给水管网课程设计.doc

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1、课 程 设 计题 目：某城市给水管网初步设计 教 学 院： 环境科学与工程学院 课 程： 给水排水管网系统 专 业： 给水排水工程 学 号： 201040320129 学生姓名： 王松 指导教师： 周国胜 2013 年 5 月25 日第 23 页目录一 、给水管网设计任务书 2 1.1 课程设计题目 2 1.2 课程设计内容 21.3 基本资料 2 1.4 进度安排 31.5 基本需求 31.6 设计成果 31.7 设计步骤 31.8 参考资料 3二、给水管网设计计算说明书 42.1 最高日设计用水量计算 42.2 设计用水量变化及其调节计算 52.3 确定给水管网定线方案 72.4 设计流量

2、初分配与管径设计 82.5 设计工况水力分析计算 112.6 水塔与水泵设计 122.7 消防校核 122.8 事故安全校核 122.9 水塔最大转输工况校核 13三、设计结束语与心得体会 14一 、给水管网设计任务书1.1 课程设计题目某城市给水管网初步设计1.2 课程设计内容1.2.1 某城市给水管网设计最高日用水量分项分析与总用水量计算；1.2.2 沿线流量、节点流量的计算及各管段设计流量初步拟定；1.2.3 根据初步拟定的管段设计流量，选取经济流速（参见教材表6.8，表7.7）或界限流量表（给水工程教材表7-1）初步计算各管段管径（并考虑到消防、最大转输时及事故时等要求确定各管段的管径

3、），然后根据教材表7.8 标准管径选用界限表确定各管段标准管径。1.2.4 管网水力计算（可采用相关计算软件进行计算，如EPANET 软件）；1.2.5 确定控制点，计算从控制点到二级泵站的水头损失，确定二级水泵流量扬程与水塔水箱高度；1.2.6 消防时、最大转输时与最不利管段发生事故时的校核，若不满足要求，应说明必须采取的措施。1.2.7 绘图，在提供的总平面图（1：10000）（仅供参考）基础上确定给水管网定线方案，绘出经过抽象的节点与管段环状管网模型图（1 张），另针对环状管网图绘制消防时、最大转输时与最不利管段发生事故时校核的水力计算图（3 张）。1.3 基本资料1.3.1 城市自然资

4、料如下：土层:属非自重湿陷性黄土地区； 地震烈度: 5 级；地下水深: 地面以下5m 见地下水；最高气温: 39；最低气温: -8；冰冻深度:0.5m。1.3.2 设计规模1） 大用户2） 居民用水量：规划人口为8 万人,用水普及率为95%，居民生活综合用水定额（含公建用水）：200350L/人日，建筑物为6 层。3） 印染厂、制药厂与氨肥厂每班有 1/2 员工需淋浴。4） 绿化面积为 30 万m2 ,浇洒道路面积为20 万m2。5） 未预见水量及管网漏失水量可按最高日用水量的 1525%计。6） 最高日小时用水量变化曲线（即占最高日用水量百分比与时间的关系）参见教材 P146 页习题一（最高

5、日小时用水量百分比与时间关系）的数据。计算时变化系数。拟定二级泵站供水曲线。管中设置水塔。1.3.3 地面集中大用户高程（即节点地面高程）自己拟定。1.4 进度安排1给水管网的设计要求，设计原则及管网定线方案 2 天2给水管网水力计算 3 天3水泵选型及水塔高度的确定 2 天4消防时、最大转输时与最不利管段发生事故时的校核及采取必要措施 3 天5计算书的整理与排版 2 天6绘图 2 天1.5 基本要求1、根据提供的总平面图（1：10000）确定给水管网定线方案；2、进行基础资料分析提出给水管网设计的可行性方案；3、完成相关的设计计算书及图纸绘制工作；4、课程设计必须独立完成；5、图中文字一律用

6、仿宋体书写；图例的表示方法应符合一般规定与制图标准；图纸应注明图标栏及图名；图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别；图幅宜采用3 号图，必要时可选用2 号图；6、计算书内容简要，论证充分、文字通顺、字迹端正。1.6 设计成果1设计计算书一份；2设计图纸：节点与管段环状管网模型图、绘制消防时、最大转输时与最不利管段发生事故时校核的水力计算图各一张。1.7 设计步骤1明确设计任务及基础资料，复习有关知识及设计计算方法2在平面图上确定给水管网定线方案，进行水力学计算3设计图纸绘制4设计计算书校核整理1.8 参考资料1给水排水管网系统教材；2给水排水设计手册第一册、第三册、第九册、第十一册等；3范瑾初

