给排水管道课程设计

徐州工业职业技术学院

《城市给排水管道工程》课程设计

设计计算说明书

姓名

设计题目城镇给排水工程规划

所属系部

班级

学号

指导教师

第一章绪论

1.1 工程概况及设计资料

1.1.1 自然概况

题目工程所在地选徐州市，各镇地质、水文、气象资料相同，详见下面的说明：

（1）地理位置

城镇位于江苏省西北部，地处苏、鲁、皖三省交界，介于北纬340°24′37″～340°56′9″、东经116°21′16″～116°51′52″之间。

1.3.2地形地貌

城区属黄泛冲击平原，地势低洼平坦。地面高程一般在38.3—41.5m（与条件图不符时，以图纸为准）之间，西南略高于东北，地面坡降为1/3000—1/7000。

（2）地质

城区大地构造位于山东台背斜与河淮台向斜交界部位。构造属黄河下游苏、鲁、豫、皖一带新生界凹陷区边缘。按国家地震裂度区划分，城区基本烈度为7度。最大冻土层深度24cm

（3）水文地质

主城区一般桃汛在3月中旬至4月底出现，雨量一般在40mm左右，入汛一般在6月底至7月中旬。出汛一般在8月底至9月中旬。汛期雨量大小不等，汛期天数长短不等，少则20多天，多则150多天。

根据水文站多年测报资料：河流常年平均水位36.5m，二十年一遇水位40m（与条件图不符时，以图纸为准），高于规划区大部分主城区。河流最大流量350立方米/秒，最大流速2.34米/秒，洪水频率百年一遇542毫米、五十年一遇458毫米、二十年一遇349毫米、十年一遇266毫米、五年一遇185毫米，最大含沙量49.7公斤/立方米（1965年统计），最小含沙量14.2

公斤/立方米（1968年统计）。由于河床高，水位低，流程短，只在丰水期作季节性通航。

暴雨强度公式：

（4）地下水

主城区海拔较低，平均在38.3～41.5m左右，地下水位较浅，但水质差。

地下水源主要分布于松散沉积层，该沉积层较厚，深度达300m以上，共分五个承压含水组，储水量为15～20m3/Km2，可供开采的是第二、三层承压含水岩组，深埋分别为80～120m和200m左右，地下水流向为西西南至北北东。

（5）气候

属暖温带半湿润季风气候区，四季分明，日照充足，年平均气温在15℃左右，最冷月（一月）平均气温零下1.5℃左右；最热月（七月）平均气温

27.9℃左右。年平均降水量630.44mm左右，无霜期200天左右。

1.1.2工程概况及水量计算

各镇建筑以6层建筑为主，街区面积可由图中量取，人口密度按宿舍床位号分别选用，1号采用280人/ha、2号采用300人/ha、3号采用320人/ha、4号采用350人/ha、5号采用380人/ha、6号采用400人/ha、7号采用420人/ha；工业企业用（污）水量以8.8、13.5、19.1、23.2、25.8L/S等数据选取。

1.2设计步骤

1.2.1设计准备阶段：

（1）熟悉设计任务书，明确设计任务。

（2）收集、准备相关设计手册、规范、图集、参考书等资料。

1.2.2设计方法和步骤

（1）确定供水形式、排水体制；

（2）场（给水厂/污水厂）址选择；

（3）确定供（排）水方案，进行管网定线；

（4）流量及水力计算；

（5）设备及构筑物选型；

（6）工程量统计。

1.2.3绘制设计图纸

包括给水排水管道总平面图、主干管纵剖面图和节点详图。

1.2.4编制设计说明书

1.3设计任务及内容

设计要遵循现行国家标准及有关规范、规程。对每一项具体任务要依次写明，详细叙述所选择方案的理由，对设计方案进行经济技术比较，叙述内容要结合自己的设计题目；说明具体、层次清楚，理由充分，论点明确。叙述简要，层次清晰，选定参数要有依据、列出计算公式、必要时列出计算数据表格。设计计算书应包括如下内容：

