新乡市给水排水管道工程设计.docx

《给水排水管道系统》课程设计
计算说明书

题 目：新乡市 给水排水管道工程设计
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：谭水成 张奎 宋丰明 刘萍
完成时间：2013年12月28日



指导老师评语

指导老师签字

答辩委员会评语

主任委员签字

设计成绩

年 月 日
前 言
水是我们生活、生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。特别是从近现代史以来，随着人类居住条件和生活标准的提高和城市化进程速度越来越快，我们给水排水工程己经发展成为城市建设和工业生产非常重要的工程，也是人类生命健康安全和工农业科技与生产发展的基础保障。
给谁排水工程就是从天然水体中取水，用于生活用水和生产的工业用水；用过的废水和污水再排回天然水体，这就是我们给水排水工程的一个基本解释。在水的人工循环中，人类与自然在水质、水量等方面都存在着巨大的矛盾，这些矛盾的有效控制和解决，是通过建设一整套工程设施来实现的，这一整套工程设施的组合体就称为给水排水工程。所以，给水排水工程就是在某一特定范围内，研究水的人工循环工艺和工程的技术科学。
给水排水工程的目的和任务，就是保证以安全使用、经济合理的工艺与工程技术，合理开发和利用水资源，向城镇和工业供应各项合格用水，汇集、输送、处理和再用利用污水，使水的人工循环正常运行；以提供方便、舒适、卫生、安全的生活和生活环境；保障人民健康与正常生活，促进生产发展，保护和改善水环境质量。

Preface
Water is our life, the production and the important resources in the social and economic development, the scientific water and drainage is a human social history on one of the most important social activities and production activities. Especially since modem history, with the improvement of human living conditions and living standards and urbanization speed faster and faster, we has become a city water supply and drainage engineering construction and industrial production is very important to engineering, and human life and health security and the basis of industrial and agricultural production and development of science and technology.
Who give drainage is fetching water from natural water body, used for domestic water and production of industrial water; Used wastewater and sewage back into natural water body again, this is our a basic explanation of water supply and drainage engineering. In the artificial water cycle, the human and the nature in the aspects of water quality, water quantity is huge, the contradiction of the effective control and resolve these contradictions, is implemented by building a set of engineering facilities, a combination of the whole works is called the water supply and drainage engineering. Therefore, water supply and drainage engineering is in a certain range, the artificial water cycle process and engineering science and technology.
And tasks, the purpose of water supply and drainage engineering is the guarantee for safe use, economic and reasonable process and engineering technology, reasonable development and utilization of water resources, urban and industrial water supply various qualified, collection, transmission, processing, and with use of sewage, make the normal operation of the artificial water cycle; To provide a convenient, comfortable, health, safety of life and living environment; Safeguard people's health and normal life, promote the development of the production, protect and improve water environment quality.

目 录
课程设计任务书 2
第二章 给水管网设计与计算 3
第一节 给水管网布置及水厂选址 3
第二节 给水管网设计计算 4
1.1一区最高日用水量计算 5
1.1.1一区最高日综合生活用水量Q1 ： 5
1.1.2工业用水量 5
1.1.3市政用水量 5
1.1.4火车站用水量 5
1.1.5城市的未预见水量和管网漏失水量 5
1.1.6消防用水量 5
1.1.7一区最高时用水量 5
1.1.8一区清水池调节容积 7
1.2二区最高日用水量计算 8
1.2.1. 二区最高日综合生活用水量Q1 8
1.2.2二区工业用水量 8
1.2.3二区市政用水量 9
1.2.5城市的未预见水量和管网漏失水量 9
1.2.6消防用水量 10
1.2.7二区最高时用水量 10
1.2.8二区清水池调节容积 11
2. 管网水力计算 12
2.1一区管网水力计算 12
2.1.1集中用水量 12
2.1.2比流量计算 12
2.1.3沿线流量计算 13
2.1.4节点流量 14
2.2 二区管网水力计算 15
2.2.1集中用水量 15
2.2.2比流量计算 16
2.2.3沿线流量计算 16
2.2.4节点流量 16
3 管径的确定 16
3.1一区：最大时流量初步分配： 17
3.2二区：最大时流量初步分配： 18
4 二级泵站 19
5 消防校核 19
第三章 污水管网设计与计算 19
第一节 污水设计流量计算 19
1 污水设计流量计算 20
2 污水干管的计算 21
2.1设计充满度 21
2.2设计流速 21
3 污水管道埋设深度及管道的衔接 22
3.1.污水管道埋设深度 22
3.2. 污水管道的衔接 22
第四章 雨水管网设计与计算 22
第一节 雨水管网设计流量 22
第二节 雨水管渠设计参数 23
1.1设计流速 23
2.1最小坡度 24
3.1最小管径 24
结束语 33
参考文献 34

