城市给排水管网课程设计 47页

目录任务书1设计说明书1第一章设计总说明11.1设计原始资料11.2分析设计资料1第二章给水管网设计说明12.1给水方案的确定12.2配水方案比较1第三章排水管网设计说明13.1排水体制13.2排水系统的布置形式13.3污水管道系统的设计13.3.1污水处理厂厂址选择13.3.2管道定线13.3.3污水管道设计规定13.3.4污水管道布置与敷设13.3.5管道穿越铁路13.4雨水管道设计13.4.1雨水管道设计一般规定13.4.2雨水管道布置与敷设13.5雨水排水方案的选择1设计计算书1第一章给水管网设计计算11.1设计用水量的计算11.2管网水力计算1\n1.2.1集中流量的计算11.2.2沿线流量的计算11.2.3节点流量的计算11.2.4流量的初步分配11.2.5管网平差11.2.6消防校核11.2.7事故校核11.2.8校核分析11.2.9节点服务水头的计算1第二章污水管网设计计算12.1街区面积的计算12.2污水设计流量的计算12.2.1比流量的计算12.2.2集中流量的计算12.3设计管段划分及流量的计算12.4水力计算12.5排水管道的材料、接口及基础1第三章雨水管网的设计计算13.1划分排水流域和管道定线13.2划分设计管段13.3计算各设计管段的汇水面积13.4主要设计参数13.5水力计算13.6雨水出水口1参考文献41\n《城市水网管道系统》课程设计任务书题目：南方某小城镇给排水管网扩大初步设计一．目的与要求1．目的：1）综合应用所学的给水管网系统规划设计和计算的基本理论、基本知识和方法，完成一座小城镇的给水管道工程的设计，培养学生学会使用设计手册，设计规，标准图集等。2）综合应用所学的污水、雨水、合流制管渠系统规划设计和计算的基本理论、基本知识和方法，深化和扩展专业知识，培养查阅资料、运用工具书、合理制定设计方案，编制设计计算书和绘制工程图纸的能力。并培养学生学会合理使用设计手册，设计规，标准图籍等。2．要求：1）进行给水管道系统及其附属构筑物的设计，并达到扩大初步设计的水平。要求管道水头损失采用海曾-威廉公式进行计算（请注明系数Ch取值），平差精度为小环0.05m，大环0.10m。2）按完全分流制完成一座小城镇的排水管道工程设计，进行污水管道系统和雨水管道系统的设计计算，并达到扩大初步设计的水平。3．设计成果：1）设计说明书一份。要求在进行管网定线时选择两个可比的方案进行技术经济比较；给水系统要求做所有干管及主干管的设计计算；污水排水系统要求做所有干管及主干管的设计计算；雨水系统可只选一条干管进行计算。给水管网平差要求附上初步分配流量、第一次、第二次及最后一次平差过程。2）给水管道系统总平面图一（标注主干管、干管的管径、管段长度、流量、水头损失等）。图号为A1，要求有图名、比例尺、说明、图例、等高线分布、河流走向等。3）给水主干管的纵剖面图一。图号为A2。要求有图名、说明、标高、比例尺、管材说明等。4）给水系统要求进行必要的校核。说明书中附上初步分配流量、第一次、第二次及最后一次平差过程。5）污水、雨水管道系统总平面图一（标注主干管、干管的管径、坡度、管段长度等）。图号为A1，要求有图名、比例尺、说明、图例、等高线分布、河流走向等。6）污水主干管的纵剖面图。图号为A2。要求有图名、说明、标高、比例尺等。\n〇．设计资料0．南方某小城镇规划总平面图一，图中尺寸为实际尺寸，单位m，图中标有等高线、水体、工厂分布及街坊道路、铁路布置等。用户要求最小服务水头20.00m（一班用），24.00m（二班用），28m（三班用）。1．城区人口分布见附表一。2．集中流量：火车站用水量370m3/d，均匀用水，排水按用水量的80%均匀排出。污水出口埋深2.00m（一班用），2.10m（二班用），2.20m（三班用）。3．医院用水量260m3/d，均匀用水，排水按用水量的80%均匀排出。出口埋深2.00m（一班用），2.10m（二班用），2.20m（三班用）。4．工厂分三班制，生产污水经处理后可以与生活污水混合排放至市政管网。详细资料见附表二。出口埋深均为1.50m。5．土壤无冰冻。土质良好。6．水文资料：设计最高水位83.0m；设计最低水位65.2m；常水位78.6m。7．夏季主风向：东南风。冬季：北风。8．该市的地势如平面图所示，地下水位在地面以下68.5m。9．城区各类地面性质所占百分比如附表三。.10．气温：最高温度38.8℃，最低－3.5℃。11．降雨强度公式：附表一（学号单数用）区域街坊人口密度（cap/ha）备注134025103326附表一（学号双数用）区域街坊人口密度（cap/ha）备注154026703480附表二（学号0-4用）工厂职工人数\n生产用（排）水量最大班平均日m3/d最大班用（排）水量m3/d热车间一般车间职工人数淋浴人数职工人数淋浴人数130018032030045038022501502602503602703400200350320520400附表二（学号5-9用）工厂职工人数生产用（排）水量最大班平均日m3/d最大班用（排）水量m3/d热车间一般车间职工人数淋浴人数职工人数淋浴人数136021024020051035022001202201904002803450220380350650480附表三（单号用）地面覆盖情况屋面沥青道路及人行道非铺砌土地面绿地所占百分数（%）45131824附表三（双号用）地面覆盖情况屋面沥青道路及人行道非铺砌土地面绿地所占百分数（%）50131522\n设计说明书第一章设计总说明给水管网的设计是给排水工程规划设计的主要容，通过技术经济分析，选择技术可行、经济合理的最佳方案。根据输配水管网布置的原则，选择管网控制点，进行平差和水力计算，确定输配水干管的直径、走向，并布置沿线的主要附件；绘制管道平面图和纵断面图。排水管网设计根据确定的设计方案，在适当比例的总体布置图上划分排水流域，布置管道系统；根据设计人口数污水量标准，计算污水设计流量；进行污水管道水力计算，确定管道断面尺寸、设计坡度、埋设深度；确定污水管道在道路横断面上的位置；绘制管道平面图和纵断面图。