某城镇给水工程(15000m3d)设计计算书

目 录

中文摘要 ......................................... 错误！未定义书签。 英文摘要 ......................................... 错误！未定义书签。 1 绪 论 ......................................................... 3 2 设计资料 ....................................................... 3

2.1 设计缘由 ................................................... 3 2.2 主要设计数据 ............................................... 4 2.3 设计提交成果 ............................................... 8 3 设计用水量 .................................................... 9

3.1 设计用水量组成 ............................................. 9 3.2 设计用水量计算 ............................................. 9 3.3 取水构筑物、输水管线、一级泵站和净水厂设计流量 ............ 11 3.4 配水管网和二级泵站设计流量 ................................ 11 4 取水工程 ...................................................... 13

4.1 取水构筑物位置选择 ........................................ 13 4.2 取水构筑物型式的确定 ...................................... 13 4.3 取水构筑物设计 ............................................ 13 4.4 输水管线设计 .............................................. 24 5 净水厂设计 .................................................... 25

5.1 设计水质 .................................................. 25 5.2 给水处理设计方案 .......................................... 25 5.3 混凝处理 .................................................. 27 5.4 折板絮凝池 ................................................ 30 5.6 沉淀池设计 ................................................ 36 5.7 普通快滤池 ................................................ 42 5.8 消毒设施设计 .............................................. 51 5.9 清水池设计 ................................................ 53 5.10 辅助建筑物设计 ........................................... 56

5.11 净水厂平面布置 ........................................... 57 5.12 净水厂高程布置 ........................................... 59 6 二级泵站的设计 ................................................ 63

6.1 设计水量 .................................................. 63 6.2 水泵选择 .................................................. 63 7 配水工程 ...................................................... 60

7.1 选线布置原则 .............................................. 657.2 管材选择 .................................................. 657.3 节点流量 .................................................. 667.4 设计管径 .................................................. 687.5 水力计算 .................................................. 697.6 管道附属设施 .............................................. 947.7 管道敷设 .................................................. 94结论 ............................................................. 95谢辞 ............................................................. 96[参考文献] ....................................................... 97

某城镇给水工程(15000m/d)设计(方案四)

摘 要：该设计供水规模为15000m3/d。整个设计工程包括三大部分：取水工程、

3

关键词：

输配水工程和净水工程。取水工程是以红丰水库为水源的地表水取水工程，取水地点位于河流弯道凹岸。构筑物形式采用岸边式固定取水构筑物。输配水工程包括输水管道设计、配水管网的定线和管网的水力计算。给水系统为水质和水压统一给水系统，为保证供水安全性主要采用环状网，部分村镇用树状网连接。配水管网计算采用鸿业市政管线软件辅助计算，可以提高计算速度和计算结果的精确度。净水工程设计即净水厂设计，净水厂处理工艺流程采用常规地表水处理工艺，即“混凝、沉淀、过滤、消毒”。混凝剂选用聚合氯化铝，源水经折板絮凝池、斜管沉淀池、普通快滤池，最后投加液氯消毒处理后，出厂水达到饮用水要求。

取水工程；输配水工程；净水厂设计；鸿业CAD管网水力计算

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Design of water supply project（15000m/d）

for a town（option four）

Abstract：This project is designed for a total volume of 15000 cubic meters every

day.The whole project consists of three parts: water intake project, water delivery and disputation project and water treatment project.The water intake project use surface water sourced from Hongfeng Reservoir and locates at the inner bank of the river curve as the riverside intake structure.The water delivery and disputation project is made up of delivery pipe design, water distribution network design and pipe network hydraulic calculation.The water supply system provide an inseparate water quality and water pressure.In order to ensure safety of water supply,most towns and villages are link up as loop pipe networks,except those rural areas.I work out the pipe network hydraulic calculation with Hongye CAD aid software thus to accomplish such large project of high-accuracy requirements.The process craft in the water treatment plant uses conventional process,that is coagulation-sedimentation-filter-disinfection.PAC is used as coagulant.The process of flocculation carries on in the grid flocculating tank. Sedimentation carries on in an inclined tube sediment tank. Filter adopts the common quick filter. In the end chlorine is added to disinfect. After a series of process above, water can reach the standard of drinking water.

3

Keywords：water intake project;water delivery and disputation project; water treatment

plant design; Hongye CAD aid software

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1 绪 论

随着我国经济的高速发展，人民生活水平的显著提高，如何解决水资源的匮乏、安全问题一直是困扰水处理工作者的一个难题。给水工程中管网的设计布置是极其重要的。平差与优化计算是做城市给水管网设计中不可或缺的重要环节。手工计算十分繁琐，而利用计算机管网计算辅助软件进行管网流量初分和管网平差计算较为方便。按照规定在地形图上进行管网定线，下来进行数据的准备，当数据准备工作结束时即可着手进行管网流量初分与管网平差计算。

另一方面，饮用水的安全问题也很重要，人们对源水进行一系列处理后饮用。在20世纪初，饮用水净化技术已基本上形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法，即：混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。本设计中根据水源水质分析，采用常规处理工艺，出水即可达到饮用标准。

2 设计资料

2.1 设计缘由

CH自来水供水工程位于某省东部CH镇，该镇地处苏皖两省交界处，是安徽到江苏的交通要道，特别是该镇工业新区，属南京一小时都市圈。104国道贯穿全境，距南京长江大桥15公里、南京高新技术开发区和京沪铁路货物中转站8公里、沪宁洛高速公路来安出口处和宁淮高速公路浦口出口处4公里、南京禄口国际机场48公里、南京新生圩港30公里，滁河、来河、清流河在此交汇，直达长江，汊河港和规划中的汊河文山码头常年通航，单船最大通航能力可达600吨，南京602路公交车直达汊河码头。该镇是安徽省委、省政府实施东向发展战略重点扶持的三大集镇之一。

