给水排水工程毕业设计论文--皖北A城镇给水工程设计.docx

安徽工程大学本科毕业设计（论文）专 业： 给水排水工程 题 目： 皖北A城镇给水工程设计作 者 姓 名： 李 欣 奇 导师及职称： 赵伟讲师 导师所在单位： 建筑工程学院 2016年 6月 10日安徽工程大学本科生毕业设计（论文）任务书 2016 届 建筑工程 学院 给排水科学与工程 专业学生姓名：李欣奇 毕业设计（论文）题目中文：皖北A城镇给水工程设计 英文：Design of Water Supply Engineering of A City in Northern Anhui 原始资料1、 皖北A 城镇平面图，比例： 1：10000 ，等高线每隔 1 米一根。2、城市分区及人口密度：I区 280 人/公顷，面积 560 公顷；II区 340 人/公顷，面积 413 公顷。3、该城居住区房屋的卫生设备情况：I区 室内有给水排水卫生设备，无淋浴设备 ；II区 室内有给水排水卫生设备和淋浴设备 。4、该城房屋的平均层次：I区 5 层；II区 7 层。5、工业用水情况：该城有下列工业企业，其位置见城市平面图。（1） A 工厂：日产量6T/d ，单位产品用水量 300m3 /T ，工人总数 600人，分 3 班工作，热车间占10%。第一班 200 人，使用淋浴者 60 人，其中热车间 20 人；第二班 200 人，使用淋浴者 60 人，其中热车间 20 人；第三班 200 人，使用淋浴者 60 人，其中热车间 20 人。（2） B 工厂：日产量10T/d ，单位产品用水量 260 m3 /T，工人总数 800人，分 2 班工作，热车间占 50 %。第一班400人，使用淋浴者300人，其中热车间 200人；第二班400人，使用淋浴者300人，其中热车间 200人；6、由城市给水管网供水的火车站用水量 360 m3/d。要求城市管网均匀供水，对水压无特触要求，如水压不够，自行局部加压解决。7、自然概况：城市土壤种类 亚粘土 ，冰冻线深度 0.12 m；地下水位深度 8 m，年降水量 900 mm；城市温度：最高温度 40 ，最低温度 -8 ，年平均温度 22 ；主导风向：夏季 东南风 ，冬季 西北风 ；自来水厂处的土质种类 亚粘土 ；地下水位深度8 m。8、地面水源：（1）流量：最大流量 30000 m3/s；最小流量 3500 m3/s。（2）最大流速 3.5 m/s，最小流速 0. 35 m/s。（3）水位：最高水位 60 m；常水位 55 m；最低水位 50 m。（4）最低水位时的河宽 2500 m。9、水源水质分析结果：编 号名 称单 位分析结果1水的臭和味级无异臭、异味2混浊度mg/L3NTU3色度度（铂钴色度单位）6.54总硬度mg/L（以CaCO3计）90碳酸盐硬度mg/L45非碳酸盐硬度mg/L45钙硬度mg/L20镁硬度mg/L205pH值6.5-8.56碱度mg/L167溶解性固体mg/L2808水温最高温度29最低温度-39大肠杆菌个/mL410、居住区生活用水量逐时变化：本设计选用的为（ D ）时间ABCDEFG011.041.101.503.002.141.851.17120.950.701.503.202.061.701.16230.950.901.502.502.031.381.18341.201.101.502.502.121.191.79451.651.300.503.503.081.542.82563.413.913.504.303.454.144.48676.846.614.504.505.506.286.14786.845.845.504.905.006.696.68896.217.046.255.905.406.365.869106.126.696.255.305.306.105.8510115.586.176.254.904.955.875.4411125.486.316.254.704.455.164.9812134.976.625.004.404.215.255.2813144.815.235.604.104.255.064.6614154.115.595.604.103.804.104.6515164.184.766.004.403.314.255.0816174.524.246.004.303.804.554.5117184.935.995.504.304.054.345.4818195.146.975.004.504.404.195.5919205.665.664.504.505.704.655.3020215.803.054.304.506.304.804.5421224.912.013.004.206.354.273.2522233.051.423.004.205.804.172.5523241.650.791.503.302.552.111.56 毕业设计（论文）任务内容1、毕业设计内容：1）水质水量计算；2）处理要求决定；3）工艺方案论证；4）技术经济比较；5）工艺设计计算；6）运行调试说明；7）设计图纸绘制；8）设计文件编制；9）项目介绍；10）最终答辩。