給水排水管道課程設(shè)計(jì)

1、摘 要 給排水設(shè)計(jì)在城市規(guī)劃中占有十分重要的地位和作用,對(duì)滿足城市居民的基本生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的供水、排水系統(tǒng)建設(shè)具有很重要的意義。在城市整體規(guī)劃中,市政相關(guān)部門要緊緊抓住給排水設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn),并以其為基礎(chǔ),制定出科學(xué)、合理的城市給排水設(shè)計(jì)方案,進(jìn)一步促進(jìn)城市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。 通過課程設(shè)計(jì)使我們具備調(diào)查研究、文獻(xiàn)檢索、綜合分析及總體規(guī)劃設(shè)計(jì)和細(xì)部深入設(shè)計(jì)的能力，對(duì)學(xué)科發(fā)展新動(dòng)向有所了解，并在設(shè)計(jì)過程中，提高圖紙表達(dá)能力，熟練掌握工具書的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)的使用，并能進(jìn)行外語翻譯，從而使我們具備獨(dú)立工作和進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。 本設(shè)計(jì)為淮南市謝家集區(qū)給排水管道工程設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)包括兩大部分:給水管道設(shè)

2、計(jì)、污水管道設(shè)計(jì)。給水管道的設(shè)計(jì)主要包括管網(wǎng)的布置及選址、流量的設(shè)計(jì)計(jì)算、管網(wǎng)的水力計(jì)算、管網(wǎng)平差和消防校核。排水體制為不完全分流制，根據(jù)資料顯示淮南市山南新區(qū)為新建的城區(qū)，應(yīng)先解決污水排放問題，待城市進(jìn)一步發(fā)展，再建雨水排水系統(tǒng)，完成完全分流制的排水系統(tǒng)。所以，在本次課程設(shè)計(jì)中，排水管網(wǎng)系統(tǒng)的體制選擇不完全分流制。主要包括排水體制的確定、設(shè)計(jì)流量計(jì)算和設(shè)計(jì)水力計(jì)算。目 錄1 引言.62 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算.62.1 給水管網(wǎng)布置及水廠選址.62.1.1 水源地瓦埠湖.62.1.2 水廠選址.72.2 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算.82.2.1 居民生活用水量計(jì)算.82.2.2 工業(yè)用水量.82.2.3

3、市政用水量.92.2.4 未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量.92.2.5 最高日和最高時(shí)設(shè)計(jì)用水量.92.3 管網(wǎng)水力計(jì)算.92.3.1 集中流量 .102.3.2 比流量計(jì)算.102.3.3 沿線流量計(jì)算.102.3.4 節(jié)點(diǎn)流量.112.4 設(shè)計(jì)工況水力分析.112.4.1 環(huán)狀管網(wǎng)流量分配計(jì)算.112.4.2 流量分配及管網(wǎng)平差.122.4.3 水頭計(jì)算.142.5 消防工況.163 污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算.163.1 排水管網(wǎng)系統(tǒng)體制的確定.163.2 排水管網(wǎng)布置原則和形式.173.2.1 排水管網(wǎng)布置原則.173.2.2 排水管網(wǎng)布置形式.173.3 污水管網(wǎng)布置.173.4 污水設(shè)計(jì)流量.1

4、83.5 不完全分流制管道水力計(jì)算.193.5.1 設(shè)計(jì)要求.193.5.2 污水管道設(shè)計(jì).204 設(shè)計(jì)總結(jié).225 參考文獻(xiàn).231. 引言水是人類的生命之源，是城市生存和發(fā)展的最重要的要素。在某種程度上決定了一個(gè)城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生活方式，就是說城市的發(fā)展很大程度上依賴于水。水資源的合理開發(fā)利用與保護(hù)是為城市可持續(xù)發(fā)展提供有力保證。因此就有了城市給水排水工程規(guī)劃，對(duì)城市的給水工程和排水工程進(jìn)行合理規(guī)劃，以達(dá)到合理利用、排水無污染的效果。城市給水排水工程規(guī)劃在水資源、土木工程、地質(zhì)、氣象、水文等多方面都有涉及。隨著城市的發(fā)展，各個(gè)城市間的給排水工程不再是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，水域把這些子系統(tǒng)連接為一

5、個(gè)系統(tǒng)，原有的工程規(guī)劃方法在一定程度上顯示其局限性，這就急需改進(jìn)工程規(guī)劃方法。首先，我們要知道什么是城市給水排水工程規(guī)劃？城市給水排水工程規(guī)劃是對(duì)城市給水排水工程系統(tǒng)的統(tǒng)一安排，保證給水排水工程建設(shè)與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。它是城市規(guī)劃中的一項(xiàng)專業(yè)規(guī)劃，也是城市整體開發(fā)建設(shè)的一個(gè)重要組成部分。城市給排水工程規(guī)劃的綜合作用是不能被代替的。城市給水排水工程規(guī)劃相對(duì)于城市規(guī)劃，也劃分為不同的階段，即城市給水排水總體規(guī)劃、城市給水排水分區(qū)規(guī)劃、城市給水排水詳細(xì)規(guī)劃等三個(gè)層次。在各層次中各有側(cè)重，其關(guān)系是相互聯(lián)系、承上啟下、逐漸深化，上一層次規(guī)劃指導(dǎo)下一層次規(guī)劃，下一層次規(guī)劃要在落實(shí)上一層

