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给水设计计算说明书

学院：环境科学与工程学院
专业：给水排水工程专业
级别: 200 级
指导教师：
姓 名：
学 号：
时 间：200 年6月10日

目录
Ⅰ. 给水管道工程课程设计任务书······································2
一.基本资料·····················································2
二.给水管网设计任务 ············································3
Ⅱ. 给水管道设计计算说明···········································5
一.设计用水量及其调节计算·······································5
（1）设计用水量计算··············································5
（2）设计用水量变化规律的确定·····································6
（3）计算清水池、水塔调节容积·····································7
二.设计流量分配与管径设计·······································9
（1）管网布置定线················································9
（2）平差前管网设计数据···········································9
三.水泵扬程与水塔高度设计······································11
（1）最不利点的确定·············································11
（2）水泵的选用·················································14
（3）水塔高度设计···············································16
四.管网设计校核················································16
（1）消防工况校核···············································16
（2）最大转输工况校核···········································18
（3）事故工况校核···············································20
五.成果图绘制··················································21
Ⅲ. 给水设计小结···················································21

给水管道工程课程设计任务书

一 基本资料
（一）自然条件
1 ZQ镇规划面积平面图1张。
2 地理位置及地形特点： ZQ镇位于浙江省宁波市境内，规划杭州湾高速公路的东侧，329国道贯穿南北。规划用地面积2.16 km2。全镇地势北高南低，西高东低，海拔在4.5~6.5 m之间。
3 规划中该镇由329国道分为南北两区，南面为居民生活区，北面为工业区。居民区人口密度为200人/hm2，建筑多为2~3层，最高为6层；规划工业区主要为电器、精密机械制造业，在计算用水量时，可折合人口密度为100人/hm2，按照居民区的计算方式进行，最低服务水头要求为20 m。
3 气温：ZQ镇位于北亚热带南缘，属季风型气候。冬夏稍长，春秋略短。温暖湿润，气温变幅小。年平均气温16.1℃，1月平均气温最低，历年平均4.0℃，7月平均气温最高，历年平均28.2℃，极端最低气温-9.3℃，极端最高气温39.1℃。冰冻线深度0.6 m。
4 降雨：年平均降水量(含雨、雪、冰雹)1259.6mm，年降水量少于1000mm的少水年占15%，大于1500mm的丰水年占17.6%。平均10年中有大旱、大涝各一年。降水量年内分配不均匀，春雨、梅雨、秋雨与伏旱、秋冬旱交替，降水最高峰在9月，平均172.4mm，占全年的14%，最高曾达468.3mm。梅雨期间多连阴雨。
5 风：冬季盛行西北到北风，夏季盛行东到东南风，春季转夏季稍早，秋季转冬季较迟。全年以东风为主。年平均风速3m/s，各月差异不大。年有较明显影响台风1~2次。
6 湿度：本区年相对湿度是78~83%，属比较湿润。夏季因受副高压影响，气温较高，虽有充沛水汽，但相对湿度不是很大，一般情况最大相对湿度在6月，达84%，冬季相对湿度最低，春季介于冬夏之间。
7 河流由西南流至东北方向，常水位4.00 m；地下水位埋深平均为2.0 m；土壤为沙质黏土；主要马路均为沥青铺设；地震烈度7度。
（二）给水规划资料
1 ZQ镇供水来自师桥水厂，接管点在环镇西路的西南角，来水水压为10 m水头，接管处管道按照全天均匀供水考虑。
2 该镇生活用水量最高日时变化系数见表1；工厂生产用水变化系数Kd =1, Kh = 1.10。
表1 居民生活用水逐时变化系数
时段
0~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6~7
7~8
用水量系数(%)
1.10
0.70
0.90
1.10
1.30
3.91
6.61
5.84
时段
8~9
9~10
10~11
11~12
12~13
13~14
14~15
15~16
用水量系数(%)
7.04
6.69
7.17
7.31
6.62
5.23
3.59
4.76
时段
16~17
17~18
18~19
19~20
20~21
21~22
22~23
23~24
用水量系数(%)
4.24
5.99
6.97
5.66
3.05
2.01
1.42
0.79

