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城镇给排水课程设计

《城镇给排水工程》课程设计

说明：

本次课程设计共有二大部分内容，第一部分为《某城镇给排水管道工程设计》，第二部分为《某城镇小区排水管段工程设计》

设计资料：

第一部分：

（1）全城地形平坦，管网各处地面标高均按15.00m计算。

（2）管网最高日用水量为50000m³

（3）最小服务水头为24.00m

（4）该城镇给水管网及用水量曲线和二级泵站工作曲线如附图1-11-2所示

第二部分：

（1）小区街坊规划人口密度为400cap/ha；综合径流系数为0.6。

（2）小区内有一工厂，工厂的生活污水设计流量为8.24L/s，淋浴污水设计流量为6.84L/s，生产污水设计流量为26.4L/s

（3）工厂排出口的地面设计标高为43.5m，雨水和污水管道的管底埋深无特殊要求

（4）其他资料可参阅规范与教材

第一部分：

《某城镇给排水管道工程设计》

⒈清水池与水塔容积计算。

过程：

用水量变化幅度从最高日用水量的2.55%（2~3时）到5.46%（9~10时）。

二级泵站供水线按用水量变化情况4.5%（6~22时）和3.5%（22~6时）两级供水，见表1-1中的第（3）项。

水塔和清水池的调节容积计算见表1中第（4）项。

第（5）列为调节水量，第（6）列为调节流量累计值∑（5），其最大值为4，最小值为－1.33。

则清水池的调节容积为：

4－（－1.33）＝5.33%。

水塔调节容积计算见表1中第7、8列，第八列为调节流量累计值∑，其最大值为3.31，最小值为－0.08，则水塔调节容积为：

3.31－（－0.08）＝3.39%。

表中W1为清水池调节容积。

W2为消防储备水量，按两小时室外消防用水计算。

W3为给水处理系统生产自用水量，一般去最高日用水量的5%~10%。

W4为安全储备水量，W4＝﹙W1＋W2＋W3﹚÷6

（表1-1）

时段

一级泵站供水量%

二级泵站供水量%

清水池调节容积计算%

水塔调节容积计算

设水塔

不设水塔

（1）

（2）

（3）

（4）

（2）-（3）

∑

（3）-（4）

∑

0-1

4.17

3.5

3.1

0.67

0.4

1-2

4.17

3.5

3.0

0.67

1.34

0.5

0.9

2-3

4.16

3.5

2.55

0.66

0.95

1.85

3-4

4.17

3.5

2.60

0.67

2.67

0.9

2.75

4-5

4.17

3.5

3.1

0.67

3.34

0.4

3.15

5-6

4.16

3.5

3.34

0.66

0.16

3.31

6-7

4.17

4.5

-0.33

3.67

3.31

7-8

4.17

4.5

4.7

-0.33

3.34

-0.2

3.11

8-9

4.16

4.5

5.1

-0.34

-0.6

2.51

9-10

4.17

4.5

5.46

-0.33

2.67

-0.94

1.57

10-11

4.17

4.5

4.95

-0.33

2.34

-0.45

1.12

11-12

4.16

4.5

4.8

-0.34

-0.3

0.82

12-13

4.17

4.5

4.6

-0.33

1.67

-0.1

0.72

13-14

4.17

4.5

4.6

-0.33

1.34

-0.1

0.62

14-15

4.16

4.5

4.55

-0.34

-0.05

0.57

15-16

4.17

4.5

4.3

-0.33

0.67

0.2

0.77

16-17

4.17

4.5

4.4

-0.33

0.34

0.1

0.87

17-18

4.16

4.5

1.3

-0.34

0.2

1.07

18-19

4.17

4.5

4.65

-0.33

-0.15

0.92

19-20

4.17

4.5

4.4

-0.33

-0.66

0.1

1.02

20-21

4.16

4.5

4.8

-0.34

-1

-0.3

0.72

21-22

4.17

4.5

4.9

-0.33

-1.33

-0.4

0.32

22-23

4.17

3.5

3.9

0.67

-0.66

-0.4

-0.08

23-24

4.16

3.5

3.4

0.66

0.1

0.02

累计

100

清水池调节容积=4-（-1.33）=5.33%

水塔调节容积=3.31-（-0.08）=3.39%

W1=5.33%×50000=2665m³

W2=Nx×q=2×25×2×3600=360m³

W3=8%×50000=4000m³

W4=（W1+W2+W3）/6=1171m³

W=W1+W2+W3+W4=8196m³

清水池设计容积为W

即：

8196m³

水塔设计容积W=50000×5.46%×6%=163.8m³

2、各管段沿线流量计算

（1）配水管段计算长度，在整个供水管网中边缘一周的管道为单侧供水，其余管道为双侧供水，即1-2、2-3、3-4、1-5、4-8、5-9、9-10、10-11、11-12、8-12为单侧供水其余为双侧，单侧供水的管段在计算管段长度的时候需乘以0.5，双侧供水管段仍按元擦汗功能计算。