6、次規(guī)劃的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深入，并可根據(jù)具體情況對(duì)上一層次規(guī)劃作適當(dāng)調(diào)整。2. 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 給水管網(wǎng)布置及水廠選址2.1.1 水源地瓦埠湖瓦埠湖水域遼闊，水質(zhì)優(yōu)良，盛產(chǎn)銀魚、瓦蝦，其中銀魚最為有名，在清代被列為貢品，現(xiàn)出口歐美、東南亞等許多國(guó)家，成為享譽(yù)世界的名菜佳肴。瓦埠湖水質(zhì)優(yōu)良，湖邊居民經(jīng)常直接飲用，湖水淡淡的微甜。瓦埠湖位于淮河右岸。壽縣境內(nèi)，東淝河的中游，河湖一體，為河道擴(kuò)展的湖泊。受南北不均勻升降運(yùn)動(dòng)，黃河南泛河口段被淤，洼地積水逐漸形成。瓦埠街（現(xiàn)為瓦埠鎮(zhèn)）濱其右，故名。湖面跨壽縣、長(zhǎng)豐兩縣及淮南市，主要在壽縣境內(nèi)。湖區(qū)南起白洋淀，北至錢家灘，長(zhǎng)52公里，東西平均寬約5公

7、里。正常水位18.0米，水面積156平方公里，湖底高程15.5米，相應(yīng)容積為2.2億立方米。 主要來水南有東淝河，流域呈扇形，屬丘陵區(qū)。西自龍穴山，東北至吳山廟江淮分水嶺以北的來水，分兩支匯入瓦埠湖，一支源出肥西的大潛山，一支出六安的龍穴山，兩支于董鋪匯合后進(jìn)入平原，至白洋淀進(jìn)入湖區(qū)；東有瓦埠河，亦稱沿河，即古閻澗水；西有陡澗河。湖水經(jīng)東淝河下段于壽縣北五里廟，過東淝河閘（1951年建），北流至趙臺(tái)子注入淮河?？偪刂泼娣e4200平方公里。 1951年治淮工程中，瓦埠湖被列為淮河中游四處蓄洪區(qū)之一，計(jì)劃蓄洪水位22.0米，總蓄水量12.9億立方米，水面積386平方公里。1954年大水，未進(jìn)洪前湖

8、內(nèi)最高水位已達(dá)23.29米，蓄洪存在不少困難，1954年以后從未進(jìn)過洪。 東淝河閘進(jìn)洪退水兩用，另有船閘（1992年建）溝通淮河。水源選擇前，必須進(jìn)行水源的勘察必須先對(duì)水源進(jìn)行詳細(xì)勘察和可靠性綜合評(píng)價(jià)。如當(dāng)?shù)氐乃?、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地形、衛(wèi)生、施工等方面條件。應(yīng)確定可利用的水資源量，避免與工農(nóng)業(yè)用水及環(huán)境用水發(fā)生矛盾；興建水庫作為水源時(shí)，應(yīng)對(duì)水庫韻匯水面積進(jìn)行勘察，確定水庫的蓄水量。水源的選用應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后綜合考慮確定，水源選擇必須在對(duì)各種水源進(jìn)行全面分析研究，掌握其基本特征的基礎(chǔ)上，綜合考慮各方面因素，結(jié)合城市遠(yuǎn)近期規(guī)劃和工業(yè)總體布局，從整個(gè)給水系統(tǒng)的安全（取水、輸水、水處理設(shè)施）

9、，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。水質(zhì)良好，水量充沛、便于防護(hù)；作為生活飲用水的水源應(yīng)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于水源的若干規(guī)定；國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的其他用水，應(yīng)滿足其工藝要求。確定水源時(shí)，要統(tǒng)一規(guī)劃，合理分配，綜合利用。符合衛(wèi)生條件的地下水，應(yīng)優(yōu)先作為飲用水源。用地表水作為城市供水水源時(shí)，其設(shè)計(jì)枯水流量的保證率，應(yīng)根據(jù)城市規(guī)模和工業(yè)大用水戶的重要性選定，一般可采用9097。地下水與地表水聯(lián)合使用；確定水源、取水地點(diǎn)和取水量等，應(yīng)取得水資源管理機(jī)構(gòu)以及衛(wèi)生防疫等有關(guān)部門的書面同意。對(duì)于水源衛(wèi)生防護(hù)應(yīng)積極取得環(huán)保等有關(guān)部門的支持配合。2.1.2 水廠選址本小組設(shè)計(jì)區(qū)域左側(cè)有一南北向湖泊瓦埠湖，水質(zhì)良好。根

