给水排水管网课程设计.docx
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给水排水管网课程设计
给水排水管网课程设计
课程设计说明书
题目:
淮南市给水排水管道工程设计
课程名称：
给水排水管网系统
院系：
专业班级：
环境10-1班
学号：
学生姓名：
指导教师：
2013年6月13日
课程设计任务书
院系环境工程教研室
学号
姓名
专业班级
设计题目
设
计
技
术
参
数
1.城市总平面图1张；
2.城市各区人口密度；
3.居民生活用水定额100L/d；
4.城市工厂企业流量总共80L/s；
5.城市消防用水15L/s，2个小时；
6.城市绿化面积占总面积30%，每天浇洒一次，3L/m^2；
7.城市排水量为用水量的80%。
设
计
要
求
1.城市给水管网的定线；
2.计算用水量、给水管网水力计算，管网平差校核。
；
3.城市排水体制的选择，排水管网的定线；
4.计算排污量，污水管网水力计算；
5.绘制给水管网水力平面分析图、排水管网平面布置图和污水管网主干管纵剖面图。
工
作
量
1.设计计算说明书1份；
2.图纸2张；
3.设计成果打印并装订好，与图纸一起放入档案袋中。
工
作
计
划
1.资料收集与整理2天；
2.设计计算4天；
3.绘制有关图纸3天；
4.编写设计说明书2天。
参
考
资
料
1.淮南市地图
2.给水排水管网系统
3.GB3838—2002境影响评价，北京：
高等教育出版社，2001（2009重印）
指导教师签字
教研室主任签字
2013年6月13日
概述
给水系统设计时，首先须确定该系统的供水规模和供水量。
因为系统中的取水、水处理、泵站和管网等设施的确定都须参照设计用水量，从而确定工程的规模及正确选择各级工艺的设计参数和水处理工艺的流程，从而使水质、水压、水量满足用户的使用要求。
城市设计用水量主要包括居住区的生活用水和由城市给水系统供给的工业生产用水和职工的生活用水与淋浴用水，还有全市性的公共建筑和设施用水、浇洒道路和大面积绿化用水以及消防时用水。
在城市与工业企业给水工程中，给水管网在整个工程总投资中占有很大比重，一般约为50%－80%，因此给水管网设计的正确与否，不仅关系到供水安全，也直接影响到给水工程的造价。
在城镇，从住宅、工厂和各种公共建筑物中不断排出各种各样的污水和废弃物，需要及时妥善地排除、处理或利用。
排水工程是为保护环境，现代城市就需要建设一整套的工程设施来收集、转输、处理和处置污水的工程设施。
主要设计一个污水出处理厂的处理工艺。
消除污水的危害，保障人民的健康和造福子孙后代。
因此，针对此情况，我们的应该进一步完善现代城市的排水管道设计，来使污水能以不污染环境为前提，顺利的排出并且竟可能的回收利用。
1．计划任务及原始资料
1.1原始资料
1.区域平面图
该区为淮南山南新区部分区域，城内有工厂数家及部分公共建筑。
居民区居住人口在规划期内按共20000人设计。
居住区时变化系数为1.4~1.8。
2.浇洒道路用水、绿地用水：
均按3L/d考虑，且有效面积取总面积的30%。
未预见用水量按最高日用水量的15~25%计算。
3.消防用水量按区域内有三个消防栓考虑，用水量和持续时间按规范要求确定。
4.该区地理位置靠近淮河，取淮河水作为水源、经处理后可以达到使用要求。
1.2设计指导思想和原则
1．本着百年大计，质量第一，对该区供水统一规划，以安全供水、经济合理、技术先进、管理方便为原则。
2．根据国家建设方针，结合当地发展情况，按照淮南市发展规划预测用水量，合理确定供水规模。
3．给水采用淮河水，经消毒处理后即可达国家饮用水卫生标准。
4．充分利用水源地水厂高差、靠重力供水，节约运行成本。
5．认真贯彻国家关于城镇供水有关的方针和政策，符合国家有关的法规,、规范和标准。
1.3课程设计内容：
1、城市给水管网设计
（1）城市给水管网定线（包括方案定性比较）；
（2）用水量计算，管网水力计算；
（4）管网校核；
（5）绘管网布置图
2、城市排水管网设计
（1）排水体制选择
（2）城市排水管网定线的说明；
（3）设计流量计算；
（4）控制分支管及总干管的水力计算；
（5）绘图（平面图、纵剖面图）
1.4设计参考资料
1、《给排水设计手册》第一册或《给排水设计手册》第5册
2、《给排水工程》教材
1.5设计成果
1、设计说明书一份（包括前言、目录、设计计算的过程、总结）
2、工业园区给水排水管道总平面布置图张，比例尺为1:
8600）；
3、给水管网平面布置图1张；
4、污水总干管纵剖面图、平面图1张；
1.6要求
1、按正常上课严格考勤；
2、设计说明书要求条理清楚，书写端正，无错别字；图纸线条、符号、字体符合专业制图规范；
3、按时完成设计任务
1.7其他：
1、设计时间：
2012-2013学年第二学期（第15、16周6月3号-6月16号）
2、上交设计成果时间：
16周周日下午
3、设计指导教师：
刘少敏
2．给水综合设计计算及设计说明
2.1、用水量计算
2.1.1、城市居民生活用水量
1．确定城市计划人口数及给水人口数
由原始资料可得，同心县同德工业园区的计划人口数为4万人。
2．确定用水量标准