但是目前该镇没有自来水厂。农民主要依靠自家的小水窖吃水，水中含砷量严重超标，域内居民饮用苦咸水、饮用污染严重地表水、地下水等，由于饮用了污染的水源，造成农民患呼吸道、消化道疾病、肝胆结石病较多。工业新区由于缺水和水质的问题，已经受到严重制约，该县政府注意到事情的严重性，结合国家2007—2011年农村饮水安全项目，集中精力新建CH自来水厂供水工程。

3

CH自来水厂供水工程位于水口镇西王村西王村民组、104国道东侧，距离来安县城区约20km，水厂供水区域为汊河镇（包括原相官镇）、水口镇（包括原武集乡）和大英镇3个乡镇，根据农村饮水安全情况调查报告，截止2006年底，汊河水厂供水范围内饮水不安全人口数为50350人。

2.2 主要设计数据

2.2.1 人口

根据《来安县2007～2011年农村饮水安全项目可行性研究报告》和来安县水利局的意见，来安县农村饮水安全项目2007年度解决汊河镇1.52万人（其中：原汊河镇13337人，原相官镇1863人）的饮水安全问题；2008年度解决汊河镇（原相官镇）3677人、水口镇7368人、合计11045人的饮水安全问题；2009年度解决水口镇（包括原武集乡）15145人、大英镇8960人、合计24105人的饮水安全问题。本次初步设计一并考虑全部的50350饮水不安全人口的饮水问题，三年的实施计划一起考虑，整个工程一次性建成。近年来来安县的人口自然增长率6‰。

汊河水厂设计解决汊河、水口、大英三镇共50350人的饮水安全问题。截至2006年底汊河项目区农村饮水不安全人口分布详见表2.1。

表2.1 汊河项目区农村饮水不安全人口统计表（2006年底）

乡镇 村名 江青圩 汊河 街西 黄牌 人数（人） 1388 1590 256 1358 1327 136 327 735 1231 1119 329 乡镇 村名 夹埂 永红 渡口 罗圩 人数（人） 356 986 967 654 887 271 179 255 630 586 266 汊河镇董青 航运公司 渔业 温楼 徐郢 张堡 程集 水口镇周球 新河 山尧 杨郢 西王 红土 拥东

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胡庄 200 拥巷 333 续表2.1

延塘 冯郢 唐东 唐西 花郢 秦庄 双庙 文东 坝东 308 246 339 236 329 455 377 287 166 598 350 600 713 227 320 330 530 980 670 520 300 2625 862 1080 429 530 443 417 中路 八墩 十二里半居委会 水口居委会 水口 高庄 新民 上蔡 水东 叶湾 418 98 282 816 1028 1236 762 644 419 949 783 586 861 1206 552 1245 326 833 917 221 1760 201 257 422 438 430 536 491 汊河镇汪波荡农场 高明 储茂 板桥 新城 王来 龙王 大雅 相官 黄青 花园 小圩 大英居委会 童郢 水口镇清水 古井 河西 水西 查桥 武集 余巷 枣林 高隍 东岳 油坊 金刚 周山 任桥 大英镇大英 广洋 东柳 五岔 蔡桥 大英镇夏青 大黄 广佛 四合

2.2.2 设计年限

供水工程的设计使用年限为15年。 2.2.3 设计供水规模

5

本设计拟按照150002.2.4工程企业用水

规模进行设计。

汊河自来水厂供水范围内的用水大户如下表2.2所示

表2.2 用水大户用水量表

用水单位 汊河工业新区 汊河中学 水口凤还巢创业园 大英大米厂 十二里半食品厂 最高日用水量（1200 600 1100 400 500 ） 时变化系数 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 2.2.5 气象

项目区属北亚热带向暖温带过渡的湿润半湿润地区，气候温和，雨热同季，四季分明，光照充足，季风气候明显。年平均气温14.9℃，最高气温40℃，最低气温－16℃；多年平均无霜期217天，平均日照时数2230小时；多年平均相对湿度75.3％，最大是7月，相对湿度81.6％，最低是12月，相对湿度70.5％；多年平均降水量1042mm，年最大降水量1667.1mm（1991年），年最小降水量513.5mm（1994年），其中汛期降雨量约占全年的70％，平均梅雨期23天，平均风速3.2～3.5m/s，最大风速10.0～12.0m/s，大风日数多年平均20d左右，风向冬季偏北风，夏季偏南风，春秋两季是风向的转换季节。

2.2.6项目区地形情况

汊河自来水厂供水范围内的地形地貌相对较为复杂，兼有圩区（平原）、岗丘区，中间高，四周低。山头王等地方高程在40米左右，是整个供水范围中地形最高的地方，杨郢、草楼等地的高程在20米左右，供水范围内大多数地形高程都在20米左右。江波荡等地地形最低，高程在6米左右。

2.2.7水源地

由于过境的滁河、来河水质严重污染，不宜作为饮用水源，根据来安县水利局的意见，此次项目采用红丰水库的水作为水源。根据汊河自来水厂工程水源确定为红丰水库。红丰水库位于来安县东南部的施官镇与水口镇交界处，是一座中型水库。集水面积31.3平方公里，总库容1355万m3。兴利水位27.5米，兴利库容745万m3；

