城市给排水管网设计——课程设计.doc

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1、徐州工业职业技术学院城市给排水管道工程课程设计设计计算说明书姓 名 设计题目 城市给排水管网设计 所属系部 化工学院 班 级 给排水122 学 号 1232109223 指导教师 摘要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。 通过此次课程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，从而

2、使我们具备独立工作和进行工程设计的能力。 本设计为徐工院城市给排水管网课程设计。整个设计包括三大部分:给水管道设计、污水管道设计和雨水管道设计。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、高低水池、清水池容积的确定、管网的水力计算、管网平差和消防校核。排水体制确定为分流制，污水和雨水各用一条管道。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 录第一章 概述51.1规划任务51.2.规划依据51.3.工程概况51.4气象、水文、地质资料61.4.1地理资料61.5现有给排水现状7第二章 给排水方案72.1.给水方案72.1.1工程规模对水质水压的要求72.2管网规划82.2

3、.1 水厂选址82.2.2 输水管渠定线82.2.3配水管网82.2.4给水管网布置图2-2-482.2 排水方案92.2.1工程规模92.2.2系统体制92.2 .3排水系统的布置形式102.2.4排水管网布置10第三章 给水设计计算123.1城市的规划人口123.2最高日设计用水量123.2.1综合生活用水量123.2.2工业生产用水量133.2.3工业企业生活用水量133.2.4市政用水量133.2.5未预见水量和管网漏失水量133.3清水池和高地水池143.3.1用水量变化曲线143.3.2清水池的容积和尺寸143.3.3高地水池有效容积和尺寸153.4 最高日最高时设计用水量153.

4、5节点流量计算163.5.1配水干管比流量163.5.2沿线流量：163.5.3节点流量计算：17按计算各节点流量，见表3-5-3173.6 流量分配183.7确定管径和水头损失183.8管网平差193.9 水压计算193.10 高地水池标高计算203.11二级泵站总扬程计算203.12管网核算203.13计算成果及水泵选择21第四章 排水系统设计计算224.1污水管网设计计算224.1.1综合生活污水设计流量计算224.1.2工业企业生活污水和淋浴污水设计流量224.1.3工业污水设计流量计算224.1.4街区面积计算234.1.5污水设计流量计算234.1.6污水水力计算244.2 雨水管

5、网设计计算284.2.1管段长度、地面标高及汇水面积284.2.2雨水干管水力计算2912）以下为其余各管段的计算结果:324.2.3雨水管道的纵断面图36第五章 设计总结36附录38第一章 概述1.1规划任务根据给定原始资料，进行某城市居住区给排水工程规划及给排水管网的初步设计。1.2.规划依据建设部城市供水2000年技术进步发展规划；徐州市城市总体规划纲要（19982020）。1.3.工程概况1.3.1设计准备阶段（1）熟悉设计任务书，明确设计任务。（2）收集、准备相关设计手册、规范、图集、参考书等资料。1.3.2、设计方法和步骤（1）确定供水形式、排水体制；（2）场（给水厂/污水厂）址选

6、择；（3）确定供（排）水方案，进行管网定线；（4）流量及水力计算；（5）设备及构筑物选型；（6）工程量统计。1.3.3、绘制设计图纸包括给水排水管道总平面图、主干管纵剖面图和节点详图。1.3.4、编制设计说明书1.4气象、水文、地质资料1.4.1地理资料该镇位于徐州市，该地区年平均温度15左右,极端最高温度40.1,极端最低温度-17，土壤属黄土类，最大冻土深度60cm，年平均降水量630.44mm左右，无霜期200天左右。风向以东北风为主，历年平均日照时数为2462.3小时。该地区暴雨强度公式：小镇内平均径流系数av=0.6该镇相临河流常年洪水位197m，常水位195m。1.4.2人文资料

7、（1）城镇的各部分面积： 住宅面积hm绿地面积hm企业面积hm道路面积hm上部分13.536300.30196.3707下部分42.16142.79811.871521.3324 人口密度为300cap/hm。（2）城镇主要工业企业用水量计算资料：企业工业产值生产用水生产班制每班职工人数每班沐浴人数代号万元/d）定额（/万元）复用率（%）一般车间高温车间一般车间污染车间企业一16.67300400-8,、 8-16、16-24310160170230企业二15.83150307-15、15-231550700企业三8.24008-162022020220企业四28.2470551-9、 9-1

