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1、摘要 本次设计为K市的给水工程，该工程的设计规模为9万m3/d，城市的人口总数为30万人，该城市房屋的平均层数为6层，要求满足六层楼的正常供水，以地表水为供水水源，采用统一供水的方式。 本设计的主要内容包括：取水构筑物设计、净水厂设计、输配水管网设计和泵站设计四部分。取水构筑物选取的是岸边合建式取水构筑物。输配水管网设计主要完成管网的定线和水力平差计算，保证各供水点水压满足要求。泵站的设计主要是取水泵站和二级泵站的设计。根据水文地质资料和水质条件，净水厂采用常规水处理工艺，即混凝沉淀、过滤和消毒。本次设计中水处理工艺流程为：原水管式静态混合器水平轴机械搅拌絮凝池平流式沉淀池普通快滤池液氯消毒清
2、水池送水泵房城市管网。 关键词：给水工程；取水构筑物；净水厂；输配水管网Abstract The design is water supply project for K City with the total volume of 9 thousand cubic meters.The total population of the city of 300,000 people, the average number of layers 6 layers of urban housing, required to meet normal supply of six floors, with s
3、urface water for water source,and adopt the unified water supply. The main contents of this design include:design of the intake structure of the new water plant、design of the new water plant、design of distribution network in the K city and designpump station four parts. the water is drafted by river
4、side intake structure.Distribution network designed primarily to complete network routing and hydraulic adjustment calculation, ensure all at point pressure meet the requirements.Pumping station design is the design of water intake pumping station and the second-stage pumping station.According to hy
5、drological data and water quality conditions, conventional water treatment process is adopted in surface-water treatment, including chemical clarification by coagulation, sedimentation, filtration and disinfection.Water treatment in this design process is: raw watertubing static state admixerThe hor
6、izontal axis mechanical flocculating tankrectangular sedimentation tankrapid filterchlorine disinfectionclean water reservoircity pipe network. Key words: water supply projects; intake structures; water plant; Distribution Network目 录引 言1第一章 设计资料概述21.1 城市概况21.2水源水质21.3 设计内容3第二章 用水量预测42.1用水量的组成42.2 用水
7、量计算4第三章 供水方案的选择和管网水力计算63.1 供水方案的选择63.1.1 工程要求63.1.2 供水方案的选择63.2 管网水力计算7第四章 取水构筑物设计114.1 进水间设计114.1.1 进水孔和格栅的设计114.1.2 格网的设计124.1.3 进水间高程布置与计算124.1.4 格网起吊设备的计算134.2 一级泵房设计144.2.1 设计流量和设计扬程的计算144.2.2 水泵的选择144.2.3 吸水管路和压水管路的计算164.2.4 水头损失的计算和扬程的校核174.2.5 泵房的高程布置194.2.6 附属设备21第五章 净水厂的设计225.1 设计规模及处理工艺的确
8、定225.1.1 净水厂处理工艺的确定225.2 混合225.2.1 混凝剂的选择和投量225.2.2 溶液池容积225.2.3 溶解池容积235.2.4 计量设备235.2.5 石灰乳制备和投加235.2.6 加药间及药库245.2.7混合设施的选择245.3 机械絮凝池的设计245.3.1 絮凝池的尺寸255.3.2 搅拌设备255.4 平流式沉淀池275.4.1 平面尺寸计算275.4.2 进出水系统285.4.3 沉淀池总高度305.5 普通快滤池305.5.1 平面尺寸计算305.5.2滤池高度315.5.3 配水系统315.5.4 洗砂排水槽335.5.5 滤池反冲洗345.5.6
9、进出口系统345.6 消毒355.6.1 加氯量的计算355.6.2 加氯设备的选择355.6.3 加氯间与氯库365.6.4辅助设备365.7 清水池365.7.1 平面尺寸的计算365.7.2 管道系统375.7.3 清水池的布置385.8 水厂高程布置395.8.1 管渠的水力计算395.8.2 处理构筑物高程计算405.9 水厂的平面布置415.9.1 给水处理工程设施的组成415.9.2 平面布置415.9.3 厂区管线布置425.9.4 道路布置425.9.5 厂区绿化布置42第六章 二级泵站436.1 设计流量和设计扬程的计算436.1.1设计流量及扬程436.1.2 管道特性曲
10、线436.2 水泵的选择446.2.1 选取水泵和电机446.3 水泵间布置456.4 吸水管路和压水管路的设计456.4.1 吸水管路的设计456.4.2 吸水井平面尺寸466.4.3 吸水井高程布置466.4.4 压水管路的设计466.5 水头损失的计算和扬程的校核476.5.1 吸水管路水头损失476.5.2 压水管路水头损失486.5.3 输水管水头损失486.5.4 扬程的校核496.6 泵房高程布置496.6.1 水泵的最大安装高度496.6.2 起重设备506.6.3 泵房高度506.6.4 泵房内各标高506.7 附属设备516.7.1 通风设备516.7.2 引水设备516.
