设计说明书1.docx
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设计说明书1
课程设计说明书
题目:
淮南市给水排水管道工程设计
院系：
地球与环境学院
专业班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
2013年06月10日
地球与环境学院院系环境工程教研室
学号
姓名
专业班级
设计题目
淮南市给水排水管道工程设计
设
计
技
术
参
数
1.城市总平面图1张，比例1:
30000；
2.城市各区人口密度，共4个区域，每一个区域5000人；
3.居民生活用水定额220L/d；
4.城市工厂企业2个，每个厂40L/s；
5.城市消防用水15L/s，2个小时；
6.城市浇洒的路面宽度为20m，绿化面积占总面积30%，每天浇洒一次，2L/m^2；
7.城市排水量为用水量的80%。
设
计
要
求
1.城市给水管网的定线；
2.计算用水量、给水管网水力计算，管网平差校核。
；
3.城市排水体制的选择，排水管网的定线；
4.计算排污量，污水管网水力计算；
5.绘制给水管网水力平面分析图、排水管网平面布置图和污水管网主干管纵剖面图。
工
作
量
1.设计计算说明书1份；
2.图纸2张；
3.设计成果打印并装订好，与图纸一起放入档案袋中。
工
作
计
划
1.资料收集与整理2天；
2.设计计算4天；
3.绘制有关图纸3天；
4.编写设计说明书2天。
参
考
资
料
1.淮南市地图
2.给水排水管网系统
3.GB3838—2002境影响评价，北京：
高等教育出版社，2001（2009重印）
指导教师签字
教研室主任签字
年月日
学生姓名：
学号：
专业班级：
课程设计题目：
淮南市给水排水管道工程设计
指导教师评语：
成绩：
指导教师：
年月日
前言
课程设计是学习计划的一个重要的实践性学习环节，是对前期所学基础理论、基本技能及专业知识的综合应用。
通过课程设计调动了我们学习的积极性和主动性，培养我们分析和解决实际问题的能力，为我们走向实际工作岗位，走向社会打下良好的基础。
通过毕业设计使我们具备调查研究、文献检索、综合分析及总体规划设计和细部深入设计的能力，对学科发展新动向有所了解，并在设计过程中，提高图纸表达能力，熟练掌握工具书的应用，计算机的使用，与同学队友进行交流讨论，从而使我们具备团体合作和进行工程设计的能力。
本设计为平顶山市给排水管道工程设计。
整个设计包括两大部分:
给水管道设计、污水管道设计。
给水管道的设计主要包括管网的布置及选址、流量的设计计算、管网的水力计算、管网平差。
排水体制确定为完全分流制。
主要包括排水体制的确定、设计流量计算和设计水力计算。
目录
1.引言……………………………………………1
2.给水管网设计与计算………………………2
2.1给水管网布置及水厂选址…………………2
2.2给水管网设计计算………………………2
2.3管网水力计算……………………………4
2.4管网平差…………………………………6
2.5消防工况……………………………………9
3.污水管网设计与计算…………………………10
3.1排水管网系统体制的确定……………………10
3.2排水管网布置原则和形式……………………10
3.3污水管网布置………………………………11
3.4不完全分流制管道水力计算…………………13
4.设计总结………………………………………19
5.参考文献………………………………………19
1.引言
水是人类的生命之源，是城市生存和发展的最重要的要素。
在某种程度上决定了一个城市的产业结构、生活方式，就是说城市的发展很大程度上依赖于水。
水资源的合理开发利用与保护是为城市可持续发展提供有力保证。
因此就有了城市给水排水工程规划，对城市的给水工程和排水工程进行合理规划，以达到合理利用、排水无污染的效果。
城市给水排水工程规划在水资源、土木工程、地质、气象、水文等多方面都有涉及。
随着城市的发展，各个城市间的给排水工程不再是一个孤立的系统，水域把这些子系统连接为一个系统，原有的工程规划方法在一定程度上显示其局限性，这就急需改进工程规划方法。
首先，我们要知道什么是城市给水排水工程规划？
城市给水排水工程规划是对城市给水排水工程系统的统一安排，保证给水排水工程建设与城市发展相协调，促进城市的可持续发展。
它是城市规划中的一项专业规划，也是城市整体开发建设的一个重要组成部分。
城市给排水工程规划的综合作用是不能被代替的。
城市给水排水工程规划相对于城市规划，也划分为不同的阶段，即城市给水排水总体规划、城市给水排水分区规划、城市给水排水详细规划等三个层次。
在各层次中各有侧重，其关系是相互联系、承上启下、逐渐深化，上一层次规划指导下一层次规划，下一层次规划要在落实上一层次规划的基础上，进行深入，并可根据具体情况对上一层次规划作适当调整。
2.给水管网设计与计算
2.1给水管网布置及水厂选址
该城市附近有一条水量丰富的河流——淮河，一个湖泊——瓦蚌湖，但是由于淮河距离该区域距离较远，而瓦蚌湖距离较近且水质良好，故可以选择瓦蚌湖作为生活饮用水水源。
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。
考虑要点有以下：
（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。
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。
城市的输水管和配水管采用钢管（管径1000mm时）和铸铁管。
对水厂厂址的选择，应根据下列要求，并且通过技术经济比较来确定：
（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。
2.2给水管网设计计算
2.2.1最高日用水量计算
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。
总人口的计算：
由原始资料可知，该区域有四个分区，每个分区各5000人；综合生活用水定额采用200L/cap.d.用水普及率定为100%。
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，L/s；
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%
Q1=qNf=220×20000=51L/s
2.2.2工业用水量
工业用水量包括工业企业生产用水量和工作人员生活用水量，本次课程设计我组所计算的区域共有2个工厂，为了计算方便，将生产用水流量和工作人员生活用水流量合计为40L/s.