6

设计洪水位28.66米；校核洪水位29.18米；死水位22.5米，死库容85万m3。

2.2.8红丰水库水质指标

表2.3 原水水质指标一览表

检测项目 色度（度） 混浊度（度） 臭和味 pH 总硬度（以CaCO3计）（mg/L） 锰（mg/L） 铁（mg/L） 铜（mg/L） 锌（mg/L） 挥发性酚 砷（mg/L） 硫酸盐（mg/L） 氰化物（mg/L） 氟化物（mg/L） 铅（mg/L） 汞（mg/L） 铬（mg/L） 硝酸盐氮（mg/L）（以N计） 氨氮（mg/L） 氯化物（mg/L） 耗氧量（mg/L）（以O计） 大肠菌群（MPN/100mL） 检测结果 5 1 无 7.2 124 <0.1 <0.05 <0.02 <0.1 <0.002 0.02 0.02 <0.002 0.2 <0.01 <0.001 <0.005 2.5 <0.07 28 3.6 5.1 2.2.9地形图

（1）万分之一地形图（自己拼图）。 （2）自来水厂地形图。 （3）取水头部地形图。 （4）输水管线的带状图。

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2.3 设计提交成果

（1）设计报告一份（3到4万字）。 （2）图纸共10张

输水管线总布置图1张一号图； 穿越天然气管线设计详图1张二号图； 管网总布置图 1 张一号图（绘在地形图上）；

管网计算结果图3 张一号图（最高时，事故时，消防时各1张）； 一级泵站布置图1张一号图；

净水厂总布置图2张一号图（包括平面布置图和高程布置）； 普通快滤池布置图 1 张一号图。

（3）翻译外文资料一份，要求译文≥5000汉字，并上交原文和译文。

8

3 设计用水量

3.1 设计用水量组成

设计用水量是根据设计年限内用水单位数、用水定额和用水变化情况所预测的用户用水总量，但不包括工业企业自备水源所供应的水量，城市设计用水量按照最高日用水量计算。设计用水量应根据下列各种用水确定：

（1）综合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）； （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）未预见用水量及管网漏失水量。

考虑到该城镇的用水现状和总体规划要求，在上述用水量的基础上另考虑工副业用水量和水庭院用水量，对允许短时间间断供水的村镇，当上述用水量之和高于消防用水量时，确定供水规模可不单列消防用水量。本设计供水工程的设计使用年限取为15年。

式中

——设计用水量（——居民生活用水量（——公共建筑用水量（——企业用水量（——工副业用水量（——庭院用水量（

）； ）； ）；

）；

）；

）； ）；

——未预见用水及管网漏失水量（

3.2 设计用水量计算

9

（1）居民生活用水量

（3-2）

式中 ——现状常住人口数；

——设计年限内人口自然增长率，取6‰； ——工程设计年限，取15a；

——最高日居民生活用水定额，取120L/(人·d)。

（2）公共建筑用水量

根据《村镇供水工程技术规范》（sl310-2004），当缺乏资料时，公共建筑用水量可按居民生活用水量的5%~25%进行估算，其中村庄为5%~10%，集镇为10%~15%，建制镇为10%~25%。本次设计中取值为10%。

（3）企业用水量

汊河自来水厂供水范围内的用水大户如表3.1所示

表3.1 用水大户用水量表

（3-3）

用水单位 汊河工业新区 汊河中学 水口凤还巢创业园 大英大米厂 十二里半食品厂 最高日用水量（1200 600 1100 400 500 ） 时变化系数 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3

式中

——汊河工业新区用水量（——汊和中学用水量（

）；

（3-4）

）；

）；

——水口凤还巢企业园用水量（

10

——大英米厂用水量（）；

）。

——十二里办食品厂用水量（

（4）工副业用水量

依据现状和发展规划用水量合理确定，取居民生活用水量的15%。

（5）庭院用水量

庭院用水量取居民生活用水量的15%。

（6）未预见用水及管网漏失水量

根据《村镇供水工程技术规范》（sl310-2004），管网漏失水量及未预见水量，宜按上述用水量之和的10%~25%取值，本设计中取值为15%。

则设计用水量 故本次设计供水规模取

。

（3-7）

（3-6） （3-5）

3.3 取水构筑物、输水管线、一级泵站和净水厂设计流量

取水构筑物、输水管线、一级泵站和净水厂设计水量按最高日平均时流量加上水厂自用水量计算。

式中 ——水厂设计水量（

——供水规模（

）； ）；

（3-8）

——水厂自用水系数，一般在1.05~1.10之间，取1.05。

3.4 配水管网和二级泵站设计流量

11

配水管网按最高日最高时用水量计，由于管网内不设水塔或高地水池，为了保证所需的水量和水压，二级泵站的供水量应按最高日最高时用水量计算。

式中

——配水管网或二级泵站的设计流量（——供水规模（

）；

）；

（3-9）

——水厂自用水系数，按《村镇供水工程技术规范》（sl310-2004），为

1.6~2.0，取1.6；

——大用户集中用水量（），如表3.1所示；

——大用户用水时变化系数，如表3.1所示。

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4 取水工程

4.1 取水构筑物位置选择

取水构筑物应保证在枯水季节仍能取水，并满足在设计枯水保证率下取得所需的设计水量。保证率对于工业企业的水源不低于90—97% 。城市供水的水源，一般可采用90—97%；取水构筑物位置的选择应全面掌握河流的特性。

取水构筑物选在红丰水库岸边，取水地点位于河流弯道凹岸。根据水位变化情况，采用固定式取水构筑物。又因月平均流量变化较大，故采用岸边式取水构筑物。

4.2 取水构筑物型式的确定

采用岸边合建式取水构筑物，河水经过进水孔进入进水间的进水室，再经过格网进入吸水室，然后由水泵抽送至水厂。在进水孔上设置格栅用于拦截水中细水的漂浮物。

合建式的优点是布置紧凑，占地面积水，水泵吸水管路短，运行管理方便，但土建结构复杂，施工较困难。

4.3 取水构筑物设计

4.3.1 设计参数

本设计为一级泵站，按24小时连续工作，考虑水厂自用水量下最高时供水工况流量

。采用同集水井合建的形式，泵

房布置设计为安装卧式离心泵的矩形半地下式取水泵房。泵房与集水井布置在同一高程，由地形图得高程为29.55m。水库兴利水位27.50m，洪水位标高为29.18m，枯水位标高为22.50m。泵站到净水厂的输水干管全长为15654m。由于水源水位变化

