城建给水排水管道系统课程设计.docx

课 程 设 计

题 目： 安阳市给水排水管网初步设计
学 院： 市政与环境工程学院
专 业： 给排水科学与工程
姓 名：
学 号：
指导老师：
完成时间2016年6月6日-6月17日（15-16周）

前言
课程设计是学习的重要组成部分，通过课程设计可以发现自己在学习中的不足，提高自己查阅资料，解决问题的能力。在老师们的指导下，我们进行了为期两周的课程设计。
水是生命之源，城市给水系统是保证城市管网组成的系统，水在日常和生产生活中占有极其重要的地位。给水设计是本科生教学环节中重要的一环，通过毕业设计，可以把所学习的理论知识 进行系统地实践，培养学生的综合分析问题和解决问题的能力，为今后的实际工作奠定必要的基础，同时把书本上学到的知识系统化。我们在今后的实践中还需要不断学习，不断探索，不断总结经验。从这个意义上说，给水设计是我们在大学期间最接近工程实践的一次训练，通过它我们可以掌握工程中的一般思想，计算方法和设计技巧，为今后的实际工作奠定良好的基础。
为期两周的课程设计虽然很累，但我实实在在的巩固了我在课堂上的学习的知识，增强了查阅设计资料的能力和熟练应用设计软件的能力，这些使我受益匪浅。为期两周的课程设计虽然很累，但我实实在在的巩固了我在课堂上的学习的知识，增强了查阅设计资料的能力和熟练应用设计软件的能力，这些使我受益匪浅。

Preface
Curriculum design is an important part of learning, curriculum design can be found by their own deficiencies in learning, improve their ability to access to information, to solve the problem. Under the guidance of teachers, we conducted a two-week course design.
Water is the source of life, urban water supply system is to ensure that the structures and systems of urban water supply pipe network, industrial and mining water composition, the water plays a very important role in the daily life and production. Water supply design is an important part of the undergraduate teaching, graduate by design, you can put the theoretical knowledge learned systematically practice to cultivate comprehensive ability to analyze and solve problems for students to lay the necessary foundation for future practical work while the books to school to systematic knowledge. We also need to continue to learn in the future practice, continuing to explore and sum up experience. In this sense, we are the closest water supply design engineering practice during a training college, through which we can grasp the general idea of ​​the project, calculation methods and design skills to lay a good foundation for future practical work.
Although the design of a two-week course tired, but my real consolidate my knowledge and learning in the classroom, and enhance the ability to design software and skilled application of the ability to view design data, which served me well. Although the design of a two-week course tired, but my real consolidate my knowledge and learning in the classroom, and enhance the ability to design software and skilled application of the ability to view design data, which served me well.d application software design capabilities, these benefited me.

目录
第1章 课程设计资料 1
第2章 给水管网设计与计算 4
2.1.给水管网布置及水厂选址 4
2.2.给水管网设计计算 5
2.2.1 城市最高日用水量计算 5
2.2.2工业企业生产用水量 5
2.2.3浇洒道路和大面积绿化用水量： 6
2.2.4管网漏失水量： 7
2.2.5未预见水量： 7
2.2.6消防用水量： 7
2.2.7最高日设计用水量： 7
2.2.8最高日最高时用水量 8
2.3 清水池调节容积 8
2.3.1清水池调节容积 8
2.3.2清水池尺寸计算 9
2.4 管网水力计算 9
2.4.1最大时集中流量为 10
2.4.2比流量计算 10
2.4.3 沿线流量计算: 10
2.4.4节点流量 11
2.5管网平差 12
2.5.1环状管网流量分配计算与管径确定 12
2.5.2环状网平差(最高用水时) 14
2.5.3二级泵站总扬程计算 18
2.6 消防校核 19
2.6.1消防时节点流量计算 19
2.6.2消防时管网平差 20
2.6.3消防时二级泵站总扬程计算 23
2.7 事故安全校核 24
2.7.1事故时节点流量计算 24
2.7.2事故时管网平差 25
2.7.3事故时二级泵站总扬程计算 28
2.8计算成果及水泵选择 29
第3章 污水管网设计与计算 30
3.1 污水设计流量计算 30
3.2污水管段设计流量计算 31
3.2.1街坊进行编号并计算其面积 31
3.2.2污水管段设计流量计算 31
3.3污水管网水力计算 32
3.3.1污水管道设计参数 32
3.3.2污水主干管、干管的水力计算 34
第4章 雨水管网设计与计算 35
4.1雨水设计流量计算 36
4.1.1暴雨强度公式 错误！未定义书签。
4.2 雨水管道水力计算 38
第5章 总结 40
参考文献 41

