上海市给水排水管道工程设计.doc

给水排水管道系统课程设计计算说明书题 目：给水排水管道系统课程设计 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 指导老师评语指导老师签字 答辩委员会评语 主任委员签字 设计成绩年 月 日前 言 给水排水管网工程是给水排水工程中很重要的组成部分,所需(建设)投资也很大,一般约占给水排水工程总投资的50%80%。同时管网工程系统直接服务于民众,与人们生活和生产活动息息相关,其中任一部分发生故障,都可能对人们生活、生产及保安消防等产生极大影响。因此,合理地进行给水排水管道工程规划、设计、施工和运行管理,保证其系统安全经济地正常运行,满足生活和生产的需要,无疑是非常重要的。 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。ForewordWater drainage network project is a water supply and drainage project in the very important component of the needs (building) there is also a great investment, the general water supply and drainage works about a total investment of 50% to 80%. At the same time network engineering systems direct services to the people, and people's lives and production activities are closely related, as part of a fault may be on people's lives, such as production and security have a great impact on fire. Therefore, the reasonable water drainage works for the planning, design, construction and operation of management, guarantee the security of its system to normal operation of the economy to meet the needs of life and production, and this is certainly very important.As for the project class specialized student, the practice study and the design is our own knowledge acquisition and the experience best link. Moreover in the graduation project undergraduate course plan of instruction the essential link, after the undergraduate course stipulates the practical education which completes the complete curriculum to have to carry on, the student through the graduation project, the synthesis utilizes the elementary theory, the basic skill which and deepens studies, trains the student independently to analyze and to solve the question ability, can enable the student through the graduation project to the consult standard, the standard design atlas, the product catalog method, enhances the computation, the cartography and the compilation design explanation level, finishes an engineer's basic training.Skilled cities give the water sewerage system the detailed computation and the raise certain theoretical analysis and the design ability. Enhances the plan the comparison, the technical economy, the environment, the society and so on the various aspects generalized analysis and proves the ability.Raise computer operation and application ability. Skilled specialized software application.目 录第一章 课程设计任务书1第二章 给水管网设计与计算32.1 给水管网布置及水厂选址32.2 给水管网设计与计算42.3 清水池调节容积62.4 管网水力计算72.5 管网平差11 2.6 消防校核16第三章 污水管网设计与计算183.1 污水设计流量计算183.2 污水管道水力计算18第四章 雨水管网设计与计算224.1 雨水设计流量计算224.2 雨水管道水力计算22第五章 设计总结24附表一 管网平差结果25附表二 消防校核平差结果 29附录三 参考文献32河南城建学院给水排水管道系统课程设计第一章 课程设计任务书河南城建学院0244111、2班给水排水管道系统课程设计任务书一、 设计题目： 上海 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4207+2004+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16000吨/天，最大班用水量：7000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 70 %；一般车间使用淋浴者占 20 %。2） B工厂，日用水量 吨/天，最大班用水量： 吨/班，工人总数 人，分三班工作，最大班 人，热车间占 %，使用淋浴者占 %；一般车间使用淋浴者占 %。3） 火车站用水量为 30 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：55米，最低水位：40米，常水位： 45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 给水管网设计与计算2.1 给水管网布置及水厂选址该城市有一条自东向西流的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势相对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： 定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。干管的间距一般采用500m800m 。 循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置从用水量较大的街区通过。 干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。 干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量少穿越铁路。减小今后检修时的困难。 干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在8001000m左右。 力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用。