给水排水管道系统课程设计23.docx
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给水排水管道系统课程设计23
第一章给水管网设计与计算
1.1给水管网布置及水厂选址
该城市有一条自西向东流的水量充沛,水质良好的河流,可以作为生活饮用水水源。
该城市的地势比较平坦没有太大的起伏变化。
城市的街区分布比较均匀,城市中各工业企业对水质无特殊要求。
因而采用统一的给水系统。
城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。
考虑要点有以下:
(1)给水系统布局合理;
(2)不受洪水威胁;
(3)有较好的废水排除条件;
(4)有良好的工程地质条件;
(5)有良好的卫生环境,并便于设立防护地带;
(6)少拆迁,不占或少占良田;
(7)施工、运行和维护方便。
输水管线走向应符合城市和工业企业规划要求,沿现有道路铺设,有利于施工和维护。
城市的输水管和配水管采用钢管(管径)1000mm时)和铸铁管。
对水厂厂址的选择,应根据下列要求,并且通过技术经济比较来确定:
(1)给水系统布局合理;
(2)不受洪水威胁;
(3)有较好的废水排除条件;
(4)有良好的工程地质条件;
(5)有良好的卫生环境,并便于设立防护地带;
(6)少拆迁,不占或少占良田;
(7)施工、运行和维护方便。
1.2给水管网设计计算
1.2.1最高日用水量计算
城市最高日用水量包括综合生活用水、工业生产用水、职工生活用水及淋浴用水、市政用水、未预见用水和管网漏失水量。
总人口的计算:
Ⅰ区街区面积:
2263.82公顷人口密度160人/公顷
Ⅱ区街区面积:
376.362公顷人口密度230人/公顷
总人口数N=2263.82*160+376.362*230=448774人
由原始资料知,许昌市在河南省,人口约为45万人,不足50万,查《室外排水设计规范》可知该城市位于二区,为中小城市。
综合生活用水定额采用200L/cap.d.用水普及率定为100%。
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/(cap.d);
N――城市设计年限内计划用水人口数;
f――城市自来水普及率,采用f=100%
Q1=qNf=200×448774/1000=89754.8m3/d
1.2.2工业用水量
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.
1.工人生活用水量:
A厂
Q=[(25*1200*70%+35*1200*30%)+(25*1800*70%+35*1800*30%)]/1000=84m3/d
B厂
Q=[(25*2000*70%+35*2000*30%)+(25*3000*70%+35*3000*30%)]/1000=140m3/d
合计:
Q'=224m3/d=9.33(m3/h)=2.59(L/s)
2.工人淋浴用水量:
A厂
Q=[(40*1200*70%*20%+60*1200*30%*80%)+(40*1800*70%*20%+60*1800*30%*80%)]/1000=60m3/d
B厂
Q=[(40*2000*70%*10%+60*2000*30%*80%)+(40*3000*70%*10%+60*3000*30%*80%)]/1000=100m3/d
合计:
Q"=60+100=160m3/d=53.3(m3/h)=14.8(L/s)
Q2=Q'+Q"=224+160=384m3/d=16(m3/h)=4.44(L/s)
1.2.3市政用水量Q4:
市政用水量不计,为零。
1.2.4城市的未预见水量和管网漏失水量Q5
按最高日用水量的20%计算。
综上所述,在设计年限以内城镇最高日设计用水量Qd为
Qd=0.2(Q1+Q2+Q3)=0.2*105863.82=21172.76m3/d
1.2.5最高日平均时和最高时设计用水量计算
时变化系数取为1.31
所以最高时用水量为Qh=khQd/24=1.31*127036.58/24=6512(m3/h)
1.3清水池调节容积
清水池调节容积按最高日用水量的10.23%计算
1.清水池的调节容积
W1=10.23%
127036.58=12996m3/d
2.自来水厂自用水量按最高日用水量的10%计
W2=127036.58*10%=12703.7m3/d
3.消防储水量(火灾延续时间按2h算,一次用水量按80L/s,同一时间火灾次数为三次)
W3=qfNT=80×3.6×3×2=1728m³
4.安全储水量
W4取73m3/d
则清水池有效容积W为:
W=(1+1/6)×(W1+W2+W3)
=12996+12703.7+1728+73=27500(m3/d)
取整数为:
W=27500m³
清水池的个数一般不少于两个,并能单独工作和分别放空。
如有特殊措施能保证供水要求时,亦可采用一个,但须分格或采取适当措施,以便清洗或检修时不间断供水。
本题取两个清水池,每座有效容积为14000,直径60m。
1.4管网水力计算