已给定数据为100L/人.天
3．确定城市居民生活用水量
=2000
（1）
-城市居民生活用水量；
2.1.2、工厂用水量
（5）
其中
-工厂用水量
2.1.3、消防用水量
由原始资料可确定消防流量为15
，有3个消防设施。
2.1.4、其他用水量
由原始资料可得，浇洒道路及绿地用水量为3L/天。
因此其他用水量为
2.1.5、未预见水量
因未预见水及管漏系数取K=1.25，因此未预见水量为
=
=
其中
-未预见水量；
-管漏系数
2.1.6、最高日总用水量
2.2、管网定线
所谓管网定线就是在现有的给水区域地形图上确定水塔（或高水位水池）、水源、水厂的位置及干管的走向和图形。
2.2.1、确定水源、水厂、水塔（或高水位水池）的位置确定
水源、水厂、水塔（或高水位水池）的位置的确定，遵循了如下原则：
1．可取水量充沛可靠；
2．原水水质符合国家有关现行标准；
3．与农业、水利综合利用；
4．地形较平缓，具有施工条件；
5．靠近主要用水区；
6．避开人工构筑物和天然障碍物；
7．水厂位置的选择时，排水出路往往是选择厂址的一个重要条件，宜靠近城市下水道
8．水塔应尽量置于城市较高地区，以减少水塔高度；此外应尽可能靠近大用
户，以便在最大转输时减少水塔至该处的连接管中的水头损失，从而减少水塔高度。
2.2.2、干管的走向和图形的确定
在定线前熟悉了地形图，明确了水源、水厂、水塔设计位置以及各大用户的位置，定线时遵循以下原则综合考虑。
1．干管应通过两侧负荷较大的用水区，并以最短距离向用户送水。
2．靠近道路、公路，以便于施工及维修。
3．利于发展，并考虑分期修建的可能性。
4．干管尽量沿高地布置，使管道内压力较小，而配水管压力则更高些。
5．注意与其他管线交叉时平面与立面相隔间距的规定与要求。
6．在主要用水区四周附近应有多根干管，以确保供水安全。
7．地势太高而且无太多居民，无太大发展前景的地区，不宜接入干管，可在较远的位置布置一根较长的干管，如若日后发展需要，可布置支管接入。
8．地形较为平坦且傍河的，目前人口稀少，但具有发展前景的地区，宜在附近布置干管，而且考虑对主要用水区的贡献。
9．干管布置的目标区域应是主要用水区，其他地区依条件适当增大干管长度
依据以上原则，干管走向和图形布置如下图：
水塔、水源、水厂的位置及干管的走向和图形示意图见图纸
2.3、管网水力计算
2.3.1、确定管网计算情况
最高用水时
时变化系数
则最高时用数量：
2.3.2、根据每种计算情况每一管段的计算流量
1．求比流量q比
将管网各管段按节点进行编号，根据提供最高日最高时总用水量和最高时各大用户（工厂和车站）中用水量之和，以及管网的总计算长度，以此计算比流量q比即：
=
=1.3926
（15）
其中Q-城市最高日最高时总用水量；
-城市最高时各大用户中用水量之和；
管网的总计算长度（米）（不包括沿无建筑区域、桥梁通过的干管以及房屋支管等的总长度）。
2．求沿线流量
根据比流量
和各管段的计算长度，可算出各管段的沿线流量
（16）
其中L-各管段计算长度（米）
管段沿线流量见表1。
表1各管段铅线流量计算表
管段编号
管段长度（米）
管段沿线流量（升/秒）
1
1410
22.73
2
1140
18.38
3
870
14.02
4
870
14.02
5
870
14.02
6
1410
22.73
7
1140
18.38
8
1110
17.89
9
1110
17.89
10
1110
17.89
11
1410
22.73
12
1140
18.38
合计
13590
219.06
3．求节点流量
表2各节点节点流量计算表
节点编号
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量
299.06
1
18.37
18.37
2
40
27.57
67.57
3
16.2
16.2
4
27.32
27.32
5
40
36.51
76.51
6
25.14
25.14
7
20.31
20.31
8
29.5
29.5
9
18.14
18.14
合计
80
219.06
299.06
2.3.3、管网水力计算
1.流量分配
根据最大用水时水泵及水塔供水量以及管网各节点的出流量（包括大用户的集中流量），按节点流量平衡条件即
进行初步的流量分配（先假定水流方向）；求出各管段流量。
环状网流量分配的步骤如下：
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点。
控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点，一般选在给水区离二级泵站最远或地形较高处。
为了可靠供水，从二泵站到控制点之间的几条干管尽可能均匀分配流量，并且满足节点流量的平衡条件。
和干管垂直的连接管，平时流量一般不大只有在干管损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可分配较少的流量。
根据初分的流量，查界限流量表确定经济管径。
2.选管径
在各管段计算流量确定之后，利用水力计算表，按平均经济流速选管径：
平均经济流速一般在大管径（
