上海市给水排水管道设计.doc

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1、上海市给水排水管道设计目 录第一章 给水工程设计2第一节 给水管网布置及水厂选址2第二节 工程概述和设计资料31.2.1工程概述：31.2.2设计资料3第三节 给水管网设计计算51.3.1最高日用水量51.3.2最高时用水量61.3.3清水池调节容积91.3.4二级泵站的供水曲线：11第四节 管段设计流量计算121.4.1管网最高日最高时用水量和大用户流量计算121.4.2二级泵站总扬程计算131.4.3消防校核13 第二章 污水管网设计与计算14第一节 污水设计流量计算14污水设计流量计算14污水干管的计算162.2.1设计充满度及设计流速162.2.3 污水管道埋设深度及管道的衔接17第三

2、章 雨水管网设计与计算18第一节 雨水管网设计流量183.1暴雨强度公式18第二节 雨水管渠设计参数193.2设计充满度19附录21附录一21附录二23附录三25附录四30附录五33附录六36附录七 参考文献38第六章 致谢总结39第一章 给水工程设计第一节 给水管网布置及水厂选址该城市有两条河流经过，水量充沛，水质良好，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势比较平坦没有太大的起伏变化。城市的街区分布比较均匀，城市中各工业企业对水质无特殊要求。但有人口密度相差大，用水要求不同因而采用分区的给水系统。城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。考虑要点有以下：

3、定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。干管的间距一般采用500m800m 。 循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置从用水量较大的街区通过。 干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。 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。减小今后检修时的困难。 干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在8001000m左右。 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。 输水管线走向应符合城市和工业企业规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。城市的输水管和配水管采用钢管（管径）1000mm时）和铸铁管。

4、配水管网共设11个环。 第二节 工程概述和设计资料1.2.1工程概述：本设计为上海某新城区的给水管网初步设计，该城市位于上海，有两条河流经过，并汇集一起通往城市下游。城市分为、两个行政区，总共预计人口40.0万人；一区城市密集并且还有工业区，还有火车站；城市中各工业企业对水质无特殊要求，城市一区楼房平均层数7层，一区楼房平均层数4层。其基本资料具体如下。1.2.2设计资料1、城市总平面图1张，比例为1：10000。2、城市各区人口密度、平均楼层和居住区房屋卫生设备情况：分区计算人口密度（人/公顷）街坊面积(公顷）总面积(公顷）道路/绿地人口数420629.021258.04629.022641

5、88200423.90847.80423.90847803、城市中有下列工业企业，其具体位置见平面图：1） A工厂，日用水量10000吨/天，最大班用水量：7000吨/班，工人总数3000人，分三班工作，最大班1200人，其中热车间占 30 %，使用淋浴者占 70 %；一般车间使用淋浴者占 20 %。2） 火车站用水量为 30 L/s。4、城市土质种类为粘土，地下水位深度为 8 米。5、城市河流水位： 最高水位：55米，最低水位：40米，常水位： 45米。6、城市地面覆盖情况：地面种类面积（%）屋面50混凝土路面30草地207、 该城市居住区每小时综合生活用水量变化如下表：8、时间0-11-2

6、2-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量2.532.452.502.532.573.095.314.925.175.105.215.21时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量5.094.814.994.704.624.975.184.894.394.173.122.48第三节 给水管网设计计算1.3.1最高日用水量城市最高日用水两包括综合用水、工业生产用水及职工生活用水及淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。该城市在上海，总人口40万人(包括预计人口

7、），查室外排水设计规范可知该城市位于一区，为中小城市。考虑到上海的发展水准，故综合生活用水定额采用上限350L/cap.d最高日综合生活用水量Q1 ：Q1=qNf Q1城市最高日综合生活用水，m3d；q城市最高日综合用水量定额，（cap.d）；城市设计年限内计划用水人口数；f城市自来水普及率，采用f=100%所以最高日综合生活用水为： Q1=qNf=350400000100=140000 m3d（1）工业企业生活用水Q2：工厂职工生活用水量采用一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算，淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算； A工厂 热车间 Q2A=300030

