给水管网课程设计说明书太理.docx

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1、城市给水管网课程设计说明书 学 院：环境科学与工程学院专业班级： 给排水 姓 名： 学 号： 时 间： 2016年1月 城市给水管网课程设计说明书目录一设计题目2二原始资料2三工程概述3四城市用水量确定4五给水系统方案选择 9六管网定线 10七城市最高日用水量变化曲线13八管段设计流量计算17九管网平差17十水泵扬程确定32十一节点水压标高确定333535一、 设计题目：L市给水管网初步设计二、原始资料：1、条件图：1:5000城市平面图2、城区总人口：万人； 城市总面积：公顷， 城市人口密度：350人/公顷；3、城市居住房屋的室内卫生设备情况：有给水、排水与淋浴设备；4、城市中房屋的平均层数

2、为：5层5、工业用水情况：城市中有两个工业企业，其位置见城市平面图（1）企业甲：3班制（0-8,8-16,16-24），冷车间3000人/d，热车间2700人/d，淋浴1500人/班，生产用水量4000m3d；（2）企业乙：2班制（8-16,16-24），冷车间2400人/d，热车间2000人/d，淋浴2100人/班，生产用水量3700m3d；6、工程地质及水文地质：城市土壤种类：轻质压粘土；地下水位深度：6.0米；冰冻线深度：1.2米。7、水源取自城市河流的上游。8、城市用水量变化曲线及时变化系数。时变化系数：Kh； 城市用水量变化系数曲线如下图所示时间0-11-22-33-44-55-66

3、-77-88-99-1010-1111-12占最高日用水量百分数5时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24占最高日用水量百分数三.工程概述L市是一个位于二分区，总人口为万的中小型城市，地势比较平坦，整个城区的地势差大约为14m。东北外侧通过一条高速公路，城市内中下部有一条自西向东的河流，水量充沛，水质良好，经严格的勘测与试验，可以作为生活饮用水水源，将净水厂设在城区外、靠近河流上游的合适位置。该城市整体形态为矩形，街区布置比较均匀，划分面积相差不大。此外，该城市中甲、乙企业、用户对水质与水压无特殊要求，因此采用

4、同一给水系统。L市给水管网的布置取决于该市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。考虑的要点主要有：（1） 延伸方向应与二级泵站到大用户方向保持一致，干管间距采用500-800m（2）管与干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为8001000m。（3）管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过。（4）管尽量靠近大用户，减小分配管的长度。（5）管上尽量通过大流量，设置大管径，减小管道事故的发生。（6）求以最短距离铺设管线，降低管网的造价与供水能量费用。（7）水管线走向要符合城市与工业企业的规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工与维护。8）城区外、河流上游距离河流约1000

5、m处建议地表净水厂，免受洪水威胁；水厂所处位置应不占农田，并考虑长远发展，水厂面积留有余地；水厂距离城区较近，节省输水管道费用；水厂附近应交通便利，靠近电源，市政管网完善。屋平均层数为5层，则取最小服务水头为24m。在本工程设计中，L市的输水管与配水管统一采用球墨铸铁管，配水管网共设7个环。四.城市用水量确定1、设计用水量的组成（1）综合生活用水量，包括居民生活用水与公共建筑设施用水。（2） 工业企业生产与工作人员生活淋浴用水量。（3） 消防用水量。（4） 市政用水量，主要指浇洒道路与绿地用水量。( 5 )未预见水量与管网漏失水量。2设计用水量的计算最高日用水量Qd确定由设计资料所给平面图算出

6、L市居民用地面积（扣除河流河滩与甲、乙企业）为公顷，总人口数为11.2万人。已知L市位于二区，查室外给水设计规范（GB50013-2006）综合生活用水定额（L/capd）得到，最高日综合生活用水定额为（150240）L/capd综合考虑后，将最高日综合生活用水定额取为200 L/capd，用水普及率定为90%。综合生活用水量Q1Q1=qNf式中，q最高日生活用水量定额m3/（dcap） N设计年限内计划人口数f自来水普及率，%则 Q1=qNf11.210490%=20160m3工业生产用水与工作人员生活淋浴用水量Q2基础资料企业甲：3班制（0-8,8-16,16-24），冷车间3000人/d

