某城市给水工程毕业设计

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1、第1章 概 述1.1可行性方案的确定1、 水质的要求根据城市生活用水标准，生活用水要求无色无味，不含肉眼可见物，浊度低于3度，各项化学、物理、生物学指标均要满足要求。水压要求居民区：区楼层为7层，区楼层为7层要求的自由水压分别为32米，32米。工业生产用水的自由水压只需10米即可。2、 给水方案的初步确定根据设计原始资料和城市概况，综合考虑各种影响因素，初步选定如下两种方案1、 统一给水方案优点：（1）操作管理方便（2）在城市河流上游取水，水质较好缺点：（1）由于管网负担流量较大，增大管径，增加管网造价。 （2）管道损失大，所需水泵扬程大，年经营费用中电费高。 （3）由于企业用水水质较低，统一

2、供水势必造成药剂及过滤面积上的浪费。2、分区给水方案优点：（1）年动力费少，节约能量 （2）管网各部分水质，水压均有保证缺点：（1）输水管造价过高 （2）二泵站内水泵调度管理不便设计中是否考虑设置水塔来调节供需水量要进行比较后确定。由于水塔的设计容积极为庞大，造价高，且调节能力有一定限制，这与城市的发展是不适应的，水塔将逐步失去控制调节能力，因此水塔不予采用。1.2城市自然条件该城市位于河南地区，北部有一条自西向东的河流，城区西部有一条河流，水量充沛，水质良好。地形起伏不大，街坊分布比较均匀，该市属于亚热带季风气候，夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风。城市土壤种类为粘质砂土，冰冻线深度

3、1.2m；地下水位深度8.5m，年降水量836.6mm； 城市最高温度39.8，最低温度-8.7，年平均温度18.2；自来水厂处的土质种类砂质粘土；地下水位深度8.5m；地面水源情况：最大流量1330；最小流量520；最大流速3.6m/s；最低水位时的河宽26.8m，最高水位58.7m；常水位53.9m；最低水位44.6m。1.3城市建设规划该城市交通便利，一条河流经过市区，把城市分为二个区，区设计人口18.07万人，区14.28万人，合计人口总数32.35万人。该市有二个工厂和一个火车站，基本情况如下：（1） A 工厂：生产用水量 8000 m3 /d；工人总数 2400 人，分 3 班工作

4、，热车间占 15 %；第一班 800 人，使用淋浴者 240 人，其中热车间 120 人；第二班 800 人，使用淋浴者 240 人，其中热车间 120人；第三班 800 人，使用淋浴者 240 人，其中热车间 120 人。（2） B 工厂：生产用水量 10000 m3 /d；工人总数 4000 人，分 3 班工作，热车间占 10 %；第一班 1000 人，使用淋浴者 300 人，其中热车间 100 人；第二班 1500 人，使用淋浴者 350 人，其中热车间 150 人；第三班 1500 人，使用淋浴者 350 人，其中热车间 150 人。（3）火车站用水量 1200 m3/d。 1.4 工

5、程设计说明一、设计题目： 省 城市给水工程二、原始资料：1、 B 城市平面图，比例： 1：10000 2、城市分区及人口密度I区 390 人/公顷；II区 430 人/公顷； 3、该城居住区房屋的卫生设备情况：I区 室内有给排水设备及淋浴设备；II区 室内有给排水设备及淋浴设备；4、该城房屋的平均层次：I区 7 层；II区 7 层；5、工业用水情况：该城有下列工业企业，其位置在城市平面图（1） A 工厂：生产用水量 8000 m3 /d；工人总数 2400 人，分 3 班工作，热车间占 15 %；第一班 800 人，使用淋浴者 240 人，其中热车间 120 人；第二班 800 人，使用淋浴者

6、 240 人，其中热车间 120人；第三班 800 人，使用淋浴者 240 人，其中热车间 120 人。（2） B 工厂：生产用水量 10000 m3 /d；工人总数 4000 人，分 3 班工作，热车间占 10 %；第一班 1000 人，使用淋浴者 300 人，其中热车间 100 人；第二班 1500 人，使用淋浴者 350 人，其中热车间 150 人；第三班 1500 人，使用淋浴者 350 人，其中热车间 150 人。6、火车站用水量 1200 m3/d。7、自然概况：城市土壤种类 粘质砂土 ，冰冻线深度 1.2 m；地下水位深度 8.5 m，年降水量 836.6 mm；城市温度：最高温