表2 工业用水逐时变化系数
时间段
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
用水量系数(%)
3.44
3.44
3.44
3.65
4.08
4.32
4.32
4.42
时间段
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
用水量系数(%)
4.34
4.36
4.36
4.59
4.5
4.45
4.43
4.43
时间段
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
用水量系数(%)
4.45
4.36
4.34
4.34
4.35
4.29
3.65
3.65

3 生活区和工业区占地面积分配见表2。
表2 占地面积分配情况
区域
建筑用地
道路和车场
绿地
居民区
25%
25%
50%
工业区
28%
25%
47%

二 给水管网设计任务
（一）设计计算
1 计算最高日用水量，并分别计算各种用水量，编制城镇24 h逐时用水量图表。

2 进行管网定线布置，确定调节构筑物形式及位置。
3 进行管网水力计算，确定各管段管径。
4 确定水塔高度和二级泵站扬程，拟定水泵工作制度。
5 计算管网个节点的自由水头及最高时供水水压线。

（二）编制计算说明书一份
1 设计任务
2 基本资料、设计依据及参考资料
3 设计说明
（1）管网定线说明及简图
（2）Qd考虑了哪些用水量；设计工况和校核工况，每一工况设计流量；24 h变化曲线，根据该曲线，你可以得出哪些设计信息。
（3）管网水力计算成果。
环网平差依据及成果，最不利点选择。
设计工况（Qhamx）及校核工况（消防、最大转输）成果图。
（4）泵型选择（主要参数）及运行方式（二级）。
所选泵型扬程是否满足校核工况要求。
（5）管网上附属构筑物说明：清水池、水塔容积计算成果及其尺寸、水位、保证消防水量不被动用的措施等。
4 设计小结

（三）绘制图纸
1 在所绘的城镇地形图上绘制给水管网平面布置图。
2 最高时流量工况及给水管网等水压线图。
3 最不利管线水力坡度线图。
4 绘制一个环路的节点详图及其材料表。

给水管道设计计算说明

一、设计用水量及其调节计算
（1）设计用水量计算
城市最高日用水量包括综合生活用水量、工业企业生产用水、浇洒道路和大面积绿化用水、未预见水量和管网漏失水量。消防用水不累计到设计总用水量，仅作为设计校核使用。
ZQ镇规划用地面积2.16 km2，其中居民区面积1.38 km2，工业区0.78 km2。该镇居民区人口为27600人，工业区人口为7800人，总人口为35400人。参考《室外给水设计规范》，浙江省分区处于一区，ZQ镇为人口小于50万的中小城市。查规范得该镇综合生活用水定额为220~370 L/（cap·d），由于规划工业区主要为电器、精密仪器制造业等用水量较大的产业，所以本设计取用水定额为300 L/（cap·d）。
1、 城市最高日综合生活用水量最高日综合生活用水量：

2、工业用水量（用居民区的方法计算）

3、浇洒道路和大面积绿化用水量
区域
面积km2
道路和车场
面积km2
绿地
面积km2
居民区
1.38
25%
0.345
50%
0.69
工业区
0.78
25%
0.195
47%
0.37
总
2.16

0.54

1.06
由表可知，该镇浇洒道路面积为0.54 km2，用水量定额采用2.5Ｌ／（m2·d），每天浇洒一次，大面积绿化面积1.06 km2，用水量定额采用2.0Ｌ／（m2·d）。
4、未预见水量和管网漏失水量
取上述三类用水量总和的20%计算。