7、，热车间2700人/d，淋浴1500人/班，生产用水量4000m3d；企业乙：2班制（8-16,16-24），冷车间2400人/d，热车间2000人/d，淋浴2100人/班，生产用水量3700m3d；工业生产用水量Q21=Q甲1+Q乙1=4000+3700=7700 m3/d L/s工作人员生活淋浴用水量Q22:由室外给水设计规范（工业企业内工作人员的生活用水量，应根据车间性质确定，一般可采用 2535 L/（人班），热车间取35 L/（人班），冷车间取25 L/（人班），其时变化系数为2.53.0。工业企业内工作人员的淋浴用水量，应根据车间卫生特征确定，一般可采取 4060 L/（人班）。基

8、础资料未给出冷热车间具体淋浴人数，故取平均50 L/（人班）。a、企业甲：工作人员生活用水量Q23：Q23=Q23热+Q23冷=27000.035+3000 m3/dL/s工作人员淋浴用水量Q24：Q24=318000.050=270 m3/d L/sb、企业乙：工作人员生活用水量Q25=Q25+Q25=20000.035+24000.025=130m3/dL/s工作人员淋浴用水量Q26：Q26=221000.050=210m3/dL/sQ22= Q23+Q24+Q25+Q26 m3/d L/s则工业生产用水与工作人员生活淋浴用水量Q2：Q2=Q21+Q22 m3/d L/s 浇洒道路与绿化用

9、水量Q3a、浇洒道路与绿化总面积计算浇洒道路总面积计算采用分区间接算法，通过L市总面积的算出，减去各居住区的面积，即可得到浇洒道路. 由基础资料了解到，Z市居民用地面积S0（扣除河流河滩与甲、乙企业）为公顷。浇洒道路面积为总面积减去居住面积S1= S-S0 = 公顷 ,绿化面积为总面积的10%即S2=10%S=0.1*320.07=32公顷第 43 页L市城市平面图居住区分区面积（ha）计算表编号12345678910111213141516171819面积编号20212223242526272829303132333435363738面积编号3940414243444546474849505

10、1525354555657面积编号5859606162636465666768697071727374面总b、浇洒道路用水量Q31与绿化用水量Q32计算由室外给水设计规范（GB50013-2006）4.0.6条：浇洒道路面积用水以1.02.0 L/（m2d）计算；绿地用水可取1.54.0 L/（m2d）计算。在本设计中，考虑到L市是中小型城市，故取浇洒道路面积用水为 L/（m2d），2次。绿地用水取2.0 L/（m2d）进行计算。Q31=2.0S1=10410-3m3/d；Q32=2.0S3=2.03210410-3=640m3/d；Q3= Q31+ Q32 m3 L/s 未预见水量与管网漏水

11、量Q4由室外给水设计规范（GB50013-2006）2.0.8条：城镇的未预见用水量及管网漏失水量可按最高日用水量的15%25%合并计算。本设计中取Z市的未预见用水量及管网漏失水量系数为20%，Q4=0.2（Q1+Q2+Q3）=0.2（20160+）=6235.9 m3/d =72.18 L/s最高日用水量QdQd=Q1+Q2+Q3+Q4=1.2（20160+8479.5+ ）=4m3/d L/s2.3最高日平均时用水量确定=Qd/24=/24=1559 m3/h2.4最高日最高时用水量Qh确定在此设计中，已知时变化系数为Kh，则最高日最高时用水量Qh为：Qh=KhQd m3/h=788.16

