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1、课程设计说明书课程名称： 给水排水管网系统 项目名称：福安市中心城区给排水管网课程设计专业班级： 环境工程2班学生姓名： 薛文龙学生学号： 0816012215指导教师： 金 磊 工作时间： 2011年6月28号 厦门理工学院前 言在我国，给水排水是一个传统的行业和学科，传统给水排水自本世纪初形成和逐步完善以来一直是土木工程的一部分。随着科学技术的迅猛发展，国民经济发展和人民群众生活水平的日益提高，以及社会主义市场经济体制的逐步确立，我国的给水排水事业面临新世纪的挑战与机遇。 水是人类最宝贵的资源，是人类生存的基本条件，又是国民经济的生命线。日益严重的水资源短缺和水环境污染不但严重困扰着国计民
2、生，而且已经成为制约社会经济可持续发展的主要因素。给水排水工程技术是本世纪初建立和逐步完善的工程技术体系，近百年来它有效地指导着给水排水事业的发展。在给水排水工程技术的指导下，我国逐步建立了一批自来水厂、污水处理厂等给水排水公用设施，并建立了相当规模的，与之对应的工程研究、教学、设计、生产系统，为我国的给水排水事业发展起了重要的推动作用。本设计为了生活和生产上的需要，建造良好的基础设施条件，满足生活、生产和其他用水的要求，给水工程将给生活生产提供足够的水量和合格的水质。相反地，生产和生活产生的大量污水严重的污染了生活环境和阻碍了日常顺利进行，给生产生活带来诸多不便，排水工程能将生产生活污水及雨
3、水有效的治理，从而美化环境并能有效的促进生产发展。目 录第1章 给排水管网课程设计任务11.1 课程设计题目11.2 课程设计目的11.3 工程概况11.3.1 地理位置11.3.2 自然条件11.3.3 社会经济发展现状21.3.4 给排水现状2第2章 给水管网设计计算22.1 给水设计资料22.1.1 最高日设计用水量资料22.1.2 城市最高日各时段用水量资料（时变化系数Kh=1.42）32.2 用水量计算32.2.1 最高日设计用水量计算32.2.2 最高日最高时用水量计算42.2.3 消防时用水量计算42.3 供水系统方案选择52.4 管网定线52.4.1 管网布置形式52.4.2
4、管网定线62.4.3 输水管定线62.5 绘制用水量变化曲线72.6 清水池和水塔容积计算72.6.1 清水池有效容积72.6.2 水塔有效容积92.7最高时管段流量计算92.7.1节点流量计算92.7.2 进行流量初分配和初拟管径102.7.3 最大用水时管网平差122.7.4 最大用水时控制点确定142.7.5 水泵扬程计算142.7.6 水塔高度计算152.8 消防时管段流量校核152.8.1节点流量计算152.8.2 消防时流量初分配162.8.3 最大用水时管网平差172.8.4 消防时控制点确定192.8.5 消防工况校核计算202.9 节点水压标高计算202.10 绘制最大用水时
5、等水压线图212.11 用EPANET模拟计算结果21第3章 排水管网设计计算213.1 排水设计资料213.1.1 居住情况213.1.2 自然条件213.2 设计方案的确定213.2.1 排水系统规划设计原则213.2.2 排水系统体制的选择223.3 污水管道的设计233.3.1 在小区平面图上布置污水管道233.3.2 街区编号233.3.3 划分设计管段，计算设计流量243.3.4 水力计算263.3.5 绘制污水主干管纵剖面图273.3.6 中途泵站设置273.3.7 倒虹吸的设计273.3.8 注意事项283.4 雨水管道的设计283.4.1 划分排水流域和管道定线283.4.2
6、 划分设计管段283.4.3 划分并计算各设计管段的汇水面积293.4.4 求单位面积径流量q0313.4.5 雨水水利计算32第4章 污水处理工艺流程图34总 结35附 表36附 图36参考文献37 第1章 给排水管网课程设计任务1.1 课程设计题目 福安市中心城区给排水管网课程设计1.2 课程设计目的通过课程设计进一步消化和巩固专业课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行管网系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养我们确定给水排水管网系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。通过课程设计应使我们具有初步的综合