（2）管道的比流量计算，比流量为流量除以管段的计算长度。

（3）沿线流量计算，各管段的沿线流量等于比流量乘以该管段的长度。

计算结果如表1-2所示。

其中：

计算所需的具体数值为设计用水量

设计用水量：

Qh=5.46%×Qd=5.46%×50000=3730m³/h=758L/s

二级泵站供水量：

Qmax=4.5%×Qd=4.5%×50000=625L/s

高地水塔供水量：

Q=758-625=133L/s

（表1-2）

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）

1-2

1270

1270×0.5=635

qcb=Qh/∑L=758/13130=0.5775

36.67

2-3

1350

1350×0.5=675

39.00

3-4

650

650×0.5=325

18.77

1-5

620

320×0.5=310

179．00

5-6

760

43.89

2-6

1150

66.41

6-7

1130

64.98

3-7

1390

80.27

7-8

1040

60.06

4-8

1670

1670×0.5=835

48.22

5-9

1730

1730×0.5=865

49.95

9-10

1500

1500×0.5=750

43.31

6-10

480

27.72

10-11

1020

1020×0.5=510

29.45

7-11

1140

65.84

11-12

760

760×0.5=380

21.95

8-12

1510

1510×0.5=755

43.60

合计

13130

758

3各节点的节点流量计算

用流入该节点的总流量乘以0.5即可得出该节点的节点流量。

计算过程及结果见表1-3、

（表1-3）

节点编号

连接管段

节点流量计算式

节点流量结果

1-2、1-5

0.5×（36.83+17.98）

27.29

1-2、2-3、2-6

0.5×（36.83+39.15+66.7）

71.04

2-3、3-4、3-7

0.5×（39.15+18.85+80.62）

69.02

3-4、4-8

0.5×（18.85+48.43）

33.5

5-6、5-9、1-5

0.5×（44.08+50.17+17.98）

55.87

5-6、2-6、6-10、6-7

0.5×（44.08+27.8+66.7+65.54）

101.46

6-7、7-11、7-8、3-7

0.5×（65.54+66.12+80.62+60.32）

135.58

7-8、8-12、4-8

0.5×（60.32+43.79+48.43）

75.94

5-9、9-10

0.5×（50.17+43.5）

46.63

9-10、6-10、10-11

0.5×（43.5+27.84+29.85）

50.24

7-11、10-11、11-12

0.5×（66.12+29.85+22.04）

58.62

8-12、11-12

0.5×（43.09+22.04）

32.78

合计

758

4流量预分配

根据流入管网的流量与各节点的节点流量之和相等以及流量平衡原则将流量预分配如下：

（表1-4）

管段代号

预分配流量

管段代号

预分配流量

管段代号

预分配流量

1-2

297.71

4-8

41.5

7-11

52.85

2-3

170

5-6

100

8-12

55.22

3-4

6-7

9-10

93.5

1-5

300

7-8

20.78

10-11

66.47

2-6

56.67

5-9

144.13

11-12

3-7

25.98

6-10

19.21

5管网平差

管网平差的步骤：

（1）根据城镇的供水情况，拟定个管网的水流方向，按每一个节点满足流量连续性方程的条件，并考虑供水可靠性要求分配流量，得初步分配的管段流量qij

（2）由qij计算各管网的水头损失hij

（3）假定个环内水流顺时针方向管段中的水头水笋为正，逆时针方向管段中的水头损失为负，计算该管段的水头损失代数和∑hij，如∑hij≠0，其差值即为第一次闭合差△hk

（4）如△hk＞0，说明顺时针方向各管段中初步分配的流量多了些，逆时针发那个方向各断中分配的流量少了些，反之如△hk＜0，则说明顺时针方向个管段中初步分配的刘来那个少了些，逆时针方向各管段只能够分配的流量多了些，。

（5）计算每环内个管段的∑|hij/qij|，按照公式△q=-△hk/2∑|hij/qij|求出校正流量。

如闭合差为正，则校正流量为负；反之，则校正流量为正。

（6）设图上的校正流量△qk符号以顺时针方向为正，逆时针方向为负，凡是流向和校正流量△qk方向相同的管段，加上校正流量，否则减去校正流量，根据调整各管段的流量，得出第一次校正的管段流量。

