上海 市给水排水管道工程设计.docx
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上海市给水排水管道工程设计
《给水排水管道系统》课程设计
计算说明书
题目：
给水排水管道系统课程设计
学院：
市政与环境工程学院
专业：
给排水科学与工程
姓名：
学号：
指导老师：
谭水成张奎宋丰明刘萍
完成时间：
2013年12月27日
指导老师评语
指导老师签字
答辩委员会评语
主任委员签字
设计成绩
年月日
前言
给水排水管网工程是给水排水工程中很重要的组成部分,所需（建设）投资也很大,一般约占给水排水工程总投资的50%~80%。
同时管网工程系统直接服务于民众,与人们生活和生产活动息息相关,其中任一部分发生故障,都可能对人们生活、生产及保安消防等产生极大影响。
因此,合理地进行给水排水管道工程规划、设计、施工和运行管理,保证其系统安全经济地正常运行,满足生活和生产的需要,无疑是非常重要的。
做为工程类专业学生，实践学习和设计是我们自身获取知识和经验的最好环节。
学生通过设计，综合运用和深化所学的基本理论、基本技能，培养我们独立分析和解决问题的能力，通过设计能使我们具有掌握查阅规范、标准设计图集，产品目录的方法，提高计算、绘图和编写设计说明的水平，作好一个工程师的基本训练。
熟练城镇给水排水工程系统的详细计算和培养一定的理论分析和设计的能力。
提高方案的比较、技术经济、环境、社会等诸方面的综合分析和论证能力。
培养计算机操作和应用能力。
熟练专业软件应用。
Foreword
Waterdrainagenetworkprojectisawatersupplyanddrainageprojectintheveryimportantcomponentoftheneeds（building）thereisalsoagreatinvestment,thegeneralwatersupplyanddrainageworksaboutatotalinvestmentof50%to80%.Atthesametimenetworkengineeringsystemsdirectservicestothepeople,andpeople'slivesandproductionactivitiesarecloselyrelated,aspartofafaultmaybeonpeople'slives,suchasproductionandsecurityhaveagreatimpactonfire.Therefore,thereasonablewaterdrainageworksfortheplanning,design,constructionandoperationofmanagement,guaranteethesecurityofitssystemtonormaloperationoftheeconomytomeettheneedsoflifeandproduction,andthisiscertainlyveryimportant.
Asfortheprojectclassspecializedstudent,thepracticestudyandthedesignisourownknowledgeacquisitionandtheexperiencebestlink.Moreoverinthegraduationprojectundergraduatecourseplanofinstructiontheessentiallink,aftertheundergraduatecoursestipulatesthepracticaleducationwhichcompletesthecompletecurriculumtohavetocarryon,thestudentthroughthegraduationproject,thesynthesisutilizestheelementarytheory,thebasicskillwhichanddeepensstudies,trainsthestudentindependentlytoanalyzeandtosolvethequestionability,canenablethestudentthroughthegraduationprojecttotheconsultstandard,thestandarddesignatlas,theproductcatalogmethod,enhancesthecomputation,thecartographyandthecompilationdesignexplanationlevel,finishesanengineer'sbasictraining.Skilledcitiesgivethewaterseweragesystemthedetailedcomputationandtheraisecertaintheoreticalanalysisandthedesignability.Enhancestheplanthecomparison,thetechnicaleconomy,theenvironment,thesocietyandsoonthevariousaspectsgeneralizedanalysisandprovestheability.Raisecomputeroperationandapplicationability.Skilledspecializedsoftwareapplication.