8、%35=31500L/d=31.5m3/d 一般车间 Q2A=300070%25=52500L/d=52.5m3/dQ2=Q2A+Q2A =31.5+52.5=84.0m3/d（3）工业企业沐浴用水Q3:淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算；A工厂 热车间 Q3A=300030%70%60=37800L/d=37.8m3/d 一般车间 Q3A=300070%20%40=16800L/d=16.8m3/d Q3A= Q3A+ Q3A=37.8+16.8=54.6 m3/d 工业企业生产用水Q4;工厂用水量 Q=16000m3/d （4） 市政用水Q5:a浇撒道路用水量计算

9、每日浇洒两次，每日单位面积浇洒量为1.5L，浇洒面积为主干道的10%，浇洒时间为每日5:006:00和16:0017:00浇洒，共2小时。 共：22105.8430%10%1.5/1000=189.52m3/d b绿地用水量计算，浇洒时间是每日早晨的05:0006:00，16:0017:00，每天为2小时。 每日单位面积浇洒量为2L。共：2105.8420%10%2/1000=84.24m3/d（5） 车站用水量Q6Q6=360030/1000= 108m3/h（7）未预见量计算Q7 未预见用水量取综合生活用水量、工业企业生活用水量、工业企业沐浴用水量、生产用水量及市政用水量总和的20。共:

10、Q7 =( 1400008454.616000189.5284.24108) 20%=31304.07m3/d （8）最高日总用水量计算Qd：最大日用水总量为综合生活用水量、工业企业职工用水量、工业企业职工沐浴用水量、生产用水量、市政用水量及未预见用水量总和。 Qd=Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7=1.2Q1Q2Q3Q4Q5Q6=1.2(1400008454.616000189.5284.24108)=190758.8m3/d1.3.2最高时用水量 Qh=9936.09 m3/h= 2760.025L/s时间时变化系数综合生活用水工业生产用水淋浴用水工厂职工生活用水123456m3/hm3/hm

11、3/hm3/h0-12.53 3542562.511.4663.151-22.45 3430562.53.152-32.50 3500562.53.153-42.53 3542562.53.154-52.57 3598562.53.155-63.09 4326562.53.156-75.31 7434562.53.157-84.92 6888562.53.158-95.17 723887511.4664.29-105.10 71408754.210-115.21 72948754.211-125.21 72948754.212-135.09 71268754.213-144.81 673487

12、54.214-154.99 69868754.215-164.70 65808754.216-174.62 6468562.521.843.1517-184.97 6958562.53.1518-195.18 7252562.53.1519-204.89 6846562.53.1520-214.39 6146562.53.1521-224.17 5838562.53.1522-233.12 4368562.53.1523-242.48 3472562.53.15总和1001400001600044.77284火车站浇洒道路绿地用水未预见水城市每小时用水789101112m3/hm3/hm3/h

13、m3/hm3/h%108803.62 5030.74 2.64 108778.21 4881.86 2.56 108794.09 4967.74 2.60 108803.62 5019.27 2.63 108816.33 5087.98 2.67 10894.7642.12981.50 6118.03 3.21 1081686.65 9794.30 5.13 1081562.77 9124.42 4.78 1081642.18 9878.85 5.18 1081619.95 9747.15 5.11 1081654.89 9936.09 5.21 1081654.89 9936.09 5.21

14、 1081616.77 9729.97 5.10 1081527.83 9249.03 4.85 1081585.01 9558.21 5.01 1081492.89 9060.09 4.75 10894.7642.121467.48 8767.85 4.60 1081578.65 9210.30 4.83 1081645.36 9571.01 5.02 1081553.24 9072.89 4.76 1081394.42 8214.07 4.31 1081324.54 7836.19 4.11 108991.03 6032.68 3.16 108787.74 4933.39 2.59 259

