第6章给水管网工程设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,6.1设计用水量及其调节计算,6.1.1,最高日用水量计算,6.1.2,用水量变化及其调节,6.1.3,调节构筑物容积的计算,6.2屋设计流量分配与管径设计,6.2.1,节点设计流量分配计算,6.2.2,管段设计流量分配计算,6.2.3,管段直径设计,6.3泵站扬程与水塔高度设计,6.3.1,概述,6.3.2,计算实例,6.4管网设计校核,6.4.1,概述,6.4.2,消防校核,6.4.3,最大转输校核,6.4.4,事故校核,第6章 给水管网工程设计,第6章 给水管网工程设计,本章概述,设计内容：,设计用水量、水量调节以及设计流量计算；,管段直径确定；,设计工况水力分析；,泵站扬程与水塔高度（可无）；,水力校核（最大转输、消防、事故）；,绘制管道施工图（管径、埋深）。,第6章 给水管网工程设计,6.1设计用水量及其调节计算,最高日用水量计算,包括项目如下：,1）居民生活用水量；,2）工业企业生活用水及其生产用水；,3）消防用水；,4）其它用水包括绿化、浇洒道路、公共设施用水；,5）未预见水量及管网漏损（15-25%）。,水量单位转换为L/s。,消防用水并非计算在最高日用水量中，而是转存在清水池中。,第6章 给水管网工程设计,6.1设计用水量及其调节计算,用水量变化及其调节,根据所需指标计算出管网总设计供水量；由于用水变化的影响，二级提升泵站不可能实时满足管网用户的需求，可看下图。,2.02,1.95,2.09,2.09,2.64,3.1,5.36,5.51,5.21,4.54,4.7,4.77,5.19,4.79,4.47,4.48,4.92,5.13,5.83,5.47,5.41,4.63,3.3,2.39,第6章 给水管网工程设计,6.1设计用水量及其调节计算,用水量变化及其调节,由于供水泵站很难实时满足用户需求，所以在管网系统中需要设置水量调节设施。,水量调节构筑物包括清水池、高位水池、水塔等。,供水流程为一级泵站均匀吸水通过供水管路送入给水处理厂；给水处理完毕存入清水池；二级提升泵站从清水池吸水进入供水管网；这又分为两种情况：,1)无水塔时,2)有水塔时转,但不管何种情况都应满足下述设计原则：,1）设计用水量与供水量相等；,2）多水源供水可不设计水塔或高位水池；,3）单水源供水管网考虑设置水塔与不设置水塔。不设置为最高时流量；设置水塔具体应考虑如下问题：,（1）泵站运行一般分为两级，不超过三级,（2）分级应尽量接近用水曲线；,（3）水泵机组合理搭配；,（4）24小时供水量之和应为最大日用水量。,第6章 给水管网工程设计,6.1设计用水量及其调节计算,用水量变化及其调节,由上述问题进行分析可知：,1）多水源管网系统可不设水塔。,2）当管网中不设水塔时（一般为用水量较大的城市），为保证供水安全性，泵站实时供水量应与管网用水量相等。,3）当管网中设置水塔时（一般为用水量变化系数较大的城镇或城市），泵站供水量可与管网用水量不必实时相等；多余或欠缺部分由水塔调节。,4）不设水塔时，虽然应该实时相等，但泵站设计应该按照最高时计算。,5）水塔或高位水池为调节构筑物，调节能力不因受到设置位置而受到影响。,第6章 给水管网工程设计,6.1设计用水量及其调节计算,调节构筑物容积的计算,上面已经讲过，由于每天中用水量的不均衡性导致二级提升泵站不可能均匀供水，需要对泵站进行供水分级，一般分为两级；当然，分级越多，供水越接近于用户实际用水量，但泵的种类或型号会偏多，造成管理相当复杂。我们在设计时只要是需要分级一般可直接分为两级。,下面以原图为例进行说明。,2.02,1.95,2.09,2.09,2.64,3.1,5.36,5.51,5.21,4.54,4.7,4.77,5.19,4.79,4.47,4.48,4.92,5.13,5.83,5.47,5.41,4.63,3.3,2.39,上图表明，用水量存在高峰和低谷。,若实时满足用户用水量，需要设置很多种型号水泵；根据我们的设计原则，当不设水塔时，泵站供水能力应该和最高时用水量相等，即为0.0583Q。