8、7、17-157000310 （3）城镇每小时用水量变化表：时间0 11 22 33 44 55 66 77 8用水量（%）2.532.452.502.532.573.095.314.92时间8 99 1010 1111 1212 1313 1414 1515 16用水量（%）5.175.105.215.215.094.814.994.70时间16 1717 1818 1919 2020 2121 2222 2323 24用水量（%）4.624.975.184.894.394.173.123.481.5现有给排水现状A镇以前没有系统的供水设施，主要以人工水井和家用水泵供水；目前该镇一共有四家工

9、厂，都是用自备水进行自己的生活，生产，公共建筑，消防，绿化用水量的供给，还没有供水的普及率的历史。第二章 给排水方案 2.1.给水方案2.1.1工程规模对水质水压的要求随着A镇经济的发展，原来的自备水系统已经不能满足本镇的需求，必须要建立一套新的给排水系统。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，同时该城市的地势比较平坦没有太大的起伏变化，街区分布比较均匀，工业企业对水质无特殊要求。因而采用统一的给水系统，并设调节构筑物。2.2管网规划 2.2.1 水厂选址水厂厂址应该选在不受洪水威胁，卫生条件好的地方，也就是河流的上游。由于取水点距离用水区较近， 所以水厂设

10、置在取水泵站附近，或者与取水泵站建在一起。2.2.2 输水管渠定线 沿着现有道路 尽量缩短输水距离 充分利用地形高差，优先考虑重力输水。 但是由于取水点选在城市东面河流，地势较低，所以输水方式只考虑压力输水。 本设计是单水源供水，为保证供水的安全性，采用双管输水。2.2.3配水管网 干管延伸方向应和二级泵站到大用户的方向一致，干管间距采用300500m。 干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为8001000m左右。 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。 干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。 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

11、。 本设计采用环状网。 干管布置的主要方向按供水主要流向延伸。管网中输水干管到大用户如工厂、火车站的距离要求最近。2.2.4给水管网布置图2-2-4 图2-2-42.2 排水方案2.2.1工程规模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 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; 2.2.2系统体制合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。排水系统的选择应满足环境保护的需要，根据当地条件，通过技术经济比较确定，而环境保护应是选择排水体制时所考虑的主要问题。

12、下面从不同角度进一步分析：一般来说，城市排水系统的排水体制有三种情况：分流制、合流制和混流制。合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。其有部分混合污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染，对于环境保护、维护管理方面来讲，是较差的。分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个以上各自独立的管渠内排除的系统。从环保方面来看，分流制将城市污水全部送至污水厂进行处理，与合流制比较它较为灵活，截流干管尺寸不算太大，比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城市卫生的要求，所以在国内外获得了较广泛应用。从造价方面来看，分流制可节省初期投资费用。从维护管理

13、方面来看，分流制系统可以保持管内的流速，不易发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。综上所述，并考虑到该区雨季雨量较大，且该城市地区道路较宽，环保要求较高，本设计采用完全分流制排水系统。2.2 .3排水系统的布置形式本设计主要采用正交式和截流式布置形式。 表2.2.3 正交式、截流式和平行式布置形式的比较布置形式优点缺点适用范围正交式干管长度短，管径小，经济，污水排出迅速污水未经处理直接排放，水体受污染，影响环境仅用于排除雨水截流式减轻水体污染、改善和保护环境雨天有部分混合污水泄入水体，造成水体污染适用于分流制污水排水系统平行式地势向河流方向有较大倾斜时

14、避免坡度及管内流速过大而使管道受到严重冲刷管道总长度较长主干管与等高线及河道成一定斜角敷设根据城市地形分析，本设计的污水排水系统主要采用截流式布置；雨水排水系统主要采用正交式布置。2.2.4排水管网布置 有街坊平面图可知该建筑小区的边界为排水区界。在排水区界内地势东南高西北低，坡度较小，无明显分水线，且河流在城镇中间穿过，故污水采用两个污水厂，而此次只为初步设计，所以在污水方面只做河流东面部分。在排水流域内小区支管布置在街坊地势较低的一侧；干管基本上于等高线垂直；主干管布置在小区南面靠近河岸的地势较低处，基本商誉等高线平行。整个建筑小区管道系统呈截留式，雨水排水系统主要采用正交式布置， 污水管

