给水排水 毕业设计 计算书.docx

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给水排水毕业设计计算书

1给水管网设计

1.1用水量计算

1.1.1城市居住区综合用水量

该小区计划人口N=1.3万，为小城市，则居民最高日生活用水定额为

，取值为q=170L/cap.d，普及率为f=100%，变化系数取值为K=1.3

式中：

q——最高日生活用水量定额m3/（cap·d）

p——居民区人口cap

f——自来水普及率，100%

1.1.2工业企业生活和生产用水量

小学用水量给定为400m3/d

Q2=400m3/d＝4.6L/s

1.1.3浇洒道路和绿化用水量

浇洒道路用水可按浇洒面积以2.0～3.0L/（m2·d）计算；浇洒绿地用水可按浇洒面积以1.0～3.0L/（m2·d）计算。

道路面积130118m2，绿地面积97903.6m2。

Q3=2.5

130118+2.0

97903.6=521102.2L/d≈521m3/d

故：

设计年限内城市最高日用水量为：

最高时设计用水量为：

式中：

Kh——时变化系数，取1.3

1.2节点流量计算

1.2.1比流量

配水管段用水量可按比流量方法进行计算：

Qs＝（56.53－4.6）÷2380＝0.02182L/（m·s）

1.2.2沿线流量：

1.2.3节点流量：

qi＝α∑ql　　　　折算系数取α＝0.5

管段1—2,2—3,3—6,6—9,8—9,7—8,4—7,1—4只有一侧配水，长度按一半算。

各节点加了工业集中用水量。

图1给水管网平面图

对于流量变化的管段，难以确定管径和水头损失，将沿线流量转化为成从节点流出流量，管段中的流量不在沿管线变化，就可根据该流量确定管径。

将沿线流量的一半作为管段两端的节点流量，在解决工程问题时，已足够精确。

管网任一节点的节点流量

为：

即任一节点的节点流量等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半。

在本设计的管网设计中，工业企业等大用户所需流量，可直接作为接入大用户节点的节点流量。

这样，管网图上只有集中在节点的流量，包括由沿线流量折算的节点流量和大用户的集中流量。

表1管长及其沿线流量和节点流量

节点与沿线流量计算表

管段

管段长度m

沿线流量

节点

节点流量（L/s）

1--2

190

4.15

1

3.28

2--3

175

3.82

2

6.16

4--5

400

8.73

3

3.11

5--6

350

7.64

4

6.76

7--8

200

4.36

5

12.87

8--9

175

3.82

6

6.44

1--4

110

2.40

7

3.38

4--7

110

2.40

8

11.20

2--5

200

4.36

9

3.33

5--8

230

5.02

总计

56.53

3--6

110

2.40

6--9

130

2.84

总计

2380

51.93

1.3管网平差计算

1.3.1初步分配流量

根据节点流量进行管段流量的初次分配，任一计算管段的计算流量包括该管段两侧的沿线流量和通过该管段以后（顺水流方向）所有节点流量的总和；其余环状网流量分配时，由于到任一节点的水流情况比较的复杂，不可能像树状网一样，对每个管段得到唯一的流量值。

分配流量应遵循下列原则：

A从水源出发进行管段设计流量计算，按水流沿最短路线流向节点的原则拟定水流方向；

B必须保持每一节点的水流连续性，也就是流向任一节点的流量等于流离该节点的流量；

C当向两个或两个以上方向分配设计流量时，要想主要供水方向或大用户分配较多的流量，向次要方向分配较少的流量；

D几条主干管应分配大致相同的流量，连接管流量分配不宜过多。

1.3.2选用合适的管径

根据流量查界限流量表选用管网中各管段的管径，根据市场供应的管材情况视具体情况放大或者缩小管径。

1.3.3平差

假定各环内水流顺时针放向管段中的水头损失为正，逆时钟方向管段中的水头损失为负，计算该环内给管段的水头损失代数和

1.4.4计算校正流量

计算每环内各管段的

及其总和

按下式求出校正流量。

设图上的校正流量符号一顺时针方向为正，逆时针方向为负，凡是流向和校正流量方向相同的管段，加上校正流量，否则减去校正流量，据此调整各管段的流量，得到地刺校正的管段流量。

