管网设计计算说明书.docx
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管网设计计算说明书
第一篇给水管网设计
第一篇给水管网设计
1.概述
给水现状
目前镇区没有统一给水，居民用水多采用自发组织引山泉水及地下水,其水量不能满足镇区用水量的要求，此外，镇区内给水管网不成系统，管径和管材都不能满足要求。
规划用水单位
镇区内规划以居住生活用地为主，用水量主要包括：
居民生活用水量、工业用水量、公建用水量及市政用水量。
规划可根据远期镇区的发展状况、人民生活水平、工业的性质及水资源的情况，同时参考国家有关规范及相似城镇的用水标准，合理预测远期镇区用水量。
远期规划用水单位数如下：
用水性质
用水单位
用水定额
用水量（万m3/d）
备注
居民生活用水
31000人
按人口计
绿地面积
按用地计
道路广场用水
按用地计
水源选择
根据水利部门提供资料，本镇区上游的溪水库（在规划范围之外，位于本镇的东北方向，溪上游）流域集雨面积为约为10km2，水量充足，水质符合《地面水环境质量标准》（GB3838）二级标准，溪在水质及水量方面均能满足远期镇区供水的要求，故规划拟定以溪水库作为镇区供水水源。
供水方式采用统一，均由位于镇区东北角的自来水厂统一供给。
水压要求
镇区内多数建筑为3层，最小自由水压应能保证3层居住建筑能直接供水，最小自由水压应保证≮16m。
给水管材应结合当地情况综合考虑技术先进性、经济性，并符合卫生要求，可采用塑料管或球墨铸铁管。
2.设计用水量计算
远期规划用水单位数如下：
用水性质
用水单位
用水定额
用水量（m³／d）
备注
居民生活用水
25000人
300cap／d
7500
按人口计
一类工业用地
﹙万m³/Km²·d﹚
按用地计
绿的面积
﹙万m³/Km²·d﹚
110
按用地计
绿地、道路广场用水
45ha
﹙万m³/Km²·d﹚
1125
按用地计
⑴城市最高日综合生活用水量
该城镇为小城市，城市分区为一区，查《给水排水管网系统》第二版323页附录2，取最高日用水定额为300cap·d。
则最高日综合生活用水量为
Q1=300×25000÷1000=7500
⑵一类工业用地用水量计算
工业区面积①九龙木业53635m²，宜久工贸81817m²,③佳详家俬355309m²。
Q2=×﹙53635＋81817＋355309﹚÷1000000×10000＝
⑶绿地、道路广场用水量为：
浇洒道路用水指标采用﹙万m³/Km²·d﹚，绿地、道路广场面积为45ha
Q3=45÷100××10000=1125
⑷绿地用水量为：
绿地指标采用﹙万m³/Km²·d﹚,绿地面积为。
Q4=÷100××10000=110
⑸未预见用水量和管网漏失水量
由给排水设计手册第三册《城镇给水》得未预见用水量和管网漏失水量取以上用水量之和的20%，
Q5=20%（Q1+Q2+Q3+Q4）
=×（7500＋＋1125＋110﹚
=
（6）最大日设计用水量为
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=，取Qd=21000,
最高时用水量为m³/s
3、消防用水量计算
查《给水排水管网系统》第二版324页附表3，则消防用水定额为15，同时火灾次数为1次，消防历时取2小时则消防用水量为：
Q7=15×1×3600=54000L＝54m³
2.供水系统方案选择：
（1）选定水源及位置和净水厂位置
水源选在河流上游，以保证水质、管网中水流流向整体与河流流向一致，净水厂选在水源附近，（见图）水塔暂定在地势高处，以利用地势高度。
（2）选定供水系统方案
单水源，不分区供水。
3.管网设计
管网定线
管网采用环状网和树状网结合的方式,在平面图上确定管线测量出管段长度并进行节点编号.具体定线及编号见平面图。
比流量,沿线流量和节点流量以及流量出分配
由于采用环状网和树状网结合的方式,有两条向外延伸的管路（下文用支管表述）不能形成环，处理方式是将其沿线流量当作其端点节点的集中流量。
（1）考虑支管在内的沿线比流量：
（2）支管沿线流量（集中流量）
