给水排水管网系统-课程设计.doc

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1、兰州交通大学给水排水管网课程设计给水排水管网系统_课程设计第一部分 任务书一、设计题目某县城区给水排水管网工程设计二、设计任务及内容（一）给水管网工程设计1. 确定设计规模2. 进行输配水管网定线3. 确定水塔或水池调节容积4. 进行管网水力计算5. 确定二级泵站扬程和设计流量（二）排水管道工程设计1. 选择该县城排水体制；2. 城市污水和雨水管道系统的定线；3. 城市污水管段和管段的流量计算；4. 城市污水管段和管段的设计.三、应完成的设计成果1. 设计说明计算书一份（50页左右。包括设计说明、水量、水力计算表格及草图）。2. 铅笔绘图纸3张绘制给水排水管网总平面布置图一张给水管网某一管段的

2、纵断面图一张 比例 横 1:1000 纵 1:100 排水管道某一干管纵剖面图一张比例 横 1:1000 纵 1:100 四、设计原始资料1. 县城平面图（A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 2.64万 人平方公里设计，远期按 4.92万 人/平方公里考虑。最高建筑为六层楼，室内有完善的给排水设备，给水普及率为近期 85 %，远期 90 %。综合生活用水量时变化系数为Kh为 1.5 。2. 规划期内大用户对水量、水质和水压要求资料见用户对水量、水压要求一览表（表1）。3. 浇洒道路面积30万m2。4. 绿地面积50万m2。5. 其它

3、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）最大冰冻深度1.0m（4）最大积雪深度0.4m（5）土壤性质：（最低处） 0.4m-0.8m垦殖土 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）（7）地震等级：中国地震划分为七级地震区（8）该县城暴雨强度公式 （9）地面径流系数0.40（10）地基承载力2.0Kg/cm2（11）可保证二级负荷供电8. 地面水系：（1）最高水位31.5（2）最低水位 27.5（3

4、）常水位 29.09. 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400350400500200250300200200400252530303530352020355004505005503003504003503005003540504545504535354522332123121.81.41.51.71.31.31.91.22.01.42.02.01

5、.61.21.81.21.82.01.21.6注：每班8小时第二部分 指 示 书一、目的与任务给水排水管网工程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；提高绘图能力。给水管网工程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。排水管网工程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

6、用文字与图纸表达说明。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、水体、街坊布置情况；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；绘制管网总平面布置图。（三）计算最高日最高时工况下节点流量、管段设计流量、初步确定管段直径（四）进行最高日最高时管网平差计算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

7、型号及台数。（清水池水位 = 其所在地地面标高-1.0 m，二级泵站按两级供水）3. 绘制管网平结果图，图上注明各管段及节点主要水力参数。图例：（五）管网校核1. 消防时校核（1）确定火灾发生的次数及位置；（2）火灾流量由二级泵站和高位水池供给；（3）绘制管网平差结果图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时用水量的 40% 计算(2) 绘制管网平差结果图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) 绘制管网平差结果图（

8、六）确定清水池、水塔调节容积1. 清水池有效容积按最高日用水量的 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（A3）（1）比例 1：5000（2）图上标明管段参数（管长、管径） 图例： L (m)-D (mm)2. 管网起点至控制点选定线路300m长管道的详细设计图（1）平面布置图一张（A3）比例 1：1000 示例：每150m设接户支管，每120m设室外消火栓。（2）纵断面图一张（A3）比例 竖 1:100横 1:1000 示例： 注：表头高度均为15mm。（3）选定2-3个节点绘制节点详图图例： 排水管道部分（一）管道系统的

9、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。2. 工厂作为集中流量计算。3. 流量计算。4. 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