，故进水孔设置上下2层，上层进水孔至少在兴利水位以下1.5米，

选用25.50m；下层进水孔的下缘至少高出河底0.5米，上缘至少应在设计水位以下

13

0.3米，选用21.50m。

4.3.2 设计扬程

取水泵房输水至净水厂时的水泵扬程H为

式中

（4-1）

——净扬程，吸水井最低水位与净水厂前端处理构筑物即絮凝池最高

水位之差；

——泵站内管路总水头损失；

——输水管路总水头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失，其中

局部水头损失按沿程损失的10%计算；

——富余水头。

4.3.2.1 水泵所需静扬程

水库枯水位标高为22.5m，洪水位标高为29.18m，净水厂前端构筑物絮凝池最高水位为35.83m，故净扬程为

洪水位时 枯水位时

4.3.2.2 输水干管中的水头损失

输水管路设一根，采用DN600，流速为0.64m/s，输水管长为15654m。本设计中输水管线采用混凝土管，n=0.013，水力坡度

（4-2）

输水管路水头损失为

取泵房内管路总水头损失为2.0m，富余水头为2.0m。故水泵设计扬程为 设计洪水位时 设计枯水位时 4.3.3 水泵机组的选择 4.3.3.1 水泵选择原则

（1）首先要满足最高供水工况的流量和扬程要求，并使所选水泵特性曲线的高

（4-3）

14

效率范围尽量平缓，对特殊工况，必要时另设专用水泵来满足其要求；

（2）尽可能选用同型号水泵；或扬程相近、流量大小搭配的泵； （3）应考虑近远期结合，一般考虑远期增加水泵台数或换装大泵；

（4）一般尽量减少水泵台数，选用效率较高的大泵，但亦要考虑运行调度方便，适当配置小泵，通常取水泵房至少需设2台，送水泵房至少2~3台（不包括备用泵）；

（5）泵应在高效率段运用；

（6）尽可能选用允许吸上阵空度值大或必需气蚀余量值小的泵，以提高水泵安装高度，减少泵房埋深，降低造价。

4.3.3.2 水泵选型

根据所需水泵的扬程和流量，查《给排水设计手册—第11册》选取2台300S32型水泵，一用一备。其水泵参数及外形安装尺寸如下：

表4.1 300S32型水泵参数

流量Q型号 （612 790 900 ） 扬程H（m） 36 32 30 转速n（r/min） 电动机 型号 Y280S-4 效率η汽蚀余量（m） 功率（kW） （%） NPSH90 80 87 80 4.6 300S32 1450

图4.1 300S32型单级双吸离心泵（带底座）安装尺寸示意图

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表 4.2 300S32型单级双吸离心泵外形（底座）尺寸（mm）

型号 300S32 泵重（kg） 710 2153 1737 283 1118 690 690 4.3.4 机组基础尺寸的确定 4.3.4.1 基础长度L’

对于带底座的小型水泵，基础长度L’等于底座螺孔间距加上0.15~0.20m。水泵机组基础长度L’为

基础长度L’取2000mm，大于水泵和电机总长。 4.3.4.2 基础宽度B’

对于带底座的小型型水泵，基础宽度B’等于底座螺孔间距（取其最宽者）加上0.15~0.20m。水泵机组基础宽度B’为

，设计中区900mm。

4.3.4.3 基础高度H’ 基础高度按下式进行计算：

（4-4）

式中

——机组总重量（kg）；

——基础长度（m）； ——基础宽度（m）；

——混凝土基础所用材料的容重（

。

则基础高度为

（4-5）

水泵基础的高度取0.5m。 4.3.5 吸水管路与压水管路计算

每台水泵有独立的吸水管与出水管，出水管在切换井内相互连接起来。吸水管与出水管设计流量（包括5%的水厂自用水量）为：

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），对混凝土基础

4.3.5.1 吸水管 当

管，查水力计算表，可知：

4.3.5.2 出水管 当

管，查水力计算表，可知：

4.3.6 机组及泵房布置

机组采用直线单行布置，每台水泵有单独得吸水管与压水管，吸水管与压水管采用直进直出方式布置，压水管引出泵房后两两连接起来。每条出水管上均设有电动阀门。水泵不在最低水位以上，故吸水管上需设阀门，采用手动，作为水泵检修用。两条DN350的出水管出泵房后用DN600的三通管连接起来，输水管连在DN600的三通管上。

4.3.6.1 泵房宽度 基础宽度为0.9m；

机组基础距吸水井墙距离为基础宽度加0.5m，取2.0m； 机组基础距另一侧墙距离要求大于1m，取2.1m； 故泵房净宽为4.3.6.2 泵房长度 基础长度为2.0m；

基础距门口距离为1.0～2.0m，取2.0m； 基础间距不小于电动机轴长加0.3m，即

，取3.0 m；

。

时，出水管内流速范围为2.0～2.5m/s。采用DN350钢

，

时，吸水管内流速范围为1.2～1.6m/s。采用DN450钢

，

基础距另一侧墙距离为2.0m，配电设备（宽为1.0m）放在上层； 故泵房净长度为4.3.7 进水间的设计

进水间一般由进水室和吸水室两部分组成。本设计中，进水间与泵房合建，与水泵吸水管配套。

4.3.7.1 格栅的计算

格栅设在进水孔上，用来拦截水中粗大的漂浮物和鱼类。格栅由金属框架和栅条组成。

格栅面积

（4-6）

17

。

式中 ——进水孔或格栅面积（）； ——进水孔的设计流量（

），设计取水量为

，本设计中进

；

水室设两个进水孔，则通过每个格栅的流量为

——进水孔的过栅流速，应根据水中漂浮物数量、有无冰絮、取水地

点的水流速度、取水量大小、检查和清理格栅的方便等因素确定，宜采用下列数据：岸边式取水构筑物，有冰絮时为0.2~0.6m/s；无冰絮时为0.4~1.0m/s，本设计取为0.4 m/s。