11、7.3 排水设备526.7.4 计量设备52总 结53参考文献54附 录55谢 辞66引 言 给水工程是城市的重要基础设施，是城市工农业生产快速健康发展的重要保证，它是一个复杂的系统工程，因此在给水工程设计中方案的技术经济比较和工艺的优选具有重要的意义。人们对饮用水、生活用水、工业用水的水质都有相应的要求，当天然水源的水质不满足用水要求时，就要对水进行处理，使之符合用水的要求。给水工程的任务是向城镇居民、工矿企业、公共设施等提供用水，且保障水质、水量、水压要求。我的毕业设计题目是K市的给水工程设计。设计内容包括：取水构筑物设计、净水厂设计、输配水管网设计和泵站设计四部分的计算。原水水质较好，采
12、用常规水处理工艺。原水经过水平轴机械搅拌絮凝池、平流式沉淀池、普通快滤池和液氯消毒，最终由二泵站输送至城市管网。 本设计中，只是做了给水工程的初步设计，这与关系到人民生活、生产的给水工程还有很大差距，但我们将以此作为锻炼自己的机会，进一步将课本知识深入贯通到实践中，在设计中提高发现问题、分析问题、解决问题的能力，并为以后做实际工程打下一定的基础。第一章 设计资料概述1.1 城市概况1、气象资料K市的常年主导风向为西北风，年降水量为650毫米，城市最高温度为35 ，最低温度-23.4。2、 水文资料 城市土壤种类为粘土，地下水位深度-4.0米，冰冻线深度1.2米，给水水源的最大流量240m3/s
13、，97%保证率的枯水期流量80m3/s，多年平均流量110m3/s，流速为 1.32.1 m/s。最高水位-1.0米；常水位-3.0米，最低水位（97%）-5.0米，最低水位时河宽85米；冰的最大厚度0.6米。该河流为不通航河流。3、 城市资料 K市的城市总面积是4600万m2，地势是西北高东南低，水源在城市的西南方向，人口总数为30万人。该城市房屋的平均层数为6层。城市主要工业企业，其用水量情况见下表1-1。表1-1 工业企业用水量工厂名称用水量（m3/d）用水时间备注A厂3000全天均匀使用水质与生活饮用水相同，水压无特殊要求。B厂1.2水源水质水源水质分析结果见表1-2。表1-2 水源水
14、质分析结果编号名 称单 位分 析 结 果1水的臭和味无2浑浊度最高mg/L 200最低1003色度度204总硬度mg/L885pH值7.16碱度mg/L727溶解性固体mg/L1358硝酸盐mgN/L0.809耗氧量mg/L5.610细菌总数枚/毫升1000011大肠菌群枚/毫升10001.3 设计内容 1、城市输水管与给水管网设计； 2、取水构筑物的工艺设计； 3、净水厂处理工艺设计；4、二级泵站设计。第二章 用水量预测2.1用水量的组成 城市用水量的组成： 1、综合生活用水量QIZ；（包括居民生活用水和公共建筑用水） 2、工业企业用水量Q2； 3、浇洒道路和绿地用水量Q3； 4、管网漏损水
15、量Q4； 5、未预见用水量Q5； 6、消防用水量Q6。2.2 用水量计算1、综合生活用水量 （2-1） 式中 qIZ不同卫生设备的居住区最高日综合生活用水定额，L/capd。 Ni设计年限内计划用水人数。查室外给水设计规范qIZ=200L/capd，Ni=30万人。（2-2） 2、 工业企业用水量 3、 浇洒道路和绿地用水量 （2-3） 式中 qL用水定额，浇洒道路和场地的用水定额取2.0L/m2d，浇洒绿地用水定额取2.0L/m2d。 NL每日浇洒道路和绿地的面积，m2。道路面积取220万m2，绿地面积为105万m2。 （2-4）4、 管网漏损水量 按最高日用水量的12%计算。 （2-5）5
16、、 未预见用水量 （2-6）6、 消防用水量 （2-7）式中 qX，NX分别为一次灭火用水量和同时发生火灾的次数，查建筑设计防火规范，同一时间内的灭火次数为2次，一次灭火用水量为55L/s。 （2-8） 消防用水量不计入总用量。 综上所述，城市最高日的设计供水流量为 （2-9） 本次给水工程的设计规模取9万m3/d。第三章 供水方案的选择和管网水力计算3.1 供水方案的选择3.1.1 工程要求1、 水质要求 生活饮用水水质应满足生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），并且在管网末梢要保持一定的余氯，工业企业所需的水质与生活饮用水相同。2、 水压要求 该城市的房屋的平均层数是六层，要求满足