（2）节点流量
式中N——管网图的节点总数
-——节点设计流量
——管道沿线流量
——节点集中流量
——节点j的关联集，即与节点j关联的所有管段编号的集合。
表1—1
沿线流量计算表
管段编号
实际长度（m）
配水长度（m）
沿线流量（L/s）
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
233,47
17
18
19
20
合计
表1—2
节点
连接管段
集中流量（L/s）
沿线流量（L/s）
供水流量（L/s）
节点总流量（L/s）
1
1
2
1、2、10
3
2、3、9
4
3、4、7
5
4、5、11
6
5、6、12
7
6、7、8
8
8、9、13
9
11、12、14
10
14、15、18
11
15、16、19
12
13、16、17
13
10、17、20
14
18、19、20
合计
（3）流量初分配（程序计算）
参见给水排水管网系统第七章第三节“给水管网优化设计数学模型”管段输水费用最小为目标函数进行规划。
对于管网模型中的任意节点j，根据质量守恒定律，流入节点的所有流量之和等于流出节点的所有流量之和并且流量延程递减。
min；
；
；
，；
（4）管径选择
按照经济流速来选择。
表1-3
管段或
节点编号
长度
配水长度
沿线流量
节点设计流量
流量初分配
经济管径
1
0
600
2
500
3
95
400
4
25
200
5
100
6
300
7
250
8
300
9
400
10
88
400
11
100
12
200
13
53
300
14
150
15
25
200
16
233,47
300
17
200
18
100
19
150
20
200
总和
节点流量等于设计流量说明节点流量无误。
经验证流量初分配满足质量守恒定律即流入节点的所有流量之和等于流出节点的所有流量之和并且流量延程递减。
说明程序准确可靠。
管网平差计算（程序计算）：
采用哈代——克罗斯法进行平差计算，其中灌渠水头损失采用海曾威廉公
式。
其中管道材料为新铸铁管故Cw=130，程序输入各管段管长、管径、流量出分配值（均为正）和各环路管段编号（顺时针为负，逆时针为正），精度（环路水头损失闭合差）为，得出结果见下页表1-4。
平差结果见附表1.
管段编号
流量初分配
平差后流量
管径
平差后流速
水头损失
长度
1
600
2
500
3
95
400
4
25
200
5
100
6
300
7
250
8
300
9
400
10
88
400
11
100
12
100
13
53
300
14
150
15
25
200
16
350
17
200
18
100
19
150
20
200
泵站流量扬程计算
因为镇区内多数建筑为3层，最小自由水压应保证不小于16m，对管网进行简化,假定节点5为最不利点，算出各节点自由水头、节点水头。
从中找出自由水头最低点，是为最不利点重新推求各节点自由水头、节点水头（只需在原来基础上加上最不利点自由水头提升量）。
表1—5
节点
地面标高
自由水头
节点水头
压降
1
2
309
3
314
4
336
5
325
16
341
6
7
8
316
9
10
11
12
13
14
306
15
16
17
18
19
20
节点
（1）的泵站出口有效压力应为。
流量为³/s。
5.管网设计校核
给水管网按最高日最高时用水流量进行设计，虽然基本能满足供水要求，但特殊情况，如管网出现事故造成部分管段损坏，或管网提供消防灭火流量等情况则不一定能保证供水。
校核两种方法:
一是假定供水流量要求可以满足，通过水利分析求析求出供水流量，校核其是否满足要求，称为水头校核法。
二是假定供水压力要求可以满足，通过水利分析求析求出供水水量，校核其是否满足要求，称为流量校核法。
消防工况校核
消防工况校核一般采用水头校核法。
灭火处节点服务水头按低压消防考虑，即10m的自由水压。
消防流量15L/s,该城镇只考虑一处火灾时，在控制点5加上15L/s上，进行消防校核平差,继而算出各节点自由水头。
消防平差结果见附表2.