5、最高日设计用水量

取：

（2）设计用水量变化规律的确定
城镇24h逐时用水变化系数
时段
Kh
（生活）
生活区总用水
Kh
（工业）
工业区总用水
每小时总用水
占最高日用水量百分数
Kh
（总）
%
m3／h
%
m3／h
m3／h
%
%
0~1
1.10
138.90
3.44
147.27
286.16
1.69
0.41
1~2
0.70
88.39
3.44
147.27
235.66
1.39
0.33
2~3
0.90
113.64
3.44
147.27
260.91
1.54
0.37
3~4
1.10
138.90
3.65
156.26
295.15
1.75
0.42
4~5
1.30
164.15
4.08
174.66
338.82
2.00
0.48
5~6
3.91
493.72
4.32
184.94
678.65
4.01
0.96
6~7
6.61
834.64
4.32
184.94
1019.58
6.03
1.45
7~8
5.84
737.42
4.42
189.22
926.64
5.48
1.32
8~9
7.04
888.94
4.34
185.80
1074.74
6.36
1.53
9~10
6.69
844.75
4.36
186.65
1031.40
6.10
1.46
10~11
7.17
905.36
4.36
186.65
1092.01
6.46
1.55
11~12
7.31
923.03
4.59
196.50
1119.53
6.62
1.59
12~13
6.62
835.91
4.5
192.65
1028.55
6.08
1.46
13~14
5.23
660.39
4.45
190.50
850.90
5.03
1.21
14~15
3.59
453.31
4.43
189.65
642.96
3.80
0.91
15~16
4.76
601.05
4.43
189.65
790.69
4.68
1.12
16~17
4.24
535.38
4.45
190.50
725.89
4.29
1.03
17~18
5.99
756.36
4.36
186.65
943.01
5.58
1.34
18~19
6.97
880.10
4.34
185.80
1065.90
6.30
1.51
19~20
5.66
714.69
4.34
185.80
900.48
5.33
1.28
20~21
3.05
385.12
4.35
186.22
571.35
3.38
0.81
21~22
2.01
253.80
4.29
183.65
437.46
2.59
0.62
22~23
1.42
179.30
3.65
156.26
335.56
1.98
0.48
23~24
0.79
99.75
3.65
156.26
256.01
1.51
0.36
总
100

100

100

总用水量m3／d

12627

4281
16908

Kh＝24×6.62/100＝1.59
5.35%
1.80%
4.17%

由上图，最高时是上午11~12时，最高时用水量百分数为6.62%，时变化系数为1.59，最高日用水量为。
则最高时用水量为：

（3）计算清水池、水塔调节容积。
泵站供水曲线，分为两级，第一级为6点到21点，供水量为5.35%，第二级为从22点到5点，供水量为1.80%，最高日泵站总供水量为：5.35%×16＋1.80%×8＝100%

清水池与水塔调节容积计算见下表：
小时
给水处理供水量（%）
供水泵站供水量（%）
清水池调节容积计算（%）
水塔调节容积计算（%）
设置水塔
不设水塔
设置水塔
(1)
(2)
(3)
(4)
（2）-（3）
∑
（3）-（4）
∑
0~1
4.17
1.8
1.69
2.37
2.37
0.11
0.11
1~2
4.17
1.8
1.39
2.37
4.74
0.41
0.52
2~3
4.16
1.8
1.54
2.36
7.10
0.26
0.77
3~4
4.17
1.8
1.75
2.37
9.47
0.05
0.83
4~5
4.17
1.8
2.00
2.37
11.84
-0.20
0.62
5~6
4.16
5.35
4.01
-1.19
10.65
1.34
1.96
6~7
4.17
5.35
6.03
-1.18
9.47
-0.68
1.28
7~8
4.17
5.35
5.48
-1.18
8.29
-0.13
1.15
8~9
4.16
5.35
6.36
-1.19
7.10
-1.01
0.14
9~10
4.17
5.35
6.10
-1.18
5.92
-0.75
-0.61
10~11
4.17
5.35
6.46
-1.18
4.74
-1.11
-1.72
11~12
4.16
5.35
6.62
-1.19
3.55
-1.27
-2.99
12~13
4.17
5.35
6.08
-1.18
2.37
-0.73
-3.72
13~14
4.17
5.35
5.03
-1.18
1.19
0.32
-3.40
14~15
4.16
5.35
3.80
-1.19
0.00
1.55
-1.86
15~16
4.17
5.35
4.68
-1.18
-1.18
0.67
-1.18
16~17
4.17
5.35
4.29
-1.18
-2.36
1.06
-0.13
17~18
4.16
5.35
5.58
-1.19
-3.55
-0.23
-0.35
18~19
4.17
5.35
6.30
-1.18
-4.73
-0.95
-1.31
19~20
4.17
5.35
5.33
-1.18
-5.91
0.02
-1.28
20~21
4.16
5.35
3.38
-1.19
-7.10
1.97
0.69
21~22
4.17
1.8
2.59
2.37
-4.73
-0.79
-0.10
22~23
4.17
1.8
1.98
2.37
-2.36
-0.18
-0.28
23~24
4.16
1.8
1.51
2.36
0.00
0.29
0.00
累计
100
100.00
100.00
调节容积=18.94
调节容积=5.68
清水池调节容积为：11.84－（－7.10）＝18.94（%）
水塔调节容积为：1.96－（－3.72）＝5.68（%）
1、 清水池设计有效容积
；
W1——清水池调节容积，m3；
W2——消防贮备水量，m3，按2h室外消防用水量计算；
W3——给水处理系统生产自用水量，m3，一般取最高日用水量的5%~10%，本计算不考虑；
W4——安全贮备水量，m3。

