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1、摘 要水是人类社会赖以生存和发展的物质基础,是不可或缺、难以代替的重要资源。随着生活水平的提高，使人们对水质、水量的要求越来越高，这就要求给水排水工程专业人员予以城市给水系统合理的规划和设计。福州市高新区属于新建城区，尚无给水管网和给水厂。给水系统是城市和工况企业的一项重要的基础设施，它主要由取水工程、净水工程、输水管渠、城市管网、泵站以及其他调节构筑物构成。因梅花江水源不宜处理，故采用香榭湖作为水源。采用如下净水工艺流程：管式混合机械反应平流沉淀臭氧接触氧化池活性炭滤池过滤液氯消毒。本设计说明书主要内容包括：设计原始资料；取水、净水、输水工程主要构筑物工艺设计计算；泥处理构筑物计算以及附录等
2、。关键词：给水工程设计，福州市高新区，净水工艺，管网，泵站设计AbstractWater is basical and indispensable resources of human societys survival and development .It is really important ,never replaced. With the improving of the peoples living standards，the demand to quality and quantity of water become higher and higher. This requir
3、es that water supply and drainage engineering professionals to be reasonable urban water supply system planning and design.Urban water supply system and the status of an important enterprise infrastructure, which works mainly by water, water purification projects, drainage pipes, Urban Pipelines, pu
4、mping stationns and other structures constitute regulation.High-tech Zone in Fuzhou City is a new zone, there is no water supply network and Water Treatment Plant. Plum River water should not be raw water, so Champs-Lake water is used. the water purification process used is as follows : Mixer tube M
5、echanical Flocculation Torizontal sedimentation TankOzone Contact Oxidation PondActivated Carbon FilterChlorine disinfectionThe design of brochures main contents include :design original information; Water, water purification and water main structures of the project design; T the sludge treatment de
6、sign and appendix.Key words： water-supply engineering design,Fuzhou High-tech Zone, water purification process, pipe network, Pumping Station Design目录1 绪论11.1 设计资料概述11.1.1 原始资料12 方案的选择和管网计算42.1 供水方案的确定42.1.1 设计后的工程要求42.2 城市管网设计计算42.2.1 城市最高日用水量计算42.2.2 城市最高日最大时用水量计算52.2.3 用水量变化系数62.3 清水池设计计算62.3.1 清
7、水池容积计算62.3.2 管道布置72.4 管网定线82.4.1 布置原则82.4.2 配水管定线92.5 统一供水水力计算92.5.1 比流量计算92.5.2 沿线流量计算92.5.3 节点流量计算102.5.4 流量分配112.5.5 最不利点的选择122.5.6 管网平差122.5.7 消防校核122.5.8 事故校核122.6 二泵站扬程的确定以及水泵的选择122.6.1 二级泵站扬程的确定122.6.2 选择二泵站水泵133 取水工程设计143.1 集水井设计143.1.1 进水室设计143.1.2 集水室设计143.1.3 集水井153.2 一泵站设计153.2.1 设计流量和扬程