12、L/s2.5、企业最高日最高时集中水量Q集确定由室外给水设计规范（GB50013-2006）2.0.4规定：工业企业内工作人员的生活用水时变化系数宜采用2.53.0，淋浴用水量按美版延续用水1小时确定变化系数。故取车间生活用水时变化系数为3，淋浴时间均为1小时。取生产用水，。a、企业甲的集中流量按最高日最高时计算：Q集甲=270+3+4000=m3/d= L/sb、企业乙的集中流量按最高日最高时计算：Q集乙=210+3*210+3700=4540m3/d L/sQ集= Q集甲+Q集乙=4778.5+4540= m3/d L/s2.6、消防用水量确定消防用水量应由同一时间内的火灾起数与一起火灾设

13、计流量确定。已知L市的总人口数为万，通过查表得到，Z市同一时间的火灾次数为2次，一次灭火用水量为45L/s。Q=90L/S五给水系统方案选择1、给水管网环境分析L市的地势自西北向东南方向逐渐降低，地形起伏不大，且不呈现狭长分布，故宜采用统一给水系统。内部居住区、道路分布整齐，容易划分区域，故给水管网宜采用环状网分布形式，从而增加供水的安全性。下部有一条东西走向的河流经过，将整个城市大致分为上下两个区域，故可考虑以河流作为分界线进行分区供水。2、净水厂选择原则地表水作为水源地时，其水质必须符合地表水环境质量标准的相关规定，饮用水水质需进一步符合生活饮用水卫生标准。（1）水厂应选择在地质条件好的地

14、方。（2）厂应尽量避否则应考虑免受洪水威胁，否则应考虑防洪设施。（3）厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理与降低输电线的造价。（4）取水点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近；当取水点距离用水区较远时，水厂选择有两种方案：一是将水厂设置在取水构筑物附近，二是将水厂设置在利用水区较近的地方。此外，由室外给水设计规范（GB50013-2006）3.1.4条：用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应根据城市规模与工业大用户的重要性选定，一般采用90%97%。在本设计中，净水厂宜选择地表水作为水源，位置应选在靠近L市城市外侧河流的上游地段，设计枯水流量的保证率

15、定为95%。六管网定线1、管线布置要求（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，要进行多方案技术经济比较。（2）主次明确，先搞好输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线与设施。（3）尽量缩短管线长度，节约工程投资与运行管理费用。（4）协调好与其他管道、电缆与道路工程的关系。（5）保证供水具有适当的安全可靠性。（6）尽量减少拆迁，少占农田。（7）管渠的施工、运行与维护方便。（8）远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。2、定线原则（1）干管延伸方向应与二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。（2）按主要流向确定接近平行的布置的干管条数与干管位置。（3）干管之间的间距应采

16、用500800m。（4）干管与干管之间的连接管使管网形成了环状网，连接管的间距在8001000m。（5）综合考虑分期建设、发展情况以及经济技术、安全等因素。（6）管网中的附属设施：在供水范围内的道路下需敷设分配管，以便把干管的水送到用户与消火栓。分配管的直径至少为100mm，大城市采用150200mm。干管每隔400600m设阀门，每隔80120m接消火栓。3、城市平面图地形分析L市位于河流的两边，河流的流向与地势从高到低的走势相近，皆为自西向东，居民区沿着河流两岸分布较为集中，甲企业位于城区内河流的上游段，乙企业位于河流的另一侧，离河流较远。考虑到供水的安全性与保证水质的目的，可以将地表水取

17、水构筑物建在河流的上游，并在地质稳定的合适位置建净水厂。并考虑到经济性因素，净水厂应尽量靠近城区，给水管网布置需要充分利用地形进行供水。4、管网定线设计综合考虑L市的地理条件与管网建设的经济技术性要求，结合管网定线的要求与原则，对该城区的给水管网布置进行如下设计。（1）利用重力流，将取水厂设在河流的上游。（2）供水的总体走向为自西向东，以保证甲、乙企业大用户的用水需求。（3）为保证供水的安全，以河流两岸为界限，将L市整个城区划分为7个小环，布置成环状网。（4）尽量在总流向、靠近大用户附近布置大流量管道，以减少拐弯带来的水头损失，且在工程经济方面节约成本。（5）将泵站尽量布置在地势较高的高水坡上

