城市给水管网优秀课程设计.docx

城市给水管网课程设计城市给水管网课程设计给排水0902班 U200916331 李伟2011/12/17指导老师：任拥政、王宗平 目录1 总论31.1 项目名称、地点及主管单位31.2 编制依据31.3 编制范围及编制目标41.3.1 编制范围41.3.2 编制目标41.4编制标准51.5 采取关键规范和标准61.6城市概况及自然条件71.6.1 城市概况71.6.2 自然条件81.7给水工程现实状况102.工程总体方案112.1城市总体计划概要112.2工程服务范围112.3给水管道部署和水力计算122.3.1需水量计算122.3.2给水管道部署和水力计算142.3.3管网校核212.3.4水泵选择272.3.5水头计算及平面图绘制292.3.6管材选择及工程施工323设计感想心得344参考文件341 总论1.1 项目名称、地点及主管单位项目名称：宜城市城市给水工程项目地点：宜城市陆城镇主管单位：宜城市建设局业主单位：宜城市供水总企业项目法人代表：廖晓路1.2 编制依据（1）湖北省发展计划委员会文件，鄂计投资231号省计委相关宜城市城市污水处理工程项目提议书批复（2） 宜城市计划建筑设计院，宜城市城市污水处理工程项目提议书（3）宜城市建设局和宜昌市工程咨询企业相关宜城市城市污水处理工程可行性研究编制协议书（4）中共宜城市委、宜城市人民政府相关加紧小城镇建设决定（5）宜城市城建设局宜城市陆城镇城市建设发展计划（6）湖北省城市计划设计研究院宜城市城市总体计划（修编）说明书（）2月（7）宜城市人民政府宜城市国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要（8）湖北省宜城市统计局宜城市统计年鉴4月（9）宜城市环境监测站陆城镇各排污口水质监测汇报10月（11）湖北省城市计划设计研究院宜城市城市总体计划（修编）说明书（）4月1.3 编制范围及编制目标1.3.1 编制范围本可行性研究汇报编制范围包含宜城市陆城镇城区污水截流主干管、渠系统和污水处理厂一座。1.3.2 编制目标本汇报编制目标是对工程规模、水源水质、给水处理厂厂址、给水处理工艺和给水管网系统等进行技术可靠性、经济合理性及实施可能性方案比较和论证；并提出推荐方案，使所选方案科学合理、技术优异、处理效果好、运行稳妥可靠、造价省、运行成本低。最终使得该项工程社会效益、环境效益和经济效益达成最好统一。1.4编制标准（1） 落实实施国家相关环境保护政策，符合国家相关法规、规范及标准。（2） 从宜城市实际情况出发，在城市总体计划指下，以近期建设为主，尽可能为远期发展留有余地，使工程建设和城市发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。（3） 依据设计进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺努力争取技术优异成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，降低工程投资及日常运行费用。（4） 妥善处理污水处理过程中产生栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。（5） 为确保工程可靠性及有效性，提升自动化水平，降低运行费用，降低日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程中一些关键设备拟采取国外最优异设备、工艺。（6） 采取现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。（7） 在污水厂征地范围内，厂区总平面部署努力争取在便于施工、便于安装和便于维修前提下，使各处理构筑物尽可能集中，节省用地，扩大绿化面积，并留有发展余地。使厂区环境和周围环境协调一致。（8） 厂区竖向设计努力争取降低厂区填方量和节省污水提升费用。1.5 采取关键规范和标准（1） 室外排水设计规范及局部修订条文（GBJ14-87）（2） 地表水环境质量标准（GB3838-）（3） 污水综合排放标准（GB8978-1996）（4） 污水排入城市下水道水质标准（CJ18-86）（5） 城市污水处理厂污水污泥排放标准（CJ3025-93）（6） 城镇污水处理厂隶属建筑和设备设计标准（CJJ31-89）（7） 建筑给水排水设计规范（GBJ15-88）（8） 城市防洪工程设计规范（CJJ50-92）（9） 泵站设计规范（GB/T5026597）（10） 厂矿道路设计规范（GBJ22-87）（11） 工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-95）（12） 工业企业设计卫生标准（TJ36-79）（13） 建筑结构荷载设计规范（GBJ9-87）（14） 给水排水工程结构设计规范（GBJ 69-84）（15） 混凝土结构设计规范（GBJ 10-89）（16） 建筑抗震设计规范（GBJ 11-89）（17） 建筑地基基础设计规范（GBJ 7-89）（18） 水工砼结构设计规范（SDJ20-78）（19） 建筑设计防火规范（GBJ 16-87）（20） 工业企业采暖、通风及空气调整设计规范（TJ19-750）（21） 工业企业噪声控制设计规范（GBJ 87-85）（22） 地下工程防水技术规范（GBJ 108-87）（23） 10KV及以下变电所设计规范（GB5005394）（24） 工业和民用供配电系统设计规范（GB5005295）（25） 低压配电装置及线路设计规范（GB50054-95）（26） 电力装置继电保护和自动装置设计规范（GB50060-92）（27） 建筑防雷设计规范（GB50057-94）（28） 通用用电设备配电设计规范（GB50055-93）（29） 城市污水处理工程项目建设标准（修订，）1.6城市概况及自然条件1.6.1 城市概况宜城市在湖北省西南部山区向江汉平原过渡地带，在东径1100511135，北纬30053036。