225927630.doc
目录
1总论 ......................................................................................................................... - 3 -
1.1设计任务及要求................................................................................................................................................ - 3 -
1.1.1设计任务 .................................................................................................................................................. - 3 -
1.1.2设计要求 .................................................................................................................................................. - 3 -
1.1.3设计依据 .................................................................................................................................................. - 3 -
（1）标准规范 ................................................................................................................................................... - 3 -（2）甲方提供资料 ........................................................................................................................................... - 3 -
1.2设计原始资料.................................................................................................................................................... - 4 -
1.2.1县城概况 .................................................................................................................................................. - 4 -
（1）自然概况 ................................................................................................................................................... - 4 -（2）水文地质 ................................................................................................................................................... - 4 -（3）气候现象 ................................................................................................................................................... - 4 -（4）水系及水资源 ........................................................................................................................................... - 5 -（5）地震 ........................................................................................................................................................... - 5 -
1.2.2工程概况 .................................................................................................................................................. - 5 -2工程规模 .................................................................................................................. - 6 -2.1用水量预测........................................................................................................................................................ - 6 -
2.2工程规模 ........................................................................................................................................................... - 7 -
2.2.1总水量 ...................................................................................................................................................... - 7 -
2.2.2工程范围 .................................................................................................................................................. - 7 -3管网设计 .................................................................................................................. - 7 -
3.1管线布置原则.................................................................................................................................................... - 7 -3.2设计公式及参数原则........................................................................................................................................ - 8 -
3.3平差计算 ........................................................................................................................................................... - 9 -
3.3.1平差计算的必要性................................................................................................................................... - 9 -
3.3.2流量分类 .................................................................................................................................................. - 9 -
3.3.3 流量分配原则 ....................................................................................................................................... - 10 -
3.3.4 消防校核 ................................................................................................................................................ - 11 -
3.3.5 事故校核 ................................................................................................................................................ - 11 -
3.3.6反算水源压力管网平差计算书平差基本数据.................................................................................... - 11 -
3.3.7消防校核 ................................................................................................................................................ - 14 -
3.3.8 事故校核 ............................................................................................................................................... - 18 -
4 某市排水管道设计................................................................................................. - 21 -
4.1选用某一条路进行污水管路设计，如图中所示。...................................................................................... - 21 -
4.2 污水设计需要确定参数................................................................................................................................. - 21 -
4.2.1.计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度 ................................................................ - 21 -