人数（万人）
同一时间内的火灾次数
一次性灭火用水量（L/s）
1
15
2
25
2
35
校核结果表1—6
消防校核
自由水头
地面标高
节点水头
管段水头损失
1
2
309
3
314
4
336
5
10
325
335
6
7
8
316
9
10
11
12
13
14
306
15
16
17
18
19
20
从表中可看出各节点自由水头均满足消防要求。
事故工矿校核
采用水头校核法。
事故工矿各节点流量=事故工矿供水比例×最高时工矿各节点流量。
最不利情况第9管段出事故，各节点流量按百分之70计算，用本文第三点方法通过水利分析得各节点自由水头。
事故平差结果见附表3.
校核结果表1—7
事故校核
节点或管段编号
节点水头
地面标高
自由水头
管段水头损失
1
2
309
3
314
4
336
5
16
325
341
6
7
8
316
9
事故管段
10
11
12
13
14
306
15
16
17
18
19
20
从表中可以看到第4节点的水头有略微的不足，因此可以将泵站抬高6m。
第二篇污水管网设计
1.概述
目前镇区内污水靠小型沟渠排放至，对水体污染较为严重。
镇区内未形成完整的排水管网，并且平时缺乏管理，沟渠易发生淤塞，使雨、污水不能及时排放。
因此，尽快建设镇区的排水设施，是改善居民生活环境，适应工业发展的需要。
根据总体规划，片区内的所有污水均须收集输送到污水处理厂处理后排放，并执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。
污水处理厂位于镇区南面，详见平面图。
管材可采用塑料管。
2管道定线及设计管段、面积划分
管道定线
管道布置成树状网，根据地形、规划、污水厂的位置、土壤条件、河流按主干管、干管、支管的顺序进行布置。
主要原则：
采用重力流排除污水，尽量在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。
定线方案见CAD图。
划分设计管段
只是估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。
根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。
设计管段的起止点应依次编上号码。
面积划分
汇水面积划分主要根据地形条件，采用对角线法或角平分线法。
编号及面积
污水管段汇水面积
污水管段汇水面积
管段编号
面积大小
管段编号
面积大小
管段编号
面积大小
管段编号
面积大小
1-2
19437
17-20
26725
123-26
98020
57-58
7796
2-3
18041
8-24
41705
28-26
23999
55-57
7020
3-4
74566
25-26
49547
29-28
9631
70-71
3338
5-6
15169
27-28
7913
41-42
8076
56-57
12299
6-7
19533
24-49
25240
118-24
25593
72-73
6015
7-8
53695
33-48
10729
49-117
9787
39-73
4623
9-2
28200
34-47
6988
62-49
3246
73-71
4156
10-3
68515
35-46
4905
50-62
5989
71-69
1823
4-8
57527
26-45
9899
63-62
6432
69-67
3464
11-12
47416
36-43
10596
51-61
7720
67-65
10685
23-8
72195
37-42
6148
61-63
4740
65-63
3835
13-14
42394
38-41
7373
60-61
7767
74-75
10615
12-14
53913
20-39
4179
52-60
8837
75-76
22159
15-16
15799
48-49
26168
64-65
10127
76-77
6779
16-17
60205
47-48
19160
59-60
7144
77-83
10495
14-17
84678
46-47
6692
53-59
5580
79-83
14308
18-19
10915
45-46
10745
66-67
11065
78-79
15873
19-20
29289
43-45
22729
58-59
4423
82-83
21603
21-18
10829
42-43
10073
54-58
5726
80-82
25523
22-19
46299
40-41
17150
68-69
5328
83-86
30831
污水管段汇水面积
污水管段汇水面积
管段编号
面积大小
管段编号
面积大小
管段编号
面积大小
管段编号
面积大小
84-87
38594
121-77
26941
98-101
2930
108-109
26500
85-88
23382
89-39
21360
101-102
15750
109-113
15160
120-86
42572
92-97
21766
106-103
20396
112-114
30297
124-87
30377
96-97
15462
102-104
29741
114-115
