给水管网设计说明书.docx

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给水管网设计说明书

给水管网课程设计

说明书

学院：

土木工程学院

专业：

08级给水排水

姓名：

范翀

学号：

0812311005

指导老师：

赵志领

2011年1月

目录

第1章原始资料...5

1.1平面图：

3

1.2人口密度及房屋层数3

1.3各区的卫生设备：

3

1.4使用城市给水管网的工厂：

3

1.5、其他资料4

第2章水量计算5

2.1最高日用水量计算5

2.2消防时用水量计算6

2.3.计算全市最高日，最高时用水量7

2.4绘制全市最高日用水量变化曲线7

2.5计算清水池容积7

第3章管网定线8

3.1布置原则8

3.2管网布置要点8

3.3配水管定线8

第4章送水泵站扬程的确定11

4.1送水泵站的设计11

第5章等水压线图13

5.1控制点的确定13

5.2节点地面标高13

5.3绘制等水压线图13

第6章设计心得14

第7章附表14

第1章原始资料

1.1平面图：

比例尺为：

1：

10000的城市总平面图一张，等高线间距为1米，给水水源及城市的划分，工厂位置见平面图。

1.2人口密度及房屋层数：

区号

人数（万人）

房屋层数

1

27

6

2

10

6

1.3各区的卫生设备：

区号

卫生设备情况

室内无给水设备，从集中给水栓取水，而用室外排水管道排水

室内有给排水设备，但无水厕

室内有给排水设备，但无浴室设备

1，2

室内有给排水设备，并有浴室设备

室内有给排水设备，并有集中热水供应

1.4使用城市给水管网的工厂：

（1）建材工厂（A厂）

日用水量600最大班用水量200

工人数：

第一班200人；第二班200人；第三班150人；其中在热车间工作的工人占全部工人的30%。

淋浴情况：

车间特征

淋浴工人数（占全班工人的%）

不太脏污身体车间

75

非常脏污身体车间

25

（2）屠宰工厂（B厂）

日用水量600最大班用水量400

工人数：

第一班300人；第二班200人；其中在热车间工作的工人占全部工人的15%

淋浴情况：

车间特征

淋浴工人数（占全班工人的%）

不太脏污身体车间

70

非常脏污身体车间

20

火车站用水量__1500__m3/d

1.5其他资料：

1.城市位于我国的___哈尔滨_地区，冰冻线深度__1.9m_

2.用水量逐渐变化：

D

时间

A

B

C

D

E

F

G

0-1

1.04

1.10

1.50

3.00

2.14

1.85

1.17

1-2

0.95

0.76

1.50

3.20

2.06

1.72

1.18

2-3

0.95

0.90

1.50

2.50

2.03

1.38

1.18

3-4

1.20

1.10

1.50

2.60

2.12

1.19

1.79

4-5

1.65

1.30

0.50

3.50

3.08

1.64

2.82

5-6

3.11

3.91

3.50

4.10

3.45

4.14

4.48

6-7

6.84

6.61

4.50

4.50

5.50

6.38

6.14

7-8

6.84

5.84

5.50

4.90

5.00

6.69

6.38

8-9

6.21

7.04

6.25

4.90

5.40

6.35

5.86

9-10

6.12

6.69

6.25

5.00

5.30

6.10

5.75

10-11

5.58

7.17

6.25

4.90

4.95

5.87

5.44

11-12

5.48

7.31

6.25

4.70

4.45

5.26

4.98

12-13

4.97

6.62

5.00

4.40

4.21

5.35

5.28

13-14

4.81

5.23

5.60

4.10

4.25

5.16

4.65

14-15

4.11

3.69

5.50

4.10

3.80

4.15

4.46

15-16

4.18

4.76

6.00

4.40

3.81

4.35

5.18

16-17

4.52

4.24

6.00

4.30

3.80

4.65

4.61

17-18

4.93

5.99

5.50

4.10

4.05

4.44

5.58

18-19

5.14

6.97

5.00

4.50

4.40

4.19

5.69

19-20

5.66

5.66

4.50

4.50

5.70

4.65

5.38

20-21

5.80

3.05

4.50

4.50

6.30

4.97

5.45

21-22

4.91

2.01

3.00

4.80

6.80