10、據(jù)以上水源地選擇的依據(jù)，瓦埠湖是最佳生活飲用水水源地，并且以上條件基本滿足。該區(qū)域的地勢(shì)相對(duì)比較平坦沒有太大的起伏變化，區(qū)域的街區(qū)分布比較均勻，區(qū)域中各工業(yè)企業(yè)對(duì)水質(zhì)無特殊要求，因而采用統(tǒng)一的給水系統(tǒng)。區(qū)域給水管網(wǎng)的布置取決于區(qū)域的平面布置、水源、調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的位置、大用戶的分布等?？紤]要點(diǎn)有以下：1. 給水系統(tǒng)布局合理；2. 不受洪水威脅；3. 有較好的廢水排除條件；4. 有良好的工程地質(zhì)條件；5. 有良好的衛(wèi)生環(huán)境，并便于設(shè)立防護(hù)地帶；6. 少拆遷，不占或少占良田；7. 施工、運(yùn)行和維護(hù)方便。輸水管線走向應(yīng)符合城市和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃要求，沿現(xiàn)有道路鋪設(shè)，有利于施工和維護(hù)。城市的輸水管和配水管采用

11、鋼管（管徑1000mm時(shí)）和鑄鐵管。 對(duì)水廠廠址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求，并且通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定：1. 給水系統(tǒng)布局合理；2. 不受洪水威脅；3. 有較好的廢水排除條件；4. 有良好的工程地質(zhì)條件；5. 有良好的衛(wèi)生環(huán)境，并便于設(shè)立防護(hù)地帶；6. 少拆遷，不占或少占良田；7. 施工、運(yùn)行和維護(hù)方便。2.2 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.1 居民生活用水量計(jì)算城市最高日用水量包括綜合生活用水量、工業(yè)用水量、市政用水量、未預(yù)見用水和管網(wǎng)漏失水量?？?cè)丝诘挠?jì)算，根據(jù)原始資料可知，該區(qū)域共有四個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)的人口為5000人，則總?cè)丝诹繛椋?0004=20000 cap居民生活用水量為居民人口數(shù)乘以每人

12、每天的最高額定用水量： Q1=q1N1i/1000Q1=20000100/1000=2000 m/d式中：q1該區(qū)域最高日綜合生活用水量定額：100 L/（capd）N1i設(shè)計(jì)人口數(shù)2.2.2 工業(yè)用水量工業(yè)用水量包括工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量和工作人員生活用水量，本次課程設(shè)計(jì)我組所計(jì)算的區(qū)域共有2個(gè)工廠，為了計(jì)算方便，將生產(chǎn)用水流量和工作人員生活用水流量合計(jì)為40L/sQ2=nq2 /1000Q2=402243600/1000=6912 m/d。式中：q2該區(qū)域最高日各工業(yè)企業(yè)的用水量定額：40 L/s n工業(yè)企業(yè)個(gè)數(shù)2.2.3 市政用水量市政用水量，主要指道路和綠地澆灑用水量。在本次課程設(shè)計(jì)中，綠

13、地澆灑用水量由城市綠化覆蓋面積乘以每單位面積綠地所用額定澆灑水量計(jì)算得到。根據(jù)資料顯示，淮南山南新區(qū)的綠化覆蓋面積為30%Q3=q3afab+q3bS30%/1000Q3=（122402012+410400030%2）/1000=2952 m/d式中：q3a該區(qū)域澆灑道路用水量每平方米路面每次1.02.0L，此處為1.0L f該區(qū)域澆灑道路次數(shù)，此處為2次 a該區(qū)域澆灑道路的路長(zhǎng)12240m b該區(qū)域澆灑道路的路寬20m q3b該區(qū)域綠化用水量1.54.0L/(m2d) S該區(qū)域總面積，綠化面積占總面積的30%2.2.4 未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，未預(yù)見的管網(wǎng)漏失水量一般為城市生

14、活用水量、工業(yè)用水量和市政用水量總和的0.15至0.25倍。所以：Q4=（0.150.25）（Q1+ Q2+ Q3）Q4=0.2（2000+ 6912+ 2952）=2372.8 m/d2.2.5 最高日和最高時(shí)設(shè)計(jì)用水量在一日內(nèi)，每小時(shí)用水量的變化可以用時(shí)變化系數(shù)表示，最高時(shí)用水量與平均時(shí)用水量的比值，稱為時(shí)變化系數(shù)。根據(jù)指導(dǎo)老師的建議，本次課程設(shè)計(jì)的時(shí)變化系數(shù)的取值為1.4，即：Kh=1.4。在上述中，在設(shè)計(jì)年限以內(nèi)城鎮(zhèn)最高日設(shè)計(jì)用水量Qd為：Qd=Qi =14236.8 m/dQh=KhQd/86.4=1.414236.8/86.4=230.69 L/s2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算2.3.1 集