,第6章 给水管网工程设计,6.1设计用水量及其调节计算,调节构筑物容积的计算,2.02,1.95,2.09,2.09,2.64,3.1,5.36,5.51,5.21,4.54,4.7,4.77,5.19,4.79,4.47,4.48,4.92,5.13,5.83,5.47,5.41,4.63,3.3,2.39,当设水塔时，需要对用水量进行分级，现在分为两级；见上图。,第一级：晚上23点至凌晨6点共8小时，供水量取为2.5%；,第二级：早上7点至晚上22点共16小时，则供水量为(100-2.5*8)/(16*100)=5%。,第6章 给水管网工程设计,6.1设计用水量及其调节计算,调节构筑物容积的计算,2.02,1.95,2.09,2.09,2.64,3.1,5.36,5.51,5.21,4.54,4.7,4.77,5.19,4.79,4.47,4.48,4.92,5.13,5.83,5.47,5.41,4.63,3.3,2.39,第一级供水量为2.5%，第二级供水量为5%；则供水泵站供水设计流量为0.05Q，由水塔或高位水池的供水设计流量为(0.0583-0.05)Q。在管网用水量较小时，进入水塔或高位水池的最大转输流量为(0.05-0.0447)Q。,第6章 给水管网工程设计,6.1设计用水量及其调节计算,调节构筑物容积的计算,清水池和水塔设计容积的确定,清水池贮存调节流量，还存放消防用水量、给水系统自用水量和安全储备水量。无资料时，可按照最大日用水量的10-20%设计；清水池设计两个，若一个要考虑分格。,水塔贮存调节水量以及室内消防水量。若无资料时可按照最大日用水量的2.5-3%5-6%设计。,第6章 给水管网工程设计,6.2设计流量分配与管径设计,节点设计流量分配计算,我们能够计算出整个管网系统的用水量，但是还未把流量折算到具体的元素中去，所以仍无法进行管网设计。,为了进行每一设计管段流量的计算，我们把管网系统中的用户定义为两类：一类为集中用户，比如工厂、企事业单位等，即集中流量；另一类为分散用水户，即从管段沿线取水且用水量较小，即沿线流量。,下面要做的工作就是如何把总用水量转变为节点或管段流量。,上面已讲，集中流量所在地必须设置节点，则集中流量很容易转变为节点用水量。,剩下要做的工作就是如何把沿线流量转变为节点用水量。,沿线流量的计算一般存在两种方法：一为把沿线流量均匀的分配到管段配水长度上去；另一为把沿线流量均匀的分配到管段的供水面积上去。前者叫作以管段配水长度计算的比流量；后者叫作以管段供水面积计算的比流量。,第6章 给水管网工程设计,6.2设计流量分配与管径设计,节点设计流量分配计算,需要说明的问题在于管段配水长度和管段的实际长度并不一定完全相同；只有当管段两侧均向用户供水时才相同。,管段供水面积的确定也存在此问题；若某一管段供水密度较大可相应的加大其计算面积（可大于其实际面积），当供水密度较小时可适当减小。,根据上面的论述，我们可以根据比流量确定沿线流量，但沿线流量依旧无法进行求解管径。,在第3章中我们已经得知沿线流量可以平均分配到管段两端的节点，作为节点用水量。,把节点用水量完全相加看其是否与供水量相等。,现在就完成了从管网设计流量到节点用水量的计算。,教材P128例题,第6章 给水管网工程设计,6.2设计流量分配与管径设计,管段设计流量分配计算,解,得管网中各节点流量依旧无法进行管段参数设计，需要转变为管段设计流量，这就涉及到了管网流量分配问题（或环状网的流量初拟）。,进行管段流量分配的理论依据是节点流量连续性方程,。,管段设计流量分配原则,从水源出发进行流量分配到每一个节点上；,遇到向多个方向分配设计流量时，需要向主要供水方向分配较多流量，管段中不能出现逆向流；,确定两条或多条相互平行的主要供水方向，向主要供水方向上分配较大流量，主要方向的连通管也需要分配一定的流量。,通过上述讲解得知,首先可以确定管网系统或城市管网系统涵盖用户的总用水量。,对于除集中流量之外的流量分配到管段中，可以计算配水管段长度或面积，从而计算长度比流量或面积比流量。,根据比流量以及各管段的配水长度或配水面积计算管段沿线流量。,把沿线流量均分到管段两端节点组成节点用水量。,节点用水量与集中流量相加作为节点设计流量。,由节点设计总流量根据质量守恒对于用水量进行管段流量分配可得到各管段的设计流量。,第6章 给水管网工程设计,6.2设计流量分配与管径设计,管段设计流量分配计算,第6章 给水管网工程设计,6.2设计流量分配与管径设计,管径设计,在流量确定的条件下，管径依然无法计算；需要首先确定管段中水的流速。