7、度 39.8 ，最低温度 -8.7 ，年平均温度 18.2 ；主导风向：夏季 东南风 ，冬季 西北风 ；自来水厂处的土质种类 粘质砂土 ；地下水位深度 8.5 m；8、地面水源：（1）流量：最大流量 1300 m3/s；最小流量 520 m3/s。（2）最大流速 3.6 m/s。（3）水位：最高水位 58.7 m；常水位 53.9 m；最低水位 44.6 m。（4）最低水位时的河宽 26.8 m。9、水源水质分析结果：编 号名 称单 位分析结果1水的臭和味级无2混浊度mg/L809803色度度154总硬度mg/L99碳酸盐硬度mg/L60非碳酸盐硬度mg/L39钙硬度mg/L57镁硬度mg/L

8、425PH值6.87.46碱度mg/L1207溶解性固体mg/L2708水的温度最高温度28.7最低温度1.39细菌总数个/mL410010大肠杆菌个/mL36010、居住区生活用水量逐时变化：你设计选用的为（ D ）时间ABCDEFG011.041.101.503.002.141.851.17120.950.701.503.202.061.701.16230.950.901.502.502.031.381.18341.201.101.502.502.121.191.79451.651.300.503.503.081.542.82563.413.913.504.303.454.144.4867

9、6.846.614.504.505.506.286.14786.845.845.504.905.006.696.68896.217.046.255.905.406.365.869106.126.696.255.305.306.105.8510115.586.176.254.904.955.875.4411125.486.316.254.704.455.164.9812134.976.625.004.404.215.255.2813144.815.235.604.104.255.064.6614154.115.595.604.103.804.104.6515164.184.766.004.403

10、.314.255.0816174.524.246.004.303.804.554.5117184.935.995.504.304.054.345.4818195.146.975.004.504.404.195.5919205.665.664.504.505.704.655.3020215.803.054.304.506.304.804.5421224.912.013.004.206.354.273.2522233.051.423.004.205.804.172.5523241.650.791.503.302.552.111.56：第2章 设计水量设计用水量是根据设计年限内用水单位数，用水定额和

11、用水变化情况所预测的用户日用水总量，设计用水量包括下列用水；居民区生活用水量；工业企业生产用水量；工业企业工人生活和淋浴用水量公共建筑用水量城市绿化和浇洒绿地用水量；未预见水量和管网漏失水量；（7）消防用水量；该城市在河南省查表知综合生活用水定额为二区，人口总数不足50万，为中小城市，最高日综合生活用水定额为150240L/（cap.d）取180 L/（cap.d）用水普及率取100%，工业用水重复率为0。1. 居民区生活用水量=f=100%180（18.07+14.28）=58230 ( ）式中：f 为给水普及率，100%；为最高日综合生活用水定额，180，可参阅给排水设计手册1相关资料；为

12、设计年限内计划人口数。2. 工业企业用水量 A厂生产用水量：B厂生产用水量： 3.工业企业工人生活和淋浴用水对工厂生活和淋浴用水定额，查表知：一般车间：生活为25L/（人.班）；淋浴为40 L/（人.班）；高温车间：生活为35L/（人.班）；淋浴为60 L/（人.班）；A厂所有车间生活用水为：A厂所有车间淋浴用水为：B厂所有车间生活用水为：B厂所有车间淋浴用水为：所以企业生活和淋浴用水为：工业企业的淋浴用水放在每班下班后1小时内使用。4. 公共建筑用水量火车站为公共建筑 5.城市绿化和浇洒道路用水浇洒道路和绿化应根据用水量应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定。浇洒道路用水量一般为每平

13、方米路面每次1.02.0L，每日23次。大面积绿化用水量可采用1.54.0L/(d)。则城市绿化和浇洒道路用水为： 浇洒道路放在每天点，浇洒绿地放在每天点所以，总用水量：6. 未预见水量和管网漏失水量未预见用水量按（15%20%）计算，此时取20%.则 最高日设计用水量：最高日平均时： 7. 消防水量该城市人口不足50万，根据规范要求，一次灭火用水量采用标准，按一天2次灭火计，灭火时间2小时。则消防用水量：居住区生活用水逐时变化选用任务书中的D则最高时用水量为5.90%，最高时在8-9点。最高日用水量为：则时变化系数则最高时用水量为：时变化系数图略4.17%处的代表日平均供水量，使用分级供水，