Q2=nq2
式中：
q2——该区域最高日各工业企业的用水量定额：
40L/s
n——工业企业个数
则Q2=40×2=80L/s。
2.2.3市政用水量
市政用水量，主要指道路和绿地浇洒用水量。
在本次课程设计中，绿地浇洒用水量由城市绿化覆盖面积乘以每单位面积绿地所用额定浇洒水量计算得到。
根据资料显示，淮南山南新区的绿化覆盖面积为30%
Q3=q3bS×30%/1000
Q3=（12240×20×1×2+4104000×30%×2）/1000=2952m³/d
式中：
q3a——该区域浇洒道路用水量每平方米路面每次1.0～2.0L，此处为1.5L
f——该区域浇洒道路次数，此处为2次
a——该区域浇洒道路的路长12240m
b——该区域浇洒道路的路宽20m
q3b——该区域绿化用水量1.5～4.0L/（m2﹒d）
S——该区域总面积，绿化面积占总面积的30%
道路浇洒和绿化用水量Q3=3.9×106L/d=45.14L/s
2.2.4城市的未预见水量和管网漏失水量Q4
按最高日用水量的15%计算
Q4=（0.15~0.25）×（Q1+Q2+Q3）=26.25L/s
2.2.5城镇最高日设计用水量Qd
综上所述，在设计年限以内城镇最高日设计用水量Qd为
Qd=1.15×（Q1+Q2+Q3）=175L/s
2.3管网水力计算
集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量或其他大用户的用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，否则不计入集中用水量。
2.3.1最大时集中流量为：
用水户分为两类，一类称为集中用水户，另一类称为分散用水户。
所谓集中用水户是从管网中一个点取得用水，且用水流量较大的用户，其用水量称为集中流量，如工业企业、事业单位、大型公共建筑等用水均可作为集中流量。
本次课程设计中，集中流量主要是工业企业用水量，由两个节点单独流出，分别为：
5节点有工厂A，∑q=67.495L/s；
6节点有工厂B，∑q=61.15L/s.
2.3.2比流量计算比流量是用于计算沿线流量的，根据比流量的计算结果，再乘以管段配水长度即可得沿线流量。
需要指出的是，在实际工程中，配水长度并不一定是实际管长，只有当管段两侧全部配水时管段的配水长度才等于其实际长度。
比流量：
qs=（Qh-∑q）/∑L=（245-80）/11700=0.0141L/（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.
2.3.3沿线流量计算
分散用水户是从管段沿线取得用水，且流量较小的用户，其用水量称为沿线流量，如居民生活用水、道路浇洒或绿化用水等。
沿线流量一般按管段配水长度计算，或按配水管段的供水面积分配计算。
沿线流量计算数据见下表：
表2-3沿线流量计算表
管段编号
管长（m）
配水系数
有效长度（m）
比流量L/（s﹒m）
沿线流量（L/s）
[1]
900
1
900
0.0141
12.69
[2]
900
1
900
12.69
[3]
900
1
900
12.69
[4]
1200
1
1200
16.92
[5]
1200
1
1200
16.92
[6]
1200
1
1200
16.92
[7]
990
1
990
13.96
[8]
990
1
990
13.96.
