城市给水管网课程设计.docx
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城市给水管网课程设计
宜都市给水管网设计
[给水管网课程设计]
给排水0902班U200916331
何听迪
2011/12/17
指导老师：
任拥政、王宗平
1总论
1.1项目名称、地点及主管单位
项目名称：
宜都市城市给水工程
项目地点：
宜都市陆城镇
主管单位：
宜都市建设局
业主单位：
宜都市供水总公司
项目法人代表：
廖晓路
1.2编制依据
（1）湖北省发展计划委员会文件，鄂计投资［2003］231号《省计委关于宜都市城市污水处理工程项目建议书的批复》
（2）宜都市规划建筑设计院，《宜都市城市污水处理工程项目建议书》
（3）宜都市建设局与宜昌市工程咨询公司《关于宜都市城市污水处理工程可行性研究的编制协议书》
（4）中共宜都市委、宜都市人民政府《关于加快小城镇建设的决定》
（5）宜都市城建设局《宜都市陆城镇城市建设发展规划》
（6）湖北省城市规划设计研究院《宜都市城市总体规划（修编）说明书（2001—2020年）》2002年2月
（7）宜都市人民政府《宜都市国民经济与社会发展第十一个五年计划纲要》2005年
（8）湖北省宜都市统计局《宜都市统计年鉴2003》2004年4月
（9）宜都市环境监测站《陆城镇各排污口水质监测报告》2001年10月
（11）湖北省城市规划设计研究院《宜都市城市总体规划（修编）说明书（2005—2020年）》2005年4月
1.3编制范围及编制目的
1.3.1编制范围
本可行性研究报告编制范围包括宜都市陆城镇城区污水截流主干管、渠系统和污水处理厂一座。
1.3.2编制目的
本报告编制目的是对工程规模、水源水质、给水处理厂厂址、给水处理工艺以及给水管网系统等进行技术可靠性、经济合理性及实施可能性的方案比较和论证；并提出推荐方案，使所选方案科学合理、技术先进、处理效果好、运行稳妥可靠、造价省、运行成本低。
最终使得该项工程的社会效益、环境效益和经济效益达到最佳统一。
1.4编制原则
（1）贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。
（2）从宜都市的实际情况出发，在城市总体规划的指下，以近期建设为主，尽量为远期发展留有余地，使工程建设与城市的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。
（3）根据设计进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。
（4）妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。
（5）为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程中某些关键设备拟采用国外最先进设备、工艺。
（6）采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。
（7）在污水厂征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，并留有发展余地。
使厂区环境和周围环境协调一致。
（8）厂区竖向设计力求减少厂区填方量和节省污水提升费用。
1.5采用的主要规范和标准
（1）《室外排水设计规范》及局部修订条文（GBJ14-87）
（2）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
（3）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
（4）《污水排入城市下水道水质标准》（CJ18-86）
（5）《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）
（6）《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）
（7）《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）
（8）《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）
（9）《泵站设计规范》（GB/T50265—97）
（10）《厂矿道路设计规范》（GBJ22-87）
（11）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）
（12）《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）
（13）《建筑结构荷载设计规范》（GBJ9-87）
（14）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
（15）《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）
（16）《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）
（17）《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）
（18）《水工砼结构设计规范》（SDJ20-78）
（19）《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）
（20）《工业企业采暖、通风及空气调节设计规范》（TJ19-750）
