给水管网设计计算说明书.doc

仲恺农业工程学院实践教学 给水排水管网工程综合设计给水管网计算书（第二学期）班 级 给排水科学与工程121班 姓 名 李子恒 学 号 4123 设计时间 .5.31 .6.25 指导老师 刘嵩 孙洪伟 成 绩 都市建设学院摘 要本设计为给水管网设计。 给水工程为都市一种重要基础设施，必须保证以足够水量、合格水质、富余水压供应生活用水、生产用水和其他用水。给水系统设计环节：根据最高日用水量变化曲线计算水塔和清水池调整容积；进行管网定线，计算管段设计流量、管径和水头损失；最高时环状网管网平差计算；确定水塔高度和水泵扬程；分别进行不利管段事故时、消防时、最大转输时校核。然后根据上述计算，算出最高时各节点水压，绘制等水压线。关键词：给水管网；管网定线；设计流量；管网平差；校核；节点水压目 录1 设计基础根据11.1设计工程概况11.2 设计资料12 用水量计算42.1 居民区最高日生活用水量计算Q142.2 工业企业用水和工作人员生活用水及淋浴用水Q242.3 浇洒道路和绿化用水量Q342.4 火车站用水量Q442.5 未预见水量42.6 最高日最高时用水量Qh计算62.7 消防用水量Qf计算62.8 都市最高日用水量变化曲线62.9清水池和水塔有效容积计算72.10清水池尺寸83 给水方案确实定和管网定线以及多种计算93.1 给水方案确实定93.2 管网定线规定：103.3 配水干管有效长度计算103.4 比流量计算113.5 沿线流量113.6 节点流量133.7 环状管网流量分派和初拟管径143.8 管网平差计算163.9 节点水压标高204 水泵扬程计算与选择224.1 最高时二级水泵扬程计算：224.2 水泵选择225 消防校核225.1 消防时流量分派225.2 消防校核管网平差245.3 消防时节点标高296 总结30参 考 文 献30附件1附件21 设计基础根据1.1 设计工程概况给水系统设计时，首先须确定该系统供水规模和供水量。由于系统中取水、水处理、泵站和管网等设施确实定都须参照设计用水量，从而确定工程规模及对选择各级工艺设计参数和水处理工艺流程，从而使水质、水压、水量满足顾客使用规定。都市设计用水量重要包括居住区生活用水和由都市给水系统供应工业生产用水和职工生活用水与淋浴用水，尚有全市性公共建筑和设施用水、浇洒道路和大面积绿化用水以及消防时用水。设计区域内用水状况：2个居民区居民生活用水、2个工业区职工生活用水及淋浴用水、2个工业区生产用水、火车站用水、浇洒道路和大面积绿化用水。1.2 设计资料1.2.1 设计根据本章重要内容是熟悉设计任务书中提供原始资料，对镇所在地形，工厂等企业坐落位置，居住区建筑层数和构造，道路和河流状况，水厂和水塔位置等设计资料结合总体规划图作系统理解。此外对设计期限内居民总人口，用水普及率，房屋卫生设备条件以及工业性质，规模，职工人数，消防规定，对水厂供水规定。结合水文地质等详细资料作知识性理解。本设计是围绕必修课程给水排水管网系统开展课程设计，课程设计是教学重要构成部分，是将都市给水排水管道工程理论与工程设计相联络重要环节，其目在于：1.训练学生设计与制图基本技能；2.复习和理解都市给水排水管道工程课程所讲授内容；3.培养学生动手能力和训练严格科学态度和工作作风。最终到达提高学生综合运用理论知识独立进行分析和处理实际工程技术问题能力目。1.2.2原始资料（1）城镇规划平面图(1:10000)（2）城镇概况A都市位于我国华南地区，该都市是广东省辖县级市，自然资源丰富，交通便利。市区地势平坦，重要建在平原上，都市中间以铁路为界，分为两个生活区：区和区。均有给水排水设备，自来水普及率100%。（3）都市用水和排水状况： 用水都市用水按近期人口1521万人口设计（按学号次序提成7个设计小组，每组5人，从第一组开始每组人口递增1万人，即第一组15万人，第二组），远期（）人口增长10%。居民最高日用水量按210L/人d，给水普及率：100%。市区以46层多层建筑为主。生活用水变化规律见下表：表1 生活用水量变化百分数（每小组内按学号次序对应不一样列）时间01Kh=1.4102Kh=1.7503Kh=1.8204Kh=1.4205Kh=1.220-11.911.101.921.922.121-21.740.701.851.803.032-31.660.901.841.772.083-41.731.101.852.453.534-52.071.303.512.473.735-63.943.913.963.953.226-75.226.614.774.115.187-85.635.844.714.815.788-95.807.044.715.924.879-105.866.694.795.474.2610-115.387.174.875.404.8111-124.937.314.875.665.8112-134.936.624.395.084.9213-144.855.234.634.814.7314-154.923.594.574.924.8515-165.234.765.255.244.4916-175.654.245.915.574.6317-185.665.996.735.634.8218-195.436.977.595.285.2019-204.935.664.555.144.2220-214.223.053.844.113.8621-223.282.013.673.653.6022-232.701.422.832.833.2523-242.330.792.392.013.01备注：每个设计小组按照学号前后分别对应从左到右5列数据工业用水状况：都市中有下列工业企业，其位置在都市平面图；a. 