给水排水管网初步设计书要点

湖北工程学院

给排水管网设计书初步设计

康晨

2014-11-15

目录

第一部分原始资料

1.2 资料分析 (2)

第二部分给水设计

1 水厂和水源选址 (4)

2 给水管网定线说明 (4)

2.1本给水管网图纸特别说明 (4)

3 基础数据计算说明 (4)

4 清水池的计算 (5)

5 给水管网平差计算 (6)

6 给水管网的设计水泵扬程 (10)

7 给水管网的消防校核 (10)

8 给水管网的事故校核 (10)

第三部分污水设计

1 污水厂的选址和排入污水管网的水质要求说明 (15)

2 污水管道排布敷设说明 (15)

3 本污水管网的特别说明 (16)

4 基础数据计算 (16)

5.污水管网的设计流量计算表说明 (17)

第四部分雨水设计

1 管道敷设说明 (19)

2 本雨水设计特别说明 (19)

3 雨水管网基础计算 (20)

4 雨水管网计算表及内容说明 (21)

第五部分附表 (22)

第六部分设计总结 (24)

一、设计原始资料

（1）城区平面图1张（电子版）

（2）城区及人口情况：该城区为广东省某大城市的一个城区，位于珠江的下游。设计人口数为15万。城区生活用水的最小要求服务水头为40m。

（3）火车站污水量为320 m3/d，均匀排出。

（4）城区工业企业分布及用水量情况见表1。

表1

表2 居住区用水量百分数

（5）城市自然状况

①城区土壤种类为粘质土。地下水水位深度为15m。年降水量为936mm。

城市最高温度为42℃，最低温度为0.5℃，年平均温度为20.4℃。夏季主导风向为南风，冬季主导风向为北风和东北风。

②城区中各类地面与屋面的比例（%）见表2。

表1.2

①河流历史最高洪水位为90m，97%保证率的枯水位为80m；常水位为85m。最大流量为3500m3/s，97%保证率的枯水期流量为120m3/s，多年平均流量为680m3/s。流速为1.5~5.2m/s。最低水位时河宽64m。河水水温最高为30℃，最低为2℃。

②设计暴雨强度公式为：2154（1+0.55lgP）（t+8）0.68

t=t1+mt2m=2 t1=10min

1.2资料分析

本管网设计的地点是广东省某大城市的一个城区，设计人口为15万人。城区生活的最小要求服务水头为40m。根据所给的地形图，该城区地形自北向南形成自然坡降，地形比较平坦。由于中部有一条铁路，把城区分成两部分，在管网设计方面只应该穿越一次铁路。

二、给水管网设计

1.水厂和水源选址

（1）水源与取水点的选择

选取的水源为城市的南面。取水点在城市的上游部分，但是应该靠近用水地区。一级水泵的地点设计应该设在河边，由于河水的水位变化不是很大，所以选用固定式取水构筑物。

（2）水厂的选址

水厂地点应该在取水构筑物附近，以方便节约能源和减少水运输的损耗。水厂附近不得有大型的垃圾处理厂等对水厂的卫生条件有影响的单位。尽量选取地形比较高的位置，防止洪水淹没。

2.给水管网的定线说明

（1）在管网布设的时候是考虑了近远期结合和分期实施的可能。

（2）本管网设计沿着现有的道路布置，尽量的缩短输水管网的总长度，减少管网的起伏，尽量利用地形的高差，以减少成本。

（3）干管延伸的方向应该到大用户的方向一致，干管的间距采用500-800m的长度的管段连接。干管与干管之间必须是成环状管网，连接管的间距为800-1000m 左右。

（4）本设计所在的城区中有铁路存在，而给水管网设计必须穿越铁路。经查资料，多种资料表明，穿越铁路必须谨慎，由于铁路运行中存在非常强烈的震动，简单的穿越会对管道造成很大的破坏作用。而且管网穿越铁路时候必须与铁路部门协商。故本设计只穿越一次铁路。

（5）在今后的进一步设计中，干管按照规划进行定线时，应该考虑与城市现状的地下铁路，地下通道、人防工程等地下隐蔽性工程的协调和配合，尽量减少穿越高级路面。

（6）在设计中，干管应该尽量的了靠近大用户，减少分配管的长度。

（7）干管在敷设时候应注意与其他管线之间的距离。与各种管道详细的距离要求见书后附表3和附表4，如果确实无法满足距离要求，应对给水管道或者其他管道加设保护措施。

（8）在今后的进一步设计中，当管线坡度小于0.001应该每隔500-1000m设置排气阀。在平坦地区，埋管时应该认为的做成上升和下降的坡度，以便在管坡顶点设排气阀，管坡低出设泄水阀。

