给水排水管网课程设计说明书及计算书

'囊谦县香达镇给水排水管网工程设计前言水是人类生活、工农业生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。特别是在近代历史中，随着人类居住和生产的程式化进程，给水排水工程已经发展成为城市建设和工业生产的重要基础设施，成为人类生命健康安全和工农业科技与生产发展的基础保障。给水排水系统是为人们的生活、生产、和消防提供用水和排除废水的设施的总称。它是人类文明进步和城市化聚集居住的产物，是现代化城市最重要的基础设施之一，是城市社会文明、经济发展和现代化水平的重要标志。尤其是在面临全球水资源极其缺乏的今天，给排水管网的作用显得尤为重要。由于城市给排水系统在新的时期赋予了新的内涵，与人们的生产和生活息息相关。看似平凡的规划设计却有着不平凡的现实意义，在满足规范和其它技术要求的条件下，根据城市的具体情况，科学规划设计城市给排水管网系统是一个非常重要的课题。课程设计是学习计划的一个重要的实践性学习环节，是对前期所学基础理论、基本技能及专业知识的综合应用。通过课程设计调动了我们学习的积极性和主动性，培养我们分析和解决实际问题的能力，为我们走向实际工作岗位，走向社会打下良好的基础。本设计为玉树囊谦县香达镇给排水管道工程设计。整个设计包括三大部分:给水管网设计、排水管网设计。给水管网的设计主要包括管网的定线、流量的设计计算、清水池容积的确定、管网的水力计算、管网平差和消防校核。排水管网设计主要包括排水管网定线、设计流量计算和设计水力计算。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计目录第一章设计任务书5第二章给水管网设计说明与计算72.1给水管网的设计说明72.1.1给水系统的类型72.1.2给水管网布置的影响因素72.1.3管网系统布置原则82.1.4配水管网布置82.2给水管网设计计算92.2.1设计用水量的组成92.2.2设计用水量的计算92.2.3管网水力计算132.3二级泵站的设计212.3.1水泵选型的原则212.3.2二级泵站流量计算212.3.3二级泵站扬程的确定212.3.4水泵校核22第三章排水管网设计说明与计算243.1排水系统的体制及其选择243.2排水系统的布置形式243.3污水管网的布置243.4污水管道系统的设计253.4.1污水管道的定线253.4.2控制点的确定253.4.3污水管道系统设计参数253.4.4污水管道上的主要构筑物263.5污水管道系统水力计算273.5.1污水流量的计算273.5.2集中流量计算283.5.3污水干管设计流量计算283.5.4污水管道水力计算303.6管道平面图及剖面图的绘制3136 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计3.6.1管道平面图的绘制353.6.2管道剖面图的绘制35结论36总结与体会36参考文献3736 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计第一章设计任务书一、设计题目囊谦县香达镇给水排水管网工程设计。二、原始资料1、囊谦县香达镇规划平面图1张，比例为1：5000。2、县城各区人口密度、平均楼层和居住区房屋卫生设备情况：分区人口密度（人/公顷）平均楼层给排水设备淋浴设备集中热水供应Ⅰ1604++3、县城中有下列工业企业，其具体位置见平面图：1）A工厂，日用水量10000吨/天，最大班用水量：4000吨/班，工人总数3000人，分三班工作，最大班1200人，其中热车间占30%，使用淋浴者占80%；一般车间使用淋浴者占20%。2）B工厂，日用水量4000吨/天，最大班用水量：2000吨/班，工人总数5000人，分三班工作，最大班2000人，热车间占30%，使用淋浴者占80%；一般车间使用淋浴者占10%。3）汽车站用水量为10L/s。4、县城土质种类为Ⅱ级自重湿陷性黄土，地下水位深度为9米。5、县城河流水位：最高水位：15米，最低水位：5米，常水位：10米。6、县城地面覆盖情况：地面种类面积（%）屋面50混凝土路面25草地257、该县城居住区每小时综合生活用水量变化如下表：时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量2.532.452.502.532.573.095.314.925.175.105.215.21时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-919-020-121-2222-2323-24用水量5.094.814.994.704.624.975.184.894.394.173.122.48三、课程设计内容1、县城给水管网设计36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计1）县城给水管网定线（包括方案比较）；2）用水量计算，管网水力计算；3）清水池、水塔容积计算、水泵扬程计算4）管网校核；5）平面图绘制。2、县城排水管网设计1）排水体制选择；2）县城排水管网定线的说明（包括方案比较）；3）设计流量计算；4）控制分支管及总干管的水力计算；5）任选1条雨水管路的水力计算（若体制为分流制）；6）绘图（平面图、纵剖面图）。四、设计参考资料1、《给排水设计手册》第一册或《给排水快速设计手册》第5册；2、《给排水管网系统》教材。五、设计成果1、设计说明书一份（包括前言、目录、设计说明、设计计算过程、总结）；2、县城给水排水管道总平面布置图各1张，比例尺为1：5000（1号图）；3、污水总干管纵剖面图1张（由指导教师指定某一段，长度大约1000米左右）（2号图）。六、要求1、设计说明书要求条理清楚，书写端正，无错别字；图纸线条、符号、字体符合专业制图规范）；2、按时完成设计任务。七、其他1、设计时间：2011-2012学年第二学期（三周）；2、设计指导教师：佟勇。2012-05-2936 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计第二章给水管网设计说明与计算2.1给水管网的设计说明2.1.1给水系统的类型按照城市规划，水源情况，城市地形，用户对水量、水质和水压要求等方面的不同情况，给水系统可有多种布置方式。（1）统一给水系统按照生活饮用水水质标准，有统一管网供给生活、生产和消防用水。（2）分质给水系统对个别用量大，水质要求较低或特殊的工业用水，可单独设置管网供应。（3）分压给水系统根据给水区压力的不同，可采用分压给水系统。（4）分区给水系统地形条件对给水系统的布置很有影响。将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的现象，减少爆管的概率和泵站能量的浪费。（5）工业给水系统综上所述，结合实际情况，该县城有一条水量充沛的河流穿城而过，其水质良好，可以作为生活饮用水水源，该县城地形较为平坦，街区分布比较均匀，各工业企业对水质无特殊要求，因而采用统一给水管网系统。2.1.2给水管网布置的影响因素城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布。