工厂甲：日用水量 1800 米/d 工人数: 工人总数1400人，分三班工作.第一班 500 人，使用淋浴者250人，其中热车间100人;第二班 500 人，使用淋浴者250人，其中热车间100人;第三班 400 人，使用淋浴者200人，其中热车间80人;.b. 工厂乙：日用水量 800 米/d 工人数: 工人总数700人，分三班工作.第一班 300 人，使用淋浴者120人，其中热车间48人;第二班 200 人，使用淋浴者100人，其中热车间40人;第三班 200 人，使用淋浴者100人，其中热车间40人;. 火车站用水量：260m3/d 。 其他用水道路洒水量： 按城区重要道路面积和规范设计（日洒水2次）。绿化用水：城区绿地面积占25%，其中需要每天浇水面积占其中5 %。消防用水：按规范计算。未预见水量：按总用水量 1525%计算 给水普及率： 100%1.2.3 有关设计规范（1）室外排水设计规范GBJ14-87（2）室外给水设计规范GBJ13-87（3）都市管线综合规划规范GB50289-98（4）给水排水制图原则GBT50106-2 用水量计算2.1 居民区最高日生活用水量计算Q1Q1 = qNf=210190000100%1.1=43890m3/dq 最高日用水量定额,m3/（cap.d）;N都市设计年限内计划用水人口数;f 都市自来水普及率,采用f=100%.2.2 工业企业用水和工作人员生活用水及淋浴用水Q2工业区内职工生活用水量和淋浴用水量，可按工业企业设计卫生原则工厂职工生活用水量:一般车间每人每班35L,高温车间每人每班45L计算.淋浴用水:一般车间每人每班40L,高温车间每人每班60L计算;第三班 200 人，使用淋浴者100人，其中热车间40人;.故Q2=1800+800+70065+28095+12895+32065=2701.3 m3/d2.3 浇洒道路和绿化用水量Q3用区域面积可以在CAD图纸上直接量出A=2.45107m2.由表1城镇地面覆盖状况一览表,可知绿地面积为6.125106m2,混凝土和沥青地面为1.225106m2. 表2 城镇地面覆盖状况一览表地面覆盖名称多种屋面混凝土和沥青地面非铺砌土地面绿地（草地）所占面积(%)43171525浇洒道路用水定额采用1.25L/( m2 次),每天浇洒2次,绿化用水定额采用1.75 L/( m2 次)Q3=1.2521.225106+6.1251061.755%=3609.2 m3/d2.4火车站用水量Q4Q4=260 m3/d2.5未预见水量都市未预见水量及管网漏失水量按最高日用水量15%-25%计。本设计取未预见水量系数为20%因此设计年限内都市最高日设计水量Qd=1.20(Q1+Q2+Q3+Q4)=60552.42 m3/d根据以上计算，得广东某都市最高日用水量计算表2表3 最高日用水量逐时变化表时间(h）居民生活用水量甲工厂（3班制）乙工厂（3班制）道路洒水(m3）绿化用水量(m3）未预见水量(m3）火车用水量(m3）每小时总用水量%m3生产用水(m3）生活用水和淋浴用水(m3）生产用水(m3）生活用水和淋浴用水(m3）m3%0-11.92842.69 75.00 5.80 33.33 7.39 420.50 10.83 1395.54 2.30 1-21.85811.97 75.00 1.67 33.33 1.00 420.50 10.83 1354.29 2.24 2-31.84807.58 75.00 1.67 33.33 1.00 420.50 10.83 1349.90 2.23 3-41.85811.97 75.00 1.67 33.33 1.00 420.50 10.83 1354.29 2.24 4-53.511540.54 75.00 1.67 33.33 1.00 107.20 420.50 10.83 2190.07 3.62 5-63.961738.04 75.00 1.67 33.33 1.00 512.20 420.50 10.83 2792.57 4.61 6-74.772093.55 75.00 1.67 33.33 1.00 512.20 107.20 420.50 10.83 3255.28 5.38 7-84.712067.22 75.00 1.67 33.33 1.00 512.20 420.50 10.83 3121.75 5.16 8-94.712067.22 75.00 13.67 33.33 6.44 107.20 420.50 10.83 2734.18 4.52 9-104.792102.33 75.00 1.67 33.33 0.68 420.50 10.83 2644.34 4.37 10-114.872137.44 75.00 1.67 33.33 0.68 420.50 10.83 2679.45 4.43 11-124.872137.44 75.00 1.67 33.33 0.68 420.50 10.83 2679.45 4.43 12-134.391926.77 75.00 1.67 33.33 0.68 420.50 10.83 2468.78 4.08 13-144.632032.11 75.00 1.67 33.33 0.68 420.50 10.83 