2、毕业设计的计算说明书应包括下列内容：1）绪论 2）给水管网，其中包括：水量计算，管网定线，方案选择，用水曲线，供水曲线绘制，管网平差，平差校核计算，选泵，请水池容积计算（方案中设有水塔或高地水池时，应包括水塔、高地水池容积计算），方案比较与选定。3）给水处理，其中包括：给水处理方法的阐述；各处理构筑物的设计计算，水厂总平面布置、高程布置及卫生防护带的确定。4）水泵站的设计计算说明。5）根据概算指标作出城市给水管道的总概算和成本计算。注：计算说明书（采用A4打印）页数在80120页范围内。3、毕业设计图纸数量1）城市给水管网总平面图1张，比例：1：50001：10000 。2）净水厂总平面图及高程布置图1张，比例：1：500。3）单体构筑物平面图和剖面图5张（指导教师商定），比例：1：501：200。4）二泵站工艺图1张，比例：1：501：100。4、应提交的设计成果：设计计算说明书和设计图纸纸质的和电子的。5、设计期限：设计和答辩共15周（115周）（2016年02月2016年06月）。指导教师（签字）教研室主任（签字）批 准 日 期接受任务书日期完 成 日 期接受任务书学生（签字）皖北A城镇给水工程设计摘 要随着我国经济的发展，环境污染也越来越严重，尤其是人类赖以生存的淡水资源受到很大的威胁，使人们对水质、水量的要求越来越高，这就要求给水排水工程专业人员予以城市给水系统合理的规划和设计。给水系统是城市和工况企业的一项重要的基础设施，主要由取水工程、净水工程、输水管渠、城市管网、泵站以及其他调节构筑物构成。本设计为某城镇给水工程设计。综合各方面的情况，采用如下净水工艺流程：管式混合机械絮凝平流沉淀V型滤池过滤液氯消毒。本设计说明书主要内容包括：设计原始资料；取水、净水、输水工程主要构筑物工艺设计计算以及附录等。关键词：给水工程设计；供水管网；净水工艺；泵站设计；调节构筑物Design of Water Supply Engineering of A City in Northern Anhui ABSTRACTWith the development of economy in our country, environmental pollution is becoming more and more serious, the survival of humans, especially threatened by a lot of fresh water resources,so that people on the water quality and quantity have become increasingly demanding,which requires water and wastewater engineering professionals in urban water supply systems to be reasonable planning and design.Water supply system is a city and the working conditions of critical infrastructure enterprises, mainly composed of water works, water works, drainage pipes, pipe network, pumping stations and other regulatory structures.The Design for a water supply project towns. Consolidation of all aspects of water using the following process: mixing tubemechanical flocculationadvection precipitation v-filter filterschlorine disinfection.The design of brochures