10、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表上进行。（四）绘图1. 排水的总平面图，可直接用彩色铅笔绘在所给图纸上比例1:5000（A3），图上表明各管段主要参数（箭头表示水流方向，雨水和污水相同，在同一图中绘制）：L(m)-D(mm)-I 2. 污水干管任一段、雨水管道排出口一段300长管道的详细设计图（1）污水管道平面布置图一张（A3）比例 1：1000 示例：每150m左右设接户支管。（2）污水管道纵断面图一张（

11、A3）比例 竖 1:100横 1:1000 示例： 注：表头高度均为15mm。（3）雨水管道平面布置图一张（A3）比例 1：1000 示例：注：雨水口间距40m。（4）雨水管道纵断面图一张（A3）比例 竖 1:100横 1:1000 示例： 注：表头高度均为15mm。三、设计成果设计成果由封面、目录、任务书、说明书、计算书和图纸组成并按此顺序装订成册。1.说明书：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. 计算书：包括详细计算过程、计算表格和

12、计算草图。3. 图纸：包括给水管道工程总平面布置图、给水管道平面布置图、给水管道纵断面布置图、给水管道工程节点详图、排水管道工程总平面布置图、污水管道平面布置图、污水管道纵断面布置图、雨水管道平面布置图、雨水管道纵断面布置图组成，按此次序装订。图纸标题栏如小：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 25 25 25注：表头尺寸以毫米计四、参考资料1.给水工程(第四版)严煦世、范瑾初，中国建筑工业出版社2.排水工程上册(第四版)孙慧修，中国建筑工业出版社3.室外给水设计规范GB50013-2006，中国计划出版社4.室外排水设计规范GB50014-2006，中

13、国计划出版社5.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。6.水源工程与管道系统设计计算杜茂安、韩洪军主编 中国建筑工业出版社出版。 第三部分 设计说明和计算书给水部分一、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2.64万人/平方公里，远期按4.92万人/平方公里。根据室外给水设计规范GB50013-2006按近期180L/（capd）、远期240L/（capd）计算近期和远期的用水量居住区时变化系数kh为1.5.给水普及率为近期85%，远期为90%即居民区用水量为：近期：Q1=0.96*2.64*10000*180/24/3600*1.5*85%=

14、67.32（L/s）远期：Q1=0.96*4.92*10000*240/24/3600*1.5*90%=177.12（L/s）2.工业企业用水量计算工厂作为集中流量，根据所提供的最高日平均流量及工作班次，变化系数，确定近期最高日最高时用水量Q2=98.19（L/s）远期最高日最高时用水量Q2=132.28（L/s）用户对水量、水压要求一览表序号用水单位近期用水量远期用水量每日时变化水压要求最高时流量名称（m3/d）（m3/d）班次系数（Kg/cm2）（m3/d）生产生活生产生活近期远期1化肥厂400255003521.82.013.28 16.72 2磷肥厂350254504021.42.09

15、.11 11.91 3化工厂400305005031.51.67. 47 9.55 4发电厂500305504531.71.210.43 11.71 5橡胶厂200353004521.31.85.30 7.79 6陶瓷厂250303505011.31.212.64 18.06 7汽修厂300354004521.91.811.05 14.68 8水泵厂200203503531.22.03.06 5.35 9仪表厂200203003512.01.215.28 23.26 10洗煤厂400355004521.41.610.57 13.25 总和98.19 132.28 3.市政用水量计算浇撒道路用水

16、（面积：30万m2 ，以3.0L/（m2d）计算 ）绿 化 用 水 （面积：50万m2 ，以2.0 L/（m2d）计算） Q=900+1000=1900(m3/d)=21.99(L/s)4.管网漏失水量计算（按前3项用水量之和的11%计算） 近期： Q4=(Q1+Q2+Q3)*11%=20.63(L/s) 远期： Q4=(Q1+Q2+Q3)*11%=36.45(L/s)5.未预见水量计算（按前4项用水量之和的10%计算）近期：Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)*10%=20.81(L/s) 远期：Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)*10%=36.78(L/s)6.消防用水量计算 消防用水量不用于最