河南城建学院0244111、2班《给水排水管道系统》课程设计任务书
一、 设计题目： 新乡 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
333
8
+
+
+
Ⅱ
200
4
+

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10000吨/天，最大班用水量：4000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8000吨/天，最大班用水量：3000吨/班，工人总数5000人，分三班工作，最大班2000人，热车间占 30 %，使用淋浴者占 80 %；一般车间使用淋浴者占 40 %。
3） 火车站用水量为 10 L/s。
4、城市土质种类为粘土，地下水位深度为 6 米。
5、城市河流水位： 最高水位：75米，最低水位：60米，常水位： 65米。
三、课程设计内容：
1、城市给水管网初步设计
1） 城市给水管网定线（包括方案定性比较）；
2） 用水量计算，管网水力计算；
3） 清水池、水塔容积计算、水泵扬程计算
4） 管网校核；（三种校核人选一种）
5） 绘图（平面图、等水压线图）
2、城市排水管网初步设计。
1） 排水体制选择
2） 城市排水管网定线的说明；
3） 设计流量计算；
污水、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）（3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、其他：
1、设计时间：2013-2014学年第一学期（第15、16周 12月16号-12月28号）
2、上交设计成果时间： 16周周五下午
3、设计指导教师：谭水成 、张奎、宋丰明、刘萍
4） 控制分支管及总干管的水力计算；
5） 任选1条雨水管路的水力计算（若体制为分流制）；
6） 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（3号图）；
第二章 给水管网设计与计算
第一节 给水管网布置及水厂选址
该城市有一条自北向南流的水量充沛，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。
干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。
3.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。
4.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。
5.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（管径）1000mm时）和铸铁管。配水管网共设16个环。
另外考虑到河流将该城市分成两半，为了安全供水起见在河流的上游铺设倒虹管，在其两岸应设阀门井，阀门井顶部标高应保证洪水时不被淹没。井内有阀门和排水管等。倒虹管顶在河床下的深度不小与0.5m，在航道线范围内不应小于1m，倒虹管使用钢管并须加强防腐措施。
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。
第二节 给水管网设计计算
最高日用水量计算
城市最高日用水两包括综合用水、工业生产用水及职工生活用水及淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。
分区
人口密度（人/公顷）
面积（公顷）
人口数（人）
1区
333
2769.85
922360
2区
200
558
111600
新乡市位于河南，一区总人口91.43万人，参考《给水排水管道系统》教材表4—2可知该城市位于二区，为大城市。最高日综合生活用水定额为260L/(人·d)，故综合生活用水定额采用上限260L/（人·d），用水普及率为100%。二区总人口11.16万人，参考《给水排水管道系统》教材表4—2可知该城市位于二区，为小城市。最高日综合生活用水定额为240L/(人·d)，故综合生活用水定额采用上限240L/（人·d），用水普及率为100%。
1.1一区最高日用水量计算
1.1.1一区最高日综合生活用水量Q1 ：