考虑的要点有下：（1）城市规划的影响：给水系统的设置，应密切配合城市和工业区的建设规划，做到统盘考虑分期建设，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（2）水源的影响：本设计采用地表水并从河流上游取水。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计2.1.3管网系统布置原则给水管网包括输水管渠和配水管网两大部分。要求能够供给用户所需水量，保证不间断供水，同时要保证配水管网足够的水压。（1）按照城市总体规划，确定给水系统服务范围和建设规模，结合当地实际情况布置给水管网，压进行多方案技术经济比较。（2）分清主次，先进行输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线与设施。（3）尽量缩短管线长度，尽量减少拆迁，少占农田，节约工程投资与运行管理费用。（4）协调好与其它管道、电缆和道路等工程的关系。（5）保证供水具有安全可靠性。（6）管渠的施工、运行和维护方便。（7）远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。2.1.4配水管网布置给水管网遍布整个给水区，根据管道的功能，可划分为干管、分配管、接户管三类。干管的主要作用是输水至城市各用水地区，同时也为沿线用户配水，起管径一般在100mm以上，分配管的主要作用是把干管输送来的谁配给接户管和消火栓，起管径一般不予计算，均由消防流量来确定。干管和分配管的管径并无明确的界限，应视规模确定。干管通常遵循下列原则进行布置：（1）干管布置的主要方向应按供水主要流向眼神，而供水的流向则取决于最大用水户或水塔等调节构筑物的位置。（2）为了保证过供水可靠，通常按照主要流向布置几条平行的干管，其间用连接管连接，这些管线在道路下以最短的距离到达用水量大的主要用户。（3）干管一般按规划道路布置，尽量避免在高级路面或重要道路下敷设。管线在道路下的平面位置和高程应符合城市地下管线综合设计的要求。（4）干管的高处应布置排气阀，低处应设泄水阀，干管上应为安装消火栓预留直观，消火栓的兼具不应大于120m。（5）干管的布置应考虑发展和分期建设的要求，并留有余地。配水管网的布置形式，根据城市规划、用户分布以及用户对用水的安全可靠性的要求程度等，分成树状网和环状网。在本设计中采用的是环状网，当任意一段管线损坏时，闸阀可以将它与其余管线隔开进行检修，不影响其余管线的供水，使供水的地区大为缩小，同时，环状网还可以大大减轻因水锤现象所产生的危害。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计2.2给水管网设计计算2.2.1设计用水量的组成（1）综合生活用水量，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水；（2）工业企业生产用水和工作人员生活用水量；（3）消防用水量；（4）市政用水量，主要指浇洒道路和绿地用水量；（5）未预见用水量及给水管网漏失水量。2.2.2设计用水量的计算（1）最高日用水量计算由设计资料所给平面图计算出该城镇居民用地的面积为81.87公顷，所以总人口数为81.87×160=13099人，取13100人计算。查《给排水管网系统》教材附录中：附表1（b）,可知该城镇位于三区，为中小城市，综合生活用水定额为130～230L/cap·d，取150L/cap·d进行计算，自来水用水普及率为100%。①综合生活用水量式中q——最高日生活用水量定额m³/(d·cap)N——设计年限内计划人口数f——自来水普及率，%。则②工业生产用水量工业企业职工的生活用水量q1：工厂职工生活用水量采用一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算，淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算.工业企业职工的淋浴用水量q2：36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计A工厂淋浴用水量：60×（3000×30%×80%）/1000+40×（3000×70%×20%)/1000=60m3/d=0.69L/sB工厂淋浴用水量：60×（5000×30%×80%）/1000+40×（5000×70%×10%)/1000=86m3/d=1.00L/sq2=60+86=146m3/d=1.69L/s工业生产用水量q3：q3=10000+4000=14000m3/d汽车站用水量q4：q4=10L/s=864m3/d①浇洒道路和绿地用水查《给排水管网系统》教材P118页可知：浇洒道路用水量为每平方米路面每次1.0～2.0L，每日2～3次。大面积绿化用水量采用1.5～4.0L/(m²·d)该设计中浇洒道路用水量取1.5L，每天浇洒2次，大面积绿地用水量取2.0L/(m²·d)。根据设计平面图中计算可得：道路面积20.3万平方米，绿地面积20.3万平方米浇洒道路和大面积绿化所需的水量Q3=（1.5×203000×2+2×203000）÷1000=1015(m³/d)②管网漏失水量城市未预见水量及管网漏失水量按最高日用水量的15%-25%计。本设计取未预见水量系数为20%⑤最高日用水量（2）最高日平均时用水量（3）最高日最高时用水量36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计已知资料中给出该县城居住区每小时综合生活用水量变化如下表：时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量2.532.452.502.532.573.095.314.925.175.105.215.21时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-919-020-121-2222-2323-24用水量5.094.814.994.704.624.975.184.894.394.173.122.48绘制如下最高日用水量变化曲线：时间占最高日用水量百分比%22.78从上表可以看出，6-7点为用水最高时，所以时变化系数为（2）清水池和水塔有效容积的计算清水池与水塔的调节容积计算数据见下表：小时给水处理供水量（%）供水泵站供水量（%）清水池调节容积计算（%）水塔调节容积计算（%）设置水塔不设水塔设置水塔(1)(2)(3)(4)（2）-（3）∑（3）-（4）∑0~14.172.782.531.391.390.250.251~24.172.782.451.392.780.330.582~34.162.782.501.384.160.280.863~44.172.782.531.395.550.251.1136 