（1）摘要、关键词

（2）目录（注明页码，如：1.概述……………………………………1）

（3）正文

A．概述：设计任务、设计依据、城市概况及自然条件、现有给排水工程概况

B．方案比选：工程规模、区域划分、系统/体制选择、管道定线

C．设计计算

D．工程概算

（4）设计总结

（5）参考文献

1.4设计说明书和计算书

（1）设计说明要求内容充实，依据充分，设计正确，并富有实用和创新性。（2）计算书要求设计参数选择合理，公式选用正确，计算步骤完整清晰，结果准确符合实际生活，生产情况。

1.5设计依据

1．中华人民共和国国家标准，城市给水工程规划规范GB50282-98计划出版社

2. 中华人民共和国国家标准，城市排水工程规划规范GB50318-2000计划出版社

3. 中华人民共和国国家标准，《室外给水设计规范》计划出版社

4．中华人民共和国国家标准，《室外排水设计规范》计划出版社

5．《给水排水设计手册》城镇给水、城镇排水册，中国建筑工业出版社

6．张志刚，《给水排水工程专业课程设计》，化学工业出版社，2004

7．李亚峰尹士君，《给水排水工程专业毕业设计指南》，化学工业出版社，2004

8. 张奎，《给水排水管道工程技术》建筑工业出版社

9. 严煦世，《给水工程》建筑工业出版社

10.孙慧修，《排水工程》（上）建筑工业出版社

第二章设计方案说明

2.1城镇给水方案

2.1.1 系统的选择

该地形起伏不大，用户比较集中，且各用户对水质、水压要求相差不大所以采用统一给水管网系统。

2.1.2 水源水厂的确定

根据该城市的平面图，河流在城市的东面，按河流的流经方向，选择取水筑物和水厂在城市的东北方向，即河流上游。

2.1.3输配水管线

根据设计资料及建筑特性可供选择的供水方式如下：

方案1

采用统一给水方式。环状管网的连接方式供水。见图（附图给水管道1）优点：管线分布较均匀，不占用农田，经济比较合理。

缺点：管线铺设不是最短。

1.该城镇给水管网中所有管材采用塑料管。

2.每个节点处均应设置检修阀门，采用普通闸阀。

3.在地势高处应设置排气阀，地势低处应设置泄水阀。

4.消火栓每隔120m设置一个，采用型号为SA100-1.6.

2.2城镇排水方案

2.2.1确定排水系统的体制

该镇地形起伏较大，分为北部地区和南部地区，中间有条河隔着。所以该镇采用分流制排水系统。

2.2.2污水厂，排放口的确定

根据城镇的地形，河流的位置流向，风向，及生活污水、工业废水的水量水质等因素，确定污水厂的位置。考虑到该镇占地面积不是很大，如果采用污水分散处理，建多个污水处理厂，则污水处理厂投资大，回报周期长，无太大的必要性。根据上述环境保护的要求和经济技术条件，选定城市污水集中处理的处理方式。污水厂及出水口位置选在水体下游且地势较低的位置，该镇的水体污染大户是棉纺印染厂，而棉纺印染厂所处地区较为偏远，且在江河的下游，因此污水厂应建在此附近，这样也可以减少大管径管段的长度，节约经济。又根据全唐镇的风向，在该位置见污水处理厂不会影响主要区域的生态环境