18、，充分利用重力自流，减小沿程水头损失。（6）考虑到L市的近远期发展，某些管道单侧供水。（7）给水管道沿道路布置，出于检修方便，尽量避免在重要道路下面布置。详细情况请见附图。七城市最高日用水量变化曲线时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12占最高日用水量百分数时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24占最高日用水量百分数4、泵站供水方式确定给水管网最高日用水量以后，通过供水设计，使最高时用水量得到满足。（1）供水管网设计流量Qs：Qs=Qh=KhQd=788.16（L/

19、s）（2）L市只有一个水源地，宜采用单水源给水管网系统。在本设计中，由于L市为中小型城市，故在给水管网中设置水塔，设计泵站供水曲线要求的具体要求是：将管网供水泵站的设计供水量分为两级:高峰供水时段（4点22点）分为一级低峰供水时段（22点4点）分为一级。泵站各级供水量尽量接近用水量，减小水塔的调节容积，一般各级供水量可取相应时段用水量的平均值。一级为%二级为% 必须使泵站24小时供水量之与与最高日用水量相等。 分级供水时，应注意根据分级情况选择合适的水泵，以及水泵机组的合理分配，尽量满足目前与近远期用水量增长的需要清水池与水塔调节容积计算表小时给水处理供水量（%）供水泵站供水量（%）清水池调节

20、容积计算（%）水塔调节容积（%）设置水塔不设水塔有水塔无水塔（1）（2）（3）（4）（2）-（3）（2）-（4）（3）-（4）0112223234245566778899101011111212131314141515161617171818191920202121222223223242累计14（1）清水池容积W清水池确定a、调节用水量W1当给水管网中设置水塔时，清水池调节容积为第5列所有正值之与，则调节容积为(%)W1=k1Qd%=4595 m3b、消防用水量W2、给水处理系统生产自用水量W3与安全储备水量W4消防用水量W2：L市总人口数为万，则确定同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水

21、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： W2=20.04536002=648 m3给水处理系统生产自用水量W3（一般取最高日用水量的5%10%，在本设计中，取5%）： W3=5%=1870 m3安全储备水量W4（按照W1、W2、W3之与的10%）：W4=10%（W1+W2+W3）=10%（4595+648+1870） m3W清水池=1.1*（W1+W2+W3）=1.1（4595+648+1870）m3 由室外给水设计规范（GB50013-2006）条：清水池的个数或分格数不得小于2个，并能单独工作与分别泄空；在有特殊措施能保证供水要求时，亦可修建1个。本设计采用

22、修建相等容积的清水池2个，以便清洗或检修时不间断供水。在本设计中，选择使用有效容积为4595m3矩形钢筋混凝土清水。清水池的尺寸：底部为30.430.4m2，高为5m。H1/（230.430.4）=m，考虑安全储量高度，再加上m，则清水池容积为W=30.430.44. m3 取4400 m3为保证清水池消防用水不被动用，同时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节水位交界处的生活水泵吸水管开一个直径为10mm的小孔，水位降低至小孔，则进气使生活供水泵停止工作。（2）水塔容积W水塔确定调节流量为1.72%所以不设水塔八管段设计流量计算为了提高计算精度与合理性，按面积分配沿线流量。