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计4~54.172.782.571.396.940.211.325~64.162.783.091.388.32-0.311.016~74.175.005.31-0.837.49-0.310.707~84.175.004.92-0.836.660.080.628~94.165.005.17-0.845.82-0.170.459~104.174.995.10-0.825.00-0.100.3510~114.175.005.21-0.834.17-0.210.1411~124.165.005.21-0.843.33-0.21-0.0912~134.175.005.09-0.832.50-0.09-0.1813~144.175.004.81-0.831.670.190.0314~154.164.994.99-0.830.840.010.0415~164.175.004.70-0.830.010.300.3416~174.175.004.62-0.83-0.820.380.7217~184.165.004.97-0.84-1.660.030.7518~194.175.005.18-0.83-2.49-0.180.5719~204.175.004.89-0.83-3.320.110.6820~214.165.004.39-0.84-4.160.611.2921~224.172.784.171.39-2.77-1.39-0.1022~234.172.783.121.39-1.38-0.34-0.4423~244.162.782.481.380.000.30-0.14累计100.00100.00100.00调节容积=12.48调节容积=1.76清水池设计有效容积为：式中：W1——调节容积，m³；根据上表可知为最高日用水量的12.48%。W2——消防贮水量，m³，按2～3h火灾延续时间计算，本设计采用2h一次用水量45L/sW3——水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，m³，等于最高日用水量的5%～10%W4——安全储量，m³，为避免清水池抽空，清水池可保留一定水深（0.5m）作为安全储量则36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计水塔有效容积W塔W塔=W1+W2其中W1—调节容积，m3。根据上表可知为最高日用水量的1.76%。W1=1.76%×21684=381.64m3W2—消防贮水量，m3。按10min室内消防用水量计算。W2=15×10×600÷1000=9m3W塔=381.64+9=390.64m32.2.3管网水力计算1)水方案的确定该城市地势西北高，中间河流低，西高东低，最高标高3680.4米，最低标高3620.4米，地势差60米，河流方向由西向东，居民区沿河流两岸较集中，工业区位于河流下游。同时综合以上因素考虑，选定统一供水方案。具体位置如下图：2)管网定线取决于城市平面布置，供水区地形，水源和调节水池位置，街区和大工业集中用水等。考虑城市近，远期发展，管网布置成环状与枝状结合36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计。为满足用户供水要求，其定线满足：干管的间距一般采用500-800m，两干管的连接间距为800-1000m，允许有个别管段不符合上叙规则。其管网布置图如下。方案一：方案二：36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计工厂A工厂B方案比较：方案二环状管网覆盖面积更大，供水更稳定，但花费大且工程量大，绘出管网简图如下图，考虑到该镇为小镇且人口较少，故不选择此方案1211230m0313370m240m780m1370m1300mIII21高位水箱600m450m790m1190m1150m65IIIIV4180m200m280m10110m1080m9871050m水塔方案一相对较为经济合理，且对于该镇供水已足够，故选择方案一，所绘管网简图如下：53901405501680750410216036 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计200063086170716203501310943027015400570141211按照以上的定线，确定主要的供水方向，统计管网各管段的长度，计算集中流量、比流量、沿线流量、节点流量（1）比流量计算城镇供水区总面积∑A=81.87ha。管道配水长度，两侧无用水的输水管，配水长度为零，单侧用水管段的配水长度取其实际长度的50%。各管段长度和配水长度管段编号0--11--22--32--44--54--61--77--8管段长度（m）7501680905503404206302170配水长度（m）01420451601002603151085管段编号7--99--139--1010-119--1211--1212--1415--11管段长度（m）170162035043027057048019036 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计配水长度（m）08101752151204504800最高时集中用水流量集中用水户名称工厂A工厂B汽车站集中用水流量（L/s）116.4447.2910所处位置节点编号2138qs=其中—大用户集中用水量之和—配水干管总长度，不包括穿越广场，公园等无建筑物地区的管线，对于单侧供水，管道长度按1/2计算。（2）沿线流量计算各管段沿线流量见下表。管段/节点标号管段配水长度(m)管段沿线流量(L/s)节点设计流量计算(L/s)集中流量沿线流量供水流量节点流量0--1/0000250.30-250.301--2/1142035.9321.9521.952--3/2451.14116.4420.56137.00--/30.570.572--4/41604.046.586.5836 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计4--5/51002.531.271.274--6/62606.583.293.291--7/73157.9717.7117.717--8/8108527.451013.7323.737--9/90014.1114.119--13/1382020.7547.2910.3857.679--10/101754.434.944.9410--11/112155.448.428.429--12/121203.0413.2913.2911--1245011.39————12--14/1448012.146.076.0715-11/1500068.43-68.43合计5635142.83176.32142.41318.730（1）节点流量计算，其中节点2，8，13有集中流量，分别为116.44L/s、10L/s、47.29L/s。各节点流量见上表。流量分配初拟管径管段编号0--11--22--32--44--54--61--77--8设计流量(L/s)-250.30148.710.5711.141.273.2979.6423.73经济流速（m/s）110.80.80.80.80.80.8计算管径（mm）564435301334572356194设计管径（mm）60060010020010010040030036 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计管段编号7--99--139--1010-119--1211--1212--1415--11设计流量(L/s)38.257.67152020.64406.07-68.43经济流速（m/s）0.80.80.80.80.80.80.80.8计算管径（mm）24730315517818125298330设计管径（mm）300400200300200300150400（1）管网平差管网平差的步骤：①选取海曾-威廉公式，阻力系数取110；②节点数据输入地面标高，已知水压，已知流量；③管段数据输入管径，起始终止节点，长度，阻力系数；其后进行管网平差，使得数据处于经济流速范围内。