7、，给水工程（第四版），中国建筑工业出版社，1999 年；4. 姜乃昌，水泵与水泵站（第四版），中国建筑工业出版社，1998 年；5室外给水设计规范；6其它相关资料。二、给水管网设计计算说明书2.1 设计用水量计算 2.1.1 最高日设计用水量(1) 城市最高日综合生活用水量: 规划人口为8万人,用水普及率为95%，居民生活综合用水定额（含公建用水）：300L/人日，建筑物为6层。Q1=（30080000）10000.95=22800 (m3/d)(2) 工业企业生产用水量:Q2=2000+12003+4002+3003+200=7500 (m3/d)(3) 工业企业职工的生活用水与淋浴用水量：

8、查给水排水管网系统附录二：职工淋浴用水量定额 一般车间40L/(cap.班) 给水排水管网系统 ：职工生活用水量定额：一般车间25L/(cap.班)用户名称生产班制每班职工人数每班淋浴人数职工生活与淋浴用水量生活用水淋浴用水小计食品加工厂13003007.51219.5针织印染厂3150075037.53067.5制药厂21000500252045氮肥厂31200600302454火车站50501.2523.25合计（Q3)189.25（4）浇洒道路与绿化用水量：(参见室外给水设计规范2006版浇洒道路用水可按浇洒面积以2.03.0L/（m2d）计算；浇洒绿地用水可按浇洒面积以1.03.0 L

9、/（m2d）计算。) =900 (m3/d) （5）未预见水量与管网漏水量： =0.2(22800+7500+189.25+900)=6277.85 (m3/d) (6) 消防用水量：室外消防用水量 城镇、居住区室外的消防用水量：（附表3） 火灾次数：2 一次灭火用水量：35L/s城镇消防用水量为 70 L/s最高日设计用水量： =22800+7500+189.25+900+6277.85 =37667.1 (m3/d) （ 取 38000 m3/d ）2.1.2 二级泵站分级供水拟定及时变化系数计算最高日小时用水量变化曲线（占最高日用水量百分比与时间的关系）依据课本P146页习题一： 最高日

10、最高时用水量所占比例为：5.83% 计算可得：2.2 设计用水量变化及其调节计算 取时变化系数：1.4 ，则：最高日最高时： m3/h=615.5L/s由资料可知：最高日最高时用水量占日用水量5.83%供水泵站设计供水流量：380005.02%10003600 = 530 L/s水塔设计供水流量： 38000（5.83%-5.02%）10003600 = 85.5 L/s最大转输流量：38000(4.92%-3.31%)=611.8m3/h = 169.9L/s2.2.1 清水池容积设计 清水池调节容积设计清水池调节容积为（）38000=5616.4m3室外消防用水量 城镇、居住区室外的消防用

11、水量：（附表3） 火灾次数：2 一次灭火用水量：35L/s城镇消防用水量为 70 L/s水厂自用水量容积按最高日用水设计用水量的5%计算，则 = 5% 38000= 1900 m3安全储备水量按照前三个用水量总与的1/6计算： 1336.73 m3 W清 =+= 9357.13 m3如采用两座钢筋混凝土水池，每座池子有效容积为4678.57m3。2.2.2 水塔容积计算水塔调节容积：室内消防储备水量：（按照10分钟室内消防用水 一次火灾 每次10L/s）(参照建筑设计防火规范 2012版2.3 确定给水管网定线方案 管网定线 为了供水安全，采用环状管网，在定管线时，主要考虑了以下因素： 只考虑

12、到配水干管与连接管； 干管尽可能通过用水量较大的区域，在定线时，尽可能满足大用户用水； 平行干管间距为500800m； 按现有的道路规划，尽可能减少过铁路与过高级路面。5.根据所给资料，结合城镇规划并考虑经济性与供水可靠性的要求，采用城区环状给水、设置对置水塔，水厂至管网双管输水,水塔向管网也采用双管接入管网。根据城市总平面规划图，设计为环状管网，且环数为10，设置对置水塔。模型图：2.4 设计流量分配与管径设计2.4.1 集中流量的计算：用户名称生产用水量(m/d)生活与淋雨用水量(m/d)Kh最高时流量(L/s)食品加工厂200019.51.125.5针织印染厂360067.51.145.

13、9制药厂800451.212.5氮肥厂900541.211.2火车站2003.253.47.9集中流量103从整个城镇管网分布情况来看，干管的分配比较均匀，故按长度流量法计算。 (1)配水干管计算长度：二级泵站及水塔连接管段不参与配水，其计算长度为零。单侧配水，其计算长度按实际长度的一半计入。其余均为双侧配水管段，均按实际长度计入。则： =14480m(2)配水干管比流量：最高时总用水量有上述计算查得为615.5L/s.集中流量：103 L/ s 沿线流量：615.5-103=512.5L/s比流量计算公式： q =512.514480= 0.0354 L/(s.m)最高时管段沿线流量分配与节

14、点设计流量计算管段或者节点编号管段配水长度（m）管段沿线流量（L/s）节点设计流量计算（L/s）集中流量沿线流量供水流量节点流量100085.5-85.5273025.84211.217.523 28.723387030.79838.763 38.763488031.15239.294 39.294562021.9487.935.400 43.362609.20415.134 15.134 759020.88645.918.851 64.751 847016.63842.657 42.657950017.741.949 41.949102358.31936.285 36.2851170024.