2.2.3污水管道的定线

采用穿坊式排水管线（见附图排水管道1）

优点：该镇地形北高南低，东高西低。利于重力自流，排水可靠。便与维护管理

缺点：有些管段不能很好地在人行道两侧，地势较高，费用大。

1、采用钢筋混凝土圆管。

2、采用橡胶圈柔性接口，管道连接方式为承插式连接方式。选择的基础为沙石基础。

3、各节点处设置检查井。

2.3城镇雨水方案

2.3.1确定雨水排放体系

该镇地形起伏较大，分为北部地区和南部地区，中间有条河隔着。所以该镇采用分流制排水系统。

2.3.2雨水排放口的确定

雨水可按就近排放的原则，直接排放入中间的河流处。

2.3.3雨水管的定线

采用穿坊式排水管线（见附图雨水管道1）

优点：该镇地形北高南低，东高西低。利于重力自流，排水可靠。便与维护管理

缺点：有些管段不能很好地在人行道两侧，地势较高，费用大。

2.3.4管材、设备。选型

雨水管道管径小于或等于400mm，采用混凝土管。管径大于400mm，采用钢筋混凝土管。

第三章给水设计计算书

3.1城镇给水系统的设计计算

3.1.1生活用水量计算

Q 1=1/1000i n

i i q N ∑=111 （m 3/

d ）

q i1 --------设计年限内城市各用水分区的最高日综合用水定额，L/( cap.d) N i1 --------设计期限内城市各用水分区计划用水的人口数，cap 。

本城镇的总面积为53.1hm 2 人口数：每公顷300人该城镇总人口数约为15930人

居民综合用水定额：查《给水排水管道工程技术》第233页附录3-2可知为230L/(cap.d) 最高日生活用水量为：

Q 1=3663.9m 3

3.1.2工业用水

(1)工业企业职工生活用水量Q 2

Q 2=1/1000)''''''(2221

22i i i i n

i i q N q N n +∑= （m 3

/d)

式中 n 2i ------某车间或工厂每日班别；

i N 2' i N 2''-----分别为相应车间或工厂一般及高温岗位最大的值班人数，

cap ；

i q 2' i q 2''-------分别为相应岗位职工的生活用水定额，L/(cap.班）

企业2: Q=3000.6m 3 企业3: Q=712.35m 3 企业4: Q=270.4m 3 Q 2=3983.35m 3

(2)工业企业职工生活用水量Q 3

Q 3=1/1000)''''''(333321i i i i i q N q N n n

i ∑=+ （m 3/d ）

式中i N 3' i N 3''------分别为相应车间（或工厂）一般及污染岗位每班职工淋浴人数；

i q 3' i q 3''-------分别为相应岗位职工的淋浴用水定额，L/（cap.班）。

企业2：Q=84435L/d 企业3：Q=13350L/d 企业4：Q=6175L/d Q 3=103.96m 3

3.1.3市政用水量

Q 4=1/1OOO(n 4A 4q 4+44''q A ) (m 3/d ）

式中 q 4、4'q -----分别为浇洒道路和绿化用水定额，L/（m 3.次）和L/m 2； A 4、4'A -----分别为最高日内浇洒道路和绿化浇洒的面积，m 2。 n 4------最高日浇洒道路的次数。

绿地面积为53412.5m2，道路面积为826263.21m2浇洒道路采用2 L/（m2?次），浇洒次数为3次/d，大面积绿化水量采用4 L/（m2?d）

=1771.92m3

3.1.4未欲见水量

城市的未欲见水量和管网漏失水量可按最高日用水量的20%。

=1904.626m3

3.1.5最高日设计用水量

总=Q

=11427.756m3

3.2确定清水池容积和尺寸

图3-1 用水量及供水变化曲线根据图3-1，清水池所需调节容积为：

W 1=K

=(4.5-100/24)x16Q

=5.33％x11427.756m3=609.1m3

水厂自用水量调节容积按最高日设计用水量的3％计算，则：

W 2=3％x Q

=3％x11427.756=342.8m3

该城镇规划人口为5.4万人，查附录可知，确定同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火是25L/s，火灾延续时间按2.0h计算。

=2x25x3.6x2.0=360m3。

清水池的安全储量W

可按以上三个部分的1/6计算。因此，清水池的有效容积为：

W C =(1+1/6)(w

)=1530.55m3。

考虑部分安全调节容积，取清水池有效容积为1600，采用三座96S819钢筋混凝土水池。每座池子有效容积为800m3，直径为16.55m，有效水深为3.8m。

3.3最高日最高时设计计算

3.3.1确定设计用水量及供水曲线

由用水量及供水量曲线3-1知：

最高日最高时设计用水量为：

=5.46％x11427.756=623.96m3/h=173L/s

二级泵站最高时供水量为：

I max

=4.5％x11427.756=143 L/s

3.3.2节点流量计算

由于该城镇各区人口密度，给排水卫生设施完善程度基本相同，干管分布比较均匀，可按长度比流量长度法计算沿线流量，求得各节点的节点流量。

由3-2求出配水干管计算的总长度为：

∑L=3356m

则干管比流量为

q cb=Q h/∑L=0.05L/(s.m)

