城市给水管道工程设计说明书.docx
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城市给水管道工程设计说明书
城市给水管道工程设计
——某县城给水管网初步设计
课程名称:
专业名称:
班级:
学号:
姓名:
指导老师:
是否组长:
给水管网计算说明书
1给水管网设计任务书
设计目的和要求
课程设计的目的,在于培养学生运用所学的理论知识,解决实际问题,进一步提高计算、制图和使用规范与技术资料的能力。
设计要注意贯彻国家有关的基本建设方针政策,做到技术上可能,经济上合理。
为了达到这一目的,学生应该深入复习有关课程,充分理解它的原理,在此基础上,学会独立查阅技术文献,确定合理的技术方案,逐步树立正确的设计观点。
通过技术能基本掌握给水管网的设计程序和方法,较熟练地进行管网平差,加强基本技能和运作技巧的训练。
设计题目
某县城给水管网初步设计
设计原始资料
概述
某县城位于我国的广东省,根据城市建设规划,市内建有居民区、公共建筑和工厂。
详见规划地形图。
城市用水情况
城市用水按近期人口412000万人口设计,远期(10年)人口增加10%,市区以5层的多层建筑为主。
表1生活用水变化规律表
时间
企业用水变化百分数%
居民用水变化百分数%
时间
企业用水变化百分数%
居民用水变化百分数%
0-1
12-13
1-2
13-14
2-3
14-15
3-4
15-16
4-5
16-17
5-6
17-18
6-7
18-19
7-8
19-20
8-9
20-21
9-10
21-22
10-11
22-23
11-12
23-24
表2公共建筑用水量表
用水单位
用水人数
用水标准
用水时间及水量分配
医院
800床
按规范的最高标准查取
24h
均匀
影剧院
600人/场3场/日
24h
中学
2000人
6-22点
宾馆
600床
24h
火车站
流动人口5000人
6-22点
师专
3000人
6-22点
幼儿园
2000人
6-22点
表3企业生产用水表
工厂名称
生产用水(万m3/d)
人员用水
人数(人)用水标准
用水时间(h)
备注
酒厂
1000
按规范标准查取
24
高温人数50%
食品厂
800
24
高温人数30%
工艺品厂
500
6-22点
高温人数70%
肉联厂
500
3-19点
高温人数0%
机械厂
1000
6-22点
高温人数20%
注:
1)下班后淋浴人数100%;2)企业生产用水变化规律:
两班制的按16小时均匀供水,三班制的变化系数见表;3)工厂的生活用水和淋浴用水变化规律见教材16页表2-1;4)建筑物的耐火等级3级,生产类别为丙类,建筑物最大体积4000m3;5)居民生活用水变化规律见表1。
其他用水
道路洒水量:
城区的主要道路面积占总面积的10%计(日洒水2次)
绿化用水:
其中需要每天浇水的面积占总面积的5%
消防用水:
按规定计算
未预见水量:
按总用水量得15-25%计算
给水普及率:
100%
地质资料
该市地处西南中部,属亚热带地区,西南季风气候,年平均气温℃,绝对最高气温为℃,最低气温℃。
年平均降雨量1180mm,80%以上的降雨发生在6-10月之间,多年平均降雨量为,日最大降雨量为。
常年最大风速为s,主导风向为西南风。
该市的主要水源为河流。
根据水文地址部门提供的资料,河流的最低水位为。
水厂的地面标高为,清水池的最低水位为。
城市规划及地形(见后面的附图及蓝图)
从图上可以看到整个城区的概况,5个工厂全部集中在A江左上方的工业区内,水厂单独向工业区供水,只考虑布置一条支状管供给,在其与城区管网之间一断连通管连接,设阀门控制,平时关闭,事故时再开启。
工业区所需的最低水位为,由各厂自行加压供其使用,各厂的加压站内均设有贮水池,可贮存2-3h的企业用水,以避免管网事故时造成的停水。
城区位于A江右侧,有7个集中流量流出点,按对置水塔换装管网要求进行配水管网设计。
2、生活、生产用水量计算及逐时用水量计算、供水曲线的确定
、生活用水计算
根据《建筑给排水手册》(第2册)第一章建筑给水查得居民生活用水定额;
广东省为一分区,从而确定最高日用水情况140~230L/(人*d),本设计采用230L/(cap·d)做为用水定额
,
所以居住区生活用水总额为:
Q1=412000*230/1000=94760(m3)
、企业生产用水计算
根据《建筑给排水手册》(第2册)
工业企业职工生活用水量25~35L/(人、班),淋浴用水40~60L/(人、班)。
一般车间采用下限值,高温车间采用上限值