2574.11 4.25 14-154.57.77 75.00 1.67 33.33 0.68 420.50 10.83 2547.78 4.21 15-165.252304.23 75.00 1.67 33.33 0.68 420.50 10.83 2846.23 4.70 16-175.912593.90 75.00 13.35 33.33 5.48 512.20 107.20 420.50 10.83 3771.78 6.23 17-186.732953.80 75.00 1.35 33.33 0.68 512.20 107.20 420.50 10.83 4114.88 6.80 18-197.593331.25 75.00 1.35 33.33 0.68 512.20 420.50 10.83 4385.14 7.24 19-204.551997.00 75.00 1.35 33.33 0.68 420.50 10.83 2538.68 4.19 20-213.841685.38 75.00 1.35 33.33 0.68 420.50 10.83 2227.06 3.68 21-223.671610.76 75.00 1.35 33.33 0.68 420.50 10.83 2152.45 3.55 22-232.831242.09 75.00 1.35 33.33 0.68 420.50 10.83 1783.77 2.95 23-242.391048.97 75.00 1.35 33.33 0.68 420.50 10.83 1590.66 2.63 总计10043890.00 1800.00 65.65 799.92 35.73 3073.20 536.00 10092 259.92 60552.42 100 阐明：（1）火车站用水为24小时均分，工业区生产和生活同样为24小时均分，淋浴用水为每班后第一种小时内；(2)浇洒道路跟绿地尽量避开用水高峰期；2.6最高日最高时用水量Qh计算由该都市最高日逐时用水量综合表可以看出，最高时用水量发生在18-19时，得全市最高日最大时用水量Qh=4385.14m3/h=1218.12L/s时变化系数Kh=Qd/Qh=60552.42/ 24/ 4385.14=1.742.7消防用水量Qf计算按设计规范规定，消防时是指火灾发生在最高日最高时，因此其用水量是最高日最高时加上消防所需用水量都市（或居住区）室外消防用水量原则，人口在10.020.0万人，同一时间发生2次火灾，一次灭火用水量为45L/s; 在本设计中总人口为19万，故采用上述原则Qf=452=90L/s2.8都市最高日用水量变化曲线按逐时用水量计算表，绘制最高日用水量变化曲线，依次确定二级泵站供水曲线。由于本设计不设置水塔，因此二级泵站最大供水量要按最高日最高时用水量计算。二级泵站供水曲线图也就和全市最高日用水量变化曲线一致。表4 最高日各时段用水量（%）时间(h）0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量(%)2.32 2.24 2.23 2.24 3.62 4.61 5.37 5.15 4.52 4.37 4.42 4.42 时间(h）12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量(%)4.08 4.25 4.21 4.70 6.23 6.79 7.24 4.19 3.68 3.55 2.95 2.63 根据最高日用水量比例绘制最高日逐时用水量变化曲线,如下图1所示。图1 最高日逐时用水量变化曲线2.8.1 一级泵站设计流量一级泵站一天工作24小时平均供水Q=Qd/24=1.1060552.42/24=2775.32 m3/h其中=1.102.8.2 二级泵站设计流量由于管网没有设置水塔，为了保证所需水量和水压，水厂输水管和管网应按二级泵站最大供水量也就是最高日最高时用水量计算。2.9清水池和水塔有效容积计算清水池有效容积W清(1) W清 = W 1 + W 2 + W 3 + W 4其中 W 1 调整容积,m3. 根据上表可知为最高日用水量24.31%。 W 1 = 24.31%Qd =14720 m3W 2 消防贮水量,m3. 本镇人口为19万,按照规范规定同一时间内火次数是2次,一次灭火用水量是45L/s,按2h火灾延续时间计算. W 2 = 452236001000 = 648 m3W 3 水厂自用水,按最高日用水量10%考虑,m3.W 3 = 10%Qd = 6055 m3W 4 安全贮量,按最高日用水量2.0%考虑,m3. W 4 = 2.0%(W1 +W2 +W3) = 867.19 m3W清 = W1 +W2 + W3 +W4= 21851 m32.10 清水池尺寸取有效水深4m，提成两格，每格设为正方形，先求出清水池面积，即是S=218514.0=5462.75m2 ，故清水池池宽为52.26m（取55m），池长为552=110m.池高为4.5m。清水池采用半地下式，最低水位高程为调整容积、水厂自用水及安全用水储量与消防用水储量交界线，则清水池最低水位高程720.75-2.5+64855110=718.36m防止清水池消防用水被动用措施为保证消防用水不被动用，同步又能保证清水池水质不腐化，拟在位于消防储水水位与生活调整水位交界处生活水泵吸水管开一种额10mm小孔，水位减少至小孔，则进气停生活供水泵。