,规范规定：最大设计流速不能超过2.5-3m/s；最低流速不能小于0.6m/s。,由上式可知，设计流量已定，当选取较小的流速时，会造成管径偏大，即使得管网造价增大，但水头损失减小，从而使得泵站运行电费下降；当选取较大流速时，管径偏小，管网造价降低但水头损失增加从而使得泵站运行电费加大。如何解决之一矛盾，在后面第七章中专门论述。现在提出一种定性分析。,设管网总投资为C，每年管理费用为Y，投资偿还期为T年；则管网每年的折算费用为,第6章 给水管网工程设计,6.2设计流量分配与管径设计,管径设计,管理费用由两部分组成，一为管网折旧和大修费，另一为管网年运行费用Y,2,，主要考虑运行总电费。设管网年折旧和大修费率为p，则,由于C和Y,2,均与管径、流速相关，并且C随着管径的增加或设计流速的减小而增加，但Y,2,随着管径的增加或设计流速的减小而减小；可绘制如下所示图例。,经济管径,D,费用,W,Y,2,费用,经济流速,v,W,Y,2,年折算费用与流速关系,年折算费用与管径关系,第6章 给水管网工程设计,6.2设计流量分配与管径设计,管径设计,管径设计原则,大管径可取较大经济流速；小管径取小经济流速；,管段设计流量占整个管网用水量较小时可取较大经济流速，反之，取小值；,从泵站到控制点的管段取较小流速；,管网造价高电价低时取较大经济流速；,重力输水或供水时，要充分利用地形；,根据经济流速计算的管径不符合市售值时，取相邻管径；,多水源供水时，在分界线附近的经济流速适当放小；,重要的输水管，向远距离大用户供水时，应考虑平行两根管道供水。对于较长距离的输水管，需要在平行管之间设置至少两处连通管。,管径mm,管径mm,平均经济流速m/s,100-400,0.6-0.9,400,0.9-1.4,第6章 给水管网工程设计,6.2设计流量分配与管径设计,管径设计,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,概述,设计工况水力分析,（1）删除泵站所在的管段,原因？流量如何处理？,（2）控制点的假定,原因？,两个概念：控制点、节点服务水头,以控制点作为整个管网的定压节点。,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,计算实例,1,2,(2),(3),(4),(6),(7),(8),-179.8,51.17,20.77,27.65,82.33,35.03,5550,5330,89.90,2650,89.90,6.27,8590,54.87,9490,5.00,6350,32.46,7360,22.63,(1),(5),1,320,194.35,4,270,37.15,已知地面标高，要求自由水压、服务水头；也得知管段流量、节点用水量和管段长度。要求确定管径、对管网进行水力工况分析、确定控制点。,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,计算实例,1,2,(2),(3),(4),(6),(7),(8),-179.8,51.17,20.77,27.65,82.33,35.03,5550,5330,89.90,2650,89.90,6.27,8590,54.87,9490,5.00,6350,32.46,7360,22.63,(1),(5),1,320,194.35,4,270,37.15,分析：,首先已知了管段流量，可根据流量大小及实际情况计算管径。,由于管径的计算值与实际提供的管径有出入，使得设计流量并非真正的管段流量,根据原则对管网进行平差，确定实际管段流量，以及其他水力参数。,根据计算结果可得出控制点。,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,计算实例,首先做第一步工作：选用流速，计算管径。,由于1，4为输水管段采用双管并联输水；1，2，5，8流量较大可采用较高流速；6管段为环联结管，采用较高流速；3管段流量很小，但有可能转输水塔较大能量，故可采用较小流速或直接选取管径为200mm。