1.1设计原始资料（见设计任务书）1.2分析设计资料本给排水管网规划的城市是南方某城市，设计人口约为12万人。城区生活用水的最小要求服务水头为24m。根据该城区的平面图，可知该城区自北向南倾斜，即北高南低，地形比较平坦，而且没有太大的起伏变化。该城区分成三个区。城区中部有铁路穿过街区分布，南面比北面的面积大。城区中的工业用户对水质和水压没有特殊要求。一区有三个大用户，分别是工厂2、工厂3和火车站，南面有两个大用户，分别是工厂1和医院。河流在城市的南面，水流自西向东流，上游可作为给水水源。第二章给水管网设计说明2.1给水方案的确定（1）水源与取水点的选择所选水源为城市南面的河流。取水点应该选在水质良好的河段，也就是河流的上游，并且要靠近用水区。（2）取水泵站的位置定在取水点附近，即上游河岸，用以抽取原水。（3）水厂厂址选择水厂厂址应该选在不受洪水威胁，卫生条件好的地方，也就是河流的上游。由于取水点距离用水区较近，所以水厂设置在取水泵站附近，或者与取水泵站建在一起。（4）输水管渠定线1）沿着现有道路\n1）尽量缩短输水距离2）充分利用地形高差，优先考虑重力输水。但是由于取水点选在城市南面的河流，地势较低，所以输水方式只考虑压力输水。3）本设计是单水源供水，为保证供水的安全性，采用双管输水。（1）配水管网1）干管延伸方向应和二级泵站到大用户的方向一致，干管间距采用500—800m。2）干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为800—1000m左右。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。4）干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。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。6）本设计采用环状网。7）干管布置的主要方向按供水主要流向延伸。管网中输水干管到大用户如工厂、火车站的距离要求最近。8）管网布置必须保证供水安全可靠，尽可能布置成环状。干管尽可能布置在两侧有大用户的道路上，以减少配水管的数量。1.1配水方案比较（1）水源与取水点的选择根据估算，此城市为中小城市，城区面积约为610公顷，地形较平缓，考虑采用水泵直接供水，中途不设调节构筑物，如水塔，高低水池等。由于城中心有铁路穿过，故考虑尽量减少管道过铁路的数量，但考虑供水可靠性，保证一区用水量及水压条件，考虑采用2条管道穿过铁路。现有以下两个方案：方案1：采用2条管穿铁路，两处穿铁路的输水管距离约为800m，干管呈横向布置。整个管网形成7个环。（见图1）\n方案2：采用3条管穿铁路，间距约为800m。干管呈横向，整个管网形成8个环，（如图2）。给水系统的布置，应密切配合城市和工业区的建设规划，受水源地和地形的影响。从地势和水源地来看，由于河流在地势比较低的地方，很明显不可能靠重力来供水，而且地形比较平坦，为了供水的安全和减少因水锤作用产生的危害，两个设计都采用了环状网；由于地势相差不大，因此采用统一供水系统。方案比较：方案1：水厂设在河流上游，水质较好。一共分7个环，供水可靠性较高；管线长度少，不需很多大管径的管道从而节省了投资，比较经济。但是穿越铁路的一条管道一旦管线出现事故，系统的水头损失将很大，且水量不易得到保障，可靠性不如方案2。方案2：水厂设在河流上游，水质较好，分8个环，供水较均匀。而且方案2的主要干管布局基本上敷设在接近大用户的地方，既能及时供应生产、生活和消防用水，又能适应今后发展的需要。综合分析，评价两个方案主要从经济性和供水可靠性两方面来进行评价。该市属于中小城市，并且地形比较平坦，工业用水量不大且工厂和医院等用户对水压没有特殊的要求。考虑到现在的人们随着生活水平的提高对供水安全可靠性的要求越来越高，和城市的规模以及城市以后的发展需求，方案2相对更适合，较好。（1）调节构筑物由于此区是属于大城市的一个城区，所以不设水塔。清水池适用于供水围不很大的中小型水厂，调节水池泵站适用于供水围较大的水厂以及部分地区用水压力要求较高，采用分区供水的管网。所以考虑采用前者，即清水池。清水池布置在串联分区管网、管网低压区。所以布置在铁路以南的分区。\n第一章排水管网设计说明1.1排水体制合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。排水系统的选择应满足环境保护的需要，根据当地条件，通过技术经济比较确定，而环境保护应是选择排水体制时所考虑的主要问题。一般来说，城市排水系统的排水体制有三种情况：分流制、合流制和混流制。下面从不同角度进一步分析：合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠排除的系统。其有部分混合污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染，对于环境保护、维护管理方面来讲，是较差的。分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个以上各自独立的管渠排除的系统。从环保方面来看，分流制将城市污水全部送至污水厂进行处理，与合流制比较它较为灵活，截流干管尺寸不算太大，比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城市卫生的要求，所以在国外获得了较广泛应用。从造价方面来看，分流制可节省初期投资费用。从维护管理方面来看，分流制系统可以保持管的流速，不易发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。综上所述，并考虑到该区雨季雨量较大，且该城市地区道路较宽，环保要求较高，本设计采用完全分流制排水系统。1.2排水系统的布置形式本设计主要采用正交式和截流式布置形式。表3.1正交式、截流式和平行式布置形式的比较布置形式优点缺点适用围正交式干管长度短，管径小，经济，污水排出迅速污水未经处理直接排放，水体受污染，影响环境仅用于排除雨水截流式减轻水体污染、改善和保护环境雨天有部分混合污水泄入水体，造成水体污染适用于分流制污水排水系统根据城市地形分析，本设计的污水排水系统主要采用截流式布置；雨水排水系统主要采用正交式布置。