2、水塔设计有效容积
；
W1——水塔调节容积，m3；
W2——室内消防贮备水量，m3，按最高日用水量的2%~3%计算。

最高日设计用水量为：17000（m3／d），管网中设置水塔
供水泵站设计供水流量为：
17000×5.35%×1000／3600＝253（L／s）；
水塔的设计供水流量为：
17000×（6.62%－5.35%）×1000／3600＝60（L／s）；
水塔的最大进水流量（20~21点，称为最高转输时）为：
17000×（5.35%－3.38%）×1000／3600＝94（L／s）。

二、设计流量分配与管径设计
（1）管网布置定线
管网布置如设计图所示。

（2）平差前管网设计数据
先进行流量分配，得出计算管径；把计算管径标准化之后，略作调整，得到
下表数据：
管段或者节点编号
管长
m
管段配水长度m
管段沿线流量 L／s
节点设计流量计算 L／s
供水流量
节点流量
1
236
0
0.00
252.83
-252.83
2
698
349
12.44

22.38
3
429
215
7.64

14.64
4
401
401
14.29

10.97
5
164
0
0.00

10.44
6
185
185
6.59
60.02
-60.02
7
124
124
4.42

5.51
8
183
183
6.52

5.47
9
640
640
22.81

19.26
10
542
542
19.31

32.30
11
420
420
14.97

23.29
12
376
376
13.40

14.18
13
425
425
15.14

14.27
14
571
571
20.35

23.89
15
258
258
9.19

15.45
16
336
336
11.97

8.64
17
345
345
12.29

14.15
18
295
295
10.51

23.71
19
232
232
8.27

15.89
20
253
253
9.02

17.09
21
541
541
19.28

21.33
22
537
537
19.14

／
23
355
355
12.65

／
24
604
604
21.52

／
25
340
340
12.12

／
26
253
253
9.02

／
合计
9743
8780
312.85
312.85
0.00

注明：
1、按管段配水长度分配沿线流量的比流量计算：
，，

2、管段流量初分配时，节点（2）处将水塔和泵站提供的总水量平均分配；管段【18】为提供工业区用水量的输水管，采用单管且流量平均分配；对于垂直于主要供水方向的管段【2】、【9】、【10】和【14】处于安全考虑，其上仍承担一些水量；对于供水方向和供水重要性基本相同的管段，分配相近水量。
3、为了平差的需要，粗略确定管径时经济流速为0.9m/s；
4、水厂出水输水管【1】为两条DN500mm管道并行铺设；
5、水塔最大进水流量为，故水塔输水管【5】和27】为管径为两条DN400mm管道并行铺设。