14、第一级为从22点到6点，供水量为2.33%，第二级为从6点到22点，供水量为5.087%最高日泵站总供水量为2.33%8+5.08716=100%当最高日设计用水量为110000时，由于管网中不设水塔或者高位水池，供水泵站设计供水量为：110006.24%1000/3600=1906.67L/s=6864第3章 管网水力计算3.1管网布置的基本原则1. 管线应均匀地分布在整个给水区域内，满足用户对水量和水压方面的要求，并保持输送的水质不受污染。2. 供水安全可靠，当局部管线发生故障时，应保证不中断供水或尽可能缩小断水的范围。3. 供水布置应力求线路最短，并尽量减少穿越障碍物等，以减少特殊工程，

15、降低管网造价和经营管理费用。4. 应从现状入手，符合给水区域总体规划的要求，并为管网分期建设留有充分的发展余地。管网定线 干管定线时可按下列步骤和要求进行：1根据水源（二级泵站）、大用户或水塔等调节构筑物的位置确定供水区域的主要供水流向，即水源与大用户、调节构筑物的连线方向，以此控制干管的基本走向。2按主要流向确定接近平行布置得干管条数和大致位置，干管之间距一般为500800m左右。有时为了保证供水可靠，还应在干管和干管之间的适当位置设置连接管，（连通管）以形成环状管网，连接管的作用在于局部干管发生故障关闭时，干管与干管、连接管与连接管之间距的大小，主要取决于供水区域大小和供水的要求，一般在保

16、证要求的前提下，干管和连接管的数量尽量减少，以节约投资。3 按下列要求校核对干管（或连接管）的具体位置：(1)按规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下敷设，以利于施工和维护管理；(2)干管应从两侧用水量较大的街区通过，其延伸方向应与主要流向保持一致，并以最短距离到达主要用水区、大用户和调节构筑物（水塔或高地水池等），以提高干管的配水效率，降低工程造价和动力费用。(3)干管应尽可能布置在较高位置，以降低干管内的水压，增加管道的供水安全性。(4)管线在道路下的平面和高程应符合城镇或厂区管道综合设计的要求。4干管定线时，应该位将来反战和分期建设留有余地。考虑上述布置要求与本设计中城市的各种实际

17、相结合，对该城市管网进行了布置，组成了环状管网，共计7个环。具体布置情况见城市管网总平面图3.2节点流量计算设计采用统一供水方案。 管网图形由许多管段组成。沿线流量是指供给该管段两侧用户所需流量。节点流量是从沿线流量得出的并且假设是在节点集中流出的流量。在管网水力计算过程中，首先需求出沿线流量和节点流量。一、比流量计算1、干管线单位长度的流量，叫做比流量：式中： 为比流量，L / （sm）； Q 为管网总用水量，L / s； 为大用户集中用水量总和，L / s； 为干管总长度，m，不包括穿公共建筑物地区的管线；只有一侧配水的管线，长度按一半计算。2、统一供水系统比流量计算 最高时设计水量： 最

18、高时集中用水量有二个工厂和火车站：18438.8+1200227.3 干管比流量为 二、 节点流量计算 按比流量法对管网实际不均匀的配水情况进行简化后，管网中各管段小用户的配水情况均可作为沿程均匀泄流管路看待，即管网中任一管段内的流量，由两部分组成，一部分是沿本管段均匀泄出供给各用户的沿线流量，沿线呈直线减少；另一部分是通过本管段流到下游管段去的流量，沿线不发生变化，称为转输流量。取二者之和，所以管段起端到末端的流量沿线变化，这种变化的流量，不便于用来确定管径和水头损失，因此需要对其进行简化。简化方法是以变化的沿线流量折算为管段两端节点流出的流量，即节点流量。管网中任一节点上，往往连接几条管段

19、，因每一条管段都有一半沿线流量分到该节点，所以管网中任一节点流量，应等于连接于该节点上个管段的沿线流量总和的一半，可按下式计算： （L / s）如果整个给水区域内管网的比流量相同时，节点流量还可以作如下表达： （L / s） 统一供水沿线流量节点流量计算表：管道编号管道配水长度（m）管道沿线流量（L/S）节点设计流量计算（L/S）节点号集中流量沿线流量供水流量节点总流量1282083.36158.4558.452389090.482103.69103.693443043.71383.8783.874533033.55438.6338.635643043.71538.6338.636741542

20、.196104.96104.967847047.787109.54109.548952052.86850.3250.3291082083.36968.1168.11101131031.521076.7676.76111226026.431113.8928.9842.87121357057.951276.7676.76131461062.011394.5277.26171.78141534034.561448.2848.28151661062.0115118.8948.28167.17161768069.131682.8582.85171883084.3817156.56156.56181983