经济流速见表下表。给水经济流速管径（mm）D=100～400D≥400平均经济流速（m/s）0.6～0.90.9～1.4导出管网平差结果，见管网平差节点水压表和管网平差管段表。哈代-克罗斯平差法计算环号管段编号s流量初分配qhS|q|0.85219--109.029×10-6150.710.04710--119.029×10-6201.550.07811--121.025×10-640-0.930.0509--129.029×10-620.64-1.040.023-0.290.198由于闭合差的计算|Δh|=0.198m<0.5m,满足要求，故以该流量进行分配。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计在定线时假设了节点11为控制点，该点的地面标高为3666.7m,需满足的最小服务水头为20m,则该节点的水压标高为3686.7m,然后进行水力计算，由平差算出来的各管段的水头损失（，推算出其他各个节点的水压标高，再算出每个节点的自由水头，比较每个节点的自由水头与要求的最小服务水头（不小于20m）,比较自由水头是否满足最小服务水头。节点编号01234567地面标高（m）3680.43665.43655.53659.13655.03662.33645.63649.7要求自由水压（m）20.0020.0020.0020.0020.0020.0020.00服务水头(m)3685.43675.53679.13675.03682.33665.63669.7节点编号89101112131415地面标高（m）3645.63649.53654.43666.73664.03632.43658.33659.9要求自由水压（m）20.0020.0020.0020.0020.0020.0020.00服务水头(m)3665.63669.53674.43686.73684.03652.43678.3管网平差节点水压管段或节点编号01234567管段流量（L/s）250.30228.3511.710.574.561.273.2961.93管内流速（m/s）0.890.810.370.100.580.160.420.4936 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计管段压降（m）-1.222.280.010.100.201.660.54节点水头（m）-3685.73684.73684.73684.13683.93682.43684.8地面标高（m）3680.43665.43655.53659.13655.03662.33645.63649.7自由水压（m）20.329.225.629.1021.6036.8035.10管段或节点编号89101112131415管段流量（L/s）23.7359.7915.0660.0126.7157.676.0768.43管内流速（m/s）0.340.850.480.850.380.460.770.54管段压降（m）1.250.620.720.150.421.200.730.20节点水头（m）3683.63684.73686.53686.73685.73683.53685.03686.9地面标高（m）3645.63649.53654.43666.73664.03632.43658.33659.9自由水压（m）38.0035.2032.1020.0021.7051.1026.7027.00由计算结果可知各节点自由水压均满足要求，故流量与管径设计合理。2.3二级泵站的设计2.3.1水泵选型的原则水泵选型是根据所需设计流量与设计扬程选泵，所选水泵应满足以下要求：（1）在满足设计流量与设计扬程的情况下，应适应工况变化，即工况变化时，扬程浪费较小；（2）在长期运行中平均工作效率高，既是选用效率较高的泵，运行时能使工况点落在高效段；（3）水泵汽蚀性能良好，即选用允许吸上真空高度HS较大，必须汽蚀余量[NPSH]r较小的泵；（4）所配电动机总装机容量小，避免“小马拉大车”；（5）结构合理，便于安装、维护和管理；（6）泵站投资小。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计2.3.2二级泵站流量计算二级泵站的计算流量与管网只能够是否设置水塔或高地水池有关。当管网内不设水塔时，任何小时的二级泵站供水量应等于用水量，这时二级泵站应满足最高日最高时的水量要求，否则就会存在不同程度的供水不足的现象。因本设计中设有水塔，水塔供水量为68.43L/s。故在本设计题目中流量为250.30L/s。2.3.3二级泵站扬程的确定在本设计中没有水塔，水泵的净扬程等于管网控制点的水压标高与清水池最低水位之间的高程差，管网控制点13在该县城南面，其地面标高为3686.7m，清水池最低水面标高为3680m，最小服务水头为20m，水损取0—1—2—3—4—5—6—7—8—9—13，安全水头取2m，吸水管和泵房内的水头损失为2m，清水池水深取5m。从泵站到节点1的输水管有1条，输水管的长度为750m，输水管输送水的流量为250.30L/s，选择600mm管径，其水头损失为:。则水泵扬程：水塔高度1）控制点11到水塔所在地节点15的几何高差=3686.7-3686.9=-0.2m2）四层房屋的供水最小服务水头=20m3）由各个管段的沿程水头损失=0.2+0.94+0.18+0.71+0.73+1.04+1.02=4.824）局部水头损失估为沿程水头损失的10%=10%×=0.48m36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计则=+++=-0.2+20+4.82+0.48=25.1m水塔有效深度=5m水塔总高度=+=25.1+5=30.1m2.3.4水泵校核消防时的管网校核，是以最高时确定管径来进行的，按照最高用水时另外增加消防设施时的流量进行流量分配，在节点14（控制点）和节点4各加45L/s的消防用水，算出各管段消防时的流量和水头损失。消防时控制点14的服务水头为10m，水损取0—1—7—9—12—14，吸水管和泵房内的水头损失为2m，则消防时的水泵扬程为：所以满足要求,故不需要设置消防泵。消防校核后各节点的自由水头和各管段的水头损失下表。