经计算,得到各个企业生产用水及生活用水
表4各企业总用水量
工厂名称
生产用水(万m3/d)
生活用水(m3)
沐浴用水(m3)
总用水量
(m3)
高温车间
一般车间
酒厂
50
25080
食品厂
14
工艺品厂
27
15043
肉联厂
0
30
机械厂
7
20
44
15071
企业总用水:
Q2=25080++15043++15071=(m3)
、公共建筑用水
公共建筑用水标准查阅《建筑给排水手册》(第2册)第一章建筑给水表1-10集体宿舍、旅馆、公共建筑生活用水定额得到
表5公共建筑总用水量
用水单位
用水人数
用水标准
总用水量(m3)
医院
800床
400L/(床.d)
320
影剧院
600人/场3场/日
20L/(观众.场)
36
中学
2000人
50L/(学生.d)
100
宾馆
600床
500L/(床.d)
300
火车站
流动人口5000人
6L/
30
师专
3000人
200L/(学生.d)
600
幼儿园
2000人
100L/(儿童.d)
200
公共建筑Q3=320+36+100+300+30+600+200=1586(m3)
、市政用水
根据《建筑给排水手册》(第2册)表1-14查得浇晒道路和绿化用水定额
县城面积按A1图幅1:
5000比例,计算得县城面积为1717950m2
经计算得,浇晒道路用水量:
Q4=1717950***2/1000=(m3)
绿化用水:
Q5=1717950**2*2/1000=344(m3)
未预见用水量
按照总用水量的25%计算
所以未预见用水量Q6=*(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=48293(m3)
最高日用水量
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=(m3)
消防用水量计算
由《给排水设计手册˙第二版˙第02册˙建筑给水排水》第77页表2-12、表2-13及表2-15查得:
居民区室外消防用水量为75L/S,设同一时间内的火灾次数为3次,消防用水定为2小时。
室内消防同一时间内的火灾次数为1次,消防用水时间定为10min。
工厂建筑的耐火等级3级,生产类别为丙类,最大体积4000m3,厂区室外消防用水量为30L/s,设同一时间内的火灾次数为1次,消防用水时间定为2小时。
室内消防同一时间内的火灾次数为1次,消防用水时间定为10min。
室外消防用水量=居住区室外消防用水量+工厂室外消防用水量=*3600*2*3+*3600*2*1=1836m3
室内消防用水量=居住区室内消防用水量+民用建筑的室内消防用水量+工厂室内消防用水量=*60*10*3+*60*10=45m3
确定供水曲线
以24个小时用水时间段作为横坐标,小时段内用水量占最高日用水量的百分数作为纵坐标,做出县城供水曲线,
3、泵站的工况和清水池水塔容积的计算
、二级泵站工况调节
根据城市用水变化曲线,二级泵站采用三级供水,其中低级供水区在22:
00-6:
00时段,共8小时,高级供水区在7:
00-12:
00和18:
00:
21:
00,共11小时,次高级供水区在13:
00-17:
00时段,共5个小时。
在低级供水区,拟定流量为最高日时的%,在次高级供水区,为%,则高级供水区为%,即
%x8+%x5+%x11=100%
根据假设库存法,算得水塔的调节容积为%
再取%、%等值为低供水时段供水值,算出相应的水塔调节容积,当低供水值为%时,水塔调节容积及清水池调节容积均最小,故确定二泵站低供水时工况点为%,高供水时工况点为%。
二级泵站工况曲线如图所示。
、清水池和水塔的容积确定
清水池和水塔调节容积的确定,可根据24h供水量的用水变化曲线推算,具体计算见
表6。
表中第
(2)项参照城市用水变化规律得出,第(4)项假定一级泵站24小时均匀供水,(5)=
(2)-(4),(6)=(3)-(4),(7)=
(2)-(3)由累计的正直(或负值)可确定水塔或清水池所需的容积,其值以最高日用水量百分数计。
表6清水池和水塔调节容积计算
时间
用水量(%)
二级
(%)
一级
(%)
清水池调节容积(%)
水塔调节容积(%)
无水塔
有水塔
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
0—1
1—2
2—3
3—4
4—5
5—6
0
6—7
7—8
8—9
9—10
10—11
11—12
12—13
13—14
14—15
15—16
16—17
17—18