―—城市最高日综合生活用水，／d；
q――城市最高日综合用水量定额，Ｌ／（人·d）；
Ｎ――城市设计年限内计划用水人口数；设计年限10年内人口增长为100万；
f――城市自来水普及率，采用f=100%
所以最高日综合生活用水为：
Q1=qNf=260×10-3×100×104×100%=260000 ／d
1.1.2工业用水量
工业用水等于0
1.1.3市政用水量
浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算，每天浇洒2次
=2745.64×104×20%×1.0×10-3×2=10982.56 ／d
绿化用水量
=2745.64×104 ×30%×2×10-3×5%=823.692 ／d
1.1.4火车站用水量
=10×86.4=864 ／d
1.1.5城市的未预见水量和管网漏失水量
按最高日用水量的20%计算
==54534.0504 ／d
最高日设计流量：
＝=327204.3024／d
1.1.6消防用水量
根据《建筑设计防火规范》该城市消防用水量定额为100，同时火灾次数为3。
城市消防用水量为：
Q5=100×3=300L/S
1.1.7一区最高时用水量
表（一）一区用水量变化情况表
时段
用水
量%
综合
生活
用水
m3／h
职工
生活
用水
m3／h
淋浴
用水
m3／h
工厂
生产
用水
m3／h
浇洒
道路
用水
m3／h
绿化
用水
m3／h
火车
站用
水
m3／h
未预
见用
水
m3／h
总用
水量
m3／h
总用
水量
%
0-1
2.53
6578
0
0
0
0
0
36
3351.25
9965.25
2.76
1-2
2.45
6370
0
0
0
0
0
36
3351.25
9757.25
2.76
2-3
2.5
6500
0
0
0
0
0
36
335125
9887.25
2.8
3-4
2.53
6578
0
0
0
2746
0
36
3351.25
12711.25
3.6
4-5
2.57
6682
0
0
0
2746
0
36
3351.25
12815.25
3.63
5-6
3.09
8034
0
0
0
0
824
36
3351.25
12245.25
3.47
6-7
5.31
13806
0
0
0
0
0
36
3351.25
17193.25
4.87
7-8
4.92
12792
0
0
0
0
0
36
3351.25
16179.25
4.58
8-9
5.17
13442
0
0
0
0
0
36
3351.25
16829.25
4.77
9-10
5.1
13260
0
0
0
0
0
36
3351.25
16647.25
4.71
10-11
5.21
13546
0
0
0
0
0
36
3351.25
16933.25
4.8
11-12
5.21
13546
0
0
0
0
0
36
3351.25
16933.25
4.8
12-13
5.09
13234
0
0
0
0
0
36
3351.25
16621.25
4.71
13-14
4.81
12506
0
0
0
0
0
36
3351.25
15893.25
4.5
14-15
4.99
12974
0
0
0
0
0
36
3351.25
16181.25
4.58
15-16
4.7
12220
0
0
0
2746
0
36
3351.25
18353.25
5.2
16-17
4.62
12012
0
0
0
2746
0
36
3351.25
18145.25
5.14
17-18
4.97
12922
0
0
0
0
0
36
3351.25
16309.25
4.62
18-19
5.18
13468
0
0
0
0
0
36
3351.25
16855.25
4.77
19-20
4.89
12714
0
0
0
0

36
3351.25
16101.25
4.56
20-21
4.39
11414
0
0
0
0
0
36
3351.25
14801.25
4.19
21-22
4.17
10842
0
0
0
0
0
36
3351.25
14229.25
4.03
22-23
3.12
8112
0
0
0
0
0
36
3351.25
11499.25
3.26
23-24
2.48
6448
0
0
0
0
0
36
3351.25
10035.25
2.84
总和
100
260000
0
0
0
10982
824
864
80430
353122
100
从表一城市用水量变化情况表中可以看出，15~16点用水最高时，最高时用水量为：
Qh=18353.25m3／h =5098.13L/s
1.1.8一区清水池调节容积
表（二）清水池调节容积表
时间
二级泵站供水量%
一级泵站供水量%
清水池调节容积
0-1
2.76
4.17
-1.41
1-2
2.76
4.17
-1.41
2-3
2.8
4.16
-1.36
3-4
3.6
4.17
-0.57
4-5
3.63
4.17
-0.54
5-6
3.47
4.16
-0.69
6-7
4.87
4.17
0.7
7-8
4.58
4.17
0.41
8-9
4.77
4.16
0.61
9-10
4.71
4.17
0.54
10-11
4.8
4.17
0.63
11-12
4.8
4.16
0.64
12-13
4.71
4.17
0.54
13-14
4.5
4.17
0.33
14-15
4.58
4.16
0.42
15-16
5.2
4.17
1.03
16-17
5.14
4.17
0.97
17-18
4.62
4.16
0.46
18-19
4.77
4.17
0.6
19-20
4.56
4.17
0.39
20-21
4.19
4.16
0.03
21-22
4.03
4.17
-0.14
22-23
3.26
4.17
-0.91
23-24
2.84
4.16
-1.32
总和
100.00
100.00
-8.35
因此清水池调节容积按最高日用水量的8.35%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m3；
W1－调节容积==30121.31m3；
Ｗ２－消防储水量m3 ,按2小时火灾延续时间计算==2304；
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10%计算；
==35312.2
W4－安全贮量按(W1+W2+W3 )计算
W1+W2+W3＝30121.31+2304+35312.2＝67737.51m3
故W4取/6=11289.59m３
因此：清水池总容积
W＝＝79027.095m３
取整数为：W=79027m３
清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。
1.2二区最高日用水量计算
1.2.1. 二区最高日综合生活用水量Q1
=
Q1―—城市最高日综合生活用水，m3／d；
q――城市最高日综合用水量定额，Ｌ／（人·d）；
Ｎ――城市设计年限内计划用水人口数；设计年限10年内人口增长为13万人；
f――城市自来水普及率，采用f=100%
所以最高日综合生活用水为：
=31200
1.2.2二区工业用水量
A工厂:
（1）工业企业职工的生活用水量
工厂职工生活用水量采用一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算.
=（900×35+2100×25）/1000=84 m3／d
（2）工业企业职工的淋浴用水量
淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算；
班次
总人数
热车间人数
一般车间人数
用水量(m3／d)
最大班
1200
360
840
24
甲板
900
270
630
18
乙班
900
270
630
18

