给水管网专业课程设计项目说明指导书.doc

给水管网课程设计
阐明书

姓名：李悦
学号：0130211
专业班级：给排水工程二班
目 录
Ⅰ. 给水管网课程设计任务书·········································3
一、 设计项目·····················································3
二、 设计任务·····················································3
三、 设计资料·····················································3
Ⅱ. 给水管网设计计算阐明书·········································5
一、 输配水系统布置···············································5
二、 设计用水量及调节构筑物有关计算 ······························5
1 设计用水量计算············································5
2 设计用水量变化规律拟定··································7
3 清水池、水塔调节容积计算·································7
三、 经济管径拟定················································11
1 沿线流量及节点流量·······································11
2 初始分派流量·············································13
3 管径拟定···············································13
四、 管网水力计算···············································15
1 初步分派流量·············································15
2 管网平差··················································15
3 控制点与各节点水压拟定·································15
4 泵扬程与水塔高度计算···································17
五、 泵选取····················································19
1 最高时工况初选泵·········································19
2 最大转输工况校核·········································19
3 消防工况校核·············································21
4 泵调度··················································24
六、 成果图绘制··················································-
参照文献··································································25Ⅰ. 给水管网课程设计任务书

一、 设计项目
某市给水管网课程设计
二、 设计任务
依照所给资料，应完毕下列任务：
1、进行输配水系统布置，涉及拟定输水管、干管网、调节水池（如果设立话）位置和管网重要附件布置；
2、求管网、输水管、二级泵站设计用水量与调节水池容积；
3、计算拟定输水管和管网各管段管径；
4、进行管网水力计算；
5、拟定二级泵站设计扬程，如果有水塔，拟定水塔设计高度；
6、拟定二级泵站内水泵型号与台数（涉及备用泵）,并阐明泵站在各种用水状况下调度状况；
7、画出管网内4～6个节点详图。
三、 设计资料
1、某市规划平面图一张。
2、某市规划资料。
某市位于湖南东部，濒临湘江。近期规划年限为6年，人口数为12万，城区大某些房屋建筑控制在6层。全市内只有两家用水量较大工业公司，其用水量及其她状况详见表1。
表1 工业公司近期规划资料
公司
项目
1
2
1.公司用水量（米/日）
2400
3600
工业用水对水质规定
同生活饮用水
同生活饮用水
工业用水对水规定
不不大于24米
不不大于24米
2.工厂房屋耐火级别
二
三
工程生产品危险级别
丙
乙
工厂房屋最大体积（m2）
10000（厂房）
5000（库房）
工厂面积（公顷）
24
20
3、补充阐明
1) 管网管径原则上按简化公式计算拟定，式中，经济因素f = 0.92，管线造价中指数α = 1.8 。
2) 工业公司每小时耗用生产用水量相似。铁路车站每天用水量为吨，按均匀用水考虑。
3) 无论设计年限内最高日用水量是多少，均嘉定其用水量变化如表2所示。
4) 都市生活污水和工业废水经恰当解决后排入水体下游。河流水量充分，能做给水水源，水厂位置如平面图所示。
5) 冰冻深度0.2米，地下水离地面3米。
6) 其她资料见平面图。

表2 最高日内小时用水量变化

时间
0~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6~7
7~8
8~9
9~10
10~11
11~12
占日用水量比例（%）
1.60
1.47
1.43
2.36
2.36
4.15
5.14
5.96
6.1
5.89
5.07
5.35

时间
12~13
13~14
14~15
15~16
16~17
17~18
18~19
19~20
20~21
21~22
22~23
23~24
占日用水量比例（%）
5.35
5.35
5.27
5.52
5.75
6.03
5.72
5.00
3.19
2.69
2.58
1.87

Ⅱ. 给水管网设计计算阐明

第一节 输配水系统布置

依照所给资料，结合城乡规划并考虑经济性和供水可靠性规定，决定了采用城区环状给水、郊区及河边树状给水布置形式，在高地布置水塔，水塔自工业公司No.1接入管网，水厂至管网双管输水。