21、084.3818146.40146.4019133033.551958.9758.9721833033.553633033.5561889090.4871789090.4871038038.63121768069.13131634034.56合计143351457.30227.301457.30. 1684.603.3 流量分配及管径水头损失计算一、流量分配求出节点流量后就可以进行管网的流量分配，其目的在于确定管网中每一管段的计算流量，在管网计算中，它是一个很重要的环节。管网流量分配时，为保持水流的连续性，每一节点必须满足节点流量平衡条件：即流入人一节点的流量必须等于流离该节点的流量。若规定流

22、入节点的流量为负，流离节点的流量为正，则上述平衡条件可表示为：式中：为节点i的节点流量，L / s；为连接在节点i上的各管段流量，L / s。环状管网流量分配的方法和步骤：1、首先在管网图上确定出控制点的位置，并根据配水源、控制点、大用户及调节构筑物的位置确定管网的主要流向。2、参照管网主要流向拟定各管段的水流方向，使水流沿最近的路线输水到大用户和边远地区。3、从配水源到控制点、大用户、调节构筑物之间选定主要的平行供水路线（主要干管），主要干管条数视管网的布置情况而定。4、根据管网中各管线的地位和功能来分配流量。分配流量时，无论是从管网的起端开始，还是从管网的末端开始，都应满足下列条件：1）尽

23、量使平行的主要干管分配相近的流量，以免个别主要干管段损坏时，其余管线负荷过量，使管网流量减少过多；主要干管与次要干管相汇合时，主要干管应适当多分些流量；干管与干管之间的连接管，主要作用是干管损坏时，将水从一条干管转输至另一条，因此不应分配过大的流量，要有意识地少转输流量。2）各干管所通过的流量应沿管网主要流向逐渐减少，不要忽多忽少，更不要发生倒流。3）流量分配时，应满足节点流量平衡条件，即每一节点都应按的条件核对。按以上步骤和要求分配到各管段的流量，即为环状管网各管段的计算流量。这里应该指出，此流量为预分配值，可用来选定管径，其真正的流量数值，必须由管网平差结果给定。二、管径确定给水管网各管段

24、的管径，应按最高日最高用水时各段的计算流量来确定。当管段流量已知时，管径可按下式计算确定： （m）式中：q 为管段通过的计算流量，m3 / s； V 为管内流速，m / s。上式表明，管径不但与通过的计算流量有关，而且还与所选用的流速有关，只知道管道的流量，还不能确定管径，因此，必须首先选定流速。上式还可以看出，流量一定时，管径与流速的平方根成反比。如果流速选用的大一些，管径就会减小，相应的管网造价便可降低。但水头损失明显增加，所需的水泵扬程将增大，从而使经营管理费用增大，同时流速过大，管内压力高，因水锤现象引起的破坏作用也随之增大，因此限定其最高流速在2.53.0 m/s之内。相反若流速选用

25、的小一些，因管径增大，管网造价会增加。可是因水头损失减小，可节约电费，使经营管理费用降低。另外，流速长期过小对保持输送水的水质是不利的。若输送水的水质不稳定，会加剧水中杂质的沉淀及管内结垢，所以流速不能太小，一般不小于0.6m/s。因此管网造价和经营管理费用这两项经济因素是决定流速的关键。由前述可知，流速变化对这两项经济因素的影响趋势又恰好相反，所以必须兼顾考虑和优选，以获得最优解。具体目标是，按一定年限内（称投资偿还期）内，管网造价和经营费用之和为最小的流速，（简称经济流速）来确定管径。我国各地区因诸多经济因素的差别，其经济流速是不同的，设计实践中，在缺乏经济流速分析资料时，常采用平均经济流

26、速选择管径，即大口径管道经济流速较大，小口径管道的经济流速较小，其具体数值为：D=100400mm，采用v=0.60.9 m/s；D 400mm， 采用 v=0.91.4 m/s。3.4管网平差及水压校核一、统一供水系统管网平差结果整理结果：（1） 统一供水最高时平差结果：= 迭代次数= 9 = 环号= 1 闭合差= -.002 - 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) - 1 430 1000 1.11 -871.98 1.34 -.57 .0007 2 330 1100 .96 -910.61 .90 -.30 .00

27、03 3 430 800 1.46 735.36 2.61 1.12 .0015 4 330 800 .70 -353.56 .77 -.25 .0007 sqtotal= .106 dq= -.01 = 环号= 2 闭合差= -.049 - 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) - 1 890 800 .86 -434.56 1.12 -1.00 .0023 2 330 800 .70 353.56 .77 .25 .0007 3 890 500 .86 169.69 2.06 1.84 .0108 4 330 450