东接松滋，北临宜昌、枝江，西南和长阳、五峰毗邻。全市总面积1357平方公里，其中山区122平方公里，丘陵1078平方公里，平原157平方公里。地势由西南向东北倾斜，西南部山地丘陵交错，南有武陵山脉延伸，西是巫山山脉蜿蜒入境。东北部是长江清江沿江平原。西南部最高山峰海拔1084米，东部最低河滩地海拔仅38米，河床边界条件多为沙壤土，亚沙壤土组成，抗冲击能力弱，汛期外江水位常高于内地，一向为洪涝灾难灾区。3月，随行政建制调整，全市现辖5镇4乡一个办事处。据统计宜城市总人口约38.2万人，陆城总人口约9.3万人。中国生产总值32亿元，按现行价格计算全部工业总产值45.6亿元。宜城市内河流纵横，水系发达。长江自宜昌仙人桥进入市境，自洋溪官洲出境长达46公里；清江自长阳搬鱼咀进入市境，至陆城三江汇入长江，蜿蜒41公里；渔洋河自五峰渔洋关马勒坡进入市境，至陆城以西两公里刘家咀汇入清江，逶迤55公里。市内除长江清江外，干支溪河长度在45公里，集水面积在3平方公里以上有39条，河道总长419公里，集水面积为1338.6平方公里（含邻县和湖泊其它汇流面积588.2平方公里）。1.6.2 自然条件(1)地质地貌宜城市在鄂西南部山区向江汉平原过分地带，以丘陵地形为主，并兼有少许山地和平原。海拔5060米地貌可分为长江高漫滩地I、II级阶地及高阶地。地层自上而下为亚粘土、卵石层、基岩，基岩通常以红砂岩为主，夹少许泥岩，砂岩呈互层状分布。高阶地、II级阶地均含有较高承载能力1.55千克/平方厘米，可作为良好建筑地基，陆城地域恰好处于长江南岸II级阶地上，区内无显著结构断裂，仅发觉局部有少许褶曲现象。地层容性稳定，边坡并无坍毁或滑坡等不良物理现象，从历史上看，宜全部邻近及更远外围未发生过较大破坏性地震。本区处于地震相对稳定地带，从1987年公布全国地震烈度区划图和湖北省地震烈度区划图上，全部将该区划为六度地震区。(2)气象宜城市气候属于中亚热带向北亚热带过渡大陆性季风湿润型气候。年平均气温：16.7年极端最高气温：40.8年极端最低气温：-13.8累年年平均降雨量：1224mm历史一日最大降雨量：183.9mm累年平均降雨天数：136天历年最大积雪深度：34cm累年最多风向及频率：SE/13%累年平均风速：8m/s历年最大风速：28m/s(3)水文长江：（陆城区域、黄海高程）历年最高水位：51.11m1水位：50.06m历年最低水位：35.36m历年平均水位：40.78m历年最大流量：71900立方米/秒历年最小流量：2720立方米/秒历年平均流量：13350立方米/秒清江：历年最高水位：53.902m历年最低水位：35.9m历年平均水位：40.78m历年最大流量：18900立方米/秒历年最小流量：32.4立方米/秒历年平均流量：464立方米/秒1.7给水工程现实状况城区供水方法为城市水厂供水，城区现有两座水厂。一水厂在城北夷水路，占地面积0顷，以清江为水源，设计规模0.7万吨/日，供水压力0.4MPa；二水厂在城北城东.74公路，占地面积2.2公顷，以长江为水源，设计规模3万吨/日，供水压力0.42MPa。，两水厂最高日供水量2.2万吨/日，输配水管线43.3公里，供水普及率100%，城区综适用水指标为239升/人日。.工程总体方案2.1 城市总体计划概要城市性质：宜城市是全国关键水陆交通枢纽之一，鄂西南经济区副中心城市之一，全市政治、经济、文化中心，以原材料为主重工业城市。城市规模：，作为中心城区陆城7万人；建成区面积6.5 km2；计划近期至人口达8.6万人，面积8.0km2；远期至人口发展到14万人；建成区面积14.3 km2。发展方向：计划确定城区发展方向关键为城南片、城西片。优先发展城西、五宜路两侧；引导发展城南及城东地域；更新陆城中心区；暂缓发展三江地域；限制发展水塔溪区；保护旧城传统风貌区；保护城东、城西、城西南生态农业区。受纳水体水质：城区污水受纳水体为长江，其水质参考国家要求为二类。2.2工程服务范围本工程服务范围为城市总体计划中要求陆城镇中心城区 ，近期（）服务面积8.6 km2，服务人口8万人； 远期 （）服务面积14.3 km2，服务人口14.0万人。2.3给水管道部署和水力计算2.3.1需水量计算1 综合生活用水量综适用水量是指城市居民生活用水和公共建筑用水量，不包含道路浇洒、绿地浇洒和其它市政用水。依据宜城市城市总体计划（修编），近期（），陆城镇城区人口为8.6万人，平均日综合生活用水定额为350L/pd；远期（），陆城镇城区人口为14.0万。均日综合生活用水定额为370L/Pd。