淋浴用水量：=24+18+18=60 m3／d
（3）工业生产用水量
=10000 m3／d
B工厂:
（1）工业企业职工的生活用水量
工厂职工生活用水量采用一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算.
=（）/1000=140 m3／d
（2）工业企业职工的淋浴用水量
淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算；
班次
总人数
热车间人数
一般车间人数
用水量(m3／d)
最大班
2000
600
1400
51.2
甲板
1500
450
1050
38.4
乙班
1500
450
1050
38.4
淋浴用水量：=51.2+38.4+38.4=128
（3）工业生产用水量
=8000 m3／d
=+=224 =+=188 =+=18000
1.2.3二区市政用水量
浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.0L计算，每天浇洒2次
=558×104×20%×1.0×10-3×2=2232 m3／d
绿化用水量
=558×104 ×30%×2×10-3=3348 m3／d
1.2.5城市的未预见水量和管网漏失水量
按最高日用水量的20%计算
=0.2（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）=11038.4m3／d
最高日设计流量：
＝1.20（Q1+Q2+ Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）=66230.4m3／d
1.2.6消防用水量
根据《建筑设计防火规范》该城市消防用水量定额为40，同时火灾次数为2。
城市消防用水量为：
=40×2=80L/S
1.2.7二区最高时用水量
表（三）二区用水量变化情况表