清水池容积计算如下表：表5 清水池和高下水池调整容积计算时间 (h）用水量(%)二级泵站供水量（%）一级泵站供水量（%）清水池调整容积（%）0-12.32 2.30 4.17 -1.85 1-22.24 2.24 4.17 -1.93 2-32.23 2.23 4.16 -1.93 3-42.24 2.24 4.17 -1.93 4-53.62 3.62 4.17 -0.55 5-64.61 4.61 4.17 0.44 6-75.37 5.38 4.16 1.21 7-85.15 5.16 4.17 0.98 8-94.52 4.52 4.16 0.36 9-104.37 4.37 4.17 0.20 10-114.42 4.43 4.17 0.25 11-124.42 4.43 4.16 0.26 12-134.08 4.08 4.17 -0.09 13-144.25 4.25 4.17 0.08 14-154.21 4.21 4.17 0.04 15-164.70 4.70 4.16 0.54 16-176.23 6.23 4.17 2.06 17-186.79 6.80 4.17 2.62 18-197.24 7.24 4.16 3.08 19-204.19 4.19 4.17 0.02 20-213.68 3.68 4.16 -0.48 21-223.55 3.55 4.17 -0.62 22-232.95 2.95 4.17 -1.22 23-242.63 2.63 4.16 -1.53 总计100.00 100.00 100.00 24.313 给水方案确实定和管网定线以及多种计算3.1 水方案确实定由该城镇平面图可以得知，该都市地势西南高，一直向东南减少，地势相差5m，河流方向由西北向东南方向，居民区比较集中，工业区位于河流下游。其中，一条铁路将该都市分为两个居民区。根据以上原因考虑，选定该地区供水方式为统一给水方案，且不设置水塔。该都市平面图如下：图3 城镇平面图 水源定在河流上游，水质很好；净水厂设置在河流与都市之间，以便取水，也以便供水到都市。其重要供水方向是由东到西。3.2 管网定线管网定线取决于都市平面布置，供水区地形，水源和调整水池位置，街区和大工业集中用水等。考虑都市近，远期发展，管网布置成环状网。为满足顾客供水规定，其定线满足：干管间距一般采用500-800m，两干管连接间距为800-1000m，既有道路规划，尽量减少穿过铁路和高级路面以及其他重要建筑物。容许有个别管段不符合上叙规则。其管网布置图如下。干管均匀分派，故按长度流量法来计算沿线流量和节点流量。图4 管网定线3.3 配水干管有效长度计算按照以上定线措施，铁路上部分为区，铁路下半部分为区，确定重要供水方向，列表记录各管段实际长度和有效长度，计算机中流量、比流量、沿线流量、节点流量。当管段分为单侧供水或是双侧供水时，其有效长度为：单侧供水部分按照实际距离二分之一计算，双侧部分供水按照实际距离计算。总有效长度为L=45789m 表6 各管段长度和配水长度管段1-51-22-34-35-45-66-77-88-98-43-13实际有效长度（m）197760627290211139324852268.45971371管段13-1210-1216-1821-2726-2727-2929-312-1414-1515-1230-31实际有效长度（m）666810.8986134963880412168612662025832管段24-2525-2914-139-1116-1718-2022-2121-2826-2528-3023-26实际有效长度（m）98416003701320892.28798004789711016685管段19-2020-283-1111-1010-1619-1712-2318-2222-2323-24实际有效长度（m）1845111611078311135940.521801129.287419223.4比流量计算3.5最高时管段沿线流量分派管段ij沿线流量为: qij=qslij各管段沿线流量计算如下表: 表7 沿线流量分派管段实际有效长度（m）比流量（L/sm）沿线流量（L/s）1-519770.0259251.243841-26060.0259215.707522-30.0259252.021444-32720.025927.050245-49020.0259223.379845-611130.0259228.848966-79320.0259224.157447-84850.0259212.57128-92268.40.0259258.7969288-45970.0259215.474243-1313710.0259235.5363213-126660.0259217.2627210-12810.80.0259221.01593616-189860.0259225.5571221-271349.20.0259234.97126426-276380.0259216.5369627-298040.0259220.8396829-311210.025923.136322-146860.0259217.7811214-1512660.0259232.8147215-1220250.0259252.48819-201845.20.0259247.82758420-2811160.0259228.926723-1111070.0259228.6934411-108310.0259221.5395210-1611350.