消防校核自由水头编号地面标高已知水压已知流量节点水压自由水头节点流量03680.4295.30--13666.4　273.353678.9812.5821.9523655.5　56.713678.0122.5113733659.1　0.573678.0018.900.5743655.03665.0　49.563677.3812.3851.5853662.3　1.273677.1814.881.2763645.6　3.293675.7230.123.2973649.7　61.933678.0928.3917.7183642.0　23.723676.8434.8223.7393649.5　59.793677.9928.4914.11103654.4　15.063679.0824.684.94113666.7　105.013679.7913.098.4236 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计123664.0　26.743679.0315.0313.29133632.4　57.673673.5041.1057.67143658.33668.3　6.073678.3019.006.07153659.9113.413680.1720.27第三章排水管网设计说明与计算3.1排水系统的体制及其选择排水系统的体制，一般分为合流制和分流制两种类型：（1）合流制排水系统：将生活污水、工业废水、雨水混合在同一个管渠内排除的系统。现在常采用的是截流式合流制排水系统。这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管与截留干管相交前或相交处设置溢流井，并在截留干管下游设置污水厂。（2）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或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。排除生活污水、城市污水或工业废水的系统称为污水排水系统；排除雨水的系统称为雨水排水系统。在本设计中采用的是合流制排水系统。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计3.2排水系统的布置形式城市、居住区或工业企业的排水系统在平面上的布置，随着地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况，以及污水的种类和污染程度等因素而定。（1）正交式：地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管可以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置，即为正交布置，但对水体污染较大。（2）截留式：在正交式的基础上，沿河岸再敷设主干管，并将个干管的污水截留送至污水厂，即为截留式布置。这种布置对减轻水体污染，改善和保护环境有重大作用。此外，还有平行式、分区式、分散式、环绕式布置，在此就不介绍了，在本设计中所采用的是截留式布置。3.3污水管网的布置污水管道平面布置，一般按确定主干管、干管、支管的顺序进行。在城市排水总体规划中，只决定污水主干管、干管的走向与平面布置，在详细规划中，还要决定污水支管的走向及位置。3.4污水管道系统的设计污水管道系统的管线布置包括：确定排水区界，划分排水区域；选择污水厂出水口位置；拟定污水干管和主干管的路线；确定需要提升的排水区域和设置泵站的位置等。在施工图设计时，需要确定街道支管的路线及管道在街道上的位置等。3.4.1污水管道的定线应尽可能在管线较短，埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出，管道布置尽量顺直。定线时通常考虑的因素有地形和竖向规划、排水体制和其他管线的情况、污水厂和出水口的位置、水文地质条件、道路宽度、地下管线及构筑物的位置、工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况以及发展远景和修建顺序等。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计3.4.2控制点的确定在排水区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。各条管道的起点一般是这条管道的控制点，这些控制点中离出水口最远的一点，通常是整个系统的控制点。另外，具有相当深度的工厂污水排出口或默写低洼地区的管道起点，也可能是整个管道系统的控制点，这些控制点的管道埋深，影响整个管道系统的埋深。3.4.3污水管道系统设计参数（1）设计充满度污水管道应按照非满流设计，其最大设计充满度下表。表3.1最大设计充满度管径D或渠道高度H/mm最大设计充满度管径D或渠道高度H/mm最大设计充满度200～3000.55500～9000.70350～4000.65≥10000.75（2）设计流速污水的流速较小时，污水中所含杂质可能下沉，产生淤积；当污水中流速较大时，可能产生冲刷现象，甚至损坏管道，为了防止管道中产生淤积或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应限制在最小和最大设计流速之间。根据规范，污水管道在设计充满度下最小设计流速为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。（3）最小管径污水管道管径过小，极易堵塞，造成养护费用增加，因此，长采用较大管径，较小管道坡度，减小埋深。（4）最小设计坡度在污水管道设计时，管道敷设坡度与设计地区的地面坡度基本保持一致，管道坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内沉淀。规范规定管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径300mm的最小设计坡度为0.003。（1）污水管道的埋设深度36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计污水管道的埋设深度是指管道的内壁地距地面的垂直距离，为了保证污水管道不受外界压力和冰冻的影响和破坏，管道的覆土厚度不应小于一定的最小限值，这一限值称为最小覆土厚度，应满足下述三个因素的要求：①防止管道中的污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道；②防止管道被车辆造成的动荷载压坏；③满足支管在衔接上的要求。（1）污水管道的衔接管道衔接有管顶平接和水面平接两种，水面平接主要用于地面比较平坦地区，在本设计中采用的是管顶平接。3.4.4污水管道上的主要构筑物为了排除污水，还需在管道上设置某些附属构筑物，包括检查井，跌水井，倒虹管。（1）检查井：便于对管渠系统做定期检查和清通，通常设在管渠交汇、转弯、管渠尺寸或坡度改变、跌水等处以及相隔一定距离的直线管段上，检查井在直线管渠段上的最大间距见下表。表3.2检查井的最大间距管径或暗渠净高（mm）最大间距（m）污水管道雨水（合流）管道200～4003040500～7005060（2）跌水井：当检查井内衔接的上、下游管渠的管底标高跌落差大于1m，为消减水流速度，防止冲刷，在检查井内应有消能措施，这种检查井称为跌水井，有两种形式：竖管式和溢流堰式。（3）倒虹管：排水管渠遇到河流、山涧、洼地、铁路或地下构筑物等障碍时，不能按原有的坡度埋设，而是按下凹的折线方式从障碍物下通过，这种管道为倒虹管，在本设计中，因为要穿越铁路，所以也设置了倒虹管。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计3.5污水管道系统水力计算3.5.1污水流量的计算已知设计城镇总人口1.31万，街区面积81.87ha，居住区人口密度为160cap/ha。