给排水管网课程设计某县城区室外给水排水管网设计.docx

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1、给水排水管网系统课程设计专业：给水排水工程班级：学号：姓名：指导教师：环境与市政工程学院给水排水系 目 录第一部分：任务书一、 设计题目3二、 设计任务及内容3三、 应完成的设计结果3四、 设计原始资料4第二部分：指示书一、 目的与任务7二、 工作步骤7第三部分：计算书第一章：给水计算书 15 一、用水量计算15 二、沿线与节点流量计算17 三、管网平差18 四、管网校核21 五、确定清水池与水池调节容积31第二章：污水计算书 32 一、污水水量计算32 二、污水管道设计参数33 三、污水管道水力学计算34第三章：雨水计算书 35 一、雨水管道布置35 二、雨水管道设计参数35 三、雨水管道水

2、力学参数计算36第四部分：附图（3张管网平面图与3张管网剖面图） 第一部分 任务书一、设计题目：某县城区室外给水排水管网设计二、设计任务及内容（一）给水管网设计1、计算最高日用水量2、计算最高时秒流量3、选择给水系统进行管网及输水管定线4、进行管网水力计算5、确定水塔或水池调节容积6、确定二级泵站扬程和设计流量（二）排水管道设计 1、制定该县排水系统规划，选择排水体制；2、城市污水和雨水管道系统的定线；3、城市污水各设计管段和雨水一根干管各设计管段的流量计算；4、城市污水各设计管段和雨水一根干管的水力计算三、应完成的设计成果1、设计计算说明书一份（50页左右。包括设计说明、水量、水力计算表格及

3、草图）。2、铅笔绘图纸3张（室外管网）绘制给水排水管网总平面布置图一张管网起点至控制点选定线路的纵断面图一张 比例 横 1:1000 纵 1:200 或 横 1:500 纵 1:100、排水管道某一干管纵剖面图一张，比例 纵向 1：100-200 横向 1：500四、设计原始资料1、县城平面图该县城为我国西北地区一小县城，城内有工厂数家及部分公共建筑。居民区居住人口在规划期内近期按 185人公顷设计，远期按 210 人/公顷考虑。最高建筑为六层楼，室内有给排水设备，无淋浴设备，给水普及率为近期 85 %，远期 90 %。居住区时变化系数为Kh为 1.5 。2、规划期内大用户对水量、水质和水压要

4、求资料见用户对水量、水压要求一览表（表1）。3、浇洒道路用水： 60 m3/d，绿地用水： 140 m3/d， 4、未预见水量按最高日用水量的1525%计算。5、消防用水量、水压及延续时间按规范要求确定。6、该区地表水污染严重，水质不好，故近期不考虑采用地表水作为水源。7、气象资料（1）主导风向：夏季东南风，冬季东北风（2）年最高温度39，年最低温度-8（3）年平均降雨量： 800mm （4）最大积雪深度0.4m，最大冰冻深度1.0m （5）土壤性质：（最低处） 0.8 m -3.8m 粘沙土 3.8 m -8 m 中沙及砂石（6）地下水位深度：10.0m（最浅）； 地下坡度：0.2（7）地震

5、等级：中国地震划分为七级地震区（8）该县城暴雨强度公式 （注意：选择其中一个） 2（11）可保证二级负荷供电8、地面水系：9、材料来源及供应：本地区自产砖、混凝土及混凝土管。附表1 用户对水量、水压要求一览表序号用水单位名称近期用水量（m3/d）远期用水量（m3/d）每日班次时变化系数水压要求（Kg/cm2）生产生活生产生活12345678910化肥厂磷肥厂化工厂发电厂橡胶厂陶瓷厂汽修厂水泵厂仪表厂洗煤厂400350400500200250300200200400252530303530352020355004505005503003504003503005003540504545504535