15、中流量 用水戶分為兩類，一類稱為集中用水戶，另一類稱為分散用水戶。所謂集中用水戶是從管網(wǎng)中一個(gè)點(diǎn)取得用水，且用水流量較大的用戶，其用水量稱為集中流量，如工業(yè)企業(yè)、事業(yè)單位、大型公共建筑等用水均可作為集中流量。本次課程設(shè)計(jì)中，集中流量主要是工業(yè)企業(yè)用水量，由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)流出，所以：qn= 4021.4=112 L/s2.3.2 比流量計(jì)算：比流量是用于計(jì)算沿線流量的，根據(jù)比流量的計(jì)算結(jié)果，再乘以管段配水長(zhǎng)度即可得沿線流量。需要指出的是，在實(shí)際工程中，配水長(zhǎng)度并不一定是實(shí)際管長(zhǎng)，只有當(dāng)管段兩側(cè)全部配水時(shí)管段的配水長(zhǎng)度才等于其實(shí)際長(zhǎng)度。比流量：qs=( Qh -qn)/ L=（230.69 -112

16、.00）/12240=0.0097 L/(sm)式中：Qh為最高時(shí)最大用水量L/s;qn為大用戶集中流量 L/sL管網(wǎng)總的有效長(zhǎng)度m2.3.3 沿線流量計(jì)算:分散用水戶是從管段沿線取得用水，且流量較小的用戶，其用水量稱為沿線流量，如居民生活用水、道路澆灑或綠化用水等。沿線流量一般按管段配水長(zhǎng)度計(jì)算，或按配水管段的供水面積分配計(jì)算，在本次課程設(shè)計(jì)中，我組才用呢管段配水長(zhǎng)度計(jì)算表2-1 沿線流量計(jì)算表管段編號(hào)管長(zhǎng)（m）配水系數(shù)有效長(zhǎng)度（m）比流量L/(s.m)沿線流量（雙側(cè)配水）L/s11020110200.0097 9.89 296019600.0097 9.31 31020110200.009

17、7 9.89 496019600.0097 9.31 51260112600.0097 12.22 696019600.0097 9.31 71260112600.0097 12.22 884018400.0097 8.15 91260112600.0097 12.22 1084018400.0097 8.15 111020110200.0097 9.89 1284018400.0097 8.15 2.3.4 節(jié)點(diǎn)流量:管段中任一點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量等于該點(diǎn)相連各管段的沿線流量總和的一半 0.5，再加上該節(jié)點(diǎn)的集中流量。計(jì)算結(jié)果見表2-2：表 2-2 節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算表節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)連接管段節(jié)點(diǎn)流量(L/s

18、)集中流量(L/s)節(jié)點(diǎn)總流量(L/s)11、29.60 9.60 21、4、515.71 15.71 35、610.77 10.77 42、3、1213.68 5669.68 53、4、7、1019.79 5675.79 66、7、814.84 14.84 711、129.02 9.02 89、10、1115.13 15.13 98、910.18 10.18 2.4 設(shè)計(jì)工況水力分析2.4.1 環(huán)狀管網(wǎng)流量分配計(jì)算根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量進(jìn)行管段的流量分配分配步驟：1. 按照管網(wǎng)的主要方向，初步擬定個(gè)管段的水流方向，并選定整個(gè)管網(wǎng)的控制點(diǎn)。2. 為可靠供水，從二級(jí)泵站到控制點(diǎn)之間選定幾條主要的平行干管線

19、，這些平行干管中盡可能均勻的分配流量，并且滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡的條件。3. 與干管線垂直的連接管，其作用主要是溝通平行干管之間的流量，有時(shí)起一些輸水作用，有時(shí)只是就近供水到用戶，平時(shí)流量不大，只有在干管損壞時(shí) 才轉(zhuǎn)輸較大的流量，因此連接管中可以較少的分配流量。分配應(yīng)遵循的原則：1. 從一個(gè)或多個(gè)水源出發(fā)進(jìn)行管段設(shè)計(jì)流量分配，使供水流量沿較短的距離輸送到整個(gè)管網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)上，體現(xiàn)供水的目的性。2. 在遇到要向兩個(gè)及以上方向分配設(shè)計(jì)流量時(shí)，要向主要供水方向分配較多流量，向次要方向分配較少流量，特別注意不要出現(xiàn)逆流，體現(xiàn)供水的經(jīng)濟(jì)型。3. 應(yīng)確定兩條或以上平行的主要供水方向，使得主要供水方向上管段損壞時(shí)

20、，流量可通過這些管段繞道通過，體現(xiàn)供水可靠性。2.4.2 流量分配及管網(wǎng)平差用哈代克羅斯法進(jìn)行多定壓節(jié)點(diǎn)給水管網(wǎng)水力分析，必須先設(shè)置虛節(jié)點(diǎn)和虛管段，將多定壓節(jié)點(diǎn)問題轉(zhuǎn)化成單定壓節(jié)點(diǎn)問題。本設(shè)計(jì)中取逆時(shí)針為正方向，如圖：圖2-1 多定壓節(jié)點(diǎn)管網(wǎng)水力分析圖用哈代克洛斯法進(jìn)行平差計(jì)算（注意流量總是以L/s列出的，但計(jì)算水頭損失時(shí)用m3/s），經(jīng)過兩次平差計(jì)算，各環(huán)水頭閉合差均小于0.5m，見下表：表2-3 哈代克羅斯法平差計(jì)算表環(huán)號(hào)管段編號(hào)流量初分配1000il（m）q(L/s)h(m)s|q|0.85218.14 102013.40 8.30 619.61 25.13 96023.00 4.92