对于两环的公共管段，应按相邻两环的校正流量符号，考虑邻环校正流量的影响。

遵照加本减邻原则进行校正。

按此流量再计算，如闭合差尚未达到允许的精度，再从第二步按每次调整后的流量反复计算，知道每环的闭合差达到要求为止。

管网平差结果见表1-5

管网平差结果

（表1-5）

管网编号

管段编号

管长L（m）

流量Q（L/S）

管径D（mm）

1000i

水损h（m）

h/q

结果

Ⅰ

1-2

1270

305.15

600

2.46

3.1242

0.0102

△h=0.3182△q=-2.3943

2-6

1150

94.11

400

2.12

2.438

0.0259

5-6

760

150.18

400

5.04

-3.8304

0.0255

1-5

620

292.56

600

2.28

-1.4136

0.0048

Ⅱ

2-3

1350

140

450

2.46

3.321

0.0237

△h=-0.2525△q=0.5586

3-7

1390

21.2

250

1.50

2.085

0.1344

6-7

1130

76.77

350

2.85

3.2205

0.0420

2-6

1150

94.11

400

2.12

2.438

0.0259

Ⅲ

3-4

650

49.78

300

2.77

1.8005

0.0361

△h=0.4228△q=0.5586

4-8

1670

16.28

200

2.79

4.6593

0.2836

7-8

1040

19.5

200

3.80

-3.952

0.2042

3-7

1390

21.2

250

1.50

-2.085

0.1344

Ⅳ

5-6

760

150.18

400

5.04

3.8304

0.0255

△h=0.3228△q=-1.2302

6-10

480

65.88

350

2.15

1.032

0.0157

9-10

1500

39.88

300

1.85

-2.775

0.0696

5-9

1730

86.51

450

1.02

-1.7646

0.0204

Ⅴ

6-7

1130

76.77

350

2.85

3.2705

0.0420

△h=-0.4736△q=2.0057

7-11

1140

57.24

350

1.64

-1.8696

0.0327

10-11

1020

55.52

400

0.826

-0.8425

0.0152

6-10

480

65.88

350

2.15

-1.032

0.0157

Ⅵ

8-12

1510

40.21

250

1.387

-7.3537

0.1829

△h=-0.1185△q=0.2674

11-12

760

60.34

350

1.86

1.4136

0.0234

7-11

1140

57.24

350

1.64

1.8696

0.0327

7-8

1040

19.5

200

3.80

3.952

0.2042

各小环平差结束后进行大环平差：

大环平差过程与小环平差过程相同，平差结果见表1-6

（表1-6）

编号

水损h

编号

水损h

编号

水损h

1-2

3.1242

8-12

-7.3537

5-9

-1.7646

2-3

3.321

11-12

1.4136

1-5

-1.4136

3-4

1.8005

10-11

-0.8425

△h=0.1692＜1.0

符合要求，管网平差结束

4-8

4.6593

9-10

-2.775

6水压计算

选取8节点为控制点，由此点开始，按照该点要求的水压标高Zc+Hc=15+24=39m，分别向泵站及高地水池方向推算，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节点上。

如图1所示。

7高地水池设计标高计算

由上述水压计算结果可知，所需高地水池供水水压标高为47.73m，即为消防储水量的水位标高。

由于资料不全，取消防时高地水池的最低水位为1.0m。

所以高地水池的设计标高为：

47.73－1.0＝46.73m

8二级泵站总扬程计算

由水压计算结果可知，所需二级泵站最低供水水压标高为54.88m，设清水池底标高（由水厂高程设计确定）为15.50m，由于资料不全，取消防时二级泵站最低水位为0.5m，则平时供水时清水池的最低水位标高为：