对于污水，根据城区特征，进行布管的方案比较：具体形式见下图：\n方案1方案2方案比较：\n方案1：分开4条污水干管穿铁路，从一区出发，经二三区，最后经过总干管截流送至污水厂。此方案的污水设计成顺坡流向，有利于节省能源，就减小了管道的长度，节省管材，减小管道的埋深，布网简单，维护管理方便，有4条干管穿越铁路，可靠性较好，虽然增加了铁路的施工，但大大提高了可靠性。方案2：分开3条污水干管穿铁路，虽然减少了干管穿越铁路的数量，但其将大围的污水都汇集道3条管道上，排水流量大，这样管径必然会很大，或者这样增加了管道的埋深，施工的难度，降低了可靠性。综合比较后，决定采用方案11.1污水管道系统的设计1.1.1污水处理厂厂址选择在城市总体规划中，污水厂的位置围已有规定，但是，在污水厂的总体设计时，对具体厂址的选择，仍须进行深入的调查研究和详尽的技术经济比较，应遵循下列各原则：1）厂址与规划居住区公共建筑群的卫生防护距离应根据当地具体情况，与有关部门协商确定，一般不小于300米。2）厂址应在城市集中供水水源的下游至少500米。3）厂址应尽可能少占农田或不占良田，且便于农田灌溉和消纳污泥。4）厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。5）厂址应设在地形有适当坡度的城市下游地区，使污水有自流的可能，节约动力消耗。6）厂址应考虑汛期不受洪水的威胁。7）厂址的选择应考虑交通运输、水电供应地质、水文地质等到条件。8）厂址的选择应结合城市总体规划，考虑远景发展，留有充分的扩建余地。本设计中污水处理厂布置城市河流的下游，靠近岸边，周围300m无居住区。见城市污水系统总平面图，其依据是：1）该地区常年主导风向：夏季主风向为东南风，冬季主风向为北风。2）污水厂建在河流的下游，这样避免对城市取用水水质的影响。3）污水厂布置在地势较低处，有利于污水管道的重力流动，故设在河流下游的岸边。1.1.2管道定线定线原则：应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。排水管网的布置原则既要使管道工程量为最小，又要使水流畅通节省能量。1）支管、干管、主干管的布置要顺直，水流不要绕弯。2）充分利用地形地势，最大可能采用重力流形式，避免提升。3）在起伏较大的地区，应将高区系统与低区系统分离，高区不宜随便跌水，应直接重力流入污水厂，并尽量减少管道埋深。至于个别低洼地区应局部提升，做到高水高排。4）\n尽量减少中途加压站的个数。如果遇山岗尽量采用隧洞方式。若须经过土壤不良地段，应根据具体情况采用不同的处理措施，以保证地基与基础有足够的承载能力。当污水管道无法避开铁路、河流或其它地下建（构）筑物时，管道最好垂直穿过障碍物，并根据具体情况采用倒虹管、管桥或其它工程设施。若各种管线布置发生矛盾，处理的原则是，新建让已建的，临时让永久的，小管让大管，压力管让重力管，可弯让不可弯的，检修次数小让检修次数多的。1.1.1污水管道设计规定（1）最大设计充满度：表3.2管径与最大充满度的关系管径D（mm）最大设计充满度h/D200~3000．55350~4500．65500~9000．70≥10000．75（2）最小坡度：管径300mm的最小设计坡度000.3。（3）设计流速：最小设计流速是保证管道不致发生淤积的流速。污水管道的最小流速定为0.6m/s.金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s.。（4）最小管径：1）厂区的工业废水管、生活污水管、街坊的生活污水管200mm。2）城市街道下的生活污水管300mm。（5）覆土：1）冰冻要求：在0.7m以上（本设计无冰冻要求）。2）最大覆土：不宜大于6m。3）理想覆土：在满足各方面要求的前提下，争取维持在1~2m。4）荷载要求：最小覆土在车行道下一般不小于0.7m。（6）连接：1）管道在检查井连接。2）管道管径相同时的连接方式用水面平接，管径不同时用管顶平接。3）在任何情况下进水管底不得低于出水管底，若出现三条管段连接的情况，选择出水管管底标高低的一条管段连接。（7）坡度骤变的处理：1）管道坡度骤然变陡，可由大管径变小管径。2）当D=200~300mm时，只能按生产规格减小一级。3）当D≥400mm时，应根据水力计算确定，但减小不能超过二级。4）管道坡度骤然变缓，应逐渐过渡。（8）小管核算：1）当有公建筑物位于管线始端时，应加入该集中流量进行满流复核。2）流量很小而地形又较平坦的上游支线，可采用非计算管段，采用最小管径，按最小坡度控制。（9）溢流：污水管道在进入泵站或处理厂前，当条件允许时，可设事故溢流口，但必须取得当地有关部门的同意。\n（1）在充满度过高的管段、跌水井、大浓度污水接入的井位以及污水管线上每隔500m左右的井位处宜设通风管。1.1.1污水管道布置与敷设（1）从该城区的平面图可知该区地势自南向北倾斜，坡度较小，根据自然地形管道顺坡排水。一区污水主干管垂直穿过铁路后沿程收集其他区污水量进入污水处理厂，整个管道系统呈截流式形式布置，见城市污水系统总平面图。（2）干管敷设在所服务排水区域的较低处，便于支管的污水自流接入。（3）在地形较平坦处，将干管敷设在低区，使得污水能以最短距离排入干管，从而使支管最短，由于支管的管径较小，保持最小流速所需坡度较大，所以减小支管长度能有效地减小整个管网的埋深。1.1.2管道穿越铁路（1）管道垂直穿过铁路。（2）结构尺寸按照相应的外部荷载计算，并经当地铁路交通管理部门同意。（3）在穿越重要铁路干线时，管道设在套管中，并设事故排出口；套管两端设检查井。（4）顶管或套管管顶与铁路轨底之间的垂直距离不小于1.2m。1.2雨水管道设计1.2.1雨水管道设计一般规定（1）充满度：一般按满流计算（2）流速：1）满流时最小流速一般不小于0.75m/s2）起始管段地形平坦，最小设计流速不可小于0.6m/s3）最大允许流速同污水管道（3）最小管径、坡度：1）雨水支干管最小管径300mm，最小设计坡度0.003；2）雨水口连络最小管径200mm，设计坡度不小于0.002。