4.21

3.55

22-23

3.05

1.42

3.00

4.60

4.70

2.96

2.25

23-24

1.65

0.97

1.50

3.30

2.55

2.11

1.56

3.地下水标高__-8___米

4.河的最高水位_78_米；最低水位_72_米。

5.平均水位___76__米。

第2章.水量计算

2.1最高日用水量计算

给水系统计算时，首先确定该系统总用水量，其用水量通常按不利

条件考虑，即最高日最大时用水量表示，它包括以下几个方面：

Q＝Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

式中：

Q1—居民生活用水；

Q2—企业生产用水；

Q3—工厂职工生活用水；

Q4—浇洒道路及绿地用水；

Q5—公共建筑用水；

Q6—未预见水量。

2.1.1城市居住区的最高日生活用水量Q1

Q＝qNf

式中Q—最高日生活用水量，m3/d；

q—最高日生活用水量标准，m3/d/人；

N—设计年限内计划人口数,人；

f—城市自来水普及率，按100％设计。

根据原始资料所给的各区房屋卫生设备情况，查《给排水手册》可知最高日生活用水量标准（每人）分别为：

1区、2区：

160L/（cap·d）

则居民区生活用水量分别为：

一区：

Q＝160/1000×27×10000×100%=43200m3/d

二区：

Q＝160/1000×10×10000×100%=16000m3/d

则最高日用水量总和为：

Q1＝43200+16000=59200m3/d

2.1.2工厂生产用水量的计算Q2

（1）建材工厂（A厂）

日用水量600t最大班用水量200t

（2）屠宰工厂（B厂）

日用水量600t最大班用水量400t

Q2＝600+600＝1200m3/d

2.1.3工厂职工生活及淋浴用水量Q3

用水量标准如下：

热车间生活用水35L/（人班）；

一般车间生活用水25L/（人班）；

非常脏污身体车间淋浴用水60L/（人班）；

不太脏污身体车间淋浴用水40L/（人班）。

（1）建材工厂（A厂）

生活用水=550×30％×35/1000+550×70%×25/1000

=5.78+9.63=15.40m3/d

淋浴用水=550×25%×60/1000+550×75%×40/1000

=16.50+8.25=24.75m3/d

（2）屠宰工厂（B厂）

生活用水＝500×15％×35/1000+500×85%×25/1000

＝2.63+10.63=13.25m3/d

淋浴用水＝（500×20%×60/1000+500×70%×40/1000）

=6.00+14.00=20.00m3/d

总计Q3＝15.40+24.75+13.25+20.00=73.40m3/d

2.1.4火车站用水量Q4

Q4＝1500m3/d

2.1.5浇洒道路、绿地用水量Q5

Q5＝NAq

式中：

N——每天浇洒道路的次数；

A——所需浇洒道路的面积

q——浇洒道路用水量标准；

浇洒街道用水量定额2.0～3.0L/m2·d，取2.5L/m2·d,在图上选取诺干条街道做为需要浇洒的道路（见给水管网图），在图上量得的道路总长长为13000m。

（其中1区6700m，2区6300m）设道路宽度为15m,浇洒面积为13000×15=195000m2,。

每天浇洒2次，时间为5:

00-6:

00和13：

00-14:

00。

浇洒绿地用水量定额1.0～3.0L/（m2·d）,取1.5L/（m2·d）。

设需浇洒的草地面积为200000m2，位于1区每天浇洒1次，时间定为17:

00-18:

00。

Q5=（195000×2.5×2）+（200000×1.5×1）=1275000L/d=1275m3/d

2.1.6未预见水量和漏失水量

取最高日用水量的25％。

Q6=0.25×（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）

＝0.25×（59200+1200+73.40+1500+1275）

＝15812.1m3/d

2.1.7城市最高日设计用水量Qd

Qd＝1.25×（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）

＝1.25×（59200+1200+73.40+1500+1275）

＝79060.5m3/d

2.2计算全市最高日，最高时用水量

最高日最大时用水量：

用水量是计算管网的主要依据，由于上述各种用水其最大用水时并不发生在同一时间，故首先应拟出各种用水情况的逐时变化表，然后逐时相加便可求出全市逐时用水量综合表。

（见附表1）

2.3消防时用水量计算

消防用水量标准：

根据城市规模，城市室外消防用水量标准可确定，该城市的总人口数为37万，按照同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为65/s。

