乡镇给水工程初步设计-学位论文.doc

S镇给水工程初步设计

全一册
（设计说明书）

石河子大学水利建筑工程学院给水排水工程系
二〇一二年一月

II

目 录
第一章 总论 3
1.1 项目名称 3
1.2 设计任务 3
1.3 设计年限 3
1.4设计规模 3
1.5 设计依据 3
1.6 设计原则 3
1.7 设计范围 4
第二章 城镇概况 5
2.1 S镇概况 5
2.2 人口规模 5
2.3自然概况 5
2.4水文资料 5
2.5区域地质状况 5
第三章 城镇供水规模与给水系统 6
3.1 供水规模 6
3.2 给水水压 9
3.3管材选用 9
第四章 工程设计 10
4.1 设计参数 10
4.2 配水管网 10
4.3管网平差计算 11
4.4管道接口、基础及管道附属设施 11
第五章 主要设备及材料表 12
第六章 结论及建议 13
6.1 结论 13
6.2 建议 13

I

第一章 总论
1.1 项目名称
S镇给水工程初步设计
1.2 设计任务
1）计算S镇设计用水量；
2）S镇给水管网平面定线；
3）管网平差及校核计算；
4）确定给水管的管材及接口形式；
5）确定管道基础形式；
6）绘制管道纵断面。
1.3 设计年限
1、设计基准年：2011年
2、近期规划年限：2011年～2015年
3、远期规划年限：2016年～2030年
1.4设计规模
1、近期给水工程规模：Q近=2421.2m³/d；
2、远期给水工程规模：Q远=3050.75m³/d；
3、新建给水管道工程：L=5825m。
1.5 设计依据
1、S镇所在区域图1:1000；
2、S镇现状给水管网调查资料。
1.6 设计原则
（1）进行城镇输配水管网论证，深化设计；
（2）节约能耗、降低运行成本，充分发挥项目的社会效益和经济效益；
（3）对供水管材进行技术及经济比较，进一步降低工程造价；
（4）采用的主要规范和标准：
①《市政公用工程设计文件设计深度规定》
②《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
③《建筑给水排水设计规范》（G50015-2003）
④《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）
⑤《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
⑥《建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
⑦《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
1.7 设计范围
本项目的设计范围为S镇总体规划范围内区域，主要为城镇管网的新、扩建，主要解决城镇规划范围内的居民生活用水，公用设备用水及工业用水，使该地区的给水普及率达到100%。