（4）覆土或挖深：1）最小覆土在车行道下一般不小于0.7m2）局部条件不允许时，须对管道进行包封加固3）最大覆土与理想覆土同污水管道（5）管渠连接与构筑物的连接：1）管道在检查井连接，一般采用管顶平接。\n1）相同管径的管段可以采用水面平接；不同断面管道必要时也可采用局部管段管底平接。2）在任何情况下，进水管底不得低于出水管底。1.1.1雨水管道布置与敷设从该城区的平面图和资料知该城区地形平坦，无明显分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分。河流的位置确定了雨水排出口的位置。雨水排出口位于河岸边。由于河流的洪水位低于该地区地面的平均标高，所以雨水可以靠重力排入河流，不用设雨水泵站。河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水出水口位于河岸边，由于该地区地势以一定坡度坡向河流，地形对排除雨水有利，拟采用分散出口的雨水管道布置形式，雨水干管基本垂直于等高线，即正交式布置，这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。正交式布置的干管长度短、管径小，因而经济，雨水排出较迅速。雨水管道布置平面图详见城市雨水系统总平面图。雨水管道的设计计算见：雨水管水力计算表注：（1）雨水管道各设计管段在高程上采用管顶平接（2）出现下游管段的设计流量小于上游管段设计流量的情况，取上一管段的设计流量作为下游管段的设计流量（3）在支管与干管相接的检查井处，会有两个∑t2值和两个管底标高值，再继续计算相交后的下一个管段时，取大的那个∑t2值和小的那个管底标高值。雨水管道敷设方式同污水管道敷设方式，当雨水管道与污水管道交叉布置时，应小管让大管，必要时设置倒虹管。1.2雨水排水方案的选择\n方案1\n方案2方案比较方案1：采用5条干管穿铁路，可以减少工程造价，经济性好。从铁路北面过来的污水在流经铁路南面时不接受沿途街坊的雨水量，这样可以大大减小干管的管径。方案2：方案采用7条干管穿越铁路，汇水面积较均匀，管道布置简洁介。但干管承担的汇水面积比较大，需要的管径很大，大大增加了工程造价。综合分析选用方案1（1）检查井排水系统中设置检查井，主要用于连接管渠和定期检查清通。检查井通常设在管渠交汇、转弯、尺寸或坡度改变、跌水以及相隔一定距离的直线管渠上。直线管渠上检查井之间的距离如下表：表3.3污水、雨水管道上检查井间距管道类别管径或暗渠净高（mm）最大间距（m）常用间距（m）污水管道≤400500~9001000~140040507520~3535~5050~60雨水管道合流管道≤600700~11001200~160050659025~4040~5555~70\n检查井一般采用圆形，由井底、井深和井盖三部分组成，建筑材料主要有混凝土、砖、石或钢筋混凝土。（1）跌水井跌水井是设有消能设施的检查井。跌水井的设置条件：当遇到下列情况且跌差大于1m时应设跌水井：1）管道中的流速过大，需要加以调节处理；2）管道垂直于陡峭地形的等高线布置，按照原定坡度将要露出地面处；3）接入较底的管道处；4）管道遇到地下障碍物，必须跌落通过处；5）当淹没排放时，在出口前设一个井。（2）雨水口雨水口主要在雨水管渠系统中收集雨水，地面雨水先经雨水口流入连接管再流入排水管渠。雨水口一般设在交叉路口、广场、路侧边沟以及道路低洼地段，以防止雨水漫过道路。雨水口间距一般为25~50m。（3）倒虹管当排水管渠遇到河流或地下构筑物等障碍物时，不能按原有的坡度埋设时，必须设置倒虹管。倒虹管应尽可能与障碍物轴线垂直，并设在地质条件较好处。（4）出水口在江河边设置出水口时，应保持与取水构筑物，游泳区及家畜饮水区有一定距离，同时也应不影响下游居民点的卫生和饮用。出水口的位置和形式应取得当地卫生监督、水体管理和交通管理等部门同意。污水管渠的出水口一般采用淹没式，以使污水与水体较好地混合，必要时污水出水口可以长距离分散伸入水体，以使混合更充分，同时要征得航运部门的同意。雨水出水口可以采用非淹没式，其管底标高最好在水体最高水位以上，一般在常水位以上，以避免水体倒灌。设计计算书\n第一章给水管网设计计算1.1设计用水量的计算城市用水量包括：居民综合生活用水、工企业生产用水和职工生活用水、消防用水、浇洒道路和绿化用水、未预见水量和管网漏失量。（1）居民综合生活用水量Q1该城镇为中小城市，城市分区为三区，每个区的待人口密度不同，所以每个区的生活用水定额也不同，三个区的最高日用水量计算见下表，自来水普及率均为100﹪。区域街区面积ha街坊人口密度cap/ha设计人口cap最高日生活用水定额L/(cap.d)最高日生活用水量(m3/d)1138.923404723332015114.56284.505104309532013790.40386.22326281083409556.72根据该城市的人数判断此城市为中小城市，且位于南方，故其最高日居民综合生活用水定额取220～370L/cap·d，由于城市分为三个区，根据各区人口数，一、二区综合生活用水定额取320L/cap·d，三区取340L/cap·d，用水普及率为100％，用水时变化系数取1.5。则最高日综合生活用水量：=15114.56+13790.40+9556.72=38461.68(m3/d)=445.16（L/s）（2）工企业用水量Q2Q2包括：工企业职工生活用水量Qs；工企业职工沐浴用水量Qm工厂职工人数生产用（排）水量最大班平均日m3/d最大班用（排）水量m3/d热车间一般车间职工人数淋浴人数职工人数淋浴人数1360210..24020051035022001202201904002803450220380350650480\n根据规，热车间生活用水定额为35L/cap·班，时变化系数取2.5，一般车间为25L/cap·班，时变化系数取3；热车间淋浴用水定额为60L/cap·班，一般车间为40L/cap·班，淋雨时间视为下班后1小时完成，时变化系数为1；生产用水时变化系数取1。