8、的确定153.2.2 选择水泵163.2.3 基础尺寸163.2.4 吸水管路和压水管路的计算163.2.5 水泵安装高度的确定与泵房高度计算163.3 辅助设备的确定164 净水厂设计184.1 设计水量确定184.2 工艺流程的确定184.3 混合反应184.3.1 混凝剂的选择和投加184.3.2 投药系统计算184.3.3 加药间及药库194.3.4 混合工艺设计计算194.3.5 絮凝工艺设计计算194.4 沉淀214.4.1 池体设计计算214.4.2 进出水部分设计224.4.3 放空管234.4.4 排泥设备234.5 臭氧处理234.5.1 池体体积尺寸234.5.2 气源制
9、备234.5.3 臭氧布气系统计算244.6 活性炭过滤244.6.1 滤池尺寸计算254.6.2 配水系统计算264.6.3 洗砂排水槽304.6.4 滤池反冲洗计算314.6.5 进出水系统324.7 消毒334.7.1 加氯量的确定334.7.2 加氯机及漏氯处理334.7.3 加氯间及氯库设计计算334.8 送水泵站设计344.8.1 基础设计344.8.2 吸水管路和压水管路的计算344.8.3 泵房平面布置344.8.4 各工艺标高的确定344.8.5 泵房高度设计344.8.6 附属设备354.8.7 吸水井设计364.9 排泥水处理374.9.1 浓缩池计算：374.9.2 调
10、节池计算：384.9.3 污泥脱水机房384.10 辅助建筑物394.11 水厂平面布置394.12 高程布置395 投资估算415.1 工程概况415.1.1 直接费415.1.2 年经营管理费用415.2 制水成本435.3 估算依据43设计总结45致谢46参考文献47附录49附表一49附表二53附表三571 绪论1.1 设计资料概述1.1.1 原始资料（1）城市路网图一张，比例 1：10000（2）用水资料拟建之工业园区位于福建中部，梅花江岸边，香榭湖畔。园区规划人口数23万人，给水普及率按96%考虑；房屋平均层数67层，室内均有卫生设备但无淋浴设备。城市综合生活用水每小时用水量占最高日
11、用水百分比情况见下表1.1。表1.1 福州市高新区每小时用水量占最高日用水量百分比情况表时间小时用水量占最高日用水量（%）时间小时用水量占最高日用水量（%）时间小时用水量占最高日用水量（%）012.82895.1116175.11122.799104.8117184.92232.9310114.7418194.90343.0611124.5219204.71453.1312134.4920214.38563.7813144.4521224.04674.9314154.4522233.42785.1315164.5523243.02高新区共有工业企业4家，位置见城市总体规划布置图。各企业供水水质
12、要求同生活用水，用水量情况如下：（A）化工厂，生产用水量12000m3/d。工人总数6000人，分3班工作，热车间占20%。 第一班2000人，使用淋浴者400人，其中热车间400人； 第二班2000人，使用淋浴者400人，其中热车间400人； 第三班2000人，使用淋浴者400人，其中热车间400人。（B）海鲜加工厂，生产用水量8000m3/d。 工人总数6000人，分3班工作，热车间占20%。第一班2000人，使用淋浴者400人，其中热车间400人；第二班2000人，使用淋浴者400人，其中热车间400人； 第三班2000人，使用淋浴者400人，其中热车间400人。（C）纺织厂，生产用水量
13、10000m3/d。 工人总数3000人，平均分3班工作，无热车间。（D）造纸厂，生产用水量10000m3/d。 工人总数4800人，平均分3班工作，无热车间。（4）地形地貌地形较平坦，平均海拔高度在25m35m之间。（5）工程地质及水文地质工程地质良好，适宜于工程建设，地质构造一般皆为四层：表土或耕土厚0.5m左右；粘土及砂质粘土，即第四纪土层，厚8m左右，耐压力2kg/cm2以上；砂砾岩，即白沙井层，厚30m以上，耐压力25kg/cm2；基岩，即第三纪红色砂岩，个别地区夹石膏岩。（6）气象气温见表1.2。表1.2 福州市气温资料项 目温度（）发生时间月平均最热42.17月最冷3.61月平均
14、20.5降雨量见表1.3。表1.3 福州市降雨量资料序号项 目降雨量（mm）备 注1平均年总量1170.02一日最大186.63一小时最大96.6风向见表1.4。表1.4福州市风向频率情况年最多风向及其频率（%）C31 SE14风速（m/s）冬季平均1.6夏季平均1.7无自发性震源，强度在4级以下。（7）河流水文及水质资料由于地下水和梅花江受工业污染较重，不能满足供水水质要求，故考虑以香榭湖为供水水源地。水源地地处顺直湖岸，岸边边坡较陡，基岩露头，河床与河岸稳定。工程地质良好。水中漂浮物较少。水源地取水口处水位及流量见表1.5。香榭湖富营养化现象严重，藻类数量可达1003000万个/L。常规水
15、质资料如表1.6所示。水温：多年统计，月平均2.427.2。表1.5 福州市水源地区取水口水文资料项目水位黄海标高（m）频率（%）最高水位231最低水位1595常水位18表1.6 水源水水质资料编号项目单位分析结果附注1色度度202浊度NTU2003PH值6.9-7.54嗅和味度无5总硬度mg/400以CaCO3计6铜mg/0.0077锌mg/0.2218锰mg/210-59砷mg/2.610-410细菌总数个/10011大肠菌群个/600 2 方案的选择和管网计算2.1 供水方案的确定2.1.1 设计后的工程要求水质要求生活饮用水水质须满足生活饮用水卫生标准中的各项指标，并在管网末梢保持一定