时段h
占用
一天
用水量%
综合
生活
用水量m3∕h
职工
生活用m3∕h
淋浴用m3∕h
生产用m3∕h
绿
地m3∕h
浇洒
道路m3∕h
未预
见用
水量m3∕h
一天总
用水量m3∕h
占最高
日百分量%
0～1
2.53
789.36
9.33
56.4
750
0
0
459.93
2065.02
3.12
1～2
2.45
764.4
9.33
0
750
0
0
459.93
1983.66
2.99
2～3
2.50
780
9.33
0
750
0
0
459.93
1999.26
3.02
3～4
2.53
789.36
9.33
0
750
0
558
459.93
2566.62
3.88
4～5
2.57
801.84
9.33
0
750
0
558
459.93
2579.1
3.89
5～6
3.09
964.08
9.33
0
750
3348
0
459.93
5531.34
8.35
6～7
5.31
1656.72
9.33
0
750
0
0
459.93
2875.98
4.34
7～8
4.92
1535.04
9.33
0
750
0
0
459.93
2754.3
4.16
8～9
5.17
1613.04
9.33
75.2
750
0
0
459.93
2907.5
4.39
9～10
5.10
1591.2
9.33
0
750
0
0
459.93
2810.46
4.24
10～11
5.21
1625.52
9.33
0
750
0
0
459.93
2844.78
4.3
11～12
5.21
1625.52
9.33
0
750
0
0
459.93
2844.78
4.3
12～13
5.09
1588.08
9.33
0
750
0
0
459.93
2807.34
4.24
13～14
4.81
1500.72
9.33
0
750
0
0
459.93
2719.98
4.11
14～15
4.99
1556.88
9.33
0
750
0
558
459.93
3334.14
5.04
15～16
4.70
1466.4
9.33
0
750
0
558
459.93
3243.66
4.88
16～17
4.62
1441.44
9.34
56.4
750
0
0
459.94
2717.12
4.1
17～18
4.97
1550.64
9.34
0
750
0
0
459.94
2769.92
4.18
18～19
5.18
1616.16
9.34
0
750
0
0
459.94
2835.44
4.28
19～20
4.89
1525.68
9.34
0
750
0
0
459.94
2744.96
4.14
20～21
4.39
1369.68
9.34
0
750
0
0
459.94
2588.96
3.91
21～22
4.17
1301.04
9.34
0
750
0
0
459.94
2520.32
3.81
22～23
3.12
973.44
9.34
0
750
0
0
459.94
2192.72
3.31
23～24
2.48
773.76
9.34
0
750
0
0
459.94
1993.04
3.01
累计
100.00
31200
224
0
18000
3348
2232
1038.4
66230.4
100
从表三城市用水量变化情况表中可以看出，5~6点用水最高时，最高时用水量为：
Qh=5531.34m3／h =1536.48L/s
　1.2.8二区清水池调节容积
表（四）清水池调节容积表
时间
二级泵站供水量
一级泵站供水量
清水池调节容积
（h）
（%）
（%）
（%）
0—1
3.12
4.17
-1.05
1—2
2.99
4.17
-1.18
2—3
3.02
4.16
-1.14
3—4
3.88
4.17
-0.29
4—5
3.89
4.17
-0.28
5—6
8.35
4.16
4.19
6—7
4.34
4.17
0.17
7—8
4.17
4.17
0
8—9
4.39
4.16
0.23
9—10
4.24
4.17
0.07
10—11
4.3
4.17
0.13
11—12
4.3
4.16
0.14
12—13
4.24
4.17
0.07
13—14
4.11
4.17
-0.06
14—15
5.04
4.16
0.88
15—16
4.88
4.17
0.71
16—17
4.1
4.17
-0.07
17—18
4.18
4.16
0.02
18—19
4.28
4.17
0.11
19—20
4.14
4.17
-0.03
20—21
3.91
4.16
-0.25
21—22
3.81
4.17
-0.36
22—23
3.31
4.17
-0.86
23—24
3.01
4.16
-1.15
累计
100.00
100.00
-6.56

因此清水池调节容积按最高日用水量的6.56%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m3；
W1－调节容积；==4344.71m3；
Ｗ２－消防储水量m3 ,按2小时火灾延续时间计算；==576
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10%计算；
==6623.04
W4－安全贮量按(W1+W2+W3 )计算
W1+W2+W3＝4344.71+576+623.04＝5543.75 m3
故W4取/6=923.96m３
因此：清水池总容积
W＝＝6467.71m３
取整数为：W=6468m３
清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。
2. 管网水力计算
2.1一区管网水力计算
2.1.1集中用水量
集中用水量来自火车站等于。
2.1.2比流量计算
Qs=( )/
Qs===0.124(m·s)
——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
2.1.3沿线流量计算
qi-j＝q sＬi-j　　
Ｌi-j—有效长度；m
q s—比流量
管段编号
管段长度m
管段计算长度m
比流量L/(m·s)
沿线流量L/s
1-2
785.66
392.83
0.124
48.71
1-6
1456.64
1456.64
180.62
2-3
1170.22
1170.22
145.11
2-5
1220.44
1220.44
151.33
3-4
903.03
903.03
111.98
4-5
1128.67
1128.67
139.96
5-6
874.03
874.03
108.38
5-8
1435.76
717.88
89.02
6-7
842.28
842.28
104.44
7-8
846.55
846.55
104.97
7-10
1122.36
1122.36
139.17
8-9
986.31
493.16
61.15
9-10
1019.56
1019.56
126.43
9-14
1207.64
603.82
74.87
10-11
261.78
261.78
32.46
11-12
988.21
988.21
122.54
11-34
967.23
967.23
119.94
12-13
960.68
960.68
119.12
12-16
1067.01
1067.01
132.31
12-33
674.66
674.64
83.66
13-14
365.88
365.88
45.37
13-15