厦门 市给水排水管道工程设计.docx

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厦门市给水排水管道工程设计

《给水排水管道系统》课程设计

计算说明书

题目：

厦门市给水排水管道工程设计

学院：

市政与环境工程学院

专业：

给排水科学与工程

姓名：

学号：

指导老师：

谭水成张奎宋丰明刘萍

完成时间：

2013年12月27日

前言

水是人生命的源泉，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。

特别是现代，随着城市化进程的加快，给水排水工程已经发展成为城市建设和工业发展的重要的基础设施，成为人类健康安全和工农业科技与生产发展的保障，同时也是发展成为高等教育人才培养的重要专业领域。

给水排水工程是由给水工程和排水工程两大部分组成，给水排水管道工程是给水排水工程的主要组成部分，其建设投资占给水排水工程的总投资的70%左右，长期以来备受给水排水工程建设、管理、运营、和研究部门的高度重视。

给水排水管道系统是贯穿给水排水工程整体工程流程和链接所有工程环节和对象的通道和纽带，给水管道系统和排水管道系统在功能和顺序上虽然前后不同但两者在建设上却始终是平行进行的。

做为工程类专业学生，实践学习和设计是我们自身获取知识和经验的最好环节。

学生通过设计，综合运用和深化所学的基本理论、基本技能，培养我们独立分析和解决问题的能力，通过设计能使我们具有掌握查阅规范、标准设计图集，产品目录的方法，提高计算、绘图和编写设计说明的水平，作好一个工程师的基本训练。

熟练城镇给水排水工程系统的详细计算和培养一定的理论分析和设计的能力。

提高方案的比较、技术经济、环境、社会等诸方面的综合分析和论证能力。

培养计算机操作和应用能力。

熟练专业软件应用。

Preface

Wateristhesourceofhumanlife,scientificwateranddrainageisoneofthemostimportantdevelopmentsinthehistoryofhumansociety,socialactivitiesandproductionactivities.Inparticular,modern,withtheaccelerationofurbanization,waterandwastewaterengineeringhasbecomeanimportanturbaninfrastructureconstructionandindustrialdevelopment,securityandhumanhealthbecameindustrialandagriculturalscienceandtechnologydevelopmentandproduction,butalsothetalenttodevelopintohighereducationculturedimportantareasofexpertise.

WaterSupplyandDrainageWaterSupplyprojectiscomposedoftwopartsanddrainageworks,watersupplyanddrainagepipelineprojectisamajorcomponentofwatersupplyanddrainageworks,anditsconstructioninvestmentaccountedforabout70%ofthetotalinvestmentinwatersupplyanddrainageworks,watersupplyanddrainagehaslongbeenhighlyconstruction,management,operations,andresearchdepartmentsattachgreatimportance.Watersupplyandsewersystemsthroughouttheentireengineeringprocesswaterandwastewaterengineeringandengineeringaspectsandlinkstoallthechannelsandlinkobjects,watersupplyandsewersystempipingsysteminfunctionandsequencealthoughdifferent,butbothbeforeandaftertheconstructionhasalwaysbeencarriedoutinparallelThe.

Asengineeringstudents,hands-onlearninganddesignourownknowledgeandexperiencetogetthebestlink.Studentsthroughthedesign,theintegrateduseofthebasictheoryanddeepenlearning,basicskills,todevelopourindependentanalysisandproblem-solvingability,throughthedesignenablesustohavetheabilitytoconsultMethodStandardDesignAtlas,productcatalog,improvecomputing,drawingsandwrittendescriptionofthedesignlevel,prepareabasictrainingengineers.Skilleddetailedcalculationstownwatersupplyanddrainagesystemandtheabilitytodevelopcertaintheoreticalanalysisanddesign.Demonstratetheabilitytoanalyzeandimprovetheoverallcomparison,technicalandeconomic,environmental,socialandotheraspectsoftheprogram.Theabilitytodevelopcomputeroperationsandapplications.Skilledprofessionalsoftwareapplications.

