1 绪论

1.1 设计任务

根据所给资料进行湖北丹江口市给水工程设计

1.2 城镇概述

1.2.1 概述

丹江口市，湖北省辖县级市，由十堰代管，位于湖北省西北部、汉江中上游。有“中国水都、亚洲天池”之称，是南水北调中线工程的核心水源区、坝区，是世界文化遗产、道教圣地武当山所在地。

丹江口历史文化比较悠久，老县城1958年修建丹江口水利枢纽时全部淹没，现址依坝建城，因地处丹江汇入汉江的口子处而得名。丹江口市是南水北调中线工程坝区（丹江口大坝）、库区和移民主要安置区。市境内有世界文化遗产、国家5A级风景区、道教圣地——武当山；南水北调中线工程调水源头、国家级风景名胜区——丹江口水库。

全市总面积3121平方公里，辖20个镇（办、处、区），总人口46.3万。近年，先后获得中国优秀旅游城市、全国武术之乡、国家园林城市、国家旅游名片 ；省级文明城市、卫生城市、森林城市、环保模范城市等称号。2013年至2017年连续五年被评为湖北省发展县域经济先进县市。

2017年，完成地区生产总值225.14亿元，实现公共财政预算总收入20.89亿元，工业总产值346.5亿元，固定资产投资总额235.9亿元。全年实现外贸进出口总额4079.18万美元。全年接待游客1491万人次。

1.2.2 自然条件

（1）地形及工程地质

丹江口市地处秦岭山系武当山隆起与大横山余脉之间，地势高低悬殊，山地、河谷、丘陵地貌单元众多，多种类型均有分布，山地之中有丘陵，山丘之中有盆谷。根据各地貌单元的海拔高度、营力作用方式、分布范围，大致可将其分为三大地形地貌单元区：南部武当山中高山区、中部丘陵河谷区（丹江口水库贯穿本区）、北部大横山低山区。主要山脉有两条：一为绵亘在汉水以南的武当山。此山为秦岭山系的大巴山支脉，自西北向东南走向，方圆400平方千米。70余座山峰，分布在官山镇、六里坪镇、武当山旅游经济特区、盐池河镇、浪河镇和三官殿办事处。其中千米以上的山峰31座。一为汉水北部的大横山。此山属秦岭山系伏牛山脉东端的余脉。由西北向东南走向，分布在江北的习家店、蒿坪、柳河口、薛桥、凉水河等地。平均海拔500米，长60千米，面积200平方千米。最高峰铜锣寨海拔1049.3米，主要山段有方山岭、马头山、风洞山、乌头山、江寨、天地垭、八里寨、王山、菊花山、寺山、羊山。其中方山岭面积最大，四周15千米，包括霸王寨、回子山和方山。最高点方山，海拔478米，长约1千米。（2）地震烈度

查湖北省地震烈度图，丹江口地震烈度为六度。

（3）气象资料

城区气候属亚热带季风气候，日照充足，雨量充沛，四季分明。

年平均气温15.8℃

历年极端最高气温41.5℃

历年极端最低气温—12.4℃

年平均降雨量900mm

（4）水文资料

地表水源洪水wei4标高为65.41m(1%保证率)，枯水位标高为46.70m(98%保证率)。

1.3 用水量预测

1.3.1预测期限

本工程按本年度立项到顺利建设投入运用约需1—2年，考虑到与城市近、中期发展相适应，本工程水量预测年限确定为近期2020年，远期2030年。

1.3.2 供水人口

规划人口近期10万人，远期12万人. 本工程供水普及率100％计，则供水人口确定为10万人。

1.4 工程设计

1.4.1 设计任务

设计题目：丹江口市给水工程

给水工程设计范围包括：取水工程，净水工程与输配水工程。

1.4.2 设计内容

1.用水量初步计算及设计规模确定。

2.给水方案，给水系统的比较和选择。

3. 取水工程设计，包括取水头部、进水管和取水泵房设计等。

4. 净水厂设计，包括生产构筑物工艺设计及水厂平面高程布置等。

5. 输配水管网设计，包括输水管和配水管网系统。

6. 编制工程概算及制水成本分析。

2 设计用水量

2.1 水源的选择

按照选择给水水源的一般原则，所选水源必须水质良好、水量充沛、便于保护。

2.2 供水系统的选择

该城市用水主要以生活用水为主，工业及其它用水量少，且对水质无特殊要求，拟定采用统一供水系统。

2.3 设计用水量

2.3.1 居住区综合生活用水量

=qf = 60000×0.23×100% =13800

= qf= 72000×0.23×100% =16560

2.3.2 公共建筑，生产企业等集中用水量：

2.3.3市政用水量(包括浇洒道路和绿化用水量)：

2.3.4未预见水量及管网漏水量：

2.3.5 消防用水量

2.3.6 最高日用水量

近期

远期

2.3.7 最高日最高时用水量

取1.4

2.4取水构筑物处、一级泵站、水理构筑物设计流量

3 给水处理工艺流程和给水处理构筑物的选择

给水处理厂设计内容包括设计规模的确定，厂址选择，水处理工艺选择，处理构筑物选择与计算，处理用药剂选择与用量确定，二级泵站设计与计算，药剂（包括混凝剂，助凝剂，消毒剂等）配制与投加方式选择和计算附属构筑物设计，水厂平面和高程布置，厂区道路，管线综合布置，厂区绿化布置。