17、六层楼的正常供水，按最不利点最小水压28m计算，消防时采用低压消防制，要求10m自由水压。3、 水量的要求 净水厂、取水构筑物、一级泵站和原水输水管渠的设计流量均以最高日平均时流量来确定，由于管网内无流量调节构筑物，所以二级泵站最大供水量按最高日最高时用水量设计，清水输水管和配水管网的设计流量均应按按最高日最高时设计，事故时要求供水量不低于最高日最高时的70。3.1.2 供水方案的选择根据本工程的特点，影响供水系统的主要因素有：1、城镇人口的总数、城市的平均建筑层数和工业企业的规模；2、供水压力应要满足大多数用户要求来考虑，而不能根据个别的要求水压较高的区域来确定。对于个别要求水压高的区域可采
18、用自行加压以满足需要。3、在本工程中的主要用水对象是居民和工业企业，该城市的工业企业用水要求的水质与居民生活用水水质相同，因此，采用统一水源、统一的给水系统。 从设计资料分析，水源选择在离城市1.3公里的河流，该河流水量充足，水质良好，而且为不通航河流，所以拟确定选取地表水为水源。采用水泵供水系统，在此河流的上游建立取水构筑物，在离河流600m远建立净水厂。 本工程的供水区域较广，用水量较大，考虑到城市的地形特点，可以采用统一给水，也可以采用在统一给水的基础上进行局部加压给水。 在统一供水时，在满足控制点的水压要求下，对于局部地形较高的地区，自由水头要求很大，容易能量浪费较为严重，管网首端的管
19、段承压较大，造价较高。 在统一给水的基础上进行局部加压给水时，对于个别要求水压高的区域可采用自行加压以满足需要。这种给水方式，能量浪费较少，管理简单。 经比较采用第二种方案。3.2 管网水力计算1、管网定线 K市的城市总面积是4600万m2，地势是西北高东南低，水源在城市的西南方向，并且城市用水较集中，所以管网宜布置成环状，这样既保证供水安全又可降低造价。本设计中共设了12个环，管网的定线具体见给水管网平面图。2、比流量计算 干管总计算长度l=49300m，时变化系数kn取1.4。 比流量： （3-1）式中 qs长度比流量，L/sm； Qh管网总用水量，L/s，Qh=900001.4/24=5
20、250m3/h=1458.33L/s； Qi大用户用水总量总和，L/s,Qi=QA=34.72L/s； l干管计算总长度，不包括穿越广场、花园等无建筑物地区的管网，m， 只有一侧配水的管线，长度一半计算。l=49300m（3-2）3、沿线流量计算管段沿线流量可按ql=qsl来计算，计算结果见表3-1。 表3-1 沿线流量计算管段编号管段长度/m管段计算长度/m比流量/(L/sm)沿线流量/(L/s)1-219309650.028876427.872-3172017200.028876449.673-8195019500.028876456.313-4172017200.028876449.67
21、1-4436043600.0288764125.908-9173017300.028876449.968-7164016400.028876447.364-7208020800.028876460.064-5165016500.028876447.655-6205010250.028876429.606-7164016400.028876447.366-1319109550.028876427.5812-13165016500.028876447.657-12128012800.028876436.9611-12164016400.028876447.368-11189018900.02887