工业企业职工生活用水量：Qs＝[（240+220+380）×35×2.5+（510+400+650）×25×3]/（8×3600）＝6.61L/s；工企业职工沐浴用水量：Qm＝[（200+190+350）×60+（350+280+480）×40]/3600＝24.67L/s。则工业企业职工生活用水量和沐浴用水量：Q2＝Qs+Qm＝6.61+24.67=31.28L/s（1）工企业生产用水量Q4Q4＝（210+120+220）×1000/（8×3600）＝19.10L/s（2）浇洒道路和大面积绿化用水量Q3计算城镇面积约为6107940㎡，道路面积为市区的13﹪，则道路面积为794032㎡，绿地面积为市区的24﹪，绿地面积为1465906㎡。按照规，浇洒道路水量一般取用2.0～3.0L/d·m2，大面积绿化用水量取用1.0～3.0L/d·m2。浇洒道路水量取2.5L/d·m2，大面积绿化用水量取用2.0L/d·m2（大面积绿化和浇洒道路都按均匀用水计算）：浇洒道路用水量计算；794032×2.5=1985080(L/d)=22.98L/s绿地用水量计算；1465906×2=2971812(L/d)=34.40L/s则浇洒道路和大面积绿化用水量：Q3＝22.98+34.40＝57.38(L/s)（3）火车站和医院集中流量Q5火车站用水量为370m3/d，医院用水量为260m3/d，所以Q5=370+260=630m3/d=7.29L/s（4）未预见水量和管网漏水量Q6按规，未预见水量按最高日用水量8～12%计算，管网漏失水量按按最高日用水量10～12%计算，未预见水量取最高日用水量的8%，管网漏失水量取最高日用水量的10%Q6=（8%+10%）×（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）=0.18×（445.16+31.28+57.38+19.10+7.29）=100.84L/s=8712.39m3/d\n（1）最大日总用水量Qd的计算：最大日用水总量为综合生活用水量、工业企业职工用水量、工业企业职工沐浴用水量、生产用水量、市政用水量及未预见用水量和管网漏水量总和。则Qd＝（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）＝（445.16+31.28+57.38+19.10+7.29+100.84）＝661.05(L/s)=57115m3/d（2）最高日最高时设计用水量QhQh=Kh×Qd=1.5×661.05=991.58L/s1.1管网水力计算1.1.1集中流量的计算该城市给水系统设计最高日最高时的秒流量：Qh=991.58L/S，集中流量分布情况如下：1）工厂的集中流量计算：Q厂1＝（210×1000+240×35×2.5+510×25×3）/（8×3600）+（200×60+350×40）/3600＝16.57L/s（节点1）Q厂2＝（120×1000+220×35×2.5+400×25×3）/（8×3600）+（190×60+280×40）/3600＝12.16L/s（节点12）Q厂3＝（220×1000+380×35×2.5+650×25×3）/（8×3600）+（350×60+480×40）/3600＝21.65L/s（节点20）2）火车站集中量：Q火车站＝370m3/d＝4.28L/s（节点14）3）医院总用水量：Q医院＝260m3/d＝3.01L/s（节点9）4）集中流量共计。Q集=16.57+12.16+21.65+4.28+3.01=57.67L/s管网计算草图，如图1所示，管网系统包括8个基环，28个管段21个节点\n图11.1.1沿线流量的计算Q沿=991.58-57.67=933.91L/s沿线流量的计算见表：管段编号管段长度/m配水系数计算长度m比流量沿线流量L/s1-211311113163.162-3956195653.393-410081100856.291-5484148427.032-7567156731.663-9692169238.644-10811181145.295-6624162434.856-7368136820.557-8419141923.408-9443144324.749-10877187748.975-11491149127.426-12491149127.428-14491149127.42\n11-12624162434.8512-13357135719.9413-14430143024.0114-1512811287.1515-1615211528.4916-17855185547.7511-18739173941.2713-19555155530.9916-20382138221.3318-19774177443.2219-20855185547.7520-21805180544.9517-21215121512.01合计167241.1.1节点流量的计算将上述沿线流量转化为节点流量（管段两端点各负担一半），并与该节点的集中流量合并计算如下，节点流量计算表：节点与节点相连的管段各管段沿线流量节点流量L/s大用户集中流量L/s节点总流量L/s11-5,1-227.0363.16　45.0916.5761.6621-2,2-7,2-363.1631.6653.3974.10074.1032-3,3-4,3-953.3956.2938.6474.16074.1643-4,4-1056.2945.2945.2973.43073.4351-5,5-6,5-1127.0334.8527.4244.65044.6565-6,6-7,6-1234.8520.5527.4241.41041.4176-7,7-8,2-720.5523.4031.6637.81037.8187-8,8-9,8-1423.4024.7427.4237.78037.7898-9,9-10,3-924.7448.9738.6456.183.0159.19109-10,4-1048.9745.29　