15、2189.5284.2431763.65190758.182100.00 1.3.3清水池调节容积清水池调节容积，二级泵站供水情况如下表：时间用水量%二泵站供水量%一泵站供水量%清水池调节容积0-12.642.644.17-1.531-22.562.564.17-1.612-32.60 2.60 4.16-1.563-42.632.634.17-1.544-52.672.674.17-1.55-63.213.214.16-0.956-75.135.134.170.967-84.784.784.170.618-95.185.184.161.029-105.115.114.170.9410-115

16、.215.214.171.0411-125.215.214.161.0512-135.10 5.10 4.170.9313-144.854.854.170.6814-155.015.014.160.8515-164.754.754.170.5816-174.60 4.60 4.170.4317-184.834.834.160.6718-195.025.024.170.8519-204.764.764.170.5920-214.314.314.160.1521-224.114.114.17-0.0622-233.163.164.17-1.0123-242.592.594.16-1.57合计100

17、.00 100.00 100.00 11.35因此清水池调节容积按最高日用水量的11.35%计算清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为W=W1+W2+W3+W4W清水池总容积m3；W1调节容积；m3；有附录得清水池的调节容积W1=（11.35/100）190758.18=21651.11 m3；消防储水量m3，按2小时火灾延续时间计算；该城市人口约40万，查教材得，确定同一时间内的火灾次数为两次，一次灭火用水量为70L/S，火灾延续时间按2.0h计，故火灾延续时间内需用水量为W2=270L/S3.62h=432 m3；W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水

18、量的8%计算；W3=8%Qd=1732.09 m3W4安全贮量按W1+W2+W3的1/6计算W4=1/6（W1+W2+W3）=3969.2 m3因此：清水池总容积 WW1+W2+W3+W4 27784.4 m3取整数为：W=27785 m3 清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。1.3.4二级泵站的供水曲线：根据该城市的用水量变化情况，一级泵站一天工作24小时平均供水，二级泵站工作分两级：6时20时，二级泵站运转，流量占最高日用水量的5.82%，其他时间20次日6时二级泵站运转流量占最高日用水量的2.67%，城市最高日用水变化曲线图如第四

19、节 管段设计流量计算1.4.1管网最高日最高时用水量和大用户流量计算有附录得，该城区最高日最高时用水量是在10-11和11-12时，流量为Qh=9936.03m3/h=2760.025L/s，而在此时工厂的用水量为QA=875 m3/h=243.056 L/s，火车站Q火=30 L/s。管网总长度计算有附录得，L=31105m长度比流量qs=（Qh-QA-Q火）/L=0.081 L/s管网中任一管段的沿线流量计算 结果如附录表二所示管网各节点流量计算结果见附表一所示流量分配、确定管径和水头损失以及管网平差。见附录三为了保证安全供水，二级泵站至管网的输水管，均采用双管输水。根据管网布置情况和用水

20、情况，假定各管的流向，按环状网的流量分配原则和方法进行流量分配。各管段流量分配后，参照经济管径流速选定管径。然后进行管网平差。结果见附表水压计算。由于一区和二区楼层高度不同，采用统一供水扬程浪费过大，造价也大，故采用分区供水，两个区域水厂建在一块，只是拥有不同的二级泵，共用一个清水池。首先，选择合适的控制点，控制的要求是水压最难满足的点。我采用的是一区确定15和16两个节点，二区选用的是28和29两个节点，选择一条干管推算到泵站，根据管网平差的水头损失，找出控制点，确定为一区的16点和二区的29点。由此根据地形标高和自由水压进行推算，得出各个节点的水压标高和自由水压、地形标高并标在相应的节点上

