给水排水管网课程设计.docx

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给水排水管网课程设计

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给水排水管网课程设计

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河南城建学院

《给水排水管网系统》课程设计

班级026413163

专业给排水科学与工程

设计时间2015.12.21～2016.1.1

设计地点九号楼A502

课程名称给水排水管网系统

指导教师谭水成

市政与环境工程学院

2015年12月

前言

课程设计是课程学习期间的一项重要的实践性教学环节，是获得工程知识必不可少的锻炼和实现培养目标的重要手段。

本次课程设计为杭州市给水排水管道工程设计，设计时间为两周。

整个设计包括三大部分：

给水管道设计、污水管道设计和雨水管道设计。

在大致了解杭州市地形位置和分布后，我决定采用整体供水满足城市用水需求的供水方案。

给水管道的设计内容主要包括管线布置及水厂选址、设计流量的计算、清水池容积的确定、管网的水力计算、管网平差和校核等。

考虑到城市的初步规划以及资金投资问题，排水体制采用完全分流制，即污水和雨水分别设置独立的管道系统。

生活污水和工业废水通过污水排水系统送至污水处理厂，经处理后再排入水体；雨水是通过雨水排水系统直接排入水体。

排水管道的设计内容主要包括排水体制的确定、设计流量计算和管网水力计算。

课程设计让我们结合所学知识，运用CAD、鸿业软件进行绘图和平差校核计算，绘制出自己设计的给水排水管道总平面布置图和污水干管纵剖面图。

通过课程设计，我们可以将以前学的基础理论、基本技能及专业知识有机地统一起来，形成一个较为全面的专业知识水平能力框架，为今后更深层次的专业学习打下坚实的基础。

Preface

Curriculumdesignisnotonlyansignificantpracticalteachinglinkduringthestudyofcourse,butalsoanrequisiteexercisetoobtainengineeringknowledgeandanimportantmeantorealizethetrainingobjectives.ThecurriculumdesignistheHangzhouwatersupplyanddrainagepipelineengineeringdesign,anddesigntimeistwoweeks.Thewholedesignisdividedintothreeparts:

thedesignofthewatersupplypipeline,thedesignofthesewagepipeandthedesignoftherainwaterpipeline.

InthegeneralunderstandingofHangzhoutopographiclocationanddistribution,Idecidedtousetheoverallwatersupplyschemetomeetthedemandforurban.WatersupplypipelinedesigncontentmainlyincludesPipelinelayoutandwaterplantsiteselection,calculationofthedesignedflowrateofwatersupplypip,determinationofthevolumeofclearwatertank,Hydrauliccalculationofpipenetwork,adjustmentandcheckofpipenetworkandsoon.Consideringtheproblemofcitiesintheinitialplanningandcapitalinvestment,thedrainagesystemadoptsfullstreaming,namelysewageandrainwaterarerespectivelyarrangedindependentlyofthepipelinesystem.Domesticsewageandindustrialwastewaterthroughthesewagedrainagesystemtosendtothesewagetreatmentplant,treatedandthendischargedintothewater;rainwateristhroughrainwaterdrainagesystemisdischargeddirectlyintowaterbodies.Thedesigncontentmainlyincludesthecalculationofdrainagepipedrainagesystemdeterminationofdesignflowcalculationandhydraulic.

Curriculumdesignletuscombinedwiththeknowledge,usingCAD,Hongyesoftwaredrawingpeacedifferencecalculation,drawstemdesignedforwatersupplyanddrainagepipelineingenerallayoutdrawingandthesewagepipeprofile.Throughthecurriculumdesign,wecanunifypreviousthebasictheory,basicskillsandprofessionalknowledge,theformationofamorecomprehensiveprofessionalknowledgelevelframework,forthefutureinadeeperlevelofprofessionalandlayasolidfoundationforlearning.

TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l_Toc21467第一章课程设计任务书PAGEREF_Toc214671

HYPERLINK\l_Toc13001.1设计题目：

PAGEREF_Toc13001

HYPERLINK\l_Toc276141.2原始资料：

PAGEREF_Toc276141

HYPERLINK\l_Toc149251.3课程设计内容：

PAGEREF_Toc149251

HYPERLINK\l_Toc123021.3.1城市给水管网扩初设计PAGEREF_Toc123021

HYPERLINK\l_Toc121151.3.2城市排水管网扩初设计PAGEREF_Toc121152

HYPERLINK\l_Toc176271.4设计参考资料PAGEREF_Toc176272

HYPERLINK\l_Toc275041.5设计成果PAGEREF_Toc275042

HYPERLINK\l_Toc78351.6要求PAGEREF_Toc78352

HYPERLINK\l_Toc151111.7其他PAGEREF_Toc151112

HYPERLINK\l_Toc998第二章给水管网设计与计算PAGEREF_Toc9983

HYPERLINK\l_Toc202422.1供水方式的选择PAGEREF_Toc202423

HYPERLINK\l_Toc152682.2给水管网的布置PAGEREF_Toc152683

HYPERLINK\l_Toc34222.2.1水厂的选址原则PAGEREF_Toc34223

HYPERLINK\l_Toc32762.2.2管网定线要求PAGEREF_Toc32763

HYPERLINK\l_Toc163562.3基本数据的确定PAGEREF_Toc163564

HYPERLINK\l_Toc94452.4设计用水量计算PAGEREF_Toc94454

HYPERLINK\l_Toc9462.4.1最高日设计用水量计算PAGEREF_Toc9464

HYPERLINK\l_Toc255462.5清水池调节容积PAGEREF_Toc255465

HYPERLINK\l_Toc72242.6管网水力计算PAGEREF_Toc72246

HYPERLINK\l_Toc159302.6.1集中流量的计算：

PAGEREF_Toc159306

HYPERLINK\l_Toc138252.6.2比流量计算：

PAGEREF_Toc138256

HYPERLINK\l_Toc138822.6.3沿线流量计算：

PAGEREF_Toc138827

HYPERLINK\l_Toc153802.6.4节点流量计算PAGEREF_Toc153808

HYPERLINK\l_Toc80332.7管网平差PAGEREF_Toc80339

HYPERLINK\l_Toc157732.7.1环状管网流量分配计算PAGEREF_Toc157739

HYPERLINK\l_Toc221312.7.2管径的确定PAGEREF_Toc2213110

HYPERLINK\l_Toc34612.7.3管网平差结果及流量分配PAGEREF_Toc346110

HYPERLINK\l_Toc38402.7.4水压计算PAGEREF_Toc384012

HYPERLINK\l_Toc215402.7.5二级泵站的计算PAGEREF_Toc2154014

HYPERLINK\l_Toc120102.8消防校核PAGEREF_Toc1201014

HYPERLINK\l_Toc192542.9事故校核PAGEREF_Toc1925418

HYPERLINK\l_Toc24243第三章污水管网设计与计算PAGEREF_Toc2424322

HYPERLINK\l_Toc288293.1排水体制的确定PAGEREF_Toc2882922

HYPERLINK\l_Toc3213.2污水管道设计要求PAGEREF_Toc32122

HYPERLINK\l_Toc157743.3污水管道的定线PAGEREF_Toc1577423

HYPERLINK\l_Toc146793.4污水设计流量的计算PAGEREF_Toc1467923

HYPERLINK\l_Toc1773.5污水管道的水力计算PAGEREF_Toc17724

HYPERLINK\l_Toc215733.5.1水力计算设计参数PAGEREF_Toc2157324

HYPERLINK\l_Toc43693.5.2污水干管的水力计算PAGEREF_Toc436925

HYPERLINK\l_Toc22212第四章雨水管网设计与计算PAGEREF_Toc2221227

HYPERLINK\l_Toc269694.1雨水管道布置PAGEREF_Toc2696927