47.13047.13115-11,11-12,11-1827.4234.8541.2751.77051.771211-12,6-12,12-1334.8527.4219.9441.1012.1653.261312-13,13-14,13-1919.9424.0130.9937.47037.47\n1413-14,14-15,8-1424.017.1527.4229.294.2833.571514-15,15-167.158.49　7.8207.821615-16,16-17,16-208.4947.7521.3338.78038.781716-17,17-2147.7512.01　29.88029.881811-18,18-1941.2743.22　42.24042.241918-19,13-19,19-2043.2230.9947.7560.98060.982019-20,16-20,20-2147.7521.3344.9557.0221.6578.672120-21,17-2144.9512.01　28.48028.48合计1014.221.1.1流量的初步分配根据用水情况，拟定各管段的水流方向如图2所示。按照最短路线供水原则，并考虑可靠性的要求进行流量分配，流向节点的流量取负号，离开节点的流量取正号，分配时每一节点都要满足连续性方程，几条平行的干线，大致分配相近流量。并选定整个管网的控制点。与干管垂直的连接管，因平时流量较小，所以可分配较少的流量。管径按界限流量确定，各项参数见于图2。1.1.2管网平差环状网在初步分配流量之后，已经符合连续性方程qi+∑qij=0的要求。但在选定管径和求得各管段水头损失以后，每环往往不能满足∑hij=0或∑sijqijn=0的要求。因此必须在初步分配流量时确定管径的基础上，重新分配各管段的流量，反复计算，直到同时满足连续性方程和能量方程组为止。借助Excel进行管网平差。假定各环水流顺时针方向时，流量为正；水流逆时针时，流量为负。\n（1）初分配流量管网平差结果如下：\n（1）借助excel经9次平差后，各个基环的闭合差△hi均小于设计要求的0.05m，平差结果如下：\n大环1—2—3—4—10—9—8—14—15—16—17—21—20—19—18—11—5—1的闭合差:∑h=-0.072小于设计要求值0.1m，所以满足平差要求。（1）平差最终结果图：图2重要说明：u平差计算表中水头损失h值的计算，使用海曾—威廉公式，Ch取130，采用的管道为新铸铁管。u平差计算表中的，u管段2—7的管径为400mm，没有严格按照界限流量值选取。是因为考虑到事故时管段1—5断掉后，必然会增加管段2—7的流量，会大大增加系统水头损失（4）水泵扬程的计算从泵站到管网的输水管设置两条，每条输水管的长度为367m，每条的计算流量为1014.24×0.5=507.12L/s，选定管径800mm，水头损失：\n水泵扬程由距离泵站较远且地形较高的控制点21确定，该点地面标高为89.9m，水厂泵的地面标高为84.900m，清水池最低水位标高为取80.900m，服务水头hc为24m，吸水管和泵房的水头损失h2取2m,安全水头取2m，从泵站到控制点的水头损失∑h取1—2—3—4—10—9—8—14—15—16—17—21,和1—5—11—18—19—20—21两条路线的干管的平均值则水泵扬程：1.1.1消防校核消防时的管网校核，是以最高时用水量确定的管径为基础，按照最高用水时另行增加消防设施时的流量进行流量分配。本设计城区人口约为12万人，查建筑设计防火规GB50016-2006，人口数10~20万时的消防用水量为45L/s，在节点20，21两处分别加上45L/s的消防水量，求出各管段的消防时的流量和水头损失。消防时平差结果如图3所示：图3\n（1）消防时初分配流量管网平差计算表：\n（1）借助excel经12次平差后，各个基环的闭合差△hi均小于设计要求的0.05m，平差结果如下：\n（1）大环闭合差大环1—2—3—4—10—9—8—14—15—16—17—21—20—19—18—11—5—1的闭合差:∑h=-0.076小于设计要求值0.1m，所以满足平差要求。（2）消防时水泵扬程的计算从泵站到管网的输水管设置两条，每条输水管的长度为367m，每条的计算流量为（1014.24+90）×0.5=552.12L/s，选定管径800mm，水头损失：水泵扬程由距离泵站较远且地形较高的控制点21确定，该点地面标高为89.9m，水厂泵的地面标高为84.900m，清水池最低水位标高为取80.900m，服务水头hc为24m，吸水管和泵房的水头损失h2取2m,安全水头取2m，从泵站到控制点的水头损失∑h取1—2—3—4—10—9—8—14—15—16—17—21,和1-5—11—18—19—20—21两条路线的干管的平均值消防时管网要求的最低水压为hmin10m，则消防时水泵扬程：hx10m，满足消防时管网的水压要求。1.1.1事故校核城市给水管网在事故工况下，必须保证70%以上的用水量。所以事故最不利管段选择管径较大的一条，本系统中选择管段1—5为事故管段。1—5管段断掉后，系统的Ⅰ环就不存在了，总共7个环。事故时的输水管的输水量为Q事故＝0.7×1014.24＝709.97L/s。使用事故流量重新进行流量初步分配，保证所有节点满足连续性方程，再进行管网平差，事故校核时的平差结果见下表。\n（1）事故时初分配流量管网平差计算表：\n（1）借助excel经9次平差后，各个基环的闭合差△hi均小于设计要求的0.05m，平差结果如下\n（1）大环闭合差大环2—3—4—10—9—8—14—15—16—17—21—20—19—18—11—5—1—6—7—2的闭合差:∑h=-0.074小于设计要求值0.1m，所以满足平差要求。（2）事故时水泵扬程的计算从泵站到管网的输水管设置两条，每条输水管的长度为367m，每条的计算流量为1014.24×70%×0.5=354.98L/s，选定管径800mm，水头损失：管段1—2的流量为709.97-43.16=666.81L/s，水头损失：水泵扬程由距离泵站较远且地形较高的控制点21确定，该点地面标高为89.9m，水厂泵的地面标高为84.900m，清水池最低水位标高为取80.900m，服务水头hc为24m，吸水管和泵房的水头损失h2取2m，从泵站到控制点的水头损失∑h取2—3—4—10—9—8—14—15—16—17—21,和2—7—6—5—11—18—19—20—21两条路线的干管的平均值：则事故时水泵扬程：hx>hp=45.54m,所以事故时水泵的扬程大于最高日设计流量。