毕业设计住宅小区给水排水管网综合设计.doc

学号：08434125常 州 大 学毕业设计（论文）（2023届）题 目 常州市聚湖半岛住宅社区给水排水管网综合设计 学 生 杨秋荣 学 院 环境与安全工程学院专 业 班 级 给水082 校内指导教师 彭明国 专业技术职务 高工 校外指导老师 专业技术职务 二一二年六月常州聚湖半岛社区给排水管网综合设计摘要： 给水排水工程是城市重要基础设施之一， 随着社会经济和城市建设的不断发展，城市基础设施及功能的不断完善，城市发展对给水排水工程的设计和建设提出了更高规定。课题重要研究常州市聚湖半岛社区室外给水、污水和雨水管线的综合设计，建立该住宅社区完善的给水排水管网系统。结合常州市城市规划有关规范，进行给水管网布置、管网定线的优化设计及管网的技术经济计算，建立污水管网和雨水管网水力模型，计社区给排水水量，进行可靠的水力计算及校核，完善给水、污水及雨水的平面和主干管纵剖面布置，合理选用给排水管道材料，综合好城市地下管线。提出了一套完整的住宅社区给水排水综合管网方案，并进行了给水排水管网工程设计和运营管理的优化，保证了社区给水排水管网的安全、环保和可连续发展。关键词：常州市、给排水、管网、社区。The integrated design of community water supply and drainage pipe network together in Changzhou lake peninsulaAbstract: water supply and drainage engineering is one of the main city infrastructure, along with the social economy and the continuous development of city construction, the city infrastructure and the continuous improvement of the function, development of city water and wastewater engineering design and construction raised taller requirement. The main research topic a district of changzhou city water supply, sewage and outdoor rain pipeline integrated design, build the residential area perfect water pipe network system. Combined with changzhou city planning related codes, water distribution network, and the pipeline layout for the optimization design of the line and network technology economic calculation, building up sewage pipe network and the rain hydraulic model, plan of water supply and drainage area, reliable hydraulic calculation and checking, improve water supply, sewage and rainwater plane and ZhuGanGuan ZongPouMian ? layoutKeywords: changzhou, water supply and drainage, and the pipeline, the village.目录1 引言11.1 工程概况11.2 设计说明11.2.1 设计依据11.2.2 设计内容21.2.3 设计目的22 给水管网设计32.1 给水管网设计说明32.1.1 给水系统基本概念32.1.2 给水方式的拟定32.1.3 给水管网布置形式32.1.4 给水管网定线42.2 给水管材选择和接口形式52.2.1 给水管材选择52.2.2 接口形式52.3 给水管道的布置与敷设62.4 给水管网设计计算62.4.1 设计用水量62.4.2 沿线流量82.4.3 节点流量92.4.4 给水管的管径计算122.4.5 消防校核143 污水管网设计173.1 排水管网设计说明173.1.1 排水系统的体制选择173.1.2 排水系统的布置形式183.1.3 排水管道定线193.2 