21、214.12 136.09 1020-116.00 -6.21 53.55 47.75 960-8.00 -7.44 930.00 -0.42 1817.28 47.75 9608.00 7.44 930.00 512.70 12605.69 16.00 2812.30 2610.00 960-5.00 -9.60 1920.00 75.56 1260-24.21 -7.01 289.37 6.84 5951.67 75.56 126024.21 7.01 289.37 87.96 8404.37 6.69 1530.07 3913.60 1260-5.86 -17.14 2924.23 10

22、7.75 840-8.00 -6.51 813.75 -9.95 5557.42 36.09 1020116.00 6.21 53.55 107.75 8408.00 6.51 813.75 4117.60 1020-12.99 -7.75 596.77 124.73 840-22.01 -3.97 180.52 1.00 1644.58 環(huán)號(hào)管段編號(hào)第次平差1000il（m）q(L/s)h(m)s|q|0.85218.14102013.53 8.30 613.84 25.1396023.13 4.92 212.95 136.091020-115.55 -6.21 53.76 46.56960

23、-7.25 -6.30 868.19 0.72 1748.74 46.569607.25 6.30 868.19 510.412605.07 13.10 2584.73 2612.3960-5.62 -11.81 2100.98 76.441260-25.80 -8.11 314.54 -0.52 5868.44 76.44126025.80 8.11 314.54 811.28405.34 9.41 1762.75 399.681260-4.89 -12.20 2492.77 105.62840-6.71 -4.72 704.00 0.60 5274.06 36.091020115.55 6

24、.21 53.76 105.628406.71 4.72 704.00 4117.871020-13.32 -8.03 602.78 124.93840-22.34 -4.14 185.39 -1.24 1545.94 環(huán)號(hào)管段編號(hào)第次平差1000il（m）q(L/s)h(m)s|q|0.85218.14102013.30 8.30 624.07 25.1396022.90 4.92 215.02 136.091020-116.20 -6.21 53.46 46.90 960-7.52 -6.62 880.45 0.39 1773.00 46.90 9607.52 6.62 880.45 51

25、0.40 12605.12 13.10 2560.53 2612.30 960-5.57 -11.81 2119.05 76.44 1260-25.69 -8.11 315.89 -0.19 5875.92 76.44 126025.69 8.11 315.89 811.20 8405.28 9.41 1783.44 3910.00 1260-4.95 -12.60 2542.99 106.40 840-7.20 -5.38 746.74 -0.45 5389.06 36.09 1020116.20 6.21 53.46 106.40 8407.20 5.38 746.74 4117.60 1

26、020-12.89 -7.75 601.61 124.73 840-21.91 -3.97 181.38 -0.14 1583.18 2.4.3 水頭計(jì)算給水管網(wǎng)按最高日最高時(shí)用水流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果管網(wǎng)出現(xiàn)事故造成損壞，所以要進(jìn)行工況水力分析，校核管網(wǎng)在這些工況條件下能否滿足供水流量與水壓要求。校核進(jìn)行水力分析有兩種方法，一種是將定供水流量要求可以滿足，通過水力分析求出供水水壓，校核其是否滿足要求，稱水頭校核法；另一種是假定供水水壓力要求可以滿足，通過水力分析求出供水流量，校核其是否可以滿足要求，稱流量校核法。本設(shè)計(jì)中采用水頭校核法。水頭是指單位重量的流體所具有的機(jī)械能。當(dāng)流體受固定邊界限制做

27、均勻流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力中只有沿程不變的切應(yīng)力，稱為沿程阻力。由沿程阻力產(chǎn)生的水頭損失稱為沿程水頭損失。管段起端的水壓標(biāo)高Hi和終端水壓Hj與該管段的水頭損失存在下列關(guān)系Hi=Hj+hij節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高Hi，自由水壓Hoi與該處地形標(biāo)高Zi存在下列關(guān)Hoi=Hi-Zi1. 流量的初分配及設(shè)計(jì)管徑選取經(jīng)濟(jì)流速和確定管徑是，可以考慮以下原則：1) 大管徑可取較大的經(jīng)濟(jì)流速，小管徑可取較小的經(jīng)濟(jì)流速。2) 管段設(shè)計(jì)流量占整個(gè)管網(wǎng)供水流量比例較小時(shí)，取較大的經(jīng)濟(jì)流速；反之取較小的經(jīng)濟(jì)流速。3) 從供水泵站到控制點(diǎn)的管線上的管段可取較小的經(jīng)濟(jì)流速，其余管段可取較大的經(jīng)濟(jì)流速。如輸水管必位于供水泵站到控制點(diǎn)的管