集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量或其他大用户的用水量,当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量,否则不计入集中用水量。
1.4.1最大时集中流量为:
火车站,工厂A、B为集中流量。
∑q=72+583+53.3+9.33=717.63(m3/h)
最高日最高时用水量Qh=kh×Qd/24=6512m3/h
1.4.2比流量计算:
qs=(Qh-∑q)/∑L=(6512-717.63)/51878=0.111692(m3/h/m)=0.0310L/(s.m)
Qh----为最高日最大用水量L/s;
∑q---为大用户集中流量L/s;
∑L---管网总的有效长度m
1.4.3沿线流量计算:
沿线流量计算数据见下表2-3:
表1-1沿线流量计算表
管段编号
管长/m
配比系数
管段计算长度/m
比流量
沿线流量
/L/(s*m)
/L/s
1~2
1019
1
1019
0.031
31.6
2~3
855
1
855
0.031
26.5
3~4
1390
1
1390
0.031
43.1
4~5
980
1
980
0.031
30.4
5~6
1380
1
1380
0.031
42.8
6~7
410
1
410
0.031
12.7
7~8
430
1
430
0.031
13.3
8~9
867
1
867
0.031
26.9
9~10
1310
1
1310
0.031
40.6
10~11
681
1
681
0.031
21.1
11~12
536
1
536
0.031
16.6
12~13
667
1
667
0.031
20.7
13~28
603
1
603
0.031
18.7
27~11
823
1
823
0.031
25.5
27~26
938
1
938
0.031
29.1
43~29
921
1
921
0.031
28.6
26~10
989
1
989
0.031
30.7
26~8
1055
1
1055
0.031
32.7
10~25
1042
1
1042
0.031
32.3
25~24
1049
1
1049
0.031
32.5
9~24
844
0.5
422
0.031
13.1
29~7
1550
1
1550
0.031
48.1
9~23
730
0.5
365
0.031
11.3
23~22
1142
1
1142
0.031
35.4
29~30
602
1
602
0.031
18.7
30~32
1264
1
1264
0.031
39.2
30~31
532
1
532
0.031
16.5
31~5
693
1
693
0.031
21.5
31~33
813
1
813
0.031
25.2
33~32
1015
1
1015
0.031
31.5
33~4
963
1
963
0.031
29.9
4~19
1032
1
1032
0.031
32
19~20
872
0.5
436
0.031
13.5
20~21
344
1
344
0.031
10.7
21~5
966
1
966
0.031
29.9
21~22
1195
1
1195
0.031
37
22~6
522
1
522
0.031
16.2
18~19
1312
0.5
656
0.031
20.3
3~18
855
1
855
0.031
26.5
2~16
880
1
880
0.031
27.3
1~14
850
1
850
0.031
26.4
14~16
688
1
688
0.031
21.3
14~15
537
1
537
0.031
16.6
15~17
1155
1
1155
0.031
35.8
17~46
1017
1
1017
0.031
31.5
46~16
1011
1
1011
0.031
31.3
35~36
908
1
908
0.031
28.1
36~37
588
0.5
294
0.031
9.1
37~45
919
1
919
0.031
28.5
45~38
819
1
819
0.031
25.4
38~39
587
1
587
0.031
18.2
39~35
863
1
863
0.031
26.8
34~35
643
1
643
0.031
19.9
34~42
549
1
549
0.031
17
39~40
1061
1
1061
0.031
32.9
40~41
820
1
820
0.031
25.4
41~44
1076
0.5
538
0.031
16.7
44~42
900
0.5
450
0.031
14
34~48
505
1
505
0.031
15.7
16~18
1426
0.5
713
0.031
22.1
总计
55752
51878
1608.2
1.4.4节点流量:
管段中任一点的节点流量等于该点相连各管段的沿线流量总和的一半α=0.5
计算结果见表:
表1-2节点流量计算表
节点
连接管段
节点流量/(L/s)
集中流量/(L/s)
节点总流量/(L/s)
1
1-2、1-14、1-47
39.3
39.3
2
1-2、2-3、2-16
42.7
42.7
3