main contents include : design original information,Water, water purification and water main structures of the project design and appendices.Key words：The design specification includes; Water supply pipe network; Water purification process; The design of pump station; Regulation structuresII目录摘 要IABSTRACTII引 言VI第1章 绪论11.1 设计概述11.2 可行性方案确定3第2章 设计水量计算42.1 用水量计算42.2 设计水量4第3章 输配水工程设计计算63.1 管网定线63.2 管网水力计算6第4章 净水厂工艺选择与设计计算164.1 厂址选择164.2 工艺流程的确定164.3 混合194.4 格栅絮凝池234.5 平流沉淀池264.6 V型过滤池284.7 加氯间的设计计算394.8 清水池设计计算41第5章 二级泵站445.1 二级泵站扬程445.2 二级泵站44第6章 取水工程设计496.1 自流管设计496.2 取水头部设计计算496.3 集水室506.4 取水泵站51第7章 净水厂总体布置576.1 净水厂平面布置576.2 净水厂高程布置58结论与展望60致 谢61参考文献62附 录63插图清单图4-1 工艺流程图19图4-2 投药系统布置图20图4-3 管式静态混合器22插表清单表3-1 沿线流量计算7表3-2 节点流量计算8表4-3 界限流量表9表4-1 絮凝池比较17表4-2 沉淀池比较17表4-3 滤池比较18表4-4 投加方法比较20表4-5 清水池调节计算表42表6-1 水厂处理构筑物水头损失51表7-1 净水构筑物水位标高计算59引 言随着我国经济技术的高速发展，人民生活水平显著提高。如何解决水资源匮乏问题一直是困扰水处理工作者的一个难题。我国是一个人均水资源量十分贫乏的国家，用水需求量日益增加，水质的要求也日益严格，目前严重的水污染，更加剧了水资源的紧张局面，缺水已成为城市与工业发展的重要限制条件之一。长期以来，给水工艺仍然是混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒几个阶段，宏观上理论上尚无重大突破，然而在微观上，净化工艺确不断地改进，对给水处理的认识也不断地更新。理论的继续深化，促进了给水工艺水平的提高。传统工艺、理论主要是建立在以粘土胶体微粒和致病细菌为主要工作对象的基础上，随着污染程度的日益加剧和污染源的逐渐增多，污染物品种的多样化，为给水处理工作者带来新的课题。现在给水工程较以往的任何时候都更加注意原水的预处理工作和在传统工艺后面的深度处理，这是当前发展最快的方面，也是我国和国外给水工艺水平主要差距所在。将各种预氧化处理(臭氧、高锰酸钾、二氧化氯、过氧化氢)、生物处理和活性炭吸附与常规处理联合起来，优化组合新的深度净水工艺，是当前我国受污染水源水水质净化的基本技术对策。 现代水处理工艺采用自动控制技术监控生产过程已是一种趋势，当前发达国家给水程序中的自动监控技术已经发展到较高水平，随着国民经济与工业生产的发展，给水过程的自动监控技术在我国也得到了迅速发展。 在未来的发展中，中国供水行业将以提高水质为目标，加速技术进步，水质应逐步达到国际先进标准。 进一步发展小城镇和农村供水事业，提高农民用水普及率。加大污水处理的投资，提高水的利用率，有效保护水资源。进一步提高供水的安全可靠性。推广应用计算机调度和自动控制系统，降低能耗、药耗和漏耗。建立供水、排水、污水处理管理一体化的，包括科研、设计、运行和设备制造的水工业体系，在总体上达到或接近国际先进水平。VI第1章 绪论1.1 设计概述1.1.1 设计原始资料1.1.1.1 城市平面图 皖北A 城镇平面图，比例： 1：1000 ，等高线每隔 1 米一根。1.1.1.2 城市分区及人口密度：I区 280 人/公顷，面积 560 公顷；II区 340 人/公顷，面积 413 公顷。1.1.1.3 该城居住区房屋的卫生设备情况：I区 室内有给水排水卫生设备，无淋浴设备 ；II区 室内有给水排水卫生设备和淋浴设备 。1.1.1.4 该城房屋的平均层次：I区 5 层；II区 7 层。1.1.1.5 工业用水情况：该城有下列工业企业，其位置见城市平面图。