——格栅引起的面积减少系数，

s为栅条净厚度，取10 mm，则

，b为栅条净距，取40mm； ；

——格栅阻塞系数，取0.75。

（4-7）

根据格栅规格的标准图号，最小有效面积为，进水孔尺寸：4.3.7.2 平板格网的计算 平板格网的面积

，本设计取格栅面积为

。

；格栅尺寸：

（4-8）

式中 ——平板格网的面积（ ——通过格网的流量（ ——通过格网的流速（

）； ）；

），一般取0.2~0.4m/s，本设计取0.35m/s；

，b为网眼尺寸，采用；

——网丝引起的面积减少系数，

；d为金属丝直径，取2mm；故

——格网阻塞后面积减少系数，取0.5；

——水流收缩系数，一般采用0.64—0.8，本设计取为0.72。

（4-9）

18

根据格网规格的标准图号，取进水口尺寸网尺寸：

4.3.7.3 吸水井设计计算

。

：格

吸水井用来安装水泵吸水管。进入吸水井内的水流要求顺畅、速度小、分布均匀、不产生旋涡。吸水井长度一般与进水间长度相同，宽度应根据吸水管的布置要求确定。

对于离心泵吸水井的尺寸通常按吸水喇叭口间距决定。各部分尺寸确定如下： （1）吸水喇叭口直径

吸水喇叭口直径D为吸水管直径的1.3~1.5倍。

，设计中取600mm。

（2）吸水喇叭口的最小悬空高度 悬空高度

过小，将使进口处水的流线过于弯曲，水头损失增加，水泵效率较

低，严重时使池底冲刷；悬空高度过大将形成单面进水并使吸水室底板落深，增加工程造价。

本设计喇叭管采用水平布置，吸水喇叭口的最小悬空高度（喇叭口与井底间距）

，设计中取700mm。

（3）喇叭口与后墙距离c按下式计算：

（4）喇叭口至进水间进口距离大于（5）吸水喇叭口最小淹没水深

喇叭管水平布置时，吸水喇叭口最小淹没水深

（6）吸水井平面尺寸

设计中取吸水井和进水室宽均为1.5m，则进水间总宽

单格吸水井长度L按泵房和水泵机组布置，取泵房长度的一半，即5.5m； 吸水井的实际尺寸还要根据水泵机组的实际尺寸进行合理布置来确定。 4.3.8 高程计算

进水室上层进水孔上缘高程为25.5m，进水孔高度0.6m，孔中心高程为25.2m。进水室下层进水孔上缘高程为21.5m，进水孔高度0.6m，孔中心高程为21.2m。吸水室进水孔上缘高程同进水孔，孔高1.5m，进水孔中心高程为20.75m。考虑水中杂质

19

。

应大于，即大于

。

沉积，集水井底部高程取19.0m；

泵站地面标高为28.6m。校核洪水位为29.18m，则集水井和泵房地面高程为

，取30.5m。则泵房外出水管中心高程为29.5m。

吸水管中心距吸水井底距离为

则吸水管中心高程为：19.0+1.0=20.0m； 此时吸水管喇叭口上缘的淹没深度为：符合最小淹没水深要求。 4.3.9 水泵安装高度的确定

因为泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无需校核。 水泵基础的高度取0.5m，泵房底板与吸水间底板为同一高程为19.0m，吸水管中心高程为20.0m。水泵进出水管中心线距基础距离为

