给水管网课程设计指示书.docx
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给水管网课程设计指示书
课程设计说明书
(给水管网部分)
第一章概述
一、要求
1、在设计过程中要综合考虑,应用所学有关知识,掌握给水管网设计的步骤、方法。
2、重点培养学生独立思考、独立工作的能力及熟悉手册、样本、规范的使用。
二、设计内容
同设计任务书。
三、设计原则
1、所设计的系统必须供给用户所需的水量,保证配水管网足够的水压,保证不间断供水。
2、在满足最大工况要求的水量和服务压力条件下,应尽量减少投资和能量的浪费。
3、消防工况的校核,要核算在高日高时工况下确定的管网能否满足消防时的供水要求。
第二章设计
天津市某新建城区给水管网设计
2.1采用的设计数据
根据学号,选用的原始数据:
表1-1设计原始数据表
学号
人口密度(人/公顷)
用水量标准(L/人˙d)
250
260
1.城市的计算人口:
N1i=p×W=250×9039530=____225975____人
其中,p为人口密度(人/公顷,cap/hm2),W为城市面积(公顷,hm2)。
2.城市用水量
考虑该城市建筑均为6层,室内一般有给排水卫生设备,且不考虑分区给水,按《给水排水管网系统》附录2中综合生活用水定额表,选定综合生活用水量标准如下(举例):
qMaxC=_260_L/人˙d
(1)居民最大一天用水量:
Q1=qMaxC×N1i=∑q1iN1i/1000=__58753.5__m3/d
(2)集中用水量(包括工业企业用水量、车站用水量)
a、由任务书,工人在值班时生活用水量:
SI,按有关规范的规定及标准,采用如下:
热车间:
q1=35L/人˙班;
生活和淋浴用水量一般车间:
q2=25L/人˙班;
淋浴用水:
q3=40L/人˙班(一般、高温车间)
不同工业淋浴人数占工人总数的百分比:
(%)
食品工业:
70
纺织工业:
10
机加工工业:
25
列表计算如下:
表1-2工人值班时生活用水量表
工程名称
车间
类别
工人数量及分班
生活用水量
Si=q1(或q2)×b×n(l)
淋浴人数比率
m%
淋浴用水量(l)
Si‘=q3×N×m
总数N
分班b
用水量(L/(cap·班)
人/班n
1#企业
热车间
1200
3
35
200
35×200×3=21000
70
40×1200×0.70=33600
其余车间
25
200
25×200×3=15000
2#企业
热车间
4500
3
35
900
35×900×3=94500
10
40×4500×0.1=18000
其余车间
25
600
25×600×3=45000
3#企业
热车间
1000
2
35
250
35×250×2=17500
25
40×1000×0.25=10000
其余车间
25
250
25×250×2=12500
S1=∑Si=205500
S2=∑Si’=61600
∴SI=S1+S2=267100L/d=267.1m3/d。
b、工业用水量SⅡ:
按工业的性质及参照有关类似工厂的经验,拟采用:
1#企业生产用水量:
6000m3/d;
2#企业生产用水量:
4700m3/d;
3#企业生产用水量:
7000m3/d
合计SⅡ=17700m3/d
c、车站用水量SⅢ=3000m3/d
所以Q2=SⅠ+SⅡ+SⅢ=20967.1m3/d
(3)浇洒道路和绿地用水量
考虑当地气候等情况,浇洒道路取1.5L/次·m2,每日按1次计算;绿地用水根据当地土壤和气候条件,平均取2.0L/d·m2。
因之浇洒道路和绿地用水量
为:
4680
(4)未预见水量及管网漏失水量
这部分水量按正常供水(以上各项用水中消防用水除外)最高日用水量的15%计算,则为:
0.15×(58753.5+20967.1+4680)=12660.06
∴全城最大一天用水量:
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4=58753.5+20967.1+4680+12660.06=97061
(取整)
2.2城市逐时用水量计算
该城市综合生活用水量每小时占全天用水量的百分率见下表2-1第
(2)列。
以下分项列表计算城市逐时用水量,计算结果列入下表2-1。
最后,可由表2-1第(11)列,得到最高日最高时用水量。
此外,还可以由下表第(12)列绘制该城市24小时用水量变化曲线(参见教材147页图7-1),并确定该城市总时变化系数Kh=1.26
表2-1城市逐时用水量计算表
时间
城市综合
生活用水量
1—3#企业逐时用水合计
(除淋浴外不考虑时变化)
车站用水量
浇洒道路/绿地用水
未预见水量
(0.15乘Σ)
城市逐时用水量
(3)至(10)之和
占日水量比率
逐时用水量
热车间生活用水
一般车间生活用水
淋浴用水
生产用水
h
%
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
m3/h
%
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
0-1
3.00
1762.605
4.8125
2.5
445.83