（1） A 工厂：日产量6T/d ，单位产品用水量 300m3 /T ，工人总数 600人，分 3 班工作，热车间占10%。第一班 200 人，使用淋浴者 60 人，其中热车间 20 人；第二班 200 人，使用淋浴者 60 人，其中热车间 20 人；第三班 200 人，使用淋浴者 60 人，其中热车间 20 人。（2） B 工厂：日产量10T/d ，单位产品用水量 260 m3 /T，工人总数 800人，分 2 班工作，热车间占 50 %。第一班400人，使用淋浴者300人，其中热车间 200人；第二班400人，使用淋浴者300人，其中热车间 200人；1.1.1.6 由城市给水管网供水的火车站用水量 360 m3/d。要求城市管网均匀供水，对水压无特触要求，如水压不够，自行局部加压解决。1.1.1.7 自然概况：城市土壤种类 亚粘土 ，冰冻线深度 0.12 m；地下水位深度 8 m，年降水量 900 mm；城市温度：最高温度 40 ，最低温度 -8 ，年平均温度 22 ；主导风向：夏季 东南风 ，冬季 西北风 ；自来水厂处的土质种类 亚粘土 ；地下水位深度8 m。1.1.1.8 地面水源：（1）流量：最大流量 30000 m3/s；最小流量 3500 m3/s。（2）最大流速 3.5 m/s，最小流速 0. 35 m/s。（3）水位：最高水位 28 m；常水位 22 m；最低水位 18 m。（4）最低水位时的河宽 2500 m。1.1.1.9 水源水质分析结果：编 号名 称单 位分析结果1水的臭和味级无异臭、异味2混浊度mg/L3NTU3色度度（铂钴色度单位）6.54总硬度mg/L（以CaCO3计）90碳酸盐硬度mg/L45非碳酸盐硬度mg/L45钙硬度mg/L20镁硬度mg/L205pH值6.5-8.56碱度mg/L167溶解性固体mg/L2808水温最高温度29最低温度-39大肠杆菌个/mL41.1.1.10 居住区生活用水量逐时变化：本设计选用的为（ D ）时间ABCDEFG011.041.101.503.002.141.851.17120.950.701.503.202.061.701.16230.950.901.502.502.031.381.18341.201.101.502.502.121.191.79451.651.300.503.503.081.542.82563.413.913.504.303.454.144.48676.846.614.504.505.506.286.14786.845.845.504.905.006.696.68896.217.046.255.905.406.365.869106.126.696.255.305.306.105.8510115.586.176.254.904.955.875.4411125.486.316.254.704.455.164.9812134.976.625.004.404.215.255.2813144.815.235.604.104.255.064.6614154.115.595.604.103.804.104.6515164.184.766.004.403.314.255.0816174.524.246.004.303.804.554.5117184.935.995.504.304.054.345.4818195.146.975.004.504.404.195.5919205.665.664.504.505.704.655.3020215.803.054.304.506.304.804.5421224.912.013.004.206.354.273.2522233.051.423.004.205.804.172.5523241.650.791.503.302.552.111.561.1.2 设计内容1.1.2.1 设计用水量的计算，供水规模的确定1.1.2.2 取水工程设计计算1.1.2.3 输配水管网设计计算1.1.2.4 给水处理厂工艺选择与设计计算1.2 方案确定城市有一条河流，根据该河流的水文特点，拟采用地表水即该河流为供水水源。在此河流的上游建立取水构筑物和净水厂，取水头部设在河流上游的顺直河道上，河床水深大，水质好，没有排污口以及大型轮渡码头。水厂就近城市边缘和水源点，减少输水管的造价，便于集中运行管理。考虑到城市的自然分区和地形特点，采用统一给水。由于水塔的设计容积极为庞大，造价高，且调节能力有一定限制，这与城市的发展是不适应的，水塔将逐步失去控制调节能力，因此水塔不予采用。