第一章课程设计任务书

一、设计题目：

厦门市给水排水管道工程设计。

二、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：

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

400

4

+

+

Ⅱ

300

7

+

+

+

Ⅲ

3、城市中有下列工业企业，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40%；一般车间使用淋浴者占20%。

2）B工厂，日用水量8000吨/天，最大班用水量：

3000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40%。

3）火车站用水量为L/s。

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。

三、课程设计内容：

1、城市给水管网初步设计

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；（三种校核人选一种）

5）绘图（平面图、等水压线图）

2、城市排水管网初步设计。

1）排水体制选择

2）城市排水管网定线的说明；

3）设计流量计算；

4）污水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、《给排水管道系统》教材

五、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、给水管网等水压线图1张（3号图）；

4、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）（3号图）；

六、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

七、其他：

1、设计时间：

2013-2014学年第一学期（第15、16周12月16号-12月28号）

2、上交设计成果时间：

16周周五下午

3、设计指导教师：

谭水成、张奎、宋丰明、刘萍

第二章给水管网设计和计算

2.1给水管网布置及水厂选址

该市西北方向有一条水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。

由于，水源处于城市一侧，而且城市东西方向跨度较大，故采用分区供水。

2.2给水管网设计计算

城市最高日用水量包括综合生活用水、工业生产用水、职工生活用水及淋浴用水、市政用水、未预见用水和管网漏失水量。

分区

人口密度（人/公顷）

面积（公顷）

人口数（人）

1区

400

2183.85

873540

2区

300

1075.64

322692

厦门市位于福建省，一区总人口87.35万人，参考《给水排水管道系统》教材表4—2可知该城市位于一区，为大城市。

最高日综合生活用水定额为390L/（人·d），故综合生活用水定额采用上限390L/（人·d），用水普及率为100%。

二区总人口32.3万人，参考《给水排水管道系统》教材表4—2可知该城市位于一区，为小城市。

最高日综合生活用水定额为370L/（人·d），故综合生活用水定额采用上限370L/（人·d），用水普及率为100%。

2.2.1一区最高日用水量

1.一区最高日综合生活用水量Q1：

Q1=qNf

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／（人·d）；

Ｎ――城市设计年限内计划用水人口数；设计年限10年内人口增长为98万；

f――城市自来水普及率，采用f=100%

所以最高日综合生活用水为：

Q1=qNf=390×10-3×98×104×100%=382200m3／d

2.一区工业用水量

（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.

Q2=（5000×30%×35+5000×70%×25）/1000=140m3／d

（2）工业企业职工的淋浴用水量Q3

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；

B工厂：

班次

总人数

热车间人数

一般车间人数

用水量（m3／d）

最大班

2000

600

1400

51.2

甲班

1500

450

1050

18.96

乙班

1500

450

1050

18.96

淋浴用水量：

Q3=51.2+18.96+18.96=89.12m3／d

（3）工业生产用水量Q4

一区Q4=8000m3／d

3.市政用水量

浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算，每天浇洒2次

Q5=1075.64×104×20%×1.0×10-3×2=4302.56m3／d

绿化用水量

Q5=1075.64×104×30%×2×10-3×5%=332.692m3／d

4.城市的未预见水量和管网漏失水量

按最高日用水量的20%计算

Q7=0.2（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）=79012.87m3／d

最高日设计流量Qd：

Qd　＝1.20（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）=474077.25m3／d

2.2.2一区最高日最高时用水量

Qh=KhQd/86.4Kh=1.3

Qh=7133.12L/S

2.2.3一区清水池调节容积

清水池容积取最高日用水量的10%W=10%×Qd=47407.725m3

取整W=47400m3

2.2.4二区最高日用水量计算

1.二区最高日综合生活用水量Q1

Q1=qNf

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／（人·d）；

Ｎ――城市设计年限内计划用水人口数；设计年限10年内人口增长为36万人；

f――城市自来水普及率，采用f=100%

所以最高日综合生活用水为：

Q1=qNf=370×10-3×36×104×100%=133200m3／d

2.二区工业用水量

（1）工业企业职工的生活用水量：

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.

