清绿苑别墅给排水工程设计算书.doc

第一章 给水管道系统设计

第一节 生活给水设计

一、选择给水方式
小区给水既可以是生活和消防合用一个系统，也可以是各自成系统。该居住小区中建筑物不需要设置室内消防给水系统。所以宜采用生活和消防共用的给水系统。本设计采用生活和消防共用的给水系统。
小区供水方式可分为直接给水方式、调节增压给水方式和分区给水方式，应根据小区内建筑物的类型、建筑高度、市政给水管网的用水头和水量等因素综合考虑确定。根据设计资料可知：该区给水现状为，清绿公路临别墅区一侧设有DN1000市政给水管道，压力为0.35MPa。可以选择该小区的给水方式为直接给水。
二、管道布置、管材选择
小区布管应按干管、支管、接户管的顺序进行，为了保证小区给水供水可靠性，小区给水干管应布置成环状或与城市管网连成环状与城市管网的连接管不少于2根，且当一根发生故障时，其余的连接管应通过不小于70%的流量。给水干管应沿用水量大的地段布置。
具体计算过程如下：
1、住宅居民最高日用水量：
别墅居住生活用水定额根据《建筑给水排水设计规范》中“住宅最高日生活用水定额及小时变化系数”得知别墅级别的最高日用水定额为250-350L/(人•d)。小时变化系数为2.3-1.8，另外备注中说明别墅用水定额中包含庭院绿化用水及汽车抹车水。根据该别墅区的实际情况，选取用水定额为350L/(人•d)，小时变化系数Kn=2.3,
则该别墅小区的最高日最高时设计用水量为：小区内各类用水的最高日用水量计算公式如下：

式中：——小区内各类住宅的最高日用水量（L/S）
q——住宅最高日生活用水定额L/（人•d）
N——各类住宅居民人数（人）
具体计算日下：

2、 绿化用水量的计算：
根据设计指导资料得知：居住小区的绿化浇洒用水定额可按浇洒面积1.0-3.0L/㎡•d计算。小区管道，广场的浇洒用水定额可按浇洒面积2.0-3.0L/㎡•d计算。浇洒管道上可设洒水栓，其间距不宜大于80m。
计算公式如下：
=q×M
式中：——浇洒道路和绿化用水量（L/s）
q——浇洒单位面积道路和绿化用水量用水标准（L/s•㎡）
M——每日浇洒道路和绿化的面积（㎡）
具体计算如下：
（1） 居住小区的绿化用水量
根据实际情况选取绿化浇洒用水定额为3L/㎡•d，该居住小区的公共绿化面积为：1.32公顷=1.32×10㎡
则居住小区的绿化用水量为：
=1.32×10㎡×3/24×3600=0.46L/s
（2） 浇洒道路的绿化用水量
根据实际情况选取绿化浇洒用水定额为3L/㎡•d，该居住小区的道路绿化面积为：3.61公顷=3.61×10㎡
’=3.61×3/24×3600=1.25L/s
(3) 则小区的绿化用水总共为：=0.46+1.25=1.71 L/s
3、 消防用水量的计算
根据《建筑设计防火规范》“城镇居住区室外消防用水量”得知： ≤1万人的城镇及居住小区同一时间内的火灾次数为一次，一次的用水量为10 L/S,按要求消防历时为2小时，则Q=10 L/S。
4、未预见水量及管网漏失水量的计算
居住小区管网漏失水和未预见水之和按最高日用水量的10%-15%计算。该设计中选用15%计算。为了小区内可以有足够的消防用水，所以将消防用水的未预见水量也计算在内。
具体如下：
Q=（Q+Q）×（1+15%）=（3.84+10）×1.15=15.92 L/s
三、 给水管道的水力计算
在管网水力计算过程中，要各管段的直径，必须首先确定各管段的设计流量，为此，需要首先求出各管段的沿线流量和各节点流量。
1. 配水干管比流量.
管网中管段配水干管或配水支管沿线输出的流量之和，称为该管段的沿线流量，即供给该管段两侧用户所需的流量。
计算沿线流量的主要采用比流量法，分为长度比流量法和面积比流量法两种，在本设计中采用长度比流量法。
所谓长度比流量是假定沿线流量均匀分布在全部配水干管上，则管线单位长度上的配水流量称为长度比流量，记作，按下式计算：
=（Q-Q）/∑L 单位：[L/（s•m）]
式中： Q——官网总用水量 L/s
Q—— 工业企业及其他用户的集中流量之和L/s
∑L——管网配水干管总长度，m;单侧配水的管段（如沿河等地段 敷设的只有一侧配水的管线）按实际长度的一半计入；双 侧配水的管段，计算长度等于实际长度，两侧不配水的管 线长度不计。
根据施工图纸的给水部分得知量取的管网配水干管总计算长度为975m,由于本设计中的消防和生活给水是合用管道的，所以将消防给水记为集中流量。即该设计中给水比流量为:
=（15.92-10）/975=0.00607[L/(s•m)]
由比流量 可以计算出个管段的沿线配水流量即沿线流量，记做，则任一管段的沿线流量可以按照以下公式计算：
= ×L（L/s）
式中：L——该管段的计算长度 m；
例如：管段2—3的沿线流量为：
Q= ×L=0.00607×113=0.67
其他各管段的沿线流量计算见附表1