15、网平面布置如图2-2-4.1雨水管网平面布置如图2-2-4.2第三章 给水设计计算3.1城市的规划人口总人口=总街区面积人口密度人3.2最高日设计用水量3.2.1综合生活用水量计算该镇位于徐州为一分区，为中小城市，查室外排水设计规范得最高日综合生活用水定额220370L/capd。由于该镇人口数较少，人数用水量浮动较大所以取上限350L/ capd。按下式计算: 3.2.2工业生产用水量 企业一： 企业二： 企业三： 企业四： 3.2.3工业企业生活用水量： 企业一 企业二： 企业三： 企业四： =2186152L/d=218.6 3.2.4市政用水量根据室外排水设计规范该镇浇洒道路用水量按每

16、平方米路面每次1.5L计算；绿地每次2L计算；每天浇洒1次。 3.2.5未预见水量和管网漏失水量根据徐州市城市总体规划纲要（19982020）该镇的未预见水量和管网漏失水量按上述各项用水量总和的20%计入，则： 因此，该城镇最高日设计用水量Q 取=19020 3.3清水池和高地水池3.3.1用水量变化曲线根据该镇时用水量表，绘制用水量变化曲线如下图3-3-1、图3-3-13.3.2清水池的容积和尺寸根据图图3-3-1，清水池所需调节容积为： 水厂自用水量调节容积按最高日设计用水量的8%算，则:该城镇人口为27000规范，确定同一时间内发生火灾次数为两次，一次用水量为25/s。火灾延续时间为2.

17、0h计，故火灾延续时间内所需总用水量为： 本城镇采用高地水池和清水池共同承担消防储备水量，以实现安全供水，即清水池的安全储量可按180因此，清水池的有效容积为： 考虑部分安全调节容积，取清水池有效总容积为3200用两座96S832筋混凝土水池。每座池子有效容积为800，长为16.7m，宽12.5m，有效水深4m、3.3.3高地水池有效容积和尺寸根据图3-3-1，的用水量变化曲线及二级泵站供水量曲线，求出： 高地水池调节容积为 高地水池没有贮备消防水，即消防容积，则高地水池的有效容积为 ， 取。采用一座96S831钢筋混凝土水池，池子有效容积为70 m，有效水深4m，底面积1753.4 最高日最

18、高时设计用水量由用水量及用水量曲线图3-3-1知最高日最高时设计用水量为：二级泵站最高时供水量为： 高地水池最高日时的供水量为： 3.5节点流量计算3.5.1配水干管比流量由于该镇各区的人口密度、给排水卫生设备完善程度基本相同，干管分部比较均匀，所以按长度比流量法计算流量，求得各节点的流量。由图2-2-4求得管线总长度L=5176m管网的工厂集中流量 =39.3L/s，则干管比流量为 3.5.2沿线流量：管段1 2的沿线流量为：各管段的沿线流量计算见表3-5-2 各管段的沿线流量计算 表3-5-2管段编号管段长度(M)管段计算长度（M)比流量(L/(S.M)沿线流量（L/S）1-2123123

19、0.0470 5.78 2-3385.5385.50.0470 18.12 1-6385.5385.50.0470 18.12 3-4385.5385.50.0470 18.12 3-61231230.0470 5.78 4-51231230.0470 5.78 5-6385.5385.50.0470 18.12 7-8518.5518.50.0470 24.37 7-123973970.0470 18.66 8-113973970.0470 18.66 8-9518.5518.50.0470 24.37 9-103973970.0470 18.66 10-11518.5518.50.0470

20、 24.37 11-12518.5518.50.0470 24.37 合计5176243.27 3.5.3节点流量计算：按计算各节点流量，见表3-5-3 各管段节点流量计算 表3-5-3节点连接管段节点流量（L/S）集中流量（L/S）节点流量（L/S）11-2 1-60.5（5.78+18.12）=11.9511.95 21-2 2-30.5（5.78+18.12）=11.9511.95 32-3 3-6 3-40.5（18.12+5.78+18.12）=21.0121.01 43-4 4-50.5（18.12+5.78）=11.9511.95 54-5 5-60.5（5.78+18.12）=

21、11.9511.95 65-6 3-6 1-60.5（18.12+5.78+18.12）=21.0121.01 77-8 7-120.5（24.37+18.66）=21.5221.52 88-9 7-8 8-110.5（24.37+24.37+18.66）=33.733.70 98-9 9-100.5（24.37+18.66）=21.5225.8000 47.32 109-10 10-110.5（18.66+24.37）=21.5213.5000 35.02 1110-11 8-11 11-120.5（24.37+18.66+24.37）=33.733.70 127-12 11-120.5（1