排水管材选择和污水管道衔接193.2.1 排水管材选择193.2.2 污水管道的衔接203.2.3 污水检查井的设立203.3 污水管道的布置与敷设203.4 污水管网设计计算213.4.1 生活污水设计流量的拟定213.4.2 比流量的拟定223.4.3 污水管道水力计算设计参数223.4.4 干管设计流量计算243.4.5 干管水力计算244 雨水管网设计284.1 雨水管网设计说明284.1.1 雨水管渠设计内容284.1.2 雨水管渠系统平面布置原则284.1.3 雨水管渠系统的设计环节284.2 雨量分析的几个要素284.2.1 降雨量284.2.2 降雨历时284.2.3 暴雨强度284.2.4 降雨面积和汇水面积284.2.5 暴雨强度公式284.3 雨水管渠设计流量的拟定284.3.1 设计流量公式284.3.2 径流系数 的拟定284.3.3 设计重现期 P的拟定284.3.4 集水时间 t 的拟定284.4 雨水管网设计计算284.4.1 雨水管渠水力计算的设计参数284.4.2 汇水面积的拟定284.4.3 雨水干管水力计算285 给排水管道平面图和纵剖面图的绘制286 结论281 引言随着现代城市建设高速发展，人民生活水平的不断提高，人们对环境的规定越来越高，除了人车分流的基本规定外，小桥流水、鸟语花香已成为社区景观建设的基本元素，对于给排水的规定也是如此，好的环境能改善一个人的心情，当然涉及给排水管网，并且大型社区的设备用房往往面积大，布置复杂，且绝大部分都设立在地下。上述种种因素都使得面积大型化、功能多样化、布置复杂化成为社区建设的必然趋势。由此给大型居住区的给排水、雨水、消防等总体管网设计也带来了很多新的问题。于是，运用有限的土地资源和狭窄的空间，选择一种综合、安全而又经济合理的管网系统，给建筑设计者在给排水设计规划中带来了新的挑战。1.1 工程概况本设计依据国家现行的设计和施工规范以及提供的总平面图进行。设计对象为一公共配套设施较为齐全的住宅社区，设计范围为道路红线范围内的室外给水排水管道。社区占地面积和布置情况等参数详见总平面图，综合用水量标准为310升/人天。生活、消防、绿化及公共建筑用水均接市政给水管道，具体定额参见相关规范，管网最低水压为 0.32MPa，室外消火栓间距不得大于 120m，排水体制采用雨污分流制，雨、污水最终分别接入市政雨水和污水干管，规划室外地坪标高为 5.90m，污水管起点埋深不小于0.80m， 雨水管埋深设为1.00m。 该社区设计暴雨重现期为1年， 综合径流系数取0.50.7。社区地质良好， 为亚砂土、 亚粘土、 砂卵石组成， 厚度 512m， 地基承载能力在 1.6kg/cm2以上，设计地震烈度按 8 度计算。1.2 设计说明1.2.1 设计依据（1）常州市聚湖半岛住宅社区规划总平面图； （2） 常州市城市总体规划（2023-2023） ； （3） 给水排水设计手册（112）M北京：中国建筑工业出版社； （4） 给水排水制图标准 （GB/T 50106-2023）； （5） 建筑设计防火设计规范 （GB50016-2023）； （6） 高层民用建筑设计防火设计规范 （GB 50045-95）2023 年版； （7） 建筑给水排水设计规范 （GB50015-2023； （8） 室外给水设计规范 （GB50013-2023）； （9） 室外排水设计规范 （GB50014-2023）； 1.2.2 设计内容（1）根据提供的总平面图和设计原始资料说明给排水管线布置的原则，选择合理的管网布置形式以及给水排水定线方案，并阐述采用的管材、埋设深度、接口形式，雨水口、检查井和消火栓的布置原则；最终进行室外给水、污水及雨水管网的优化设计。 （2）在进行给水排水管网设计时，要综合考虑市政工程管线，合理安排地下各种管线，严格按照地下管线布置原则进行布管，有效运用路面以下空间，以达成缩短工期，节省工程投资，发明较好的经济效益和社会效益的目的。 （3）在完毕给水排水管网合理定线、管网水力计算及校核的前提下，分别绘制给水、污水、雨水管线的平面布置图及主干管纵断面图，并进行设计计算说明书的撰写。1.2.3 设计目的在满足科学、经济、合理规定的前提下合理布置给水排水管线，选择合理的管网布置形式，并对给水排水管网进行水力计算及校核，完善给水、污水及雨水的平面布置图和主干管纵断面图，设计出一套完整的住宅社区给水排水综合管网方案。 （1）根据常州市供水的原则：水质优良、水量充足、保证水压、经济合理、安全性高，该社区给水管网建设应以提高供水安全性为重要目的，采用环状网提高用水可靠性；同时合理布置管线，严格按照干管和支管布置原则定线，根据本地供水质量、工程造价等因素，选择经济合理的管材。 （2）在遵守常州市城市排水管理条例的前提下，选择合适的排水布置形式，进行合理的雨、污分流制管网定线，保证居民生活生产污水及雨水的及时排放；同样根据本地具体情况选择合适管材，实现经济、合理、科学的管网设计。 （3）通过对住宅社区给水排水管网的综合设计，培养我们自身对给水排水工程专业及相关知识的综合运用能力和工程实践能力，增强自身的工程意识，培养具有开展研究和应用开发的初步能力。 2 给水管网设计2.1 给水管网设计说明2.1.1 给水系统基本概念给水系统是保证城市、工矿公司等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统。给水系统通常由取水构筑物、水解决构筑物、泵站、输水管渠和管网、调节构筑物等工程设施组成，其任务是从水源取水，按照用户对水质的规定进行解决，然后将水输送到用水区，并向用户配水1。 给水管网系统是给水系统的重要组成部分，其基本任务是保证将水源的原料水（原水）送至水解决构筑物及符合用户用水标准的水（成品水）输送和分派到用户2。2.1.2 给水方式的拟定 给水方式即指建筑内部给水系统的供水方案3，根据建筑给水排水设计规范中3.3.1 和 3.3.2 规定：居住社区的室外给水系统，应尽量运用城市市政给水管网的水压直接供水，当市政给水管网的水压、水量局限性时，应设立贮水调节和加压装置；居住社区的加压给水系统，应根据社区规模、建筑高度和建筑物的分布等因素拟定加压泵张的数量、规模和水压。 给水方式的选择原则有3： 内部给水系统应尽量运用外部给水管网的水压直接供水； 高层建筑给水系统的竖向分区，应根据使用设备材料性能、维护管理条件、建筑层数和室外给水管网水压等合理拟定；通常 1012层划分为一个供水区。 由常州聚湖半岛社区规划总平面图可知，该社区面积约为9.8 万平方米，最高楼层数为6，而市政管网最低水压为 0.32Mpa。对层高不超过 3.5m 的民用建筑，给水系统所需的压力 H（自室外地面算起） ，可用经验法估算4：1 层（n=1）为 100kPa，2层（n=2）为 120 kPa，3 层（n=3）以上每增长一层，增长 40 kPa 。则由市政管网水压 0.32Mpa,可算出n=6，即市政水压只能供应到第6 层。 由以上计算结果，聚湖半岛社区宜市政给水方式。只要引入市政管线接入用户。2.1.3 给水管网布置形式 给水管网的布置应满足以下规定1： 按照城市规划平面图布置管网，管网布置时应考虑给水系统分期建设的也许，并留有充足的发展余地； 管网布置必须保证供水安全可靠， 当局部管网发生事故时， 断水范围应减到最小； 管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；力求以最短距离敷设管线，以减少管网造价和供水能量费用。 给水管网有两种基本布置形式：树状网和环状网。 树状网呈树枝状，供水可靠性差，末端水量很小，水质容易变坏，有水锤作用产生的危害，但造价低，合用于小城市和小型工矿公司； 环状网呈环状，供水可靠性好，可减轻水锤作用产生的危害，但造价高，一般在城市建设初期可采用树状网，以后随着给水事业的发展逐步连成环状网。给水管网的布置既规定安全供水，又要贯彻节约的原则，安全供水和节约投资之间难免会产生矛盾，由于要安全供水必须采用环状网，而节约投资最佳采用树状网，只有既考虑供水的安全，又尽量以最短的线路敷设管道，方能使矛盾得到解决。 根据设计依据参数及总平面图，为保证社区安全供水，选定环状网布置方式。环状给水管网与市政给水管的连接管不宜少于两条，当其中一条发生故障时，其余的连接管应能通过不小于 70%的流量5，本次设计给水平面布置图中社区给水管网与市政给水管的连接管布置了一条，实际施工中需布置两条平行的连接管以保证供水可靠性。2.1.4 给水管网定线居住社区内的给水配水管网由干管、支管及接户管组成。干管布置原则有1，2： 干管方向：定线时，干管延伸方向应和二泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致； 干管、连接管间距：循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管。干管的间距，可根据街区情况，采用 500800m。连接管的间距可根据街区的大小考虑在8001000m左右； 干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过，以减小此后检修时的困难。管线在道路下的平面位置和标高，应符合城市或厂区地下管线综合设计的规定，给水管线和建筑物、铁路以及其它管道的水平净距，均应参照有关规定； 干管高处应布置排气阀，低处应设泄水阀，干管上应为安装消火栓预留支管，消火栓的间距不应大于 120m； 干管的布置应考虑发展和分期建设的规定，并留有余地。