21、。1.4.2二级泵站总扬程计算无水塔时二泵站的扬程为HP=ZC + Hs+ hs+ hc+ hn即HP1=（59.95- 58.00）+32+0.734+2+10.41=47.094m47.1mHP2=（60.75- 58.00）+20+3.799+2+6.77=35.319m35.3m其中HP代表水泵扬程；ZC代表控制点地面标高和二级泵站清水池最低水位。泵站地面标高为60.10。清水池深度为2.10m。Hs代表服务水头。hs代表输水管的水头损失；hc代表安全水头；hn代表管网中水头损失。1.4.3消防校核由于一区和二区分区供水，故需分别校核。由于供水过程中有为分区供水，因此校核过程中采用分别

22、校核。假如一区和二区在同一时间发生火灾的次数为两次，一次消防用水量为35L/S，从安全和经济的角度考虑，一区失火点设在A工厂和控制点16点处。二区失火点设在28和29点。按照流量初分配的方法进行流量分配，进行消防校核，。校核之后的结果HP1=29.53m47.1m。HP2=24.37m35.3m。故符合消防校核要求。其消防校核管网平差结果见附录。 第二章 污水管网设计与计算 第一节 污水设计流量计算 我国室外排水设计规范规定,居民生活污水定额和综合生活污水(即包括居民生活污水和公共建筑排放的污水)定额应根据当地采用的用水定额,结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确定,可按当地用水

23、定额的80%90%计算,即排放系数为0.80.9;工业企业内生活污水量,淋浴污水量的确定,应与国家现行的室外给水设计规范的有关规定协调;工业企业的工业废水量及其总变化系数应根据工艺特点确定,并与国家现行的工业用水量有关规定协调. 在计算设计污水量时还应明确,污水管网是按最高日最高时污水排放流量进行设计的. 生活污水量总变化系数 Kz 平均日污水流量(L/s)51540701002005001000 总变化系数 Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3注:1当污水平均日流量为中间数值时,总变化系数用内插法求得;当Qd 1000L/S时,KZ =1.3。 污水设计流量计算(1) 居民生

24、活污水设计流量 同一城市中可能存在着多个排水服务区域,其污水量标准不同,计算时要对每个区分别按照其规划目标.取用适当的污水量定额,按各区预计服务人口计算该区的生活污水设计流量.1.居民生活污水设计流量：根据给排水设计规范，居民生活污水定额按生活给水的定额的90%取，居民生活污水定额为3500.9=315L/（人d）本题计算的为预计十年的发展，故需从新计算人口密度单位时间的流量大于1000L/S，时变化系数取1.3。2.工业废水设计流量（1）工业企业生活污水的设计流量 （2）工业生产的废水量假设该工厂每日产量和单位产品的废水量为基础的工业废水量计算：（3）火车站废水设计流量 3.城市污水设计总流

25、量 城市污水设计总流量一般采用直接求和的方法进行计算，即直接将上述各项污水设计流量计算结果相加，作为污水管网设计的依据，城市污水设计总流量Qh用下式计算 : 即 4.生活污水流量的计算也采用比流量法。一区人口密度为人/ha，综合生活污水定额为315L/（人d），二区人口密度为300人/ha，综合生活污水定额为 315L/（人d) ，比流量如下：污水干管的计算2.2.1设计充满度及设计流速1.设计充满度污水管道应按非满管流设计，原因如下： （1）污水流量是随时变化的，而且雨水或地下水可能通过检查井或管道接口渗入污水管道。因此，有必要保留一部分管道内的空间，为预见水量的增长留有余地，避免污水溢出而

26、妨碍环境卫生。 （2）污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气味，需留出当的空间，以利管道内的通风，排除有害气体。 （3）便于管道的疏通和维护管理。 设计规范规定污水管道的最大设计充满度如表所示。 最大设计充满度 管径D或渠道高度H（mm)最大设计充满度h/D或h/H2003000.553504500.655009000.7010000.75 在计算污水管道充满度时，设计流量不包括淋浴或短时间内突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按短时间内的充满度复核，保证污水不能从管道中溢流到地面。2. 设计流速 最小设计流速是保证管道内不产生淤积的流速。室外排水设计规范规定污水管渠在设计