按q cb=0.05L计算各段沿线流量，过程略，见3-3表格

管的编号管的长度管的计算长度(m)比流量[L/(s·m)]沿线流量(L/s)

1‐2224224

0.0511.2

2‐31811819.05 2‐530530515.25 3‐41591597.95 3‐630530515.25 4‐730530515.25 5‐61811819.05 6‐71591597.95 3‐939939919.95 4‐1039939919.95 1‐839939919.95 8‐940540520.25 9‐101591597.95

3-3沿线流量

按q

i =0.5q

cb i L计算各节点流量，过程略，结果见图3-4。

节点连接管段节点流量(L/s)节点总流量(L/s)

11-2,1-80.5(11.2+19.95)15.58

22-3,2-50.5(9.05+15.25)12.15

33-2,3-6,3-4,3-90.5(9.05+15.25+7.95+19.95)26.1

44-3,4-7,4-100.5(7.95+15.25+19.95)21.59

55-2，5-60.5(9.05+15.25)12.15

66-5,6-3,6-70.5(9.05+15.25+7.95)16.13

77-6,7-40.5(7.95+15.25)11.6

88-1,8-90.5(19.95+20.25)20.1

99-3,9-8,9-100.5(19.95+20.25+7.95)24.1

1010-9，10-40.5(7.95+19.95)13.95

3-4节点流量

3.3.3管网平差

（1）初分配流量，过程略，结果3-5.

管段编号管长管径初分流量

1224400100218130050330520023.9415950 1.165305100 4.79630525037.85718120025.78159100 4.79939930057.4210399100 6.611139950 1.161240525037.3213159100 6.61

3-5初分配流量

（2）最高用水时管网平差计算

管段编号管长管径流量(L/s)1000i(m)水头损失(m)

1224400104.15 2.550.52218130053.22 3.090.49330520024.35 5.770.734159500.7911.66 2.09530575 4.2431.1 1.61630525038.77 4.33 1.12718120026.62 6.670.988159100 5.1610.8 1.21939930061.57 4.12 1.421039975 3.2919.9 1.3211399500.33 4.990.561240525033.17 3.27 1.1213159100 5.7813.2 1.49

3-6平差结果

将最终平差结果以

)

(1000)()

()(m h i s L q mm D m l ij ij ij ij ---的形式注写在绘制好的管网平面

图的相应管段旁，见附图平差1。

224-400

181-300159-200305-50

104.15-2.55-0.52

53.22-3.09-0.49

24.35-5.77-0.73

0.79-11.6-2.09

305-75

4.24-31.1-1.61

305-250

38.77-4.33-1.12

159-1005.16-10.8-1.21

181-20026.62-6.67-0.98

405-250

159-100

399-300

61.57-4.12-1.42

399-75

3.29-19.9-1.32

399-50

0.33-4.99-0.56

910

5.78-13.2-1.49

236.64206.5030.14

235.43207.5027.93

234.4520925.45

234.5520826.55

233.8220825.82

233.33208.5024.83

234210

232.51210.5022.01

231.3921120.39

232.8120923.81

15.58

12.15

26.1

21.59

12.15

16.13

11.6

24.1

13.95水泵站

水压标高(m)地形标高(m)自由水压(m)

节点流量(L/S)消防流量(L/s)供水分界线

管长(m)-管径(mm)流量(L/s)-1000i(m)-水头损失(m)

3.3.4水压计算

选择节点10为控制点，由此点开始，按该点要求的水压标高

Z c +H c =210+24=234m ，分别向泵站方向推算，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注写在相应节点上，见图平差1。 3.3.5二级泵站总扬程计算