28、線上，所以輸水管所取的經(jīng)濟(jì)流速應(yīng)較管網(wǎng)中的管段小。4) 管線造價(jià)較高而電價(jià)相對(duì)較低時(shí)取較大的經(jīng)濟(jì)流速，反之取較小的經(jīng)濟(jì)流速。5) 重力供水時(shí)，各管段的經(jīng)濟(jì)管徑或經(jīng)濟(jì)流速按充分利用地形高差來確定。其中計(jì)算管徑按平均經(jīng)濟(jì)流速，在查表設(shè)計(jì)管徑時(shí)，100400mm的管徑，其平均經(jīng)濟(jì)0.60.9；當(dāng)管徑400時(shí)，其平均經(jīng)濟(jì)流速0.91.4。表2-4 給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表管段編號(hào)初分配流量經(jīng)濟(jì)流速計(jì)算管徑設(shè)計(jì)管徑(L/s)（m/s)（mm)（mm)113.30 0.77148 150222.90 0.74199 2003116.20 1.21350 35047.52 0.62124 12555.12 0.6

29、699 10065.57 0.7399 100725.69 0.84 197 20085.280.6999 10094.950.6599 100107.200.60 124 1251112.890.75148 1501221.910.71198 2002節(jié)點(diǎn)水壓設(shè)計(jì)在引入管網(wǎng)供水壓力條件后，控制點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)水頭可以確定，稱為已知量，理論上可以用控制點(diǎn)作為定點(diǎn)水壓。節(jié)點(diǎn)服務(wù)水頭，即節(jié)點(diǎn)地面高程加上節(jié)點(diǎn)所連接用戶的最低供水壓力?？刂泣c(diǎn)，給水管網(wǎng)用水壓力最難滿足的節(jié)點(diǎn)。在水力分析時(shí)，假設(shè)節(jié)點(diǎn)（3）為控制點(diǎn)，結(jié)果如表2-5，并且計(jì)算出來的節(jié)點(diǎn)水頭比服務(wù)水頭高，所以都滿足要求。表2-5 節(jié)點(diǎn)水壓計(jì)算表節(jié)點(diǎn)1

30、23456789服務(wù)水頭(m)66.00 66.00 66.00 65.00 65.00 65.00 64.00 64.00 64.00 地面標(biāo)高(m)36.00 36.00 36.00 35.00 35.00 35.00 34.00 34.00 34.00 自由水壓(m)30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 節(jié)點(diǎn)水頭(m)87.40 79.10 66.00 92.13 85.92 77.81 88.75 81.00 68.40 2.5 消防工況給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量未計(jì)入消防流量，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在最高日最高時(shí)時(shí)，由于消防流量比較大

31、，一般用水肯定不能滿足。為了安全起見，要按照最不利的情況，即最高時(shí)用水流量加上消防流量的工況進(jìn)行消防校核，但節(jié)點(diǎn)服務(wù)水頭只要滿足火災(zāi)處節(jié)點(diǎn)的滅火服務(wù)水頭，而不必滿足正常用水的服務(wù)水頭。滅火處節(jié)點(diǎn)服務(wù)水頭按低壓消防考慮，即10m的自由水壓。本設(shè)計(jì)中未進(jìn)行消防校核，在此說明。3. 污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 排水管網(wǎng)系統(tǒng)體制的確定排水系統(tǒng)的體制主要有合流制和分流制兩種基本方式。其中合流制又分為直排式合流制、截留式合流制和完全合流制，而分流制又分為完全分流制、不完全分流制和半分流制。排水系統(tǒng)體制的選擇，應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃、當(dāng)?shù)亟涤昵闆r和排放標(biāo)準(zhǔn)、原有排水設(shè)施、污水處理和利用情況、地形和水體等條件

32、，在滿足環(huán)境保護(hù)的前提下，全面規(guī)劃，按近期設(shè)計(jì)，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，綜合考慮而定。從城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、投資、管理上來看新建的城鎮(zhèn)和小區(qū)宜采用分流制和不完全分流制；老城鎮(zhèn)可采用截流式合流制；在干旱少雨地區(qū)；或街道較窄地下設(shè)施較多而修建污水和雨水兩條管線有困難的地區(qū)，也可考慮采用合流制。根據(jù)資料可知，淮南市山南新區(qū)為新建的城區(qū)，應(yīng)先解決污水排放問題，待城市進(jìn)一步發(fā)展，再建雨水排水系統(tǒng)，完成完全分流制的排水系統(tǒng)。所以，在本次課程設(shè)計(jì)中，排水管網(wǎng)系統(tǒng)的體制選擇不完全分流制。這樣可以節(jié)省初期投資，有利于城鎮(zhèn)的逐步發(fā)展，而且見效快，工期短。3.2 排水管網(wǎng)布置原則和形式3.2.1 排水管網(wǎng)布