第二节 设计用水量及其调节构筑物有关计算

1 设计用水量计算：
基本数据：
由原始资料该都市位于湖南,在设计年限内人口数12万,查《室外排水设计规范》可知该都市位于一分区，为中小都市。
都市未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量20%计算；
1．1．1 居民最高日生活用水量Q1 ：
Q1=qNf
Q1―—都市最高综合生活用水，m３／d；
q――都市最高综合用水量定额，Ｌ／（cap.d）；
Ｎ――都市设计年限内筹划用水人口数；
f――都市自来水普及率，采用f=100%
因此： Q1.1 ＝230×12×104×100%/1000
＝27600 m３/d
1．1．2 铁路车站每天用水量 Q1.2 = m3/d 。
得 Q1= Q1.1 +Q1.2 = 29600 m3/d 。
1．2 工业区用水量计算
由所给资料得知，工厂No.1公司总用水量为2400 m3/d，工厂No.2公司总用水量为3600m3/d。
总计， Q2 = 2400+3600 = 6000 m3/d。
1．3 浇洒道路用水量计算
按都市浇洒道路用水量原则q=1L/（㎡.次），每天两次，
用水量公式：
= qNn/1000(n代表次数，N代表浇洒道路面积)，
= 1*1434721.162*2/1000
= 2870 m3。
1．4 绿化用水量计算
按都市大面积绿化用水量定额q=1.5L/（㎡.次），每天两次，用水量公式
=qNn/1000(n代表次数，N代表绿化用水面积)， = 1.5*454356.5206*2/1000
= 1360 m3。
1．5 未预见用水量计算
按最高日用水量20%算。而最高日用水量涉及居民综合生活用水量；工业区用水量；浇洒道路和绿化用水量。相应未预见用水总量。
1．6 最高日设计流量Qd：

Qd　＝1.2×（Q1+Q2+Q3+Q4）
　　＝1.2×（29600+6000+2870+1360）
＝47796 m３/d

最高日最高时用水量Qh
Qh＝Kh ×Ｑd/86.4
＝1.46 ×47796 /86.4
＝807.66 L／s
（时变化系数由原始资料知Kh＝1.46）
1．7 消防用水量：
城乡、居住区室外消防用水量：
火灾次数：2
一次灭火用水量：45L/s
城乡消防用水量为 90 L/s
工厂消防用水量：
No.1 火灾次数：1
一次灭火用水量25 L/s
No.2 火灾次数：1
一次灭火用水量：30 L/s

`2 设计用水量变化规律拟定

依照所给资料，绘制出日用水量曲线，综合实际状况，决定采用分级供水：20~次日5时共9小时，泵站供水量为2.78%Qd，顾客为用水量输送至水塔；5~20点共15小时，泵站供水量为5.00%Qd，局限性水量用水塔供应。