4.2.2水管道的衔接 ........................................................................................................................................ - 22 -
4.2.3 计算结果 ............................................................................................................................................... - 22 -5效益分析 ................................................................................................................ - 23 -
5.1社会效益 ......................................................................................................................................................... - 23 -5.2经济效益 ......................................................................................................................................................... - 23 -5.3环境效益 ......................................................................................................................................................... - 23 -6设计心得 ................................................................................................................ - 23 -
给水排水管网课程设计
1总论
1.1设计任务及要求
1.1.1设计任务
（1）县城水量预测（2020年、2030年）；
（2）县城输配水管网定线；
（3）县城供水管网管径的确定；
（4）各节点水压的计算；
（5）消防时、事故时管网校核；
（6）绘出成果图。
1.1.2设计要求
（1）在设计过程中要应用所学有关知识，掌握城镇给水管网设计的方法和步骤；（2）在设计过程中要独立地分析与解决问题，增加独立工作的能力；
（3）阅读熟悉有关手册、规范和资料；
（4）逐步增加实际工程概念。
1.1.3设计依据
（1）标准规范
1. 上海市政工程设计研究院主编．《给水排水设计手册》第10册，中国建筑工业出版社，2000.08；
2. 上海市政工程设计研究院主编．《给水排水设计手册》第3册，中国建筑工业出版社，2004.04；
3. 严煦世，范瑾初等编著．《给水工程》（第４版），中国建筑工业出版社，1999.12;
4. 严煦世、刘遂庆编著．《给水排水管网系统》，（第１版）中国建筑工业出版社，2002.7；
5. 张奎，张志刚主编．《给水排水管道系统》（第一版），机械工业出版社，2007.1；
6. 上海市建设和交通委员会主编．《室外给水设计规范（GB50013-2006）》，中国计划出版社，2006.04；
7. 中国建筑标准设计研究院．《给水排水标准图集》，国家标准设计研究院, 2005.10。
（2）甲方提供资料
1．《某县城总体规划》
2．原始资料
（1）该县城位于保定地区，县城现有居住人口为12万，县城建筑按六层考虑。
（2）城市各企业单位最高集中用水量为：
甲企业为8L/s；
乙企业为10L/s；
丙企业为12L/s；
丁企业为16L/s。
（3）该地区最大冻土深度0.66米。
（4）该地区地下水位深度15.0米。
1.2设计原始资料
1.2.1县城概况
（1）自然概况
某县城位于华北平原，河北省中部，保定市西北部，是白洋淀流域上游地区。地理座标：东经114°58′53"～115°32＇10"，北纬38°43＇56"～39°01＇53"之间。东邻徐水县，南邻清苑县，西邻顺平县。土地总面积718平方公里。县人民政府距北京139.5公里，距省会石家庄120公里，距保定市17.4公里，交通极为便利。
2004年，此县城全县辖4个建制镇、8个乡，245个行政村，约39万人，其中非农业人口4.3万人。县城人口总数为9.6万人，其中非农人口为3.1万人。
（2）水文地质
1) 地下水赋存类型
此县城地处太行山山麓，为冲洪积扇平原区。按水文地质分区，属于山前上部冲积扇潜水—承压水区，区内分为两个含水层组：
第一含水层组：埋深一般为10～20米，为潜水层，含水层厚5～10米，岩性为砂及砂砾石，以下有30～40米厚的较稳定的隔水层；
第二含水层组：埋深一般为40～60米，为承压层，含水层厚15～40米，岩性为砂砾卵石，底层距地表80～120米，以下有较稳定的隔水层，单井涌水量为30～180m3/h。
2) 地下水的补给
地下水主要补给为山前漕河、界河的侧向补给和接受大气降水的渗入，渠系田间入渗补给量，井灌回归补给量和境外侧向补给量等。深层淡水主要是越流补给和侧向补给，主要排泄为人工开采和下游径流。地下水资源较为丰富，地下水补给及汇水条件良好。经勘查此县共有地下水开采资源约为14220万m3/a。地下水质中等，富水性较强。pH值为7.5~8.1。地下水流向与地势基本相同，自西向东。
（3）气候现象
此县城属欧亚东部季风区温带半湿润地区，冬季盛行由大陆吹向海洋的干冷冬季风；夏季盛行由海洋吹向大陆的湿热夏季风；春秋季则为过渡性季节，常有南北风交替现象。因此此县城四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雪。
气温：年平均气温12.3℃。最热月为7月份，平均气温26.3℃；最冷月为1月份，
月平均气温-4.3℃，历史极端最高气温41.7℃，极端最低气温-23.4℃。平均年地面温度为14.5℃。