以远期计划用水计算，宜城市综合生活用水量为：远期（）：14.0万3705.18万m3/d2 工业用水量依据宜城市总体计划估计，近期工业用水量为10000T/d，远期工业需水量为21000T/d，以工业用水反复利用率70%计算则远期工业需水量为：2.10.30.63万m3/d3 其它用水量其它用水关键包含道路浇洒、绿化浇洒等用水。浇洒道路用水量取每平方米每次1.2L/(dm2) （通常为11.5L/（dm2），设天天浇洒2次；大面积绿化用水量采取1.5L/(dm2)（通常采取1.52.0L/(dm2)）。已知宜城市城市总面积为14.3km2，道路面积占城市总面积7，绿地面积占城市面积25。则其它用水量为：道路浇洒：14.3100000071.4/10002(m3/d)0.28（万m3/d）绿地浇洒：14.31000000251.6/1000(m3/d)=0.57（万m3/d）4 用水总量依据上三项用水需求计算得到该市平均日用水量为：5.18+0.63+0.28+0.57=6.66（万m3/d）所以在设计计算时起设计平均日用水量为67000m3/d已知该市用水量日改变系数Kd=1.4，时改变系数Kh=1.44，设未预见系数为1.2，依据以上计算结果得出计划期内城区污水总量见表1。表1 需水总量估计项 目远期（）需水量备注综合生活污水量（万m3/d）5.18关键包含居民生活用水工业需水量（万m3/d）0.63其它需水量（万m3/d）0.85包含道路浇洒、绿化等用水最高日用水量（万m3/d）6.7*1.2*1.44*1.4=16.216.20万（m3/d)=1876L/s2.3.2给水管道部署和水力计算1管网定线及面积划分（1）管网定线依据宜城市远期城市计划，沿各个道路主干道部署给水主干管道，为确保管网安全可靠供水，采取环状管网部署，图1： 图1 城区平面布管 服务面积 在各个给水片区内用角平分线法对各管段服务范围进行划分，测得各管段长度和服务面积以下：表2 管段长度及服务面积管段编号管长(m)服务面积（km2）管段编号管长(m)服务面积（km2）1-2828 0.15715-16712 0.1242-311950.1621-80.4413-4638 0.1008-138150.2234-513250.4076-910510.4282-6472 0.1457-10687 0.2208-9407 0.08010-141396 0.7189-10766 0.4083-111050 0.51310-111221 0.67011-1513210.79311-12460 0.0874-121117 0.5212-78120.30012-161381 0.30513-141470 0.4405-122150 0.60514-1510300.282累计/8.129测得宜城市市区面积A=8.129km2则单位面积比流量： q0=1876(L/s)/8.129(km2)=230.78(L/km2s)2管网水力初步计算（1）节点流量计算对各个管段长度和服务面积进行测量（表2第2、3列），由公式 求出各管段沿线流量以下表：表3 管段沿线流量管段编号管长(m)服务面积（km2）沿线流量(L/S)管段编号管长(m)服务面积（km2）沿线流量(L/S)1-2828 0.15736.220 15-16712 0.12428.6172-311950.16237.385 1-80.441101.7743-4638 0.10023.0788-138150.22351.4644-513250.40793.9276-910510.42898.7742-6472 0.14533.4637-10687 0.22050.7728-9407 0.08018.46210-141396 0.718165.7009-10766 0.40894.1583-111050 0.513118.39010-111221 0.670154.623 11-1513210.793183.00811-12460 0.08720.0784-121117 0.521120.2362-78120.30069.234 12-161381 0.30570.38813-141470 0.440101.5435-122150 0.605139.62214-1510300.28265.080累计/8.1291876.010由节点流量计算公式：Qj=12(Ql)得到以下表：表4 节点流量表节点编号12345678节点流量(L/s)68.99788.15189.427118.621116.77566.11960.00385.850节点编号910111213141516节点流量(L/s)105.697232.627238.050175.16276.504166.162138.35349.503 所以节点流量累计：1876.001L/S（2）流量分配及管网平差流量初分该管网有八个环，所以最初假设8根管段流量则能够进行流量分配，从而计算出整个管网全部管段流量，现在假设8个管段流量以下：表5 初分流量表管段编号186-98-137-1010143-1112-11412初分流量（l/s）90010300205010050200利用上面数据，依据节点方程和连续性方程对整个管网进行流量初步分配。