3 清水池、水塔调节容积计算
由用水量变化曲线与分级供水线求得清水池与水塔调剂容积，如下表：

清水池与水塔调节容积计算
时间
用水量（%）
二级泵站供水量（%）
一级泵站供水量（%）
清水池调节容积（%）
清水池调节容积(m3）
水塔调节容积(%)
水塔调节容积(m3)
0-1
1.6
2.78
4.17
-1.39
-664.36
-1.18
-563.99
1–2
1.47
2.78
4.17
-1.39
-664.36
-1.31
-626.13
2–3
1.43
2.78
4.16
-1.38
-659.58
-1.35
-645.25
3–4
1.43
2.78
4.17
-1.39
-664.36
-1.35
-645.25
4–5
2.36
2.77
4.17
-1.40
-669.14
-0.41
-195.96
5–6
4.15
5.00
4.16
0.84
401.49
-0.85
-406.27
6–7
5.14
5.00
4.17
0.83
396.71
0.14
66.91
7–8
5.69
5.00
4.17
0.83
396.71
0.69
329.79
8–9
6.1
5.00
4.16
0.84
401.49
1.10
525.76
9–10
5.89
5.00
4.17
0.83
396.71
0.89
425.38
10–11
5.07
5.00
4.17
0.83
396.71
0.07
33.46
11–12
5.35
5.00
4.16
0.84
401.49
0.35
167.29
12–13
5.35
5.00
4.17
0.83
396.71
0.35
167.29
13-14
5.35
5.00
4.17
0.83
396.71
0.35
167.29
14-15
5.27
5.00
4.16
0.84
401.49
0.27
129.05
15-16
5.52
5.00
4.17
0.83
396.71
0.52
248.54
16-17
5.75
5.00
4.17
0.83
396.71
0.75
358.47
17-18
6.03
5.00
4.16
0.84
401.49
1.03
492.30
18-19
5.72
5.00
4.17
0.83
396.71
0.72
344.13
19-20
5.00
5.00
4.17
0.83
396.71
0.00
0.00
20-21
3.19
2.77
4.16
-1.39
-664.36
0.42
200.74
21-22
2.69
2.78
4.17
-1.39
-664.36
-0.09
-43.02
22-23
2.58
2.78
4.17
-1.39
-664.36
-0.20
-95.59
23-24
1.87
2.78
4.16
-1.38
-659.58
-0.91
-434.94
共计
100.00
100.00
100.00
12.50
5974.50
7.65
3656.39

3. 1 清水池所需有效容积计算
清水池调节容积为

= 12.50% * 47796 = 5974. 5 m3
水厂自用水量调节容积按最高日用水设计用水量5%计算，则

= 5% * 47796 = 2389.8 m3.
该城乡人口数12万人，则拟定同一时间内火灾次数为2次，一次灭火用水量为45L/s。火灾延续时间按2h计，故火灾延续时间内所需总用水量为
=2*45 L/s *3.6*2h=648 m３.
另需一某些安全储量，则清水池有效容积可按以上三某些容积和取整，得：
W清 = +++=9012.3+ m3 = 10000 m3
如采用两座钢筋混凝土水池，每座池子有效容积为5000 m3。
3. 2 水塔有效容积计算
水塔调节容积为

=7.65%*47796
=3656.39 m３
故水塔有效容积为
Wt = += 3656.39 +6 =3665.39 m3 。
其中 ——水塔调节容积，m3；
——室内消防储备水量，m3，按10L/s计。
最高日设计用水量为：47766（m3／d），管网中设立对置水塔
最高用水时（8~9点） 水塔设计供水流量为：
47796×（6.10%－5.00%）×1000／3600＝146.04（L／s）；
最大传播时（3~4点） 水塔最大进水流量为：
47796×（2.78%－1.43%）×1000／3600＝179.24（L／s）。
第三节 经济管径拟定

1 沿线流量及节点流量
从整个城乡管网分布状况来看，干管分派比较均匀，故按长度流量法计算。
1. 1 配水干管计算长度：
二级泵站-1为输水管，不参加配水，其计算长度为零。管段1-2，2-3，16-17，17-18，为单侧配水，其计算长度按实际长度一半计入。别的均为双侧配水管段，均按实际长度计入。则：
=20339.4m
1. 2 配水干管比流量：
最高时总用水量可从用水量计算表中查得为807.66L/s.大顾客集中用水量涉及
工业区1：Q1==2400m3/d=27.78L/s
工业区2：Q2=3600 m3/d=41.67L/s
车站 Q3= m3/d=23.15L/s
则由公式有