17、高时水力计算，只用于消防校核使用。根据县城人口数（近期：25344人；远期：47232人）查给水排水设计手册：人口小于5.0万人，在同一时间内的灭火次数为两次，一次灭火用水量为25(L/S)。即Q6=25*2=50(L/s)7.管网最高日最高时用水量计算 近期：Q7=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=228.94(L/s)远期：Q7=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=404.62(L/s)8.水源供水量计算最高时要求水厂供水70%，其余由水塔或高位水池供给近期：Q水厂= Q7*70%=160.26(L/s)Q水塔（高位水池）=68.68( L/S)远期：Q水厂= Q7*70%=283.23(L

18、/s)Q水塔（高位水池）=121.39( L/S)二、选择给水系统及管网定线1. 根据县城平面图，地形，水体，街坊布置情况，绘制等高线。2. 采用水厂与高位水池联合供水方式。3. 进行管网及输水管定线，对管段、节点进行编号，并将管网型化。4. 管段配水长度确定原则为：两侧无用水的输水管，配水长度为零；单侧用水管段的配水长度取其实际长度的50%，两侧全部配水的管段配水长度等于实际长度。三、最高时工况下节点流量、管段设计流量的计算以及管段流量的确定1.比流量 2. 沿线流量管段编号比流量（L/s）管段长度(m)沿线流量（L/s）10.07266300.0020.072662900.0030.072

19、6624017.4440.072662107.63 50.0726622516.35 60.0726638527.97 70.0726626018.89 80.0726698035.60 90.0726632011.63 100.0726642015.26 110.0726631511.48 120.0726654019.62 130.0726628020.34 140.0726618013.08 150.0726644031.97 160.0726634525.07 3. 节点流量节点流量一部分按节点所连接的管段的50%计算，另一部分则由集中流量直接加到所处节点上；供水水泵或高位水池的供水流

20、量也应从节点处进入管网系统，其方向与用水流量方向相反，应作为负流量。 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算管段或者节点编号管段配水长度（m） 管段沿线流量（L/S）节点设计流量计算（L/S）集中流量沿线流量供水流量节点流量1000283.23-283.2320.00 0.00 0.00 121.39 -121.39 324017.4413.2521.25 34.50 41057.6326.5912.54 39.13 522516.3511.99 11.99 638527.975.3528.70 34.05 726018.8951.95 51.95 849035.627.25 27.25 9

21、16011.63 23.61 23.61 1021015.269.5513.45 23.00 1115811.4824.5113.37 37.88 1227019.6218.0631.54 49.60 1328020.3423.2619.98 43.24 1418013.0811.7116.71 28.42 1544031.97 1634525.07合计3748272.34 132.28272.34 0.00 四、最高时工况下管网水力计算1.初分流量按照节点流量平衡条件，依据供水经济性和安全可靠性初分流量确定管段直径，并计算管道比阻，为能够在消防，转输及事故校核时设计需求考虑适当放大部分管段管

22、径。比阻计算式： 式中：s比阻 l管段长度 D管径 管段设计流量初分配结果：管段编号3456789初分流量（L/S）114.7475.6163.6220.0239.1611.9111.7比阻36.79 130.66 139.99 582.10 393.11 4392.53 5822.25 管段编号10111213141516初分流量（L/S）34.772.5822.0721.1749.6722.86133.99比阻635.02 195.99 335.98 1255.01 111.99 273.76 52.88 2.哈代-克罗斯法平差计算（平差时当各环水头损失绝对值小于0.5时平差结束）哈代-克

23、罗斯法平差计算环号管段编号she (m)流量初分配第次平差q(L/s)h(m)sq0.852q(L/s)h(m)sq0.8521-336.790.00 114.74 -0.67 5.82 114.23 -0.66 5.79 -4130.660.00 75.61 -1.09 14.48 75.10 -1.08 14.39 -5139.990.00 63.62 -0.85 13.39 63.11 -0.84 13.30 61725.640.00 20.02 1.23 61.63 22.80 1.57 68.85 1652.880.00 133.99 1.28 9.54 134.50 1.29 9.