管径初定按界限流量确定管径，设宜城市经济原因f=1，则单独管段折算流量为： q0=qij依据该流量和界限流量表（表6）对管径进行初选表6 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）100940096130900685822150915500168237100082211202001528.560023735525028.5457003554903004568800490685管段闭合差计算及平差依据流量及管径,利用舍维列夫公式： 进行压降计算，得到1000i利用公式 计算各管段压降h和sq，见表（表7）第七列、第八列。对管网进行平差，在平差过程中同时进行管径调整，使其最终达成指定要求，如平差表（表7）由管网平差表能够看出，在进行一次平差以后，达成了小环闭合差小于0.5米、大环闭合差小于1米要求。水厂到节点1管线长335m，用两根管进行水传输，市区总用水量为1876.0 l/s，则每根管流量为938l/s，利用舍维列夫公式计算得水头损失为0.51m。环号管段编号管长(m)管径(mm)初步分配流量第一次平差q(L/s)1000ih(m)/sq/q(L/s)1000ih(m)/sq/0.85211-28281000903.561.431.180.00903.681.431.180.002-647235067.512.241.060.0267.332.231.050.026-910511001.391.021.070.771.210.800.840.699-8407800-521.301.57-0.640.00-521.141.57-0.640.008-11000-903.441.43-2.860.00-903.321.43-2.860.00-0.190.79-0.430.71q=0.12q=0.3022-781235072.022.522.050.0372.242.542.060.037-1068720012.021.581.090.0912.241.641.120.0910-9766700-416.992.03-1.560.00-416.652.03-1.550.009-61051100-1.391.02-1.070.77-1.210.80-0.840.696-2472350-67.512.24-1.060.02-67.332.23-1.050.02-0.550.91-0.260.83q=0.30q=0.1632-31195800675.882.563.060.00675.962.563.060.003-111050450154.602.953.100.02154.702.953.100.0211-101221450-141.322.50-3.050.02-141.262.49-3.050.0210-7687200-12.021.58-1.090.09-12.241.64-1.120.097-2812350-72.022.52-2.050.03-72.242.54-2.060.03-0.030.17-0.070.17q=0.08q=0.2043-4638700431.852.171.380.00431.832.171.380.004-121117500197.402.743.060.02197.382.743.060.0212-11460100-2.502.88-1.330.53-2.462.80-1.290.5211-31050450-154.602.95-3.100.02-154.702.95-3.100.020.020.570.050.56q=-0.02q=-0.0554-51325400115.833.114.130.04115.833.114.130.045-122150100-0.920.50-1.071.16-0.920.50-1.071.1612-41117500-197.402.74-3.060.02-197.382.74-3.060.020.001.210.001.21q=0.00q=0.0068-9407800521.301.570.640.00521.141.570.640.009-10766700416.992.031.560.00416.652.031.550.0010-14139630055.073.324.630.0855.013.314.620.0814-131470500-219.793.35-4.920.02-219.833.35-4.920.0213-8815600-296.292.33-1.900.01-296.332.33-1.900.010.010.12-0.010.12q=-0.04q=0.02710-111221450141.322.503.050.02141.262.493.050.0211-15132130055.363.354.420.0855.443.364.440.0815-141030400-108.702.77-2.850.03-108.682.77-2.850.0314-101396300-55.073.32-4.630.08-55.013.31-4.620.08-0.010.210.010.21q=0.02q=-0.02811-124601002.502.881.330.532.462.801.290.5212-16138120023.825.487.570.3223.775.467.540.3216-15712200-25.706.31-4.490.17-25.766.33-4.510.1815-111321300-54.363.24-4.280.08-54.443.25-4.290.080.131.100.031.09q=-0.06q=-0.01大环平差-0.76-0.81（4）水泵扬程计算控制点选择由管网计算图能够看出，16点为管网中远点，且 16点为次高点，（节点14，15点地处较低），16点确定管网控制点。