。

则水泵安装高度为4.3.10 水头损失计算

取一条最不利的管线，从吸水口到输水干管为计算线路，如图所示。

。

20

图4.2 水泵管路水头损失计算线路图

4.2.7.1 吸水管路中水头损失（从节点1到节点3） 吸水管路的沿程水头损失

吸水管路的局部水头损失

查《给水排水设计手册—第一册》得 喇叭口进口局部阻力系数，； DN450蝶阀局部阻力系数，；

偏心渐缩管

局部阻力系数，

。

21

4-10）4-11）（

（

则吸水管路的局部水头损失

故吸水管路中水头损失

4.2.7.2 压水管路中水头损失（从节点4到节点7） 压水管路的沿程水头损失

压水管路的局部水头损失

偏心渐扩管

局部阻力系数，

；

DN350蝶阀局部阻力系数，；

DN350直角弯头局部阻力系数，；

渐扩管

局部阻力系数，

；

DN600三通局部阻力系数，

。

则压水管路的局部水头损失

故压水管路中水头损失

22

（4-12）

（4-13）（4-14）（4-15）

从水泵吸水口到输水干管上切换井的全部水头损失为：

因此，水泵的实际扬程为 设计洪水位时 设计枯水位时

由此可见，初选的水泵机组符合要求。 4.3.11 泵房的起吊、通风、交通设计 4.3.11.1 起重设备

因泵房采用的是横向布置，所以采用吊车。泵房最大重量物体为水泵，水泵重量为710kg。

选用LX电动单梁起重机（起重量2t，跨度5.0m，配套电动葫芦型号为CD1，起吊高度18m）。

4.3.11.2 交通设计

上下交通设楼梯，主泵房对外设两个出口，主大门尺寸为：次大门的尺寸为：

4.3.11.3 泵房内的采暖与通风

泵房采暖设计应充分利用电动机散发的热量，电动机层应充分利用电动机热采暖，其室温在

以下时，应有其它采暖设施。

。

；

（4-16）

泵房采用自然通风，进风口采用平开窗，距地面高度取为1.0m，窗尺寸为

。

4.2.12 泵房高度计算 泵房地下部分高度为：

泵房地上部分高度按下式计算：

式中 ——单轨吊车梁高度（m）； ——滑车高度（m）；

——行车梁底至起重钩中心的距离（m）；

——起重绳的垂直长度（m），对于水泵为0.85xm，对于电动机为1.2xm，

x为起重部件宽度；

——最大一台水泵或电动机的高度（m）；

23

（4-17）

——吊起物底部与泵房进口处室内地坪或平台的距离，m，一般不小于0.3～0.5m。

查设备资料，知：

，

，

，

，

，则可得操作平台以上的建筑高度为：

，设计中取5.0m。

故泵房高度（从室内地面至屋顶底板的高度）为：

4.4 输水管线设计

4.1.1 输水管线定线的拟定与比较

根据设计所提供的带状地形图，采用图上定线的方法研究路线的可选方案，并经过比较论证确定最优方案。

定线时注意以下因素：

（1）尽量缩短管线的长度，尽量避开不良地质构造（地质断层、滑坡等）处，尽量沿现有或规划道路敷设；

（2）减少拆迁，少占良田，少毁植被，保护环境；

（3）尽量满足管道地埋要求，避免急转弯、较大的起伏、穿越不良地质地段，减少穿越铁路、公路、河流等障碍物。

（4）施工、维护方便，节省造价，运行安全可靠。

对多个方案，进行宏观的技术和经济比较。方案比较主要从以下几个方面进行： （1）管线的长度 （2）投资估算

（3）工程数量（土石方，构造物等） （4）占地、拆迁等比较 4.1.2 输水管线计算

按上述原则进行输水管线布置，输水管长为15654m。输水管线输水量：

。输水管路设一根，采用DN600混凝土管输水管，流速为

24

5 净水厂设计

5.1 设计水质

给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用水或工业使用所要求的水质。水处理方法应根据水源水质和用水对象对水质的要求确定。在给水处理中，有的处理方法除了具有某一特定的处理效果外，往往也直接或间接地兼收其它处理效果。为了达到某一处理目的，往往几种方法结合使用。净水厂水处理的主要目标是去除水中杂质和对水进行消毒，使净化后水质满足以下条件：1.水中不得含有病原微生物；2.水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康；3.水的感性性状良好。给水处理工程设计水质应满足《生活饮用水水质卫生规范》（GB5749）中检测项目指标要求。本次设计的水质检测结果见表5.1。

表5.1 原水水质指标一览表

检测项目 色度（度） 混浊度（度） 臭和味 pH 总硬度（以CaCO3计）（mg/L） 锰（mg/L） 铁（mg/L） 铜（mg/L） 锌（mg/L） 挥发性酚 砷（mg/L） 检测结果 5 1 无 7.2 124 <0.1 <0.05 <0.02 <0.1 <0.002 0.02 检测项目 硫酸盐（mg/L） 氰化物（mg/L） 氟化物（mg/L） 铅（mg/L） 汞（mg/L） 铬（mg/L） 硝酸盐氮（以N计）（mg/L） 氨氮（mg/L） 氯化物（mg/L） 耗氧量（mg/L）（以O计） 大肠菌群（MPN/100mL） 检测结果 0.02 <0.002 0.2 <0.01 <0.001 <0.005 2.5 <0.07 28 3.6 5.1 5.2 给水处理设计方案

5.2.1 厂址的选择

由于过境的滁河、来河水质严重比较污染，不宜作为饮用水源，所以采用红丰水库作为供水水源。水厂厂址选在水口镇西王村附近，104国道东侧，距来安县城区

25

约20km，详见地形图。

5.2.2 给水处理工艺流程选择

给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经技术经济比较后确定。一般来讲，地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒工艺。各种给水处理工艺流程见表5.2。

表5.2 给水处理工艺流程表

净水处理工艺 消毒剂 ↓ 原水→混合→絮凝沉淀池→滤池→清水池→二级泵站→用户 混凝剂 高分子助凝剂 消毒剂 ↓ ↓ ↓ 原水→混合→直接过滤池→清水池→二级泵站→用户 混凝剂 ↓ 原水→预沉池或沉砂池→混合→絮凝沉淀 消毒剂 ↓ 池→滤池→清水池→二级泵站→用户 混凝剂 O3 ↓ ↓ 原水→混合→澄清池→砂滤池→臭氧接触 Cl2 ↓ 池→活性炭滤池→清水池→二级泵站→用户 混凝剂 ↓ 原水→生物处理→混合→絮凝沉淀→过滤 消毒剂 ↓ →清水池→二级泵站→用户 工艺流程类型 地表水常规处理工艺流程 地表水一次净化工艺流程 高浊度水处理工艺流程 受污染水源处理工艺流程（Ⅰ） 受污染水源处理工艺流程（Ⅱ）

由于原水水质的各项指标均符合国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

26

中的Ⅲ类水质标准，本次设计拟采用常规净水处理工艺，具体选用工艺流程如下图5.1所示

原水 加药 扩散混合器 加氯 普通快滤池 清水池 二级泵站 管网 图5.1 净水工艺流程图

折板絮凝池 平流沉淀池 5.3 混凝处理

5.3.1 常用混凝药剂及其性质

混凝药剂种类很多，按其化学成分可分为有机和无机两大类。无机混凝剂主要是铁盐和铝盐及其水解聚合物。有机混凝剂是高分子物质，品种多，在水处理中用量比无机的少。

5.3.2 混凝剂的投加方法

混凝剂的投加方法有湿投和干投，两种投加方法特点如下表5.3。

表5.3 投加方法比较

投加法 1.设备占地小 2.设备被腐蚀的可能性较小 干投法 3.当要求加药量突变时,易于调整投加量 4.药夜较为新鲜 1.容易与原水充分混合 2.人工调节时工作量较繁重 湿投法 2.不易阻塞入口,管理方便 3.设备容易受腐蚀 3.投量易于调节 4.当加药量突变时,调整较慢 优点 缺点 1.当用药量大时,需要一套破碎混凝剂的设备 2.混凝剂用量少时,不易调节 3.劳动条件差 4.药剂与水不易混合均匀 1.设备占地大 27