6、35452233212312注：每班8小时第二部分 指 示 书一、目的与任务给水排水管道设计的目的是使学生巩固所学课程内容并加以系统化，联系工程实际树立正确设计思想，培养分析问题和解决问题的能力，学习编写说明书、使用规范、查阅参考资料和运用设计手册及其他工具书；提高计算机能力和绘图能力。给水管道设计的任务是根据给出的各项原始资料计算用水量、选择给水系统进行管网及输水管定线、进行管网水力计算、确定水塔或水池调节容积，并将计算成果用文字与图纸表达说明。排水管道设计的任务就是根据给出的各项原始资料，选择管道系统的体制，布置管道系统，计算设计污水量、雨水量、进行水力计算，并将计算成果用文字与图纸表达说

7、明。二、工作步骤I、给水管道部分(一)用水量计算1、居民区用水量计算按街道建筑层次及卫生设备情况，根据规范采用最高日每人每日综合生活用水量，用加权平均计算出居民区的每人每日用水量，并应用下列公式计算出居民区的最高时流量Q12、工业企业用水量Q2工厂作为集中流量，根据所提供的最高日平均流量及工作班次，变化系数，确定这些单位最大秒流量，可列表进行。3、计算市政用水Q3及未预见水量Q44、计算管网最高时总用水量QhQh= Q1 +Q2 +Q3 +Q45、计算各水源供水量 最高时要求水厂供应 70% 设计流量，其余由水塔或高位水池供给。（二）选择给水系统进行管网及输水管定线1、弄清县城平面图、地形、水

8、体、街坊布置情况，绘制等高线；2、选择给水系统、确定水塔或高位水池的位置3、进行管网及输水管定线，对管段、节点进行编号；绘制管网图（三）计算最高时工况下节点流量、管段设计流量、确定管段直径1、计算比流量2、计算沿线流量3、计算节点流量以上计算可列表进行。4、按照节点流量平衡条件、依据供水经济性和安全可靠性初步分配各管段设计流量5、根据各管段设计流量确定管道直径（四）进行最高时工况下管网水力计算1、选择平差方法，进行管网水力计算，求出各管段实际流量、水头损失、管段流速及各节点压力水头、自由水压。2、确定泵站扬程及水塔高度，确定水泵型号及台数。（清水池水位 = 其所在地地面标高 1.0 m ）3、

9、绘制管网平差草图，图上注明各管段主要水力参数。图例： （五）管网校核1、消防时校核（1）确定火灾发生点位置（2）火灾流量全部由二级泵站供给（3）采用水头校核法校核（4）绘制管网平差草图2、最大转输时校核最大转输时管网用水量按最高时用水量的 30% 计算(1) 二泵站供水量按 最高日平均时 计算(2) 采用水头校核法校核(3) 绘制管网平差草图3、事故时校核(1) 确定最不利管段(2) 事故时管网用水量按最高时用水量的70%计算(3) 二泵站供水量按最高时用水量的 50% 计算，其余由水塔供给。(4) 采用水头校核法校核(5) 绘制管网平差草图（六）确定清水池、水塔调节容积1、清水池有效容积按最

10、高日用水量的 1020 % 计。2、水塔有效容积按最高日用水量的 2.53 % 计。（七）绘图1、 管网总平面布置图一张（1）比例 1：10000（2）图上标明管段结构参数 图例： L (m)- D (mm)（3）选定2-3个节点绘制节点详图 2、管网起点至控制点选定线路的纵断面图一张 比例 横 1:1000 纵 1:200 或 横 1:500 纵 1:100纵剖面图表头格式如下：（见表2）表21010101010地面标高管底标高管道坡度水平距离节点编号及转折点 排水管道部分（一）管道系统的规划及排水系统的选择1、弄清县城平面图、地形、水体、街坊布置情况，绘制等高线；2、确定排水系统的区界及排