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：（）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。2.2 给水管网设计与计算2.2.1.1一区最高日设计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。表2-1分区人口密度（人/公顷）面积（公顷）人口数（人）4201135476700200738147600上海总人口62.4万，位于一区，为大城市，参考室外给水设计规范，取综合生活用水定额为350 L/(人·d)。用水普及率为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， q城市最高日综合用水量定额，/（cap.d）； 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=166845m3/d2.2.1.2 一区工业用水量（1）工业企业职工的生活用水和淋浴用水量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40L，高温车间每人每班60L计算.A工厂：工人总数3000人，热车间人数3000×30%=900（人），使用淋浴人数900×70%=630（人）。普通车间人数3000×70%=2100（人），使用淋浴人数2100×20%=420（人）。Q2=（900×35+2100×25+630×60+420×40）/1000=138.6(m3/d)（2） 工业生产用水量 Q3=16000(m3/d)2.2.1.3 一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。绿化用水量采用3L/(m2/d)。Q4=5800(m3/d)2.2.1.4 一区未预见水量和管网漏失水量未预见水量及管网漏失水量，一般按上式各项用水量之和的1525计算，这里按20%计算。 Q5（Q1 +Q2+Q3+Q4）×20%37756.7(m3/d)2.2.1.5 一区最高日设计用水量Qd（Q1 +Q2+Q3+Q4+Q5）（188783.6+37756.7）226540.3(m3/d)2.2.1.6 一区最高时用水量 Qh3408.6L/s2.2.2.1 二区最高日设计用水量计算上海总人口62.4万，位于一区，为大城市，参考室外给水设计规范，取综合生活用水定额为350 L/(人·d)。用水普及率为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， q城市最高日综合用水量定额，/（cap.d）； 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=51660m3/d2.2.2.2 二区工业用水量二区没有给出工厂企业，用水量不计，Q2为零。2.2.2.3 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。绿化用水量采用3L/(m2/d)。Q3=7649.2(m3/d)2.2.2.4 火车站用水量Q4=2592(m3/d)2.2.2.5 二区未预见水量和管网漏失水量未预见水量及管网漏失水量，一般按上式各项用水量之和的1525计算，这里按20%计算。 Q5（Q1+Q2+Q3+Q4）×20%12380.2(m3/d)2.2.2.6 二区最高日设计用水量 Qd（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）（61901.2+12380.2）74281.4(m3/d)2.2.2.7 二区最高时用水量 Qh1117.7L/s2.3 清水池调节容积2.3.1 一区清水池调节容积缺乏用水量变化规律的资料时，城市水厂的清水池调节容积，可凭运转经验，按最高日用水量的1020估算，这里取10。消防用水量定额为80，同时火灾次数为3W1= 226540.3×10%= 22654m3 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+ W4W清水池总容积m3；W1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5%计算；W4安全贮量按W1+W2+W3的10%计算W1+ W2+ W3= 226540.3×10%+0.24×2×3600+ 226540.3×5%=35709m3 W4= 3570.9m3 W35709+3570.939279.9m32.3.2 二区清水池调节容积 W1= 74281.4×10%= 7428.1m3 W= W1+ W2+ W3+ W4W清水池总容积m3；W1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5%计算；W4安全贮量按W1+W2+W3的10%计算W1+ W2+ W3= 74281.4×10%+0.08×2×3600+ 74281.4×5%=11718.2m3 W4= 1171.8m3 W11718.2+1171.812890m32.4 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。2.4.1 最大时集中流量为一区： q=+30 =274.7(L/s) 其中2节点处有A厂，10节点处有火车站。2.4.2 比流量计算一区： qs=( Qd-q)/ L = 0.18657(L/(s.m)二区： qs=( Qd-q)/ L=0.09087(L/(s.m)Qd为最高日最大时用水量 L/sq为大用户集中流量L/sL管网总的有效长度 m2.4.3 沿线流量计算沿线流量的计算按下公式qi-jq si-ji-j有效长度；mq s比流量 表2-2 一区管道沿线流量计算表 管段编号管段长度 /m有效长度 /m比流量 L/（s*m）沿线流量 L/s1-2418.5418.50.1865778.082-31061.71061.7198.083-41157.81157.8216.014-5797.8797.8148.855-6557.2557.2103.966-71186.71186.7221.407-8646.5646.5120.628-91187.51187.5221.556-9646.7646.7120.659-1011111111207.2810-11555.3555.3103.604-11745.6745.6139.1111-121157.61157.6215.973-12745.4745.4139.0712-131061.11061.1197.9713-14464.4464.486.642-13746746139.1814-151087.5543.8101.4615-16464.6232.343.341-16998.4998.4186.27总和16797160212989.09表2-2 二区管道沿线流量计算表上海市一区管道沿线流量计算管段编号管段长度/m有效长度/m比流量L/(s*m)沿线流量L/s1-2847.2847.20.0908776.992-3551.9551.950.153-41165.11165.1105.874-5857.3857.377.905-6764.8764.8 69.506-7654.3654.359.467-8764.8764.869.508-9857.8857.877.959-101165.11165.1105.8710-11551.2551.250.0911-12847.4847.477.001-12652.7652.759.312-11654.8654.859.503-10655.4655.459.564-9655.7655.759.585-8655.2655.259.54总和12300123001117.77 2.4.4 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，qiq: 折算系数取.q ：相连的个管段沿线流量和 一区计算结果见表：表2-3 一区节点流量计算表 节点计算节点流量（L/s）集中流量(L/s)节点总流量（L/s）1132.18132.182207.67244.7452.373276.58276.584251.99251.995126.41126.416223.01223.017171.01171.018171.09171.099274.74274.7410155.4430185.4411229.34229.3412276.51276.5113211.90211.901494.0594.051572.472.416114.81114.81 总和2989.133263.83 二区节点流量计算表：表2-4 二区节点流量计算表节点节点流量（L/s）集中流量(L/s)节点总流量（L/s）168.1568.15293.3293.323107.79107.794121.68121.685103.47103.47664.4864.48764.4864.488103.50103.509121.7121.710107.76 107.76 1193.3093.301268.1668.16总和1117.791117.792.5 管网平差2.5.1 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： 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。 