（1）综合生活污水定额按综合生活用水定额的70%计算，即：则污水平均日流量：查表可知，污水量总变化系数（2）居住区生活污水设计流量计算（3）比流量计算3.5.2集中流量计算按集中给水的70%计算，即：工厂A81.50L/s、工厂B33.10L/s、汽车站10L/s。3.5.3污水干管设计流量计算根据设计管段的定义和划分的方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起止点的检查井并边上号码。计算如下。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计①　1A161514②　1③　11789732④　1⑤　1⑥　1⑦　118⑧　1⑨　1⑩　1汽19131211105~614⑪　1⑫　1⑬　1⑭　1⑮　1⑯　1⑰　1⑱　1⑲　1⑳　121　122　123　124　13225242025　126　1B3433312627　128　127222823213029各街坊面积汇总表街坊编号123456789101112街坊面积（hm2）1.651.011.892.922.733.721.040.960.853.354.504.00街坊编号131415161718192021222324街坊面积（hm2）1.371.331.731.721.061.462.301.972.221.182.191.83街坊编号25262728293031323334街坊面积（hm2）3.971.074.712.041.710.952.983.136.385.95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的点，作为设计管段的起止点并将该点的检查井编上号码。36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计各设计管段的设计流量应列表进行计算。在初步设计中，只计算干管和主干管的设计流量；在技术设计和施工图设计中，要计算所有管段的设计流量。本设计为初步设计，故只计算干管和主干管的设计流量，如下表所示。污水干管和主干管设计流量计算表管段编号居住区生活污水量（或综合生活污水量）集中流量q3设计流量(L/s)本段流量q1转输流量q2(L/s)合计平均流量(L/s)总变化系数Kz沿线流量(L/s)本段(L/s)转输(L/s)街坊编号街坊面积（ha）比流量qsL/(s•ha)流量q1(L/s)1234567891011121～27～22～39～88～33～44～512～1111～1010～55～615～1414～1313～617～1818～1927～2626～2525～1919～2028～2020～2121～2222～2323～244-5-6--1112------1920242726-2531323334-2.92-6.44--4.504.00------2.301.971.834.711.07-3.972.983.136.385.95-0.194-0.194--0.1940.194------0.1940.1940.1940.1940.194-0.1940.1940.1940.1940.194-0.57-1.25--0.870.78------0.450.380.360.910.21-0.770.580.611.241.15--0.881.450.551.203.94.770.260.260.536.081.161.161.16-0.382.002.913.123.86-4.445.056.297.440.570.882.700.551.204.775.550.260.260.536.081.161.161.610.380.742.913.123.124.630.585.056.297.447.442.92.72.42.92.62.32.23.13.12.92.22.72.72.63.02.82.42.42.42.32.92.32.22.22.21.652.386.481.603.1210.8512.410.810.811.5313.463.083.084.131.142.076.987.437.4310.561.6611.4113.8716.1116.11------------------------33.10--------81.5081.5081.50-1010-----------1.652.386.481.603.1210.8512.410.8182.3183.0394.963.0813.0814.131.142.076.987.437.4310.561.6611.4113.8716.1149.21污水干管设计流量计算举例：（以设计管段2-3为例）1．计算比流量根据设计资料及居民生活用水量定额查得：取居民生活污水定额为105L/（cap.d）,人口密度为160cap/ha。则：2．计算本段流量36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计3．计算转输流量2-3管段的转输流量来自管段1-2和7-2，由表可计算得：1.45L/s4．计算合计平均流量由上述数据可求得其值为：2.70L/s5．计算总变化系数：由式K=可求得K=2.46．计算生活污水设计流量：7．计算设计流量：管段无转输的集中流量，所以其设计流量应为:6.48L/s3.5.4污水管道水力计算因街坊1节点处距离污水厂最远，同时汇水面积也比较大，故选为控制点。其中处于道路上的干管均最小采用300mm，而处于街区的支管因服务面积较小，流量较小，故起始段的管道根据流量最小选择为200mm。从管网布置图中量取各段管道的长度填入表格。同时计算各管段的实际坡降作为选择设计坡降的参考坡降。依次查水力计算表选择合适的管径、坡降、流速和充满度并填入表格中。检查井连接处的连接方式为同径采用水面平接，异径管道衔接时候采用管顶平接。主干管的埋深较深，但控制在7—8m以内，同时干管的计算其埋深必须满足支管能够顺利接入。该管网中由于主干管的埋深都比较深，故均可以保证干管能够顺利接入。但由于干管接入主干管时某些点的干管管底标高高于主干管3m以上，这些地方的干管末端需设计跌水井，然后再接入主干管。污水管管道长度表36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计管段或街坊编号1-22-73-77-21-22-37-99-8管道长度(m)20015018018029053090180管段编号8-99-810-88-33-44-512-11管道长度(m)10012070120350250110管段编号A-1111-1013-1010-55-616-17-1818-管道长度(m)60270100220420170180200管段编号-1515-1515-1416-1414-1313-617-1818-19管道长度(m)100140210210440170380120管段编号21-2222-2323-2730-2929-2828-2727-2626-25管道长度(m)5027012012015017011050管段编号25-1919-2028-2020-2121-2222-2323-24管道长度(m)110530200320400320350由于该镇地势高差较大，利用地面坡度优势敷设管道，坡度过大处，管道埋深取最小埋深。污水主干管、干管水力计算见下表。