27、充满度下最小设计流速为0.6m/s，含有金属，矿物固体或重油杂质的生产污水管道，其最小设计流速宜适当加大；明渠的最小设计流速为0.4m/s。 2.2.2 最小设计坡度 在污水管网设计时，通常使管道敷设坡度与设计区域的地面坡度基本一致，在地势平坦或管道走向与地面坡度相反时，尽可能减小管道敷设坡度和埋深对于降低管道造价显得尤为重要。但由该管道敷设坡度形成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生沉积。因此，将相应于最小设计流速的管道坡度称为最小设计坡度。 从水力计算公式可知。设计坡度与设计流速的平方成正比，与水力半径的4/3次方成反比。规范只规定最小管径对应的最小设计坡度：管径200mm的最

28、小设计坡度为0.004；管径300mm的最小设计坡度为0.003；较大管径的最小设计坡度由最小设计流速保证。2.2.3 污水管道埋设深度及管道的衔接 1.污水管道埋设深度 污水管道的埋设深度是指管道的内壁底部离开地面的垂直距离，亦称管道埋深，管道的顶部离开地面的垂直距离称为覆土厚度。 污水管道的最小覆土厚度，一般应满足下述三个因素的要求。 （1）防止管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道； （2）防止地面荷载而破坏管道（3）满足街区污水连接管衔接的要求。 2. 污水管道的衔接 管道衔接时要遵守两个原则：其一，避免上游管道形成回水，造成淤积；其二，在平坦地区应尽可能提高下游管道的标高，以减少埋

29、深。 管道的常用衔接方法有两种：一为水面平接；二为管顶平接；污水干管的水力计算表见附录六 第三章 雨水管网设计与计算 第一节 雨水管网设计流量3.1暴雨强度公式 根据数理统计理论，暴雨强度i(或q)与降雨历时t和年重现期p之间关系，可用一个经验函数表示，称为暴雨强度公式。其函数形式可以有多种。根据不同地区的使用情况，可以采用不同的公式。我国室外排水设计规范（1997）中规定我国采用的暴雨强度公式的形式为： 式中 q-设计暴雨强度， ; T-降雨历时， min; P-设计重现期 ， a; -待定参数。上海的暴雨强度公式如下： 在本设计中，重现期采用0.5a。 降落在地面上的雨水在沿地面流行的过程

30、中，一部分雨水被地面上的植物，洼地，土壤或地面缝隙截留，剩余的雨水在地面上沿地面坡度流动，称为地面径流。 不同地面的径流系数 地面种类屋面混凝土路面草地径流系数0.90.90.15 如果汇水面积由径流系数不同的地面组合而成，则整个汇水面积上的平均径流系数av值可按各类地面的面积用加权平均法计算： 式中: -为汇水面积上各类地面的面积； -为相应于各类地面的径流系数； F - 为总汇水面积； -为设计断面上游各管道的长度， （m); -为上游各管道中的设计流速，m/s. 地面集水时间t1视距离长短，地形坡度和地面覆盖情况而定，一般采用515min；折减系数m的取值如下：暗管的折减系数m=2；明渠

31、折减系数m=1.2；而在陡坡地区，采用暗管时的折减系数m=1.22.本设计中m取1.5，t1取15min； 第二节 雨水管渠设计参数3.2设计充满度雨水较污水清洁得多，对环境的污染较小，加上暴雨径流量大，而相应的较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，且从减少工程投资的角度来讲，雨水管渠允许溢流。故雨水管渠的充满度按满流考虑，即h/D=1,明渠则应有等于或大于0.2m的超高，街道边沟应有等于或大于0.03m的超高。(1)设计流速在雨水进行设计时，所用的最小设计流速应大于污水管渠，满流时管道内的最小设计流速为0.75m/s。而明渠由于便于清除疏通，可采用较低的设计流速，一般明渠内最小设计