3-2、3-4、3-18
48.1
48.1
4
4-3、4-5、4-19、4-33
67.7
67.7
5
5-4、5-6、5-31、5-21
62.3
62.3
6
6-5、6-7、6-22
35.9
35.9
7
7-6、7-8、7-29
37.1
37.1
8
8-7、8-9、8-26
36.5
36.5
9
9-8、9-10、9-24、9-23
46
46
10
10-9、10-11、10-25、10-26
62.4
62.4
11
11-10、11-12、11-27
31.6
31.6
12
12-11、12-13
18.7
122.3
141
13
13-12、13-28
19.7
19.7
14
14-1、14-16、14-15
32.2
32.2
15
15-14、15-17
26.2
20
46.2
16
16-14、16-46、16-18、16-2
51
51
17
17-15、17-46
33.7
33.7
18
18-3、18-16、18-19
34.5
34.5
19
19-18、19-4、19-20
32.9
32.9
20
20-19、20-21
12.1
12.1
21
21-20、21-5、21-22
38.8
38.8
22
22-21、22-6、22-23
44.3
44.3
23
23-9、23-22
23.4
23.4
24
24-25、24-9
22.8
22.8
25
25-24、25-10
32.4
32.4
26
26-8、26-10、26-27
46.3
46.3
27
27-26、27-11、27-28
43
43
28
28-27、28-13、28-43
41.8
41.8
29
29-43、29-7、29-30
47.7
47.7
30
30-29、30-32、30-31
37.2
37.2
31
31-30、31-5、31-33
31.6
31.6
32
32-33、32-30
35.4
35.4
33
33-32、33-31、33-4
43.3
43.3
34
34-35、34-42、34-48
26.3
26.3
35
35-34、35-39、35-36
37.4
37.4
36
36-35、36-37
18.6
18.6
37
37-36、37-45
18.8
18.8
38
38-39、38-45
21.8
21.8
39
39-38、39-35、39-40
39
39
40
40-39、40-41
29.2
29.2
41
41-40、41-44
21.1
57.2
78.3
42
42-44、42-34
15.5
15.5
43
43-29、28-43
31.1
31.1
44
44-41、44-42
15.4
15.4
45
45-38、45-37
27
27
46
46-16、46-17
31.4
31.4
47
1-47
10.3
10.3
48
48-34
11.1
11.1
合计
1611.5
199.5
1811
1.5管网平差
1.5.1环状管网流量分配计算
根据节点流量进行管段的流量分配
分配步骤:
(1)按照管网的主要方向,初步拟定个管段的水流方向,并选定整个管网的控制点。
(2)为可靠供水,从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线,这些平行干管中尽可能均匀的分配流量,并且满足节点流量平衡的条件。
(3)与干管线垂直的连接管,其作用主要是沟通平行干管之间的流量,有时起一些输水作用,有时只是就近供水到用户,平时流量不大,只有在干管损坏时才转输较大的流量,因此连接管中可以较少的分配流量。
1.5.2管径的确定
管径与设计流量的计算:
q=Av=
D=
设计中按经济流速来确定管径进行平差,确定实际管径。
表1-3平均经济流速与管径的确定
管径(mm)
平均经济流速(m/s)
D=100-400
0.6-0.9
D>=400
0.9-1.4
流量分配及管网平差结果见附表一管网平差结果。
1.5.3水压计算
管段起端的水压标高
和终端水压
与该管段的水头损失存在下列关系
=
+
节点水压标高
,自由水压
与该处地形标高
存在下列关
=
-
水压计算结果见所附等水压线图中的标注。
表1-4一区节点水压计算表
节点
节点地面
节点自由
节点水压
标高/m
水压/m
标高/m
1
77.34
35.56
112.9
2
77.59
33.77
111.36
3
77.72
31.77
109.49
4
78.07
29.12
107.19
5
78.29
26.96
105.25
6
78.98
25.35
104.33
7
78.49
24.5
102.99
8
78.2
23.99
102.19
9
78.11
23.14
101.25
10
77.69
21.34
99.03
11
77.63
20.78
98.41
12
77.61
20
97.61
13
77.5
20
97.5
14
78.4
34.4
112.8
15
78.38
33.36
111.74
16
79.15
33.24
112.39
17
79.99
32.76
112.75
18
80.08
31.25
111.33
19
81
29.52