按此流量再进行计算，如闭合差尚未达到允许的精度，再从第一步起按每次调整后的流量反复计算，直到每环的闭合差达到要求为止。

每环的闭合差要求小于0.5m,大环闭合差小于1.0m。

1.5.5计算水头损失

计算各个管段的水头损失

各管段水头损失根据海曾-威廉（A.Hazen,G.S.Willianms）公式计算：

式中l-管段长度，m

D-管径，mm

q-流量，L/S

C-系数，其值取130

根据节点流量进行管段的初步分配流量，在平均经济流速范围内确定管径，再利用软件进行平差计算。

结果见下表，

管径与设计流量的关系：

q＝Ａv＝πＤ2v／４

Ｄ＝（4q/πv）

公式中D—管段管径，m；

　　　　q—管段计算流量，m3/s；

　　　　Ａ—管段过水断面面积，m２　；

　　　　　　　　v—设计流速，m/s；

图2给水管网平差计算结果

======================================================================

迭代次数=8

======================================================================

环号=1

闭合差=0.005

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

13802000.5316.542.741.040.0630

22001000.564.387.481.500.3420

34002000.66-20.894.19-1.680.0803

42202500.75-36.713.89-0.860.0233

sqtotal=0.509dq=0.01

======================================================================

环号=2

闭合差=0.036

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

13501000.766.0113.354.670.7780

22201000.372.903.550.780.2700

33501000.70-5.4611.21-3.920.7183

42001000.56-4.387.48-1.500.3420

sqtotal=2.108dq=0.01

======================================================================

环号=3

闭合差=0.021

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

14002000.6620.894.191.680.0803

22301000.886.9317.404.000.5772

34001000.72-5.6812.05-4.820.8486

42201500.51-9.063.80-0.840.0922

sqtotal=1.598dq=0.01

======================================================================

环号=4

闭合差=0.015

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

13501000.705.4611.213.920.7183

22601000.241.921.710.440.2315

33501000.18-1.411.00-0.350.2474

42301000.88-6.9317.40-4.000.5772

sqtotal=1.774dq=0.00

======================================================================

1.4管网平差校核

1.4.1最大时水泵扬程

管网水力计算：

管网应该按最高日最高时用水量以及设计水压计算，生活用水管网的设计水压（最小自由水头）应根据建筑层数确定，由于该县城多数建筑为6层，根据规范，设计水压（最小自由水头）为28m，最不利点设在最远的点：

9，控制点9地面标高为33.9m，管网接入点地面标高为34.7m，所需服务水头为28m，从水厂到控制点的石头损失取1—2—3—6—9,因此二级泵站扬程为：

Hb=33.9-34.7+28+1.04+4.67+0.78+0.44=34.13m

可计算出9点的最小自由水头为34.13m，则二级泵站的扬程选为40m.