Q2=（3000×30%×35+3000×70%×25）/1000=84m3／d

（2）工业企业职工的淋浴用水量：

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；

B工厂：

班次

总人数

热车间人数

一般车间人数

用水量（m3／d）

最大班

1200

360

840

15.36

甲班

900

270

630

11.52

乙班

900

270

630

11.52

淋浴用水量：

Q3=15.36+11.52+11.52=38.4m3／d

（3）工业生产用水量：

Q4=10000m3／d

3.二区市政用水量

浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算，每天浇洒2次

Q5=2183.85×104×20%×1.0×10-3×2=8735.4m3／d

绿化用水量

Q5=2183.85×104×30%×2×10-3×5%=655.15m3／d

4.城市的未预见水量和管网漏失水量

按最高日用水量的20%计算

Q7=0.2（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）=28542.59m3／d

最高日设计流量Qd：

Qd　＝1.20（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）=171255.55m3／d

2.2.5二区最高日最高时用水量

Qh=KhQd/86.4Kh=1.6

Qh=3171.40L/S

2.2.6二区清水池调节容积

清水池容积取最高日用水量的10%W=10%×Qd=20550.67m3

取整W=20500m3

2.3管网水力计算

2.3.1一区管网水力计算

1.最大时集中用水量

B厂的集中出流设在6节点，最大时集中流量为：

∑q=95.24L/S

2.比流量计算

Qs=（Qh--∑q）/∑L

Qs=（7133.12-95.24）/15596.9=0.4512L/（m·s）

Qh——为最高日最大时用水量L/s

∑q——为大用户集中流量L/s

∑L——管网总的有效长度m

3.沿线流量计算

qi-j＝qsＬi-j　　

Ｌi-j—有效长度；m

qs—比流量

表2-1沿线流量计算表

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，

qi＝α∑q１　　　　

α:

折算系数取α＝０.５

∑q：

相连的各管段沿线流量和

表2-2节点流量计算表

2.3.2环状管网流量分配计算与管径确定

1.根据节点流量进行管段的流量分配，分配步骤：

1按照管网主要方向，初步拟定各管段的水流方向，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.管径的确定

各管段管径从界限流量表中查得。

3.流量初分配，管径初选择如下表：

表2-3最大时流量分配表

2.3.3环状网平差（最高用水时）

以最高日最高时用水量确定的管径为基础，将最高时用水量分配、管段流量进行管网平差，详细采用哈工大平差软件。

平差结果见附表一。

2.3.4二区管网水力计算

1.最大时集中用水量

A厂的集中出流设在32节点，最大时集中流量为：

∑q=117.16L/S

2.比流量计算

Qs=（Qh--∑q）/∑L

Qs=（31711.40-117.16）/27936.7=0.1083L/（m·s）

Qh——为最高日最大时用水量L/s

∑q——为大用户集中流量L/s

∑L——管网总的有效长度m

3.沿线流量计算

qi-j＝qsＬi-j　　

Ｌi-j—有效长度；m

qs—比流

表2-4沿线流量计算表

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，

qi＝α∑q１　　　　

α:

折算系数取α＝０.５

∑q：

相连的个管段沿线流量和

2-5节点流量计算表

2.3.5环状管网流量分配计算与管径确定

1.据节点流量进行管段的流量分配，分配步骤：

1按照管网主要方向，初步拟定各管段的水流方向，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.径的确定

各管段管径从界限流量表中查得。

3.量初分配，管径初选择如下表。

表2-6最大时流量分配表

2.3.6环状管网平差（最高用水时）：

以最高日最高时用水量确定的管径为基础，将最高时用水量分配、管段流量进行管网平差，详细采用哈工大平差软件。

平差结果见附表二

2.4二级泵站

二级泵站的计算：

一区：

清水池最低水位地面标高88.00m。

从水厂向管网两条输水管长为580m最高时管中流量为3566.56L/s，依此每条输水管渠的管径选为1500mm，沿程水头损失为0.03×2=0.06m，吸水管路中的水头损失按3m计，9点为控制点，其地面标高为90.00m，控制点需要的服务水头为思层楼即20m。