28、1.06 -168.56 3.46 -1.14 .0068 sqtotal= .106 dq= -.23 = 环号= 3 闭合差= -.026 - 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) - 1 820 600 .57 -162.31 .77 -.63 .0039 2 330 450 1.06 168.56 3.46 1.14 .0068 3 830 450 .28 -44.89 .31 -.26 .0058 4 330 500 .53 -103.86 .84 -.28 .0027 sqtotal= .106 dq= -.1

29、2 = 环号= 4 闭合差= -.039 - 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) - 1 890 500 .86 -169.69 2.06 -1.84 .0108 2 830 900 1.28 814.26 1.71 1.42 .0017 3 890 700 1.03 397.60 1.86 1.65 .0042 4 830 600 .84 -236.74 1.54 -1.28 .0054 sqtotal= .106 dq= -.18 = 环号= 5 闭合差= .001 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水

30、头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 470 500 .82 161.65 1.89 .89 .0055 2 520 500 .57 111.33 .95 .50 .0045 3 820 400 .34 43.22 .52 .42 .0098 4 380 400 1.16 -145.47 4.75 -1.81 .0124 sqtotal= .106 dq= .00 = 环号= 6 闭合差= -.007 - 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) - 1 890 700 1.03 -397.6

31、0 1.86 -1.65 .0042 2 380 400 1.16 145.47 4.75 1.81 .0124 3 310 450 .70 111.93 1.62 .50 .0045 4 520 350 .72 69.06 2.33 1.21 .0176 5 680 350 .79 -75.68 2.76 -1.88 .0248 sqtotal= .133 dq= -.03 = 环号= 7 闭合差= .002 - 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) - 1 680 700 1.04 -402.11 1.90 -1.29

32、 .0032 2 680 350 .79 75.68 2.76 1.88 .0248 3 570 400 .54 67.97 1.17 .67 .0098 4 340 400 1.01 -126.79 3.68 -1.25 .0099 sqtotal= .106 dq= .01 = 环号= 8 闭合差= .002 - 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) - 1 610 500 .98 -192.46 2.61 -1.59 .0083 2 340 400 1.01 126.79 3.68 1.25 .0099 3 610

33、250 .47 22.99 1.66 1.01 .0440 4 340 250 .52 -25.29 1.97 -.67 .0265 sqtotal= .106 dq= .01 =（2） 统一供水消防时平差结果：= 迭代次数=10 = 环号= 1 闭合差= -.003 - 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) - 1 430 1000 1.22 -961.05 1.36 -.59 .0006 2 330 1100 1.05 -999.68 1.07 -.35 .0004 3 430 800 1.54 776.29 2.91

34、 1.25 .0016 4 330 800 .79 -396.91 .95 -.31 .0008 sqtotal= .106 dq= -.01 = 环号= 2 闭合差= -.039 - 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) - 1 890 800 .96 -480.27 1.35 -1.20 .0025 2 330 800 .79 396.91 .95 .31 .0008 3 890 500 .91 179.39 2.29 2.04 .0114 4 330 450 1.08 -172.14 3.60 -1.19 .0069

35、 sqtotal= .106 dq= -.18 = 环号= 3 闭合差= -.026 - 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) - 1 820 600 .72 -204.44 1.17 -.96 .0047 2 330 450 1.08 172.14 3.60 1.19 .0069 3 830 450 .14 -22.02 .09 -.07 .0034 4 330 500 .41 -80.99 .54 -.18 .0022 sqtotal= .106 dq= -.12 = 环号= 4 闭合差= -.042 - 管段号 管长

36、 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) - 1 890 500 .91 -179.39 2.29 -2.04 .0114 2 830 900 1.30 823.85 1.75 1.45 .0018 3 890 700 1.06 406.41 1.93 1.72 .0042 4 830 600 .80 -227.15 1.42 -1.18 .0052 sqtotal= .106 dq= -.20 = 环号= 5 闭合差= -.004 - 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒)

37、(米) - 1 470 500 .82 161.88 1.89 .89 .0055 2 520 500 .57 111.56 .96 .50 .0045 3 820 400 .35 43.45 .52 .43 .0099 4 380 400 1.16 -146.02 4.79 -1.82 .0125 sqtotal= .106 dq= -.02 = 环号= 6 闭合差= -.010 - 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) - 1 890 700 1.06 -406.41 1.93 -1.72 .0042 2 380 400 1.16 146.02 4.79 1.82 .0125 3 310 450 .71 112.71 1.64 .51 .0045 4 520 350 .73 69.84 2.38 1.24 .0177 5 680 350 .78 -75.20 2.73 -1.85 .0247 sqtotal= .132 dq= -.04 =