污水干管水力计算表管段编号管段长度L(m)设计流量Q(L/s)管道直径D(mm)设计坡度I(‰)设计流速v(m/s)设计充满度降落量I•L(m)h/Dh(m)1234567897～29～88～312～1111～1010～515～1414～1313～627～2626～2525～1928～20180120120110270220210440170110501102002.381.603.120.8182.3183.033.0813.0814.136.987.437.431.662002002002004504502002002002002002002004.04.04.04.02.02.04.04.04.04.04.04.04.00.600.600.600.600.800.800.600.640.650.600.600.600.600.280.280.280.280.620.620.280.620.630.370.430.430.280.0560.0560.0560.0560.2790.2790.0560.1240.1250.0740.0860.0860.0560.720.480.480.440.540.540.841.760.680.440.200.440.80管段编号标高(m)埋设深度(m)地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计10111213141516177～29～88～312～1111～1010～515～1414～1313～627～2626～2525～1928～203660.83657.13646.13659.53655.03540.33654.73649.83634.43663.83661.43657.83653.43649.73646.13644.03655.03640.33635.23649.83634.43634.63661.43657.83650.13643.23659.43655.63644.63658.13653.83538.53653.33648.43633.03662.43660.03656.43652.03658.63655.23645.13657.63653.23538.33652.43646.73632.33661.93659.73655.93651.23659.33655.63644.63658.03653.53538.83653.23648.33632.93662.33659.93656.33651.93658.43654.93643.93657.43652.63537.83652.23646.33632.03661.73659.53655.73650.91.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5001.5002.6001.5001.5001.5001.500污水主干管水力计算表管段编号管段长度L(m)设计流量Q(L/s)管道直径D(mm)设计坡度I(‰)设计流速v(m/s)设计充满度降落量I•L(m)h/Dh(m)1234567891～22～33～44～55～617～1818～1919～2020～2121～2222～2323～242905303502504203801205303204003203501.656.4810.8512.4194.961.142.0710.5611.4113.8716.1149.212002002002505002002002002002502504004.04.04.03.51.24.04.04.04.03.53.52.00.600.600.610.620.680.600.600.610.620.630.660.710.280.370.520.420.670.280.280.520.510.460.450.540.0560.0740.1040.1050.3350.0560.0560.1040.1020.1150.1130.2161.162.121.400.8750.5041.520.482.121.281.401.120.7管段编号标高(m)埋设深度(m)地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端10111213141516171～22～33～44～55～617～1818～1919～2020～2121～2222～2323～243653.53649.73644.03640.23635.23656.33651.33650.13643.23639.43635.43632.83549.73644.03640.23635.23634.43651.33650.13643.23639.43635.43632.83632.63651.63647.83542.13638.33637.43654.43649.43648.63641.83638.03632.63631.43650.43645.73640.73537,43636.33652.83648.93646.53640.53636.63631.53630.73651.53647.73642.03638.23636.93654.33649.33648.53641.73637.93633.93631.33650.13645.43640.63637.13636.33652.53648.63646.23640.23636.23632.53630.22.0002.0002.0002.0002.0002.0002.0001.5001.5001.5001.5001.5002.0002.0002.0002.0002.0002.0001.5001.5001.5001.5001.5002.40036 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计污水主干管水力计算举例:(以设计管段5-6为例)1．由表格中数据可知管段5-6的Q=94.96L/s，由Q值查表可得：管径D=500mm、坡度I=0.0012、充满度=0.67、流速v=0.68m/s。2．有以上数据可求得降落量为I.L=0.504m,水深h==0.335m。3．由平面图可读得地面标高值，5点为3635.2m，6点为3634.4m4．由于管段5-6与其前一管段4-5的管径不同，所以宜采用管顶平接，所以管段5-6中的管内底上端标高为3637.1+0.250—0.500=3636.9m，进而求得管内底下端标高为3636.9—0.504=3536.4m5．由管内底标高求得水面标高：上端为3636.9+0.504=3637.4m、下端为3636.4+0.504=3636.9m6．由地面标高和管内底标高求得埋深：上端为3635.2—3637.4-0.500<0m下端为3634.4—3636.9-0.500<0m故去最小埋深，并在管段之间采用跌水井连接。在进行管道水力计算时，应注意下列问题：(1)必须进行深入细致地研究，慎重地确定管道系统的控制点。(2)必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系，使确定的管道敷设坡度，在满足最小设计流速要求的前提下，既不使管道的埋深过大，又便于旁侧支管顺畅接入。(3)在水力计算自上游管段依次向下游管段进行时，随着设计流量的逐段增加，设计流速也应相应增加。如流量保持不变，流速也不应减小。