[9]
990
1
990
13.96
[10]
810
1
810
11.42
[11]
810
1
810
11.42
[12]
810
1
810
11.42
合计
11700
/
11700
165
2.3.4节点流量
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），再加上该节点的集中流量。
表2-3节点流量计算表
节点编号
节点连接管段
节点流量（L/s）
集中流量（L/s）
节点总流量（L/s）
1
[1]、[7]
0.5（12.69+13.96）
13.32
2
[1]、[4]、[8]
0.5（12.96+16.92+13.96）
21.78
3
[4]、[9]
0.5（16.92+13.96）
15.45
4
[7]、[10]、[2]
0.5（12.96+13.96+11.42）
19．04
5
[2]、[5]、[8]、[11]
0.5（12.96+16.92+13.96+11.42）
40
67.50
6
[5]、[9]、[12]
0.5（16.92+13.96+11.42）
40
61.15
7
[10]、[3]
0.5（12.96+11.42）
12.06
8
[3]、[11]、[6]
0.5（12.96+11.42+16.92）
20.52
9
[12]、[6]
0.5（16.92+11.42）
14.18
合计
/
165
80
245
2.4管网平差
2.4.1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。
本次课程设计流量分配及管网平差结果见下表2-5。
表2-5管网平差结果
环号
管段编号
管长（m）
管径（mm）
第一次平差
第二次平差
第三次平差
q（L/s）
h（m）
s∣q∣0.852
q（L/s）
h（m）
s∣q∣0.852
q（L/s）
h（m）
1
-1
900
100
-6.93
-16.29
2350.6
-6.56
-14.76
2250
-6.7
-15.38
-8
990
125
-11.59
-14.95
1289.9
-11.82
-15.8
1336.72
-11.81
-15.6
2
900
150
18.16
14.45
795.9
17.95
14.40
802.22
18.34
14.5
7
990
100
6.42
15.65
2436.2
6.59
14.34
2479.51
6.45
16.2
-1.14
6872.6
0.18
6878.45
0.28
△q=-
=-0.30
△q=-
=-0.14
2
-4
1200
150
-17.12
-14.4
890.2
-16.72
-14.4
861.24
-16.87
-14.4
-9
990
250
-32.56
9.45
96.7
-32.16
-9.6
298.51
-32.31
-3.2
8
990
125
11.59
14.95
1289.9
11.82
15.8
1336.7
11.8
-15.6
5
1200
150
124.49
8.76
68.57
127.93
8.91
69.7
127.48
2.4
-1.09
2259.7
0.71
2566.1
0.4
△q=-
=0.26
△q=-
=-0.15
3
-2
900
150
-18.21
-14.45
793.5
-17.95
-14.40
806.7
-18.34
-14.5
11
810
200
30.29
7.01
231.4
30.67
7.2
234.76
29.84
6.5
3
900
200
19.40
3.33
171.6
19.74
3.42
173.25
19.21
3.3
10
810
125
7.34
5.31
723.4
7.68
5.7
742.19
7.15
5.1
1.2
1919.9
1.92
1956.9
0.4
△q=-
=-0.34
△q=-
=-0.53
4
-5
1200
450
-124.49
-2.35
18.9
-127.93
-8.91
69.86
127.48
-2.4
12
810
200
23.8
5.59
208.54
23.76
9.33
182.24
2.82
4.2
6
1200
150
12.625
8.4
672
9.59
12.84
1338.92
12.68
5.1
11
810
200
-27.25
-5.60
205.10
-30.67
-7.2
234.76
17.83
-6.5
6.05
1104.5
-1.06
1825.8
0.4
△q=-
=-3.0
△q=-
=0.3
2.4.2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
=
-
表2-7节点水压计算
节点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
管段流量（L/s）
6.7
18.34
19.21
16.87
127.48
9．89
6.45
11.81
32.31
7.15
29.84
24.06
管内流速（m/s）
0.85
1.04
0.61
0.96
0.80
0.56
0.82
0.96
0.66
0.6
0.95
0.77
管段压降（m）
15.38
14.5
3.3
14.4
2.4
5.1
16.2
15.6
3.2
5.1
6.5
4.2
节点水头（m）
66
79.38
93.78