22、6454.5810-11156015600.028876445.059-1018709350.028876427.0010-1719409700.028876428.0116-17128012800.028876436.9611-16189018900.028876454.5815-16165016500.028876447.6512-15188018800.028876454.2914-15165016500.028876447.6513-1418809400.028876427.1414-21223011150.028876432.2020-2116408200.028876423.681
23、5-20223022300.028876464.3919-2016508250.028876423.8216-19223022300.028876464.3918-194902450.02887647.0717-18237011850.028876434.22合计59280493001423.614、节点流量计算 节点流量可按公式qi=0.5ql+q集中流量，计算结果见表3-2。 表3-2 节点流量计算节点节点连的管段折算系数 节点流量/(L/s)集中流/(L/s）节点总流量/(L/s)11-2、1-40.576.88 76.88 21-2、2-30.538.77 38.7732-3、3-8、
24、3-40.577.82 77.8241-4、4-3、4-5、4-70.5141.64 141.6454-5、5-60.538.62 38.6265-6、6-7、6-130.552.27 52.2774-7、6-7、7-12、7-80.595.87 95.8783-8、7-8、8-11、8-90.5104.10 104.198-9、9-100.538.48 38.48109-10、10-11、10-170.550.03 50.03118-11、10-11、11-12、11-160.5100.78 100.781211-12、7-12、12-13、12-150.593.13 93.13136-13
25、、12-13、13-140.551.18 51.181413-14、14-15、14-210.553.49 53.491512-15、14-15、15-20、15-160.5106.99 106.991611-16、15-16、16-19、16-170.5101.79 101.791710-17、16-17、17-180.549.60 49.61817-18、18-190.520.65 34.7255.371918-19、16-19、19-200.547.65 47.652019-20、15-20、20-210.555.95 55.952120-21、14-210.527.94 27.94合计
26、1423.61 1458.33 5、控制点的确定 控制点是指整个给水系统水压最不容易满足的点，本设计中选取距离供水起点最远点18节点为控制点。K市房屋的平均层数为6层，所以本次设计供水区自由水头至少满足28.0m。6、最高日最高时管网平差水力计算 最高日最高时水力计算控制点18点自由水头为28m，经过平差软件计算，最不利点18节点，自由水头28.06m。平差结果见附录一、附录二。7、消防校核水力计算 在整个管网系统中，在18节点和9节点分别加上消防流量55L/s，做消防校核。消防校核满足最不利点的自由水头10m，校核结果见附录三、附录四。8、事故校核水力计算 给水管网在事故时下，必须保证70%
27、以上用水量，考虑靠近供水起点的干管在最高时损坏情况。断掉重要管段1-4，校核结果见附录五、附录六。 第四章 取水构筑物设计 本设计采用岸边合建式取水构筑物，设计规模为9万m3/d，水厂的自用水量按5%计算，则取水构筑物的设计流量为94500m3/d=1.094m3/s。4.1 进水间设计4.1.1 进水孔和格栅的设计1、进水孔面积 （4-1） 式中 Q设计取水量，m3/s v0进水孔的设计流速，设计中取v0=0.6m/s k1格栅引起的面积减小系数，k1=b/(b+s) b栅条净距，mm。取50mm s栅条厚度，mm。采用10mm k2栅条阻塞系数，采用0.75 k1=b/(b+s)=50/(