第1章 课程设计资料
一、设计题目：安阳 市给水排水管道工程设计。
二、原始资料
1、城市总平面图1张，比例为1：10000。
2、城市各区人口密度、平均楼层和居住区房屋卫生设备情况：
分区
人口密度（人/公顷）
平均楼层
给排水设备
淋浴设备
集中热
水供应
Ⅰ
300
6
+
+
+
Ⅱ
250
5
+
+

Ⅲ

3、城市中有下列工业企业，其具体位置见平面图：
1） A工厂，日用水量15000吨/天，最大班用水量：5000吨/班，工人总数3000人，分三班工作，最大班1200人，其中热车间占 30 %，使用淋浴者占 80 %；一般车间使用淋浴者占 20 %。
2） B工厂，日用水量5000吨/天，最大班用水量：600吨/班，工人总数5000人，分三班工作，最大班2000人，热车间占 60 %，使用淋浴者占 90 %；一般车间使用淋浴者占 60 %。
4、城市土质种类为粘土，地下水位深度为 8 米。
5、城市河流水位： 最高水位：57米，最低水位：56米，常水位： 55米。
6、城市地面覆盖情况：
地面种类
面积（%）
屋面
50
混凝土路面
20
草地
30
7、该城市居住区每小时综合生活用水量变化如下表：
时间
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
用水量
2.53
2.45
2.50
2.53
2.57
3.09
5.31
4.92
5.17
5.10
5.21
5.21
时间
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
用水量
5.09
4.81
4.99
4.70
4.62
4.97
5.18
4.89
4.39
4.17
3.12
2.48

三、课程设计内容
1、城市给水管网扩初设计
城市给水管网定线（包括方案定性比较）；
用水量计算，管网水力计算；
清水池、水塔容积计算、水泵扬程计算
管网校核；
绘图（平面图、等水压线图）
2、城市排水管网扩初设计。
排水体制选择
城市排水管网定线的说明；
设计流量计算；
控制分支管及总干管的水力计算；
任选1条雨水管路的水力计算（若体制为分流制）；
绘图（平面图、纵剖面图）
四、设计参考资料
1、《给排水设计手册》第一册或《给排水快速设计手册》第5册
2、《给排水管道系统》教材
五、设计成果
1、设计说明书一份（包括中英文前言、目录、设计计算的过程、总结）
2、城市给水排水管道总平面布置图1张，比例尺为1：10000（1号图）；
3、给水管网等水压线图1张（2号图）；
4、污水总干管纵剖面图1张（由指导教师指定某一段，长度大约1000米左右）（2号图）；
六、要求
1、按正常上课严格考勤；
2、设计说明书要求条理清楚，书写端正，无错别字；图纸线条、符号、字体符合专业制图规范）；
3、按时完成设计任务
七、成绩评定办法
学生课程设计成绩由指导教师根据学生的设计成果、在设计期间的出勤及答辩等情况综合评定。其中设计图纸占40%，设计说明书占30%，答辩占20%，出勤占10%。设计成绩分优、良、中、及格和不及格五等。
优：设计思路清晰，平面布置合理，图纸绘制规范，字体和数字标注整洁，设计认真，答辩正确。
良：设计思路较清晰，平面布置合理，图纸绘制规范，字体和数字标注较整洁，设计较认真，答辩基本正确。
中：平面布置基本合理，图纸绘制较规范，字体和数字标注较整洁，答辩基本正确。
及格：设计思路欠清晰，平面布置欠合理，图纸绘制和数字的标注欠整洁，答辩时回答问题不全面。
不及格：设计出现原则性的错误，不能遵守设计纪律，问题回答错误。
八、其他
1、设计时间：2015-2016学年第二学期（第15-16周）
2、上交设计成果时间： 16周周五下午
3、设计地点：9实验楼B座507教室
4、设计指导教师： 何亚丽