2.1本给水管网图纸特别说明

（1）穿越铁路的给水管道接口必须采用柔性铅青接口，以减弱火车运行时的震动影响。

（2）本设计中的穿越铁路的应该是双管输水，由于手绘图的原因，图上反映只有一条管路输水，在进一步详细设计中必须绘出两条输水管路。

（3）由于是手绘图，图中检查井只标出部分，检查井的设计标准应该是120m 就应该设置一个检查井。其中节点处必须有一个检查井。

3. 基础数据计算说明

(1)经CAD测量总面积=4266975

总流量公式=

----城市或居住区的最高日生活用水量；

----工业企业职工的生活用水和淋浴用水量；

----道路浇洒和绿化所需的水量；

----卫浴间水量和管网的漏失水量。

本设计选用的管材为钢筋混凝土管材：n=0.013

(2)由于设计所在地区是在广东一个大城市，用水定额属于一区。经查表，选取居民综合用水定额350L/（d*cap）。

（）

q----最高日生活用水定额，/（d*cap）；

N----设计年限内计划人口数；

f----自来水的普及率（本设计中自来水的普及率取100%）。

（3）根据原始资料计算车间员工生活用水

（）

（4）由于地处广东，全年降雨量较高。空气湿润。经查规范，道路和绿化用

水量取下限。道路用水量为2（L/d*）绿化用水量为1（L/d*）。

（）

（5）工厂集中生产用水量查原始资料计算得

（）

（）

（6）设计年限内城市最高日的用水量

=1.25()=69238.58（）

1.25---其中的0.25指的是管网漏失量。（0.25比规范中要稍微高出一点，但是更接近实际工程中的数据）；

----最高日用水量。

（7）最高时用水量

=1739.40（L/s）

----时变化系数；

----最高日最高时用水量。

说明：1.广东经济发达，故不采用水塔调节水量。而采用清水池直接调节水量。

2.由于集中用水量并不是均匀用水，所以必须加入集中流量再根据原始资料所给的居民用水百分比进行得到实际的居民综合用水百分比。从而计算得Kh，详细计算过程请翻阅表1。

注：由于绿化用水和道路浇洒用水量缺少相关资料，故本设计把道路和绿化用水变化纳入居民生活用水进行统一计算。

4.清水池的计算

（1）清水池计算公式：W =

----为调节流量；

----为消防流量；

----为水厂自用水量；

----为事故水量。

（2）调节水量计算

=16210

注： 23.41%为清水池的调节水量，来自于表1

（3）该城市人口为15万，经查表，消防室外用水量取45L/次，同时发生两次，且满足至少两个小时的消防用水量。

=45*2*2*3.6=648

（4）水厂的自用水量取百分之五计算。

3461.929

（5）水厂的事故水量取0.5%计算。

69238.58*0.005=346.1929

所以清水池设计水量为W=20666.12877

根据规范规定：清水池大于500m3时，必须分为两个水池。所以每组的有效容积为10333L。如果有效水深为5m，则计算得每个水池水面面积为2066m2。

5.给水管网平差计算

在本设计中，铁路把城区分为两个区，管网穿越铁路障碍众多，必须得到铁路部门批准，而且施工难度高，建造成本高，所以穿越铁路必须谨慎，故在本设计中给水管道只穿越一次铁路，在本设计中我把管网同样分成两个区。所以在流量的初步分配、平差的时候都对两个分区分别进行计算。上下两区分别命名为一区和二区：