计算过程如下表：,管段编号,1,2,3,4,设计流量,194.35/2,89.90,6.27,37.15/2,流速,0.9,0.9,/,0.8,计算管径,0.371,0.357,/,0.172,设计管径,400*2,400,200,200*2,5,6,7,8,9,89.90,32.46,22.63,54.87,5.00,0.9,0.8,0.7,0.8,0.6,0.357,0.227,0.203,0.296,0.103,400,200,200,300,100,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,计算实例,已经计算出管径并确定了实际管径，标于图上。,为进行水力分析，删除管段1，其流量加到节点2上；假定节点8为控制点。,为何要假定控制点？,对于设定管网进行平差，采用海曾-威廉姆公式进行计算。,1,2,(2),(3),(4),(6),(7),(8),-179.8,51.17,20.77,27.65,82.33,35.03,3550,200,5330,400,89.90,2650,400,89.90,6.27,8590,300,54.87,9490,100,5.00,6350,200,32.46,7360,200,22.63,(1),(5),1,320,194.35,4,270,37.15,400,200,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,计算实例,经过平差计算得出结果如下表所示：,管段或节点编号,2,3,4,5,6,7,8,9,管段流量,84.73,9.27,37.15,95.07,24.29,25.63,60.04,2.00,流速,0.67,0.30,0.59,0.76,0.77,0.82,0.85,0.26,管段压降,1.03,0.42,0.75,0.65,1.60,1.82,2.01,0.65,节点水头,44.77,43.74,43.32,44.07,44.12,42.15,41.50,/,地面标高,18.80,19.10,22.00,32.20,18.30,17.30,17.50,/,自由水压,25.97,24.64,21.32,/,25.82,24.85,24.00,/,上述数据为经过三次平差之后结果，环1闭合差为-0.019m，环2为-0.003m。,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,计算实例,节点编号,1,2,3,4,5,6,7,8,节点水头,/,44.77,43.74,43.32,44.07,44.12,42.15,41.50,地面标高,13.60,18.80,19.10,22.00,32.20,18.30,17.30,17.50,自由水压,/,25.97,24.64,21.32,/,25.82,24.85,24.00,服务水头,/,42.80,47.10,46.00,/,46.30,45.30,41.50,差额,-1.97,3.36,2.68,2.18,3.15,0.00,水头调整,12.00,48.13,47.10,46.68,47.43,47.48,45.51,44.86,自由水压,/,29.33,28.00,24.68,/,29.18,28.21,27.36,寻找控制点；在本例中为3节点。,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,计算实例,1,2,(2),(3),(4),(6),(7),(8),-179.8,51.17,20.77,27.65,82.33,35.03,3550,200,5330,400,89.90,2650,400,89.90,6.27,8590,300,54.87,9490,100,5.00,6350,200,32.46,7360,200,22.63,(1),(5),1,320,194.35,4,270,37.15,400,200,泵站设置在1管段上，需要确定其扬程。,分析：1管段两端的节点水压通过水力核算已经得到；则可根据压差以及管段和水泵内阻确定泵站扬程。,管段1沿程阻力为：,水泵内阻计算：,水泵吸压水管流速为1.2-2m/s，局阻系数可按5-8考虑；可取上限；为1.63m,水泵扬程为：36.13+0.65+1.63=38.41m,第6章 给水管网工程设计,6.3泵站扬程与水塔高度计算,计算实例,水塔设置在(5)节点。,设置水塔主要作用在于最高用水时能向管网提供一定的水量；在系统水力分析时已经得出节点5的水头，则可采用水头与地面标高之差作为水塔高度。