125
527.5
2868.2475
0.02955
1-2
3.00
1762.605
4.8125
2.5
445.83
125
527.5
2868.2475
0.02955
2-3
3.00
1762.605
4.8125
2.5
445.83
125
527.5
2868.2475
0.02955
3-4
3.50
2056.3725
4.8125
2.5
445.83
125
527.5
3162.015
0.03258
4-5
3.50
2056.3725
4.8125
2.5
445.83
125
527.5
3162.015
0.03258
5-6
4.50
2643.9075
4.8125
2.5
445.83
125
527.5
3749.55
0.03863
6-7
4.50
2643.9075
4.8125
2.5
445.83
125
527.5
3749.55
0.03863
7-8
4.50
2643.9075
4.375
2.475
17.2
883.33
125
527.5
4203.7875
0.04331
8-9
4.50
2643.9075
4.375
2.475
883.33
125
585
527.5
4771.5875
0.04916
9-10
5.00
2937.675
4.375
2.475
883.33
125
585
527.5
5065.355
0.05219
10-11
5.00
2937.675
4.375
2.475
883.33
125
585
527.5
5065.355
0.05219
11-12
5.00
2937.675
16.625
8.925
883.33
125
585
527.5
5084.055
0.05238
12-13
5.00
2937.675
4.375
2.475
883.33
125
585
527.5
5065.355
0.05219
13-14
4.50
2643.9075
4.375
2.475
883.33
125
585
527.5
4771.5875
0.04916
14-15
4.50
2643.9075
4.375
2.475
883.33
125
585
527.5
4771.5875
0.04916
15-16
4.50
2643.9075
4.375
2.475
22.2
883.33
125
585
527.5
4793.7875
0.04939
16-17
5.00
2937.675
4.375
2.475
883.33
125
527.5
4480.355
0.04616
17-18
5.00
2937.675
4.375
2.475
883.33
125
527.5
4480.355
0.04616
18-19
5.00
2937.675
4.375
2.475
883.33
125
527.5
4480.355
0.04616
19-20
4.50
2643.9075
16.625
8.925
883.33
125
527.5
4205.2875
0.04333
20-21
3.50
2056.3725
4.375
2.475
883.33
125
527.5
3599.0525
0.03708
21-22
3.50
2056.3725
4.375
2.475
883.33
125
527.5
3599.0525
0.03708
22-23
3.00
1762.605
4.375
2.475
883.33
125
527.5
3305.285
0.03405
23-24
3.00
1762.605
4.8125
2.5
22.2
445.83
125
527.5
2890.4475
0.02978
合计m3/d
Q1
S1
S2
SⅡ
SⅢ
Q3
Q4
Qd
100.0
图2-1城市逐时用水量变化曲线
注:
1、工业车间淋浴用水量出现在每班下班后的一小时内(3班制,则在每班下班后的一小时内出现淋浴用水,每天出现3次;2班制,在每班下班后的一小时内出现淋浴用水,每天出现2次)。
2、浇洒道路、绿地用水均匀分在8-16点时段内;车站用水量、未预见用水量平均分配在24个小时内;
3、每个工业企业的生产用水量分别平均分配在各个企业上班时段内。
例如:
1#、2#企业采用三班制,则生产用水量平均分配在24小时内。
3#采用2班制,生产用水量平均分配在早7:
00到晚上23:
00内。
每个时段内,再将各企业生产用水量相加求和。
4、每个工业企业的生活用水量可自由分配在各个企业上班时段内,要求时变化系数在2.5~3.0范围内即可。
2.3最不利点服务水头
由于城市建筑按6层混合结构考虑,所以H0=28m
2.4城市消防用水量
1.按城市居民居住区计算:
城市人口:
p=__1.938×105__人
城市建筑:
全部按5~6层混合结构
由以上数据查《建筑设计防火规范》表27,以下简称《防火规范》,得:
消防用水量:
qx=45L/s
计算火灾次数:
_2_次
2.按工业生产类别及燃烧的危险性计算:
1#工业:
面积__43.5__公顷,厂房耐火等级三级,燃烧危险性丁类,最大车间体积不超过10000m3
2#工业:
面积__34.4__公顷,厂房耐火等级三级,燃烧危险性丙类,最大车间体积不超过20000m3
3#工业:
面积__50.8__公顷,其余情况同1#工业
据以上数据查《防火规范》,表28、表29,得:
消防用水量:
qx’=__40__L/s(按需消防水量最大的2#工业计)
计算火灾次数:
__1__次
∴最后结果应按居住区(不利情况)计算的结果采用。
消防用水量:
qⅡ=__90__L/s(按同一时间发生__2__次火灾计)
2.5环状管网的设计与计算
A.高日高时工况
1、在附图上进行环状管网平面布置(即定线)
定线的原则和方法见教材有关章节(要在图上标节点号、管段号、管长等),同时要注意节点的设置原则:
1)管线交叉点上、管径改变的点上;
2)有大用户附近,即流量有较大改变的地方;
3)管材改变的点,即阻力系数有变化的地方;
4)其它需要设置的地方;
5)除以上情况外,如特长管线,也可以考虑在管线的适当位置增设一节点;在管线拐弯处,不属于以上情况,一般不需要设置节点。
2、沿线流量与节点流量
最高时用水量:
QMAX=1429.17L/s
集中流量:
ΣQ=291.21L/s
均布流量:
Q均步=QMAX-ΣQ=1137.96L/s
将各管段长度和配水长度填入下表。
填入后计算比流量:
qs=Q均步/Σl=1137.96/21175.5=0.053739463(其中l为管段的计算长度)
再计算各管段沿线流量,填入表中:
表5-1各管段沿线流量计算表
管段
长度/m
布水系数
计算长度/m
沿线流量/(L/s)
0-1【1】
395
0
0
0
1-2【2】
904
0.5
452
24.29023728
2-3【3】
1371
0.5
685.5
36.83840189
3-4【4】
1035
0.5
517.5
27.8101721
1-5【5】
734
0.5
367
19.72238292
2-6【6】
685
1
685
36.81153216
3-7【7】
723
1
723
38.85363175
4-9【8】
557
0.5
278.5
14.96644045
5-6【9】
909
1
909
48.84917187
6-7【10】
974
1
974
52.34223696
7-8【11】
387
1
387
20.79717218
8-9【12】
1062
1
1062
57.07130971
5-10【13】
652
0.5
326
17.51906494
6-11【14】
648
1
648
34.82317202
8-12【15】
640
1
640
34.39325632
9-13【16】
648
0.5
324
17.41158601
10-11【17】
863
1
863
46.37715657
11-12【18】
1360
1
1360
73.08566968
12-13【19】
1091
1
1091
58.62975413
10-14【20】
843
0.5
421.5
22.65118365
11-15【21】
769
1
769
41.32564705
12-16【22】
649
1
649
34.87691149
13-17【23】
550
0.5
275
14.77835233
14-15【24】
789
1
789
42.40043631
15-16【25】
1362
1
1362
73.19314861
16-17【26】
1103
1
1103
59.27462769
14-18【27】
544
0.5
272
14.61713394
15-19【28】
599
1
599
32.18993834
16-20【29】
695
1
695
37.34892679
17-21【30】
789
0.5
394.5
21.20021815
18-19【31】
808
0.5
404
21.71074305
19-20【32】
1360
0.5
680
36.54283484
20-21【33】
940
0.5
470
25.25754761
共计
27438
21175.5
1137.96
节点流量的计算。
将上述沿线流量转化为节点流量(管段两端节点各负担一半),并与该节点的集中流量合并计算见下表
表5-2各节点流量计算表
节点编号
集中流量
/(L/s)
沿线流量转化为节点流量
节点流量/(L/s)
0
0
水源点
-1429.17
1
84.3
管段【1】,【2】,【5】
106.3063101
2
管段【2】,【3】,【6】
48.97008566
3
67.47
管段【3】,【4】,【7】
119.2211029
4
管段【4】,【8】
21.38830627
5
管段【5】,【9】,【13】
43.04530986
6
管段【6】,【9】,【10】,【14】
86.4130565
7
管段【7】,【10】,【11】
55.99652045
8
管段【11】,【12】,【15】
56.1308691
9
管段【8】,【12】,【16】
44.72466808
10
管段【13】,【17】,【20】
43.27370258
11
管段【14】,【17】,【18】,【21】
97.80582266
12
管段【15】,【18】,【19】,【22】
100.4927958
