给排水管网设计毕业设计.docx
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给排水管网设计毕业设计
给排水管网设计
第一章给水工程设计
第一节给水管网布置及水厂选址
该城市有两条河流通过,水量充沛,水质良好,能够作为生活饮用水水源。
该城市的地形比较平坦没有太大的起伏转变。
城市的街区散布比较均匀,城市中各工业企业对水质无特殊要求。
但有人口密度相差大,用水要求不同因此采纳分区的给水系统。
城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调剂构筑物的位置、大用户的散布等。
考虑要点有以下:
定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。
干管的间距一样采纳500m-800m。
循水流方向,以最短的距离布置一条或数条干管,干管位置从用水量较大的街区通过。
1干管尽可能靠近大用户,减少分派管的长度。
2干管依照计划道路定线,尽可能幸免在高级路面或重要道路下通过,尽可能少穿越铁路。
减小尔后检修时的困难。
3干管与干管之间的连接管使管网成环状网。
连接管的间距考虑在800-1000m左右。
4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。
输水管线走向应符合城市和工业企业计划要求,沿现有道路铺设,有利于施工和保护。
城市的输水管和配水管采纳钢管(管径)1000mm时)和铸铁管。
配水管网共设11个环。
第二节工程概述和设计资料
1.2.1工程概述:
本设计为上海某新城区的给水管网初步设计,该城市位于上海,有两条河流通过,并聚集一路通往城市下游。
城市分为Ⅰ、Ⅱ两个行政区,总共估量人口万人;一区城市密集而且还有工业区,还有火车站;城市中各工业企业对水质无特殊要求,城市一区楼房平均层数7层,一区楼房平均层数4层。
其大体资料具体如下。
1.2.2设计资料
一、城市总平面图1张,比例为1:
10000。
二、城市各区人口密度、平均楼层和居住区衡宇卫生设备情形:
分区计算
人口密度(人/公顷)
街坊面积(公顷)
总面积(公顷)
道路/绿地
人口数
Ⅰ
420
264188
Ⅱ
200
84780
3、城市中有以下工业企业,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:
7000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%,利用淋浴者占70%;一样车间利用淋浴者占20%。
2)火车站用水量为30L/s。
4、城市土质种类为粘土,地下水位深度为8米。
五、城市河流水位:
最高水位:
55米,最低水位:
40米,常水位:
45米。
六、城市地面覆盖情形:
地面种类
面积(%)
屋面
50
混凝土路面
30
草地
20
7、该城市居住区每小时综合生活用水量转变如下表:
8、
时间
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
用水量
时间
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
用水量
第三节给水管网设计计算
1.3.1最高日用水量
城市最高日用水两包括综合用水、工业生产用水及职工生活用水及淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。
该城市在上海,总人口40万人(包括估量人口),查《室外排水设计标准》可知该城市位于一区,为中小城市。
考虑到上海的进展水准,故综合生活用水定额采纳上限350L/
最高日综合生活用水量Q1:
Q1=qNf
Q1―—城市最高日综合生活用水,m3/d;
q――城市最高日综合用水量定额,L/();
N――城市设计年限内打算用水人口数;
f――城市自来水普及率,采纳f=100%
因此最高日综合生活用水为:
Q1=qNf=350×400000×100﹪=140000m3/d
(1)工业企业生活用水Q2:
工厂职工生活用水量采纳一样车间每人每班25L,高温车间每人每班35L计算,淋浴用水按一样车间每人每班40L,高温车间每人每班60L计算;
A工厂热车间Q'2A=3000×30%×35=31500L/d=d
一样车间Q″2A=3000×70%×25=52500L/d=d
Q2=Q′2A+Q″2A=+=d
(3)工业企业洗澡用水Q3:
淋浴用水按一样车间每人每班40L,高温车间每人每班60L计算;
A工厂热车间Q'3A=3000×30%×70%×60=37800L/d=d
一样车间Q″3A=3000×70%×20%×40=16800L/d=d
Q3A=Q'3A+Q″3A=+=m3/d
工业企业生产用水Q4;
工厂用水量Q=16000m3/d
(4)市政用水Q5:
a浇撒道路用水量计算
每日浇洒两次,每日单位面积浇洒量为,浇洒面积为骨干道的10%,浇洒时刻为每日5:
00~6:
00和16:
00~17:
00浇洒,共2小时。
共:
2××30%×10%×1000=d
b绿地用水量计算,浇洒时刻是每日早晨的05:
00~06:
00,16:
00~17:
00,天天为2小时。
每日单位面积浇洒量为2L。
共:
×20%×10%×2/1000=d
(5)车站用水量Q6
Q6=3600×30/1000=108m3/h
(7)未预见量计算Q7
未预见用水量取综合生活用水量、工业企业生活用水量、工业企业洗澡用水量、生产用水量及市政用水量总和的20﹪。
共:
Q7=(140000+84++16000+++﹢108)×20%=d
(8)最高日总用水量计算Qd:
最大日用水总量为综合生活用水量、工业企业职工用水量、工业企业职工洗澡用水量、生产用水量、市政用水量及未预见用水量总和。