33、置原則1. 按照城市總體規(guī)劃，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況布置排水管網(wǎng)，要進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。2. 先確定排水區(qū)域和排水體制，然后布置排水管網(wǎng)，應(yīng)按從干管到支管的順序進(jìn)行布置。3. 充分利用地形，采用重力流排除污水和雨水，并使管線最短、埋深最小。4. 協(xié)調(diào)好與其他管道、電纜和道路等工程的關(guān)系，考慮好與企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)的銜接。5. 規(guī)劃時(shí)要考慮到使管道的施工、運(yùn)行和維護(hù)方便。6. 遠(yuǎn)近期結(jié)合，考慮發(fā)展，盡可能安排分期實(shí)施。3.2.2 排水管網(wǎng)布置形式 排水管網(wǎng)一般布置成樹狀網(wǎng)，根據(jù)地形不同，可采用平行式或正交式。平行式：排水干管與等高線平行，而主干管則與等高線基本垂直。平行式布置適應(yīng)于城市地形坡度較大時(shí)，可

34、以減少管道埋深，避免設(shè)置過多的跌水井，改善干管的水力條件正交式：排水干管與地形等高線垂直相交，而主干管與等高線平行敷設(shè)。正交式適應(yīng)于地形平坦略向一邊傾斜的城市。3.3 污水管網(wǎng)布置在進(jìn)行城市污水管道的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，先要在城市總平面圖上進(jìn)行管道系統(tǒng)平面布置，也稱定線。主要內(nèi)容有：確定排水區(qū)屆，劃分排水流域；選擇污水廠和出水口的位置；擬定污水干管及主干管的路線；確定需要提升的排水區(qū)域和設(shè)置泵站的位置等。1.劃分排水區(qū)域與排水流域：排水區(qū)屆是排水系統(tǒng)規(guī)劃的界限，在排水區(qū)界內(nèi)應(yīng)根據(jù)地形和城市的豎向規(guī)劃，劃分排水流域。每一個(gè)排水流域應(yīng)有一根或一根以上的干管，根據(jù)流域高程情況，可以確定干管水流方向和需要污水

35、提升的地區(qū)。2.干管布置與定線：通過干管布置，將各排水流域的污水收集并輸送到污水處理廠或排放口中。污水干管應(yīng)布置成樹狀網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)地形條件，可采用平行式或正交式。3.支管布置與定線：污水支管的平面布置取決于地形及街區(qū)建筑特征，并應(yīng)便于用戶接管排水。以下是污水管網(wǎng)布置圖，為下面水力計(jì)算方便觀看：圖3-1 污水管網(wǎng)布置圖3.4 污水設(shè)計(jì)流量污水管道的設(shè)計(jì)流量包括生活污水設(shè)計(jì)流量和工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量?jī)纱蟛糠帧２榫C合生活用水定額，淮南市山南新區(qū)平均日綜合生活用水定額取100 L/（capd）.又該區(qū)給水排水系統(tǒng)較完善，根據(jù)指導(dǎo)老師的建議，綜合生活污水定額為10080%=80 L/（capd）由居民區(qū)人口數(shù)

36、為50004=20000人，可以推出：居民日生活污水總流量為： Q1=8020000/243600=18.52 L/s。工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量為：qn=80%工業(yè)用水量=80%112=89.6 L/s1. 求總變化系數(shù)Kz，用內(nèi)插法求的總變化系數(shù),其范圍為1.32.3 2.3 Qd5Kz = 2.7/ Qd0.11 5 Qd 10001.3 Qd10002. 綜合污水設(shè)計(jì)流量為:Qh =80%最高時(shí)設(shè)計(jì)用水量=80%230.69= 184.552L/s3. 計(jì)算污水比流量qs=( Qh -qn)/ Ai=（184.552-112.00）/12240=0.0097 L/(sm)式中：Qh綜合污水設(shè)計(jì)流

37、量L/s;qn工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量L/sAi各管段排污水面積m2居民生活污水平均日流量按街坊面積比例分配，則生活污水設(shè)計(jì)流量見表3-1表3-1 居民生活污水日平均流量分配表管段編號(hào)居民生活污水日平均流量分配本段轉(zhuǎn)輸流量（L/s)合計(jì)流量（L/s)街坊編號(hào)街坊面積(103m2)比流量（L/s)/m2流量（L/s)12345677812162.3210-55.015.01896244.82.3210-55.685.0110.699111187.22.3210-54.3410.6915.0312162162.3210-55.0115.0320.0423172432.3210-55.6420.0425.6

38、8101122432.3210-55.649.431622.3210-53.7611127275.42.3210-56.3910.6520.058183.62.3210-54.269.412312210.62.3210-54.898.1528.213140.42.3210-53.2620.0534181622.3210-53.7653.8857.644519195.752.3210-54.5457.6462.1813144195.752.3210-54.549.395209.252.3210-54.8514159221.852.3210-55.1510.6520.0410237.152.321

