1 给水管网工程设计

1 给水管网工程设计 • 城市给水系统的设计年限,应符合城市总体规划,近远期结合,以近期为主.一般近期宜采用5～10年,远期规划年限宜采用10～20年. • 给水系统设计时,首先须确定该系统在设计年限内达到的用水量.设计用水量由下列各部项组成: • (1)综合生活用水,包括居民生活用水和公共建筑及设施用水; • (2)工业企业生产用水和工作人员生活用水; • (3)消防用水; • (4)浇洒道路和绿地用水; • (5)未预计水量及管网漏失水量.

1．1 设计用水量及其调节计算 1．1．1 最高日设计用水量 1．最高日设计用水量定额（1）居民生活用水居民生活用水定额和综合生活用水定额（包括公共设施生活用水量）见《室外给水设计规范》（2）工业企业 1）

2) （3）消防用水：按《建筑设计防火规范》执行（4）其他用水 1）浇洒道路：1～2 L/m2 ·次，每日2～3 2）绿化：1.5～4 L/m2 ·d

2．最高日设计用水量计算Qd （1）城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）（2）工业企业生产用水量

（3）工业企业职工生活用水和淋浴用水量

（4）浇洒道路和绿化用水量

（5）未预见水量和管网漏失量 最高日设计用水量

3．消防用水量（校核时使用）

1．1．2 设计用水量变化及其调节计算 1．设计用水量变化规律的确定可用变化系数（粗略）或变化曲线（比较精确）。无详细资料时，可供参考。（1）最高日城市综合用水的时变化系数Kh宜采用 1.3～1.6，日变化系数Kd 1.1～1.5；（2）工业企业职工生活用水时变化系数为2.5～3.0。（3）工业生产用水可均匀分配。

2．调节容积计算 （1）请水池的容积

（2）水塔的容积

1．2 设计流量分配与管径设计 1．2．1 节点流量分配计算 1．沿线流量是指沿线分配给用户的流量。管网配水情况比较复杂，高峰流量各异。计算时加以简化。比流量法，假定小用水户的流量沿线均匀分布。（1）长度比流量假定水量沿管网长度均匀流出。管线单位长度上的配水流量，称为长度比流量，记作qcb。

则每一计算管段沿线流量记作qy为：

（2）面积比流量 假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为面积比流量，记作qmb。则每一计算管段沿线流量记作qy为：

每一管段所负担的供水面积可按分角线法和对角线法划分。每一管段所负担的供水面积可按分角线法和对角线法划分。

注意： 1）面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响，计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。 2）当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量应分别计算。 3）同一管网，比流量的大小随用水量变化而变化。各种工况下需分别计算。

2．节点流量 （1）集中流量（2）沿线流量划成节点流量

1．2．2 管段设计流量分配 目的：确定各管段中的流量，进而确定管段直径。流量分配要保持水流的连续性，每一节点必须满足节点流量的平衡条件：流入任一节点的流量等于流离该节点的流量，若以流入为“一”，流离为“+”，则∑Q=0。 1. 枝状网水流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有节点流量总和。

2. 环状网 流量分配有多种组合方案基本原则：满足供水可靠性前提下，兼顾经济性。

方法和步骤： • 确定控制点位置，管网主导流向； • 参照主导流向拟定各管段水流方向，以最短距离供水到大用户或边远地区； • 尽量使平行的主要干管分配相近的流量（防止某些管段负荷过重），连接管要少分配流量，满足沿线配水为限（主要作用是干管损坏时转输流量） • 各干管通过的流量沿主要流向逐渐减少，不要忽多忽少； • 可以起端开始或从末端，满足节点流量的平衡条件。 • 此分配值是预分配，用来选择管径，真正值由平差结果定。

重点主要内容 2 排水管网工程设计 • 污水管道系统设计 • 雨水管道系统设计 • 合流制管渠系统设计 • 排水管渠要求及附属构筑物 -----污水管道的设计步骤及注意事项 -----雨水管道的设计步骤及注意事项 -----合流制管道的使用条件、水力计算、改造途径等 -----排水管渠断面形式、接口、基础、附属构筑物等

2.1 污水管道系统设计 污水管道系统的设计步骤设计方案的确定设计资料的调查设计图纸的绘制设计计算

2.1.1 设计资料的调查及方案确定 设计资料调查设计任务资料：有关的法令、法规、制度；城市的总体规划及其他基础设施情况地形资料，包括地形图、等高线气象资料，包括气温、风向、降雨量等自然资料：水文资料，受纳水体流量、流速、洪水位地质资料，包括地下水位、地耐力、地震等级工程资料：道路、通讯、供水、供电、煤气等设计方案确定 ——包括排水体制的选择、排水系统的布置形式，应通过技术、经济比较，确定最优的方案