11、水系统体制，污水出路；3、排水管道布置形式：（1）确定主干管走向，污水厂、出水口及提升泵站位置；（2）根据地形及街坊的布置确定支管的布置方式；（3）对支管、干管进行编号，布置检查井。（二）污水量计算1、居民区污水量计算按街道建筑层次及卫生设备情况，根据规范采用每人每日排水量，用加权平均计算出该街坊的每人每日排水量，并应用下列公式计算出该街坊的比流量q0根据支管的布置和实际地形的分水线，对街坊划分排水范围，进行流量计算，平均分配到所邻近的排水管道。2、工厂作为集中流量，根据所提供的日平均流量及工作班次，变化系数，确定这些单位最大秒流量，可列表进行。3、流量计算可按各支管、干管所接受街坊和集中流量

12、汇总成表格，形式见教材“污水干管设计流量计算表”。4、关于总变化系数K总的确定，只是对沿线流量包括本段流量和转输流量，每一管段分析按该管段的平均流量值大小按规范确定。5、雨水管道流量计算，根据教材所叙述的有关内容和规范，结合本地区实际情况确定重现期T和地面径流时间t1。（三）管道系统的水力计算及设计1、确定最小埋设深度和沟道的控制点，计算该管段的起始埋深；2、进行水力计算：水力计算时，根据管道布置绘成计算草图，在各管道上标明各段长度、流量、流速、充满度、管径和坡度；3、根据水力计算结果，考虑管道埋深及沿线地质资料，地震烈度等，确定采用管道接口方法和基础形式；4、雨水管道水力计算和流量计算在同一

13、表上进行。（四）绘图1、管道系统的总平面图，可直接用彩色铅笔绘在所给图纸上，图上表明各管段主要水力因素如：污水管： 雨水：L(m)-D(mm)-I 2、管道纵剖面图比例：垂直方向1：100200水平方向：1：500010000（单位：mm）纵剖面图表头格式如下：（见表3）表3101010101010地面标高管径、坡度流量、充满度、流速管底标高水平距离检查井编号及转折点（五）说明书和计算书1、说明书内容：包括设计任务来源及原始资料，设计要求，设计指导思想及计算原则；设计中采用的技术参数；主要干线管道材料数量，管底基础形式，接口方法；管道上的建筑物及特殊构建物（跌水井，倒虹管、阀门井）的设置等。2

14、、计算书包括计算表格和计算草图，装订成册三、参考资料1、 室外排水设计规范GBJ14-87，（1997年局部修改条文）中国建筑工业出版社出版。2、室外给水设计规范GBJ13-86。（1997年局部修改条文）中国建筑工业出版社出版。3、给排水设计规范手册，第二册、第三册、第五册、第六册。中国建筑工业出版社出版。4、给水排水管网系统） 严熙世、刘遂庆 主编 中国建筑工业出版社出版。5、排水工程(上册)（第四版） 孙慧修主编，建筑工业出版社。6、给水工程（第四版），严熙世主编 中国建筑工业出版社出版。 注：表头尺寸以毫米计附图标题栏格式（单位mm）图纸名称101010设计学生图号指导教师日期25 2

15、5 25 25给水计算一、用水量计算1. 居民区用水量计算居民区居住人口在规划期内近期按185人/公顷设计，远期按210人/公顷考虑。给水普及率为近期85%，远期90%。居住区时变化系数为Kh为1.5。综合生活用水定额范围为150240（L/人d）,设计中取q=200（L/人d）。近期生活用水总量为Q1=6353113.99L/d,远期生活用水总量为Q1=7635857.19L/d。各居民区用水量见下表。 综合生活用水量计算表 每班8小时，近期生产用水总量3200m3 /d,近期生活用水总量285m3 /d;远期生产用水总量4200m3 /d,远期生活用水总量425m3 /d;近期生产和生活最

16、高时用水总量Q2=353479.2L/h,远期为Q2=476145.8L/h。工业和企业用水量见下表。工业和企业用水量计算表市政用水包括浇洒道路用水和公共绿地绿化用水，其总量为Q3=200000L/d。未预见水量为最高日用水量的15%-25%，在计算中取20%。近期未预见水量为Q4=1341359L /d,远期为Q4=1622441L/d。居住区时变化系数Kh=1.5。近期最高时用水量为Qh=(Q1+Q3+Q4/24) *1.5+353479.2/3600=235.25L/s,远期最高时用水量为Qh=(Q1+Q3+Q4/24) /3600=296.47L/s。二、计算最高时工况下的节点流量，管