24、57 -0.10 104.85 0.28 111.91 0.51 -1.35 2-61725.640.00 20.02 -1.23 61.63 22.80 -1.57 68.85 122420.380.00 22.07 2.07 93.93 19.80 1.70 85.63 -131255.010.00 21.17 -1.00 47.01 23.44 -1.20 51.27 -14111.990.00 49.67 -0.43 8.67 51.94 -0.47 9.01 151972.160.00 22.86 1.80 78.86 20.38 1.46 71.51 1.22 290.11 -0.

25、09 286.28 -2.27 0.17 37393.110.00 39.16 0.97 24.87 39.37 0.98 24.98 817830.640.00 11.91 4.87 409.11 12.12 5.03 415.25 -95822.250.00 11.70 -1.54 131.58 11.49 -1.49 129.56 -10635.020.00 34.70 -1.26 36.24 34.49 -1.24 36.05 -11195.990.00 72.58 -1.52 20.97 72.37 -1.51 20.92 -151972.160.00 22.86 -1.80 78.

26、86 20.38 -1.46 71.51 -0.27 701.63 0.32 698.28 0.21 -0.25 接上表环号管段编号she (m)第次平差第次平差q(L/s)h(m)sq0.852q(L/s)h(m)sq0.8521-336.790.00 115.58 -0.68 5.85 115.48 -0.67 -4130.660.00 76.45 -1.11 14.61 76.35 -1.11 -5139.990.00 64.37 -0.87 13.52 64.47 -0.87 61725.640.00 21.28 1.38 64.92 21.74 1.44 1652.880.00 13

27、3.15 1.26 9.49 133.25 1.27 -0.02 108.40 0.05 0.10 2-61725.640.00 21.28 -1.39 64.92 21.74 -1.45 122420.380.00 19.97 1.72 86.26 19.61 1.67 -131255.010.00 23.27 -1.19 50.95 23.63 -1.22 -14111.990.00 51.77 -0.47 8.99 52.13 -0.47 151972.160.00 20.80 1.51 72.77 20.42 1.46 0.19 283.88 -0.01 -0.36 37393.110

28、.00 39.12 0.97 24.84 39.14 0.97 817830.640.00 11.87 4.84 407.94 11.89 4.86 -95822.250.00 11.74 -1.55 131.96 11.72 -1.54 -10635.020.00 34.74 -1.26 36.27 34.72 -1.26 -11195.990.00 72.62 -1.52 20.98 72.60 -1.52 -151972.160.00 20.80 -1.51 72.77 20.42 -1.46 -0.03 694.77 0.05 0.02 3.确定控制点并由控制点确定水塔，水泵扬程（水头

29、）选择离水泵较远且地形标高较大的节点（10节点）为管网控制点，其自由水头按设计要求取6层楼房水压要求。要求控制点自由水头：h=28m最高时工况下水力分析计算表管段或节点编号12345678管段流量(L/s)248.73121.39115.4876.2664.2721.8339.1411.89管内流量(m/s)1.18 1.02 0.92 1.08 0.91 0.69 0.80 0.67 管段压降(m)0.10 1.030.67 1.110.871.440.974.86节点水头(m)67.7765.9767.676765.8965.0266.465.43地面标高(m)31.86531.7531.