故选用150S50（Q=130~220m3/h,H=40~52mN=37kwr=3.9m）型泵三台，两用一备。

1.4.2最高时加消防时校核

消防时核算，以最高时用水量确定的管径为基础，按最高用水量增加消防流量，查规范，该小区人数为1.3万，在同一时间内的火灾数为1，一次灭火用水量为15L/s。

从经济和安全方面考虑，将火灾处放在控制点9，分配流量后平差结果见下表。

水泵的扬程：

Hb=20.9m不超过二级泵站水泵扬程。

故管网不需放大管径，也不需增设消防水泵。

表2节点流量

节点

节点流量（L/s）

1

3.27

2

6.16

3

3.11

4

6.76

5

12.87

6

6.44

7

3.38

8

11.20

9

18.33

总计

71.53

图3消防平差结果

======================================================================

迭代次数=9

======================================================================

环号=1

闭合差=0.008

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

13802000.6921.544.441.690.0783

22001000.755.8712.792.560.4359

34002000.89-28.117.25-2.900.1031

42202500.95-46.716.08-1.340.0286

sqtotal=0.646dq=0.01

======================================================================

环号=2

闭合差=0.032

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

13501001.219.5126.689.340.9817

22201000.826.4015.023.300.5161

33501001.26-9.8728.73-10.051.0186

42001000.75-5.8712.79-2.560.4359

sqtotal=2.952dq=0.01

======================================================================

环号=3

闭合差=0.018

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

14002000.8928.117.252.900.1031

22301001.4311.2337.218.560.7618

34001001.08-8.4625.20-10.081.1912

42201500.67-11.846.18-1.360.1149

sqtotal=2.171dq=0.00

======================================================================

环号=4

闭合差=0.023

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

13501001.269.8728.7310.051.0186

22601001.259.8328.517.410.7538

33501001.08-8.5025.39-8.891.0460

42301001.43-11.2337.21-8.560.7618

sqtotal=3.580dq=0.00

======================================================================

1.4.3最不利管路发生故障时校核

管网主要管线损坏必须及时检修，1—4管段为主要管线，假设1—4管段损坏，在检修时供水量要保证城市设计用水量的70%以上，在确定管径基础下，进行流量分配、平差计算结果见下表。

水泵所需扬程：

Hb=33.9-34.7+28+9.98+24.32+1.49=62.99m，大于泵的扬程，故当地给水部门要加强检修的能力，损坏的管段能迅速修复，尽量较小损失。

表3最不利管路发生故障时节点流量

节点

节点流量（L/s）

1

2.29

2

4.31

3

2.18

4

4.73

5

9.01

6

4.51

7

2.37

8

7.84

9

2.33

总计

39.57

图4最不利管路故障平差结果

======================================================================

迭代次数=6

======================================================================

环号=1

闭合差=-0.012

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

13501001.6112.6647.2616.541.3064

22201001.3310.4832.387.120.6798

33501000.252.001.840.640.3219

42001002.59-20.31121.60-24.321.1975

sqtotal=3.506dq=0.00

======================================================================

环号=2

闭合差=-0.020

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

14002000.30-9.280.97-0.390.0419

22301000.514.026.401.470.3667

34001000.28-2.182.15-0.860.3936

42201500.26-4.551.11-0.240.0536

sqtotal=0.856dq=-0.01

======================================================================

环号=3

闭合差=-0.030

管段号管长管径流速流量1000I水头损失sq

（米）（毫米）（米/秒）（升/秒）（米）

13501000.25-2.001.84-0.640.3219

22601000.513.976.271.630.4108

33501000.211.641.300.450.2769

42301000.51-4.026.40-1.470.3667

sqtotal=1.376dq=-0.01

======================================================================

1.5管材选择与管网附件布置

1.5.1管材选择

应根据水压、外部荷载、土的性质、施工维护和材料供应等条件的确定。

在本设计中，采用的是较一般铸铁管强度高的球墨铸铁管。

1.5.2管网附件布置

A阀类

配水管网应根据管道连接情况设置检修阀门，并且能满足事故管段切断的需要、管网区域捡漏的需要。

阀门间距不应超过5消火栓的布置长度。

配水管道的隆起点应装设排（进）气阀，低凹点应装泄水阀，限制水流流向出应装止回阀，消火栓前应装设阀门。

B消火栓

负有消防任务的配水管网应设置消火栓。

消火栓间距不应大于20m，消火栓连接管直径不小于100m分配管，因为该县城气候比较暖和，故采用地上是消火栓，消火栓应尽量设在交叉路口，距建筑物5m，距行车道边不大于2m。