由水压计算结果可知，所需二级泵站最低供水水压标高为250m 。设清水池底标高为201m ，则平时供水清水池的最低水位标高为：

201+0.5+

55.1614.32180

4???=201.92m

泵站内吸、压水管路的水头损失取3.0m ，则最高用水时所需二级泵站总扬程为：

H p =250-201+3.0=52m

3.4管网核算

3.4.1消防时核算

该城镇同一时间火灾次数为两次，一次灭火用水量为25L/s 。从安全和经济角度来考虑，失火点分别设在5节点和10节点处。消防时管网各节点的流量，除5、10节点各附加25L/s 的消防流量外，其余各节点的流量与最高时相同。消防时，需向管网供应的总流量为，Q h +Q x =173+2x25=243L/s

二级泵站供水：143+25=168L/s

消防时，管网平差及水压计算结果见附图平差2。

224-400

181-300159-200305-50

104.15-2.55-0.52

53.22-3.09-0.49

24.35-5.77-0.73

0.79-11.6-2.09

305-75

4.24-31.1-1.61

305-250

38.77-4.33-1.12

159-1005.16-10.8-1.21

181-20026.62-6.67-0.98

405-250

159-100

399-300

61.57-4.12-1.42

399-75

3.29-19.9-1.32

399-50

0.33-4.99-0.56

910

5.78-13.2-1.49

236.64206.5030.14

235.43207.5027.93

234.4520925.45

234.5520826.55

233.8220825.82

233.33208.5024.83

234210

232.51210.5022.01

231.3921120.39

232.8120923.81

15.58

12.15

26.1

21.59

12.15

16.13

11.6

24.1

13.95水泵站

水压标高(m)地形标高(m)自由水压(m)

节点流量(L/S)消防流量(L/s)供水分界线

管长(m)-管径(mm)流量(L/s)-1000i(m)-水头损失(m)

消防时，所需二级泵站最低供水水压标高为251m ，清水池最低设计水位标高等于201m 加安全贮量水深0.5m ，泵站内水头损失取3.0m ，则所需二级泵站总扬程为:

H px =251-(201+0.5+3.0）=46.5m 3.4.2事故时核算

设1-2管段损坏需关闭检修，并按事故时流量降落比R=70%及设计水压进行

核算，此时管网供应的总流量为Q

=70%X173=121.1L/s ，其中，二级泵站供水流

量为70%Q

=70%X143=100.1L/s 。

事故时，管网各节点流量可按最高时各节点流量的70%计算。管网平差及水压计算成果见附图平差3所示。

事故时，所需二级泵站最低供水水压标高为244.1，清水池最低为297.5，泵站内水头损失取2.5m，则所需二级泵站总扬程为：

spx

=297.5—244.1+2.5=50.9m

大于最高时所需水泵扬程H

=51m。

3.5计算成果及水泵选择

上述可算结果表明，最高时选定的管网管径满足核算条件，管网水头损失分别也比较均匀，且各核算工况所需水泵扬程与最高时相比相差不大，经水泵初选基本可以兼顾，顾计算成立。不需要调整。

管网设计管径和计算工况的各节点水压参数如图平差1~平差3所示。二级泵站设计供水参数及选泵结果见表3-8所示。

工况项目

设计供水参数水泵选择

备注流量（L/s）扬程（m）型号性能台数

最高用水时173528Sh-9

Q=97.5-60L/s

H=50-69m

2台

备用两台

8Sh-9 8Sh-9A

Q=90-50L/s

H=37.5-54.5m

2台

消防时23446.58Sh-9A Q=90-50L/s

H=37.5-54.5m

5台

由于备用泵满足

事故时121.1518Sh-9Q=97.5-60L/s

H=50-69m

3台

3-8选泵参数

第四章排水设计计算书

4.1污水设计计算书

4.1.1划分设计管段，计算管段流量

根据设计管段的定义和划分方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点（一般定为街坊两端）、有集中流量进入及有旁侧支管接入点，作为设计管段的起点并将该点的检查井编上号码。