\n（5）事故平差最结果图1.1.1校核分析通过以上的消防分析和事故分析可知，消防时水泵的扬程小于最高日的水泵扬程，事故时高于最高日的水泵扬程。因此在选择水泵时，泵的扬程围应当高于事故时的扬程。1.1.2节点服务水头的计算控制点要求的最小服务水压为24m，根据各节点的地面标高和水压标高求出，可以求出各个节点的服务水头，见于下表：\n服务水头计算表：最高日最高时节点编号节点地面标高管段编号水头损失节点水压标高服务水头2189.90　　113.9024.002089.1821-221.89115.7926.611988.4020-192.13117.9229.521887.7219-181.34119.2631.541789.4721-170.42114.3224.851688.4317-162.26116.5828.161588.0516-150.35116.9328.881487.7715-140.34117.2729.501387.5814-131.52118.7931.211287.4013-120.72119.5132.111187.0012-111.12120.6433.641087.8910-90.11117.8229.93986.878-90.38117.9331.06886.6714-81.04118.3131.64786.638-71.37119.6933.06686.597-60.64120.3333.74586.186-51.12121.4535.27485.6110-40.45118.2732.66385.304-31.13119.4034.10285.453-21.08120.4835.03185.492-11.59122.0736.59\n第一章污水管网设计计算1.1街区面积的计算利用CAD的面积积分功能，计算出每个街坊的面积，列入表格中：　街区面积总计/ha一区序号12345678138.92面积1.7510.6381.0131.2842.4132.0380.4761.837序号910111213141516面积1.7663.4582.4521.6170.7382.371.7433.464序号1718192021222324面积2.1192.242.3642.412.7332.4522.2032.233序号2526272829303132面积2.1251.6931.5141.5041.1323.8742.2012.323序号3334353637383940面积2.9081.7872.5272.4082.7822.311.774.08序号4142434445464748面积2.5272.8232.8342.6132.3792.7722.3073.325序号4950515253545556面积4.312.2372.7862.062.8281.6073.3233.566序号5758596061　　　面积2.4312.2472.2011.5611.433　　　二区序号626364656667686984.5面积1.3981.321.2811.61.5492.3811.8241.884序号7071727374757677面积2.432.1881.8130.920.5822.251.2592.297序号7879808182838485面积2.051.7092.3653.9681.6222.5381.5562.37序号8687888990919293面积2.9032.5721.9731.2251.391.4890.6761.526序号949596979899100101\n面积2.313.3091.9551.8942.3450.971.7321.477序号102103104105106107　　面积1.8961.2481.9841.7331.3881.351　　三区序号10810911011111211311411586.22面积2.9312.3071.4862.2842.1892.1362.5112.492序号116117118119120121122123面积2.7672.0861.8031.274.0683.692.8432.393序号124125126127128129130131面积1.512.6032.2473.4171.8911.5154.5775.087序号132133134135136137138139面积6.0444.332.5112.4962.2842.5632.0861.8031.1污水设计流量的计算1.1.1比流量的计算该城市人口总数约为12万人，位于南方，属中小型城市。由于是小城镇，所以各区居民生活污水定额为用水定额的80％。属一类地区，查表得：综合生活用水定额平均日用水量就为170~280L/（人．d）。考虑到该市比较发达，人们生活水平较高，经济条件较好，公路、铁路交通便利。水资源丰富，水质及取水条件都较好。三个区选取平均日用水定额为240L/（人．d）。则各区的生活污水平均流量（比流量）为：一区：二区：三区：1.1.2集中流量的计算（1）火车站污水量370×0.8=296m³/d＝3.43L/s，出口埋深2.10m。（2）医院污水量260×0.8=208m³/d＝2.41L/s，出口埋深2.10m。（3）市有3个工厂，工厂分三班制，生产污水经处理后可以与生活污水混合排放至市政管网，详细资料见下表。出口埋深1.50m。工厂职工人数\n生产用（排）水量最大班平均日m3/d最大班用（排）水量m3/d热车间一般车间职工人数淋浴人数职工人数淋浴人数136021024020051035022001202201904002803450220380350650480工业企业生活污水及淋浴污水的设计参数：热车间生活用水定额为35L/cap·班，时变化系数取2.5，一般车间为25L/cap·班，时变化系数取3；热车间淋浴用水定额为60L/cap·班，一般车间为40L/cap·班。