第一章课程设计任务书
河南城建学院0244111、2班《给水排水管道系统》课程设计任务书
一、设计题目：
上海市给水排水管道工程设计。
二、原始资料
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
人口密度（人/公顷）
平均楼层
给排水设备
淋浴设备
集中热
水供应
Ⅰ
420
7
+
+
+
Ⅱ
200
4
+
+
Ⅲ
3、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16000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）B工厂，日用水量吨/天，最大班用水量：
吨/班，工人总数人，分三班工作，最大班人，热车间占%，使用淋浴者占%；一般车间使用淋浴者占%。
3）火车站用水量为30L/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。
三、课程设计内容：
1、城市给水管网初步设计
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；
3）清水池、水塔容积计算、水泵扬程计算
4）管网校核；（三种校核人选一种）
5）绘图（平面图、等水压线图）
2、城市排水管网初步设计。
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）污水控制分支管及总干管的水力计算；
5）任选1条雨水管路的水力计算（若体制为分流制）；
6）绘图（平面图、纵剖面图）
四、设计参考资料
1、《给排水设计手册》第一册或《给排水快速设计手册》第5册
2、《给排水管道系统》教材
五、设计成果
1、设计说明书一份（包括中英文前言、目录、设计计算的过程、总结）
2、城市给水排水管道总平面布置图1张，比例尺为1：
10000（1号图）；
3、给水管网等水压线图1张（3号图）；
4、污水总干管纵剖面图1张（由指导教师指定某一段，长度大约1000米左右）（3号图）；
六、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
七、其他：
1、设计时间：
2013-2014学年第一学期（第15、16周12月16号-12月28号）
2、上交设计成果时间：
16周周五下午
3、设计指导教师：
谭水成、张奎、宋丰明、刘萍
第二章给水管网设计与计算
2.1给水管网布置及水厂选址
该城市有一条自东向西流的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。
该城市的地势相对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。
因而采用统一的给水系统。
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：
1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500m－800m。
2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。
3干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。
4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。
5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800－1000m左右。
6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。
对水厂厂址的选择，应根据下列要求，并且通过技术经济比较来确定：
（１）给水系统布局合理；
（２）不受洪水威胁；
（３）有较好的废水排除条件；
（４）有良好的工程地质条件；
（５）有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；
（６）少拆迁，不占或少占良田；
（７）施工、运行和维护方便。
2.2给水管网设计与计算
2.2.1.1一区最高日设计用水量计算
城市最高日用水量包括综合生活用水、工业生产用水、职工生活用水及淋浴用水、市政用水、未预见用水和管网漏失水量。
表2-1
分区
人口密度（人/公顷）
面积（公顷）
人口数（人）
Ⅰ
420
1135
476700
Ⅱ
200
738
147600
上海总人口62.4万，位于一区，为大城市，参考《室外给水设计规范》，取综合生活用水定额为350L/（人·d）。
用水普及率为100%。
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，
q――城市最高日综合用水量定额，Ｌ/（cap.d）；
Ｎ――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%
Q1=qNf=
=166845m3/d
2.2.1.2一区工业用水量
（1）工业企业职工的生活用水和淋浴用水量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：
工人总数3000人，热车间人数3000×30%=900（人），使用淋浴人数900×70%=630（人）。
普通车间人数3000×70%=2100（人），使用淋浴人数2100×20%=420（人）。
Q2=（900×35+2100×25+630×60+420×40）/1000=138.6（m3/d）
（2）工业生产用水量
Q3=16000（m3/d）
2.2.1.3一区市政用水量
浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算，每天浇洒2次。
绿化用水量采用3L/（m2/d）。
Q4=
=5800（m3/d）
2.2.1.4一区未预见水量和管网漏失水量
未预见水量及管网漏失水量，一般按上式各项用水量之和的15％~25％计算，这里按20%计算。
Q5＝（Q1+Q2+Q3+Q4）×20%＝37756.7（m3/d）
2.2.1.5一区最高日设计用水量
Qd＝（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）＝（188783.6+37756.7）＝226540.3（m3/d）
2.2.1.6一区最高时用水量
Qh＝
＝3408.6L/s
2.2.2.1二区最高日设计用水量计算
上海总人口62.4万，位于一区，为大城市，参考《室外给水设计规范》，取综合生活用水定额为350L/（人·d）。
用水普及率为100%。
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，
q――城市最高日综合用水量定额，Ｌ/（cap.d）；
Ｎ――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%
Q1=qNf=
=51660m3/d
2.2.2.2二区工业用水量
二区没有给出工厂企业，用水量不计，Q2为零。
2.2.2.3二区市政用水量
浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算，每天浇洒2次。
绿化用水量采用3L/（m2/d）。
Q3=
=7649.2（m3/d）
2.2.2.4火车站用水量
Q4=
=2592（m3/d）
2.2.2.5二区未预见水量和管网漏失水量
未预见水量及管网漏失水量，一般按上式各项用水量之和的15％~25％计算，这里按20%计算。
Q5＝（Q1+Q2+Q3+Q4）×20%＝12380.2（m3/d）
2.2.2.6二区最高日设计用水量
Qd＝（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）＝（61901.2+12380.2）＝74281.4（m3/d）
2.2.2.7二区最高时用水量
Qh＝
＝1117.7L/s
2.3清水池调节容积
2.3.1一区清水池调节容积