82.2
99.1
96.98
97.3
90.6
95.7
地面标高（m）
36.00
35.00
34.00
36.00
35.00
34.00
36.00
35.00
34.00
自由水压（m）
30.00
44.38
59.78
46.2
64.1
62.98
51.3
55.6
61.7
2.5消防工况
给水管网的设计流量未计入消防流量，当火灾发生在最高日最高时时，由于消防流量比较大，一般用水肯定不能满足。
为了安全起见，要按照最不利的情况，即最高时用水流量加上消防流量的工况进行消防校核，但节点服务水头只要满足火灾处节点的灭火服务水头，而不必满足正常用水的服务水头。
灭火处节点服务水头按低压消防考虑，即10m的自由水压。
本设计中未进行消防校核，在此说明。
3.污水管网设计与计算
3.1排水管网系统体制的确定
排水系统的体制主要有合流制和分流制两种基本方式。
其中合流制又分为直排式合流制、截留式合流制和完全合流制，而分流制又分为完全分流制、不完全分流制和半分流制。
根据资料可知，淮南市山南新区为新建的城区，应先解决污水排放问题，待城市进一步发展，再建雨水排水系统，完成完全分流制的排水系统。
所以，在本次课程设计中，排水管网系统的体制选择截流式合流制。
这样可以节省初期投资，有利于城镇的逐步发展，而且见效快，工期短。
3.2排水管网布置原则和形式
3.2.1排水管网布置原则
1.按照城市总体规划，结合当地实际情况布置排水管网，要进行多方案技术经济比较；
2.先确定排水区域和排水体制，然后布置排水管网，应按从干管到支管的顺序进行布置；
3.充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管线最短、埋深最小；
4.协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系，考虑好与企业内部管网的衔接；
5.规划时要考虑到使管道的施工、运行和维护方便；
6.远近期结合，考虑发展，尽可能安排分期实施。
3.2.2排水管网布置形式
排水管网一般布置成树状网，根据地形不同，可采用平行式或正交式。
平行式：
排水干管与等高线平行，而主干管则与等高线基本垂直。
平行式布置适应于城市地形坡度较大时，可以减少管道埋深，避免设置过多的跌水井，改善干管的水力条件
正交式：
排水干管与地形等高线垂直相交，而主干管与等高线平行敷设。
正交式适应于地形平坦略向一边倾斜的城市。
3.3污水管网布置
在进行城市污水管道的规划设计时，先要在城市总平面图上进行管道系统平面布置，也称定线。
主要内容有：
确定排水区届，划分排水流域；选择污水厂和出水口的位置；拟定污水干管及主干管的路线；确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置等。
1.划分排水区域与排水流域：
排水区界是排水系统规划的界限，在排水区界内应根据地形和城市的竖向规划，划分排水流域。
每一个排水流域应有一根或一根以干管，根据流域高程情况，可以确定干管水流方向和需要污水提升的地区。
2.干管布置与定线：
通过干管布置，将各排水流域的污水收集并输送到污水处理厂或排放口中。
污水干管应布置成树状网络，根据地形条件，可采用平行式或正交式。
3.支管布置与定线：
污水支管的平面布置取决于地形及街区建筑特征，并应便于用户接管排水。
以下是污水管网布置图，为下面水力计算方便观看：
3.3.1污水设计流量
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。
查综合生活用水定额，淮南市山南新区平均日综合生活用水定额取100L/（cap﹒d）.又该区给水排水系统较完善，根据指导老师的建议，综合生活污水定额为100×80%=80L/（cap﹒d）
1.求总变化系数Kz，用内插法求的总变化系数,其范围为1.3～2.3
2.3Qd≤5
Kz=2.7/Qd0.1151.3Qd≥1000
2.计算生活污水面积比流量qs
=
=0.47
居民生活污水平均日流量按街坊面积比例分配，则生活污水设计流量见表3-1
各污水管段设计流量计算见表3-2
表3-1各单元生活污水流量
单元
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
面积hm2
16.74
25.11
20.93
27.9
18.35
27.54
22．95
30.6
14.04
21.06
实际污水流量L/s
13.30
19.92
16.92
21.82
15.04
21.65
18.38
23.71
11.88
17.03
单元
11
12
13
14
15
16
面积hm2
17.55
23.4
16.2
24.3
20.25
27
实际污水流量L/s
14.45
18.74
13.95
19.38
16.44
21.21
3.4不完全分流制管道水力计算
3.4.1设计要求
1.截流式合流制管道应按非满管流设计，最大设计充满度应尽量小于0.55。
2.设计流速：
截流式合流制管道的最小设计流速为0.60m/s，以防止因流速太小造成管道中杂物堵塞管道；最大设计流速，金属管道为10m/s，非金属管道为5m/s。
3.最小管径：
采用较大的管径，可以选用较小的管道坡度，使管道埋深减小。
因此，为了养护工作的方便，规定采用允许的最小管径。
在
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