毫米）时采用0.9~1.4米/秒；在小管径时为0.6~0.9（米/秒）
当流量很小时，按平均经济流速选出的管径大小，按通过消防流量的要求选取最小管径。
通过消防流量的最小管径规定如下：
小城市d最小=100mm
本设计最小管径取d=100mm；此外在选管径时，还考虑了通过最大转输流量的可能，并适当留有发展余地。
因此在供水分界线附近及某边远地区的管径适当进行了放大。
。
3.计算水头损失h
根据各管段计算流量和管径，由水力计算表查i值，按公式h=iL计算水头损失。
计算每一环的水头损失代数和，各环闭合差大多超过0.5米，有的远远超过1米，因此需要进行管网平差。
表3流量分配、管径选择、水头损失计算表
环号
管段序号
流量初分配
q（L/S）
h（m）
（h/q）*1000
1
-1
-157.31
-2.55
16.21
3
123.38
1.71
13.86
6
56.45
4.97
88.04
-4
-56.45
-3.07
54.38
1.06
172.49
△q
3.32
2
-2
-33.29
-3.83
115.05
4
56.45
3.07
54.38
7
17.12
15.04
878.5
-5
-17.09
-11.48
671.73
2.8
1719.66
△q
0.88
3
-6
-56.45
-4.97
88.04
8
39.61
5.13
129.51
11
19.3
5.35
277.2
-9
-19.27
-4.22
218.99
1.29
713.74
△q
0.98
4
-7
-17.12
-15.04
878.5
9
19.27
4.22
218.99
12
9.07
11.51
1269.01
-10
-9.07
-11.21
1235.94
-10.52
3602.44
△q
1.58
4.管网平差
利用哈代-克罗斯法将管网中的流量进行调整，使超负荷段的流量减少，而欠负荷管段的流量增加，（但必须满足
的条件）,直至各环的闭合差达到允许的范围以内为止。
表4环网平差计算表
环号
第Ⅰ次平差
第Ⅱ次平差
q（L/S）
h（m）
（h/q）*1000
q（L/S）
h（m）
（h/q）*1000
1
-153.99
-2.43
15.78
-151.08
-4.14
27.4
126.7
1.07
8.44
129.61
1.87
14.42
58.79
5.13
87.26
60.43
5.64
93.33
-54.01
-2.88
53.32
-51.91
-2.67
51.43
0.89
164.8
0.7
186.58
2.91
2.03
2
-32.41
-3.63
112
-31.6
-3.52
111.39
54.01
2.88
53.32
51.91
2.67
51.43
16.42
13.45
819.12
17.01
14.25
837.74
-16.21
-10.27
633.55
-15.4
-9.14
593.51
2.43
1617.99
4.26
1594.07
0.81
1.44
3
-58.79
-5.13
87.26
-60.43
-5.64
93.33
40.59
5.41
133.28
41.86
5.65
134.97
20.28
5.86
288.95
21.55
6.67
309.51
-19.87
-4.41
221.94
-18.82
-4.02
213.6
1.73
731.43
2.66
751.41
1.27
1.91
4
-16.42
-13.45
819.12
-17.01
-14.25
837.74
19.87
4.41
221.94
18.82
4.02
213.6
10.65
15.27
1433.8
10.87
19.74
1816.01
-7.49
-7.65
1021.36
-7.27
-7.28
1001.37
-1.42
3496.22
2.23
3868.72
0.22
0.31
环网平差计算表（续）
环号
第Ⅲ次平差
第Ⅳ次平差
q（L/S）
h（m）
（h/q）*1000
q（L/S）
h（m）
（h/q）*1000
1
-149.05
-3.95
26.5
-145.86
-2.21
15.15
131.64
1.9
14.43
134.83
1.2
8.9
60.55
5.64
93.15
61.22
5.81
94.9
-51.32
-2.51
48.91
-50.84
-6.35
124.9
1.08
182.99
-1.55
243.85
3.19
3.43
2
-30.16
-3.23
107.09
-27.45
-8.13
296.17
51.32
2.51
93.15
50.84
6.35
124.9
18.14
16.64
917.31
20.62
4.95
240.05
-13.96
-7.58
542.97
-11.25
-5.06
449.77
8.34
1660.52
-1.89
1110.89
2.71
0.91
3
-60.55
-5.64
93.15
-61.22
-5.81
94.9
43.77
6.17
142.92
46.29
2.75
59.41
23.46
7.54
321.39
25.98