2、 节点流量计算：如节点2的节点流量为：
Q=0.5∑=0.5×（）=0.5×（0.67+0.60）=0.64（L/s）
各节点流量见附表2

3、 管段的设计流量
管网各管段沿线流量简化成各节点流量后，可求出各节点流量，并把大用水户的集中流量也加于相应的节点上，则所有节点的总和，便是由市政管网送来的总量（即总供水量）。按照质量守恒原理，每一节点必须满足节点流量平衡条件：流入任一节点的流量必须等于流出该节点的流量，即流入等于流出。该设计布置为环状管网，则环状管网流量分配的具体步骤是：
（1） 首先在管网平面布置图上，确定出控制点的位置，并根据水源、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，使水流最近路线输水到大用户 和边远地区，以节约输水电耗和管网基建投资。
（3） 根据管网中各管线的地位和功能来分配流量。尽量使平行的主要干管分配 相近的流量，以免个别主要干管损坏时，其余管线负荷过重，使管网流量 减少过多；干管与干管之间的连接管，起作用主要是沟通平行干管之间的 流 量，有时起输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一搬不 大，只有 在干管损害时，才转输较大流量，因此，连接管中可分配较 少的流量。
（4） 分配流量时应满足节点流量平衡条件，即在每个节点上满足+=0。根 据本设计小区的设计实际情况，布置成环状管网，纤细的流量分配详图见 附表3和附图一。
4、 小区环状管网水力计算
（1） 按城镇管网布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管 段长度和节点地形标高。
（2）按最高日最高时用水量计算节点流量，并在节点旁引出箭头，注明节点 流量。大用户的集中流量也标注在相应的节点上。
（3）在管网计算草图上，将最高日用水时由二级泵站和水塔供入管网的流量（指 对置水塔的管网）沿各节点进行流量预分配，定出各管段的计算流量
（4）根据所定出的各管段的水头损失h及各个环内的水头损失代数和∑h。
（5）计算个管段的水头损失h及各个环内的水头损失代数和∑h。
（6）若∑h超出规定值（即出现闭合差值△h），须进行管网平差，将预分配的 流量进行校正，以使各个环的闭合差达到规定的允许范围之内。

按照以上计算步骤，对该小区的环状管网进行水力计算。
根据管网布置和用水情况，假定各管段的流向，按照环状管网流量分配原则和方法进行流量预分配，现对设计要点加以说明。
a、 原则中的（1）、（2）的具体说明见“配水干管比流量”及“节点流量计算”。 分配结果见附表1、2。
b、确定管径及水头损失
因为消防和消防给水合用管段，所以管径都不能小于DN100。管径大小见附 表3
c、管网平差
若闭合环路内顺、逆时针水流方向的管段水头损失不相等，即∑hij≠0，存在 一定差值，之一差值就叫环路闭合差，记做∑h。
在计算过程中，若闭合差为正，即∑h>0，则恰好相反，因此需根据具体情况 重新调整各管段流量，即在每一节点均满足+∑=0的条件下，在流量偏 大的各管段减去一些流量，加在流量偏小的各管段中去，每次调整的流量值 称为校正流量，记做△q。如此反复，直到各闭合环路均满足∑hij=0的条件 为止。这种为消除闭合差而进行流量调整计算的过程，叫做管网平差。
一般基环和大闭合差达到一定精度要求后，管网平差即可结束。手算时， 闭合差要求小于0.5m，大环闭合差小于1.0-1.5m；电算时，闭合差值可达到 任何精度，一般采用0.01-0.05m。
经一次校正后，基环闭合差分别为0.2和0.06，绝对值小于0.5。大环 闭合差是0.26，绝对值小于1.0，均符合要求。平差结果见附表A
e、水压计算
该管网的压力完全为市政管网供给，所以管网的压力由接入管开始进行计算。由0点开始推算2点的水压标高，自由水压。自由水压标高=水压标高-（地形标高-0.7-1/2管径）-水头损失。由0点开始，2点的水压标高为Zc+Hc=35+40.05=75.05m，分别向最不利点（5点）推，计算各节点的水压标高和自由水压，将计算结果及相应节点处的地形标高诛邪在节点上，如附表一示。
5、 给水管道的敷设要求
室外给水管道应沿区内道路平于建筑物敷设，宜敷设在人行道、慢车道或草地下。管道外壁距建筑物的净距不宜小于1.0m，但不得影响建筑物的基础。居住小区室外管道尽量减少与其他管线的交叉，不可避免时，给水管应在排水管道上面，给水管与以其他地下管线及乔木之间的最小水平、垂直净距可参考相关规定，另外，给水管道的埋深要综合考虑，行车道下的管线最小覆土厚度不小于0.7m。应在与城市管网连接处的小区干管上，与小区给水干管连接的小区给水支管上，与支管连接的接户管上及环状管网需调节和检修处设置阀门。阀门应设在阀门井或阀门套筒内。