7、运用知识的能力；收集资料和使用技术资料的能力；设备、方案比较分析、论证、选择的能力；设计计算的能力等。1.3 工程概况1.3.1 地理位置福安市市中心城区地理坐标为北纬2665，东经11927。境内地势平坦，公路交错，境内河流纵横，水陆交通便捷，平均海拔高度253.0m。东邻柘荣县、霞浦县；西连周宁县；北毗寿宁县和浙江省泰顺县；南临三沙湾并和宁德市接壤。1.3.2 自然条件（1）平均风速：冬季2.5m/s 夏季2.7m/s（2）风向：冬季 西南向 频率24% 夏季 南西向 频率28%（3）大气压力：夏季722 mmHg 冬季735 mmHg （4）温度：年平均温度10 最高温度40 最低温度-
8、5（5）最大冻土深度：0.5m（6）地下水水位：平均距地表2m1.3.3 社会经济发展现状积极推动经济逆势而上、平稳发展。初步统计，全市地区生产总值147.39亿元，增长12.6%；人均生产总值达到22870.7元。三次产业增加值分别为19.73亿元、83.03亿元、44.63亿元，分别增长5.8%、14%、12.9%，工业化进程在加快推进。1.3.4 给排水现状中心城区现有自来水厂1座，水源取自天龟湖。随着社会经济的不断发展，中心城区区自来水厂及自来水管网已不能满足生产和生活的需求。根据中心城区总体规划，拟对给水管网及水厂进行重新建设。中心城区排水几乎未经处理直接排入水体，行政村大都为生活污
9、水，均用作农肥。根据中心城区总体规划，拟对排水管网及污水厂进行统一规划建设。第2章 给水管网设计计算2.1 给水设计资料2.1.1 最高日设计用水量资料（1）居民最高日生活用水量该城区按生活用水划分分区，居住面积上人口密度按600人/公顷计算，用水区域面积为308.37公顷，根据给排水管网系统（第二版）附表1确定居民最高日生活用水量为140L/人d。（2）公共建筑设计用水量宾馆用水：7 L/s 医院用水：8L/s汽车站用水：8L/s 学校用水：18 L/s（3）工业企业总用水量棉纺厂用水量：15L/s 针织厂用水：为15L/s食品厂用水量：10L/s 加工厂用水量：10L/s（4）浇洒绿地、道
10、路设计用水量：按流量5 L/s计算（5）未预见水量：按设计流量25%考虑（6）消防用水根据给排水管网系统（第二版）附表3确定该城区消防用水量定额为45L/s，同一时间发生火灾次数为2次。2.1.2 城市最高日各时段用水量资料（时变化系数Kh=1.42）表2-1 城市最高日各时段用水量表（%）时间0-11-22-33-44-55-66-77-8用水量1.921.701.772.452.873.954.114.81时间8-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-16用水量5.925.475.405.665.084.814.625.24时间16-1717-1818-1919
11、-2020-2121-2222-2323-24用水量5.575.635.285.144.113.652.832.012.2 用水量计算2.2.1 最高日设计用水量计算（1）居民最高日生活用水量的计算考虑远期规划：10年内达到设计人口，自然人口增长率按2考虑。得人口密度为： 用水区域面积A=308.37公顷，得中心城区人口数为：则居民最高日生活用水量为：（2）公共建筑设计用水量（3）工业企业总用水量（4）浇洒绿地、道路设计用水量（5）未预见水量按设计流量25%考虑，得未预见水量为：由上可得，中心城区最高日设计用水量为：2.2.2 最高日最高时用水量计算2.2.3 消防时用水量计算根据给排水管网系
12、统（第二版）附表3确定该城区消防用水量定额为45L/s，同一时间发生火灾次数为2次，得消防用水量为：2.3 供水系统方案选择供水方案比较方案优点缺点方案1：并联分区供水供水比较安全双管输水管太长，造价高。方案2：串联分区供水节省管材。省了两条长的输水管。中间如果一条输管连接，供水不安全。所以考虑两区之间用双管连接。这样既可以减少穿过铁路的次数，又可以保证供水的安全性。通过比较可知，该城区采用串联分区供水更合适。2.4 管网定线管网定线原则：管网定线取决于城市平面布置、供水区地形、水源和调节水池位置、街区和大工业集中用水等。考虑城市近，远期发展，管网布置成环状网。该城区给水管网的主要供水方向拟定
13、为自西向东供水。为满足用户供水要求其定线需满足：干管的间距一般采用500-800m，两干管的连接间距为800-1000m，允许有个别管段不符合上叙规则。2.4.1 管网布置形式该城区的给水管网布置由五个环状网加几条支管组成。管段12是自来水厂到管网的输水管道；管段1011连接水塔（水塔在节点11处）。2.4.2 管网定线干管由水厂延伸到大用户，最后到达末端的水塔，干管从用水较大的街区通过，均匀布置于整个供水区，然后通过分配管就近供给两侧用户。2.4.3 输水管定线考虑到安全不断供水，设计了2条输水干管。其彼此间可用同管径连接管连接，用同管径闸阀分隔，每间距1.5km连络分割一次。根据选定的给水