示意图如下图所示,H,/,如右图所示，水塔底端满足节点水头则可说明满足管网平差条件，但当恰好满足时能够提供的水量极少；则必须能够在水塔中贮存一定的水量才能满足用水要求。贮存水塔，则水柜就必须有一定的高度，则实际供水的节点水头恰好是大于47.43；当正好把水塔中的水消耗完时水头等于47.43。则水塔水柜底端高程为47.43-32.20=15.23m；水塔的高度还应该根据贮水量大小以及设计形式来确定。,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,概述,管网按照最高时秒流量设计；但能否满足消防、最大转输或事故时的水力要求呢？这需要对管网进行三方面的校核计算。,消防工况校核,水塔转输工况校核,事故工况校核,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,消防校核,当管网系统较小时采用消防流量加到控制点上。当较大城市一般设置几个点同时着火核算，另外的消防流量加到离泵站较远、大用户或居民密集之处。,校核时一般采用水头校核，即解节点方程看各点是否满足消防时水头需要。若不能满足要放大个别管径以降低水头损失。,若变化太大，考虑设置消防专用泵。,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,最大转输校核,本校核只针对设置水塔的管网系统而言。但设置网前水塔时，转输进水能够满足压力需要；只是当设置对置水塔或水塔设置在末端时才考虑校核。,校核时流量变化，各节点或管段流量均乘以下述系数：（最大转输工况时管网总用水量/最高时工况管网总用水量）。若变化太大，考虑设置消防专用泵。,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,事故校核,事故时供水量缩减为原水量的70%，这里的事故情况不是针对管网系统而言，而是原水输水管段。,各节点或管段流量乘以70%作为流量核算。,教材中的讲法我认为存在问题？,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,事故校核,70%的由来：,下面只以重力输水为例来讲解。,设水源与水厂第一个构筑物之间的最高水位标高差值为H。设通过n条相同管径相同长度的管道平行向水厂供水，总供水量为Q；则每条管道输送水量为Q/n。,则系统的水头损失为,当一条管道损坏，其余管道允许输水量为Qa，则系统水头损失为,两种情况允许的水头损失相同，则h=ha，即,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,事故校核,70%的由来：,=,则,上式说明平行管段越多越能够在一条管段损坏的情况下满足用水需要。,但管道铺设越多，造价也越高，实际上采用什么方法既能满足供水可靠性又能降低造价呢？,于是，在工程上有如下很聪明、经济的方法。,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,事故校核,70%的由来：,这种方法就是采用平行敷设两条平行管段，对其进行分段处理。如下图所示,具体而言就是把两条平行的供水管段均分为n小段，每分段点上均设置连接管使其连通，当某一节损坏时可使得水通过连通管超越损坏段。,下面进行计算：假定两条管段均被平分为N小段，每小段摩阻为s；输送的水量为Q。则正常工作时系统水头损失为,Q,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,事故校核,70%的由来：,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,事故校核,70%的由来：,假定其中一个管段损坏，则系统水头损失为,两种情况允许的水头损失相同，则h=ha，即,Qa,本式表明分段数越多，用水量越能够保证实际需要。当N无穷大时，两者相等。,在工程实际中，不可能无限度的分段；这样会增加造价，维护管理也较复杂，施工更不允许。一般采用分为3段的方式。,当分为3段，并且n为2时，比值为0.7。,这就是规范中为何规定事故时水量为70%的原因。,第6章 给水管网工程设计,6.4管网设计校核,事故校核,70%的由来：,第6章给水管网工程设计,重点,控制点的寻找。