=[807.66-（27.78+41.67+23.15）]/20339.4
=0.0351564 L/(s·m)。
1. 3 沿线流量：
各管段沿线流量计算见下表：
各管段沿线流量计算
管段编号
管段长度/m
管段计算长度/m
比流量/L/（s.m）
沿线流量/L/s
1-2
656.9
328.45
0.0351564
11.547
2-3
716
358
12.586
3-4
1066.3
1066.3
37.487
4-5
716
716
25.172
2-5
1066.9
1066.9
37.508
5-6
644.5
644.5
22.658
1-6
985.9
985.9
34.661
6-9
1078.1
1078.1
37.902
9-10
644.3
644.3
22.651
10-11
716
716
25.172
4-11
1078.1
1078.1
37.902
5-10
1078.1
1078.1
37.902
11-12
1037.3
1037.3
36.468
13-14
644.1
644.1
22.644
9-14
1037.3
1037.3
36.468
12-13
716
716
25.172
10-13
1037.3
1037.3
36.468
12-18
912.8
912.8
32.091
16-17
643.9
321.95
11.319
13-17
912.8
912.8
32.091
17-18
716
358
12.586
14-16
912.8
912.8
32.091
6-7
611.5
611.5
21.498
8-9
613.9
613.9
21.583
14-15
610.5
610.5
21.463
12-19
852.5
852.5
29.971
共计

20339.4

715.060

1. 4 节点流量计算：
工业区1由节点18集中供水，其集中流量为27.78L/s，
工业区2由节点16供水，则其集中流量为41.67L/s，
车站由节点11供水，则其集中流量为23.15L/s。
各节点节点流量计算表如下：
各管段节点流量计算
节点
连接管段
节点流量L/s
集中流量L/s
节点总流量L/s
1
1-2,1-6
23.104

23.104
2
1-2,2-5,2-3
30.821

30.821
3
3-4,2-3
25.037

25.037
4
3-4,4-11,4-5
50.281

50.281
5
5-6,2-5,5-10,4-5
61.620

61.620
6
5-6,1-6,6-9,6-7
58.360

58.360
7
6-7
10.749

10.749
8
8-9
10.791

10.791
9
6-9,9-14,9-10,8-9
59.302

59.302
10
10-11,5-10,10-13,9-10
61.097

61.097
11
11-12,4-11,11-10
49.771
23.150
72.921
12
12-19,12-13,12-18,12-11
61.851

61.851
13
13-10,13-17,13-12,13-14
58.187

58.187
14
14-15,14-13,9-14,14-16
56.333

56.333
15
15-14
10.731

10.731
16
16-14,16-17
21.705
41.670
63.375
17
16-17,17-13,17-18
27.998

27.998
18
17-18,12-18
22.338
27.780
50.118
19
19-12
14.985

14.985
总计

715.060

807.660

最高时总用水量L/s
大顾客集中用水量L/s
管网总长m
比流量L/(s.m)

807.660
92.600
20339.4
0.035
2 初始分派流量
依照节点流量持续性方程和供水经济型与可靠性，
初始分派流量如下表：

管段编号
初始分派流量L/s
管径拟定
公式算得管径（mm）
相应原则管径（mm）
解决后（连接管、分界线处放大）
1-2
320
606.6
600
600
2-3
150
438.6
450
450
3-4
124.96
405.7
400
400
4-5
19
181.2
200
300
2-5
139.18
424.8
450
450
5-6
35
235.4
250
350
1-6
318.61
605.4
600
600
6-9
214.5
511.2
600
600
9-10
26
207.2
200
300
10-11
19
181.2
200
250
4-11
93.68
358.6
350
350
5-10
93.56
358
350
350
11-12
39.76
248.55
250
350
13-14
18.98
181.14
200
250
9-14
118.41
396.43
400
400
12-13
18.55
179.4
200
250
10-13
39.46
247.74
250
350
12-18
18.53
179.3
200
400
16-17
31
223.45
250
300
13-17
18.3
178.34
200
350
17-18
77
329.77
350
400
14-16
32.37
227.62
250
350
6-7
10.75
142
150
150
8-9
10.79
142.3
150
150
14-15
10.73
141.9
150
150
12-19
14.99
163.7
200
200