39、0-55.59.3915514169.652.3210-53.948.1528.1915181.352.3210-54.2120.045620209.252.3210-54.8590.3795.223.5 不完全分流制管道水力計(jì)算3.5.1 設(shè)計(jì)要求1. 不完全分流制管道應(yīng)按非滿管流設(shè)計(jì)，最大設(shè)計(jì)充滿度應(yīng)盡量小于0.55。2.設(shè)計(jì)流速：不完全分流制管道的最小設(shè)計(jì)流速為0.60m/s，以防止因流速太小造成管道中雜物堵塞管道；最大設(shè)計(jì)流速，金屬管道為10m/s，非金屬管道為5m/s。3.最小管徑：采用較大的管徑，可以選用較小的管道坡度，使管道埋深減小。因此，為了養(yǎng)護(hù)工作的方便，規(guī)定采用允許的最小管

40、徑。在居住區(qū)和廠區(qū)內(nèi)的污水支管最小管徑為200mm，干管最小管徑為300mm。城鎮(zhèn)道路下的污水管道最小管徑為300mm。4.最小設(shè)計(jì)坡度：將相應(yīng)于最小設(shè)計(jì)流速的管道坡度稱為最小設(shè)計(jì)坡度。規(guī)范規(guī)定最小管徑對(duì)應(yīng)的最小設(shè)計(jì)坡度：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.004；管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003.5.最小埋深：一般在干燥土壤中，最大埋深不超過7-8米，污水管道的最小覆土厚度，一般應(yīng)滿足三個(gè)因素的要求：（1）防止管道內(nèi)污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞管道（2）防止地面載荷破壞管道（3）滿足街區(qū)污水連接管銜接要求6.管道的銜接:污水管道在檢查井中銜接，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮檢查井的上游管段和下游管段

41、銜接的高程關(guān)系。管道銜接時(shí)要遵守兩個(gè)原則：其一，避免上游管道形成回水，造成淤積；其二，在平坦地區(qū)應(yīng)盡可能提高下游管道的標(biāo)高，以減少埋深。銜接方式有水面平接和管頂平接，在本次課程設(shè)計(jì)中，選擇管頂平接。3.3.2 污水管道設(shè)計(jì)1.根據(jù)上述污水的設(shè)計(jì)流量列表計(jì)算各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量，見下表3-2：表3-2 污水管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算管段編號(hào)居民生活污水日平均流量分配管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算本段轉(zhuǎn)輸流量（L/s)合計(jì)流量（L/s)總變化系數(shù)沿線流量（L/s)集中流量設(shè)計(jì)流量街坊號(hào)街坊面積(103m2)比流量（L/s)/m2流量（L/s)本段（L/s)轉(zhuǎn)輸（L/s)1234567891011127812162.321

42、0-55.015.012.2611.3211.32896244.82.3210-55.685.0110.692.0822.2444.867.049111187.22.3210-54.3410.6915.03230.0644.874.8612162162.3210-55.0115.0320.041.9438.8844.883.6823172432.3210-55.6420.0425.681.8948.5444.893.34101122432.3210-55.649.42.1119.8319.8331622.3210-53.7611127275.42.3210-56.3910.6520.051.9

43、438.983.78183.62.3210-54.269.444.812312210.62.3210-54.898.1528.21.8752.7344.897.5313140.42.3210-53.2620.0534181622.3210-53.7653.8857.641.7399.7289.6189.324519195.752.3210-54.5457.6462.181.71106.3389.6195.9313144195.752.3210-54.549.392.1119.8119.815209.252.3210-54.8514159221.852.3210-55.1510.6520.041

44、.9438.8838.8810237.152.3210-55.59.3915514169.652.3210-53.948.1528.191.8752.7252.7215181.352.3210-54.2120.045620209.252.3210-54.8590.3795.221.64156.16245.762.進(jìn)行旱流校核 根據(jù)污水管道的最小覆土厚度，要滿足的三個(gè)因素的要求：（1） 防止管道內(nèi)的污水冰凍和因土壤冰凍膨脹而損壞管道在我國(guó)北方的部分地區(qū)氣候比較寒冷，屬于季節(jié)性凍土區(qū)。本設(shè)計(jì)安徽省淮南市屬于暖溫帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫偏高，平均氣溫16.4，較常年偏高0.8。其中1月平均氣溫較常年異常偏低1.7，4月、11月平均氣溫較常年分別異常偏高2.3、3.0，其余月份均較常年略偏高。年高溫（35）日數(shù)21天，較常年偏多4天。年極端最高氣溫38.4，出現(xiàn)在6月8日；年極端最低氣溫-6.7,出現(xiàn)在1月16日。初霜出現(xiàn)在12月1日，終霜出現(xiàn)在3月25日，全年無霜期250天?；茨鲜械匦味鄻?，地勢(shì)南高北低。土壤類型亦復(fù)雜多樣，淮河以北的平原地區(qū)，基質(zhì)是古河流沉積物，主要為砂礓黑土和黃土?；春友匕兜臑车貫槌蓖令愅寥?。灣地與丘陵之間的崗地