各设计管段的设计流量应列表进行计算，本设计为初步设计，故只计算干管和主干管的设计流量，如表4-3，4-4所示。

管段编号

居住区生活污水量（综合）

设计流

量

(L/s）本段流量q1

转输流

量

（L/s）

合计平

均

流量

（L/s）

总变化

系数K2

（L/s）

生活污

水设计

流量

（L/s）

街编号

面积

（h㎡）

比流量

（L/s.h

㎡）

流量q1

（L/s）

1-2240.20.640.1280.1280.256 2.30.59 0.5888 10-110.380.38 2.30.87 0.874 11-120.760.76 2.3 1.75 1.748 2-3300.180.640.12 1.0736 1.1936 2.3 2.75 2.74528 3-4290.410.640.26 1.1936 1.4536 2.3 3.34 3.34328 12-130.40.4 2.30.92 0.92 13-140.80.8 2.3 1.84 1.84 4-14 1.2 1.2 2.3 2.76 2.76 4-5280.350.640.224 1.2 1.424 2.3 3.28 3.2752 5-6270.280.640.18 1.43 1.61 2.3 3.70 3.703 15-160.330.33 2.30.76 0.759 16-170.660.66 2.3 1.52 1.518 6-170.990.99 2.3 2.28 2.277 18-190.360.36 2.30.83 0.828 19-200.720.72 2.3 1.66 1.656 8-20 1.08 1.08 2.3 2.48 2.484 8-90.260.640.17 1.08 1.25 2.3 2.88 2.875 6-7260.240.640.150.99 1.14 2.3 2.62 2.622 7-80.30.640.19 1.14 1.33 2.3 3.06 3.059

4-3污水干管和主干管设计流量计算表（上部分）

集中流量q3

设计流量

（L/s ）

本段(L/s)转输（L/s ）11-120.5440.544 2.3 1.2512 1.251212-13 1.05 1.05 2.3 2.415 2.415 13-14 1.81 1.81 2.3 4.163 4.16314-15 2.51 2.51 2.3 5.773 5.7731-15 2.93 2.93 2.3 6.739 6.7391-20.310.640.1984 2.93 3.13 2.37.1997.1992-30.420.640.2688

3.13 3.4 2.37.827.8216-170.870.87 2.3 2.001 2.00117-18 1.47 1.47 2.3 3.381 3.38118-19 2.2 2.2 2.3 5.06 5.0619-20 2.85 2.85 2.3 6.555 6.5553-20 3.43 3.43 2.37.8897.8893-40.480.640.3072 3.43 3.74 2.38.6028.6024-50.390.640.2496

3.74 3.99 2.39.1779.17721-220.350.35 2.30.8050.80522-230.730.73 2.3 1.679 1.67923-24 1.2 1.2 2.3 2.76 2.7624-25 1.72 1.72 2.3 3.956 3.9565-25 2.05 2.05 2.3

4.715 4.7155-60.310.640.1984 2.05 2.25 2.3

5.175 5.1756-70.570.640.3648

2.25 2.61 2.3 6.003 6.00326-270.920.92 2.3 2.116 2.11627-28 1.36 1.36 2.3

3.128 3.12828-29 1.85 1.85 2.3

4.255 4.25529-30 2.3 2.3 2.3

5.29 5.297-30 2.47 2.47 2.3 5.681 5.6817-80.340.640.2176 2.47 2.69 2.3

6.187 6.1878-90.630.640.4032

管段编号

居住区生活污水量（综合）本段流量q1

转输流量（L/s ）合计平均流量（L/s ）总变化系数K2（L/s ）

生活污

水设计

流量

（L/s ）

街编号

面积（h ㎡）比流量

qs （L/s.h ㎡）流量q1（L/s ） 2.69 3.1 2.37.137.1331-320.690.69 2.3 1.587 1.58732-33 1.44 1.44 2.3 3.312 3.31233-34 2.19 2.19 2.3 5.03713.518.53734-35 2.59 2.59 2.3 5.95713.519.4579-35 3.12 3.12 2.37.17619.1

13.539.7769-10

0.540.640.3456

3.12

3.47

2.3

7.981

32.6

40.581

4-4污水干管和主干管设计流量计算表

4.1.2水力计算

各设计管段的设计流量确定之后，即可从上游管段开始依次进行各设计管段的水力计算。本题为初步设计，只进行污水干管和主干管的水力计算，其结果，详见图4-5,4-6，4-7,4-8所示。