27605
86-89
34646
93-90
17003
103-105
19709
117-116
89458
87-90
57661
94-89
12429
105-49
0
116-119
0
88-91
13744
95-99
55960
104-105
64673
90-89
22620
99-98
13869
110-107
60654
81-79
11478
97-98
33187
107-117
64559
91-90
36898
100-99
7482
112-116
213159
3.设计流量、比流量计算
（1）居民生活污水采用定额法计算，我国现行《室外排水设计规范》规定，可按当地用水定额的80％～90％采用。
对给排水系统完善的地区可按90％计，一般地区可按80％计。
综合生活污水定额（还包括公共建筑排放的污水）。
这里取平均日用水定额为230L/（人·d）。
则：
总变化系数为：
居民生活污水设计流量：
比流量：
（2）城镇工业废水排放系数根据城市的工业结构和生产设备、工艺先进程度及城镇排水设施普及率确定。
工业污水排放系数取1。
工业污水按集中流量处理，取总变化系数为。
工业用水为：
比流量：
4.污水管段设计流量计算见附表4
5.污水水力计算和埋设深度计算
在各设计管段的设计流量确定后，便可按照污水管道水力计算的方法，从上游管段开始依次进行各设计管段的水力计算，计算过程中要求保证各设计参数符合规范要求，并作到经济合理。
其中1.设计管道坡度：
污水管道应按非满流设计即h/D<1,原因如下：
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盖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，为未预见水量的增长留有余地，避免污水溢出而妨碍环境卫生。
污水管道内沉积的污泥可能分解析出有害气体，需留出适当的空间，以利管道内的通风，排除有害气体。
也便于管道的疏通和维护管理。
2.设计流速：
最小设计流速：
防止管道内产生淤积，最小设计流速为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；明渠的最小流速为s。
最大设计流速：
最大设计流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。
该值与管道材料有关，通常，金属管道的最大流速为10m/s,非金属管道的最大设计流速为5m/s。
3.设计最小坡度：
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减低管道造价更显得尤为重要。
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淀。
因此，相应于最小设计流速的管道坡度叫做最小设计坡度。
4.污水管道埋设深度：
污水出户连接管的最小埋深一般采用—,所以污水支管起点最小埋深也应有—。
污水在管道中依靠重力从高处流向低处。
当管道坡度大于地面坡度时，管道的埋深就越来越大，尤其在地形平坦的地区更为突出。
埋深愈大，则造价愈高，施工期愈长。
所以一般在干燥土壤中，最大埋深不超过7—8m。
在多水、流砂等地层中，一般不超过5m。
5.污水管道的衔接：
管道的常用的衔接方法有两种：
一种为水面平接，一种是管顶平接。
6.根据各管段管道标高降落量及计算检查井处的水面平接方式，计算各管段管内底标高及管道埋深。
污水水力计算表见附表5。
标注见总平面图。
第三篇雨水管网设计
1.概述
规划区排水设施不完善，无完整排水系统，雨污合流排放，未经处理就近排入水体。
规划区防洪标准为30年一遇，片区内规划用地竖向高程均在30年一遇的洪水位线之上。
暴雨强度公式参见附录福建各地暴雨强度公式（注：
各人根据自已的学号选用）。
管材采用钢筋混凝土管。
2雨水量计算
暴雨强度公式
我国暴雨强度公式为：
式中q——设计暴雨强度（L/s·ha）；
P——设计重现期（a）；
t——降雨历时（min）；
A1、c、b、n——地方参数，查得A1=，c=,b=,n=。
重现期：
一般地区重现期为～3年，重要地区3～5年；取P=3a。
降雨历时：
。
式中t——设计降雨历时（min）；
t1——地面集水时间（min），取5～15min，取10min；
t2——管渠内雨水流行时间（min）；
m——折减系数，暗管取2。
综合径流系数
采用区域综合径流系数为。
3.雨水管网定线
充分利用地形，就近排入水体。
管道尽量利用自然地形坡度布置，以最短的距离靠重力流将雨水排入附近的河流中。
在总平面图上绘出各流域的主干管、干管和支管的具体位置。
4.划分设计管段
把两个检查井之间流量不变且预计管径和坡度也不变的管段定为设计管段。
根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。
设计管段检查井从上游往下游依次编号。
5.汇水面积划分
各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。
地形较平坦的，按就近排入附近
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