消防水用水量Qx=65×2=130L/s

2.4绘制全市最高日用水量变化曲线

根据全市逐时用水量综合表、绘制用水量变化曲线，依次确定一泵站、二泵站供水曲线。

见下图2-1。

图2-1

2.5计算清水池容积

由计算表看出清水池的调节容积为5.39%。

（表2-1）清水池调节容积按最高日用水量的5.39%计算。

清水池中除了储存调节用水外还应包括两小时的消防贮量及水厂生产用水（一般取最高日用水量5~10%），则清水池的有效容积W为：

W=W1+W2+W3+W4

W1+W2+W3=79060.5×5.39%+0.13×2×3600+79060.5×10%

=4261.36+936+7906=13103.36m3

W4=13200m3

W=W1+W2+W3+W4=13103.36+13200=26303.36m3

W---清水池总容积

W1---调节容积

W2---消防储水量，按两小时火灾延续时间

W3---水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的10%计算

W4---安全贮量池按W1+W2+W3取整计算。

清水池应设置相等容积的两个，以便清洗或检修时不间断供水。

清水池调节容积计算表（无水塔）表2-1

时间（h）

用水量（%）

一级泵站供水量（%）

二级泵站供水量（%）

清水池调节容积（%）

0—1

3.19

4.17

3.30

-0.98

1—2

3.34

4.17

3.30

-0.83

2—3

2.82

4.17

3.30

-1.35

3—4

2.89

4.17

3.30

-1.28

4—5

3.57

4.17

3.30

-0.60

5—6

4.63

4.17

4.46

0.46

6—7

4.33

4.17

4.46

0.16

7—8

4.68

4.17

4.46

0.51

8—9

4.68

4.17

4.46

0.51

9—10

4.75

4.17

4.46

0.59

10—11

4.68

4.17

4.46

0.51

11—12

4.53

4.17

4.46

0.36

12—13

4.30

4.17

4.46

0.14

13—14

4.70

4.17

4.46

0.53

14—15

4.11

4.17

4.46

-0.06

15—16

4.27

4.17

4.46

0.10

16—17

4.20

4.17

4.46

0.03

17—18

4.43

4.17

4.46

0.26

18—19

4.35

4.17

4.46

0.18

19—20

4.35

4.17

4.46

0.18

20—21

4.35

4.17

4.46

0.18

21—22

4.57

4.17

4.46

0.41

22—23

4.44

4.17

4.46

0.27

23—24

3.86

4.17

3.30

-0.30

累计

100.00

100.00

100.00

5.39

第3章管网定线

3.1布置原则

城镇管网定线应满足以下几点要求：

1.依据规划总平面图，考虑分期建设的可能性，且留有发展余地，便于今后的扩建和改建；

2.保证供水的安全可靠，局部若出现事故，断水范围最小；

3.尽量使干管靠近大用户，便于取水，且降低输水费用；

4.管线遍布整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；

5.力求以最短的距离敷设管线，以降低管网造价和经营管理费用。

3.2管网布置要点

1.为减少水头损失，干管延伸方向应与二泵站输水到大用户的水流方向一致，这样可以减少水头损失，降低能耗，可以减少管材，缩小管径，减少投资成本；

2.干管的间距可根据街区的情况采用500－800m，除特殊情况，最长计算管段不可超过1000m。

3.为保证供水的可靠性，干管之间应设置连接管，其作用在于当局部管线损坏时可以通过它重新分配流量，连接管间距800－1000m；

4.干管的定线应尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量减少穿越铁路的次数，减少施工难度和施工造价，管线在道路下的平面位置标高应符合城镇或街区地下管线综合设计要求；