9.08
349.49
-17.22
-14.65
850.75
-14.93
-10.96
734.09
-6.58
1408.21
-4.94
1237.89
2.52
2.15
4
-18.14
-16.64
917.31
-20.62
-4.95
240.05
17.22
14.65
850.75
14.93
10.96
734.09
20.05
20.17
1005.98
20.28
4.74
233.72
-6.96
-20.65
2966.95
-6.73
-19.64
2918.27
-2.47
5740.99
-8.89
4126.13
0.23
1.16
环网平差计算表（续）
环号
第Ⅴ次平差
第Ⅵ次平差
第Ⅶ次平差
q（L/S）
h（m）
（h/q）*1000
q（L/S）
h（m）
（h/q）*1000
q（L/S）
h（m）
（h/q）*1000
1
-142.43
-2.15
15.09
-140.4
-2.1
14.96
-139.89
-2.04
138.26
1.26
9.11
140.29
1.29
9.19
140.8
1.29
62.5
2.77
44.32
63.96
2.86
44.71
63.41
2.86
-48.32
-2.32
48.01
-46.54
-2.16
46.41
-46.31
-2.16
-0.44
116.53
-0.11
115.27
-0.05
2.03
0.51
2
-26.54
-2.52
94.95
-26.29
-2.49
94.71
-26.01
-2.49
48.32
2.32
48.01
46.54
2.16
46.41
46.31
2.16
20.37
5.05
247.91
20.05
4.74
236.41
20.14
4.74
-10.34
-4.46
431.33
-10.09
-4.86
481.66
-9.81
-4.56
0.39
822.2
-0.45
859.19
-0.15
0.25
0.28
3
-62.5
-2.77
44.32
-63.96
-2.86
44.71
-63.41
-2.86
48.44
2.96
61.11
49.01
3.07
62.64
50.07
3.22
28.13
10.74
381.79
28.7
11.09
386.41
29.76
3.87
-13.94
-9.67
693.68
-13.94
-9.04
648.49
-13.07
-4.71
1.26
1180.9
2.26
1142.25
-0.48
0.57
1.06
4
-20.37
-5.05
247.91
-20.05
-4.74
236.41
-20.14
-4.74
13.94
9.67
693.68
13.94
9.04
648.49
13.07
4.73
21.44
5.16
240.67
22.01
5.62
255.33
22.2
5.62
-5.57
-13.65
2450.62
-5
-11.1
2220
-4.81
-6.07
-3.87
3632.88
-1.18
3360.23
-0.46
0.57
0.19
由上表可得，经平差，环Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的闭合差分别为-0.05米、-0.15米、-0.48米、-0.46米，最大环的闭合差为-0.48米，符合闭合差要求，平差完成。
2.3.4、计算于管各节点上的实际自由水头
按水流方向一次叠加水损，算出节点水损，再依据下列各式进行计算出水坡线高度和自由水头。
（21）
（22）
其中
-水坡线高度；
-自由水头；
其余符号意义同前。
计算出干管上各节点的实际自由水头如下表：
表5管网管段压降表
管段编号
压降（米）
1
2.04
2
2.49
3
1.29
4
2.16
5
4.56
6
2.86
7
4.47
8
3.22
9
4.71
10
6.07
11
3.87
12
5.62
表6管网节点自由水头计算
节点编号
节点水头
地面标高（米
自由水压（米）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
从表格中可以看出，管网各节点的实际自由水头都满足H>26m,符合水压的要求。
3．排水综合设计计算及设计说明
3.1排水系统体制的确定
排水系统的体制主要有合流制和分流制两种基本方式。
淮南市拥有一百多万人，排水设施较完备。
但由于该城市降雨量不大，而且煤矿开采污染严重，初降雨水会夹杂粉尘颗粒，如果不对初降雨水进行处理，对环境影响较大，因此采用截流式合流制排水系统。
此次设计为扩初设计，因此，只选择一段截流干管进行水力计算。
3.2污水设计流量
此处计算污水管网。
污水管道的设计流量包括生活污水设计流量和工业废水设计流量两大部分。
查综合生活用水定额，安徽位于第二分区，淮南市属大型城市，其平均日综合生活用水定额取150
.又该区给水排水系统完善，则综合生活污水定额为150
。
居民区人口数为20000人。
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