32、流速为0.4m/s.（2）最小坡度 为了保证管内不发生沉积，雨水管内的最小坡度应按最小流速计算确定。在街区内，一般不宜小于0.004，在街道下，一般不宜小于0.0025,雨水口连接管的最小坡度不小于0.01.(3) 最小管径为了保证管道在养护上的便利，便于管道的清除阻塞，雨水管道的管径不能太小，因此规定了最小管径。街道下的雨水管道，最小管径为300mm，相应的最小坡度为0.003；街坊内部的雨水管道，最小管径一般采用200mm，相应的最小坡度为0.01。本次雨水计算是选取一区的一条主干管进行的计算。雨水计算管段的汇水面积如下：.管段编号本段汇水面积/hm2转输汇水面积/hm2汇水总面积hm21

33、-217.79017.792-317.7917.7935.583-417.7935.5853.374-517.7953.3771.16本次雨水计算是选取一区的一条主干管进行的计算，其水力计算表如下：雨水管道水力计算表设计管段编号管段长度L/m汇水面积F/hm2管内雨水流行时间/min设计流量Q/(L/S)管径D/mm水力坡度I()t2=LVt2=L/V123456781-229217.7903.74222715001.052-333435.583.743.093721.5316401.753-434653.376.832.884933.4518001.954-531971.169.712.22

34、5949.0318002.8流速V/(m/s）管道输水能力坡降IL/m设计地面标高/m设计管内底标高/m埋深/m起点终点起点终点起点终点910111213141516171.322500.30761.20060.90059.000 58.693 2.20 2.51 1.837500.58560.90060.70058.553 57.968 2.35 2.73 2.050000.67560.70060.30057.808 57.133 2.89 3.17 2.460000.89360.30059.90057.133 56.240 3.17 3.66 附录附录一管网各节点流量如下：节点连接管段管段

35、流量11-21-4151.9 22-12-1081.5 33-43-63-93-10324.5 44-34-54-1226.2 55-45-65-12208.3 66-76-36-5175.9 77-67-869.0 88-78-98-178-11228.8 99-39-891.1 1010-210-3136.5 1111-1211-8114.9 1212-512-1312-11191.4 1313-1213-14113.4 1414-1314-1514-17203.4 1515-1415-16155.7 1616-1516-17155.7 1717-1417-1617-8253.6 1818

36、-1918-2118-23175.8 1919-2019-18128.3 2020-1920-21128.3 2121-2021-1821-22175.8 2222-2122-2322-25200.5 2323-2223-1823-24200.5 2424-2524-2324-27225.2 2525-2625-2225-24225.2 2626-2526-2726-29194.4 2727-2627-2427-28194.4 2828-2728-29122.2 2929-2629-28122.2 综合4974.6 系数节点流量（L/S)集中流量L/S）节点总流量L/S)0.575.95 24

37、3.06 319.01 0.540.75 40.75 0.5162.25 162.25 0.5113.10 113.10 0.5104.15 104.15 0.587.95 87.95 0.534.50 34.50 0.5114.40 30.00 144.40 0.545.55 45.55 0.568.25 68.25 0.557.45 57.45 0.595.70 95.70 0.556.70 56.70 0.5101.70 101.70 0.577.85 77.85 0.577.85 77.85 0.5126.80 126.80 0.587.90 87.90 0.564.15 64.15

38、0.564.15 64.15 0.587.90 87.90 0.5100.25 100.25 0.5100.25 100.25 0.5112.60 112.60 0.5112.60 112.60 0.597.20 97.20 0.597.20 97.20 0.561.10 61.10 0.561.10 61.10 2487.30 273.06 2760.36 附录二管段的沿线流量计算表管段编号管长m计算管长m长度比流量L/(S*m）沿线流量L/s1-2889 889 0.0812572.2 1-4981 981 0.0812579.7 4-3786 786 0.0812563.9 2-10115 115 0.081259.3 3-101565 1565 0.08125127.2 4-51017 1017 0.08125