Q厂1＝（210×1000+240×35×2.5+510×25×3）/（8×3600）+（200×60+350×40）/3600＝16.57L/sQ厂2＝（120×1000+220×35×2.5+400×25×3）/（8×3600）+（190×60+280×40）/3600＝12.16L/sQ厂3＝（220×1000+380×35×2.5+650×25×3）/（8×3600）+（350×60+480×40）/3600＝21.65L/s1.1设计管段划分及流量的计算划分设计管段，各设计管段的设计流量计算如下：\n说明：计算管段采用钢筋混凝土圆管，n=0.014表格接下一页\n1.1水力计算（1）从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度（2）根据个各管段的设计流量确定管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I，再求出降落量IL和管段水深h=D·h/D。污水主干管为管段1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13（3）计算设计管段上、下端的管底标高，水面标高和埋设深度。管底标高=地面标高–埋深水面标高=管底标高+水深管段起始端的水面标高之差等于降落量，各管段在检查井处采用的衔接方法：上下管段管径相同时采用水面平接，上下管段管径不同时采用管顶平接。\n污水主干管计算结果及其他各段干管的计算结果见下表：表格接下一页\n1.1排水管道的材料、接口及基础（1）管材：由于该地区地质条件良好，采用钢筋混凝土圆管（2）接口：主干管、干管采用钢丝网水泥砂浆抹带接口，支管采用水泥砂浆抹带接口，该地区地质情况良好，可以采用刚性接口（3）基础：由于接口采用刚性接口，所以基础采用混凝土带形基础，管座型式分为90°、135°、180°，其中当管顶覆土厚度在0.7~2.5m时采用90°管座基础;管顶覆土厚度在2.6~4m时用135°基础；当覆土厚度在4.1~6m时采用180°管座基础。（4）污水管道出水口：污水管出水口一般采用淹没式，以使污水与水体较好地混合，必要时污水出水口可以长距离分散伸入水体，以使混合更充分，同时要征得航运部门的同意。\n第一章雨水管网的设计计算1.1划分排水流域和管道定线从城市平面图可知该地区地势起伏不大，无明显的分水线，地势有东北向西南方向降低。根据暴雨量公式可知，该城镇地处市区，暴雨量比较大，每条干管承担的面积不宜太大，因此可以划分为10个流域。流域划分草图如下：由于城区有铁路经过，考虑尽量减少雨水管道穿越的次数。由于本地区暴雨量大，在管道定线时一区干管在经过二区和三区时，均不接受沿途的街坊雨水量，直接排放到河流中。雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低的一侧，这样雨水能以最短的距离靠重力流分散就近排入水体。靠近河流的街坊考虑直接将雨水排入河流，而不再接入雨水干管，减少雨水干管的负荷。1.2划分设计管段根据管道的具体位置，在管道转弯处，管径和坡度改变处，有支管接入或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上都应设置检查井，把两个检查井之间的流量没有变化处且管径和坡度没有改变的管段定位设计管段。并从检查井上游往下游开始检查井编号。根据选用干管1-2-3-4-5-6-河流，作为计算管段。管段划分草图如下：\n雨水干管各检查井的地面标高、各设计管段长度见下表：检查井编号地面标高（m）检查井编号地面标高（m）186.20485.51285.98585.27385.78684.801.1计算各设计管段的汇水面积每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近水管道的原则划分。将每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向标注在图中。各设计管段的汇水面积计算见下表：汇水面积计算表设计管段编号管段长度（m）本段汇水面积编号本段汇水面积（ha）转输汇水面积（ha）总汇水面积（ha）1-214062、67、715.9705.972-316063、68、724.965.9710.923-418464、69、73、742.2510.9213.174-512965、工厂1、75、767.3113.1720.485-630466、703.9820.4824.46\n1.1主要设计参数（1）暴雨强度公式：，集水时间式中，p为设计重现期，因该地区坡度较小，地面坡度向水体，故设计重现期取一年；t1为地面汇流时间，汇水时间t1取10min，t2为管雨水流行时间，m为折减系数取1。故有。（2）径流系数：式中Fi——汇水面积上各类地面的面积（ha）——相应于各类地面的径流系数F——全部汇水面积（ha）城市地面覆盖情况地面覆盖情况屋面沥青道路及人行道非铺砌土地面绿地所占百分数（%）45131824径流系数0.90.90.30.15所以，（3）单位面积的径流量q0(L/(s.ha))1.2水力计算列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，求得各个管段的设计流量，以及确定各管段的的管径坡度、流速、流量等。根据雨水管道各设计管段在高程上采用管顶平接，计算出各管段的管底标高和管道埋深，结果列于下表中。\n雨水管道水力计表：1.1雨水出水口雨水出水口可以采用非淹没式，其管底标高在常水位78.6m以上，以避免水体倒灌。洪水位为83.0m，高于出水口的管底标高，此时需要采取淹没出流措施，避免洪水倒灌。袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁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