17

新疆有色冶金设计研究院有限公司（石）
第二章 城镇概况
2.1 S镇概况
S镇位于天山北麓，准格尔盆地南缘。镇现状（2012年）人口3850人，近期2015年设计人口6722人，远期2030年设计人口8072人。本镇对外交通方便，自然条件优越，物产丰富，镇中工业企业近期用水量254m3/d，远期用水量592.3m3/d。近期2015年镇区绿地面积为10.96hm2(不包括公共建筑用地内部绿地)，道路面积为15.67hm2。
2.2 常住人口
近期2015年，S镇常住人口约6722人；
远期2030年，S镇常住人口约8072人。
2.3自然概况
该镇地下水埋深较浅，水量丰富，地下水水质较好，为充分利用地下水，每天24小时，从井中连续抽水供给镇区使用。该镇冰冻线深度1.4m，年降水量400mm，城市最高温度42℃，最低温度-34℃，土壤以粘土为主，地下水补给主要靠河流补给，水位较稳定。
2.4水文资料
M河最低水位X+5.10m（P=97%），最高水位为X+19.6m（P=1%），最大流量18000m³/s，最小流量160m³/s，最大流速2.35m/s，最小流速0.3m/s，最大含沙量0.5kg/m³，最小含沙量0.002kg/m³。
2.5区域地质状况
本场地地震基本烈度为6度，地震动峰值加速度为0.05g，场地土属中软土，场地类别为Ⅲ类，属于适宜建设的一般性场地。场地土自上而下可分为二层，层杂填土：工程力学性质差，应予以清除。层粉土：分布连续稳定，该层承载力特征值fak=140Kpa，ES=5.1Mpa。基础类型建议采用条形基础，基础砌筑在此层上。地下水水位埋深大于10m，可不考虑其对基础的影响。场地土标准冻深为1.4m，属于季节性动土，场地土冻胀等级为Ⅰ级，冻胀类型为不冻胀。地基土冻胀等级为Ⅱ级，冻胀类别为弱冻胀。场地土对混凝土结构无腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。应根据《工业建筑防腐设计规范》（GB50046-95）采取相应防腐措施。场地地震基本烈度为Ⅵ度，可不考虑地震液化的问题。场地内无不良地质作用和地质灾害存在。该场地原为住宅区，有较多管道和原平房基础，施工方应予重视。场地内存在人造土洞及渗井。地基基坑开挖后需通知勘察单位进行验槽，若有其他问题在现场解决。
第三章 城镇供水规模与给水系统
3.1 供水规模
3.1.1 设计年限、设计人口
1、设计年限：
近期2015年，远期2030年
2、设计人口：
近期：6722人
远期：8072人
3.1.2 用水量标准
根据《S镇总体规划》及《室外给水设计规范》（GB50013-2006），同时参照新疆不同区域的实际情况，近期综合生活用水量标准取q=140L/(人·d)，远期综合生活用水量标准均取q=140L/(人·d)
3.1.3 时、日变化系数
根据S镇城镇用水量变化曲线确定用水的时变化系数。S镇城镇用水量变化曲线如下表所示：
表1 S镇最高日用水量变化曲线
时 间
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
流量(%)
2.28
2.28
2.2
2.27
2.31
3.39
4.64
5.15
时 间
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
流量(%)
5.29
5.15
4.92
4.77
4.7
4.62
4.86
5.21
时 间
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
流量(%)
5.62
5.51
5.41
4.84
4.25
3.84
3.51
2.98
根据数据统计，S镇城镇用水量时变化系数为：5.62/4.167=1.35。
3.1.4 设计用水量
1、综合生活用水量Q1
近期2015年：Q1=948.08m³/d
远期2030年：Q1′=1130.08m³/d
2、工业用水量Q2
根据对团部工业现状的调查和工业发展情况，工业用水量取：
近期2015年：Q2=254m³/d
远期2030年：Q2′=592.3m³/d
3、浇洒道路和绿地用水量Q3
S镇近期浇洒道路和绿地面积分别为156700m³和109600m³，远期分别为156700m³，109600m³。根据《室外给水设计规范》（GB50013-2006）浇洒道路和绿地用水均取,3L/(m2•d)，则浇洒道路和绿地用水量为：
近期2015年：Q3=798.9m³/d
远期2030年：Q3′=798.9m³/d
4、管网漏失水量Q4
城镇管网漏失水量一般按综合生活用水、工业企业用水和浇洒道路和绿地用水三项用水量之和的10%～12%计算。结合S镇的用水现状和经济发展状况，考虑S镇规模较小，本可研管网漏失水量取综合生活用水、工业企业用水和浇洒道路和绿地用水三项用水量之和的10%计算。
近期2015年：Q4=(Q1+Q2+Q3)×10%
=200.098m³/d
5、未预见水量Q5
未预见水量一般按综合生活用水、工业企业用水、浇洒道路和绿地用水和管网漏水量的8%～10%计算，本可研取10%计算。
近期2015年：Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)×10%
=220.1m³/d
6、消防用水量Q6
根据《建筑设计防火规范》，该镇人口近远期均按10000万人以下考虑，同一时间火灾次数为1次。一次灭火用水量10L/s，延续时间为2h，则近远期日消防用水量为：72m³
消防水量存入清水池中，正常情况下不得动用。
7、最高日设计流量Qd
近期2015年：Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=2421.2m³/d
远期2030年：Qd=Q1′+Q2′+Q3′+Q4′+Q5′=3050.75m³/d
根据以上计算确定S镇供水规模为：
近期2015年：Q=2421.2m³/d
远期2030年：Q=3050.75m³/d
8、给水管网设计流量
供水管网设计流量按最高日最高时流量计算：
近期2015年：Qj=37.83L/S
远期2030年：Qy=47.67L/S
3.2 给水水压
S镇规划区内的楼房最高为六层，根据规范要求，最大用水时镇区最不利用水点处的自由水头不小于28m，最大用水加消防时，最不利点自由水头不小于10m，本次设计水力计算依此数据计算水厂出水口处水压。
3.3管材选用
层杂填土：工程力学性质差，应予以清除。层粉土：分布连续稳定，该层承载力特征值fak=140Kpa，ES=5.1Mpa。
综合以上分析，结合S镇所需水压、外部荷载、土的性质、施工维护、综合造价等条件，确定本次工程采用给水PC管，承压能力150MPa。承插连接，沙石基础，管道管顶覆土厚度大于1.4m。

第四章 工程设计
4.1 设计参数
配水管网按近期设计，远期校核，设计流量按最高日最高时设计。S镇近期最高日供水水量为Qd=2421.2m3/d，远期最高日供水量Qd=3050.75m3/d，时变化系数Kh取1.35，近远期最高日最高时流量如下：
近期2015年：Qh=136.188m3/h
远期2030年：Qh=171.612m3/h
4.2 配水管网
为节约工程造价，此次S镇给水管网将尽量利用现状给水管道。
S镇给水管道沿南北方向布置时，管道布置在南侧，管道沿东西方向布置时，管道均布置在道路的东侧。因此，以团结路给水管道为给水主干管；横向的给水分干管分别设在健康路、北环路、南环路上，并彼此连成环状保证供水的安全性。新建配水管道见表4-1所示：
表4-1 新建管道一览表
序号
管径（mm）
近期建设（m）
远期建设（m）
总计（m）
1
200
329