63第2章 设计水量计算2.1设计水量设计用水量是根据设计年限内用水单位数，用水定额和用水变化情况所预测的用户日用水量，设计用水量包括下列用水：（1） 居民生活用水量（2） 工业企业生产用水量（3） 工业企业工人生活和淋浴用水量（4） 公共建筑用水量（5） 城市绿化和浇洒绿地用水量（6） 未预见用水量和管网漏失水量（7） 消防用水量 该城市在查表知生活综合用水定额为二区，人口总数不足50万，为中小城市，最高日生活用水定额为220-370L/（capd），取350，用水普及率取100%，工业用水重复率为0。2.2设计水量计算2.2.1 居民生活用水量Q1Q1 =qNf=(280803100%350)/1000=78694 m3 /d式中 q 综合用水定额，L/（capd）； N城市人口数； f 自来水普及率，%；2.2.2 工业企业生产用水Q2 ： 工厂A日生产水量q1=6300=1800 m3/d 工厂B日生产水量q2=10260=2600 m3/dQ2=q1+q2=1800+2600=4400 m3/d2.2.3 工业企业工人生活和淋浴用水Q3工业企业内工作人员生活用水量和淋浴用水量可按工业企业设计卫生标准。工作人员生活用水量应根据车间性质决定，一般车间采用每人每班25L，高温车间采用每人每班35L。工作人员的淋浴用水量，可参照给水工程附录表2的规定，根据车间的卫生特征，一般车间采用每人每班40L，高温车间采用每人每班60L，淋浴时间在下班后一小时内进行。A工厂所有车间生活淋浴用水为： a=(354025+36035+36040+32060)/1000=57.6 m3/dB工厂所有车间生活淋浴用水为：b=(240025+240035+210040+220060)/1000=80.0 m3/dQ3=a+b=137.6 m3/d2.2.4 城市绿化和浇洒道路用水Q4Q4=（Q1+Q2+Q3)20%=16646.32 m3/d所以，总用水量：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=78694+4400+137.6+16646.32=99877.92 m3/d2.2.5 未预见水量和管网漏失水量Q未未预见以及漏失水量一般可以按最高日用水量的15%-25%计算，此设计中采用20%。Q未=20%Q=19975.58 m3/d 最高日设计用水量：Qd=(1+20%)Q=119853.50 m3/d 取12万m3/d 2.2.6 消防用水该城市人口不足30万，根据规范要求，一次灭火用水量采用标准55L/s，同一时间内的火灾次数为2次，灭火时间一小时。则消防用水量：Q消防=5521=110 L/s2.2.7最高日最高时设计流量居住区生活用逐时变化选用任务书中的（D）则: Qh=120000=169784 m3/d=1965.09 L/s第3章 管网水力计算3.1管网定线3.1.1 管网定线原则(1) 管线应均匀地分布在整个给水区域内，满足用户对水量和水压方面的要求，并保持输送的水质不受污染。(2) 供水安全可靠，当局部管线发生故障时，应保证不中断供水或尽可能缩小断水的范围。(3) 供水布置应力求线路最短，并尽量减少穿越障碍物等，以减少特殊工程，降低管网造价和经营管理费用。(4) 应从现状入手，符合给水区域总体规划的要求，并为管网分期建设留有充分的发展余地。3.1.2管网定线的基本步骤和要求干管定线时可按下列步骤和要求进行：（1） 根据水源（二级泵站）、大用户或水塔等调节构筑物的位置确定供水区域的主要供水流向，即水源与大用户、调节构筑物的连线方向，以此控制干管的基本走向。 （2）按主要流向确定接近平行布置得干管条数和大致位置，干管之间距一般为500800m左右。有时为了保证供水可靠，还应在干管和干管之间的适当位置设置连接管，（连通管）以形成环状管网，连接管的作用在于局部干管发生故障关闭时，干管与干管、连接管与连接管之间距的大小，主要取决于供水区域大小和供水的要求，一般在保证要求的前提下，干管和连接管的数量尽量减少，以节约投资。(3) 按下列要求校核对干管（或连接管）的具体位置：按规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下敷设，以利于施工和维护管理；干管应从两侧用水量较大的街区通过，其延伸方向应与主要流向保持一致，并以最短距离到达主要用水区、大用户和调节构筑物（水塔或高地水池等），以提高干管的配水效率，降低工程造价和动力费用。干管应尽可能布置在较高位置，以降低干管内的水压，增加管道的供水安全性。管线在道路下的平面和高程应符合城镇或厂区管道综合设计的要求。(4) 干管定线时，应该为将来分期建设留有余地。