建筑物级别为1级，设计安全超高为0.7m，故操作台的高程为128.30+0.5+0.7=129.5m；进水间最低动水位等于河流最枯水位剪去取水头部到进水间（包括格栅）的水头损失，为122.25-0.05=122.2m；吸水间最低动水位等于进水间最低动水位减去进水间到吸水室（包括格网）的水头损失，为122.2-0.1=121m；吸水间底部高程等于吸水间最低动水位减去格网高度，再加0.3-0.5，故吸水间底部高程为121.2+1-0.5=120.7m。
图3.1吸水井布置图
3.2.3集水井布置
此为卧式离心泵，采用吸水管450㎜，喇叭口直径为D=（1.3-1.5）d=585-675㎜,设计中取600㎜，喇叭口高出井底h=（0.6-0.8）D=270-360㎜，设计中取300㎜，故喇叭口标高为120.7+0.3=121.0m，喇叭口净距l=（1.5-2.0）D=675-900㎜，设计中取至少大于0.7m，喇叭口与井壁净距b=（0.75-1.0）D=338-450㎜，设计中取350m。
集水井长度=0.35×2+3.62×3+0.45=12.01m，净宽为2.54m。
3.3取水泵房
3.3.1水泵的选择
取水构筑物，一级泵站设计流量
一级泵站总扬程为：
取水泵房输水至净水厂时的水泵扬程H：
（3.18）
H1+H2水源最低水位与净水构筑物水面的几何高度
h1吸水管路总水头损失，h2输水管路水头损失，h1+h2总估计为3m
H=131.3-122.25+3=12.05m
设计流量已知为Q=300.9L/s，经后续计算一级泵站水泵扬程H=12.05m。
据此，参考相关规常用设备，选取水泵250S24A型单级双吸离心泵四台，三用一备，其性能如下：
流量为482m3/h，扬程为17.4m，转速为n=1450r/min，效率η=80%，气蚀余量3.5m，轴功率28.6KW，电动机型号YZ00L-4，功率30KW，满载时电流56.8A，转速1470r/min，效率因数0.87，额定转矩2.2，重量310Kg。
起吊设备选用，起吊设备选用CD10.5-6D型电动葫芦，主起升设备电动机，最大轮压2.01KN,总重115Kg，工字钢型号16-28bGB706-65，起升高度6m，钢丝绳长15.1m，轨道最小曲率半径1m。
吸水管路与压水管路计算：
（3.19）
吸水管路与压水管路采用管径DN450mm钢管，则V=0.6m/s，1000i=0.769。
吸水管路中的水头损失：
采用吸水管径：
D=450mm,L=5.4m,v=0.6m/s,1000i=0.769.
沿程水头损失：
h=iL=0.769/1000×5.4×3=0.0126m,
压水管路中的水头损失：
采用压水管径：
D=450mm,L=5.4m,v=0.6m/s,1000i=0.769。
沿程水头损失：
h=iL=0.769/1000×5.4×3=0.0126m，
总水头损失为0.025m
设计中要考虑局部水头损失，这里估算为0.18m。
3.3.2水泵安装高度
（3.20）
其中，hs——标准状况下，水泵的最大允许吸上真空高度，hs＝3.5m
ν——水泵吸入口流速，入口管径取450mm，流速为0.6m/s
h—吸水管的沿程和局部水头损失之和，h=0.2m
从而有ZS<3.3m，即水泵最大安装高度为3.3m，取水泵的安装高度为3.0m，由此可知水泵的布置高程为121.2+3.0＝124.2m，即水泵在地面下H2=129-124.2=4.8m。
3.3.3水泵机组布置及泵房平面尺寸
经参考规，设计采用横向排列方式的机组布置，其优点为：
横向布置虽然增长泵
房的长度，但跨度可减小，进出水管顺直，水利条件好，节省电耗。
水泵凸出部分到墙壁的净距A=最大设备的宽度加1m，查<<给水排水设计手册11-常用设备>>，可知电动机为最大设备其宽度为0.6m，故A=1.6m≈2m。
出水侧水泵基础与墙壁的净距B应按水管配件安装的需要确定，考虑到水泵出水侧是管理操作的主要通道，故B不宜小于3m，设计中取为3m。
进水侧水泵基础与墙壁的净距D也应根据管道配件的安装要求决定，设计中取为2m。
电机凸出部分与配电设备的净距，其值C=电机轴长+0.5m，设计中取为2m。
水泵基础间净距与C值相等，设计中取为2m。
水泵机组的基础：
机组（水泵和电动机）安装在共同的基础上，基础的作用是支撑并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生基础沉陷。
卧式水泵均为快式基础其尺寸大小查<<给水排水设计手册11-常用设备>>可确定。
基础长度L=底座长度+（0.15-0.2）m=1.42+0.2=1.62m。
基础宽度B=底座螺孔间距（在宽度方向上）+（0.15-0.2）=0.8m。
基础高度H=底座地脚螺钉的长度+（0.15-0.2）m，因为底座地脚螺钉尺寸不知，基础高度取为0.7m。
根据以上计算泵房的长度=10+1.62×4=16.48m，泵房的宽度=5+0.8=5.8m，变电器、配电间、值班室总面积设为5.8m×6m。
3.3.4泵房高度的确定
经查阅相关规《给水排水设计手册第十一册[常用设备]》，知250S24A型
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