6、 给水用户接入管
三层别墅卫生器具：洗涤盆2个，洗脸盆3个，洗手盆4个，浴盆3个，淋浴器 3个，坐便器3个。Ng=10.9
二层别墅卫生器具：洗涤盆2个，洗脸盆2个，洗手盆3个，浴盆2个，淋浴器 2个、坐便器2个。Ng=7.9
三层别墅：设每户4人，T取24h。
二层别墅：设每户4人，T取24h。
根据公式

查《建筑给水排水工程》得ac，再根据公式

给水设计秒流量 qg=0.2×U×Ng
经计算，3层跟2层别墅的给水设计秒流量分别为0.68L/s 和 0.58L/s。选用最小管径为DN40.

第二节 消防给水设计

居住小区内城市消火栓保护不到的区域应设室外消火栓。消防给水可与生活给水共用，也可单独设置。消火栓应沿道路设置，消火栓的保护半径不应超过150m，间距不应超过120m。消火栓设置数量和间距应按《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》执行。室外消防用水量以及所需水压按《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》执行；设有室外消火栓的室外给水管道，管经不得小于100mm
由于小区生活给水和消防给水是合用同一套管道，所以不需要另外计算消防给水管道的设计步骤。另外，消防给水方面需要补充说明的是室外消防栓的设置：根据《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》得知室外消火栓的间距不应大于120m,则取80m设置一个消火栓。0-2-3-4-5-7管段约长535m，共设置7个消火栓，2-6-7-8管段长约610m，共设置8个消火栓，4-6管段约长95m，共设置2个消火栓。小区内共布置17个消火栓。
第三节 绿化给水设计
居住小区的绿化浇洒用水定额可按浇洒面积1.0—3.0L/·d计算。小区管道，广场的浇洒用水定额可按浇洒面积2.0—3.0L/·d，可设洒水栓，其间距不宜大于80m。
绿化给水的布置原则与生活给水的布置原则基本相同。由于是主要小区的绿化和路两边的绿化，所以需要考虑的线路较长，范围较广。详细的节点流量，沿线流量见小表。由于要求浇洒管道上设置的洒水栓，其间距不宜大于80m，则设计中设置30m一个洒水栓。
详细绿化给水布置节点见“绿化给水管道平面图”
绿化用水管网计算表-各管段沿线流量计算详见附表（4）
绿化用水管网计算表-各管段节点流量详见附表（5）

第二章 排水管道系统设计

一．排水体制选择
新建小区一般应用语雨污流制，当小区设置化粪池时，应将污水和废水分流，生活污水进入化粪池，生活废水直接排入城市排水管网或中水处理站。设计的内容：计算污水设计流量，进行污水管道的水力计算，从而确定污水管道的管径，设计坡度和埋设深度；确定污水管道在道路断面上的具体位置，泵水提升泵站的设计，绘制污水管道的平面图和纵剖面图。
二．居民生活污水的设计流量
居民生活污水主要来自居住区，它通常按下式计算：

Qp—居民生活污水的设计流量，L/S
n—居民生活污水量定额L/（cap·d）
N—设计人口数
Kz——生活污水总变化系数

1.居民生活污水量定额
在城市中，居民用过的水大部分都排入污水管道，该小区的排水量为同周期给水量的90%。
2.生活污水量的总变化系数
我国在多年观测资料的基础上，经过综合分析归纳总结出了总变化系数与平均流量之间的关系即Kz=2.7/Q0.11
式中Q——污水平均日流量，L/S，当Q<5L/S，取Kz=2.3；当Q.>1000L/S时，Kz=1.3
在本设计中用于Q=1.51L/S<5L/S。所以直接选用2.3生活污水变化系数