降雨量：降水有两个明显特点：一是年际变化大，二是年内降水分配不均。年平均降雨量582.8mm。年内降雨变化为一峰一谷型，冬季干旱少降雨，平均降雨量12mm，降雨量占年降雨量的2%；夏季炎热多雨，平均降雨量297.8mm，降雨量占年降雨量的74%。
日照：平均年日照时数为2722.7小时。
风：主导风向为东北风和西南风。历年平均风速2.3m/s，境内最大风速19.3m/s，静风率24.2%。
冰冻期和无霜期：境内土壤平均冰冻期为每年11月份至次年3月中旬，历年最大冻土深度66cm。初霜日平均在10月21日，最早出现在10月9日；终霜日平均在4月13日，最晚出现在4月26日。全年平均无霜期约为208天。
（4）水系及水资源
此县城境内共有槽河、界河等大小河六条，均系大清河水系白洋淀以上支流。
漕河：又名沙河，发源于保定西北部易县西南五回岭口子村北，经狼牙山脚下自本县龙门流入满城县境内，至东庄店入徐水，属季节性河流。漕河全长120余公里，总流域面积800平方公里，其中此县境内河段长28.8公里，流域面积231平方公里。近几年内，由于工业、生活废水的纳入，漕河水量增加，使地表径流常年存在。此县污水主要排入漕河。
界河：发源于易县东白银洼，流经沫源、顺平县，于西部山区车厂村入境，由章村村南流出。上游修有龙潭水库，地表径流至岭西附近潜入地下。界河全长110余公里，流域面积323.7平方公里，其中此县境内河段长43公里。
此外，还有龙泉河、侯河、白草沟、一亩泉，均流经此县城。
（5）地震
此县城西部位于华北断块的太行山隆起带北段东侧，东部位于华北断块的冀中凹陷次级构造和保定凹陷西侧。太行山山前断裂带呈东西向，从县城东侧穿过，是隆起带凹陷区的分界线。县城以西、以南及东北方向分别是紫荆关断裂、顺平断裂、徐水断裂。在这些断裂中，太行山断裂控制了该地区的地质构造活动。
此县城50年超越概率10%，地震烈度为6度。
1.2.2工程概况
此工程名称为某县城给水管网设计，规划年限为近期2010～2020年，远期为2020～2030年。
此县城城区为改善居民生活及工业生产用水条件，实施了一系列供水措施，已形成了一套给水系统，但由于缺乏统一规划设计，供水现状尚存在一些问题，主要表现在以下几个方面：
（1）集中供水能力低，不利于水资源的统一管理。
（2）给水系统不完善，采用水源井泵直供用户方式，未经消毒，供水水质得不到有效保证。
（3）自备水源井数众多，分散布置在市区各企事业单位内，不利于水资源的集中管理，造成地下水超采、滥采，跑、漏水现象严重。自备井管理不善，造成地下水受污染的机会增大，给水源防护带来极大困难。同时，大量自备井造成了电力能源、设备资金及运行管理费用的巨大浪费。
（4）部分配水管网严重老化，管网漏失量大，且管道管径偏小，而且随着城市的发展和人民生活水平的提高，这些问题势必加重。
（5）供水能力低，尤其在用水高峰期，供水的水量、水压不能满足工业生产及居民生活的要求。
改革开放以来，此县城镇人口猛增，工业企业迅速发展，同时其丰实的文物和旅游资源，为今后发展旅游业等第三产业提供了资源条件和契机，对经济的发展起着重要的促进作用，其地位的重要性必迅猛上升。
我国水资源日渐紧缺，人们节水意识随之逐渐增强，工业上节水工艺也逐渐被引进和实施，而其现状供水管网却存在上述诸多问题。因此其现状供水管网已不能满足人民日益提高的生活水平和满城县城的发展，给水管网工程设计建设势在必行。
2工程规模
2.1用水量预测
水量预测根据两种方法：单位面积法和人均综合指标法，最后取两种方法所得水量的平均值。
（1）单位面积法
Q d=qS（m3/d）
式中：q——城市单位建设用地最高日用水量指标(万m3/km2.d)；
S——城市建设用地总面积(km2)。
根据总规近期满城县建设用地为17.5km2，远期满城县建设用地为31.2km2。根据《城镇给水工程规划规范》(GB50282-98)，二区小城市单位建设用地用量水指标为0.3～0.6（万m3/km2.d），参考满城县现场调研的实际情况，近期取值为0.4，远期取值为0.6（万m3/km2.d），计算表格如表1：
最高日用水量计算表表1
（2）人均综合指标法
Q d＝qN （m3/d）
式中：q——居住区最高日用水量标准（m3/ca p.d）；
N——城镇设计居住人口(cap)。
按照《某县城总体规划》，人口增长率按46‰计。由此，2010年人口基数为12万，到2020年人口数增至18.81万，2030年人口数增至29.50万。
用水量预测见表2：
最高日用水量计算表表2
（3）最高日最高时用水量预测
Q h＝K h·Q d/86.4 (L/s)
式中：K h——时变化系数，取1.5。
将最高日最高时用水量做为给水管网设计的依据。
计算结果见表3：
最高日最高时用水量计算表表3
2.2工程规模
2.2.1总水量
根据《满城县县城总体规划》及近期的有关预测，规划城市总用水量规模：近期用水人数18.81万人(～2020年)，日用水量为11.883万m3/d；远期用水人数29.50万人(～2030年)，日用水量为18.21万m3/d。给水管网设计依据2030年的预测用水量设计。
2.2.2工程范围
规划年限为近期：2010～2020年，远期为2020～2030年。
规划范围为满城县城外环路以内，面积为31.2平方千米，总人口为29.50万人。
3管网设计
3.1管线布置原则
（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，要进行多方案技术经济比较；
（2）主次明确，先搞好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，节约工程投资于运行管理费用； （4）协调好与其他管道、电缆和道路工程的关系； （5）保证供水具有适当的安全可靠性； （6）尽量减少拆迁，少占农田； （7）管渠的施工、运行和维护方便；
（8）远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。 3.2设计公式及参数原则
（1）沿线流量计算 比流量计算：
q s ＝
h Q Q
L
-∑∑ 式中：qs ——比流量(L/s·m)；
Qd ——管网总用水量；
∑Q——大用户集中用水量总和(L/s)；
∑L——干管计算总长（m)。应考虑干管配水情况确定各管段计算长度。 沿线流量：ql ＝qs·L （L/s) 式中：L ——该管段的计算长（m)
（2）节点流量计算
管网中任一节点流量为：
q i ＝0.5∑q l
式中：q l ——与某I 个节点相关联的管段沿线流量（L/s)
（3）流量分配