18—19
19—20
20—21
21—22
22—23
23—24
累计
100
100
100
由表6可知,水塔调节容积为%Qd,清水池调节容积为%Qd。
(1)清水池中除了储存调节用水外,还存放消防用水,因此,清水池有效容积等于
W=W1+W2+W3+W4(m3)
W1(调节容积)=%×Qd=%×=18614m3
W2(消防)=×3600×2×3+×3600×2×1=1836m3
W3(水厂生产用水量)=9%×Qd=×=21672m3
W4(安全蓄水量)=5%×Qd=×=12040m3
所以清水池的有效容积为W=W1+W2+W3+W4=18614+1836+21672+12040=54162m3
故可采用两只等体积为27081m3的清水池。
(2)水塔总容积=W1(调节容积)+W2(消防蓄水量)
W1=×%=7055m3
W2=×60×10×3+×60×10=45m3
所以水塔容积W=7055+45=7100m3
4、管网布置及方案选择
、管网布置
管网布置应满足一下要求:
1、管网布置必须保证供水安全可靠,当局部管网发生事故时,断水范围应减到最小
2、管网遍布在整个给水区内,保证用户有足够的水量和水压。
3、力求以最短距离敷设管线,以降低管网造价和供水量费用。
4、干管间距,应采用500m-800m
5、连接管间距,在800m-1000m左右
6、整个管网布置,应在3-4个环,且每个环的面积比不超过10%
7、单侧供水的管路应尽量少。
根据以上原则,我们组管网布置一共有3个环,且每个环的面积比在10%以内,有2条连接管,没有一条干管间距超过800m。
有两条管线是单侧供水。
详图请看图集册《2012-10-2701管网布置方案图》。
5、管段设计流量及管径的确定
、最高日时管段流量设计
.1、最高日时节点流量的计算
管网的有效长度为∑L=6225m
最高日最高时流量:
Q=s
最高日时居民、市政、未预见用水量总和:
∑q=s
比流量qs=∑q/∑L=
表7节点流量计算
节点
管段1长度(m)
管段2长(m)
管断3长度(m)
总管长
(m)
比流量:
大用户(L/s)
节点流量
(L/s)
1
380
2
625
医院()
3
715
4
125
5
470
6
485
影剧院()
7
1050
食品厂()幼儿园()
8
740
酒厂()
9
855
宾馆()
10
585
机械厂()
11
285
12
850
13
540
14
470
15
1135
肉联厂()
中学()
火车站()
16
880
17
1035
工艺品厂(师专()
18
220
19
755
20
250
经计算得,所有节点流量及大用户流量之和为(L/s)而最高日最高时流量也为(L/s),说明节点流量计算合理。
最高日时设计流量:
Qh=(L/s)
二级泵站供水;Q1=Qh*=(L/s)
水塔供水量Q2=Qh*=(L/s)
根据最高日时设计状态下二级泵站及水塔供水情况,可初步拟定流量的分配
在确定节点流量的时候就可以进行流量的初步分配和管径的选择,管径的选择要满足以下的要求。
1.技术流速要求:
~s,不低于s是为了防止水中的悬浮物在水管内沉积,不大于s是为了防止发生水锤;
2.经济流速要求:
DM>=400,v=~L/sDM<400,v=~L/s;
3.根据管段具体位置进行选择,管网入口管段管径应大致相近,不超过两个数量级,水塔附近管段在可选情况下选偏大的管径,控制点附近管段在可选情况下选偏大的管径;
4.连接管管径应不小于150mm。
计算结果如下表:
表8环状网流量及管径初拟定
环号
管段
管长(m)
管径(mm)
初分流量
q(L/S)
1000i
h(m)
︳sp︳
Ⅰ
1~2
235
1400
2~3
390
1200
3~5
200
1100
5~8
270
1100
1~6
290
1500
6~7
340
1500
7~8
310
500
100
△q=
△h1=
Ⅱ
7~13
400
1200
13~14
280
1100
14~15
330
1100
7~8
310
500
-100
8~9
160
800
9~15
565
400
△q=
△h2=
9~15
565
400
Ⅲ
15~16
240
800
16~17
355
500
9~10
130
600
10~12
170
450
12~17
680
600
△q=
△h3=
注:
其中黄色部分为连接管,“+”号代表水流方向为顺时针方向,“-”号代表水流方向为逆时针方向,△hij为环内各管段损失代数和,校正流量△q=-△hi/2∑(sij*qij).