一区出分配计算：

注：初分配之后就是进行平差计算，一区的平差计算表格见表二、表三、表四。

二区流量分配：

注：为了方便计算和表示，我们对二区的进行了重新编号，重新编号所对应表中的的编号图中括号中表示。

注：二区初分配流量之后进行平差计算，二区中的平差结果见表五和表六。

6.给水管网的设计水泵扬程

原始设计资料中规定的最小服务水头为40m，根据观察选择18号节点作为整个管网的最不利点。根据所给的原始图，观察最不利点到泵站的地形高差为4.2m。

注：作为初步设计，本设计暂不考虑阀门，弯头等管网附件所产生的局部的水头损失。

选取最不利线路后，进行计算，得理论所需扬程：

最不利水流线路：

1→2→3→7→8→9→10→15→14→12→13→17→18

40+2.2+0.4+0.68+0.28+0.98+2.38+0.32+0.07+0.1=51.73

所以理论所需扬程为51.73

7.给水管网的消防校核

在本设计中，消防用水取自给水管网。规范中规定，消防用水取自管网时，消防水头必须大于等于10m。

校核过程中要假设一个消防栓设在控制点，一个设置在比较不利点的地方。

设置水泵后，在此对管网进行流量计算，重新进行平差计算，得到管段的水损。重新找到一条最不利线路进行计算最不利线路的水损计算。

在计算给水平差的时候，我把管网分为两个区，同样在计算消防的时候也把消防分为两个区，一区和二区消防校核计算表见表七和表八。

最不利线路如下：

1→2→3→4→7→8→9→12→13→15→17→18

18号节点的水压为：

51.73-0.2-0.3-2.5-2.6-4.2-1.0=39.8

19号节点的水压为：

51.73-0.1-0.32-0.07-0.98-2.38-4.2+0.57+0.54=41.45m

所以18号和19号节点都满足消防最小的十米水头要求。

8.给水管网的事故校核

在给水管网设计中必须对管网进行事故校核计算。根据要求，在任何时候，管网破损的时候，管网必须满足70%的设计水量要求。所以在事故校核时，假设最不利破损的管段，即1-2-6管段破损。

在进行事故校核时，需要对流量进行重新分配（即原来流量的70%进行计算即可），重新寻找最不利线路，进行验证计算。验证最不利点的服务水头是否有40m。

在事故校核中，如同给水管网一样分区，我把管网分为一区和二区，详细计算表见表九和表十。

最终计算结果为41.32m水头，结果满足最不利点的最低服务水头

三、污水管网设计

1.污水厂的选址和排入管网的水质要求说明

（1）本设计污水厂选址选在整个城市的西南方向，远离城市的地区，靠近河流的下游部分。目的一是防止污水厂的臭气等影响环境的因素对居民生活产生影响，二是根据规范要求污水排除的水流必须在取水构筑物的下游。

1）污水厂在处理之后排入水体中的水质必须满足

2)其他工业废水排入市政污水管网必须满足规范GB50014的要求

2.污水管道排布敷设说明

（1）污水设计采用非满流设计，尽量采用重力流设计，尽量的利用地形的高差进行排水，必须时采用局部提升的方式。

（2）在下一步详细设计中应当尽力避免或减少穿越不容易通过的地带和构筑物，如高地、铁路、人防工程等各种大断面的地下管道。当必须穿越时应该采取必要的处理或交叉措施，以保证顺利用过。

1）本设计中因为铁路的特殊性，穿越铁路时要与铁路部门进行协商。故本设计在穿越铁路是采用只穿越一次的办法布置管线，并且在穿越铁路管段应该对管道进行特殊的加固措施。

（3）本设计合理的安排高程了，根据城市的竖向规划，采用了正交布置的截流式布置方法来缩短管段的长度，在今后布置污水支管的时候应该同样的利用地形高差采用重力流的方式。按照图纸中所给的汇水方向进行汇水布置。

（4）在进一步更详细的设计中应考虑当前已经布置的管道的一切管线，准确掌握他们的高程和位置，安排好设计污水管道和其他管道之间的距离，处理好他们竖向交叉的距离问题。与各种管道详细的距离要求见附表5。

注：当确实无法满足间距要求时，可以加设防止污染其他管道的措施。

（5）本设计中由于地形处于平坦地区（1000m内地形高差波动小于3m的均可以称为地形平坦），所以所有管段采取水面平接的方式连接。

特别说明：本设计由于图纸要求手绘，所以每段所取的管段长度偏大，实际中宜200米以下为一段。

（5）本设计中由于地形处于平坦地区（1000m内地形高差波动小于3m的均可以称为地形平坦），所以所有管段采取水面平接的方式连接。

3.本污水管网的特别说明

（1）根据设计要求，管段宜采用200m为一管段，但是由于图纸要求手绘和时间限制等原因，本设计采用的值较大。实际工程中不可。

（2）检查井说明，由于手绘和图纸大小等原因。检查井无法完全画出，在图纸

注：根据当地管道的养护实践经验，检查井间距可以适当调整。口径大于2000的排水管渠，在不影响用户接管的前提下，其检查井的最大间距可不受上表规定的限制。

（3）在后续设计中，雨水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化以及支管接入的地方都需要设置检查井。

（4）作为污水管网，管网中含有大量的有毒有害易燃易爆气体。如果让这些气体长期留在管道之中，对检修人员会造成巨大伤害，甚至发生爆炸等恶性事件。所以在管道隆起部分必须设立通气孔，或在一定的长度范围内设置通气孔，详细见规范GB50014。