第2章 给水管网设计与计算
2.1.给水管网布置及水厂选址
该城市有一条自西向东的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势相对比较平坦没有太大的起伏变化。城市的街区分布比较均匀，城市中各工业企业对水质无特殊要求。因而采用统一的给水系统。城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。
考虑要点有以下：
（1）定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。干管的间距一般采用500m－800m 。
（2）循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置从用水量较大的街区通过。
（3）干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。
（4）干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量少穿越铁路。减小今后检修时的困难。
（5）干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在800－1000m左右。
（6）力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用。
输水管线走向应符合城市和工业企业规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。城市的输水管和配水管采用钢管和铸铁管。
对水厂厂址的选择，应根据下列要求，并且通过技术经济比较来确定：
（1）给水系统布局合理；
（2）不受洪水威胁；
（3）有较好的废水排除条件；
（4）有良好的工程地质条件；
（5）有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；
（6）少拆迁，不占或少占良田；
（7）施工、运行和维护方便。
2.2.给水管网设计计算
2.2.1 城市最高日用水量计算
城市最高日用水量包括综合生活用水、工业生产用水、职工生活用水及淋浴用水、市政用水、未预见用水和管网漏失水量。
分区
人口密度（人/公顷）
平均楼层
给排水设备
淋浴设备
集中热
水供应
Ⅰ
300
6
+
+
+
Ⅱ
250
5
+
+

Ⅲ

表1-1
安阳市位于河南，参考《给水排水管道系统》教材表4-2得，可知安阳市为二区，大城市。最高日综合生活用水定额为170～260L/(人·d)，故取综合生活用水定额为200 L/(人·d)。用水普及率为100%。
最高日综合生活用水量Q1 ：

q1i ----城市各用水分区的最高日综合生活用水量定额，L/（cap.d)
N1i ----设计年限内城市各用水分区的计划用水人口数，cap。
Q1=200×534900/1000=106980
2.2.2工业企业生产用水量
（1）工业企业生产用水量Q2；

q2i ——各工业企业最高日生产用水量定额，[ m3/万元、 m3/产量单位或m3/ （生产设备单位.d）]；
N2i ——各工业企业产值，[ 万元/d，或产量，产品单位/d，或生产设备数量，生产设备单位 ]；
fi ——各工业企业生产用水重复利用率。

Q2=15000+5000=20000
（2）工企业职工生活用水量：
Q3=1/1000∑n3i(N3i ’ q3i ’ + N3i ”q3i ”) (m3 /d)
n3i—— 某车间或工厂每日班别；
N3i ’ 、N3i ” ——分别为相应车间或工厂一般及高温车间岗位最大班的人数；
q3i ’ 、q3i ” ——分别为相应岗位职工的生活用水定额， L /人.班;
A厂：（900×35+2100×25）/1000=84
B厂：（3000×35+2000×25）/1000=155
总Q3=A厂+B厂=239
（3）工企业职工淋浴用水量：
Q4=1/1000∑n4i(N4i ’ q4i ’ + N4i ”q4i ”) (m3 /d)
n4i —— 某车间或工厂每日班别；
N4i ’ 、N4i ” ——分别为相应车间或工厂一般及高温车间岗位每班的职工淋浴人；
q4i ’ 、q4i ” ——分别为相应岗位职工的淋浴用水定额，L / 人.班。
工企业用水总量为Q2+Q3+Q4
A厂：（900×0.8×60+2100×0.2×40）/1000=60
B厂：（3000×0.9×60+2000×0.6×40）/1000=210
Q4=A厂+B厂=210+60=270
2.2.3浇洒道路和大面积绿化用水量：
浇洒道路面积按总面积的20%计算；绿化用水面积按总面积的30%计算。