污水平均日流量（L/S）
5
15
40
70
100
200
500
≥1000
总变化系数
2.3
2.0
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3

3.居民生活污水设计流量

设计管径的流量确定的，该小区属于别墅住宅区，虽然面积较大，可是居住人口较少，所以排水量也不多，平均每户的排量为3.76/113=0.03L/S，则按规范，我们选用接户管的管径为DN200，主干管的管径为DN300，完全满足我们的排水要求。

4.排水管道的水力计算
应根据小区总体规划，道路和建筑物布置，地形标高，污废水的去向等实际情况，使管线短，埋深小，并尽量自流排出。排水管道宜沿道路或建筑物平行敷设，干管应靠近主要排水建筑物并布置在连接支管较多的一侧，应尽量布置在道路外侧的人行道或草地下面。排水管道应尽量远离生活饮水用水管道。排水管道的覆土厚度应根据多种要素综合考虑，道路下的管道不宜小于0.7m，生活污水接户管的覆土厚度不宜小于0.3m。具体的污水管道的水力计算参数如下叙述：
（1） 设计充满度
在设计充满度，污水在管道中的水深h与管道管径D的比值（h/D）称为设计充满度，它表示污水在管道中的充满度。当h/D=1时称为满流，h/D<1时称为不满流。按《室外排水设计规范》规定，污水管道按照不满流进行设计DN200——DN300管径的最大设计充满度为0.6
（2） 设计流速
按《室外排水设计规范》规定，最小的设计流速是保证管道的设计充满度下的最小流速为0.6m/s。
（3）最小设计坡度
在均匀情况下，水力坡度，即管底坡度。按我国《室外排水设计规范》规定，管径为DN200时，最小设计坡度为0.004；管径为DN300时，最小设计坡度为0.003.上述规定的最小设计坡度值是设计充满度h/D=0.5（即半满流）时的最小坡度。
（4）最小管径
按我国《室外排水设计规范》规定，污水管道在街坊和厂区内的最小管径为DN200，在街道下的最小管径为DN300.在污水管道的设计过程中；若其设计管段的设计流量小于其在最小设计流速和最大设计充满度条件下充满度条件下管道通过的流量，即这样管段采用最小管径即可。
详细的管道布置见“污水管道布置图”，详细的水力计算见附表6。

第三章 雨水管道系统设计

雨水管道系统设计

雨水管道设计数据的确定：
一．径流系数M的确定
径流系数的确定主要是根据地面的情况确定，在设计中可采用区域综合径流系数，一般城市市区的综合径流系数采用0.5——0.8，另外径流系数还根据建筑的密度在0.5——0.8内选用，建筑密度较大取高值，密度小取低值。综合考虑，该小区选用径流系数为0.8。
二．设计降雨强度的确定
1.设计重现期的确定
有暴雨强度公式

可知，对于同一降雨历时，若P越大，降雨强度q就越大，反之，重现期小，降雨强度越小。设计重现期的最小值不宜低于0.33a，一般地区选用0.5-3a，本设计中的小区处于一般地区，故，选用重现期a=1。
2.设计降雨历时的确定
对于雨水管道某一设计断面来说，集水时间t是由地面雨水集水时间t1和管内雨水流行t2两部分组成。所以设计降雨历时可以用下式表述：
t =t1+mt2
式中：t—设计降雨历时，min
t 1—地面雨水流行时间，min
t 2—管内雨水流行时间，min
m—折减系数，暗管m=2 ,陡坡地区暗管采用1.2—2.
（1）地面集水时间t 1的确定
地面集水时间t1是指雨水从汇水面积上最远点流到第一个雨水口a的地面雨水流行时间。一般采用5——15min。按经验，一般在汇水面积较小，地形较陡，建筑面积较大，雨水口分布较密集的地区，宜采用较小的t1值，可取t1=5——8min，而在汇水面积较大的，地形较平坦，建筑密度较小，雨水口分布较疏的地区，宜采用较大的t1值，可取t1=10——15min。根据综合考虑，该设计中的地面集水时间t1取10min。
（2）管内雨水流行时间t2值的确定
管内雨水流行时间是指雨水在管内从第一个雨水口流到设计断面的时间。它与雨水在管内流经的距离及管内雨水的流行速度有关，可以用下式计算：
t 2=∑L/60v