,水泵扬程与水塔水柜底端高程的求解。,事故校核70%的由来。,第6章给水管网工程设计,总结,目的：已知城市规划资料布置其给水管网系统；并对系统进行水力工况校核。,方法：由城市资料进行管网定线（确定节点与管段）、由城市人口及工业状况计算城市总用水量、根据用水曲线确定二级提升泵站设计流量、（,根据提升泵站流量与用水量曲线确定调节构筑物容积,）、管网设计流量的确定、集中流量的计算、管网沿程总流量的计算、比流量的计算、管段沿程流量的计算、节点用水量的计算、管段流量的初分配、流速的选择（管径的计算）、水力工况计算（确定管段最终流量）、水力校核（最大转输、消防、事故）、确定泵站扬程（水塔高度）。,最终的结果：,调节构筑物容积、管径、泵站扬程（水塔高度）。,下面采用一个题目进行讲解。,P144的习题就是管网设计的总过程,第6章给水管网工程设计,设计实例,2.02,1.95,2.09,2.09,2.64,3.1,5.36,5.51,5.21,4.54,4.7,4.77,5.19,4.79,4.47,4.48,4.92,5.13,5.83,5.47,5.41,4.63,3.3,2.39,首先绘制用水量曲线，如上图所示。,计算时变化系数可按照概念计算：,5.83/4.17=1.40（1.398）,分级曲线下各级的设计泵站流量：6-22点为一级；23-6点为二级；则一级时间持续16h，二级持续时间为8h；各级均采用用水量平均数核算，如上图所示。,2.448+5.0316=100,2.44%,5.03%,第6章给水管网工程设计,设计实例,计算泵站和水塔设计供水流量：,泵站设计供水流量为15000,5.02%1000/3600=209.17L/s；,水塔设计供水流量为15000*（5.83%-5.02%)*1000/3600=33.75L/s。,计算清水池与水塔容积,见下页,第6章给水管网工程设计,设计实例,清水池调节容积为一级泵站供水量与二级泵站供水流量之间的差额总和。,一级供水平均为4.17%，二级泵站分为两级供水，一级为2.44%，持续8小时；一级为5.03%，持续16小时。则调节容积为（4.17-2.44）*8或（4.17-5.03）*16=13.84%；,水塔容积为二级泵站供水量和用水曲线之间的差额，计算每一小时差额。,计算得总和为4.58%。,即清水池调节容积为13.84*15000=2076m3；水塔调节容积为4.58*15000=687m3。,管网系统的设计流量为：,5.83%150001000/3600=242.92L/s,要求确定节点设计流量，首先要确定沿程总流量；由表6.16已知各节点最高时集中用水流量之和为：,101.1L/s,则沿程总流量为：,242.92-101.1=141.82L/s,为计算沿程用水量需要计算比流量，沿线配水长度为：,3615m,由此计算比流量为,根据此参数计算沿程流量，见下页,(1),(3),(5),(11),(4),(2),(6),(7),(8),(9),(10),1,4,12,3,5,2,6,7,8,9,10,11,第6章给水管网工程设计,设计实例,第6章给水管网工程设计,设计实例,沿程配水流量的计算：,(1),(3),(5),(11),(4),(2),(6),(7),(8),(9),(10),1,4,12,3,5,2,6,7,8,9,10,11,水流方向的确定，见图,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,0,0,650,385,530,500,315,215,280,220,400,120,各管段配水长度,比流量为0.03923；则计算得,管段1,管段2,管段3,管段4,管段5,管段6,管段7,管段8,管段9,管段10,0,0,6500.03923=25.50,15.11,20.79,19.62,12.36,8.43,10.98,8.63,管段11,管段12,15.69,4.71,核算总流量是否与设计流量相等，否则就计算有误。,第6章给水管网工程设计,设计实例,把沿程出流量均分到管段两端的节点上，与集中用水量一道组成节点总用水量。