q5a ——城市浇洒道路用水量定额，L/(m2.d.次)；
q5b——城市大面积绿化用水量定额，L/(m2.d)；
N5a——城市最高日浇洒道路面积，m2；
f5 ——城市最高日浇洒道路次数
N5b——城市最高日大面积绿化用水面积，m2。
Q4＝（10%×2×381.2×2×104+571×1×104×1×10%）/1000=2095.8
2.2.4管网漏失水量：
Q6=（0.10~0.12）（Q1+ Q2 + Q3 + Q4+ Q5）
Q6=0.12×（106980+239+270+2095.8+20000）=15550.17
2.2.5未预见水量：
指在给水设计中对难以遇见的因素（如规划的变化及流动人口用水等）而预留的Q7=（0.08~0.12）（Q1+ Q2 + Q3 + Q4+ Q5+Q6）
Q7=0.11×（106980+239+270+2095.8+20000+15550.17）=15964.84
2.2.6消防用水量：
Q8=q8f8 (L/s)
q8 ——消防用水量定额，L/s；
f8 ——同时火灾次数。
根据《建筑设计防火规范》该城市消防用水量定额为85L/s，同时火灾次数为3次。该城市消防用水量为
Q8=85×3=255L/s
2.2.7最高日设计用水量：
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7=106980+20000+239+270+2095.8+15550.17+15964.84=161099.81 (m3/d)

2.2.8最高日最高时用水量
时变化系数为
Kh
所以最高时用水量为Qh=Kh*（Qh/24）=1.24*（161099.81/24）=8323.49m3/h
=2325.68L/s

2.3 清水池调节容积
2.3.1清水池调节容积，二级泵站供水情况如下表
清水池容积计算表
小时
给水处理供水量（%）
供水泵站供水量（%）
清水池调节容积计算（%）
(1)
(2)
(3)
（2）-（3）
Σ
0-1
4.17
3.08
1.09
1.48
1—2
4.17
2.96
1.21
2.30
2—3
4.16
3.00
1.16
3.46
3—4
4.17
3.02
1.15
4.61
4—5
4.17
3.05
1.12
5.74
5—6
4.16
3.74
0.42
6.15
6—7
4.17
4.86
-0.69
5.46
7—8
4.17
4.61
-0.44
5.02
8—9
4.16
4.83
-0.67
4.35
9—10
4.17
5.20
-1.03
3.33
10—11
4.17
4.80
-0.63
2.70
11—12
4.16
4.80
-0.64
2.06
12—13
4.17
4.72
-0.55
1.51
13-14
4.17
4.53
-0.36
1.15
14-15
4.16
4.65
-0.49
0.66
15-16
4.17
4.46
-0.29
0.37
16-17
4.17
4.94
-0.77
-0.40
17-18
4.16
4.64
-0.48
-0.88
18-19
4.17
4.78
-0.61
-1.49
19-20
4.17
4.59
-0.42
-1.90
20-21
4.16
4.25
-0.09
-2.00
21-22
4.17
4.11
0.06
-1.93
22-23
4.17
3.41
0.76
-1.17
23-24
4.16
2.99
1.17
0.00
累计
100
100.00
0.00
调节容积=8.15
因此清水池调节容积按最高日用水量的8.15%计算
清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为
W= W1+ W2+ W3+ W4
W－清水池总容积；
W1－调节容积：2325.68×8.15%×86.4=16376.5；
W2－消防储水量：按2小时火灾延续时间计算Q8×2×3600/1000=255×2×3600/1000=1836；
W3－水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的7.5%计算2325.68×7.5%×86.4=15070.4；
W4－安全贮量按(W1+W2+W3)/6取整后计算
W4=(W1+W2+W3)/6=(16376.5+1836+15070.4)/6=5546.98
因此：清水池总容积W：
W＝W1+W2+W3+W4=16376.5+1836+15070.4+5546.98＝38829.88
取整数为：W=38830。
2.3.2清水池尺寸计算：
清水池应设计成体积相同的二个圆形，取有效水深3.5m，每个的面积为19415m³以便清洗或检修时不间断供水。
则清水池直径为为