30、6531.9533.333.0532.18自由水压(m)35.970.9735.9235.3533.9431.7233.3533.25管段或节点编号910111213141516管段流量(L/s)11.7234.7272.619.6123.6352.1320.42132.32管内流量(m/s)0.66 0.71 1.03 0.62 0.75 0.74 0.65 1.05 管段压降(m)1.541.261.521.671.220.47节点水头(m)60.5762.1663.4264.9463.3364.55地面标高(m)31.9234.1633.9835.0534.8533.38自由水压(m)2

31、8.652829.4429.8928.4831.17泵站扬程设计泵站扬程一般由两部分组成，一部分用于提升水头，即，另一部分用于克服管道水头损失，即，水泵扬程则为两部分之和。 为了选泵，估计泵站内部水头损失。一般水泵吸压水管道设计流速为1.22.0m/s,局部阻力系数可按5.08.0考虑，沿程水头损失较小，则泵站内部水头损失约为：则水泵的设计扬程应为：查水泵样本，取相应水泵三台，2用1备五、管网校核1.消防时校核 该县城人口大于两万人而小于五万人，查城镇居民区室外消防用水量表知同时火灾次数为两次，一次灭火用水量为25（L/s）。通过管网水力分析知，该管网的控制点在10节点，故将火灾发生点布置在该

32、节点和最远点，其水量各增加25L/s； 火灾流量全部由二级泵站和高位水池供给； 采用水头校核法校核：因为水泵扬程由最高时工况的水泵流量确定，故可认为水源为定压节点，经过泵站提升进入管网。要求火灾所处节点自由水头不低10m水柱。 按上述要求重新分配流量，在进行管网平差。流量初分配管段编号3456789初分流量（L/s）128.9189.8277.8326.1143.9016.656.96管段编号10111213141516初分流量（L/s）54.9692.8426.7741.4769.8936.31158.27哈代-克罗斯法平差平差计算环号管段编号she（m）流量出分配第次平差q(L/s)h(m

33、)sq0.852q(L/s)h(m)sq0.8521-336.790.00 -128.91 -0.83 6.42 -129.23 -0.83 6.44 -4130.660.00 -89.82 -1.51 16.77 -90.14 -1.52 16.82 -5139.990.00 -77.83 -1.24 15.90 -78.15 -1.25 15.95 61725.640.00 26.11 2.02 77.28 26.56 2.08 78.41 1652.880.00 158.27 1.74 10.99 157.46 1.72 10.95 0.19 127.36 0.21 128.57 -0.

34、81 -0.88 2-61725.640.00 -26.11 -2.02 77.28 -26.56 -2.08 78.41 122420.380.00 26.77 2.96 110.72 26.00 2.81 108.00 -131255.010.00 -41.47 -3.46 83.36 -42.24 -3.58 84.68 -14111.990.00 -69.89 -0.81 11.60 -70.66 -0.83 11.71 151972.160.00 36.31 4.25 116.97 35.10 3.99 113.64 0.93 399.94 0.31 396.45 -1.26 -0.

35、42 37393.110.00 43.90 1.20 27.41 43.85 1.20 27.38 817830.640.00 16.65 9.06 544.27 16.60 9.01 542.87 -95822.250.00 -6.96 -0.59 84.53 -7.01 -0.60 85.04 -10635.020.00 -54.96 -2.95 53.62 -55.01 -2.95 53.66 -11195.990.00 -92.84 -2.40 25.87 -92.89 -2.40 25.88 -151972.160.00 -36.31 -4.25 116.97 -35.10 -3.9

36、9 113.64 0.08 852.66 0.27 848.48 -0.05 -0.17 411.2938.60 321.72 -38.60 0.49 321.23 -38.60 0.49 -250.920.00 -132.92 -1.21 9.12 -133.41 -1.22 9.15 336.790.00 128.91 0.83 6.42 129.23 0.83 6.44 4130.660.00 89.82 1.51 16.77 90.14 1.52 16.82 5139.990.00 77.83 1.24 15.90 78.15 1.25 15.95 -122420.40.00 -26.77 -2.96 110.72 -26.00 -2.81 108.01 1312550.00 41.47 3.46 83.36 42.24 3.58 84.68 14111.990.00 69.89 0.81 11.60 70.66 0.83 11.71 1