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,0,0,25.50,15.11,20.79,19.62,12.36,8.43,10.98,8.63,15.69,4.71,0,12.60,0,0,8.60,32.60,0,7.20,0,17.60,22.50,0,0,20.30,30.41,20.31,26.39,10.40,12.16,9.80,9.70,2.35,0,12.60,20.30,30.41,28.91,58.99,10.40,19.36,9.80,27.30,24.85,各管段沿程用水量如下表所示,注：第一行为管段或节点编号；第二行为管段沿程用水量；第三行为节点集中用水量；第四行为沿程流量折合节点用水量；第五行为节点设计流量。,(1),(3),(5),(11),(4),(2),(6),(7),(8),(9),(10),1,4,12,3,5,2,6,7,8,9,10,11,第6章给水管网工程设计,设计实例,(1),(3),(5),(11),(4),(2),(6),(7),(8),(9),(10),1,4,12,3,5,2,6,7,8,9,10,11,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,0,12.60,20.30,30.41,28.91,58.99,10.40,19.36,9.80,27.30,24.85,各节点设计流量已知如下表,管段1、2的设计流量已知，分别为209.17、33.75-12.60=21.15；管段12的流量也得知为24.85。按照规定对管段进行流量初拟。,通过3节点转输的流量为209.17-20.30=188.87，进入管段3，4；拟定进入4的为100，则进入3的为88.87。,通过节点5转输到5管段的流量为100-24.85-28.91=46.24,通过4节点向管段6、11转输流量为88.87+21.15-30.41=79.61；拟定进入6的为39.61，则进入11的为40。10管段的为40-19.36=20.64；9管段的流量为20.64-9.80=10.84,通过节点6转输到7管段的流量为46.24+39.61-58.99=26.86；8管段流量为26.86-10.40=16.46,第6章给水管网工程设计,设计实例,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,209.17,21.15,88.87,100,46.24,39.61,26.86,16.46,10.84,20.64,40,24.85,0.9,0.6,0.9,0.9,0.8,0.8,0.6,0.6,0.6,0.6,0.7,0.6,385,212,355,376,271,251,239,187,152,209,270,230,400*2,200,400,400,300,300,200,200,200,200,300,200,通过上述流量初拟得出各管段设计流量如下表所示，并根据管段流速计算管径,(1),(3),(5),(11),(4),(2),(6),(7),(8),(9),(10),1,4,12,3,5,2,6,7,8,9,10,11,注：第一行为管段编号；第二行为管段设计流量；第三行为流速；第四行为计算管径；第五行为选取管径。,管径的选取改变了能量的守恒，所以需要进行平差以使得各环能量为零。下面需要对管网进行处理。,第6章给水管网工程设计,设计实例,(1),(3),(5),(11),(4),(2),(6),(7),(8),(9),(10),1,4,12,3,5,2,6,7,8,9,10,11,首先删除泵站和水塔所在的管段，把流量合并到相连节点上；但在我们已经对于管段流量进行初分配的基础上不必要进行此项工作，只是删除不在环上的管段就可以了；,其次假定控制点，我们根据管网的实际情况假定节点(10)为控制点。,本题存在两个环，对其进行平差。,第6章给水管网工程设计,设计实例,(1),(3),(5),(11),(4),(2),(6),(7),(8),(9),(10),1,4,12,3,5,2,6,7,8,9,10,11,原始数据为下表所示，采用海曾-威廉姆公式计算水头损失Cw=105,管段编号,3,4,5,6,7,8,9,10,11,管段流量,88.87,100,46.24,39.61,26.86,16.46,10.84,20.64,40,管径,400,400,300,300,200,200,200,200,300,l,650,770,530,500,420,430,590,520,550,S,108.59,128.64,359.43,339.09,2051.9,2100.7,2882.4,2540.4,373.0,问题：,管径长度到底应该采用实际长度还是配水长度进行平差呢？