14、系统方案，进行管网定线和输水管定线，其管网布置图见图2-1，给水主干管纵面图见图2-2。确定管网节点数据，见表2-2。确定各管段长度和配水长度，见表2-3。表2-2 给水管网设计节点数据(m)节点编号标高要求自由水压服务水头1252.42 28.00 280.42 2255.00 28.00 283.00 3253.00 28.00 281.00 4251.40 28.00 279.40 5255.00 28.00 283.00 6255.00 28.00 283.00 7253.00 28.00 281.00 8251.50 28.00 279.50 9252.70 28.00 280.70
15、 10256.00 28.00 284.00 11263.82 28.00 291.82 12251.00 28.00 279.00 13252.00 28.00 280.00 14252.60 28.00 280.60 15250.50 28.00 278.50 16250.22 28.00 278.22 17252.86 28.00 280.86 18253.40 28.00 281.40 19250.10 28.00 278.10 表2-3 管段长度和配水长度表(m)管段编号管段长度配水长度管段编号管段长度配水长度1860013105052527703851410505253980490
16、151080108048208201611401140582082017560560682082018450450728028019450450849049020450450965065021108010801033033022114011401133033023560560126500l16810133752.5 绘制用水量变化曲线根据城市最高日各时段用水量（表2-1），可绘制城市最高日用水量变化曲线，最高日用水量变化曲线图见图2-3。2.6 清水池和水塔容积计算2.6.1 清水池有效容积由城市最高日用水量变化曲线图（图2-3），计算出清水池和水塔调节容积，计算结果见清水池和水塔调节容积计算
17、表（表2-4）。表2-4 清水池和水塔调节容积计算表（%） 小时给水处理供水量供水泵站供水量清水池调节容积计算水塔调节容积计算设置水塔不设水塔设置水塔不设水塔(1)(2)(3)(4)（2-3）（2-4）（3-4）014.17 2.22 1.92 1.95 1.95 2.25 2.25 0.30 0.30 124.17 2.22 1.70 1.95 3.90 2.47 4.72 0.52 0.82 234.16 2.22 1.77 1.94 5.84 2.39 7.11 0.45 1.27 344.17 2.22 2.45 1.95 7.79 1.72 8.83 -0.23 1.04 454.1
18、7 2.22 2.87 1.95 9.74 1.30 10.13 -0.65 0.39 564.16 4.97 3.95 -0.81 8.93 0.21 10.34 1.02 1.41 674.17 4.97 4.11 -0.80 8.13 0.06 10.40 0.86 2.27 784.17 4.97 4.81 -0.80 7.33 -0.64 9.76 0.16 2.43 894.16 4.97 5.92 -0.81 6.52 -1.76 8.00 -0.95 1.48 9104.17 4.96 5.47 -0.79 5.73 -1.30 6.70 -0.51 0.97 10114.17
19、 4.97 5.40 -0.80 4.93 -1.23 5.47 -0.43 0.54 11124.16 4.97 5.66 -0.81 4.12 -1.50 3.97 -0.69 -0.15 12134.17 4.97 5.08 -0.80 3.32 -0.91 3.06 -0.11 -0.26 13144.17 4.97 4.81 -0.80 2.52 -0.64 2.42 0.16 -0.10 14154.16 4.96 4.62 -0.80 1.72 -0.46 1.96 0.34 0.24 15164.17 4.97 5.24 -0.80 0.92 -1.07 0.89 -0.27
20、-0.03 16174.17 4.97 5.57 -0.80 0.12 -1.40 -0.51 -0.60 -0.63 17184.16 4.97 5.63 -0.81 -0.69 -1.47 -1.98 -0.66 -1.29 18194.17 4.96 5.28 -0.79 -1.48 -1.11 -3.09 -0.32 -1.61 19204.17 4.97 5.14 -0.80 -2.28 -0.97 -4.06 -0.17 -1.78 20214.16 4.97 4.11 -0.81 -3.09 0.05 -4.01 0.86 -0.92 21224.17 4.97 3.65 -0.