三、水泵扬程与水塔高度设计
（1）最不利点的确定
首先考虑不设泵站的情况，对管网进行平差，以确定最不利点。以管网起点【1】作为定压节点进行平差，其水头为4.95＋28.00＝32.95m。结果如下：
1.1 节点数据
编号
地面标高
已知水压
节点流量
节点水压
自由水头

m
m
LPS
m
m
1
4.95
32.95
-252.81
32.95
28
2
5.17

22.38
32.69
27.52
3
6

14.64
32.6
26.6
4
6.61

10.97
32.66
26.05
5
6.55

10.44
32.77
26.22
6
6.78

-60.05
32.81
26.03
7
6.3

5.51
32.38
26.08
8
6.27

5.47
32.36
26.09
9
6.02

19.26
32.36
26.34
10
5.13

32.3
32.18
27.05
11
5

23.29
32.04
27.04
12
5.65

14.18
31.51
25.86
13
5.65

14.27
32.07
26.42
14
5

23.89
32.2
27.2
15
5.17

15.45
31.9
26.73
16
5.67

8.64
31.69
26.02
17
5.66

14.15
31.58
25.92
18
4.5

23.71
31.39
26.89
19
5.56

15.89
30.8
25.24
20
5.6

17.09
30.89
25.29
21
4.5

21.33
31.5
27
1.2 管段数据
编号
长度
管径
流量
流速
单位水头损失

m
mm
LPS
m/s
m/km
1
236
500
126.4
0.64
1.12
2
698
400
21.72
0.17
0.13
3
429
400
22.67
0.18
0.14
4
401
400
33.64
0.27
0.29
5
164
400
-30.03
0.24
0.23
6
185
200
15.97
0.51
2.11
7
124
300
10.46
0.15
0.13
8
183
300
4.99
0.07
0.03
9
640
300
15.48
0.22
0.28
10
542
300
-14.98
0.21
0.26
11
420
200
12.05
0.38
1.25
12
376
100
2.13
0.27
1.48
13
425
300
16.4
0.23
0.31
14
571
400
60.65
0.48
0.85
15
258
300
29.75
0.42
0.93
16
336
500
148.05
0.75
1.5
17
345
300
20.37
0.29
0.46
18
295
500
116.26
0.59
0.96
19
232
300
28.83
0.41
0.87
20
253
300
20.19
0.29
0.45
21
541
200
6.04
0.19
0.35
22
537
100
1.81
0.23
1.09
23
355
300
14.08
0.2
0.23
24
604
300
31.17
0.44
1.01
25
340
400
71.98
0.57
1.17
26
253
300
19.48
0.28
0.42
27
164
400
30.03
0.24
0.23
28
236
500
126.4
0.64
1.12

由此可以看出，最不利点为节点（19），考虑最不利的情况，即六层楼在此点上的情况，则节点（19）的自由水头至少为28.00m。选此点为定压节点进行平差，确定水泵所需扬程：