,第6章给水管网工程设计,设计实例,经过平差计算得出结果如下表所示：,上述数据为经过两次平差之后结果，环1闭合差为0.017m，环2为0.018m。,管段或节点编号,3,4,5,6,7,8,9,10,11,管段流量,95.6,93.3,39.5,44.6,25.1,14.8,12.6,22.4,41.7,管径,400,400,300,300,200,200,200,200,300,流速,0.76,0.74,0.56,0.63,0.80,0.47,0.40,0.71,0.59,管段压降,1.41,1.59,0.90,1.07,2.24,0.85,0.87,2.23,1.04,节点水头,75.48,74.06,73.89,72.99,70.75,72.13,70.77,69.90,地面标高,41.50,52.40,42.20,45.10,44.80,48.30,46.60,45.90,43.30,自由水压,33.98,21.66,31.69,27.89,25.95,23.83,24.17,24.00,要求自由水压,24.00,24.00,24.00,28.00,24.00,24.00,24.00,24.00,20.00,第6章给水管网工程设计,设计实例,节点编号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,节点水头,/,74.68,75.48,74.06,73.89,72.99,70.75,72.13,70.77,69.90,71.44,地面标高,40.70,62.00,41.50,52.40,42.20,45.10,44.80,48.30,46.60,45.90,43.30,自由水压,/,/,33.98,21.66,31.69,27.89,25.95,23.83,24.17,24.00,28.14,服务水头,/,/,24.00,24.00,24.00,28.00,24.00,24.00,24.00,24.00,20.00,差额,/,/,-9.98,2.34,-7.69,0.11,-1.95,0.17,-0.17,0.00,-8.14,水头调整,38.30,77.02,77.82,76.40,76.23,75.33,73.09,74.46,73.11,72.24,73.78,自由水压,/,/,36.32,24.00,34.03,30.23,28.29,26.16,26.51,31.34,30.48,寻找控制点,由计算结果可知，在本管径条件下节点(4)为控制点。,第6章给水管网工程设计,设计实例,接着计算泵站扬程：,泵站设置在1管段上，需要确定其扬程。,分析：1管段两端的节点水压通过水力核算已经得到；则可根据压差以及管段和水泵内阻确定泵站扬程。,管段1沿程阻力为：,=0.89m,水泵内阻计算：,水泵吸压水管流速为1.2-2m/s，局阻系数可按5-8考虑；可取上限；为1.63m,水泵扬程为：77.82-38.30+0.89+1.63=42.04m,(1),(3),(5),(11),(4),(2),(6),(7),(8),(9),(10),1,4,12,3,5,2,6,7,8,9,10,11,第6章给水管网工程设计,设计实例,计算水塔水柜底端高度：,已知(2)节点所需水头值，也已知地面标高，两者之差即为高度。,H,/,地面标高,节点水头,在本题中，水塔水柜底端高度为,77.02-62.00=15.02m,第6章给水管网工程设计,设计实例,上题计算步骤为管网设计总过程；接下来的工作就是进行管网校核：（1）消防校核；（2）最大转输校核；（3）事故校核。,（1）消防校核，把消防流量加在控制点上；管段流量改变，以此流量作为计算基础计算各管段水头损失，得出各节点水头值，看原有水头能否满足要求。,（2）最大转输校核，把各节点或管段流量均成一个系数比例下降，校核每个管段的流速，若流速太小可适当增加部分管段流速，以减小管径；再判断水流是否能够进入水塔。,（3）事故校核，与上述方法相同。,