2.2 给水管材选择和接口形式2.2.1 给水管材选择给水系统采用的管材和管件，应符合现行产品标准的规定。管道和管件的工作压力不得大于产品标准标称的允许工作压力。埋地给水管道采用的管材，应具有耐腐蚀和能承受相应地面荷载的能力。可采用塑料给水管、有衬里的铸铁给水管、经可靠防腐解决的钢管5。铸铁管：国内数年来所使用的铸铁管都是灰口铸铁管，其生产工艺有离心铸造和连续铸造。灰口铸铁管质量差，接口又是刚性，爆管及折断事故比较多，属淘汰产品20 世纪 80 年代后期我国开发引进了球墨铸铁管，球墨铸铁管是由球化和孕育解决的优质铁水铸造而成，强度高、韧性大、抗腐蚀能力强6。国内首钢、鞍钢在铁水中加入稀土镁，不经退火，制成铸态球铸铁管，其性能高于灰口铸铁管，接近球墨铸铁管，但其延伸率极低。钢管：钢管有无缝钢管和焊接钢管两种。钢管有耐高温、耐振动、重量较轻、单管长度大和接口方便等优点，但承受外荷载的稳定性差，耐腐蚀性差，管壁内外都需要有防腐措施，且造价较高。在给谁管网中，通常只在管径大和水压高处，以及因地质、地形条件限制或穿越铁路、河谷和地震地区时使用。预应力钢筋混凝土管：预应力钢筋混凝土管分普通和加钢套筒两种。其特点是造价低，抗震性能强，管壁光滑，水力条件好，耐腐蚀，爆管率低，但重量大，不便于运送和安装，在设立阀门、弯管、排气、放水等装置处，须采用钢管配件。 塑料管：塑料管具有强度高、表面光滑、不易结垢、水头损失小、耐腐蚀、重量轻、加工和接口方便等优点，但是管材的强度较低，膨胀系数较大，用作长距离管道时，需考虑温度补偿措施，例如伸缩节和活络接口1。 综合供水质量、工程造价和供水安全性等方面的因素，合理选用管材，优先选用国家推荐使用的管材， 我国给水管多采用铸铁管， 其中球墨铸铁管较灰铸铁管有许多优点，其强度是灰铸铁管的多倍，抗腐蚀性能远高于钢管，是较抱负的管材，因此常州聚湖半岛社区埋地给水管采用球墨铸铁管。2.2.2 接口形式铸铁管接口有两种形式：承差式和法兰式1。 承插式接口合用于埋地管线，安装时将插口插入承口内，两口之间的环形空隙用接头材料填实，接口时施工麻烦，劳动强度大。承差式铸铁管采用橡胶圈接口时，安装时无需敲打接口，因而减轻了劳动强度，并加快施工进度。 法兰接口的优点是接口严密，检修方便，常用以连接泵站内或水塔的进、出水管为使接口不漏水，在两法兰盘之间嵌以35mm厚的橡胶垫片。 本次设计常州聚湖半岛社区内给水管的接口形式采用承插式。2.3 给水管道的布置与敷设居住社区给水管道可以分为社区给水干管、社区给水支管和接户管三类，在布置社区管道时，应那干管、支管、接户管的顺序进行4。 居住社区的室外给水管道，应沿区内道路平行于建筑物敷设，宜敷设在人行道、慢车道或草地下；管道外壁距建筑物外墙的净距不宜小于1m，且不得影响建筑物的基础。给水管与其它地下管线及建（构）筑物之间的最小净距规定：给水管管径小于等于200mm时，与建筑物最小净距为1.0m，与污水、雨水排水管最小间距为1.0m；管径大于200mm时，与建筑物最小净距为3.0m，与污水、雨水排水管最小间距为 1.5m7。 室外给水管道的覆土深度，应根据土壤冰冻深度、车辆荷载、管道材质及管道交叉等因素拟定。管顶最小覆土深度不得小于土壤冰冻线以下 0.15m，车行道下的管线覆土深度不宜小于0.7m。对于埋地给水管道，应对照图纸重点对地面潮湿、积水和冒水的管段进行听漏，拟定渗漏位置，开挖修补5，8。2.4 给水管网设计计算2.4.1 设计用水量 城市给水系统的设计年限，应符合城市总体规划，近远期结合，以近期为主。一般近期宜采用5-10 年，远期规划年限宜采用 10-20 年1。根据建筑给水排水设计规范3.1.1：居住社区给水设计用水量由下列用水量拟定5： 居民生活用水量； 公共建筑用水量； 绿化用水量； 水景、娱乐设施用水量； 道路、广场用水量； 公用设施用水量； 未预见用水量及管网漏失水量； 消防用水量。 本设计中仅考虑居民生活用水量、 公共建筑用水量、 浇洒道路和大面积绿化用水量、未预见用水量及管网漏失水量，消防用水量不计入社区最高日用水量。（1）用水量计算居民生活用水量 Q1 的计算社区总人口计算表 2.1 社区总人口计算表楼号楼层数人数计算人数1#663.561262#663.561263#693.561894#663.561265#693.561896#6123.56252表 2.1 社区总人口计算表（续）7#6153.563158#6183.563789#663.5612610#693.5618911#6123.5625212#6153.5631513#6123.5625214#663.5612615#6123.5625216#663.5612617#6123.5625218#6123.5625219#663.5612620#693.5618921#6153.5631522#693.5618923#693.5618924#693.5618925#6123.5625226#6123.5625227#6123.5625228#6123.56252合计-6048城市或居住区的最高日用水量为1： （2.1） 式中：q 最高日生活用水量定额，m3/(d人)； f 自来水普及率，%。