0259229.419219-17940.50.0259224.3777612-232179.50.0259256.4926418-221129.20.0259229.26886422-238740.0259222.6540823-2419220.0259249.8182424-259840.0259225.5052825-2916000.0259241.47214-133700.025929.59049-1113200.0259234.214416-17892.20.0259223.12582418-208790.0259222.7836822-218000.0259220.73621-284780.0259212.3897626-259710.0259225.1683228-3010160.0259226.3347230-318320.0259221.5654423-266850.0259217.75523.6节点设计流量计算节点流量为沿线流量折半。如节点k节点流量为q_k=0.5q_(ij)区中工厂甲、工厂乙分别由节点30、节点31供水，则其集中流量为：Q甲=21.59L/s Q乙=9.67L/s各节点节点流量计算表如下表8 节点设计流量计算节点连接点节点流量（L/s）集中流量（L/s）节点总流量（L/s）12,533.4756833.4756821，3，1442.7550442.7550432,4,11,1361.6507261.6507243,5,822.9521622.9521651，4,651.7363251.7363265,726.503226.503276,818.3643218.3643284,7,943.42118443.42118498,1146.50566446.5056641012,11,1635.98732835.987328113,9,1042.2236842.223681210,13,15,2373.62964873.629648133,12,1431.1947231.19472142,13,1530.0931230.093121512,1442.6513642.651361610,17,1839.05107239.0510721716,1923.75179223.7517921816,20,2238.80483238.8048321917,2036.10267236.1026722018,19,2849.76899249.7689922127,22,2834.04851234.0485122218,21,2336.32947236.3294722312，22,24,2673.3600873.360082423,2537.6617637.661762524,26,2946.072846.07282623,25,2729.7302429.730242726,21,2936.17395236.1739522820,21,3033.825633.82562925,27,3132.72432.7243028,3123.9500821.5945.540083129,3012.350889.6722.02088总计1218.11088 3.7环状管网流量分派和初拟管径该都市配水管网布置成环状，措施中设置了14个环；控制点为管网中供水最不利点，一般认为在作平差时候，满足控制点水压规定，则整个管网水压可以以满足。本设计方案中，初定选用节点26作为控制点，由于该点离二级泵站最远，并且节点31向工厂乙供水，是大顾客接水点。由于市区以46层多层建筑为主，故该点服务水头为28m，地面标高722.03m 流量分派目是用以初步确定管网各管段流量，据此确定管径，进而进行管网平差。环状网流量分派环节如下：（1） 按照管网重要供水方向，初步确定各管段水流方向，并选定整个管网控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需要水压点，一般会选择在给水区离二级泵站最远或者是地形较高处。（2） 为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间几条干管尽量均与分派流量，并且满足节点流量平衡条件。（3） 和干管垂直连接管，平时流量一般只有在干管损坏时才传播较大流量，因此连接管中可分派较少流量。根据初分流量，查界线流量表确定经济管径。统一给水方案中，定节点31为控制点。初分流量初拟管径表如下表所示： 表9 初分流量初拟管径表环号管长（m）DN管径（mm）初步分派流量（L/s）邻环编号11977 700-432.7 21902 300-50.0 2272 500-202.8 4 6002753606 9007502121113 600-334.7 21932 600-307.5 21485 600-289.2 21597 500-175.7 4902 3005013 600-275.0 11371 500-237.8 5370 200206686 700433214597 500175.74272 500202.811107 500178.3751320 200-23.5 212268 350-70.0 2151371 500237.83666 600226.66811 6002607831 450-156.7 211107 500-178.4 46370 200-20.0 31266 700383212025 60034021666 600-226.6 57811 600-260