15.5＋0.5＋0.5＝16.5m

（图1-1）

9管网核算

在此次设计中采用消防核算。

该城镇同一时间火灾次数为两次，一次灭火用水量为25L/s。

从安全和经济角度来考虑，失火点分别设在8点和11点。

消防时管网各节点的流量，除8、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。

消防室，需向管网供应的总流量为，Qh＋Qx＝758＋2×25＝808L/s其中：

二级泵站供水625＋25＝650L/s

高地水池供水133＋25＝158L/s

消防时，管网平差及水压计算结果见图2

由图二可知，管网各节点处的实际自由水压均大于10mH2O，符合低压消防制要求。

因此，高地水池设计标高满足消防时核算条件。

消防时，苏旭二级泵站最低供水水压标高为58.828m，清水池最低设计水位标高等于池底标高15.50m加安全储量水深0.5m，泵站内水头损失取3.0m。

则二级泵站总扬程为：

Hpx＝58.828－﹙15.5＋0.5＋3.0﹚＝39.828m

图1-2消防时管网平差及水压计算成果

10水泵选择

管网设计管径和计算工况的各节点水压及高地水池供水参数如图一图二所示。

二级泵站设计供水参数及选泵结果见表1-7。

因此，二级泵站共需配置6台备用泵（包括备用泵），均用12SH—6B型号的泵。

二级泵站设计供水参数及选泵

（表1-7）

项目

工况

供水设计参数

水泵选择

备注

流量（L/s）

扬程（m）

型号

性能

台数

最高用水时

625

52.5045

12SH—6B

Q=250~150

3台

备用三台

H=57~72

消防时

650

56.826

12SH—6B

Q=250~150

3台

H=57~72

第二部分：

《某城镇小区排水管道工程设计》成果报告

该小区的平面图如附页图所示所示：

㈠污水管道设计

1在街坊平面图上布置污水管道

由街坊那个平面图可知该建筑小区的边界为排水区界。

在该排水区内地势西北高东南低，坡度较小，无明显分水线，故可分为一个排水流域。

整个小区管道系统呈截流式布置，如图2-2所示。

图2-2该建筑小区污水管道平面布置图

2划分设计管段，计算设计流量

根据设计管段定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点（一般为街坊两端）、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改点的检查井编上号码如图2-2所示。

在各管段的设计流量应列表进行计算。

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计算干管和主干管的设计流量，如表2-1所示。

污水干管和主干管设计流量计算表表2-1

管段编号

居住区生活污水量

集中流量

设计流量L/s

本段流量

转输流量L/s

合计平均流量L/s

总变化系数Kz

生活污水设计流量L/s

本段L/s

转输L/s

街坊编号

街坊面积hm²

比流量L/S*hm²

流量L/s

6-7

6.0

0.463

2.78

—

2.78

2.3

6.39

—

6.39

7-8

6.0

0.463

2.78

5.56

2.28

12.68

—

12.68

1-2

7.5

0.463

3.47

—

3.47

2.3

7.99

—

7.99

2-3

7.5

0.463

3.47

6.94

2.24

15.56

—

15.56

3-5

—

6.94

2.24

15.56

—

15.56

4-5

—

41.48

—

41.48

5-8

—

6.94

2.24

15.56

—

41.48

57.04

8-17

6.4

0.463

2.96

12.5

15.46

2.00

30.92

—

41.48

72.4

17-18

6.4

0.463

2.96

15.46

18.42

1.97

36.34

—

41.48

77.82

18-19

6.4

0.463

2.96

18.42

21.38

1.95

41.67

—

41.48

83.15

9-10

6.4

0.463

2.96

—

2.96

2.3

6.81

—

6.81

10-11

6.4

0.463

2.96

5.92

2.27

13.45

—

13.45

11-12

6.4

0.463

2.96

5.92

8.88

2.18

19.36

—

19.36

12-16

—

8.88

2.18

19.36

—

19.36

13-14

6.4

0.463

2.96

—

2.96

2.3

6.81

—

6.81

14-15

6.4

0.463

2.96

5.92

2.27

13.45

—

13.45

15-16

6.4

0.463

2.96

5.92

8.88

2.18

19.36

—

19.36

16-19

—

17.76

1.98

35.13

—

35.13

19-20

—

39.14

1.81

70.72

—

41.48

112.20

本例为开封市某建筑小区，居住区人口密度为400cap/hm²，查综合生活用水定额可知，其平均综合生活用水量定额为110~180（L/cap*d），取平均生活用水量定额为125L/cap*d。

假定该小区的给排水系统完整程度为一般地区，则综合生活污水量定额取综合生活用水量的80%。

于是综合生活污水量定额为125×80%＝100L/cap*d，则生活污水量为：

Qs＝100×400/86400=0.463

工厂排出的污水作为集中流量，在检查井4处进入污水管道，相应的设计流量为41.48L/s。

各管段的设计流量为该点的本段流量、转输流量和集中流量之和。

3水力计算

各管段的设计流量确定之后，即可从上游管段开始依次向下游进行水力计算。

本设计为初步设计只进行干管和主干管的水力计算。

其计算结果见表2-2和表2-3所示。

污水干管水力计算

表2-2

干管管段编号

管长

设计流量

管道直径

设计坡度

设计流速

H∕D

降落量

1-2

320

7.99

300

0.6

0.5

0.15

0.96

2-3

320

15.56

300

0.6

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