13
管段【16】,【19】,【23】
45.40984624
14
管段【20】,【24】,【27】
39.83437695
15
41.66
管段【21】,【24】,【25】,【28】
136.2145851
16
97.78
管段【22】,【25】,【26】,【29】
200.1268073
17
管段【23】,【26】,【30】
47.62659908
18
管段【27】,【31】
18.16393849
19
管段【28】,【31】,【32】
45.22175811
20
管段【29】,【32】,【33】
49.57465462
21
管段【30】,【33】
23.22888288
合计
291.21
-0.0000012435
沿线流量与节点流量的计算见教材例6.3(P125),制作表格计算。
计算完毕后,将节点流量标在附图管网的节点上。
3、流量分配
依据附图上各节点流量及水厂总供水量,在图上进行初次流量分配,且由用水情况拟定各管段流向。
4、确定管径
各管段的管径按该管段的流量及经济流速计算求得,并将管径数值标在附图上。
表5-3平均经济流速与管径的确定
管径/mm
平均经济流速/(m/s)
D=100~400
D≥400
0.6~0.9
0.9~1.4
对于干线之间的连接管,考虑到管网中出现事故时,可能要转输较大的流量,可以采用较大的管径。
确定管径后,填入下表:
表5-4管段流量初次分配计算表
管段编号
流量(L/s)
管长(m)
管径(mm)
流速(m/s)
【1】
1429.17
395
900(双管)
1.4
【2】
600
904
800
1.3
【3】
200
1371
500
1.0
【4】
30
1035
250
0.75
【5】
722.86369
734
900
1.4
【6】
351.0299143
685
600
1.1
【7】
50.7788971
723
300
0.8
【8】
8.61169373
557
200
0.7
【9】
100.8183801
909
400
0.9
【10】
115.4352379
974
400
0.9
【11】
110.2176146
387
400
0.9
【12】
50
1062
300
0.8
【13】
579
652
800
1.3
【14】
250
648
600
1.1
【15】
4.08674549
640
200
0.7
【16】
13.88702565
648
200
0.7
【17】
30
863
250
0.75
【18】
180
1360
500
1.0
【19】
80
1091
350
0.85
【20】
505.7262974
843
800
1.3
【21】
2.1941773
769
200
0.7
【22】
3.59394969
649
200
0.7
【23】
48.47717941
550
300
0.8
【24】
400
789
700
1.2
【25】
260
1362
600
1.1
【26】
3.46714239
1103
200
0.7
【27】
65.8919205
544
300
0.8
【28】
5.9795922
599
200
0.7
【29】
60
695
300
0.8
【30】
4.31772272
789
200
0.7
【31】
47.72798201
808
300
0.8
【32】
8.4858161
1360
200
0.7
【33】
18.91116148
940
200
0.7
5、水头损失计算公式
可采用满宁公式,令:
水头损失:
平差计算时,可取n=0.012,先计算每条管段的阻耗S值,并将其列于附图中各管段的下方。
水头损失也可以查《给排水设计手册》第一册。
6、平差计算
计算工作可在附图上进行,用作图及列表的方法平差,见教材有关章节;也可以用计算机平差。
由Si、qi决定每一管段的水头损失hi值,登记在附图各管段下方。
初次流量分配以及以后各次校正后的流量分配也登记在附图中。
各环的闭合差均写在环中的箭头上面,从上到下,依次排列,最下方的闭合差为最后平差的结果。
顺时针为正,逆时针为负。
各环校正流量:
具体计算时不局限于某一环,而是从整体出发,分析各环闭合差数值的大小、正反向及其相互关系。
在决定校正流量时,把具有同一方向闭合差的各环联系在一起进行校正,以求达到快速、准确的效果。
重复上述校正过程,直至各环闭合差均小于0.5m,大环闭合差小于1.0m。
7、消除闭合差
为了绘制等水压线,首先要消除闭合差,即人为圆整各环内某些管段的水头损失数值,以使闭合差为零。
例如:
如某环闭合差为0.2m(顺时针),则在该环的某一流向为逆时针的管段上加0.2m(或某一顺时针管段上减去0.2m),则该环闭合差为0,尽量将圆整的管段选择为非公共管段,不影响其他环。
最后将各管段水头损失数值(消除闭合差后)标注在附图上各管段下方的方框中。
将消除闭合差后,各管段的编号、管长、管径、水头损失、流速填下下表:
表5-5管段平差后数据表
管段编号
流量(L/s)
管长(m)
管径(mm)
水头损失(m)
流速(m/s)
【1】
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