2.1.2 污水设计流量的计算 污水设计流量 ——指污水管道及其附属构筑物能保证通过的最大流量，设计流量包括生活污水量和工业废水量。居住区生活污水公共建筑生活污水生活污水设计流量工业企业生活污水及淋浴污水工业废水设计流量

2.1.2 污水设计流量的计算（续1） （1）居住区生活污水量计算式中：Q1——居住区生活污水设计流量，L/s； n——居住区生活污水量标准（L/(d.人)），按《室外排水设计规范》选用，欧洲的典型值为 200（L/(d.人)），美国的典型值为250~450 （L/(d.人)）； N——设计人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数选用； KZ——总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值

居住区生活污水排水定额 分区卫生设备情况一二三四五生活污水每人每日排水定额（L）室内有给水排水卫生设备，但无淋浴设备 55-90 60-95 65-100 65-100 55-90 室内有给水排水卫生设备和淋浴设备 90-125 100-140 110-150 120-160 100-140 室内有给水排水卫生设备，并有淋浴和集中热水供应 130-170 140-180 145-185 150-190 140-180 注：第一分区包括：黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北的一小部分，宁夏偏东的一部分；第二分区包括：北京、天津、河北、山东、山西、山西的大部分，甘肃、宁夏、辽宁的南部，河南北部，青海偏东和江苏偏北的一小部分；第三分区包括：上海、浙江的全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部、湖南、湖北的东部，河南南部；第四分区包括：广东、台湾的南部，广西的大部分，福建、云南的南部；第五分区包括：贵州的全部、四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃在秦岭以南的地区，广西偏北的一小部分

2.1.2 污水设计流量的计算（续1） （1）居住区生活污水量计算式中：Q1——居住区生活污水设计流量，L/s； n——居住区生活污水量标准（L/(d.人)），按《室外排水设计规范》选用，欧洲的典型值为 200（L/(d.人)），美国的典型值为250~450 （L/(d.人)）； N——设计人口数，按规划部门根据统计资料提供的参数选用； KZ——总变化系数，是最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值

KZ=Kd Kh Kd——日变化系数，是最大日污水量与平均日污水量的比值 Kh——时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s） 5 15 40 70 100 200 500 〉1000 总变化系数（KZ） 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3

2.1.2 污水设计流量的计算（续2） （2）公共建筑生活污水量计算式中：Q2——公共建筑生活污水设计流量，L/s； S——公共建筑生活污水量标准（L/(d.人)），一般按《室内给水排水和热水供应设计规范》推荐的参数选用，排水量大的建筑也可以通过调查或参考相近建筑选用。 Kh——时变化系数，是最大日最大时污水量与最大日平均时污水量的比值

2.1.2 污水设计流量的计算（续3） （3）工业企业生活污水及淋浴污水量计算式中：Q3——工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s； A1——一般车间最大班职工人数，人； A2——热车间最大班职工人数，人； B1——一般车间职工生活污水量标准，为25(L/(人.班))； B2——热车间职工生活污水量标准，为35(L/(人.班))； K1——一般车间生活污水量时变化系数，以3.0计； K2——热车间生活污水量时变化系数，以2.5计； C1——一般车间最大班使用淋浴的职工人数，人； C2——热车间最大班使用淋浴的职工人数，人； D1——一般车间的淋浴污水量标准，为40(L/(人.班))； D2——热车间的淋浴污水量标准，为60(L/(人.班))； T——每班工作时数，h。

2.1.2 污水设计流量的计算（续4） （4）工业废水设计流量计算式中：Q4——工业废水设计流量，L/s； m——生产过程中每单位产品的废水量标准， L/单位产品； M——产品的平均日产量； T——每日生产时数； KZ——总变化系数，与工业企业性质有关。

2.1.2 污水设计流量的计算（续5） Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q渗 Q渗指地下水渗入量，一般以单位管道延长米或单位服务面积公顷计算，日本规定采用经验数据，按每人每日最大污水量的10%-20%。

2.1.3 污水管道的水力计算 污水管道内水质特点：重力流非满流污水管道内水流特点近似均匀流《排水管网理论与计算》——周玉文、赵洪宾著

2.1.3 污水管道的水力计算（续1） 水力计算的基本公式式中：Q——流量，m3/s； ω——过水断面面积，m2； v——流速，m/s； R——水力半径（过水断面积与湿周的比值），m； I——水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）； C——流速系数，或谢才系数。 C值一般按曼宁公式计算，即 n——管壁粗糙系数