3.1 设计原则

⑴ 水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并按原水水质最不利情况进行校核。水厂自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素，城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%—10%，必要时可通过计算确定。

⑵ 水厂应按近期设计，并考虑远期发展。根据使用要求及技术经济合理等因素，对近期工程亦可做分期建设的可能安排。对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。

⑶ 水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求、主要设备应有备用量；处理构筑物一般不设备用量，但可通过适当的技术措施，在设计允许范围内提高运行负荷。

⑷ 水厂自动化程度，应本着提供水水质和供水可靠性，降低能耗、药耗，提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定。

⑸ 设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料，则必须通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。但对与确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束。

3.2 设计规模

给水厂处理构筑物设计规模按最高日平均时流量计，即： （）

式中，为水厂最高日供水量，（），为自用水系数，取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有回收水设施等因素，一般在1.05-1.10之间，T为一级泵站每天工作小时数。

水处理构筑物的设计，应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。

3.3 厂址选择

厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。

在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：

⑴ 厂址应选择在工程地质条件较好的地方，一般选在地下水位低，承载力较大，湿陷性等级不高，岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。

⑵ 水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。

⑶ 水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价，并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。

⑷ 当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起，当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。前一种方案主要优点是：水厂和取水构筑物可集中管理，节省水厂自用水（如滤池冲洗和沉淀池排泥）的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除，特别对浊度较高的水源而言。但从水厂至主要用水区的输水管道口径要增大，管道承压较高，从而增加了输水管道的造价，特别是当城市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时；或者需在主要用水区增设配水厂（消毒、调节和加压），净化后的水由水厂送至配水厂，再由配水厂送入管网，这样也增加了给水系统的设施和管理工作。后一种方案优缺点与前者正相反。对于高浊度水源，也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起，水厂其余部分设置在主要用水区附近。以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其他具体情况，通过技术经济比较确定。

3.4 水厂工艺流程选择

给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用要求的水质。水处理方法应根据水源水质的要求确定。本设计选择典型的工艺流程，有两种可供选择的工艺：

方案一：丹江口水库水源→浮船式取水泵站→网格絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→送水泵房→市政管网

方案二：丹江口水库水源→取水泵站→回转式隔板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→清水池→送水泵房→市政管网

最终选择方案一作为取水工程的工艺流程。

3.5 处理构筑物的选择

3.5.1 混凝剂的选择与投加

① 精制硫酸铝 .18

制造工艺复杂，水解作用缓慢；含无水硫酸铝50%—52%；适用于水温为20—40℃

当PH=4-7时，主要去除有机物；PH=5.7-7.8时，主要去除悬浮物；PH=6.4-7.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。

② 粗制硫酸铝 .18

制造工艺简单，价格低；设计时，含无水硫酸铝一般可采用20%—25%；含有20%—30%不溶物，其他同精制硫酸铝

③ 硫酸亚铁 .7

絮体形成较快，沉淀时间短；使用于碱度高、浊度高，PH=8.1-9.6，混凝作用好，但原水色度较高时不宜采用；当PH较低时，常用氯氧化物使铁氧化成三价，腐蚀性较高

④ 三氯化铁 .6

不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。易溶解，易混合，残渣少。

对金属（尤其对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形

原水PH=6.0—8.4之间为宜，当原水碱度不足时应加适量石灰；处理低浊水时效果不显著

⑤ 聚合氯化铝 ，简称PAC

净化效率高，用药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水浊度高时尤为显著

温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5-9），因而可调PH值。

操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低

⑥ 聚丙烯酰胺 又名三号絮凝剂，简写PAM

处理高浊度水池效果显著，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和沉淀池容积，目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一，适当水解后，效果提高，常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂，其单体丙烯酰胺有毒，用于饮用水净化应控制用量

3.5.2 混凝剂投加量的确定

关于药剂种类的选择及最佳投药量的确定，目前尚不能用统一的公式计算，这是由于各地区水源的水质不同，即使浑浊度相同的两个水样，也往往会因造浑物质的成分，性质及影响因素不同，而使混凝效果相差很大。因此，一般药剂的选用应通过实验确定，也可采用条件相似的已有水厂的运行数据，下表为一些参考数据。

混凝剂投加量参考值

3.5.3 混凝剂的投加方式

混凝剂的投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等，投药设备由投加方式确定。

（1）计量设备：主要有转子流量泵、电磁流量泵、苗嘴、计量泵等，其中苗嘴适用于人工控制，其他既可人工，也可自控。