（21）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）
（22）《地下工程防水技术规范》（GBJ108-87）
（23）《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053—94）
（24）《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052—95）
（25）《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）
（26）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50060-92）
（27）《建筑防雷设计规范》（GB50057-94）
（28）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
（29）《城市污水处理工程项目建设标准》（修订，2001年）
1.6城市概况及自然条件
1.6.1城市概况
宜都市位于湖北省西南部山区向江汉平原过渡地带，位于东径110°05′—111°35′，北纬30°05′—30°36′。
东接松滋，北临宜昌、枝江，西南与长阳、五峰毗邻。
全市总面积1357平方公里，其中山区122平方公里，丘陵1078平方公里，平原157平方公里。
地势由西南向东北倾斜，西南部山地丘陵交错，南有武陵山脉延伸，西是巫山山脉蜿蜒入境。
东北部是长江清江的沿江平原。
西南部最高山峰海拔1084米，东部最低河滩地海拔仅38米，河床边界条件多为沙壤土，亚沙壤土组成，抗冲击能力弱，汛期外江水位常高于内地，历来为洪涝灾害灾区。
2001年3月，随行政建制调整，全市现辖5镇4乡一个办事处。
据统计2001年宜都市总人口约38.2万人，陆城总人口约9.3万人。
2001年国内生产总值32亿元，按现行价格计算的全部工业总产值45.6亿元。
宜都市内河流纵横，水系发达。
长江自宜昌仙人桥进入市境，自洋溪官洲出境长达46公里；清江自长阳搬鱼咀进入市境，至陆城三江汇入长江，蜿蜒41公里；渔洋河自五峰渔洋关马勒坡进入市境，至陆城以西两公里刘家咀汇入清江，逶迤55公里。
市内除长江清江外，干支溪河长度在45公里，集水面积在3平方公里以上的有39条，河道总长419公里，集水面积为1338.6平方公里（含邻县与湖泊其他汇流面积588.2平方公里）。
1.6.2自然条件
（1）地质地貌
宜都市位于鄂西南部山区向江汉平原的过度地带，以丘陵地形为主，并兼有少量的山地和平原。
海拔50—60米的地貌可分为长江高漫滩地
、
级阶地及高阶地。
地层自上而下为亚粘土、卵石层、基岩，基岩一般以红砂岩为主，夹少量泥岩，砂岩呈互层状分布。
高阶地、
级阶地均具有较高的承载能力1.5—5公斤/平方厘米，可作为良好的建筑地基，陆城地区正好处于长江南岸
级阶地上，区内无明显的构造断裂，仅发现局部有少量褶曲现象。
地层容性稳定，边坡并无崩塌或滑坡等不良物理现象，从历史上看，宜都邻近及更远的外围未发生过较大的破坏性地震。
本区处在地震相对稳定地带，从1987年公布的全国地震烈度区划图和湖北省地震烈度区划图上，都将该区划为六度地震区。
（2）气象
宜都市气候属于中亚热带向北亚热带过渡的大陆性季风湿润型气候。
年平均气温：
16.7℃
年极端最高气温：
40.8℃
年极端最低气温：
-13.8℃
累年年平均降雨量：
1224mm
历史一日最大降雨量：
183.9mm
累年平均降雨天数：
136天
历年最大积雪深度：
34cm
累年最多风向及频率：
SE/13%
累年平均风速：
8m/s
历年最大风速：
28m/s
（3）水文
长江：
（陆城区域、黄海高程）
历年最高水位：
51.11m
1％水位：
50.06m
历年最低水位：
35.36m
历年平均水位：
40.78m
历年最大流量：
71900立方米/秒
历年最小流量：
2720立方米/秒
历年平均流量：
13350立方米/秒
清江：
历年最高水位：
53.902m
历年最低水位：
35.9m
历年平均水位：
40.78m
历年最大流量：
18900立方米/秒
历年最小流量：
32.4立方米/秒
历年平均流量：
464立方米/秒
1.7给水工程现状
城区供水方式为城市水厂供水，城区现有两座水厂。
一水厂位于城北夷水路，占地面积0顷，以清江为水源，设计规模0.7万吨/日，供水压力0.4MPa；二水厂位于城北城东.74公路，占地面积2.2公顷，以长江为水源，设计规模3万吨/日，供水压力0.42MPa。
2000年，两水厂最高日供水量2.2万吨/日，输配水管线43.3公里，供水普及率100%，城区综合用水指标为239升/人•日。
２.工程总体方案
2.1城市总体规划概要
城市性质：
宜都市是全国重要的水陆交通枢纽之一，鄂西南经济区的副中心城市之一，全市政治、经济、文化中心，以原材料为主的重工业城市。
城市规模：
2000年，作为中心城区的陆城7万人；建成区面积6.5km2；规划近期至2005年人口达8.6万人，面积8.0km2；远期至2020年人口发展到14万人；建成区面积14.3km2。
发展方向：
规划确定城区发展方向主要为城南片、城西片。
优先发展城西、五宜路两侧；引导发展城南及城东地区；更新陆城中心区；暂缓发展三江地区；限制发展水塔溪区；保护旧城传统风貌区；保护城东、城西、城西南生态农业区。
受纳水体水质：
城区污水受纳水体为长江，其水质参照国家规定为二类。
2.2工程服务范围
本工程服务范围为城市总体规划中规定的陆城镇中心城区，近期（2005年）服务面积8.6km2，服务人口8万人；远期（2020年）服务面积14.3km2，服务人口14.0万人。
2.3给水管道布置和水力计算