17、段设计流量，确定管段直径q=（Qh-Q2*m沿线流量计算表Q1=(-235.25)*Q2=(9.69+9.41)/2Q3=(9.41+15.92+13.29)/2+(11000+37541.7)/3600Q4=(15.92+12.96+8.93)/2Q5=(13.29+8.66)/2+55000/3600Q6=(8.90+6.39+8.66)/2Q7=(8.90+8.93+13.78)/2+45500/3600Q8=(7.06+13.78+12.41)/2Q9=Q10=(-235.25)*Q11=(6.39+9.66)/2Q12=(47812.5+26875.0)/36004.初分流量，确定管

18、径，计算管段摩阻三、管网平差水塔供给最高时水量的30%，即Q水塔=70.58L/s。将水塔设置为双管道供水，则15管段每条管道的流量为Q=35.29L/s。管径取D=250mm，CW=110，管道长度l=439.33m，则其水头损失为h15=1.34m。编号为14的管道的流量为Q14=20.75L/s，管径取D=250mm，管道长度l=837.64m。则其水头损失为h14=0.99m。（1）各节点水头与自由水头计算（2）确定泵站扬程及高位水池深度泵站的扬程为HP高位水池深度定位为3m，其池底标高为62m。四、管网校核1. 消防校核以最高时用水量加消防用水量的工况进行消防校核，节点水头只要求满足

19、火灾处节点的灭火水头，不必满足正常用水的水头。着火点通常设在最不利处，在设计中取（3）和（12）节点为最不利节点，查室外消防设计规范得知，当城镇的人数5.0万人时，同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为25L/s，共50L/s。此时节点（3）（12）（1）的节点流量分别为Q3L/s，Q12=45.75L/s，Q1=-166.41L/s。 （1）.平差计算（2）.水头校核选取（12）节点为控制点，根据室外消防设计规范得知，该点的自由水头为10m，14管段的水头损失h14=4.18m。消防工况时水泵扬程为HP=31.31mHP=38.83m，消防校核满足。2. 事故校核此时各节点流量按最高时

20、的70%计算，二级泵站供最高时水量的50%，水塔供最高时水量的20%，即Q1=81.30L/s,Q10=47.05L/s。将4管段确定为事故管段进行校核。 （1）.平差计算 （2）.水头校核 选取（12）节点为控制点，该节点自由水头为28m，进行各节点水头校核。14管段的水头损失h14=0.64m，15管段的水头损失h15=1.28m。事故工况时水泵的扬程HP=37.20m 62m，转输的流量仍可顺利进入高位水池。转输工况时水泵的扬程HP=34.34mHP=38.83m，最大转输校核满足。3. 绘制管网平差草图（见下页）五、清水池、高位水池调节容积的确定清水池有效容积按最高日用水量的10%20

21、%计算。在设计中取15%，则：V清水池=（235.25*3600*24*0.15）/(1.5*1000)=2033m3高位水池的有效容积按最高日用水量的2.5%3%计算。在设计中取3%，则：V高位水池=（235.25*3600*24*0.03）/（1.5*1000）=407m3污水计算一、 污水水量计算 1.居民区污水量计算 该县城的居民区人口密度为185人/公顷，查室外给水设计规范得知，平均日综合生活用水量为110180（L/capd），在设计中取160（L/capd），污水的折算系数取70%。d 该县城居民平均日生活用水量为： 则总变化系数为:d 则居民生活污水设计流量为:Q1=Kz*Qd