由已知条件：综合用水标准为 310 L/(人d)，低区设计年限内计划人口为6048人，自来水普及率按100%计算，则低区居民生活用水量为 = 310 L/(capd)10-36048100%=1874.8m3/d（2）公共建筑用水量 Q2 的计算 根据建筑给水排水设计规范表 3.1.10 规定：商场等公共建筑生活用水定额为58L，本次设计采用 6L，使用时数为12h，小时变化系数 Kh=1.51.2，本次设计采用1.4。由社区平面图可得该社区公共建筑面积约为 40000m2，则社区公共建筑最高日用水量为：Q2=64000010-3=240 m3/d由最高日用水量可得最高时设计用水量为：=7.78L/S （2.2）（3）浇洒道路和大面积绿化用水量Q3 的计算 根据建筑给水排水设计规范中 3.1.5 规定：居住社区道路、广场的浇洒用水定额可按浇洒面积 2.03.0 L/(m2d)计算，本次设计取 2.5 L/(m2d)，由总平面图可得，浇洒道路面积 A1=1.5万平方米，则道路浇洒用水量为：q1=1.51042.510-3=37.5 m3/d社区总面积约为 8.8 万平方米，而新建居住区绿地面积不得低于占用地总面积的35%，则绿地面积A2=1035%=3.5万平方米。根据建筑给水排水设计规范中3.1.4规定：居住社区绿化浇洒用水定额可按浇洒面积 1.03.0 L/(m2d)计算，本次设计采用2.0 L/( m2d)，则绿地浇洒用水量为：q2=3.51042.010-3=70 m3/d综上，Q3=q1+q2=37.5+70=107.5 m3/d（4）社区总用水量的计算根据建筑给水排水设计规范中 3.1.7 规定：居住社区管网漏失水量和未预见水量之和可按最高日用水量的 10%15%计算，本次设计采用 15%；时 变化系数采用平均数值 2来计算。则设计年限内社区最高时设计用水量为：=1.15 =1.15=60.55L/S2.4.2 沿线流量根据平面上的管网定线，分别计算各管段沿线流量和各节点的节点流量，根据给水工程 ，假定用水量均匀分布在所有干管上，由此算出干管线单位长度的流量，叫做比流量1，公式为： （2.3）式中： qs 比流量，L/ms； Q 管网总用水量，L/s； q 大用户集中用水量总和，L/s； l 干管总长度，m，不涉及广场、公园等无建筑物地区的管线；只有一侧配水的管线，长度按一半计算。本次设计为社区给水排水综合设计，社区内并无大用户集中用水量，所以公式中q =0，干管总长度即表三中管段计算长度为 2190.6m，由社区设计年限内最高时用水量Qh 可得比流量为：=0.02764L/ms比流量求出各管段沿线流量的公式为： 式中： ql 沿线流量，L/s； l 该管段的长度，m。2.4.3 节点流量在给水平面图中分别量出各管段长度，填入表 2.2 中。表 2.2各管段长度表环号管段管段长度1275177428707876233928703976894034443976410769104245614107651182101161569151182612811112927876713204表 2.2各管段长度表（续）81415513146589408141559151261415369104291512610161031516431011611016103111782161738111292111784121878171889131465131988142010119203014153614201011521106202135XIII1516431521106162295212245161738162295172356222339社区的节点流量见表2.3。表2.3节点流量表节点节点流量11.0221.7531.6141.7552.1461.1974.3484.6693.89103.85114.34122.35134.27144.90154.34163.85172.00182.07190.81201.82212.00221.86230.602.4.4 给水管的管径计算根据管网的布置及最大时的供水量，以及各个节点的流量初分派各管段的流量，按界线流量公式（f=0.8）求出界线流量，然后根据界线流量表（见表2.4）查出各管段的经济管径。