21、80 -3.89 0.52 -3.49 1.32 0.40 22234.17 2.22 2.83 1.95 -1.94 1.34 -2.15 -0.61 -0.21 23244.16 2.22 2.01 1.94 0.00 2.15 0.00 0.21 0.00 累计100100100调节容积=13.63调节容积=14.46调节容积=4.21（1）调节容积设有水塔时清水池的调节容积为最高日用水量的13.63%，则：（2）消防贮水量消防时按照规范要求，同一时间内的火次数为2次，一次灭火用水量是45L/s，按2h火灾延续时间计算。（3）水厂自用水按最高日用水量的10%考虑，可得：（4）安全贮量按最
22、高日用水量的2.0%考虑，可得：由上可得，清水池设计有效容积为：2.6.2 水塔有效容积（1）调节容积水塔的调节容积是最高日用水量的4.21%，则水塔调节容积为：（2）消防贮水量消防时按10min室内消防用水量计算，可得：由上可得，水塔设计有效容积为：2.7最高时管段流量计算2.7.1节点流量计算（1）各集中用户的集中用水总量为：由表2-3可知，配水总长度，则比流量为：（2）由城市最高日用水量变化曲线（图2-3），得泵站设计供水流量为：（3）水塔设计供水流量为：节点流量计算见下表2-5。表2-5 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算管段编号管段配水长度（m）管段沿线流量(L/s)节点设计流
23、量计算（L/s）集中流量沿线流量供水流量节点流量100.00 0.00 598.75 -598.75 238517.90 18 28.03 46.03 349022.79 8 39.41 47.41 482038.13 15 30.46 45.46 582038.13 25.59 25.59 682038.13 30.12 30.12 728013.02 45.59 45.59 849022.79 35.01 35.01 965030.23 10+10 34.42 54.42 1033015.35 15 7.68 22.68 1133015.35 0.00 114.45 -114.45 120
24、0.00 35.59 35.59 1352524.41 774.32 81.32 1452524.41 862.22 70.22 15108050.22 13.03 13.03 16114053.01 35.59 35.59 1756026.04 62.10 62.10 1845020.93 50.01 50.01 1945020.93 13.03 13.03 2045020.93 21108050.22 22114053.01 2356026.04 2.7.2 进行流量初分配和初拟管径（1）根据节点流量进行管段的流量初分配按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制
25、点。为了可靠供水，从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地分配流量，并且符合水流连续性即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，平时流量一般不大，只有在干损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以分配较少的流量。（2）管径计算根据管网的布置及最大时的供水量，以及各个管段的流量初分配，按界限流量公式（f=0.8），求出界限流量，然后根据界限流量表（表2-6），查出各管段的经济管径，结果见表2-7。表2-6 界限流量表管径DN(mm)100150200250300350界限流量（L/s
26、）99151528.528.54545686896管径DN(mm)400450500600700800界限流量（L/s）96130130168168237237355355490490685表2-7 流量初分配和初拟管径表管段编号管长（m）流量初分配（L/s）临界流量（L/s）设计管径（mm）1860598.75 277.92 600*22770276.36 256.55 600398035.46 32.92 2504820276.36 256.55 6005820193.49 179.62 500682010.00 9.28 1507280250.77 232.79 500849050.00
27、 46.42 300965097.90 90.88 3501033017.35 16.11 2001133091.77 85.19 35012650114.4553.13 300*2131050270.65 251.25 60014105090.24 83.77 35015108051.18 47.51 30016114036.05 33.47 2501756013.03 12.10 1501845015.59 14.47 15019450102.10 94.78 3502045043.04 39.95 25021108020.00 18.57 20022114020.00 18.57 200
28、2356013.03 12.10 1502.7.3 最大用水时管网平差采用哈代克罗斯法平差，允许闭合差为0.1m，平差结果见表2-8。表2-8 最大用水时管网平差环号管段编号管段长度管段直径s流量初分配q(L/s)h(m)s|q|0.852q1728050014.48 250.77 1.12 4.46 -8490300304.87 -50.00 -1.19 23.75 -582050042.40 -193.49 -2.02 10.46 -277060016.38 -276.36 -1.51 5.48 482060017.45 276.36 1.61 5.83 -2.00 49.97 21.57