本设计采用湿投法，其优点为：容易与原水充分混合；不易阻塞入口，管理方便；投量易于调节。投加系统示意图见图5.2。

加水 加水 药剂 溶解池 溶液池 计量、投加设备 搅拌 搅拌

图5.2 混凝剂投加系统

5.3.3 混凝剂投量计算

用于生活饮用水水厂的混凝剂首先应满足以下要求：对人体健康无害；混凝效果好；货源充足、运输方便。本次设计混凝剂选用聚合氯化铝。

混凝剂投量计算：

（5-1）

式中 ——日混凝剂投量（）；

）；

——单位混凝剂最大投量（ ——日处理水量（设计中取Q=15750

）。

，根据原水水质，a=28.3mg/L。

5.3.4 溶液池容积

（5-2）

式中 ——溶液池容积（）； ——设计处理水量（

）；

——混凝剂最大投加量（mg/L）； ——混凝剂的浓度,一般采用5%~20%；

28

——每日调剂次数，一般不超过三次。 设计中取b=15%，n=2，a=28.3mg/L，Q=656.25

溶液池采用钢筋混凝土结构，溶液池的形状采用矩形。尺寸为：

，其中高包括超高0.3m，沉渣高度0.2m。

溶液池的实际有效容积：

。为便于交替使用，保证连

续投药，溶液池设置2个。池底坡度不小于0.02，底部设排孔管，采用机械搅拌。

5.3.5 溶液池容积

式中 设计中取

液池的形状采用矩形。尺寸为：

——溶解池容积（），一般采用——溶液池容积（）。

，溶液池采用钢筋混凝土结构，溶

。溶解池设置2个，；

（5-2）

便于交替使用，保证连续投药。溶解池为了便于投加药剂，溶解池高度一般以设在地坪以下为宜，池顶超出地坪0.2m。

5.3.6 溶解池搅拌设备

采用机械搅拌，采用的浆叶直径为470mm，桨板深度为670mm。 5.3.7 混凝剂投加方式 采用计量泵投加的方式。 5.3.8 混合方式

混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。经过技术经济的比较，本次设计采用静态混合器的混合方式，为减少能耗，管内流速一般采用1m/s左右。静态混合器见图5.3。

1 423

29

图5.3 静态混合器

1—原水管道；2—加药管；3—混合单元体；4—静态混合器

静态混合器的水头损失一般小于0.5m，根据水头损失计算公式

（5-3）

式中 ——水头损失(m)； ——处理水量（

）；

——管道直径(m)； ——混合单元个数。 设计中d=0.4m，Q=0.182

，当h=0.4时，需1.8个混合单元，当h=0.5时，

需2.2个混合单元，选DN400内装2个混合单元的静态混合器。加药点设于靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布。

5.4 折板絮凝池

5.4.1 絮凝池类型选择

各类絮凝池的性能特点见如下表5.4

表5.4 各类絮凝池的性能特点表

类型 往复式 回转式 特点 优点:絮凝效果好，构造简单，施工方便 水量大于缺点：容积较大，水头损失较大，转折处矾花易破碎 适用条件 的水厂；水量变动小者 隔板絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便 水量大于的水厂；水量变动缺点:出水流量不宜分配均匀，小者；改建和扩建旧池时更适用 出口处易积泥

30

机械絮凝池 优点:絮凝效果好，水头损失小，适应水质、水量的变化，适应水量变化不大的水厂 缺点：需机械设备和经常维修 适用于各种水厂

续表5.4

优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小 缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高 优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短 缺点：末端池底易积泥 折板絮凝池 流量变化较小的中小型水厂 网格絮凝池 水量变化不变的水厂 经过技术经济的比较，本次设计选择折板絮凝池。

5.4.2 折板絮凝池计算 5.4.2.1 设计流量 水厂设计水量为1.5万组絮凝池设计流量为

，水厂自用水量为5%，折板絮凝池分为两组，一

5.4.2.2 单组絮凝池有效容积

式中 ——每组絮凝池处理水量（ ——絮凝池有效容积（）；

——絮凝时间（h），一般采用10~15min。 设计中取T=10min

5.4.2.3 絮凝池长度

（5-5）

31

（5-4）

）;