110.52
20
81.64
27.71
109.35
21
80.94
27.03
107.97
22
80.83
25.2
106.03
23
79.7
23.87
103.57
24
79.04
21.51
100.55
25
77.91
21.04
98.95
26
77.66
22.37
100.03
27
77.43
21.13
98.56
28
77.36
20.56
97.92
29
77.46
23.88
101.34
30
77.17
24.9
102.07
31
77.4
25.91
103.31
32
65.5
26.45
91.95
33
77.04
27.61
104.65
43
77.26
22.67
99.93
46
80
32.61
112.61
表1-5二区节点水压计算表
节点
节点地面
标高/m
节点自由
水压/m
节点水压
标高/m
34
83.07
35.56
118.63
35
83.11
34.89
118
36
82
32.82
114.82
37
82.2
32.31
114.51
38
83.07
32.63
115.7
39
83.2
33.77
116.97
40
83.05
32.69
115.74
41
84.69
32
116.69
42
83.08
34.7
117.78
44
83.73
33.64
117.37
45
83.12
32.22
115.34
1.5.4二级泵站
由水压计算结果可知,所需二级泵站最低供水水压标高为112.9m和118.63m。
清水池地面标高75.0m。
设一个自来水厂,两个二级泵站分区供水。
清水池地面标高为75.0m,则平时供水时清水池的最低水位标高为
75+0.5+(4×14000)/(2×3.14×602)=78.00m
泵站内吸、压水管路的水头损失取3m,则
一区最高用水时所需二泵站总扬程为:
HP=(112.9-78.00+3)=44.90m
二区最高用水时所需二泵站总扬程为:
HP=(118.63-78.00+3)=50.63m
1.6消防校核
该市同一时间火灾次数为三次,一次灭火用水量为80L/S,从安全和经济角度考虑,失火点设在17节点和41节点及13节点处,消防时管网各节点的流量除17、41、13节点各附加80L/S的消防流量外,其余各节点的流量与最高时相同。
消防时管网平差及水压计算结果见附表。
一区校核总水压大于最高时总水压,需放大27-28段管径由300至400.再次管网平差校核后符合要求。
二区由于楼层较高,面积较小,最高时总水压满足消防校核。
1.7水泵的选择
水泵扬程:
Hp=55米和45米。
选用型号:
350S75B和350S44的水泵各2台,其中2用2备。
第二章截流式合流制管网设计与计算
2.1排水系统体制的确定
排水系统的体制主要有合流制和分流制两种基本方式。
鉴于该地区地面有一定的坡度倾向水体,排水管渠能以自流方式排入水体,中途不需设提升泵站;降雨量小;且污水雨水均需处理。
考虑采用截流式合流制排水系统。
截流式合流制排水系统的布置规划及检查井、溢流井、雨水口的布置如总平面图所示(由于面积较大,只详细画出了二区布置图)。
2.2设计流量计算
由于面积较大,只选取二区一小区域的截流式合流制干管AB进行计算。
查表知
查表知:
该市暴雨强度公式q=
;
设计重现期p=1a;
地面积水时间t1=10min;
平均径流系数ψ=(0.5*0.9+0.25*0.9+0.25*0.1)=0.7;
设计地区人口密度ρ=230人/hm2;
生活污水量定额n=160L/(人*d);
总变化系数Kz=1.5;
截流倍数n0=3;
管道起点埋深为1.75m;
出口处河流的平均水面标高为
该区域内有一个工业企业,其工业废水量按2000m3/d为23.1L/s;
该工厂工人生活污水设计流量为
Q1=
=13.7L/s
淋浴污水设计流量为
Q2=
=24L/s
计算方法及步骤如下:
1.划分并计算各设计管段及汇水面积,见下表:
管段编号
管长/m
汇水面积/hm2
面积编号
本段面积
转输面积
总汇水面积
1~2
350
F1
12
0
12
2~3
297
F2
12.4
12
24.4
3~4
194
F3
6.65
24.4
31.05
4~5
354
F4
6.65
31.05
37.7
5~6
143
F5
7.15
37.7
44.85
6~7
139
F6
7.1
44.85
51.95
表2-1汇水面积计算表
2.各检查井处的设计地面标高见下表
表2-2:
检查井处的设计地面标高
检查井编号
地面标高/m
检查井编号
地面标高/m
1
84.97
5
84.01
2
84.7
6
83.82
3
84.52
7
83.65
4
84.31
2.计算生活污水比流量qs
qs=160×230/86400=0.426(L/s)hm2
则生活污水设计流量为
Qs=qsFKz=0.426FKz(L/s)
3.确定单位面积径流量q0并计算雨水设计流量
单位面积流量为
q0=ψq=0.7×
=
根据上述结果,列表计算各设计管段的设计流量
Q1~2
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