2.4 管网水力计算
集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量或其他大用户的用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，否则不计入集中用水量。
2.4.1最大时集中流量为：
6.、16 节点有工厂A、B

qni —各集中用水户的集中流量，L/s；
Qdi—各集中用水户最高日用水量，m3/d；
Khi—时变化系数。
即AB两厂的集中流量为
qni
L/s
2.4.2比流量计算：
qs=( Qh -∑q)/ ∑L
=（2325.68-290.91）/32788
= 0.0621 L/s·m
Qh——为最高日最大时用水量 L/s
∑q——为大用户集中流量L/s
∑L——管网总的有效长度 m
2.4.3 沿线流量计算:
沿线流量的计算按下公式
i-j＝q sＬi-j
Ｌi-j—有效长度；m
q s—长度比流量
沿线流量计算表：
管段编号
管长
配水系数
有效长度
比流量
沿线流量
1-2
2043.60
0
0.00
0.0621
0.00
2-3
197.10
1
197.10
0.0621
12.23
3-4
733.00
1
733.00
0.0621
45.49
4-5
979.80
1
979.80
0.0621
60.80
5-6
1042.10
0.5
521.05
0.0621
32.34
6-7
491.80
0.5
245.90
0.0621
15.26
7-8
2642.80
0.5
1321.40
0.0621
82.00
8-9
2809.80
1
2809.80
0.0621
174.37
9-10
685.30
1
685.30
0.0621
42.53
10-11
1224.30
1
1224.30
0.0621
75.98
11-12
194.80
1
194.80
0.0621
12.09
12-13
1584.30
1
1584.30
0.0621
98.32
13-14
789.40
1
789.40
0.0621
48.99
14-15
1580.10
1
1580.10
0.0621
98.06
15-16
531.90
0.5
265.95
0.0621
16.50
11-15
594.40
1
594.40
0.0621
36.89
4-14
981.50
1
981.50
0.0621
60.91
16-3
2561.50
1
2561.50
0.0621
158.96
2-17
910.50
1
910.50
0.0621
56.50
17-18
889.70
1
889.70
0.0621
55.21
18-19
696.60
1
696.60
0.0621
43.23
19-20
888.50
1
888.50
0.0621
55.14
20-21
1772.40
1
1772.40
0.0621
109.99
21-22
1682.30
1
1682.30
0.0621
104.40
22-23
697.30
1
697.30
0.0621
43.27
23-24
1682.50
1
1682.50
0.0621
104.41
24-17
1772.30
1
1772.30
0.0621
109.99
6-13
2641.20
1
2641.20
0.0621
163.91
8-13
490.30
1
490.30
0.0621
30.43
17-20
697.50
1
697.50
0.0621
43.29
21-24
697.30
1
697.30
0.0621
43.27
总计
37185.90

32788.00

2034.77
2.4.4节点流量
管段中任一点的节点流量等于该点相连各管段的沿线流量总和的一半，
qi＝α∑q１
α: 折算系数取α＝０.５
∑q ：相连的个管段沿线流量和
节点流量计算表：
节点编号
连接管段编号
节点流量（L/s）
集中流量
节点总流量
1
1-2
0.00