2.3.1需水量计算
1综合生活用水量
综合用水量是指城市居民生活用水和公共建筑用水量，不包括道路浇洒、绿地浇洒和其它市政用水。
根据《宜都市城市总体规划（修编）》，近期（2005年），陆城镇城区人口为8.6万人，平均日综合生活用水定额为350L/p·d；远期（2020年），陆城镇城区人口为14.0万。
均日综合生活用水定额为370L/P·d。
以2020年远期规划用水计算，宜都市的综合生活用水量为：
远期（2020年）：
14.0万×370＝5.18万m3/d
2工业用水量
根据宜都市总体规划预测，近期工业用水量为10000T/d，2020年远期工业需水量为21000T/d，以工业用水重复利用率70%计算
则远期工业需水量为：
2.1×0.3＝0.63万m3/d
3其它用水量
其它用水主要包括道路浇洒、绿化浇洒等用水。
浇洒道路用水量取每平方米每次1.2L/（d·m2）（一般为1~1.5L/（d·m2）），设每天浇洒2次；大面积绿化用水量采用1.5L/（d·m2）（一般采用1.5~2.0L/（d·m2））。
已知宜都市城市总面积为14.3km2，道路面积占城市总面积的7％，绿地面积占城市面积的25％。
则其它用水量为：
道路浇洒：
14.3××7％×1.4/1000×2（m3/d）＝0.28（万m3/d）
绿地浇洒：
14.3××25％×1.6/1000（m3/d）=0.57（万m3/d）
4用水总量
根据上三项用水需求计算得到该市平均日用水量为：
5.18+0.63+0.28+0.57=6.66（万m3/d）
所以在设计计算时起设计平均日用水量为67000m3/d
已知该市用水量日变化系数Kd=1.4，时变化系数Kh=1.44，设未预见系数为1.2，根据以上计算结果得出规划期内城区污水总量见表1。
表1需水总量预测
项目
远期（2020年）需水量
备注
综合生活污水量（万m3/d）
5.18
主要包括居民生活用水
工业需水量（万m3/d）
0.63
其它需水量（万m3/d）
0.85
包括道路浇洒、绿化等用水
最高日用水量（万m3/d）
6.7*1.2*1.44*1.4=16.2
16.20万（m3/d）=1876L/s
2.3.2给水管道布置和水力计算
1管网定线及面积划分
（1）管网定线
根据宜都市2020年的远期城市规划，沿各个道路主干道布置给水主干管道，为保证管网的安全可靠供水，采用环状管网布置，如图1：
图1城区平面布管服务面积
在各个给水片区内用角平分线法对各管段的服务范围进行划分，测得各管段长度以及服务面积如下：
表2管段长度及服务面积
管段编号
管长（m）
服务面积（km2）
管段编号
管长（m）
服务面积（km2）
1--2
828
0.157
15--16
712
0.124
2--3
1195
0.162
1--8
2000
0.441
3--4
638
0.100
8--13
815
0.223
4--5
1325
0.407
6--9
1051
0.428
2--6
472
0.145
7--10
687
0.220
8--9
407
0.080
10--14
1396
0.718
9--10
766
0.408
3--11
1050
0.513
10--11
1221
0.670
11--15
1321
0.793
11--12
460
0.087
4--12
1117
0.521
2--7
812
0.300
12--16
1381
0.305
13--14
1470
0.440
5--12
2150
0.605
14--15
1030
0.282
合计
/
8.129
测得宜都市的市区面积A=8.129km2
则单位面积比流量：
q0=1876（L/s）/8.129（km2）=230.78（L/km2·s）
2管网水力初步计算
（1）节点流量计算
对各个管段长度以及服务面积进行测量（表2第2、3列），由公式
求出各管段沿线流量
如下表：
表3管段沿线流量
管段编号
管长（m）
服务面积（km2）
沿线流量（L/S）
管段编号
管长（m）
服务面积（km2）
沿线流量（L/S）
1--2
828
0.157
36.220
15--16
712
0.124
28.617
2--3
1195
0.162
37.385
1--8
2000
0.441
101.774
3--4
638
0.100
23.078
8--13
815
0.223
51.464
4--5
1325
0.407
93.927
6--9
1051
0.428
98.774
2--6
472
0.145
33.463
7--10
687
0.220
50.772
8--9
407
0.080
18.462
10--14
1396
0.718
165.700
9--10
766
0.408
94.158
3--11
1050
0.513
118.390
10--11
1221
0.670
154.623
11--15
1321
0.793
183.008
11--12
460
0.087
20.078
4--12
1117
0.521
120.236
2--7
812
0.300
69.234
12--16
1381
0.305
70.388
13--14
1470
0.440
101.543
5--12
2150
0.605
139.622
14--15
1030
0.282
65.080
合计
/
8.129
1876.010
由节点流量计算公式：
得到如下表：
表4节点流量表
节点编号
1
2
3
4
5
6
7
8
节点流量（L/s）
68.997
88.151
89.427
118.621
116.775
66.119
60.003
85.850
节点编号
9