HYPERLINK\l_Toc160574.2雨水管网的定线PAGEREF_Toc1605727

HYPERLINK\l_Toc119494.3主干管的相关参数的确定PAGEREF_Toc1194927

HYPERLINK\l_Toc21224.4雨水设计流量计算PAGEREF_Toc212228

HYPERLINK\l_Toc209874.4.1杭州市的平均径流系数PAGEREF_Toc2098728

HYPERLINK\l_Toc144644.4.2杭州市的暴雨强度公式PAGEREF_Toc1446428

HYPERLINK\l_Toc93694.5雨水管道的水力计算设计参数PAGEREF_Toc936928

HYPERLINK\l_Toc5164.6雨水管道水力计算PAGEREF_Toc51629

HYPERLINK\l_Toc17038参考文献：

PAGEREF_Toc1703832

第一章课程设计任务书

1.1设计题目：

杭州市给水排水管道工程设计。

1.2原始资料：

1、城市总平面图1张，比例为1：

10000。

2、城市各区人口密度、平均楼层和居住区房屋卫生设备情况：

3、城市中有下列工业企业，其具体位置见平面图：

A工厂，日用水量10000吨/天。

B工厂，日用水量8000吨/天。

4、城市土质种类为粘土，地下水位深度为8米。

5、城市河流水位：

最高水位：

85米，最低水位：

70米，常水位：

75米。

6、城市地面覆盖情况：

1.3课程设计内容：

1.3.1城市给水管网扩初设计

1）城市给水管网定线（包括方案定性比较）；

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）绘图（平面图）。

1.3.2城市排水管网扩初设计

1）排水体制选择；

2）城市排水管网定线；

3）任选1条污水和雨水管路进行水力计算；

4）绘图（平面图、纵剖面图）。

1.4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、《给水排水管道系统》教材

3、《给水排水管网系统》教材

1.5设计成果

1、设计说明书一份（包括中英文前言、目录、设计计算的过程、总结）；

2、城市给水排水管道总平面布置图1张，比例尺为1：

10000（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350米左右）（3号图）。

1.6要求

1、按正常上课严格考勤；

2、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）；

3、按时完成设计任务。

1.7其他

1、设计时间：

2015-2016学年第一学期（第16、17周,2015年12月21号-2016年1月1号）；

2、上交设计成果时间：

17周周五下午；

3、设计指导教师：

张奎、谭水成、宋丰明、朱伟萍。

第二章给水管网设计与计算

2.1供水方式的选择

该城市的地势相对比较平坦，没有太大的起伏变化。

城市的外围有一条自南向北转向东流的河流，无天然划分，故不采用分区供水；市中各工业企业对水质无特殊要求，故不进行分质供水。

综上所述，因而采用统一的给水系统。

2.2给水管网的布置

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。

2.2.1水厂的选址原则

1）给水系统布局合理；

2）不受洪水威胁；

3）有较好的废水排除条件；

4）有良好的工程地质条件；

5）有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；

6）少拆迁，不占或少占良田；

7）施工、运行和维护方便。

根据以上原则把水厂建在河流的上游。

2.2.2管网定线要求

1.随水流的方向以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置应布置在用水量较大街区通过，干管的间距，一般为500-800米。

2.连接管之间的间距一般为800-1000米。

3.干管一般沿城镇规划的道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过。

根据以上原则合理的对管网进行布置，详见平面图。

2.3基本数据的确定

由原始资料该城市位于杭州,1区1760公顷，2区1650公顷人口数为1760×300+1650×400=124.85万人，查《室外排水设计规范》可知该城市位于一分区，为特大城市。

从设计规范查出：

综合生活用水定额采用330L/（人•d）；

浇洒道路用水量定额采用1.5L/（㎡•次），每天浇两次；

绿化用水量按2L/（㎡•d）计算；

城市的未预见水量和管网漏失水量按20%计算；

2.4设计用水量计算

城市设计用水量按最高日用水量计算,包括:

居民综合生活用水、工业企业生产用水和工作人员生活用水、浇洒道路和绿化用水、城市未预见水量和管网漏失水量。

2.4.1最高日设计用水量计算

参考教材，取综合生活用水定额为330L/（人•d）。

用水普及率为100%。

1）城市最高日综合生活用水量Q1：

Q1=qNf/1000

式中，Q1——城市最高日综合生活用水；

q——城市最高日综合生活用水量定额［Ｌ/（人•d）］；

Ｎ——城市设计年限内计划人口数；

f——城市自来水普及率，采用f=100%

Q1=qNf/1000=330×1248500/1000=412005m³/d

2）工业企业生产用水量：

工业企业生产用水量Q2：

Q2=Q2A+Q2B=10000+8000=18000m³/d

3）市政用水量Q3：

Q3=（q3aN3af3+q3bN3b）/1000

式中，q3a——城市浇洒道路用水量定额［L/（㎡•次）］；

q3b——城市绿化用水量定额［L/（㎡•d）］；

N3a——城市最高日浇洒道路面积（㎡）；

f3——城市最高日浇洒道路次数；

N3b——城市最高日绿化用水面积（㎡）。

Q3=（q3aN3af3+q3bN3b）/10000=（1.5×1023×10000×2+2×682×10000）/1000=44330m³/d

4）未预见水量和管网漏失水量：

Q4=0.2（Q1+Q2+Q3）=0.2（412005+18000+44330）=94867m³/d

5）最高日设计用水量：

Qd=Q1+Q2+Q3+Q4=412005+18000+44330+94867=569202m³/d

6）最高日最高时设计用水量：

Qh=KhQd/24=1.2×569202/24=28460.1m³/h=7905.6L/s

2.5清水池调节容积

由教材可知，取清水池调节容积为15%

清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为

W=W1+W2+W3+W4

式中,W－清水池有效容积（m³）；

W1－清水池调节容积（m³）；

W2－消防储水量（m³），按2小时火灾延续时间计算；

W3－水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的3%计算；

W4－安全储水量

清水池调节容积W1=Qd×15%=85380.3m³

消防水量W2:

该城市人口为124.85万人，确定同一时间内的火灾次数为4次，一次用水量分别为110L/s，火灾持续时间为2h，故

W2＝4×110×2×3600/1000＝3168m³

水厂自用水按最高日用水量的5%计：

W3=Qd×5%=28460.1m³

清水池的安全储量W4按以上三部分容积和的10%计算。

因此，清水池的有效容积为

W=（1+10%）（W1+W2+W3）=（1+10%）（85380.3+3168+28460.1）=128709.2m³

取整数为：

W=130000m³

清水池的个数一般不少于两个，并能单独工作和分别放空。

如有特殊措施能保证供水要求时，亦可采用一个，但须分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。

本设计取两个清水池，每座有效容积为65000m³。

取清水池有效水深为5.0m,平面尺寸为L×B=130m×100m。

2.6管网水力计算

集中用水量主要为工业企业生产用水量和职工生活用水量或其他大用户用水量。

本设计中不考虑职工生活用水量。

2.6.1集中流量的计算：

JS-22节点有工厂A，qA=115.7L/S；

JS-6节点有工厂B，qB=92.6L/S；

最高日最高时用水量Qh=7905.6L/s。

2.6.2比流量计算：

QL=（Qh-∑qni）/∑Lmi=（7905.6-208.3）/51010=0.1509L/（s.m）

Qh----为最高日最大用水量L/s；

∑q---为大用户集中流量L/s；

∑L---管网总的有效长度m。

2.6.3沿线流量计算：

沿线流量计算数据见下表：

表2-1沿线流量计算表

2.6.4节点流量计算

管段中任一点的节点流量等于该点相连各管段的沿线流量总和的一半，α＝0.5。

节点流量计算数据见下表：

表2-2节点流量计算表

2.7管网平差

2.7.1环状管网流量分配计算

根据节点流量进行管段的流量分配

分配步骤：

（1）按照管网的主要方向，初步拟定个管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。

（2）为可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀的分配流量，并且满足节点流量平衡的条件。

（3）与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量不大，只有在干管损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以较少的分配流量。

2.7.2管径的确定

管径与设计流量的计算：

q=Av=

D=

设计中按经济流速来确定管径进行平差，确定实际管径

表2-3界限流量表

2.7.3管网平差结果及流量分配

表2-4平差计算依据和结果

表2-5管道参数计算

2.7.4水压计算

管段起端的水压标高和终端水压与该管段的水头损失存在下列关系=+

节点水压标高，自由水压与该处地形标高存在下列关系=-

节点水压的计算：

选择17点为控制点，其地面标高为89.762m，控制点所需的服务水头为7层楼即32m。

则该控制点绝对水压即水压标高为89.762+32=121.762m。

水压计算见下表：

表2-6水压计算

2.7.5二级泵站的计算

由水压计算结果可知，所需二级泵站最低供水水压标高为170m。

设清水池地面标高为89.42m，高5.5m,底部标高为83.92m，则平时供水时清水池的最低水位标高为：

83.92+2=85.92m

泵站内吸和压水管路的水力损失取3m，城市管网的水头损失为34.34m，则最高用水时所需二级泵站总扬程为：

Hp＝（170-85.92+34.34+3）=121.4m