以下进行水头损失计算。2）水头损失计算对于16点为计算节点1到控制点16沿程水头损失，沿三条管线进行计算，再取平均值。线路一：1-2-7-10-11-12-16h1=1.18+2.06+1.12+3.05+1.29+7.54=16.24线路二：1-2-3-4-12-16h2=1.18+3.06+1.38+3.06+7.54=16.22线路三：1-8-13-14-15-16h1=2.86+1.9+4.92+2.85+4.51=17.04则节点1到点16沿程水头损失： H1=(h1+h2+h3)/2=(16.24+16.22+17.04)/3=16.5m水厂到节点2水头损失H2=0.51m。由等高线得水厂地面标高为48.9m，控制点16地面标高为55.4m，则地面高差：H3=H=55.4-48.9=6.5m。水泵吸水管和局部水头损失取2.00m，水泵泵轴和清水池最低水位高差取3.0m。则局部水头损失：H4=2.00+3.0=5.00m控制点自由水头要满足六层楼高，依据给水水压规范，给水过程中一层取10米，二层取12米，以后每增加一层水压要增加4米，则六层楼自由水压取H5=12+44=28.00m。水泵扬程由公式：H=H1+H3+H4+H5得水泵扬程：H=16.5+0.51+6.5+5+28=56.51m2.3.3管网校核1.管网校核平差已知节点16为管网中控制点，所以必需进行消防校核。节点15为管网次不利点，进行消防校核计算。已知宜城市远期计划人口14万，而依据城镇、居住区室外消防用水表（见表8），应选择一次用水量为45L/s。表8 城镇、居住区室外消防用水表人数（万人）同一时间火灾次数一次水灭火用水量（L/s）2.51155.022510.023520.024530.0255对消防校核水量进行分配平差，以下表9：环号管段编号管长(m)管径(mm)初分流量第一次平差q(L/s)1000ih(m)/sq/0.852q(L/s)1000ih(m)/sq/0.85211-28281000936.711.531.270.00936.961.531.270.002-647235067.572.241.060.0267.582.241.060.026-910511001.451.101.160.801.461.111.160.809-8407800-542.141.69-0.690.00-541.951.69-0.690.008-11000-960.291.60-3.210.00-960.041.60-3.200.00-0.410.82-0.400.82q=0.25q=0.2522-781235073.462.622.120.0373.522.622.130.037-1068720013.451.941.330.1013.511.951.340.1010-9766700-437.902.23-1.710.00-437.712.23-1.700.009-61051100-1.451.10-1.160.80-1.461.11-1.160.806-2472350-67.572.24-1.060.02-67.582.24-1.060.02-0.470.94-0.460.95q=0.25q=0.2432-31195800707.532.793.340.00707.722.793.340.003-111050450166.913.403.570.02167.083.413.580.0211-101221450-152.692.88-3.520.02-152.522.88-3.510.0210-7687200-13.451.94-1.330.10-13.511.95-1.340.107-2812350-73.462.62-2.120.03-73.522.62-2.130.03-0.070.18-0.060.18q=0.19q=0.1843-4638700451.192.361.500.00451.212.361.500.004-121117500216.433.253.630.02216.443.253.630.0212-11460100-2.763.43-1.580.57-2.763.42-1.570.5711-31050450-166.913.40-3.570.02-167.083.41-3.580.02-0.020.61-0.020.61q=0.01q=0.0154-51325400116.143.134.150.04116.153.134.150.045-122150100-0.610.24-0.520.85-0.600.24-0.520.8512-41117500-216.433.25-3.630.02-216.443.25-3.630.020.000.910.000.91q=0.00q=0.0068-9407800542.141.690.690.00541.951.690.690.009-10766700437.902.231.710.00437.71