环状网在初步分配流量时,已经符合连续性方程qi+∑qij=0的要求,但在选定管径和求得个管段水头损失以后,每个环往往不能满足△hij=0或∑(sij*qij)=0,因此要在初分流量和确定的管径基础上,重新调整各管段流量,反复计算,直到每个环的闭合差△hij<为止,从表8可以看出,每个环的闭合差△hij并没有都小于,因此要进行校正,校正结果如表9所示:
表9最高时平差成果图
环号
管段
管长(m)
管径(mm)
校正后流量
q(L/S)
1000i
h(m)
︳sp︳
Ⅰ
1~2
235
1400
2~3
390
1200
3~5
200
1100
5~8
270
1100
1~6
290
1500
6~7
340
1500
7~8
310
500
△h1=
Ⅱ
7~13
400
1200
13~14
280
1100
14~15
330
1100
7~8
310
500
8~9
160
800
9~15
565
400
△h2=
Ⅲ
9~15
565
400
15~16
240
800
16~17
355
500
9~10
130
600
10~12
170
450
12~17
680
600
△h3=
注:
经过校正后,每个环的闭合差均小于,满足条件。
此方案是经过多次最大转输校核,选择得到一个较为合理的方案。
使得只有一条入口处管段1~2以及两条连接管7~8、9~15不在经济流速范围内,其余的管段都在经济和技术流速范围内。
手工计算过程祥见附件《最高日时流量平差》
、最大转输时管段流量设计
管网总用水量:
Q=(L/s)
二级泵站供水量Q′=*=(L/s)
水塔进水量:
Q′′=*=(L/s)
最大转输节点流量计算与最高日时计算方法一样
表10最大转输流量分配
节点
管段1长度(m)
管段2长度(m)
管断3长度(m)
总管长
(m)
比流量:
大用户(L/s)
节点流量
(L/s)
1
380
2
625
医院()
3
715
4
125
5
470
6
485
影剧院()
7
1050
食品厂()
8
740
酒厂()
9
855
宾馆()
10
585
11
285
12
850
13
540
14
470
15
1135
16
880
17
1035
18
220
19
755
20
250
经计算,所以节点流量之和为:
(L/s),与管网用水量相同。
根据最大转输的特殊情况,对最高日最高时的管网管段流量分配、管径拟定做进一步的校核确定,以确定水泵能否将水经过管网送入水塔。
表11最大转输流量分配
环号
管段
管长(m)
管径(mm)
初分流量
校正后流量
q(L/S)
q(L/S)
Ⅰ
1~2
235
1400
-900
2~3
390
1200
3~5
200
1100
5~8
270
1100
1~6
290
1500
6~7
340
1500
7~8
310
500
Ⅱ
7~13
400
1200
13~14
280
1100
14~15
330
1100
7~8
310
500
8~9
160
800
9~15
565
400
Ⅲ
9~15
565
400
15~16
240
800
16~17
355
500
9~10
130
600
10~12
170
450
12~17
680
600
注:
根据初分流量,手工平差,迭代3次,校正后流量如上表所示,最后每个环的闭合差均小于,平差后,管网中各管段的流速大多数仍在经济流速范围内,所有管段流速都在技术流速范围内。
手工计算过程祥见附件《最大转输流量平差》
、发生时故管段流量校核
管网主要管线损坏时必须及时检修,在检修时间内供水量允许减少,一般为城市设计流量的70%。
经过校核后,发现有一根连接管7~8的流速过大,差不多达到s,
为了防止发生事故时,此管段水压过大,容易爆裂,造成更大的损失,故此管段应采用钢管,大多数管段流速仍在技术流速范围内,此时,可以确定各管段的管径及流量
手工计算过程祥见附件《事故流量平差》
6、管网水力计算
地质资料:
水厂的地面标高为,清水池的最低水位为,水塔地面标高1525m,市区以5层楼房居多,故最小服务水头为24m
最高日时状态下
最高日时选择支管末端11节点为控制点,其地面标高为,故该节点的水压标高为+24=,其余节点水压标高如下
表12最高时水压标高
节点
干管
水头损失(m)
地面标高(m)
水压标高(mH?
O)
服务水头(m)
11
控制点
24
1
1~2
2
2~3
3
3~5
5
5~8
8
8~9
9
9~10
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