C管道配件

根据管材和管道连接情况正确选择配件、标准配件和特殊配。

2污水管网设计计算

2.1污水管网布置

从小区平面图可知该地区地势西高东低，无明显分水线，可划分为一个排水流域。

街道支管布置在街区地势较低的一侧，干管沿小区中间自西向东布置。

图5污水管网布置图

2.2街区编号并计算面积

将各街区标上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，并标出排水方向。

表4街区编号和面积面积

污水井编号

1

2

3

4

5

6

街区面积（ha）

3.7

3.0

3.2

4.2

6.1

7.7

2.3设计流量的计算

2.3.1参数要求

⑴.设计充满度

污水管道的设计按不满流计算，以防止污水管道内沉积的污泥可能分解析出一些有害气体，以致管道爆炸。

另外也便于管道的疏通、维护和管理。

其具体要求如下表

表5最大设计充满度

管径（mm）

最大设计充满度

200-300

0.55

350-450

0.65

500-900

0.7

≥1000

0.75

⑵.设计流速

污水在管内流行缓慢时，污水中所含杂质可能下层，产生淤泥。

当污水流量增大时，可能产生冲刷现象，甚至损坏管道。

为了防止管道内产生淤积或冲刷，设计流速不宜过大或过小，规定污水管道的最小设计流速为0.6m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s，金属管道的最大设计流速为10m/s。

⑶.最小管径

一般在污水管道系统的上游部分，设计污水流量很小，若根据流量计算，则管径会很小。

根据养护经验表明，管径过小极易堵塞，为了不使管道堵塞和维修方便，本设计采用最小管径为200mm。

⑷.最小设计坡度

最小坡度应使管道内流速大于最小设计流速，以防止管道内产生沉淀，在给定设计充满度条件下，管径越大，相应的最小设计坡度值也就越小。

规定300mm的最小设计坡度为0.003。

⑸.污水干到的埋深深度

污水管道的最小覆土厚度必须满足以下几个条件：

①必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道。

②必须防止关闭因地面荷载而受到破坏。

③必须满足街区污水连接管衔接的要求。

2.3.2设计计算

居住区街坊人口密度420cap/ha，由于敬老院、小学、商务楼、行政楼规模较小，而且没有给定污水排放标准，所以平均日污水量标准定为200L/（cap.d），则每ha街区面积的生活污水平均流量（比流量）为：

q0==0.972（L/（s·ha））

表6污水干管设计流量计算表

管段

服务街区总面积ha

比流量L/（ha·s）

合计平均流量L/s

变化系数Kz

生活污水设计流量L/s

集中流量L/s

设计流量L/s

1～2

6.70

0.97

6.51

2.20

14.31

0

14.31

2～3

14.10

0.97

13.71

2.02

27.75

0

27.75

3～4

27.90

0.97

27.12

1.88

50.93

0

50.93

5～1

3.70

0.97

3.60

2.35

8.44

0

8.44

6～1

3.00

0.97

2.92

2.40

7.00

0

7.00

7～2

3.20

0.97

3.11

2.38

7.41

0

7.41

8～2

4.20

0.97

4.08

2.31

9.44

0

9.44

9～3

7.70

0.97

7.48

2.16

16.19

0

16.19

在确定流量后，便可以从上游管段开始依次进行干管各设计管段的水力计算，计算表如下：

表7污水管网水力计算图

管段编号

管道长度

设计流量Q（L/s）

管径D

坡度I

流速

充满度

降落量I·L（m）

标高

埋设深度

地面

水面

管内底

h/D

h

上端

下端

上端

下端

上端

下端

上端

下端

1～2

215

14.31

200

0.0064

0.81

0.55

0.11

1.376

33.70

33.20

31.39

30.01

31.28

29.90

2.42

3.30

2～3

350

27.75

300

0.0038

0.79

0.50

0.15

1.33

33.20

33.60

30.05

28.72

29.90

28.57

3.30

5.03

3～4

245

50.93

400

0.0030

0.81

0.50

0.2

0.735

33.60

33.20

28.77

28.04

28.57

27.84

5.03

5.36

5～1

220

8.44

200

0.0068

0.72

0.40

0.