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。 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.管径的确定管径与设计流量的关系：qv2v公式中 D管段管径，m；q管段计算流量，；管段过水断面面积，mv设计流速，m/s；设计中按经济流速来确定管径表2-5 平均经济流速与管径的确定管径mm平均经济流速（m/s）100400D4000.60.90.91.4 流量分配，管径选择如下： 最大时流量初步分配 一区最大时设计流量3408.6L/s，流量初步分配如下表：表2-6 一区最大时流量分配表环编号管长管径初分流量影响系数6（mm）（一）1-1699810001100.42115-164651000985.592114-1510881000913.192113-14464900819.14212-13746800-523.0521-24191200-2176.02214（二）2-310621100-1200.6212-13746800523.0513-12745500-224312-13106110001130.29214（三）3-41158900-700.02213-1274550022424-11746400-98411-12115810001077.78216（四）4-5798600-350.03215-6557500-223.62219-1011119007612110-115551000946.44216-964735086.2654-117464009834（五）6-7118730057.9216-9647350-86.2648-91188700400217-8647500228.9121 二区最大时设计流量1117.7L/s，流量初步分配如下表表2-7 二区最大时流量分配表环 编号 管长 管径流量初分配影响系数 4（一） 1-2847900800.521 2-11655400107.182 11-12847500-180.8921 1-12653600-249.0521 4（二） 2-11655400-107.181 2-3552800600.121 3-1065525042.013 10-11551500-194.7721 4（三） 3-41165700450.321 4-965625038.024 9-101165400-129.0221 3-10655250-42.012 4（四） 4-9656250-38.023 4-5857600290.621 5-865525037.035 8-9858300-45.3421 4（五） 5-8655250-37.034 5-6765450150.121 6-765435085.6221 7-876520021.14212.5.2 环状网平差(最高日最高时用水量)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。平差结果如 附表（一）所示2.5.3 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=- 水压计算结果如下：表2-8 一区水压计算表 节点 水压标高 （m） 地形标高 （m） 自由水压 （m）1103.5659.6143.952102.1959.7242.473100.6959.5641.13498.7559.6439.11595.4959.7935.7692.5159.5632.95792.0060.0032.00893.1160.0033.11994.6259.4735.151096.2158.8737.341196.9459.1837.761298.6358.8639.7713100.4159.2841.1314100.9058.9741.9315101.858.7643.0416102.2658.9143.35 表2-9 二区水压计算表节点水压标高（m）地形标高（m）自由水压（m）192.0559.9232.13290.0160.2429.77388.9060.3128.59486.1360.2625.87584.2460.1924.05682.4460.2022.24780.7760.7720.00880.1860.7019.48982.4660.8221.641086.6760.9625.711188.2360.9127.321290.9260.6230.302.5.4 二级泵站一区二级泵站的计算：一区清水池地面标高为60.0 m，清水池最低水位为2m，最低水位地面标高为58.0m。从水厂向管网单条输水管长为1862m，最高时管中流量为1704.3L/s，依此每条吸水管的管径选为1200mm，查得吸水管最高时i为0.003，所以两条吸水管水头损失为0.003×1862×2=11.17m。7点为控制点，其地面标高为60.0 m ，控制点需要的服务水头为七层楼即32m。1点为输水管网的起点，其地面标高为59.61m,所以59.6160=0.39水泵安全扬程为2m，安全水头为2m。取最不利管1-16-15-14-13-12-11-10-9-8-7管网水头损失=1.3+0.46+0.9+0.49+1.8+1.69+0.73+1.59+1.51+1.11=11.58m。最大时水泵扬程：=11.580.39+32+11.17+2+2=58.36m二区二级泵站的计算：二区清水池地面标高为60.0m，清水池最低水位2m，最低水位地面标高58.0m。从水厂向管网单条输水管长为1217m最高时管中流量为1117.7L/s，依此每条吸水管的管径选为1000mm，查得吸水管最高时i为0.00135，所以两条吸水管水头损失为0.00135×1217×2=3.29m。7点为控制点，其地面标高为60.82 m ，控制点需要的服务水头为四层楼即20m。1点为输水管网的起点，其地面标高为59.96m，所以59.9660.28=0.32。水泵安全扬程为2m，安全水头为2m。取最不利管段1-2-3-4-5-6-7,管网水头损失=1.39+1.11+2.71+1.89+0.59+1.67=9.36m。 最大时水泵扬程:=9.360.32+20+3.29+2+2=36.33m2.6 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80L/S，从安全和经济角度考虑，失火点设在8节点2节点和10节点处，消防时管网各节点的流量除8、2、10节点各附加80L/S的消防流量外，其余各节点的流量按路线以管线分配。消防时管网平差计算结果见 附表（二）所示。由后图可知管网各节点处的实际自由水压均大于10m（98）符合低压消防制要求。 消防时所需二级泵站总扬程为=Zc+Hc+hs+hc+hn+2=10.560.39+32+11.17+2+2=57.34m58.36m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40L/S，从安全和经济角度考虑，失火点设在4节点和7节点处，消防时管网各节点的流量除4、7 节点各附加55L/S的消防流量外，其余各节点的流量按路线以管线分配。消防时管网平差计算结果见 附表（二）所示由后图可知管网各节点处的实际自由水压均大于10m（98）符合低压消防制要求。消防时所需二级泵站总扬程为=Zc+Hc+hs+hc+hn+2=8.620.32+20+3.29+2+2=35.59m36.33m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) 污水管网施工图绘制等;排水系统的