22、8.66+24.37）=21.5221.52 合计243.339.3000 282.60 将节点流量和集中流量标注于节点上，结果见图3-5-3 图3-5-3 3.6 流量分配为保证安全供水，二级泵站和高低水池至给水区的输水管，均采用两根。根据管网布置和用水情况，假定各管段的流向，按环状管网流量分配原则和方法进行流量预分配，各管段流量预分配结果见图3-5-3。3.7确定管径和水头损失各管段流量预分配后，参照经济流速选定管径。但考虑其他工作情况需要输送大的流量，故管径应适当放大，管径初选结果见图3-5-3。由管段预分配流量和所选管径，查铸铁管水利计算表，求出各管段的1000i，按h=iL计算出管段

23、损失，其结果见图3-5-3。3.8管网平差 根据预分配流量应用管网平差软件进行管网平差，h0.05m平差结束，最终结果以的形式注写在管网平面图相应管段旁，结果见图3-7，平差过程见附录1。图3-7 3.9 水压计算选择10号节点为控制点，由此点开始，按该点要求的水压标高ZC+HC计算,分别向泵站和高低水池方向推算，计算各节点的水压标高和自由水压，将计算结果及相应节点处的地形标高注写在相应的节点上，如图3-7所示。3.10 高地水池标高计算 高低水池供水水压标高为240.85m，即为消防贮水量水位标高，所以，高地水池设计标高应为： 3.11二级泵站总扬程计算有水压计算结果可知，所需二级泵站最低供

24、水水压标高为243.68m，设清水池底标高为210m，则平时供时清水池的最低水位标高应为： 泵站内吸、压水管路的水头损失取3.0m，则最高用水时所需二级泵站总扬程为： 3.12管网核算消防时核算该城镇同一时间火灾次数为两次，一次灭火用水量为25L/s。从安全和经济角度看来考虑，失火点分别设在4节点和11节点处。消防时管网各节点的流量，除4、11节点各附加25L/s的消防流量外，其余各节点的流量与最高时相同（见图3-10。消防时，需向管网供应的总流量为，其中：二级泵站供水 高地水池供水 消防时，管网平差及水压计算结果见 图3-10图3-10由此，高地水池设计标高满足消图3-10可知，管网各节点处

25、的实际自由水压均大于10mH2O(98kPa)，符合低压消防制要求，因防时校核条件。消防时，所需二级泵站最低供水水压标高为240.06m，清水池最低设计水位标高等于池底标高207m加安全贮水深为0.5m泵站内水头损失取3.0m,则所需二级泵站总扬程为：3.13计算成果及水泵选择上述核算结果表明，最高时官网选定的直径设计标高满足核算要求，管网水头损失分布也比较均匀，且各核算工况所需水泵扬程最高时相比相差不大，经水泵初选基本可以兼顾，故计算结果成立，不需调整。 管网设计管径和计算工况的各节点水压及高地水池设计供水参数如图3-5-3，图3-7，图3-10所示。二级泵站设计供水参数及选泵结果见表3-1

26、2。二级泵站设计供水参数及选泵 表3-12项目工况设计供水参数水泵选择备注流量（L/s）扬程（m）型号性能台数最高用水时25435.15300S-32Q=150250L/sH=2039m2台备用两台35032消防时27929.56350S-44Q=250400L/sH=3050m1台由备用泵满足 第四章 排水系统设计计算4.1污水管网设计计算4.1.1综合生活污水设计流量计算查综合生活用水定额，徐州位于第一分区，中小城市的平均日综合用水定额为260-410L/(capd)，取300 L/(capd)，则综合生活污水定额为：30090%=270 L/(capd)。居住区人口人数为6063人则综合

27、生活污水平均流量为：用关系式，求得。于是综合生活污水设计流量为 4.1.2工业企业生活污水和淋浴污水设计流量 4.1.3工业污水设计流量计算城市污水管道系统的设计总流量为： 4.1.4街区面积计算根据污水管网平面图2-2-4.1，将建筑小区内各街坊编上号码，并将各街坊的平面范围按比例计算出面积、将其面积值列入表中，并用箭头标出各街坊污水排出方向各街坊面积汇总表3-5-3 街坊编号123456789街坊面积（hm）0.263 0.302 0.236 0.276 0.353 0.407 0.433 0.440 0.289 街坊编号101112131415161718街坊面积（hm）0.289 0.