4. 基础数据计算

（1）本设计中居民综合用水定额取350（ L/（d*cap）），由于缺乏排水资料，居民综合排水定额取居民用水定额的90%计算，所以居民综合污水定额为：

315 （L/（d*cap））。

本设计选取的管材为钢筋混凝土管：n=0.013

经CAD测量，污水管网的服务面积为：426.6975 ha。

经计算人口密度为：351.537（cap/ha）

比流量：（L/（s*ha））。

总污水流量公式Q=++

----居民区生活污水设计流量（L/s）；

----工业企业生活用水；

----工业生产用水；

----地下水入渗量；

（2）居住区生活污水设计流

= 546.875（L/s）

n-----居住区污水定额（L/(cap*d)）；

N----人口总数；

----生活污水量总变化系数；

Cap----“人”的计量单位。

说明：生活污水量总变化系数采用内插法计算，详情见表中的辅助计算列。（3）工业企业生活污水量

A1、C1---一般车间职工的最大班职工数；

A2、C2---高温车间最大班职工数；

B1---一般车间职工生活污水定额：25 （L/(cap*班)）；

B2------热车间只用生活污水定额：35 （L/(cap*班)）；

K1----一般车间的生活污水水量时变化系数：3.0；

K2----热车间生活污水量时变化系数：2.5；

D1----一般车间淋浴污水定额：40 （L/(cap*班)）；

D2----高温、污染严重车间的淋浴污水定额：60 （L/(cap*班)）；

说明：该设计有A、B、C、D、E厂和火车站，每个厂职工生活和淋浴以及火车站污水量见附表2

职工生活淋浴用水量为:=18.82（L/s）

（4）工业废水设计流量计算

=3200+2400+1500+1600+1800=10500（m3/（d*cap））

由于工业污水有的工厂并不是24h均匀排放污水，故设计中需要先计算每个工厂

的秒流量。则设计秒流量=121.53（L/s）

（6）火车站集中污水出流

火车站的集中出流为：320 m3/d

火车的污水流量当做24小时均匀出流计算，流量为3.7（L/s）

说明：所有集中流量计算请参阅如下的附表1和附表2

（5）是地下水入渗量，在原始资料并没有资料说明。所以入渗量取10%进行

计算。

（7）平均日总秒流量为：690.93（L/s）

根据上述表格进行列表计算得出每个集中用水单位的污水的集中出流。如下图所示：

附表2

5.污水管网的设计流量计算表说明

（1）具体的管网污水干管设计流量计算表见表十一；具体的污水干管水力计算表十二。

（2）管道的管径、坡度、流速和充满度都是根据排水工程（第四版）一书中附表2-1中取得的，最小坡度、最小和最大流速、最大充满度在选取时满足规范GB50013中的要求。

（3）9~3到3~4管段在3号节点的位置应设置跌水井。

（4）管道中埋深等都是根据控制点和上一管段的埋深进行设定，计算而来的。（5）在进行计算表中需要对所有街区居民污水量进行总和计算，对照在上面计

算说明中的值，两个值应该近似，否则应该进行修正。

四、雨水管网设

1.管道敷设说明

（1）设计中雨水设计采用满流设计，靠重力流行，充分利用地形，就近排入水体。本设计尽量利用了自然地形坡度，以最小埋深最短的距离靠重力流排入水体。本设计吧整个区域划分为12个流域，设置七个出水口，使雨水能较快的流入最近的河流中。

（2）本设计只规划雨水干管，在今后布置雨水支管时，应是街区内绝大部分雨水以最短距离排入街道底侧的雨水管道。

（3）在今后进一步更详细的设计中应考虑当前已经布置的管道的一切管线，准确掌握他们的高程和位置，安排好设计污水管道和其他管道之间的距离，处理好他们竖向交叉的距离问题。与各种管道详细的距离要求见附表5。

注：当确实无法满足间距要求时，可以加设防止污染其他管道的措施。

（4）在今后进一步设计中，当暗管处在人烟稀少的地方，可把暗管换位管渠来输送雨水，以节省造价方便维护。

2.本雨水管网特别说明

（1）检查井说明，由于手绘和图纸大小等原因。检查井无法完全画出，在图纸

的排水管渠，在不影响用户接管的前提下，其检查井的最大间距可不受上表规定的限制。

（2）在后续设计中，雨水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化以及支管接入的地方都需要设置检查井。

（3）在下一步详细设计中应当尽力避免或减少穿越不容易通过的地带和构筑物，如高地、铁路、人防工程等各种大断面的地下管道。当必须穿越时应该采取必要的处理或交叉措施，以保证顺利用过。

1）故本设计中因为铁路的特殊性，穿越铁路时要与铁路部门进行协商。故本设计在穿越铁路是采用只穿越一次的办法布置管线，并且在穿越铁路管段应该对管道进行特殊的加固措施。

3.雨水管网基础数据计算

（1）雨水管网覆盖区域总面积为426.7 ha

本设计选取的重现期为：3 a

本设计选取的管材为钢筋混凝土管：n=0.013

（2）综合径流系数计算