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7=﹙Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6﹚=×(140000+84++16000+++﹢108)=d
1.3.2最高时用水量
Qh=m3/h=s
时间
时变化系数
综合生活用水
工业生产用水
淋浴用水
工厂职工生活用水
1
2
3
4
5
6
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
0-1
3542
1-2
3430
2-3
3500
3-4
3542
4-5
3598
5-6
4326
6-7
7434
7-8
6888
8-9
7238
875
9-10
7140
875
10-11
7294
875
11-12
7294
875
12-13
7126
875
13-14
6734
875
14-15
6986
875
15-16
6580
875
16-17
6468
17-18
6958
18-19
7252
19-20
6846
20-21
6146
21-22
5838
22-23
4368
23-24
3472
总和
100
140000
16000
84
火车站
浇洒道路
绿地用水
未预见水
城市每小时用水
7
8
9
10
11
12
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
%
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
108
2592
1.3.3清水池调剂容积
清水池调剂容积,二级泵站供水情形如下表:
时间
用水量%
二泵站供水量%
一泵站供水量%
清水池调节容积%
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
合计
因此清水池调剂容积按最高日用水量的%计算
清水池中除贮存调剂用水外还寄存消防用水,那么清水池有效容积W为
W=W1+W2+W3+W4
W-清水池总容积m3;
W1-调剂容积;m3;有附录得清水池的调剂容积W1=(100)×=m3;
W2-消防储水量m3,按2小时火灾延续时刻计算;该城市人口约40万,查教材得,确信同一时刻内的火灾次数为两次,一次灭火用水量为70L/S,火灾延续时刻按计,故火灾延续时刻内需用水量为W2=2×70L/S××2h=432m3;
W3-水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水,取最高日用水量的8%计算;W3=8%×Qd=m3
W4-平安贮量按W1+W2+W3的1/6计算
W4=1/6(W1+W2+W3)=m3
因此:
清水池总容积
W=W1+W2+W3+W4
=m3
取整数为:
W=27785m3
清水池应设计成体积相同的两个,如仅有一个,那么应分格或采取适当方法,以便清洗或检修时不中断供水。
1.3.4二级泵站的供水曲线:
依照该城市的用水量转变情形,一级泵站一天工作24小时平均供水,二级泵站工作分两级:
6时~20时,二级泵站运转,流量占最高日用水量的%,其他时刻20~第二天6时二级泵站运转流量占最高日用水量的%,城市最高日用水转变曲线图如
第四节管段设计流量计算
1.4.1管网最高日最高时用水量和大用户流量计算
有附录得,该城区最高日最高时用水量是在10-11和11-12时,流量为Qh=h=s,而在现在工厂的用水量为QA=875m3/h=L/s,火车站Q火=30L/s。
管网总长度计算有附录得,∑L=31105m长度比流量qs=(Qh-QA-Q火)/∑L=L/s
管网中任一管段的沿线流量计算结果如附录表二所示
管网各节点流量计算结果见附表一所示
流量分派、确信管径和水头损失和管网平差。
见附录三
为了保证平安供水,二级泵站至管网的输水管,均采纳双管输水。
依照管网布置情形和用水情形,假定各管的流向,按环状网的流量分派原那么和方式进行流量分派。
各管段流量分派后,参照经济管径流速选定管径。
然后进行管网平差。
结果见附表
水压计算。
由于一区和二区楼层高度不同,采纳统一供水扬程浪费过大,造价也大,故采纳分区供水,两个区域水厂建在一块,只是拥有不同的二级泵,共用一个清水池。
第一,选择适合的操纵点,操纵的要求是水压最难知足的点。
我采纳的是一区确信15和16两个节点,二区选用的是28和29两个节点,选择一条干管推算到泵站,依照管网平差的水头损失,找出操纵点,确信为一区的16点和二区的29点。
由此依照地形标高和自由水压进行推算,得出各个节点的水压标高和自由水压、地形标高并标在相应的节点上。
1.4.2二级泵站总扬程计算
无水塔时二泵站的扬程为HP=ZC+Hs+hs+hc+hn
即HP1=()+32++2+=≈
HP2=()+20++2+=≈
其中HP代表水泵扬程;ZC代表操纵点地面标高和二级泵站清水池最低水位。
泵站地面标高为。
清水池深度为。
Hs代表效劳水头。
hs代表输水管的水头损失;hc代表平安水头;hn代表管网中水头损失。
1.4.3消防校核
由于一区和二区分区供水,故需别离校核。
由于供水进程中有为分区供水,因此校核进程中采纳别离校核。
假设一区和二区在同一时刻发生火灾的次数为两次,一次消防用水量为35L/S,从平安和经济的角度考虑,一区失火点设在A工厂和操纵点16点处。
二区失火点设在28和29点。
依照流量初分派的方式进行流量分派,进行消防校核,。
校核以后的结果H‘P1=<。
H'P2=<。
故符合消防校核要求。
其消防校核管网平差结果见附录。
第二章污水管网设计与计算
第一节污水设计流量计算
我国《室外排水设计标准》规定,居民生活污水定额和综合生活污水(即包括居民生活污水和公共建筑排放的污水)定额应依照本地采纳的用水定额,结合建筑内部给排水设施水平和排水系统普及程度等因素确信,可按本地用水定额的80%~90%计算,即排放系数为~;工业企业内生活污水量,淋浴污水量的确信,应与国家现行的《室外给水设计标准》的有关规定和谐;工业企业的工业废水量及其总转变系数应依照工艺特点确信,并与国家现行的工业用水量有关规定和谐.