10
11
12
13
14
15
16
节点流量（L/s）
105.697
232.627
238.050
175.162
76.504
166.162
138.353
49.503
所以节点流量合计：
1876.001L/S
（2）流量分配及管网平差
①流量初分
该管网有八个环，因此最初假设8根管段流量则可以进行流量分配，从而计算出整个管网所有管段流量，现在假设8个管段流量如下：
表5初分流量表
管段编号
1—8
6--9
8--13
7--10
10—14
3--11
12--11
4—12
初分流量（l/s）
900
10
300
20
50
100
50
200
利用上面数据，根据节点方程以及连续性方程对整个管网进行流量初步分配
。
②管径初定
按界限流量确定管径，设宜都市的经济因素
，则单独管段的折算流量为：
根据该流量以及界限流量表（表6）对管径进行初选
表6界限流量表
管径（mm）
界限流量（L/s）
管径（mm）
界限流量（L/s）
管径（mm）
界限流量（L/s）
100
＜9
400
96～130
900
685～822
150
9～15
500
168～237
1000
822～1120
200
15～28.5
600
237～355
250
28.5～45
700
355～490
300
45～68
800
490～685
③管段闭合差计算及平差
根据流量及管径,利用舍维列夫公式：
进行压降计算，得到1000i
利用公式
计算各管段压降h以及︱sq︱，见表（表7）第七列、第八列。
对管网进行平差，在平差的过程中同时进行管径调整，使其最终达到指定的要求，如平差表（表7）
由管网平差表可以看出，在进行一次平差之后，达到了小环闭合差小于0.5米、大环闭合差小于1米的要求。
水厂到节点1的管线长335m，用两根管进行水传输，市区总用水量为1876.0l/s，则每根管流量为938l/s，运用舍维列夫公式计算得水头损失为0.51m。
环号
管段编号
管长（m）
管径（mm）
初步分配流量
第一次平差
q（L/s）
1000i
h（m）
/sq/
q（L/s）
1000i
h（m）
/sq/^0.852
1
1--2
828
1000
903.56
1.43
1.18
0.00
903.68
1.43
1.18
0.00
2--6
472
350
67.51
2.24
1.06
0.02
67.33
2.23
1.05
0.02
6--9
1051
100
1.39
1.02
1.07
0.77
1.21
0.80
0.84
0.69
9--8
407
800
-521.30
1.57
-0.64
0.00
-521.14
1.57
-0.64
0.00
8--1
2000
1000
-903.44
1.43
-2.86
0.00
-903.32
1.43
-2.86
0.00
-0.19
0.79
-0.43
0.71
△q=
0.12
△q=
0.30
2
2--7
812
350
72.02
2.52
2.05
0.03
72.24
2.54
2.06
0.03
7--10
687
200
12.02
1.58
1.09
0.09
12.24
1.64
1.12
0.09
10--9
766
700
-416.99
2.03
-1.56
0.00
-416.65
2.03
-1.55
0.00
9--6
1051
100
-1.39
1.02
-1.07
0.77
-1.21
0.80
-0.84
0.69
6--2
472
350
-67.51
2.24
-1.06
0.02
-67.33
2.23
-1.05
0.02
-0.55
0.91
-0.26
0.83
△q=
0.30
△q=
0.16
3
2--3
1195
800
675.88
2.56
3.06
0.00
675.96
2.56
3.06
0.00
3--11
1050
450
154.60
2.95
3.10
0.02
154.70
2.95
3.10
0.02
11--10
1221
450
-141.32
2.50
-3.05
0.02
-141.26
2.49
-3.05
0.02
10--7
687
200
-12.02
1.58
-1.09
0.09
-12.24
1.64
-1.12
0.09
7--2
812
350
-72.02
2.52
-2.05
0.03
-72.24
2.54
-2.06
0.03
-0.03
0.17
-0.07
0.17
△q=
0.08
△q=
0.20
4
3--4
638
700
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2.17
1.38
0.00
431.83
2.17
1.38
0.00
4--12
1117
500
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0.02
197.38
2.74
3.06
0.02
12--11
460
100
-2.50
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1050
450
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0.02
0.57
0.05
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△q=
-0.02
△q=
-0.05
5
4--5
1325
400
115.83
3.11
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