28、302 0.263 0.302 0.236 0.276 0.353 0.407 0.433 街坊编号192021222324252627街坊面积（hm）0.440 0.289 0.289 0.302 0.263 0.302 0.236 0.276 0.353 街坊编号282930313233343536街坊面积（hm）0.407 0.433 0.440 0.289 0.289 0.195 0.263 0.236 0.276 街坊编号373839404142街坊面积（hm）0.353 0.407 0.433 0.440 0.289 0.180 4.1.5污水设计流量计算根据设计管段的定义和划分方

29、法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点（一般定为街坊两端）、有集中流量进入及有旁侧支管接入的点，作为设计管段的起止点并将该店的检查井编上号码。在初步设计中，只计算干管和主干管的设计流量；在技术设计和施工图设计中，要计算所有管段的设计流量。本设计为初步设计、故只有计算干管和主干管的设计流量。 该城镇居住区人口密度为300cap/hm ，综合生活污水量定额取270（L/capd），则生活污水比流量为 则各设计管段的设计流量列表进行计算即 表4-1-5综合生活污水量集中流量Q3设计管段本段流量Q1传输合计总变生活污水编号街坊街坊面积比流量Qs流量q1流量Q2平均流量化系数设计流本段传输流量编号（h

30、m）(L/shm)（L/s）(L/S)(L/S)Kz量(L/S)（L/s）（L/s）(L/S)1234567891011121211- 100.59060.9370.550.552.31.271.2713140.850.852.31.961.9614151.991.992.34.584.581523.223.222.37.417.41238-90.7290.9370.683.784.462.310.2610.263-46-70.840.9370.795.216.002.21713.3013.3010-111.381.382.33.163.1611-122.752.752.36.336.3312

31、44.134.132.39.509.50453-4-50.86480.9370.8110.1310.942.07522.6922.69561-20.56440.9370.5310.9411.472.06423.6723.676712-13-140.80060.9370.7511.4712.222.0525.0425.047823-24-250.80060.9370.7512.2212.972.03626.4026.408934-350.49870.937 0.47 13.43 13.90 2.021 28.09 59.44 87.53 4.1.6污水水力计算各设计管段的设计流量确定后，即可从上

32、游管段开始依次进行各设计管段的水力计算。本设计为初步设计，只进行污水干管和主干管的水力计算。 污水干管水利计算表 管段 编号管道长度L（m）设计流量L（m）管道直径D (mm)设计坡度I（）设计流速v（m/s）设计充满度降落量l*L(m)h/Dh（m）12345678913-14631.96300 3.0 0.60 0.50 0.150 0.19 14-15604.58300 3.0 0.60 0.50 0.150 0.18 15-2627.41300 3.0 0.60 0.50 0.150 0.19 10-11623.16300 3.0 0.60 0.50 0.150 0.19 11-126

33、06.33300 3.0 0.60 0.50 0.150 0.18 12-4639.5300 3.0 0.60 0.50 0.150 0.19 管段编号标高（m）埋设深度地面水面管内底（m）上端下端上端下端上端下端上端下端101112131415161713-14210.82210.62208.670 208.48 208.520 208.33 2.300 2.289 14-15210.62210.37208.481 208.30 208.331 208.15 2.289 2.219 15-2210.37209.83208.301 208.12 208.151 207.97 2.219 1.8

34、65 10-11208207.49205.850 205.66 205.700 205.51 2.300 1.976 11-12207.49206.94205.664 205.48 205.514 205.33 1.976 1.606 12-14206.94206.32205.484 205.30 205.334 205.15 1.606 1.175 污水主干管水利计算表 表4-1-6 管段编号管段长度L（m）设计流量Q（L/s）管道直径D (mm)设计坡度I（）设计流速v（m/s）设计充满度降落量l*L(m)h/Dh（m）1234567891-21471.273006.00.60.500.0

35、600.892-318410.2630010.00.890.250.0751.833-420813.33007.50.890.250.0751.574-522722.693005.30.820.300.0901.215-621423.673003.00.70.500.1500.646-76125.043003.10.710.500.1500.197-86026.43502.40.660.450.15750.148-95387.535502.20.850.450.24750.12 续表管段编号标高（m）埋设深度地面水面管内底（m）上端下端上端下端上端下端上端下端10111213141516171

36、-2210.85209.89209.410208.52209.35208.461.51.432-3209.89208.02208.520206.71208.46206.631.431.393-4208.02206.45206.705205.14206.63205.061.391.394-5206.45205.24205.150203.94205.06203.851.391.395-6205.24204.79204.000203.36203.85203.211.391.586-7204.79205.23203.358203.17203.21203.021.582.217-8205.23206.12203.176203.03203.02202.872.263