3.2管网水力计算3.2.1节点流量计算设计采用统一供水方案管网图形由许多管段组成。沿线流量是指供给该管段两侧用户所需流量。节点流量是从沿线流量得出的并且假设是在节点集中流出的流量。在管网水力计算过程中，首先需求出沿线流量和节点流量。3.2.2比流量计算（1） 干管单位长度的流量，叫做比流量：Qs=式中 Qs比流量，L/(sm)； Q管网总用水量，L/s； q大用水集中用水量总和，L/s； l干管总长度，m，不包括穿公共建筑物地区的管线；只有一侧水的管线，长度按一半计算。本设计中，管网总用水量按最高时设计水量计算，Q=1965.09L/s本设计中，大用户集中用水量包括：工厂A和工厂B，总和为：30.53+44.05=74.58L/s管网的长度： l =17669m；因此，比流量为3.2.3沿线流量由比流量求沿线流量的公式如下：式中 l该管段的长度，m。计算结果如表3-1所示。表3-1 沿线流量计算管段编号管段长度配水长度管段沿线流量1000210511051112.46345545548.69420862086223.20532132134.35610371037110.9671099 1099117.598988988105.72911491149122.941079779785.281110451045111.821274637339.911373736939.4814105652856.5015986986105.501678639342.05171870935100.051810661066114.0619990990105.932063663668.052124324326.002211181118 119.633.2.4 节点流量管网任意一节点i的节点流量为：（3-3）式中 折算系数，取0.5。即任一节点i的节点流量等于与该点相连各管段的沿线流量总和的一半。表3-2 节点流量计算节点编号节点流量1-1965.09276.193212.534135.955128.786132.477167.148224.339212.771095.611147.9912102.0313173.131486.9915159.811672.823.2.5 流量分配管网流量分配时，为保持水流的连续性，每一节点必须满足节点流量平衡条件：即流入任一节点的流量必须等于流离该节点的流量。若规定流入节点的流量为负，流离节点的流量为正，则上述平衡条件可表示为：式中 qi为节点i的节点流量，L / s；qij为连接在节点i上的各管段流量，L / s。环状管网流量分配的方法和步骤：（1）首先在管网图上确定出控制点的位置，并根据配水源、控制点、大用户及调节构筑物的位置确定管网的主要流向。（2）参照管网主要流向拟定各管段的水流方向，使水流沿最近的路线输水到大用户和边远地区。（3）从配水源到控制点、大用户、调节构筑物之间选定主要的平行供水路线（主要干管），主要干管条数视管网的布置情况而定。（4）根据管网中各管线的地位和功能来分配流量。3.2.6 确定干管管径给水管网各管段的管径，应按最高日最高用水时各段的计算流量来确定。当管段流量已知时，管径可按下式计算确定：式中：q 为管段通过的计算流量，m3 / s； v 为管内流速，m / s。管径的确定不仅跟管段流量有关，而且还跟流速有关。而且当管径越大，管网造价就越高，所以管径的确定要根据流速造价等几个方面来考虑。我们选管径根据经济流速来和界限流量表来确定，即：100管径400时 管段流速在0.6m/s-0.9m/s管径400时 管段流速在0.9m/s-1.4m/s表3-3 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）100935068-96700355-4901509-1540096-130800490-68520015-28.5450130-168900685-82225018.5-45500168-2371000822-112030045-68600237-3553.2.7 最不利点选择由于输水管和管网中存在水头损失，以至离泵站越远的地方自由水压下降越多，而地形越高之处，自由水压也低，所以二泵站的扬程应使离心泵站远和地形高的地点，达到规定的自由水压。只要这个点的水压符合要求，全管网的水压就有了保证。这个点就是在平差前要初步选定的供水最不利点。3.2.8 管网平差本设计采用计算机平差。闭合差小于0.01。平差结果如下：= 迭代次数=27 = 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) -