23、确定供水管是单侧供水还是双侧供水，鸿业软件自动生成汇水面积。创建块，链接块，按块分配流量，即可得到管段设计流量。九管网平差给水管网按最高日最高时用水流量进行设计，管段管径、水泵扬程都是按此时的工况设计的。虽说它们一般都能满足供水要求，但有一些特殊情况，它们不一定能保证供水，因此还要进行消防与事故校核。平差要求：各环闭合差均小于0.5m。9.1反算水源压力9平差计算依据与结果1、平差类型 反算水源压力2、计算公式 柯尔勃洛克公式 1.0/0.5=-2.0*lgk/(3.7*D)+2.5/(Re*0.5) Re=V*D/4、水源点水泵参数: 无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s

24、)节点压力(m)1最小流速0 水压最低点 8 自由水头最低 89节点参数节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)1-744.708 104.300 252.778 148.478 23.360 107.050 252.055 145.005 36.778 107.100 251.781 144.681 413.378 107.200 251.493 144.293 537.057 105.400 250.731 145.331 666.101 103.200 249.901 146.701 735.631 101.890 249.113 147.223 80.000 1

25、01.600 125.600 24.000 95.493 101.500 248.737 147.237 104.705 101.100 248.377 147.277 1138.176 100.300 247.043 146.743 1215.043 96.000 246.831 150.831 1310.868 96.800 246.956 150.156 1442.520 99.600 248.455 148.855 1520.855 103.200 250.305 147.105 1667.021 104.100 250.773 146.673 1720.764 105.400 251

26、.562 146.162 1886.461 102.700 249.545 146.845 1934.905 104.300 252.443 148.143 2046.056 102.300 251.061 148.761 216.844 101.500 250.695 149.195 2213.341 99.900 249.500 149.600 2314.586 99.050 247.549 148.499 2426.243 99.150 245.899 146.749 2578.909 100.900 249.109 148.209 2649.603 104.900 251.067 14

27、6.167 9管道参数管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)2-1800 758.700 474.211 0.902 0.954 0.724 3-2500 148.000 197.005 0.949 1.850 0.274 4-3500 166.300 190.227 0.917 1.730 0.288 5-16250 540.700 5.807 0.110 0.077 0.042 5-4500 507.000 176.849 0.852 1.503 0.762 6-5500 801.500 145.599 0.702 1.035 0.830 7

28、-6350 459.500 75.131 0.730 1.716 0.788 9-7250 137.700 39.500 0.750 2.729 0.376 10-9250 175.500 34.007 0.645 2.051 0.360 11-10200 284.600 29.302 0.862 4.686 1.334 11-18150 695.300 11.894 0.622 3.598 2.502 12-11150 753.200 3.019 0.158 0.282 0.212 13-12200 144.300 12.024 0.354 0.866 0.125 14-18150 644.

29、600 7.974 0.417 1.691 1.090 14-13200 513.100 22.892 0.674 2.921 1.499 15-14300 835.800 57.437 0.756 2.213 1.849 16-17600 654.000 253.082 0.852 1.207 0.790 16-15350 252.200 78.292 0.761 1.857 0.468 17-2600 350.300 273.846 0.922 1.405 0.492 18-16400 767.200 101.961 0.765 1.600 1.228 18-6150 644.600 4.

30、368 0.229 0.553 0.356 19-1600 244.500 270.497 0.911 1.372 0.336 19-26400 659.100 117.109 0.878 2.088 1.376 20-19400 647.300 118.483 0.889 2.135 1.382 21-20300 220.800 49.371 0.650 1.657 0.366 22-21250 380.000 42.527 0.807 3.144 1.195 23-22200 419.700 29.176 0.859 4.648 1.951 24-23150 310.700 14.590

31、0.763 5.313 1.651 25-24150 927.600 11.653 0.610 3.461 3.210 25-20200 659.100 23.056 0.679 2.961 1.952 26-25300 649.000 67.506 0.889 3.017 1.958 9.2最不利点校核91、平差类型 最不利点校核2、计算公式 柯尔勃洛克公式 1.0/0.5=-2.0*lgk/(3.7*D)+2.5/(Re*0.5) Re=V*D/4、水源点水泵参数: 无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)1最小流速0 水压最低点 24 自由水头最低 49节

32、点参数节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)1-744.708 104.300 252.778 148.478 23.360 107.050 252.055 145.005 36.778 107.100 251.781 144.681 413.378 107.200 251.493 144.293 537.057 105.400 250.731 145.331 666.101 103.200 249.901 146.701 735.631 101.890 249.113 147.223 80.000 101.600 125.600 24.000 95.493 101.