1.3 节点数据
编号
地面标高
已知水压
节点流量
节点水压
自由水头

m
m
LPS
m
m
1
4.95

-252.81
35.71
30.76
2
5.17

22.38
35.45
30.28
3
6

14.64
35.36
29.36
4
6.61

10.97
35.42
28.81
5
6.55

10.44
35.53
28.98
6
6.78

-60.05
35.57
28.79
7
6.3

5.51
35.14
28.84
8
6.27

5.47
35.12
28.85
9
6.02

19.26
35.12
29.1
10
5.13

32.3
34.94
29.81
11
5

23.29
34.8
29.8
12
5.65

14.18
34.27
28.62
13
5.65

14.27
34.83
29.18
14
5

23.89
34.96
29.96
15
5.17

15.45
34.66
29.49
16
5.67

8.64
34.45
28.78
17
5.66

14.15
34.34
28.68
18
4.5

23.71
34.15
29.65
19
5.56
28.00
15.89
33.56
28
20
5.6

17.09
33.65
28.05
21
4.5

21.33
34.26
29.76

1.4 管段数据：
编号
长度
管径
流量
流速
单位水头损失

m
mm
LPS
m/s
m/km
1
236
500
126.4
0.64
1.12
2
698
400
21.72
0.17
0.13
3
429
400
22.67
0.18
0.14
4
401
400
33.64
0.27
0.29
5
164
400
-30.03
0.24
0.23
6
185
200
15.97
0.51
2.11
7
124
300
10.46
0.15
0.13
8
183
300
4.99
0.07
0.03
9
640
300
15.48
0.22
0.28
10
542
300
-14.98
0.21
0.26
11
420
200
12.05
0.38
1.25
12
376
100
2.13
0.27
1.48
13
425
300
16.4
0.23
0.31
14
571
400
60.65
0.48
0.85
15
258
300
29.75
0.42
0.93
16
336
500
148.05
0.75
1.5
17
345
300
20.37
0.29
0.46
18
295
500
116.26
0.59
0.96
19
232
300
28.83
0.41
0.87
20
253
300
20.19
0.29
0.45
21
541
200
6.04
0.19
0.35
22
537
100
1.81
0.23
1.09
23
355
300
14.08
0.2
0.23
24
604
300
31.17
0.44
1.01
25
340
400
71.98
0.57
1.17
26
253
300
19.48
0.28
0.42
27
164
400
30.03
0.24
0.23
28
236
500
126.4
0.64
1.12

（2）水泵的选用
根据上面的平差结果可得，水泵所在【1】节点自由水头需要30.76m，考虑水塔转输以及局部水头损失的影响，所选水泵的扬程也应适当增大，这里取其设计扬程为32.00m。
参考《给水排水设计手册》第11册《常用设备》，则选则三台250S39A型水泵，两用一备。水泵参数如下：
型号：250S39A
主要性能参数：
流量Q（m3/h）
扬程H（m）
效率n(﹪)
转速（r/min）
324
35.5
74
1450
468
30.5
79
576
25
77

泵站设计完毕后，再次平差，则实际管网平差结果为：
2.1 节点数据
编号
地面标高
已知水压
节点流量
节点水压
自由水头

m
m
LPS
m
m
1
4.95

-252.81
4.95
0
2
5.17

22.38
35.63
30.46
3
6

14.64
35.55
29.55
4
6.61

10.97
35.6
28.99
5
6.55

10.44
35.72
29.17
6
6.78

-60.05
35.76
28.98
7
6.3

5.51
35.33
29.03
8
6.27

5.47
35.31
29.04
9
6.02

19.26
35.31
29.29
10
5.13

32.3
35.13
30
11
5

23.29
34.99
29.99
12
5.65

14.18
34.46
28.81
13
5.65

14.27
35.02
29.37
14
5

23.89
35.15
30.15
15
5.17

15.45
34.85
29.68
16
5.67

8.64
34.64
28.97
17
5.66

14.15
34.53
28.87
18
4.5

23.71
34.34
29.84
19
5.56

15.89
33.75
28.19
20
5.6

17.09
33.84
28.24
21
4.5

21.33
34.45
29.95

2.2 管段数据
编号
长度
管径
流量
流速
单位水头损失

m
mm
LPS
m/s
m/km
1
236
500
126.4
0.64
1.12
2
698
400
21.72
0.17
0.13
3
429
400
22.67
0.18
0.14
4
401
400
33.64
0.27
0.29
5
164
400
-30.03
0.24
0.23
6
185
200
15.97
0.51
2.11
7
124
300
10.46
0.15
0.13
8
183
300
4.99
0.07
0.03
9
640
300
15.48
0.22
0.28
10
542
300
-14.98
0.21
0.26
11
420
200
12.05
0.38
1.25
12
376
100
2.13
0.27
1.48
13
425
300
16.4
0.23
0.31
14
571
400
60.65
0.48
0.85
15
258
300
29.75
0.42
0.93
16
336
500
148.05
0.75
1.5
17
345
300
20.37
0.29
0.46
18
295
500
116.26
0.59
0.96
19
232
300
28.83
0.41
0.87
20
253
300
20.19
0.29
0.45
21
541
200
6.04
0.19
0.35
22
537
100
1.81
0.23
1.09
23
355
300
14.08
0.2
0.23
24
604
300
31.17
0.44
1.01
25
340
400
71.98
0.57
1.17
26
253
300
19.48
0.28
0.42
27
164
400
30.03
0.24
0.23
28
236
500
126.4
0.64
1.12

由上表结果可以看出，节点（19）的自由水头为28.19m，其他各点自由水头自然满足要求。

（3）水塔高度设计
加入泵站平差后，水塔所在节点（6）节点水压为35.76m，高程为6.78m，水塔水柜设计有效水深取为2.5