3 管径拟定
依照设计资料中规定，经济管径原则上按简化公式计算拟定（f=0.92，α=1.8），计算时采用海森威廉公式（），取m = 4.87，n = 1.852。而由于最高时采用多水源供水，管网中存在供水分界线，分界线上节点流量普通由两个水源共同供应，因而应恰当放大供水分界线附近管段。此外，考虑到事故时需要，连接管也应恰当放大一至二级。
管径拟定成果见上表。

第四节 管网水力计算
1 初步分派流量
依照用水状况，拟定各管段流向，按照最短路线供水原则，并考虑可靠性规定进行流量分派，如下表：

最高时流量初步分派
管段号
管段直径
初步流量
管段长度
备注
1
600
319.91
656.9
1-2
2
600
318.61
985.9
1-6
3
350
35
644.5
5-6
4
450
139.09
1066.9
2-5
5
450
150
716
2-3
6
400
124.96
1066.3
3-4
7
300
19
716
4-5
8
350
93.68
1078.1
4-11
9
250
19
716
10-11
10
350
93.47
1078.1
5-10
11
300
26
644.3
9-10
12
600
214.5
1078.1
6-9
13
400
118.41
1037.3
9-14
14
250
18.98
644.1
13-14
15
350
39.37
1037.3
10-13
16
350
39.76
1037.3
11-12
17
250
18.55
716
12-13
18
400
18.53
912.8
12-18
19
400
77.39
716
17-18
20
350
18.39
912.8
13-17
21
300
31
643.9
16-17
22
350
32.37
912.8
14-16
23
500
146.04
803.6
18-T
24
600
661.62
658
P-1

2 管网平差
运用自制excel表格进行平差，详细过程及平差及水力计算成果示意图见附录。（，）
3 控制点与各节点水压拟定
平差成果满足及持续性方程，计算各节点水压，各管路水头损失等信息，其计算成果如下：
节点数据：

节点
自由水压m
标高m
位置水头m
节点总流量L/s
1
36.24
134.11
170.35
23.104
2
34.57
134.99
169.56
30.821
3
33.18
135.66
168.84
25.037
4
30.63
136.95
167.58
50.281
5
32.50
135.81
168.31
61.620
6
33.96
134.70
168.65
58.360
7
34.23
133.00
167.24
10.749
8
32.64
133.70
166.34
10.791
9
32.68
135.10
167.78
59.302
10
30.09
136.41
166.50
61.097
11
28.06
137.72
165.78
72.921
12
27.81
137.62
165.43
61.851
13
28.00
137.84
165.84
58.187
14
30.59
135.62
166.21
56.333
15
30.65
134.15
164.80
10.731
16
29.76
136.13
165.89
63.375
17
28.24
137.59
165.83
27.998
18
28.77
137.31
166.08
50.118
19
28.92
135.61
164.53
14.985

管段数据：

管段编号
管段长度
L
(m)
上次平差后管段流量Q0
(l/s)
选定管径下流速Vt
(m/s)
选定管径
D
(mm)
水头损失(m)
起点-终点
1
656.9
288.0849
1.0
600
0.785
1-2
2
985.9
350.4351
1.2
600
1.694
1-6
3
644.5
47.2494
0.5
350
0.374
6-5
4
1066.9
133.7969
0.8
450
1.251
2-5
5
716.0
123.4680
0.8
450
0.723
2-3
6
1066.3
98.4280
0.8
400
1.256
3-4
7
716.0
35.6065
0.5
300
0.521
5-4
8
1078.1
83.7545
0.9
350
1.805
4-11
9
716.0
24.
0.5
250
0.619
10-11
10
1078.1
83.8198
0.9
350
1.808
5-10
11
644.3
51.4307
0.7
300
0.926
9-10
12
1078.1
234.0757
0.8
600
0.877
6-9
13
1037.3
112.5550
0.9
400
1.567
9-14
14
644.1
9.3952
0.2
250
0.097
14-13
15
1037.3
49.9498
0.5
350
0.667
10-13
16
1037.3
35.0352
0.4
350
0.346
11-12
17
716.0
2.6921
0.1
250
0.011
12-13
18
912.8
44.4969
0.4
400
0.247
18-12
19
716.0
51.4231
0.4
400
0.254
18-17
20
912.8
3.8471
0.04
350
0.005
13-17
21
643.9
27.2702
0.4
300
0.286
17-16
22
912.8
36.0998
0.4
350
0.322
14-16