29、 29650350190.90 97.90 2.58 26.36 -103302001479.12 -17.35 -0.81 46.76 682015014919.51 10.00 2.95 294.95 -39802501481.71 -35.46 -3.05 86.13 582050042.40 193.49 2.02 10.46 3.69 464.66 -4.29 31611402501723.62 36.05 3.66 101.61 -141050350308.38 -90.24 -3.58 39.73 -9650350190.90 -97.90 -2.58 26.36 8490300
30、304.87 50.00 1.19 23.75 13105060022.34 270.65 1.99 7.34 0.67 198.78 -1.82 4-2110802004840.75 -20.00 -3.45 172.74 -19450350132.16 -102.10 -1.93 18.91 151080300671.97 51.18 2.73 53.40 184501508187.54 15.59 3.68 236.30 1.03 481.35 -1.16 52211402005109.68 20.00 3.65 182.34 -20450250680.38 -43.04 -2.01 4
31、6.65 -1611402501723.62 -36.05 -3.66 101.61 19450350132.16 102.10 1.93 18.91 -0.09 349.50 0.14 环号第八次平差q(L/s)h(m)1728050014.48 266.30 1.25 -8490300304.87 -27.38 -0.39 -582050042.40 -186.11 -1.88 -277050039.81 -260.83 -3.30 482050042.40 291.89 4.33 0.01 2965040099.63 113.14 1.76 -103302001479.12 -9.20
32、-0.25 68202003675.39 18.15 2.19 -39802004392.53 -27.31 -5.58 582050042.40 186.11 1.88 0.00 31611402005109.68 24.83 5.44 -141050300653.30 -97.33 -8.74 -965040099.63 -113.14 -1.76 8490300304.87 27.38 0.39 13105050054.29 263.56 4.59 -0.07 4-2110802004840.75 -18.34 -2.94 -1945040068.97 -104.57 -1.05 151
33、080300671.97 52.84 2.90 184502002016.98 17.25 1.09 0.00 52211402005109.68 24.13 5.16 -20450300279.99 -38.91 -0.69 -1611402005109.68 -24.83 -5.44 1945040068.97 104.57 1.05 0.09 2.7.4 最大用水时控制点确定假定节点（18）为控制点，其节点水头等于服务水头，即H18=281.40m。经过水力分析后，比较节点水头与服务水头，各节点的用水压力要求均满足，所以说明节点（18）是真正的控制点。计算过程见表2-9，并绘制最高时管网
34、水力分析结果图（图2-4）。表2-9 最大用水时设计工况水力分析和控制点确定表管段编号管段流量(L/s)设计管径(mm)流速(m/s)管段压降(m)节点水头(m)地面标高(m)自由水压(m)服务水头(m)供压差额(m)1598.75 6001.03 1.96 250.42252.422253.36 6000.95 1.29292.21255.00 37.21 283.00 -9.21 339.71 2500.90 3.77290.93253.00 37.93 281.00 -9.93 4299.36 6001.03 1.87287.17251.40 35.77 279.40 -7.77 516
35、6.24 5000.92 1.53290.34255.00 35.34 283.00 -7.34 65.75 1500.57 1.06289.03255.00 34.03 283.00 -6.03 7273.77 5001.18 1.31289.4253.00 36.40 281.00 -8.40 826.83 3000.62 0.37287.01251.50 35.51 279.50 -7.51 993.82 3500.99 2.39288.23252.70 35.53 280.70 -7.53 1021.60 2000.83 1.22289.39256.00 33.39 284.00 -5
36、.39 1191.77 3500.98 1.16291.41263.82 27.59 12114.45 3000.90 2.02284.43251.00 33.43 279.00 -5.43 13270.48 6000.98 1.98287.05252.00 35.05 280.00 -7.05 1490.41 3500.97 3.6283.41252.60 30.81 280.60 -2.81 1550.02 3000.84 2.62280.12250.50 29.62 278.50 -1.62 1635.94 2500.86 3.64281.19250.22 30.97 278.22 -2.97 1713.03 1500.86 3.29285.03252.86 32.17 280.86 -4.17 1814.43 1500.90 3.19281.4253.40