在计算设计污水量时还应明确,污水管网是按最高日最高时污水排放流量进行设计的.生活污水量总转变系数Kz
平均日污水流量(L/s)
5
15
40
70
100
200
500
≥1000
总变化系数Kz
注:
1当污水平均日流量为中间数值时,总转变系数用内插法求得;
当Qd<5L/S时,Kz取,当Qd>1000L/S时,KZ=。
污水设计流量计算
(1)居民生活污水设计流量
同一城市中可能存在着多个排水效劳区域,其污水量标准不同,计算时要对每一个区别离依照其计划目标.取用适当的污水量定额,按各区估量效劳人口计算该区的生活污水设计流量.
1.居民生活污水设计流量:
依照给排水设计标准,居民生活污水定额按生活给水的定额的90%取,居民生活污水定额为350×=315L/(人•d)
此题计算的为估量十年的进展,故需从头计算人口密度
单位时刻的流量大于1000L/S,时转变系数取。
2.工业废水设计流量
(1)工业企业生活污水的设计流量
(2)工业生产的废水量
假设该工厂每日产量和单位产品的废水量为基础的工业废水量计算:
(3)火车站废水设计流量
3.城市污水设计总流量
城市污水设计总流量一样采纳直接求和的方式进行计算,即直接将上述各项污水设计流量计算结果相加,作为污水管网设计的依据,城市污水设计总流量Qh用下式计算:
即
4.生活污水流量的计算也采纳比流量法。
一区人口密度为人/ha,综合生活污水定额为315L/(人•d),
二区人口密度为300人/ha,综合生活污水定额为315L/(人•d),比流量如下:
污水干管的计算
2.2.1设计充满度及设计流速
1.设计充满度
污水管道应按非满管流设计,缘故如下:
(1)污水流量是随时转变的,而且雨水或地下水可能通过检查井或管道接口渗入污水管道。
因此,有必要保留一部份管道内的空间,为预见水量的增加留有余地,幸免污水溢出而妨碍环境卫生。
(2)污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气味,需留出当的空间,以利管道内的通风,排除有害气体。
(3)便于管道的疏通和保护治理。
设计标准规定污水管道的最大设计充满度如表所示。
最大设计充满度
管径D或渠道高度H(mm)
最大设计充满度h/D或h/H
200~300
350~450
500~900
≥1000
在计算污水管道充满度时,设计流量不包括淋浴或短时刻内突然增加的污水量,但当管径小于或等于300mm时,应按短时刻内的充满度复核,保证污水不能从管道中溢流到地面。
2.设计流速
最小设计流速是保证管道内不产生淤积的流速。
《室外排水设计标准》规定污水管渠在设计充满度下最小设计流速为s,含有金属,矿物固体或重油杂质的生产污水管道,其最小设计流速宜适当加大;明渠的最小设计流速为s。
2.2.2最小设计坡度
在污水管网设计时,通常使管道敷设坡度与设计区域的地面坡度大体一致,在地形平坦或管道走向与地面坡度相反时,尽可能减小管道敷设坡度和埋深关于降低管道造价显得尤其重要。
但由该管道敷设坡度形成的流速应等于或大于最小设计流速,以避免管道内产生沉积。
因此,将相应于最小设计流速的管道坡度称为最小设计坡度。
从水力计算公式可知。
设计坡度与设计流速的平方成正比,与水力半径的4/3次方成反比。
标准只规定最小管径对应的最小设计坡度:
管径200mm的最小设计坡度为;管径300mm的最小设计坡度为;较大管径的最小设计坡度由最小设计流速保证。
2.2.3污水管道埋设深度及管道的衔接
1.污水管道埋设深度
污水管道的埋设深度是指管道的内壁底部离开地面的垂直距离,亦称管道埋深,管道的顶部离开地面的垂直距离称为覆土厚度。
污水管道的最小覆土厚度,一样应知足下述三个因素的要求。
(1)避免管道内污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道;
(2)避免地面荷载而破坏管道
(3)知足街区污水连接管衔接的要求。
2.污水管道的衔接
管道衔接时要遵守两个原那么:
其一,幸免上游管道形成回水,造成淤积;其二,在平坦地域应尽可能提高低游管道的标高,以减少埋深。
管道的经常使用衔接方式有两种:
一为水面平接;二为管顶平接;污水干管的水力计算表见附录六
第三章雨水管网设计与计算
第一节雨水管网设计流量
暴雨强度公式
依照数理统计理论,暴雨强度i(或q)与降雨历时t和年重现期p之间关系,可用一个体会函数表示,称为暴雨强度公式。
其函数形式能够有多种。
依照不同地域的利用情形,能够采纳不同的公式。
我国《室外排水设计标准》(1997)中规定我国采纳的暴雨强度公式的形式为:
式中q--设计暴雨强度,
;
T--降雨历时,min;
P--设计重现期,a;
--待定参数。
上海的暴雨强度公式如下:
在本设计中,重现期采纳。
降落在地面上的雨水在沿地面流行的进程中,一部份雨水被地面上的植物,洼地,土壤或地面裂缝截留,剩余的雨水在地面上沿地面坡度流动,称为地面径流。
不同地面的径流系数
地面种类
屋面
混凝土路面
草地
径流系数Ψ
若是汇水面积由径流系数不同的地面组合而成,那么整个汇水面积上的平均径流系数Ψav值可按各类地面的面积用加权平均法计算:
式中:
--为汇水面积上各类地面的面积;
--为相应于各类地面的径流系数;
F--为总汇水面积;
--为设计断面上游各管道的长度,(m);
--为上游各管道中的设计流速,m/s.
地面集水时刻t1视距离长短,地形坡度和地面覆盖情形而定,一样采纳5~15min;折减系数m的取值如下:
暗管的折减系数m=2;明渠折减系数m=;而在陡坡地域,采纳暗管时的折减系数m=~2.本设计中m取,t1取15min;
第二节雨水管渠设计参数
设计充满度
雨水较污水清洁得多,对环境的污染较小,加上暴雨径流量大,而相应的较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一样可不能很长,且从减少工程投资的角度来讲,雨水管渠许诺溢流。
故雨水管渠的充满度按满流考虑,即h/D=1,明渠那么应有等于或大于的超高,街道边沟应有等于或大于的超高。
(1)设计流速
在雨水进行设计时,所用的最小设计流速应大于污水管渠,满流时管道内的最小设计流速为s。
而明渠由于便于清除疏通,可采纳较低的设计流速,一样明渠内最小设计流速为s.
(2)最小坡度
为了保证管内不发生沉积,雨水管内的最小坡度应按最小流速计算确信。
在街区内,一样不宜小于,在街道下,一样不宜小于,雨水口连接管的最小坡度不小于.
(3)最小管径
为了保证管道在养护上的便利,便于管道的清除阻塞,雨水管道的管径不能过小,因此规定了最小管径。
街道下的雨水管道,最小管径为300mm,相应的最小坡度为;街坊内部的雨水管道,最小管径一样采纳200mm,相应的最小坡度为。
本次雨水计算是选取一区的一条骨干管进行的计算。
雨水计算管段的汇水面积如下:
.
管段编号
本段汇水面积/hm2
转输汇水面积/hm2
汇水总面积hm2
1-2
0
2-3
3-4
4-5
本次雨水计算是选取一区的一条骨干管进行的计算,其水力计算表如下:
雨水管道水力计算表
设计管段编号
管段长度L/m
汇水面积F/hm2
管内雨水流行时间/min
设计流量Q/(L/S)
管径D/mm
水力坡度I(‰)
∑t2=∑L/V
t2=L/V
1
2
3
4
5
6
7
8
1-2
292
0
2227
1500
2-3
334
1640
3-4
346
1800
4-5
319
1800
流速V/(m/s)
管道输水能力
坡降IL/m
设计地面标高/m
设计管内底标高/m
埋深/m
起点
终点
起点
终点
起点
终点
9
10
11
12
13
14
15
16
17
2250
3750
5000
6000
附录
附录一
管网各节点流量如下:
节点
连接管段
管段流量
1
1-2
1-4
2
2-1
2-10
3
3-4
3-6
3-9
3-10
4
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