16、的余氯。水量要求净水厂按最高日平均时设计，城市管网和输水管及二泵站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。水压要求房屋层数6-7层，要求最小水压280kpa，；消防时采用低压消防制，要求100kpa自由水压。2.2 城市管网设计计算2.2.1 城市最高日用水量计算城市用水量（1）居民生活用水量Q1 Q1qNf (m3/d) （2.1）式中，q最高日综合生活用水量定额，L/(人d)； N设计年限内计划人口数， f自来水普及率，。q220L/(per.d)；f=96%Q1qNf22010-32310496%=4.8576104(m3/d)工业企业内工作人员的生活用水量及淋浴用
17、水量Q2工厂内工作人员生活用水量为Q2，淋浴用水量为Q2A化工厂：全厂生活用水量：Q2=2000380%0.025+600020%0.035=120 +42=162(m3/d)淋浴用水量：Q2=40036010-3=72(m3/d)B海鲜加工厂：全厂生活用水量：Q21=2000380%0.025+600020%0.035=120 +42=162(m3/d)淋浴用水量：Q21=40036010-3=72(m3/d)C纺织厂：全厂生活用水量：Q2=30002510-3=75m3/d);D造纸厂：Q2=48002510-3=120(m3/d)（2）工业企业内工作人员的生活用水量及淋浴用水量Q2=16
18、2+162+722+75+120=663(m3/d)（3）工业企业生产用水量Q3Q312000+8000+10000+10000=40000 （m3/d）（4）浇洒道路与绿地用水量Q4Q4=3%（Q1+Q2+Q3）= 3%（48576+663+40000）=0.0389239=2677.17（m3/d）（5）未预见用水量及管网漏失水量Q5一般可以按最高日用水量的1525计算，此设计中采用20。 Q520（Q1+ Q2+ Q3+ Q4+）20（48576+663+40000+2677.17）=18383.234（m3/d） 城市最高日用水量Qd Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5 + Q6 4
19、8576+663+40000+2677.17+18383.234 110299.404（m3/d）取110300（m3/d）2.2.2 城市最高日最大时用水量计算居民生活用水量按原始资料中给定的逐时变化系数确定每一时段的用水量；工厂生活用水量按一定的系数进行分配，淋浴用水集中发生在每班下班的一个小时内；浇洒道路与绿地用水按24h均匀分配；未预见用水量按24h均匀分配。统一供水最高日用水量变化表见表.从表中可以求出：Qhmax=5094.2 (m3/h)；占全天用水量的4.62。供水最高日用水量见表2.1表2.1 统一供水最高日用水量变化表时间生活用水量（L/s）工业用水（L/s）绿地用水（L/
20、s）未预见水量（L/s）淋浴用水量（L/s）每小时用水量（L/s）占最高日用水量的百分比0-113681688.3111.57663933.83.57 1-21353.51688.3111.57663919.33.55 2-31421.51688.3111.57663987.33.61 3-41484.61688.3111.5766 4050.43.67 4-51518.61688.3111.57664084.43.70 5-61834.41688.3111.57664400.23.99 6-723931688.3111.57664958.84.50 7-82490.11688.3111.57
21、665055.94.58 8-92480.41688.3111.5766485094.24.62 9-102334.71688.3111.57664900.54.44 10-112300.71688.3111.57664866.54.41 11-122193.81688.3111.57664759.64.32 续表2.1时间生活用水量（L/s）工业用水（L/s）绿地用水（L/s）未预见水量（L/s）淋浴用水量（L/s）每小时用水量（L/s）占最高日用水量的百分比12-132135.51688.3111.57664701.34.2613-142159.81688.3111.57664725.64
22、.28 14-152159.81688.3111.57664725.64.28 15-162208.41688.3111.576647754.33 16-172475.61688.3111.5766485089.44.61 17-182388.11688.3111.57664953.94.49 18-192378.41688.3111.57664944.24.48 19-202286.21688.3111.576648524.40 20-212125.81688.3111.57664691.64.25 21-221960.71688.3111.57664526.54.10 22-231659.