5.给水管线和排水管以及电、讯、煤气管线之间的铺设应严格执行相应的规范。

3.3方案一配水管定线

为保证安全供水，方案采用环状管网。

管网计算见管网平差计算表，具体分配方案见下文附图。

管线布置见下图（图3-1）：

图3-1

3.3.1比流量计算

假定用水量均匀分布在全部干管上,由此算出干管线单位长度的流量，叫做比流量：

qs=

式中，qs——比流量，L／（s·m）

Q——管网总用水量，（L／ｓ）（见附表2）

∑q——大用户集中用水量总和，

∑l——干管总长度（m），不包括穿越广场、花园等无建筑物地区的管线；只有一侧配水的管线，长度按一半计算。

1、一区比流量

总管长∑l为22746m（不计输水管线），穿越无建筑管线长度为2156m，最高时非集中用水量为2640.65（m3/h）。

一区比流量qs1=2640.65/（22746-2156）=0.128m3／（h·m）=0.0356L／（s·m）

2、二区比流量

总管长∑2为23254m（不计输水管线），穿越无建筑管线长度为907m，最高时非集中用水量为978.19（m3/h），

二区比流量qs2=978.19/（23254-907）=0.044m3／（h·m）=0.0122L／（s·m）

3.3.2沿线流量计算

一、二区沿线流量按公式qi-j＝qsLi-j计算，计算结果（见附表3）

3.3.3节点流量计算

节点流量按qi＝α∑q１，折算系数α＝0.5集中计算，即任一节点i的节点流量等于与该点相连各管段的沿线流量总和的一半，若有集中流量，再将集中流量计入，计算结果（见附表4）。

Q建材工厂=（0.23+0.40+25.00）/3.6=7.12（L/S）

Q屠宰工厂=（0.16+0.66+50.00）/3.6=14.12（L/S）

Q火车站=62.5/3.6=17.36（L/S）

经核算，两表节点流量之和为1043.84（L/s）=3757.83（m3/h）与最高日最高时总流量（3757.79（m3/h））的差值在允许范围内。

3.3.4初步分配流量

拟定水流方向，根据连续性方程，初步分配管段流量，考虑经济流速，初拟管径。

管径/（mm）

平均经济流速/m/s）

DN=100-400

0.6～0.9

DN≥400

0.9～1.4

尽量使干管平均经济流速在该范围以内，以减少工程造价，同时考虑到城市的发展，新建管道应具有一定的弹性，流速的范围也相应地扩大。

最高日最高时流量初分配（见附表5）。

3.3.5管网平差

本设计采用给水排水平差软件进行管网平差,程序（环方程法）的优缺点归纳如下：

优点：

1不用输入节点信息；

2与水源节点无关，不用特殊标记。

缺点：

1需要重复输入管段信息；

2节点压力（自由水压、绝对水压）都要自己手算；

3需要手工分配初分流量。

手工管网平差结果（见附表6）。

软件管网平差结果（见附表7）。

3.3.6消防校核

根据城市规模，城市室外消防用水量标准可确定，该城市的总人口数为37万，按照同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为65/s。

故取控制点12处作为一处着火点，另一处着火点选于2区大用户（屠宰工厂）25点。

在原先节点流量的基础上，节点12和25再加上65L/s，做消防校核。

用平差软件对一区和二区进行平差。

分配流量和结果（见附表8）。

3.3.7事故校核

城市给水管网在事故工况下，必须保证70%以上用水量，考虑靠近供水泵站的主干管在最高时损坏情况。

断掉1-2管段。

采用平差软件对一区、二区平差。

分配流量和结果（见附表9）。

第4章送水泵站扬程的确定

4.1确定控制点

所谓控制点是指管网中控制水压的点。

这一点往往位于离二级泵站最远或地形最高的点，只要该点的压力在最高时用水量时可以达到最小服务水头的要求，整个管网就不会存在低水压区。

一、二区的房屋层数均为6层，故最小服务水头为28米。

一区中离二级泵站最远、地形最高的点为12点，其地面标高为81.09m。

可选择两条管线的平均值:

1→2→5→6→7→10→11→12∑h1＝0.44+1.07+0.68+3.90+7.51+4.05+3.52=21.17m

1→2→3→4→8→9→12∑h2＝0.44+2.91+2.96+4.20+6.79+3.90=21.20m

∑h=0.5×（21.17+21.20）=21.19m

二区中离二级泵站最远、地形最高的点为24点，其地面标高为80.85m。

可选择两条管线的平均值:

1→13→16→17→18→21→22→25→24

∑h＝0.65+0.99+0.38+5.43+3.57+2.31+0.54+2.50=16.37m

1→13→14→15→19→20→23→24

∑h＝0.65+1.63+3.55+2.25+3.66+4.48+0.14=16.36m

∑h=0.5×（16.37+16.36）=16.37m

故可定12点为控制点，即最不利点。

4.2二级泵站水泵扬程计算

最高时二级泵站扬程为：

Hp＝Zc+Hc+hs+hc+hn+Ho

式中：

Hc—控制点的设计自由水压，Hc=28m

Zc—管网控制点地面标高与清水池最低水位高差。

由图上量得控制点地面标高为81.09m，清水池最低水位标高为79.68—5.00＝74.68m，Zc＝81.09-74.68＝6.41m；

hs—吸水管中的水头损失，取2m；

hc—输水管中的水头损失，流量为1021.18L/s，双管供水管径为800mm，带入海森威廉公式得水损hc=0.62m

hn－管网中水头损失∑h=21.19m；

Ho－安全水头，取2m；

则Hp＝28+21.19+2+0.62+6.41+2＝60.22m

4.3消防时水泵所需扬程

选取1区的控制点12点和二区的离二级泵站较远的大用户点（屠宰工厂）25点为同时着火点，通过再次平差，重新对正常情况下平差计算，计算出水头损失为

式中，

—消防时所需自由水头，取10m；

—通过消防流量时的管网水头损失

25点校核如下：

取管线1→13→16→17→18→21→22→25

=0.81+1.26+0.48+8.70+6.49+6.47+3.38=27.59m

—消防时输水管的水头损失，流量为1173.84L/s，双管供水管径为800mm，带入海森威廉公式得水损为0.8m。

Zc＝79.47-74.68＝4.79m

Hp’=10+27.59+2+0.8+4.79+2=47.18m

而正常供水时，∑h=0.65+0.99+0.38+5.43+3.57+2.31+0.54=13.87Hp=28+13.87+2+0.8+4.79+2=51.46m

故着火时25点可有10m水压用于消防。

12点校核如下：

取管线1→2→5→6→7→10→11→12

=0.55+1.26+0.90+4.43+8.17+5.65+12.94=33.90m

—消防时输水管的水头损失，取0.8m。

Zc＝81.09-74.68＝6.41m

Hp’=10+33.90+2+0.8+6.41+2=55.11m

故着火时25点可有10m水压用于消防。

由以上可知二级泵站扬程可满足消防供水安全。

4.4事故时水泵所需扬程

式中，

—控制点设计自由水压，取28m。

—事故时通过70%流量的管网水头损失，取：

二泵站到控制点的管线1→13→16→17→6→7→10→11→12

=0.56+2.84+1.25+2.25+2.25+4.86+2.48+4.18=20.67m。

—事故时输水管的水头损失，流量为730.69L/s，双管供水管径为800mm，带入海森威廉公式得水损为0.33m。

Hp=28+20.67+2+0.33+6.41+2=59.41m

由以上可知二级泵站扬程可满足事故供水安全。

第5章等水压线图

5.1控制点的确定

绘制等水压线图的目的在于评价管网布置的合理性，管径选择的合理性和城市管网中水压分布是否均匀。

本设计中采用假设法求解控制点。

首先根据管网定线和计算的结果以及城市地形的分布情况，选定几个可能的点作为控制点的候选点。

然后，一个一个计算，选定控制点。

5.2各节点节点水压、自由水压、地面标高

（见附表9）

5.3绘制等水压线图

一区、二区房屋层数6层，要求最小水压28米，节点12为控制点。

从附表9可知，所有节点都满足最小服务水头的要求，一区、二区的自由水压都大于28m。

根据附表9知，两节点间的水头损失看成在该管段上平均分布，在管网中确定出绝对水压为整数的所有点。

并将绝对水压