取最不利管段3-6-2-1-7-8-9，管网水头损失为∑h=6.75m。

安全服务水头为2m

最大时水泵扬程Hp＝∑h+20+3+（90-88）+2+0.06＝33.81m

二区：

清水池最低水位地面标高88m。

从水厂向管网两条输水管长为2250m最高时管中流量为1585.7L/s，依此每条输水管渠的管径选为1300mm，沿程水头损失为0.02×2=0.04m，吸水管路中的水头损失按3m计，35点为控制点，其地面标高为89.8m，控制点需要的服务水头为七层楼即32m。

取最不利管段15-16-17-18-19-20-21-22-34-33-32-35，管网水头损失为∑h=12.66m。

最大时水泵扬程Hp＝∑h+32+3+2+（89.8-88）+0.04＝51.68m

2.5消防校核

一区消防校核：

该市同一时间火灾次数为三次，一次灭火用水量为100L/s，从安全和经济角度考虑，失火点设在9节点、10节点和11节点，消防时管网各节点的流量除9、10、11节点各附加100L/S的消防流量外，其余各节点的流量与最高时相同。

消防时管网平差结果见附表三。

清水池最低水位地面标高88.00m。

从水厂向管网两条输水管长为580m最高时管中流量为3566.56L/s，依此每条输水管渠的管径选为1500mm，沿程水头损失为0.04×2=0.08m，吸水管路中的水头损失按3m计，9点为控制点，其地面标高为90.00m，控制点需要的最小消防水头10m。

取最不利管段3-6-2-1-7-8-9，管网水头损失为∑h=7.96m。

安全服务水头为2m

最大时水泵扬程Hp＝∑h+10+3+2+0.08＝23.04m<33.81m满足要求。

二区消防校核：

该市同一时间火灾次数为二次，一次灭火用水量为55L/s，从安全和经济角度考虑，失火点设在35节点和36节点，消防时管网各节点的流量除35、36节点各附加55L/S的消防流量外，其余各节点的流量与最高时相同。

消防时管网平差结果见附表四。

清水池最低水位地面标高88.00m。

从水厂向管网两条输水管长为2250m最高时管中流量为1585.7L/s，依此每条输水管渠的管径选为1300mm，沿程水头损失为0.02×2=0.04m，吸水管路中的水头损失按3m计，35点为控制点，其地面标高为89.3m，控制点需要的最小消防水头10m。

取最不利管段15-16-17-18-19-20-21-22-34-33-32-35，管网水头损失为∑h=13.82m。

安全服务水头为2m

最大时水泵扬程Hp＝∑h+10+3+（89.3-90）+2+0.04＝28.16m<51.68m满足要求。

第三章污水管网设计与计算

城市污水管网主要功能是收集和输送城市区域中的生活污水和生产废水.

污水管网设计的主要任务是:

1）污水管网总设计流量及各管段设计流量计算;

2）污水管网各管段直径,埋深,衔接设计与水力计算;

3）污水管网剖面图绘制等;

排水系统的确定：

合流制由于污水未经处理就排放，受纳水体遭到严重污染，但合流制排水系统工程投资较低。

分流制将雨水和污水分别在两套或两套以上管道系统内排放，该系统使污水收集和处理，使水的重复利用率提高，但工程投资较大。

厦门市拥有一百多万人，排水设施较完备且该城市雨量丰富，污水和雨水的流量相对较大，因此采用分流制排水系统。

3.1污水设计流量计算

污水管道的设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两大部分。

查居民生活污水量定额，通常生活污水量为同周期给水量的80%-90%，给水量采用（一区）390

，城市给水排水系统完善，则综合生活用水定额为390×85%=331.5

。

则生活污水Q=331.5×873540/86400=3351L/s，总变化系数K

=1.3

故Q1=1.3×3351=4356.3L/s

工业生活污水和淋浴污水Q

=

计算得B厂的总流量为Q2=5.47+14.22=19.69L/s

工厂生产污水按用水的80%算即Q

=（8000×80%）/8.64=70.07