0.00
2
2-3 2-1 2-17
34.37

34.37
3
3-2 3-4 3-16
108.34

108.34
4
4-5 4-3 4-14
83.60

83.60
5
5-4 5-6
46.57
216.14
262.71
6
6-5 6-7 6-13
105.75

105.75
7
7-8 7-6
48.63

48.63
8
8-7 8-13 8-9
143.40

143.40
9
9-8 9-10
108.45

108.45
10
10-11 10-9
59.25

59.25
11
11-12 11-15 11-10
62.48

62.48
12
12-11 12-13
52.73

52.73
13
13-14 13-12 13-6 13-8
170.82

170.82
14
14-15 14-13 14-4
103.98

103.98
15
15-11 15-14 15-16
75.73

75.73
16
16-15 16-3
90.21
74.77
164.98
17
17-2 17-18 17-24 17-20
132.49

132.49
18
18-17 18-19
49.22

49.22
19
19-18 19-20
49.18

49.18
20
20-17 20-19 20-21
104.21

104.21
21
21-20 21-24 21-22
128.83

128.83
22
22-23 22-21
73.84

73.84
23
23-24 23-22
73.84

73.84
24
24-23 24-21 24-17
128.84

128.84

2034.77
290.91
2325.68
2.5管网平差
2.5.1环状管网流量分配计算与管径确定
1.节点流量进行管段的流量分配，分配步骤：
（1）网主要方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。
（2）供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀的分配流量，并且满足节点流量平衡的条件。
（3）线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量不大，只有在干管损坏时 才转输较大的流量，因此连接管中可以较少的分配流量。
2.管径的确定
管径与设计流量的关系：
q＝Ａv＝πＤ2v／４
D=4q/πv
公式中 D—管段管径，m；
q—管段计算流量，m３/s；
Ａ—管段过水断面面积，m２
v—设计流速，m/s；
设计中按经济流速来确定管径
平均经济流速与管径的确定
管径／mm
平均经济流速／（m/s）
Ｄ＝100～400
D≥400
0.6～0.9
0.9～1.4
流量分配，管径选择如下：
最大时流量初步分配
最大时设计流量2325.68L/S，最大时流量初步分配如下表：
管段编号
管段长度（m）
管径（mm）
初分流量
1-2
2043.60
1200
2325.68
2-3
197.10
1100
1550.68
3-4
733.00
900
526.89
4-5
979.80
900
513.72
5-6
1042.10
800
251.01
6-7
491.80
700
85.00
7-8
2642.80
300
36.37
8-9
2809.80
125
2.50
9-10
685.30
500
110.95
10-11
1224.30
500
170.20
11-12
194.80
450
67.52
12-13
1584.30
300
14.79
13-14
789.40
600
200.31
14-15
1580.10
400
374.72
15-16
531.90
600
750.65
11-15
594.40
400
300.20
4-14
981.50
600
70.43
16-3
2561.50
1100
915.63
2-17
910.50
800
740.45
17-18
889.70
800
107.96
18-19
696.60
600
58.74
19-20
888.50
200
9.56
20-21
1772.40
900
155.35
21-22
1682.30
500
47.69
22-23
697.30
400
26.16
23-24
1682.50
800
100.00
24-17
1772.30
1000
250.00
6-13
2641.20
600
60.26
8-13
490.30
300
104.54
17-20
697.50
1000
250.00
21-24
697.30
350
21.17

2.5.2环状网平差(最高用水时)
以最高日最高时用水量确定的管径为基础，将最高时用水量分配、管段流量进行管网平差，详细采用哈工大平差软件。
平差结果如表所示
最高日最高时用水量平差结果
=====================================================================
迭代次数= 9
=====================================================================
环号= 1
闭合差= .000
---------------------------------------------------------------------
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)
---------------------------------------------------------------------
1 697 400 .25 31.14 .29 .73 .0065
2 1682 500 .22 -42.71 .17 -3 .0668
3 697 350 .11 -10.65 .08 -.06 .0055
4 1682 800 .21 104.98 .09 4.15 .0814
sqtotal= .003 dq= -.02
=====================================================================
环号= 2
闭合差= .000
---------------------------------------------------------------------
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)
---------------------------------------------------------------------
1 697 350 .11 10.65 .08 .06 .0055
2 1772 900 .25 -160.89 .10 -2.01 .0012
3 697 1000 .34 -266.22 .15 -.11 .0004
4 1772 1000