在满足各节点连续性条件下Qi+∑qij＝0的基础上进行流量分配，但同时应考虑供水安全性和经济性，所以平行管应尽量分配相近数量的流量。
（4）管径的确定
v
q D π4=
式中：D ——管段直径（m) ；
q ——管段流量（m/s ）； v ——流速(m/s)；
流速按经济条件考虑，一般选v ＝0.7～1.5m/s 。 （5）管网平差计算
根据要求水头损失计算公式采用哈代·可罗斯法则列表进行管网平差计算。 1）水头损失计算公式采用公式：
22f v h L C R =或2
2f L v h D g
λ=
式中：f h ——沿程水头损失(m)；
v ——过水断面平均流速(m/s)；
R ——过水断面水力半径(m)； L ——管段长度(m)； D ——管段直径(m)；
C ——谢才系数；
g ——重力加速度(㎡/s)； λ——-沿程阻力系数。
2）参数计算公式采用海曾—威廉公式：
0.131.8520.14813.16w gD C q
λ=
式中：q —— 流量（m3/d ）；
w C ——海曾—威廉系数。 3）校正流量计算采用公式：
∑-?-
=?1n ij
ij i i q
s n h q
4）各管段流量计算采用公式 ：
()()21(1)(1)
ij ij s n q q q q =+-?
当各环闭合差精度小于0.5m ，大环闭合差小于1.0m ～1.5m 时，停止平差计算，消除闭合差，使各环闭合差等于零，然后分析计算结果。对管段水头损失和流量过大或过小的要适当调整管径重新平差计算。
3.3平差计算
3.3.1平差计算的必要性
供水是国计民生中不可缺少的一个重要环节，城市供水管网的可靠性将影响到社会生产和人民生活是否能够正常进行。供水管网平差计算的目的，就是依照一定的原则，将预测的规划期限内供水区域的用水量分配到整个供水管网中，通过对整个管网的水力平差计算，确定管段的流量和水头损失，以及节点的自由水头，从而校核管网的布置能否满足用户对水量、水压的要求，以保证管网设计的供水可靠性。 3.3.2流量分类
有一个给水水源流量860L/s,分三个集中流量点12L/s 、16L/s 、18L/s ，20 L/s 。 本工程管径≥DN300mm 采用球墨铸铁管，，管材比较如下。
目前，可用于供水行业的管材品种较多，输配水工程中常用的管材有：球墨铸铁管、PE 管、PVC-U 管、钢管和玻璃钢复合管等。
球墨铸铁管是铸铁管的一种。质量上要求铸铁管的球化等级控制为1-3级（球化率》
80%），因而材料本身的机械性
能得到了较好的改善，具有铁的本质、钢的性能。退火后的球墨铸铁管，其金相组织为铁素体加少量珠光体，机械性能良好，防腐性能优异、延展性能好，密封效果好，安装简易、主要用于市政、工矿企业给水、输气，输油等。
PE是聚乙烯塑料，最基础的一种塑料，塑料袋、保鲜膜等都是PE,HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。
但是PE管安装麻烦，需要专业焊机，施工速度慢。
PVC管
硬质聚氯乙烯管是指未加或加少量增塑剂的聚氯乙烯管，通常分为I，II，III 型。I型为普通硬质聚氯乙烯，II型为添加改性剂的UPVC，III型为具有良好的耐热性能的氯化PVC管材。
优点：(1)不溶于石油，矿物油等非极性溶剂，能耐一般的酸，碱侵蚀。(2)有良好的自熄性能。(3)符合饮用水卫生指标，已可达到自来水生饮的严格要求。(4)一般售价比镀锌管便宜30%，比球墨铸铁管材便宜40%，再加上产品重量轻，施工容易，工程总造价至少有20%以上的优势。
缺点：(1)不宜用于热水管道，可作生活用水供水管，但不宜作为直接饮用水供水管。
(2)受冲击时易脆裂。(3)某些低质假冒的UPVC管，在生产中加入了增塑剂，其可以造成介质污染，且大大缩短了UPVC管的老化期。
焊接钢管是延续在线出产，壁厚越厚，机组及溶接设备的投资就越大，它就越不具有经济性和适用性。壁厚越薄，它的投入产出比就会响应下降。该产物的工艺决议它的优缺陷，普通焊接钢管精度高、壁厚平均、管表里表亮光度高（钢板的外表品级决议的钢管外表亮度）、可恣意定尺。因而，它在高精度、中低压流体使用方面表现了它的经济性及美观性。焊接钢管出产工艺简略，出产效率高，本钱低，开展较快。螺旋焊管的强度普通比直缝焊管高，能用较窄的坯料出产管径较大的焊管，还可以用相同宽度的坯料出产管径分歧的焊管。然则与一样长度的直缝管比拟，焊缝长度添加30~100%，并且出产速度较低。因而，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则大多采用螺旋焊
3.3.3 流量分配原则
管段设计流量分配通常遵循下列原则。
(1)从一个或多个水源出发进行管段设计流量分配，使供水流量沿较短的距离输送
到整个管网的所有节点上，这一原则体现了供水的目的性；
(2)在遇到要向两个或两个以上方向上分配设计流量时，要向主要供水方向上分配
较多的流量，向次要供水方向上分配较少的流量，特别要注意不能出现逆向流，
这一原则体现了供水的经济型
(3)应确定两条或两条以上平行的主要供水方向，如从供水泵站至水塔或主要用水
区域等，并且应在各平行供水方向上分配相接近的较大流量，垂直于主要供水
方向上的管段也要分配一定的流量，使得主要供水方向的管段损坏时，流量可
通过这些管段绕道通过，这一原则体现了供水的可靠性。
由于实际管网的管线复杂，用水流量的分布千差万别，上述原则应结合具体情况
灵活运用。
3.3.4 消防校核
根据《建筑设计防火规范》，消防用水量按同一时间内火灾次数为2次，一次灭火用水量以45升/秒计。
消防采用与生活管道混合供水方式，火灾发生时，管网最不利点应满足0.1Mpa充实水柱。市政消防栓应沿街、道路靠近十字路口设置,间距不应超过120m，保护半径不大于150m，当道路宽度等于或超过60m时，宜在道路两侧设置消火栓，且距路边不应超过2m、距建（构）筑物外墙不宜小于5m。在主要交叉路口，必须设置消火栓。
市政消火栓规划建设时，应统一规格型号，一般为地上式室外消火栓。地上式消火栓应有一个直径为150毫米或100毫米和两个直径为65毫米的栓口。地下式消火栓应有直径为100毫米和65毫米的栓口各一个，并有明显标志。
3.3.5 事故校核
在管网最不利管段发生事故，按通过70%设计流量进行平差计算，选用管网中一管段为事故段，计算结果显示：最不利节点自由水头为28m，管网可满足全部用水点达到0.28MPa 以上的压力需求，且出口水头小于最高时出口水头。具体结果见管网事故时平差图。
3.3.6反算水源压力管网平差计算书平差基本数据
3.3.7消防校核
3.3.8 事故校核