从计算成果可知，除控制点13外其她节点自由水头都不不大于28m，满足水压规定。大某些管段流速都在经济流速范畴内，满足流速规定（个别管段因位于供水分界线附近，流速偏小）。

4 泵扬程与水塔高度计算

从泵站到管网输水管计两条，每条流量为 L/s，选定管径600mm。选定13点为控制点，损失计算如下表：

管段
管长m
流量L/s
管径mm
流速m/s
水头损失m
1-2
656.9
288.085
600
1.019
0.785
2-5
1066.9
133.797
450
0.842
1.251
5-10
1078.1
83.820
350
0.872
1.808
10-13
1037.3
49.950
350
0.519
0.667

管段1-5-13∑h总计

4.511
1-6
985.9
350.435
600
1.240
1.694
6-9
1078.1
234.076
600
0.828
0.877
9-14
1037.3
112.555
400
0.896
1.567
14-13
644.1
9.395
250
0.191
0.097

管段1-9-13∑h总计

4.235

管段1-13∑h均值

4.373
输水管×2
658.0
330.810
600
1.171
1.016
水塔到18
803.6
146.040
500
0.744
0.663

从节点数据表中可知，控制点13位置水头为165.836m，已知清水池地面标高为128.0m，二泵站内﹑吸﹑压水管路水头损失总共取2.0 m，此外取安全水头2.0m。
因而水泵总需扬程为：
Hp=△Z+∑h+ H安全=165.836 - 128.0 + 4.276 + 1.016 + 2 + 2 = 47.225
水塔出水管连接到节点18，因而水塔高度为：
Ht = H18 + Z18 + ht-18 – Zt = 166.084 + 0.663 – 160 = 6.747m

第五节 泵选取
1 最高时工况初选泵
依照第四节得出最高用水时工况点（2389.8 m3/h ，47.225 m）选泵，得到如下选型组合可以满足规定：
名称
型号
配套电动机
流量
m3/h
扬程m
最高时
理论Q
最高时理论Hp
最高时实际H*
最高时实际Q*
最高时工作数量
S系列单级双吸式离心泵
200S63A
Y250M-2
180
54.4
251.421
47.225
49.073
235.11
1
324
37.5
S系列单级双吸式离心泵
300S58A
Y315LI-4
529
55
767.731
47.225
49.072
718.23
3
893
42
因而，二级泵站选取200S63A 一台，300S58A 四台（其中一台为备用泵）。

2 最大传播时校核
详细平差过程省略，只列出水力计算成果。平差及水力计算成果示意图见附录。
节点数据：

节点
自由水压m
标高m
水压标高m
节点总流量/（L/s)
1
37.11718
134.11
171.2272
3.142
2
35.94282
134.991
170.9338
4.192
3
35.07663
135.657
170.7336
3.405
4
33.19451
136.953
170.1475
6.839
5
34.6139
135.81
170.4239
8.381
6
35.8718
134.695
170.5668
7.938
7
37.5297
133.002
170.5317
1.462
8
36.302
133.7
170.002
1.468
9
34.93768
135.1
170.0377
8.066
10
32.71186
136.408
169.1199
8.310
11
30.55869
137.721
168.2797
29.919
12
28.89048
137.62
166.5105
8.412
13
29.61387
137.836
167.4499
7.914
14
32.67397
135.6167
168.2907
7.662
15
34.10564
134.15
168.2556
1.460
16
3