329
2
150
345

345
3
100
5151
1122
6273
4

5
合计
5825
1122
6947
4.3管网平差计算
1.58-0.554 ======================================================================
迭代次数= 8
======================================================================
环号= 1
闭合差= .014
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1 207 100 .48 -3.77 5.71 -1.18 .3136
2 390 100 .06 -.46 .14 -.05 .1204
3 207 100 .42 3.30 4.49 .93 .2817
4 390 100 .16 1.27 .83 .32 .2541
sqtotal= 1.469 dq= .00
======================================================================
环号= 2
闭合差= .019
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1 259 100 .66 -5.16 10.09 -2.61 .5069
2 329 200 .57 -17.98 3.19 -1.05 .0584
3 61 150 .52 9.18 3.89 .24 .0258
4 284 100 .72 5.65 11.94 3.39 .5999
5 390 100 .06 .46 .14 .05 .1204
sqtotal= 1.837 dq= .01
======================================================================
环号= 3
闭合差= .028
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1 449 100 .20 1.58 1.22 .55 .3454
2 281 100 .94 -7.37 19.47 -5.47 .7428
3 259 100 .66 5.16 10.09 2.61 .5069
4 207 100 .48 3.77 5.71 1.18 .3136
5 280 100 .40 3.15 4.13 1.16 .3674
sqtotal= 1.837 dq= .01
======================================================================
======================================================================
迭代次数= 5
======================================================================
环号= 1
闭合差= -.019
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1 207 100 .75 -5.92 12.99 -2.69 .4544
2 390 100 .13 -1.01 .55 -.22 .2144
3 207 100 .59 4.65 8.35 1.73 .3719
4 390 100 .33 2.62 2.97 1.16 .4422
sqtotal= 2.712 dq= .00
======================================================================
环号= 2
闭合差= -.021
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1 259 100 .86 -6.75 16.57 -4.29 .6355
2 329 200 .83 -26.08 6.31 -2.07 .0796
3 61 150 .63 11.08 5.48 .33 .0302
4 284 100 .96 7.55 20.40 5.79 .7670
5 390 100 .13 1.01 .55 .22 .2144
sqtotal= 3.391 dq= .00
======================================================================
环号= 3
闭合差= -.042
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1 449 100 .65 5.08 9.82 4.41 .8677
2 281 100 1.77 -13.87 56.71 -15.94 1.1490
3 259 100 .86 6.75 16.57 4.29 .6355
4 207 100 .75 5.92 12.99 2.69 .4544
5 280 100 .85 6.65 16.10 4.51 .6781
sqtotal= 3.391 dq= -.01
======================================================================
======================================================================
迭代次数= 4
======================================================================
环号= 1
闭合差= .003
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1 207 100 .05 .41 .12 .02 .0591
2 390 100 1.03 -8.10 23.22 -9.06 1.1183
3 207 100 .94 7.38 19.52 4.04 .5478
4 390 100 .75 5.87 12.81 4.99 .8506
sqtotal= 1.695 dq= .00
======================================================================
环号= 2
闭合差= .009
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1 449 100 .68 5.31 10.65 4.78 .9006
2 281 100 .48 -3.74 5.64 -1.58 .4233
3 259 100 .91 -7.14 18.39 -4.76 .6667
4 207 100 .05 -.41 .12 -.02 .0591
5 280 100 .48 3.77 5.70 1.60 .4238
sqtotal= 2.119 dq= .00
======================================================================

4.4管道接口、基础及管道附属设施
4.4.1 管道接口、基础
本工程给水管材均采用PC管，管道接口采用承插接口。基础采用沙石基础。
4.4.2 管道附属设施
根据城镇气象特征及地形特点，保证供水安全前提下，充分考虑安全性又不可埋设太深而造成工程费用增大，城镇给水管中心平均埋深1-1.2m左右，管道铺设方式采用直埋方式。
给水干管上的阀门设在连接管的下游，以使阀门关闭时，尽可能少影响支管的供水，支管与干管连接处，一般在支管上设置阀门以便支管检修不影响干管供水，本工程阀门井主要设在十字路口及丁字路口处，采用钢筋混凝土阀门井，在地势较低处设置的排水井，在地势较高处设置排气井。

第五章 主要设备及材料表
S镇给水工程的工程量主要为城镇的给水管网及其附属构筑物。因此，本工程中给水工程的工程量中主要包括水厂相关实施和设备的配备。

第六章 结论及建议
6.1 结论
1、随着S镇城镇建设的逐步实施，作为基础设施当中的重要组成部分——给水工程项目的建设已迫在眉捷。该项目的建设对于加快小城镇建设速度，改善S镇环境面貌，提高人民的生活水平有很强的现实意义。
2、本次拟新建给水管网5825m，管径100至200。
6.2 建议
1、建议当地政府尽快落实与项目建设有关的优惠政策，使该工程尽早产生社会效益、经济效益。
2、建设单位应积极组织力量，进行管网管线的施工图设计工作，进一步调查、统计团部基础设施建设情况，为项目下一阶段工作做好准备。
3、S镇应尽快落实S镇近期建设区域的实施性详细规划，为基础设施建设的下一步工作提供详细准确的基础资料。