23、21688.3111.576642253.83 23-241465.21688.3111.57664840793.70 2.2.3 用水量变化系数 采用统一供水方案 从用水量计算得知，最高时用水量在8-9时，占全天用水量的4.62%，而平均时用水量占全天用水量的4.17%，因此，时变化系数为；Kh=4.62/4.17=1.11在城市用水中，居民生活用水及工业用水在每一时刻并不完全相同，而一泵站在取水及输水过程中却是完全均等的，这便存在着水量并不完全协调一致的问题，因此采用清水池来调节这种水量的不平衡。2.3 清水池设计计算2.3.1 清水池容积计算W=W1+W2+W3+W4 （2.2）其中，W
24、1调节容量（m3）;见表2.2。W2水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，m3,等于最高日用水量的5%-10%；W3消防储量，按火灾延续两小时计算，m3,按同时发生两次火灾，一次灭火用水量取55L/S；W4安全容量取755 m3W1=1048420.29%=304.04m3W2=1048428%=8387.36 m3W3=5510-3223600=792 m3所以，W= W1+W2+W3+W4=304.04+8387.36+792+755=10238.4 m3清水池采用钢筋混凝土矩形水池设2个清水池。每个清水池的容积为：6000（m3）； 每座清水池设计尺寸为 BLH=18m100m3.3m ,
25、有效容积为 18m100m3.0m,超高0.3m。 表2.2 清水池调节容积时间用水量（%）一级泵站供水量（%）清水池调节容积（无水塔）（%）013.64.17-0.57123.544.17-0.63233.644.16-0.52343.694.17-0.48453.724.17-0.455644.16-0.16674.784.170.61784.574.170.4894.64.160.449104.434.170.2610114.44.170.2311124.314.160.1512134.34.170.1313144.284.170.1114154.284.160.1215164.324.
26、170.1516174.64.170.4317184.484.160.3218194.474.170.319204.394.170.2220214.254.160.0921224.114.17-0.0622233.854.17-0.3223243.684.16-0.48累计1001000.292.3.2 管道布置（1）进水管 进、出水管一般分开设置在不同的部位，促进水流循环。进水管标高因考虑避免由于池中水位变化而形成进水管的气阻，可采用降低进水管标高，或进水管进池后用弯管下弯，本设计采用后者。 进水管管径由最高日平均时确定，管内流速在0.71.0m/s之间。进水管管径取1000mm，材质为铸铁
27、管。 ，符合要求。（2）出水管因为二泵房设有吸水井，清水池的出水管（至二级泵房的吸水井）设置一根。出水管的设置形式采用水泵吸水管直接弯入池底吸水坑吸水。出水管管径按最高日最大时用水量计算，管内流速：0.61.0m/sQmax1415/2=707.5L/s，管径取1200mm，材质为铸铁管。，符合要求。（3）溢流管为保证清水池安全运行，设置溢流管，当清水池蓄满，进水流量大于出水流量时，多余的水可由溢流管排出。为确保溢流管畅通，溢流管管径与进水管相同，采用管径1000mm的钢管。管端为喇叭口，管上不安装阀门。溢流管出口设置网罩，以防爬虫等沿溢流管进入池内。（4）放空管设置排水管的目的是为了排出清水
28、池中的废水，及检修时将清水池内的水泄空。由于本设计清水池埋深较大，排水困难，因而可以采用潜水泵，在需要时装设，直接用水泵中抽出。为了便于排空池水，池中设置一定的坡度，i5。取2小时放空，那么，（v=1.0m/s）取DN1100（5）通风口为使进水量、出水量交替，并适应水位高低变化，在每座清水池设置D300mm的通风管12根，间距为10m。6.检修孔每座清水池设两个人孔及扶梯，以便于维护管理，检修孔直径采用1400mm。7.池顶覆土厚度 池顶覆土厚度应满足地下水抗浮要求，并符合保温需要，本设计中采用800mm的覆土厚度。8.导流墙目的是为了避免池内水短流，和满足加氯后的接触要求。根据加氯后接触3
29、0min的要求，每座清水池中设置3道导流墙，导流墙间距5m。2.4 管网定线2.4.1 布置原则城镇管网定线应满足以下几点要求：（1）依据规划总平面图，考虑分期建设的可能性，且留有发展余地，便于今后的扩建和改建；（2）保证供水的安全可靠，局部若出现事故，断水范围最小；（3）尽量使干管靠近大用户，便于取水，且降低输水费用；（4）保证用户有足够的水量和水压；（5）力求管线最短。 2.4.2 配水管定线为保证安全供水，方案采用环状管网供水，给水系统方案一共15个环。管网计算见管网平差计算表，具体分配方案见下文。2.5 统一供水水力计算2.5.1 比流量计算为便于计算而在实际计算中对管网计算加以简化，
30、假定用水量均匀分布在全部干管上，由此得出来的单位管线长度上的流量叫做比流量，以qs表示。qs=(Q-q)/l （2.3）其实质就是：qs（Q生活+Q未预见）/l计算管线总长度应按有效长度计算，双侧配水按实际长度计算，单侧配水按照实际长度的1/2计算，不配水管线不计算。跟据所定管网，管道有效总长为37583.73米，则比流量为： 2.5.2 沿线流量计算整个管网沿线流量总和，等于。其中计算见表2.2。 表2.2 沿线流量计算表管段标号管长（m)比流量/(L/s.m)备注有效管长(m)沿线流量(L/s)3-29270.0411单侧463.519.049852-118680.041143417.83