2.1.3 污水管道的水力计算（续2） 污水管道水力计算的设计数据设计充满度（h/D）设计流速（v）最小管径（D）最小设计坡度（i）

设计充满度（h/D） ——指设计流量下，管道内的有效水深与管径的比值。 h/D =1时，满流 D h h/D <1时，非满流《室外排水设计规范》规定，最大充满度为：管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大充满度（h/D） 200~300 350~450 500~900 ≥1000 0.55(0.60) 0.65(0.70) 0.70(0.75) 0.75(0.80)

为什么要做最大设计充满度的规定？ 1、预留一定的过水能力，防止水量变化的冲击，为未预见水量的增长留有余地； 2、有利于管道内的通风； 3、便于管道的疏通和维护管理。

设计流速 ——与设计流量和设计充满度相应的污水平均流速。最小设计流速：是保证管道内不发生淤积的流速，与污水中所含杂质有关；国外很多专家认为最小流速为0.6-0.75m/s，我国根据试验结果和运行经验确定最小流速为0.6m/s。最大设计流速：是保证管道不被冲刷破坏的流速，与管道材料有关；金属管道的最大流速为10m/s，非金属管道的最大流速为5m/s。 ***国内一些城市污水管道长期运行的情况说明，超过上述最高限值，并未发生冲刷管道的现象。

最小管径 1、为什么要规定最小管径？街坊管最小管径为200mm，街道管最小管径为300mm。 2、什么叫不计算管段？在管道起端由于流量较小，通过水力计算查得的管径小于最小管径，对于这样的管段可不用再进行其他的水力计算，而直接采用最小管径和相应的最小坡度，这样的管段称为不计算管段。

最小设计坡度 （1）（2）（3） ——相应于最小设计流速的坡度为最小设计坡度，最小设计坡度是保证不发生淤积时的坡度。规定：管径200mm的最小设计坡度为0.004；管径 300mm的最小设计坡度为0.003；管径400mm 的最小设计坡度为0.0015。

2.1.3 污水管道的水力计算（续3） 污水管道的埋设深度地面管道的埋设深度有两个意义：覆土厚度决定污水管道最小覆土厚度的因素有哪些？埋设深度地面荷载管道冰冻线的要求满足街坊管连接要求

2.1.3 污水管道的水力计算（续4） 污水管道水力计算的方法 1、需要确定的参数流量Q、管径D、坡度I、流速v、充满度h/D和埋深H。 2、确定方法首先根据已知资料，计算出流量Q，根据Q值可初步确定管径D；然后，根据Q、D值，求I、h/D、v值。在这三个未知数中，还需知道一个参数，才能求得另外两个，此时可以在三个参数中先假设一个值，比如流速为最小流速，或是坡度为最小坡度，或是充满度满足一定要求等，之后进行查表或查图，就可得出其余两个未知数；最后要进行校核，若得出的两个参数满足其规定的要求，则计算完成，若不满足要求，则需调整假设值，甚至管径D，重新进行计算。

2.1.4 污水管道的设计 确定排水区界，划分排水流域管道定线控制点确定和泵站的设置地点设计管段及设计流量的确定污水管道的衔接污水管道在街道上的位置

确定排水区界，划分排水流域 ——排水区界是污水排水系统设置的界限。 ——排水流域是指在排水区界内，按照一定要求所划分的不同排水区域。（通常根据等高线划分排水区域，在地形平坦地区可按照面积的大小进行划分。）

管道定线 ——在总平面图上确定污水管道的位置和走向。地形管道定线的影响因素污水厂和出水口的位置所采用的排水体制主干管布置在坚硬密实土壤中尽量少穿河流、铁路、山谷和高地管道定线时注意事项避免与地下构筑物交叉不宜敷设在繁忙、狭窄的街道下集中流量尽量排入上游

控制点确定和泵站设置地点 ——对管道系统的埋深起控制作用的地点，通常在管道起点或最低最远点。中途泵站泵站设置地点局部泵站总泵站

设计管段及设计流量 ——两个检查井之间，设计流量不变，且采用同样的管径和坡度的管段，称为一个设计管段。一般检查井的设置位置有：流量汇入的地方、管径变化的地方、转弯的地方、或在直管段管径长度较长时（30~70m）。本段流量 A B C D 设计流量转输流量 1 2 3 4 q 集中流量

式中：q1——设计管段的本段流量，L/s； F——设计管段服务的街坊面积，公顷； KZ——生活污水量总变化系数； q0——单位面积的本段平均流量，即比流量，L/s.公顷可用下式求得。式中：n——污水量标准，L/(人.d)； p——人口密度，人/公顷。

1 给水管网工程设计

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