33、500 248.737 147.237 104.705 101.100 248.377 147.277 1138.176 100.300 247.043 146.743 1215.043 96.000 246.831 150.831 1310.868 96.800 246.956 150.156 1442.520 99.600 248.455 148.855 1520.855 103.200 250.305 147.105 1667.021 104.100 250.773 146.673 1720.764 105.400 251.562 146.162 1886.461 102.700 249

34、.545 146.845 1934.905 104.300 252.443 148.143 2046.056 102.300 251.061 148.761 216.844 101.500 250.695 149.195 2213.341 99.900 249.500 149.600 2314.586 99.050 247.549 148.499 2426.243 99.150 245.899 146.749 2578.909 100.900 249.109 148.209 2649.603 104.900 251.067 146.167 9管段参数管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)

35、流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)2-1800 758.700 474.211 0.902 0.954 0.724 3-2500 148.000 197.005 0.949 1.850 0.274 4-3500 166.300 190.227 0.917 1.730 0.288 5-16250 540.700 5.807 0.110 0.077 0.042 5-4500 507.000 176.849 0.852 1.503 0.762 6-5500 801.500 145.599 0.702 1.035 0.830 7-6350 459.500 75.131 0.730 1.716

36、0.788 9-7250 137.700 39.500 0.750 2.729 0.376 10-9250 175.500 34.007 0.645 2.051 0.360 11-10200 284.600 29.302 0.862 4.686 1.334 11-18150 695.300 11.894 0.622 3.598 2.502 12-11150 753.200 3.019 0.158 0.282 0.212 13-12200 144.300 12.024 0.354 0.866 0.125 14-18150 644.600 7.974 0.417 1.691 1.090 14-13

37、200 513.100 22.892 0.674 2.921 1.499 15-14300 835.800 57.437 0.756 2.213 1.849 16-17600 654.000 253.082 0.852 1.207 0.790 16-15350 252.200 78.292 0.761 1.857 0.468 17-2600 350.300 273.846 0.922 1.405 0.492 18-16400 767.200 101.961 0.765 1.600 1.228 18-6150 644.600 4.368 0.229 0.553 0.356 19-1600 244

38、.500 270.487 0.911 1.372 0.335 19-26400 659.100 117.108 0.878 2.088 1.376 20-19400 647.300 118.474 0.889 2.135 1.382 21-20300 220.800 49.362 0.650 1.656 0.366 22-21250 380.000 42.518 0.807 3.143 1.194 23-22200 419.700 29.177 0.859 4.648 1.951 24-23150 310.700 14.591 0.763 5.313 1.651 25-24150 927.60

39、0 11.652 0.610 3.460 3.210 25-20200 659.100 23.056 0.679 2.961 1.952 26-25300 649.000 67.505 0.889 3.017 1.958 9.3事故校核管网主要管线损坏时必须及时检修，在检修期与恢复供水前，该管段停止供水，整个管网的水力特性必然改变，供水能力降低。国家室外给水设计规范（GB50013-2006：城镇的事故水量为设计水量的70%，工业企业给水管网也应按有关规定确定事故时的供水比例。在最高时损坏的情况。节点压力还按设计时服务水头要求，当事故抢修时间短，且断水造成的损失较小时，节点压力要求可以适当降低。节点流量按下式计算：事故工况各节点流量=事故工况供水比例最高时工况各节点流量事故工况校核一般采用水头校核法，先从管网中删除事故管段，调低节点流量，通过水力分析，得到各节点水头，将它们与节点服务水头