缺乏用水量变化规律的资料时，城市水厂的清水池调节容积，可凭运转经验，按最高日用水量的10％~20％估算，这里取10％。
消防用水量定额为80，同时火灾次数为3
W1=226540.3×10%=22654m3
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+W4
W－清水池总容积m3；
W1－调节容积；m3；
W2－消防储水量m3，按2小时火灾延续时间计算；
W3－水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的5%计算；
W4－安全贮量按W1+W2+W3的10%计算
W1+W2+W3=226540.3×10%+0.24×2×3600+226540.3×5%=35709m3
W4=3570.9m3
W＝35709+3570.9＝39279.9m3
2.3.2二区清水池调节容积
W1=74281.4×10%=7428.1m3
W=W1+W2+W3+W4
W－清水池总容积m3；
W1－调节容积；m3；
W2－消防储水量m3，按2小时火灾延续时间计算；
W3－水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的5%计算；
W4－安全贮量按W1+W2+W3的10%计算
W1+W2+W3=74281.4×10%+0.08×2×3600+74281.4×5%=11718.2m3
W4=1171.8m3
W＝11718.2+1171.8＝12890m3
2.4管网水力计算
集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量或其他大用户的用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，否则不计入集中用水量。
2.4.1最大时集中流量为
一区：
∑q=
+
+30=274.7（L/s）
其中2节点处有A厂，10节点处有火车站。
2.4.2比流量计算
一区：
qs=（Qd-∑q）/∑L
=
=0.18657（L/（s.m））
二区：
qs=（Qd-∑q）/∑L
=
=0.09087（L/（s.m））
Qd——为最高日最大时用水量L/s
∑q——为大用户集中流量L/s
∑L——管网总的有效长度m
2.4.3沿线流量计算
沿线流量的计算按下公式
qi-j＝qsＬi-j
Ｌi-j—有效长度；m
qs—比流量
表2-2一区管道沿线流量计算表
管段编号
管段长度/m
有效长度/m
比流量L/（s*m）
沿线流量L/s
1--2
418.5
418.5
0.18657
78.08
2--3
1061.7
1061.7
198.08
3--4
1157.8
1157.8
216.01
4--5
797.8
797.8
148.85
5--6
557.2
557.2
103.96
6--7
1186.7
1186.7
221.40
7--8
646.5
646.5
120.62
8--9
1187.5
1187.5
221.55
6--9
646.7
646.7
120.65
9--10
1111
1111
207.28
10--11
555.3
555.3
103.60
4--11
745.6
745.6
139.11
11--12
1157.6
1157.6
215.97
3--12
745.4
745.4
139.07
12--13
1061.1
1061.1
197.97
13--14
464.4
464.4
86.64
2--13
746
746
139.18
14--15
1087.5
543.8
101.46
15--16
464.6
232.3
43.34
1--16
998.4
998.4
186.27
总和
16797
16021
2989.09
表2-2二区管道沿线流量计算表
上海市一区管道沿线流量计算
管段编号
管段长度/m
有效长度/m
比流量L/（s*m）
沿线流量L/s
1--2
847.2
847.2
0.09087
76.99
2--3
551.9
551.9
50.15
3--4
1165.1
1165.1
105.87
4--5
857.3
857.3
77.90
5--6
764.8
764.8
69.50
6--7
654.3
654.3
59.46
7--8
764.8
764.8
69.50
8--9
857.8
857.8
77.95
9--10
1165.1
1165.1
105.87
10--11
551.2
551.2
50.09
11--12
847.4
847.4
77.00
1--12
652.7
652.7
59.31
2--11
654.8
654.8
59.50
3--10
655.4
655.4
59.56
4--9
655.7
655.7
59.58
5--8
655.2
655.2
59.54
总和
12300
12300
1117.77
2.4.4节点流量
管段中任一点的节点流量等于该点相连各管段的沿线流量总和的一半，
qi＝α∑q１
α:
折算系数取α＝０.５
∑q：
相连的个管段沿线流量和
一区计算结果见表：
表2-3一区节点流量计算表
节点
计算节点流量（L/s）
集中流量（L/s）
节点总流量（L/s）
1
132.18
132.18
2
207.67
244.7
452.37
3
276.58
276.58
4
251.99
251.99
5
126.41
126.41
6
223.01
223.01
7
171.01
171.01
8
171.09
171.09
9
274.74
274.74
10
155.44
30
185.44
11
229.34
229.34
12
276.51
276.51
13
211.90
211.90
14
94.05
94.05
15
72.4
72.4
16
114.81
114.81
总和
2989.13
3263.83
二区节点流量计算表：
表2-4二区节点流量计算表
节点
节点流量（L/s）
集中流量（L/s）
节点总流量（L/s）
1
68.15
68.15
2
93.32
93.32
3
107.79
107.79
4
121.68
121.68
5
103.47
103.47
6
64.48
64.48
7
64.48
64.48
8
103.50
103.50
9
121.7
121.7
10
107.76
107.76
11
93.30
93.30
12
68.16
68.16
总和
1117.79
1117.79
2.5管网平差
2.5.1环状管网流量分配计算与管径确定
1.根据节点流量进行管段的流量分配，分配步骤：
1按照管网主要方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。
2为可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀的分配流量，并且满足节点流量平衡的条件。
3与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量不大，只有在干管损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以较少的分配流量。
2.管径的确定
管径与设计流量的关系：
q＝Ａv＝πＤ2v／４
Ｄ
公式中D—管段管径，m；
q—管段计算流量，
；
Ａ—管段过水断面面积，m２
v—设计流速，m/s；
设计中按经济流速来确定管径
表2-5平均经济流速与管径的确定
管径／mm
平均经济流速／（m/s）
Ｄ＝100～400
D≥400
0.6～0.9
0.9～1.4
流量分配，管径选择如下：
最大时流量初步分配
一区最大时设计流量3408.6L/s，流量初步分配如下表：
表2-6一区最大时流量分配表
环
编号
管长
管径
初分流量
影响系数
6
（mm）
（一）
1-16
998
1000
1100.4
21
15-16
465
1000
985.59
21
14-15
1088
1000
913.19
21
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