31、7410-118780.041143918.04293-108010.0411400.516.460552-15320.0411单侧26610.93261-129360.0411单侧46819.234811-125320.041153221.865210-159240.041192437.976415-149200.041192037.81211-149580.041195839.373814-135120.041151221.043212-139340.041193438.387415-226640.041166427.290422-239350.0411单侧467.519.2142514-
32、236690.041166927.495923-245080.0411单侧25410.4394续表2.2管段标号管长（m)比流量/(L/s.m)备注有效管长(m)沿线流量(L/s)13-246890.0411单侧344.514.158953-49280.0411单侧46419.07044-97810.041178132.099110-910840.0411108444.55244-59380.0411单侧46919.27595-88650.041186535.55159-88850.041188536.37355-65370.0411单侧268.511.035356-79340.0411单侧4
33、6719.19378-75300.041153021.78315-1610920.0411109244.88129-169130.041191337.52438-179340.041193438.387416-179190.041191937.77097-189460.0411单侧47319.440317-185330.041153321.906322-2111060.0411单侧55322.728316-216520.041165226.797221-2017-209477150.04110.0411单侧473.5357.519.4608514.6932520-195340.0411单侧26
34、710.973718-196850.0411单侧342.514.076752.5.3 节点流量计算管网任一点的节点流量为： （2.4） 即任一节点流量等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半，见表2.3。表2.3 节点流量计算表节点编号沿线流量(L/s)集中流量(L/s)节点流量(L/s)事故节点流量(L/s)115.083795.301110.384777.26929223.9099323.9099316.7369475327.290427.290419.10328435.222735.222724.65589532.9313832.9313823.0519625615.1145315.1
35、145310.5801675730.208530.208521.14595866.0477141.58207.6277145.33939 续表2.3节点编号沿线流量(L/s)集中流量(L/s)节点流量(L/s)事故节点流量(L/s)975.2746575.2746552.6922551058.51613117.13175.6461122.95228751148.5596548.5596533.9917551239.743739.743727.820591336.7947836.7947825.75634251462.8624562.8624544.0037151573.9873.9851.78
36、61673.486873.486851.440761756.3789356.3789339.46524751827.7116827.7116819.39817251912.5252312.525238.76765752022.563922.563915.794732134.4931834.4931824.14522252234.61648116.61151.2265105.85853252328.5747828.5747820.00234252412.2991812.299188.60942252.5.4 流量分配根据节点流量的大小，按水流沿最短路径到达用户的原则，适当的分配管段流量，各节点流
37、量满足连续性方程Q=0。流向节点的流量取负号，反之取正号。流量分配见表2.4。表2.4 流量分配表节点号总沿线流量(L/s)流量(L/s)集中流量(L/s)节点流量(L/s)事故节点流量(L/s)130.167415.08495.301110.384777.26929247.8198523.9123.9099316.7369475354.580827.2927.290419.10328470.445435.22335.222724.65589565.8627532.93132.9313823.0519625630.2290515.11515.1145310.5801675760.41730.2
38、0930.208521.145958132.095466.048141.58207.6277145.339399150.549375.27575.2746552.69225510117.0322558.516117.13175.6461122.9522881197.119348.5648.5596533.9917551279.487439.74439.743727.820591373.5895536.79536.7947825.756342514125.724962.86262.8624544.003715续表2.4节点号总沿线流量(L/s)流量(L/s)集中流量(L/s)节点流量(L/s)事故节点流量(L/s)15147.9673.9873.9851.78616146.973673.48773.486851.4407617112.7578556.37956.3789339.46524751855.4233527.71227.7116819.39817251925.0504512.52512.525238.76765752045.127822.56422.563915.794732168.9863534.49334.4931824.14522252269.2329534.616116.61151.2265105.85853323
