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市政給水排水管道工程設計
摘 要:隨著經濟的發(fā)展和社會的進步,城市給排水工程越來越多,城市給排水工程是城市基礎設施的重要組成部分。做好城市給排水設計對于實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展來說非常重要。
關鍵詞:市政工程;給水排水管道工程;工程設計
引 言
城市給排水規(guī)劃設計質量直接關系到城市居民的生活質量和城市發(fā)展。目前,我國城市給排水設計中仍舊存在許多問題,這就要求工作人員做好市政給排水規(guī)劃設計,提高城市水資源的利用效率,實現(xiàn)現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展。
1 城市給排水系統(tǒng)的分類
1.1 生活用水系統(tǒng)
生活用水是城市居民正常生活的保障,生活用水是城市居民在生活中的各個環(huán)節(jié)所使用的水資源。其中包括衛(wèi)生間盥洗,沖洗衛(wèi)生器具,沐浴,洗衣,廚房洗滌等各個方面的用水。
1.2 輔助水系統(tǒng)
輔助水系統(tǒng)是城市給排水系統(tǒng)的重要組成部分,建筑中不但要供給生活用水,更要注重輔助水給水系統(tǒng)的設計過程,在當前設計過程中,由于人們對設計的不全面,使得輔助水系統(tǒng)經常成為擺設或者干脆不設計輔助水系統(tǒng)。
1.3 排水系統(tǒng)
排水系統(tǒng)也是城市發(fā)展中必不可少的一種基礎設施,是當前城市中各種污水排出的主要系統(tǒng)設備,更是防止在雨季的來臨時刻對各種雨水防洪的主要方式。其作用是給人們創(chuàng)造一個舒適安全的生存和生產環(huán)境,使城市生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質循環(huán)正常進行,維持生態(tài)平衡,保證可持續(xù)發(fā)展。
2 市政給水排水工程概況
根據(jù)調查分析,城市內的工業(yè)企業(yè)主要有以下幾種,A工廠,日用水量10000t/d,最大班用水量:4000t/班,工人總數(shù)3000人,分三班工作,最大班1200人,其中熱車間占30%,使用淋浴者占80%;一般車間使用淋浴者占20%。城市土質種類為粘土,地下水位深度為7m。城市河流最高水位:70m,最低水位:60m,常水位:65m。
3 給水管網設計與計算
3.1 給水管網布置及水廠選址
根據(jù)調查分析,城市的水量比較充足,且水質較好,有一條河流,可以作為生活飲用水水源。該城市的地勢相對比較平坦沒有太大的起伏變化。城市的街區(qū)分布比較均勻,城市中各工業(yè)企業(yè)對水質無特殊要求。因而采用統(tǒng)一的給水系統(tǒng)。城市給水管網的布置取決于城市的平面布置、水源、調節(jié)構筑物的位置、大用戶的分布等??紤]要點有以下:①定線時干管延伸方向應和二級泵站輸水到水池、水塔、大用戶的水流方向一致。干管的間距一般采用500~800m。②循水流方向,以最短的距離布置一條或數(shù)條干管,干管位置從用水量較大的街區(qū)通過。③干管盡量靠近大用戶,減少分配管的長度。④干管按照規(guī)劃道路定線,盡量避免在高級路面或重要道路下通過,盡量少穿越鐵路。減小今后檢修時的困難。⑤干管與干管之間的連接管使管網成環(huán)狀網。連接管的間距考慮在800~1000m左右。⑥力求以最短距離鋪設管線,降低管網的造價和供水能量費用。輸水管線走向應符合城市和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃要求,沿現(xiàn)有道路鋪設,有利于施工和維護。城市的輸水管和配水管采用鋼管(管徑≥1000mm時)和鑄鐵管。對水廠廠址的選擇,應根據(jù)下列要求,并且通過技術經濟比較來確定:①給水系統(tǒng)布局合理;②不受洪水威脅;③有較好的廢水排除條件;④有良好的工程地質條件;⑤有良好的衛(wèi)生環(huán)境,并便于設立防護地帶;⑥少拆遷,不占或少占良田;⑦施工、運行和維護方便。
3.2 給水管網設計計算
3.2.1 最高日用水量計算
一個城市的正常運行需要消耗大量的水資源,城市最高日用水量包括綜合生活用水、工業(yè)生產用水、職工生活用水及淋浴用水、市政用水、未預見用水和管網漏失水量。
通過查閱相關資料可以得出,城市的總人口72.9萬,位于二區(qū),為大城市,參考《給水排水管道系統(tǒng)》教材,取綜合生活用水定額為260L/(人・d)。用水普及率為100%。最高日綜合生活用水量Q1。Q1=qNf/1000;Q1為城市最高日綜合生活用水,m3/d;q為城市最高日綜合用水量定額,L/(cap.d);N為城市設計年限內計劃用水人口數(shù);設計十年內規(guī)劃人口數(shù)為90萬;f為城市自來水普及率,采用f=100%。Q1=qNf/1000=260×900=234000m3/d。
3.2.2 工業(yè)用水量
研究工業(yè)用水量對于市政給排水設計來說非常重要。