28、50+10)=0.833（4-2）2、进水孔设5个，与泵房配合工作，需要4用1备，每个进水孔面积为： （4-3） 进水孔尺寸选用B1H1=800mm1000mm，格栅尺寸选用BH=800mm1000mm（标准尺寸，标准图号S321-1-3），有效面积为0.68m2。 实际进水孔面积 （4-4） 通过格栅的水头损失取0.1m。 格栅顶部标高设在枯水位减去冰厚度再减去0.2m水层厚，即： 1295.5-0.6-0.2=1294.7m 格栅除污机选用回转耙式除污机。回转耙式除污机适用于清理数量较多的截留物，外形尺寸较小，在水下无传动机构，维修方便，其齿耙的工作速度为37m/min。4.1.2 格网的
29、设计1、 格网面积计算 本设计采用平板格网。 平板格网面积： （4-5）式中： Q设计流量，m3/s。 v1过网流速，m/s 取v1=0.4 m/s。 收缩系数，取=0.8m/s。 k2格网堵塞面积减小系数，取0.5。 k1网丝引起的面积减小系数， （4-6） b网眼尺寸，mm d网丝直径，mm本设计中网眼尺寸采用5mm5mm，网丝直径d=2mm。（4-7）（4-8） 吸水室设5个格网，四用一备，则每个网格进水口面积F=F/4=3.83m2 进水口尺寸为B1H1=2000mm2000mm，面积为4.0m2，格栅尺寸为BH=2130mm2130mm（标准的格网规格型号为C14），有效面积为2.7
30、6m2。 通过格网的水头损失取0.12m，平板格网采用槽钢做成框架。4.1.3 进水间高程布置与计算 进水孔上缘设在枯水位减去冰厚度，再减0.2m水层厚度，即 1295.5-0.6-0.2=1294.7m 进水孔下缘距河床地面0.7m。 进水间采用非淹没式进水间 进水间顶部标高=河流最高水位+浪高+超高（0.5m）=1299.5+0.4+0.5=1300.4m 进水室内最低水位标高=河流最低水位-格栅水头损失=1295.5-0.10=1295.4m 吸水室内最低水位标高=进水室内最低水位标高-平板格网水头损失 =1295.4-0.12=1295.28m 吸水室内最高水位标高=河流最高水位-0.
31、3=1299.5-0.3=1299.2m 平板格网净高为2.0m，上缘应在吸水室最低水位标高以下0.1m，下缘应高出底部0.3m，所以吸水室底部标高为1295.28-0.1-0.3-0.2=1292.88m，平板格网上缘标高为1295.28-0.1=1295.18m。 进水间深度=进水间顶部标高-井底标高=1300.4-1292.88=7.52m。4.1.4 格网起吊设备的计算1、 起重量D （4-9）式中G平板格网和钢绳的重量，kg，共约150kg； P格网前后水位差所产生的压力，kPa，取P=0.2kPa； F每个格网的面积，F=4.0m3； f格网和导槽之间的摩擦系数，取0.44； k安
32、全系数，取1.5。 D=(150+20040.44/10)1.5=277.8kg2、 起吊设备 设在进水间的平台上，用来吊起格栅、格网、闸门等。格网起吊高度=平台高度-格网上缘标高+格网高度+格网与平台最小净距+格网吊环高即： 1300.4-1295.18+2.13+0.2+0.45=8m 采用CD10.5-9D型电动葫芦，运行电动机为ZDY111-4，功率为0.2kW，转速1380r/min，钢丝绳长21.2m，绳径为5.1mm，起重量为0.5t，起升高度为9m，起升速度8m/min，运行速度20m/min，主要尺寸为：e=120mm，f=560mm。3、 吊车起吊架高度 平板格网高2.13