式中：t 2——管内雨水流行时间，min
L——各设计管段的长度，m
v ——各设计管段满流时的流速，m/s
60——单位换算系数。
（3）折减系数m值的确定
我国《室外排水设计规范》中规定：暗管采用m=2.0，对于明渠，为防止雨水外溢的可能，m值采用1.2
综上所述，计算雨水管道的设计流量所用的设计暴雨强度公式及流量公式可写成

即
其中P=1
3.雨水管道水力计算
采用钢筋混凝土管，《室外排水设计规范》中规定：

（1） 雨水管渠（满流时）的最小设计流速为0.75L/s
（2） 在街道下的雨水管道，最小管径为DN300
（3） 雨水管道和合流管道在最小管径DN300时，最小设计坡度为0.003
详细的雨水管道水力计算表见附表7

设计参考材料：
1. 王增长主编.建筑给水排水工程(第五版)
北京:中国建筑工业出版社.2004.
2.核工业部第二设计研究院主编.给水排水设计手册.第二册.
北京:中国建筑工业出版社.2001
3. 姜文源等主编.水工业工程设计手册——建筑和小区给排水.
北京:中国建筑工业出版社.2000
4中华人民共和国国家标准.建筑给水排水设计规范（GB50015—2003）.
北京:中国计划出版社，2003
5. 中华人民共和国国家标准.建筑设计防火规范（GB50016—2006）
6. 最新建筑给水排水设计CAD图集②住宅别墅、公共建筑（中国电力出版社）
7. 中华人民共和国国家标准.室外排水设计规范（GB50014—2006）

总 结
三年的大学生涯就这样要结束了，最后还有两个实习，一个是毕业设计，还有下学期的顶岗实习。从这学期第十四周开始我们就开始了实习了，学校对于我们是否外出实习不做要求，有点同学想要提前进入到社会，所以他们选择了外出实习，有的同学想要对三年的总结进行梳理和巩固，就留在学校做指导老师布置的校内设计任务。但各有各自的想法，也各有各的好处。
本来之前的课题是水处理，但由于时间的问题老师把我们的课题改成了别墅区的给排水工程设计，老师把图纸发给我们，我们当时就惊呆了，看着这么复杂的工程，觉得这次任务好艰巨，不像我们之前的那么简单，也没有那么繁琐，想要放弃的念头油然而生。在老师的鼓励和指导下还是决定挑战一下自己。中间也经过了复杂的心里斗争。一开始对设计任务书和图纸都还不太熟悉，拿着图纸区问同学，结果大家也都不太理解，所以开头是比较困难的，但后来找了老师请教，明确了目的，看懂了图纸，从十五周开始正式做校内设计。
我们的任务别墅区给水排水工程设计，包括生活给水工程、消防给水工程、绿化给水、生活排水、雨水排水。设计范围：1. 小区室外生活给水、消防、绿化给水的设计与计算。2.小区室外生活污水排水设计与计算。3.小区室外雨水排水设计与计算。还要提交相应的图纸。老师为我们安排好了大概设计要完成的具体时间还有内容，这让我们有了一个大概的进度。大概如下：
第一周：收集设计用资料、参考书、熟悉设计任务，作出设计方案；
第二~三周：小区室外生活给水、消防、绿化给水的设计与计算；
第四~五周：小区室外生活污水排水设计计算；
第六周：小区室外雨水排水设计计算；
第七周：整理设计成果，答辩
我们也都大概按照老师的进度来，当计算都计算好了以后了就到了要把数据输入成电子档，这个真的是繁重的任务，为了这些数据熬了几个晚上，加上我打字的速度又比其他人慢，所以要比其他人用的时间更多，曾多次输入错误，还重新来过，这个任务对我来说有点繁重。设计并没有像我想象的那样我可以提前完成，但是后来需要完成的说明书，任务书，计算书是，思想总结PPT，任务相当大，所以不能对自己太放松。在最后就到了画图纸还要用电子档重新布置，这也是一个较大的工程，对于CAD也不熟练的人来说又是一个挑战。
总之呢，做完这个设计真心觉得自己学到很多东西，虽然过程是辛苦的，任务是繁重的，内容是复杂的，但得到的结果却是很让人开心的，也很令人激动的。在以后的工作上不管遇到什么问题都要做到越挫越勇，这样取得的结果也是让人意想不到的。以后无论我们做什么都要认真，有一颗积极进取的心。0万U豆体验卡
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