22、居民生活污水平均日流量按照街坊面积分配，则比流量为：qA（L/sha）根据支管的布置和地形的分水线，对街坊排水范围进行划分，然后进行流量计算，按就近排出的原则分配到附近的排水管道。工业污水量按其最高日最高时用水量的80%计算。4. 管段设计流量计算污水管道与其服务的所有用户连接，将用户排放的污水汇集到各个支管中，再进一步输送到污水干管中，最后送至污水厂处理。污水管网的输水方式为重力自流，因此需逐渐加大污水管道的埋深，满足污水管网的重力输水条件。在设计时假定居民生活污水，工业废水，工业企业生活污水的最高时流量同时出现，即它们的设计流量可以直接累加。二、 污水管道设计参数1. 设计充满度污水管道按

23、非满管流设计，设计充满度为管内水深h与管径D之比。污水管道按非满流设计的原因有三点： 污水流量具有不确定性，需要留出充足的空间，确保产生意外流量时管道的输水能力满足要求； 给气体的释放留出空间； 便于管理和疏通。2. 设计流速设计流速是与设计流量和设计充满度相对应的管道内的水流速度，设计流速分为最小设计流速与最大流速，最小流速是为了防止管道产生淤积，一般管道内为0.6m/s，明渠内为0.4m/s；最大流速是为了防止管道产生淤积，一般混凝土管道为5m/s，钢管为10m/s。3. 设计管径在街区内或小区内最小管径D为200mm，在市政范围内为300mm，当根据管段设计流量求得的管径小于最小管径时应

24、采用最小管径。4. 最小设计坡度最小设计坡度是为了保证管内的最小流速，与设计流速的平方成反比。管径D为200mm时最小设计坡度为0.004，管径D为300mm时最小设计坡度为0.003。5. 管道埋深污水管道的埋深为管道内壁底部至地面的垂直距离，在埋设时，要注意三点条件： 防止管道冻裂； 防止地面荷载破坏，车行道的覆土深度不小于0.7m； 便于支管汇入。6. 管道的衔接污水管道的衔接方式共分为三种，分别为：水面平接；管顶平接；管底平接。当污水管道的直径D相同时采用水面平接，当下游的管径大于上游管径时宜采用管顶平接，下游管径小于上游时宜采用管底平接，但在实际工程中管底平接一般不推荐采用。三、 污

25、水管道的水力学计算根据上述设计原则，对污水管道的各项水力学参数逐一计算。对于地面坡度较大的区域，如果起点埋设深度应较小，则管道尽量与地面采用平行布置的方式；若起点埋设深度较大，则管道的设计埋深应小于地面坡度。对于地面坡度较缓或逆坡地区，应尽量选用小的埋设深度。水力学的计算结果包括：管长、设计流量、设计流速、充满度、管径、坡度以及各管段的埋深。计算列表完成，结果见下页。雨水计算一、 雨水管道布置 城市雨水管道系统由雨水口、雨水管道、检查井、出水口等构筑物组成。在铺设雨水管道时一般应考虑一下几个方面：（1） 充分利用地形条件，就近将雨水排入水体；（2） 尽量避免设置雨水泵站；（3） 结合街区及道路

26、的规划进行布置；（4） 雨水管道出水口的布置形式有分散式和集中式两种；二、 雨水管道设计参数1. 设计充满度 雨水较清洁，对环境污染小，加上暴雨流量大，从减少工程投资的角度考虑，雨水管道的按照满流设计，即h/D=1。2. 设计流速 雨水中的含沙量较高，为防止泥沙在管道中产生淤积，雨水管道的最小设计流速为0.75m/s。金属管的最大设计流速为10m/s,非金属管的最大设计流速为5m/s.3. 最小坡度 在街区内一般不宜小于0.004，在接到范围内一般不宜小于0.0025，雨水口连接管的最小坡度不小于0.01。4. 最小管径街道范围内的雨水管径最小为300mm，相应的最小坡度为0.003，街坊内雨水管道最小管径一般为200mm,相应的最小坡度为0.01。5. 连接方式本次设计中雨水管道的连接方式统一采用管顶平接。6. 埋设深度该县城的最大冰冻深度为1.0m，所以雨水管道的起点最小埋深为管径(D+1)m。三、 雨水管道水力学计算 雨水管道的水力学计算列表进行。计算表见下页。