?。?)工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量Q2:工廠職工生活用水量采用一般車間每人每班25L,高溫車間每人每班35L計算.淋浴用水按一般車間每人每班40L,高溫車間每人每班60L計算。A工廠:工人總數(shù)3000人,熱車間人數(shù)3000×30%=900(人),使用淋浴人數(shù)900×80%=720(人)。普通車間人數(shù)3000×70%=2100(人),使用淋浴人數(shù)2100×20%=420(人)。QA=(900×35+2100×25+720×60+420×40)/1000=144(m3/d),工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量Q2,Q2=QA=144(m3/d)。
?。?)工業(yè)生產用水量Q3:Q3=10000(m3/d)。
3.2.3 市政用水量Q4
為了計算方便,文章將市政用水量設置為Q4,澆灑道路用水量一般為每平方米路面每次1.0~2.0L,每日兩到三次,這里取每日兩次。大面積綠化用水可采用1.5~4.0L/(m2・d)。Q4=(0.2×2511.1×104+592×104×2)×10-3=16862.2(m3/d)。
3.2.4 管網漏失水量Q5
根據(jù)以往的經驗總結,將管網漏失水量定為前四項用水量的10%。Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)×10%=26101(m3/d)。
3.2.5 城市的未預見水量Q6 按前五項用水量的8%計算,Q6=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)×8%=22968.6(m3/d)。
3.2.6 最高日用水量Qd
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=310075.8(m3/d)
3.2.7 最高時用水量
根據(jù)《給水排水管道系統(tǒng)》教材,最高日城市綜合用水的時變化系數(shù)Kh宜采用1.3~1.6,大中城市的用水比較均勻,Kh較小,可取下限。因此,Kh取1.3,最高時用水量為:Qh=Kh・Qd/24=16795.8m3/h=4665.5L/s。
4 污水管網設計與計算
排水系統(tǒng)氛圍合流制和分流制,排水系統(tǒng)的確定:合流制由于污水未經處理就排放,受納水體遭到嚴重污染,但合流制排水系統(tǒng)工程投資較低。分流制將雨水和污水分別在兩套或兩套以上管道系統(tǒng)內排放,該系統(tǒng)使污水收集和處理,使水的重復利用率提高,但工程投資較大。保定市擁有72.9萬多人,排水設施較完備且該城市雨量比較豐富,污水和雨水的流量相對較大,因此采用分流制排水系統(tǒng)。
4.1 污水設計流量計算
通常情況下,一個城市的污水主要來源于生活和工業(yè)兩個部分。查居民生活污水量定額,通常生活污水量為同周期給水量的80~90%,給水量平均日采用210L/(人・d),城市給水排水系統(tǒng)完善,則綜合生活污水定額為210×90%=189L/(人・d)。則生活污水Q=189×729000/86400=1594.69L/s,生活污水量總變化系數(shù)KZ=1.3。故Q1=1.3×1594.69=2073.1L/s。工廠排出的工業(yè)廢水作為集中流量排入污水管道,經過收集與城市污水管網匯合進入污水廠處理。
4.2 污水管道水力計算
由于管線太長,管路太多,為便于計算,選取其中的一條設計管1-2-3-4-5-6-7-8-9進行計算。
設計要求:
污水管道的設計應該在國家規(guī)范的允許下并結合工程的實際情況進行,我國規(guī)定,污水管道在街坊和廠區(qū)的最小管徑為200mm,在街道下的最小管徑為300mm。污水管道的埋設深度是指管道的內壁底部離開地面的垂直距離,亦稱管道埋深。街坊污水支管起點最小埋深至少為0.6~0.7m,干燥土壤中最大埋深不超過7~8m。污水干管流量計算見表3。
5 雨水管網設計與計算
5.1 雨水設計流量計算
5.1.1 該城市的平均徑流系數(shù)Ψav
5.1.2 單位面積的徑流
該設計區(qū)域街區(qū)面積較小采用地面集水時間t1=10min,匯水面積設計重現(xiàn)期T=1a,采用暗管排水m=2.0,將確定設計參數(shù)代入暴雨強度公式得:
5.2 雨水管道水力計算
該城市屬于大型城市,雨水量比較大故而采用管網回收直接排入河流的方式,其一是經濟適用,降低施工成本;其二充分考慮各因素,且雨水量大全部進污水廠不太現(xiàn)實。由于管線太長,環(huán)路太多,為便于計算,選取其中的一個完整的設計管段1-2-3-4-5-6-7-8-9進行計算。各管段匯水面積計算見表4。
6 結束語
綜上所述,在當前的歷史條件之下,城市給排水設計已成為城市建設中的重點,更是水資源循環(huán)利用的前提。在具體設計過程中,應本著理論聯(lián)系實際,做到工程量小、安全、高效三者統(tǒng)一的原則進行。
參考文獻
[1]潘學文.確保市政給排水工程施工質量的技術措施[J].China’s Foreign Trade,2011(16).
[2]胡文海.給排水工程管理探討[J].中國住宅設施,2009(06).
[3]李紅梅,李勇虎.市政給水排水管道不開槽設計及施工技術[J].價值工程,2012(32).
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