33、m，格网吊环高0.45m，电动葫芦吊钩至工字钢梁下缘最小距离为0.69m，格网与平台最小净距为0.2m，操作台标高为1300.4m，则起吊工架字钢下缘标高为：1300.4+0.2+0.69+0.45+2.13=1303.87m，取1303.90m。4.2 一级泵房设计4.2.1 设计流量和设计扬程的计算1、 设计流量 水泵的设计流量为设计取水量为Q=3937.5m3/h=1094L/s2、 设计扬程Hp Hp=Hst+hs+hd+h （4-10）式中 Hst静扬程，m，为净水厂絮凝池最高水位与吸水室最低水位之差； Hst=1337.15-1295.28=41.87m hs吸水管线水头损失，m，
34、取1.0m； hd压水管路及泵站至混合反应器的水头损失，m，取2.0m； h安全水头，取1.0m。则 Hp=41.87+1.0+2.0+1.0=45.87m3、 管路特性曲线 管道摩阻系数S （4-11） 管道特性曲线： H=Hst+SQ2=41.87+2.5810-7Q2 （4-12）4.2.2 水泵的选择1、 选择水泵 根据流量和扬程，选用5台350S44型单级双吸离心泵，四用一备。水泵的参数和电动机的参数见表4-1、表4-4。水泵的外形尺寸和安装尺寸见表4-2、表4-3。 绘制管路特性曲线和水泵特性曲线，见附录七。 根据附录七，四台水泵并联后，工况点为Q=4425m3/h，H=46.8m
35、，单台350S44型水泵工况点为Q=1300m3/h，H=42m，从图中可以看出水泵运行的工况点在高效段内。 表4-1 水泵性能参数流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kW）效率（%）气蚀余量（m）重量（kg）电动机型号功率（kW）972501450164816.31120Y355M-4220126044177.68714763718979 表4-2 水泵外形尺寸（mm）LL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3n-d1232.567560050010805106905009806203003004-34进口法兰尺寸出口法兰尺寸DN1D01D1n1-d1DN2D02D2n2-d
36、235046050016-2330040044012-23 表4-3 水泵安装尺寸（mm）电动机尺寸ELL2出口锥管法兰尺寸L1HhBAn-dDN3D03D3n3-d315703559056306104-283002807.585435046050016-23 表4-4 电动机性能参数电机型号额定功率（kW）定子电流（A）同步转速（r/min）效率（%）转子电压（V）转子电流重量（kg）Y355M-4280506.9150094.316.516902、 水泵基础计算 根据以上资料，基础尺寸如下：基础长度Lj Lj=地脚螺栓间距+（400500）=B+L2+L3+（400500）=630+854
37、+500+416=2400mm基础宽度Bj Bj=地脚螺栓间距（在宽度方向）+（400500）=B3+400=500+400=900mm基础高度Hj （4-13）式中 基础材料的容重，采用混凝土，=2400kg/m3W机组总重量，W=1120+1690=2810kg（4-14） 基础的高度取1.8m。3、 泵房布置 水泵单排顺列式布置，泵房的LB=31m10m，泵房布置，详见取水泵站工艺图。4.2.3 吸水管路和压水管路的计算1、 吸水管路 吸水管路采用钢管，每台泵单独设置吸水管，为了避免形成气囊，吸水管应沿水流方向连续上升的坡度i采用i=0.05。 吸水管Q=985m3/h=273.5L/s，选用DN500mm钢管， 查水力计算表，1000i=4.71吸水喇叭口大头直径D/mm（1.251.5）d d吸水管直径，mm D=625750mm，取700mm。吸水喇叭口长度L（3.07.0）（D-d）=（37）（0.7-0.5）=0.61.4，取1.0m。喇叭口最小淹没水深h2一般不小于0.51.0，取1.0m。喇叭口距井底0.8D=0.8700=560mm，取0.7m。吸水管喇叭口边缘距井壁应（0.751.0）D=1.0700=700mm。吸水管路选用Z945T-2.5型电动暗杆楔式闸阀，公称直径DN500mm