只有当坡度大的管道接到坡度小的管道时，如下游管段的流速已大于lm/s(陶土管)或1.2m/s(混凝土、钢筋混凝土管)36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计，设计流速才允许减小。设计流量逐段增加，设计管径也应逐段增大；如设计流量变化不大，设计管径也不能减小；但当坡度小的管道接到坡度大的管道时，管径可以减小，但缩小的范围不得超过50～100mm，同时不得小于最小管径的要求。(4)在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁遭受冲刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。这就有可能使下游管段的覆土厚度无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此应在适当的位置处设置跌水井，管段之间采用跌水井衔接。在旁侧支管与干管的交汇处，若旁侧支管的管内底标高比干管的管内底标高大得太多，此时为保证干管有良好的水力条件，应在旁侧支管上先设跌水井，然后再与干管相接。反之，则需在干管上先设跌水井，使干管的埋深增大后，旁侧支管再接入。(5)水流通过检查井时，常引起局部水头损失。为了尽量降低这项损失，检查井底部在直线管段上要严格采用直线，在管道转弯处要采用匀称的曲线。通常直线检查井可不考虑局部水头损失。(6)在旁侧支管与干管的连接点上，要保证干管的已定埋深允许旁侧支管接入。同时，为避免旁侧支管和干管产生逆水和回水，旁侧支管中的设计流速不应大于干管中的设计流速。(7)为保证水力计算结果的正确可靠，同时便于参照地面坡度确定管道坡度和检查管道间衔接的标高是否合适等，在水力计算的同时应尽量绘制管道的纵剖面草图。在草图上标出所需要的各个标高，以使管道水力计算正确、衔接合理。(8)初步设计时，只进行主要干管和主干管的水力计算。技术设计和施工图设计时，要进行所有管段的水力计算。3.6管道平面图及剖面图的绘制3.6.1管道平面图的绘制初步设计阶段的管道平面图就是管道的总体布置图。在平面图上应有地形、地物、风玫瑰或指北针等，并标出干管和主干管的位置。已有和设计的污水管道用粗（0.736 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计mm）单实线表示，其它均用细(0.3mm)单实线表示。在管线上画出设计管段起止点的检查井并编上号码，标出各设计管段的服务面积和可能设置的泵站或其它附属构筑物的位置，以及污水厂和出水口的位置。每一设计管段都应注明管段长度、设计管径和设计坡度。图纸的比例尺通常采用1：5000～1：10000。此外，图上应有管道的主要工程项目表、图例和必要的工程说明。3.6.2管道剖面图的绘制管道纵剖面图反映管道沿线高程位置，它是和平面图相对应的。初步设计阶段一般不绘制管道的纵剖面图，有特殊要求时可绘制。技术设计或施工图设计阶段要绘制管道的纵剖面图。图上用细(0.3mm)单实线表示原地面高程线和设计地面高程线，用粗(0.9mm)双实线表示管道高程线，用细(0.3mm)双竖线表示检查井。图中应标出沿线旁侧支管接入处的位置、管径、标高；与其它地下管线、构筑物或障碍物交叉点的位置和高程；沿线地质钻孔位置和地质情况等。在剖面图下方用细(0.3mm)实线画一个表格，表中注明检查井编号、管段长度、设计管径、设计坡度、地面标高、管内底标高、埋设深度、管道材料、接口形式、基础类型等。有时也将设计流量、设计流速和设计充满度等数据注明。采用的比例尺，一般横向比例与平面图一致；纵向比例为1：50～1：200，并与平面图的比例相适应，确保纵剖面图纵、横两个方向的比例相协调。施工图设计阶段，除绘制管道的平、纵剖面图外，还应绘制管道附属构筑物的详图和管道交叉点特殊处理的详图。附属构筑物的详图可参照《给水排水标准图集》中的标准图结合本工程的实际情况绘制。结论36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计通过这次设计，我又一次巩固了书本上所学的知识，加强了理论与实践的结合，提高了我的动手能力，制图能力，思考能力。另外通过查阅资料也让我学到了课本以外的知识，增加了我的理论水平。同时通过不断的发现错误，分析错误，改正错误我也得到了很大的提高，也让我认识到了自己的不足，我会在以后的工作学习中不断地提高自己，争取更好地为社会服务。总结与体会课程设计是对我们所学知识的一次大规模的练兵，它让我对专业知识有了一个更加系统明了的认识，通过这次对囊谦县城镇给排水管网的设计，让我认识到了作为一名给排水管网设计人员身上所担负的责任，为了这一责任，我还有很多要学习充实自己的地方。我会继续向前努力。一开始着手课程设计，遇到了很多问题。知识的不牢固导致设计工作很难顺利的进行。虽查阅资料，经验公式，寻到一些设计要求限制，但是并不能很好的理解。往往算到一半就不得不重新开始设计。随着设计计算的进行，一次次的修改，逐步增深对本科目内容的理解，慢慢也就得心应手起来。结合资料工具书，我简单列举一下在设计过程中遇到的问题：1.污水设计：污水管网设计中最先遇到的问题是管道的分布，由于地势陡峭且，面积普遍较大，分区不是很协调。在设计计算过程中，为了更好的排布，也曾有过改动。其次在水力计算中也遇到了些许问题，问题集中在埋深。常常因为埋深不符合要求而不得不改道。也曾尝试过泵与跌水井的设置。污水设计中，如有些需要注意的地方，水力计算上游依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量逐段增加，设计流速也应相应增加；在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，管道坡度往往需要小于地面坡度。在设计的时候一定要考虑到地形地势的要求限制。2.给水设计：管道定线的时候很犹豫，尝试过用四个大环，但计算很困难而且对于这样的小镇有些不经济。设计流量计算的时候，初分流量会有不均匀。因此，我反复设计了三四个管线布置并反复进行了流量分配，最后终于满足设计要求。这次课程设计时间比较紧，做的并不是很好，问题考虑也不是很充分，但在设计过程中，对排水管网这门课程有了深刻的理解。遇到不懂的地方，36 囊谦县香达镇给水排水管网工程设计去图书馆查阅了很多资料书。经过近两个星期的不屑努力，终于算是完成了设计任务，包括CAD制图和设计说明书的编纂。这次课程设计让我受益匪浅。参考文献[1]严煦世.给水工程.北京：中国建筑工业出版社，1999[2]汪翙.给水排水管网工程.北京：化学工业出版社，2005[3]张启海.城市给水工程.北京：中国水利水电出版社，2002[4]颜锦文.水泵及水泵站.北京：机械工业出版社，2006[5]孙慧修.排水工程.北京：中国建筑工业出版社，1999[6]中国市政工程西北设计研究院.给水排水设计手册（第11册）—常用设备.北京：中国建筑工业出版社，2002[7]于尔捷.给水排水工程快速设计手册(第2册)—排水工程.北京：中国建筑工业出版社，1996年[8]北京市市政设计研究总院.给水排水设计手册(第5册)—城镇排水，北京：中国建筑工业出版社，2003[9]中华人民共和国水利部.泵站设计规范（GB/T50265-97）.北京：中华人民共和国建设部，1997[10]上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册(第3册)一城镇给水，北京：中国建筑工业出版社，2003年36'