表2.4各管段的经济管径表管径(mm)界线流量(L/s)管径(mm)界线流量(L/s)10094501301681509155001682372001528.5600237355表2.4各管段的经济管径表（续）25028.545700355490300456880049068535068969006858224009613010008221120初步拟定各管段管径后，运用给水管网平差计算程序软件，将各个管段的管长、管径、初分流量、相临环号输入该软件，通过平差计算得到给水管水力计算表。社区管网的管网平差见表2.5。表2.5管网平差表环号管段编号管段长度(m)管径(mm)流速(m/s)流量(L/s)1000i水头损失(m)| sq|流量初步分派(L/s)1234567891012752000.7222.504.810.16.016020.5517742500.78-38.054.16-0.11.00814028701000.362.853.460.24.08492.878762000.64-20.003.87-0.29.014720表2.5管网平差表（续）23392000.5717.903.160.12.00691628701000.36-2.853.46-0.24.08492.839761000.513.996.340.48.12062.3989401500.83-14.699.19-0.37.025015.3434441500.7012.306.630.29.02371239761000.51-3.996.34-0.48.12062.39410761000.473.665.400.41.11232.25910421000.61-10.775.20-0.22.020311.4545611000.886.8917.211.05.15238410761000.47-3.665.40-0.41.11232.25511821000.272.122.040.17.07892.861011611000.76-5.9813.26-0.81.13527.656911000.332.632.990.27.10363511821000.27-2.122.04-0.17.07892.86612811000.181.441.030.08.05811.811112921000.27-2.122.03-0.19.08843.2678762000.6420.003.870.29.0147207132042000.44-13.711.95-0.40.029115.668141551000.453.515.010.78.22152.81314651000.67-5.2510.43-0.68.1291889402000.4714.692.210.09.006015.348141551000.45-3.515.01-0.78.22152.89151261000.514.026.410.81.20232.391415361000.34-2.703.13-0.11.04184.1910422000.3410.771.270.05.004911.459151261000.51-4.026.41-0.81.20232.3910161031000.584.598.170.84.18322.251516431000.28-2.172.13-0.09.04222.151011611000.765.9813.260.81.13527.610161031000.58-4.598.17-0.84.18322.251117821000.211.651.310.11.06512.861617381000.25-1.971.79-0.07.03460.11112921000.272.122.030.19.08843.261117821000.21-1.651.31-0.11.06512.86表2.5管网平差表（续）1218781000.151.210.760.06.04902.721718891000.23-1.821.56-0.14.07630.311314651000.675.2510.430.68.129181319881000.53-4.186.90-0.61.14513.3914201011000.151.160.710.07.06151.81920301000.43-3.374.68-0.14.04162.581415361000.342.703.130.11.04184.114201011000.15-1.160.71-0.07.06151.815211061000.141.090.640.07.06180.8920213510