式中 ——絮凝池长度（m）；

——有效水深（m）；

——单组池宽（m）。 设计中取H’=3.5m，B=4.2m

絮凝池长度方向用隔墙分成三段，首段格宽为0.6m，中段和末段格宽均为0.8m，隔墙厚为0.15m，则絮凝池总长度为：

5.4.2.4 絮凝池总高度

絮凝池超高采用0.3m，有效水深3.5m，则絮凝池总高度5.4.2.5 各段分格数

絮凝池采用与平流式沉淀池合建式，首段分成10格，则每格长度

首段每格面积

通过首段单格的平均流速

中段分为8格，末段分为6格，则中段、末段的各格格长、面积、平均流速分别为：

5.4.2.6 停留时间计算 首段停留时间为：

实际总停留时间为：

32

5.4.2.7 隔墙空洞面积和布置

水流通过折板上、下转弯和隔墙上过水孔洞流速，首、中、末段分别为0.3m/s、0.2m/s、0.1m/s，则水流通过各段每格隔墙上孔洞面积为：

首段：中段：

格墙上孔洞流速为：

末段：墙上孔洞流速为：

孔洞在格墙上、下交错布置。 5.4.2.8 折板布置

折板布置首段采用峰对峰，中段采用两峰相齐，末段采用平行直板。每格设两个折板，折板间距为格长的一半，首、中、末段分别为：0.36m、0.47m、0.65m。

，取孔宽0.6m，孔高0.5m

，取孔宽0.6m，孔高0.75m，则实际通过中段每格

，取孔宽1.0m，孔高0.9m，则实际通过中段每格格

图5.4 折板反应布置图

折板长宽各段分别采用5.4.2.9 损失计算 （1）相对折板

、和。

（5-6）

式中

——折板渐放段水头损失（m）；

——峰处流速（m/s）；

——谷处流速（m/s）。

33

设计中，

式中

——折板渐缩段水头损失（m）；

——相对峰的断面积（）； ——相对谷的断面积（）。 设计中取

，

式中 ——转弯或穿过孔洞的水头损失（m）； ——阻力系数，上转弯，下转弯或孔洞

；

——转弯或穿过孔洞流速，由前计算为0.3（m/s）。

（上转弯时）

（下转弯或孔洞时）

式中

——平行折板总水头损失（m）；

——折板水流收缩和放大次数，共

次。

（2）平行折板

34

（5-7）

5-8）

5-9）

5-10）

（（（式中 ——折板水头损失（m）；

——板间流速（m/s），一般采用0.15~0.25m/s。 设计中取

式中 ——转弯或穿过孔洞的水头损失（m）； ——阻力系数，上转弯

，下转弯或孔洞

； ——转弯或穿过孔洞流速，由前计算为0.202（m/s）。

（上转弯时） （下转弯或孔洞时）

式中

——平行折板总水头损失（m）；

——折板水流收缩和放大次数，共16次。

（3）平行直板

式中 ——转弯水头损失（m）； ——阻力系数，转弯取3.0；

——平均流速，由前计算为0.101（m/s）。

（4）折板絮凝池总水头损失

35

5-11）5-12）5-12）5-13）（

（

（

（

（5）G值和GT值

首段GT值

（5-14）

式中

——首段速度梯度（

）；

；

；

——水的密度，为1000 ——水的动力黏度，为

——首段水头损失，由前计算为0.293m；

——反应时间，由前计算为2.75min。

（5-15）

中段和末端的GT值分别为：

折板絮凝池总G值和GT值

（5-16）

满足GT值大于

要求。

5.4.2.10 折板絮凝池布置 在絮凝池各段每格隔墙底部设淀池，在过渡段设排泥管，管径DN200。

排泥孔，池底设2.0%坡度，坡向沉

5.6 沉淀池设计

5.6.1 沉淀池的选择

沉淀池形式

优缺点 36 适用条件 平流沉淀池 优点：1.操作管理方便，施工较简单 2.对原水浓度适应性强，潜力大，处理效果稳定 3.带有机械排泥设备时，排泥效果好 缺点：1.占地面积大 2.不采用机械排泥设备时，排泥困难 3.需维护机械排泥设备 4.造价较高 优点：1.沉淀效率高 2.池体小，占地少 3.较适宜处理低浊度水 缺点：1.斜管（板）费用高 2.对原水浊度的适应性较平流池差 3.不设机械排泥设备时，排泥困难 表5.5 沉淀池比较

一般用于大、中型水厂 斜管沉淀池 可用于各种规模水厂 宜用于老沉淀池的改建、扩建 适用于需要保温的低温地区 单池处理水量不宜过大 沉淀池形式有许多种，沉淀池型式的选择，应根据水质、水量、水厂的平面和高程布置的要求，并结合絮凝池结构形式等因素综合考虑选用。采用哪种形式需进行比较，以下是平流沉淀池与斜管（板）沉淀池的比较，见表5.5所示。

本水厂采用上向流斜管沉淀池，斜管沉淀池沉淀效率高，池体小，占地面积少。设计两个沉淀池，池体由进口区、沉淀区、出口区、泥渣区四部分组成。沉淀池的计算主要应确定沉淀区和泥渣区的容积及几何尺寸，计算和布置进、出口及排泥设施等。计算内容包括池体尺寸，斜管装置，校核运行参数（停留时间、上升流速、雷诺数等），确定排泥设备及进水与出水系统等。

5.6.2 沉淀池计算

5.6.2.1 清水区净面积的计算

液面上升流速取v=3.5mm/s，颗粒沉降速度取

=0.4mm/s，采用蜂窝六边形塑料

。沉淀池的有效系数

（5-17）

5.6.2.2 斜管区的面积

（5-18）

斜管，板厚0.4mm，管的内切圆直径d=25mm，斜管倾角

。

37

斜管部分平面尺寸（宽×长）采用5.6.2.3 进水方式

，斜管区实际面积为33.3。

沉淀池与絮凝池合建，絮凝池出水通过溢流堰进入沉淀池配水区。沉淀池进水由边长为3.5m的一侧流入。

5.6.2.4 管内流速

（5-19）

考虑到水量波动，采用。

5.6.2.5 管长 （1）有效管长 根据

和值，查表得

，则

（2）过渡段长度，采用

（3）斜管总长L

5.6.2.6 池宽调整

斜管支承系统采有钢筋混凝土柱、小梁及角钢架设。 5.6.2.7 核算 （1）雷诺数Re 斜管内的水流速度为：

设计中取斜管安装倾角

雷诺数

式中 ——水力半径（cm），；

——水的运动黏度（

）。

38

5-20）

5-21）

（（

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