15、7812.833 12.833 1284029.73617.789 17.789 1368024.07240.356 40.3561449017.34625.539.648 65.148151053.71719.293 19.293162809.9120.000 530-5301738013.45212.517.346 29.8461838013.45237.170 37.171963022.30231.506 31.5062088031.15210.797 10.7972154019.1162200232709.5582449017.3462544015.576261706.01827710

16、25.1342890031.862944015.576合计14480512.592103512.592615.502.43 管段设计流量初分配与管段直径设计参照第七章管网优化设计 表7-7，选取普通铸铁管（电价为1.0元/（KW.h）选取经济流速。管径的确定管段编号初始分配流量（L/S）经济流速(m/s)管径确立计算管径（mm)标准管径（mm)142.750.84254.56 2250223.450.79194.41 200316.710.75168.43 1504200.78180.69 200532.040.82223.05 25065.170.796.97 1007400.83247.7

17、1 2508360.83235.00 250931.260.82220.31 2001047.170.87262.74 2501154.130.87281.46 30012360.83235.00 2501373.160.9321.71 30014600.88294.64 3001515.790.75163.73 1501620.790.78184.22 2001740.790.84248.65 25018200.711.02500.54 5001921.690.79186.97 2002070.950.9316.82 300211500.98441.46 450222651.04569.59

18、 26002311.890.72145.00 1502411.890.72145.00 1502526.890.8206.87 200261600.98455.93 4502741.740.84251.53 2502890.80.93352.58 35029149.21.05425.35 4502.5 设计工况水力分析计算参照给水排水管网系统第三章表3-2 选取新铸铁管Cw=130应用EPANET平差软件做管网平差计算结果：（假定（2）节点为控制点）设计工况水力分析计算结果管段或节点编号管段节点管段流量(L/s)管内流速(m/s)节点流量(L/s)节点水头(m)地面标高(m)自由水压(m)12

19、42.75 0.87-85.5142.8411329.84226.40.8428.621391112836.530.3738.76141.8711229.87410.970.3539.29142.9111230.91522.730.4643.3143.5911231.5962.220.2815.13144.2211232.22726.870.5564.75139.6110930.61834.850.7142.66141.0610932.06931.54141.95143.9611033.961037.860.7736.29146.3311036.331154.270.7712.83145.43

20、11035.431244.210.917.79140.4710733.471371.871.0240.36142.1210735.121450.690.7265.15145.5510738.551512.70.7219.29146.9910640.991625.850.82-53010610601749.15129.85141.7310239.7318190.380.9737.17143.6810142.681921.170.6731.51145.8110243.812076.311.0810.8146.4310343.4321181.071.4122 22551.04239.320.5324

21、11.070.63259.540.326139.250.882739.170.82887.410.9129128.450.81根据室外给水设计规范.2006版规定节点自由水压按照6层建筑所需水头设计，即为28m.从计算结果可知，所有节点的自由水头都大于28m，满足水压要求。大部分管段的流速都在经济流速范围内，满足流速要求（个别管段因位于供水分界线附近，流速偏小）。故选取的（2）节点为控制点。26 水泵与水塔的设计水泵选型：设计清水池最低水位标高为106m.Hp=(H2-H(1标高)+10.67L1+Hpm =(147-106)+0.38+ Hpm一般水泵吸压水管道设计流速为1.22.0m/s.

22、 局部阻力系数可按5.08.0考虑沿程水头损失可以忽略不计. Hpm=8.02.02/(29.81)=1.63 m故Hp=41.38+1.63=43.01 mQp=265 L/s根据水泵性能型谱图：选取 14Sh-13A 型号水泵 3台 （ 两用一备）水塔设计高度HT=H1-Z1=142.84-113=29.84 m2.7 消防校核：按照室外消防用水量 城镇、居住区室外的消防用水量：（附表3） 火灾次数：2 一次灭火用水量：35L/s城镇消防用水量为 70 L/s 将火灾点选在控制点与远离二级泵站，靠近大用户与工业企业的节点处，选取节点（2），（8），火灾点各加上35L/s的节点流量。水塔作为

23、定压节点（142.84m），清水池输入水量增加70L/s.应用平差软件得到各节点数据：（消防校核图）灭火节点（2），（8）自由水压分别为20.10m，32.77m 均大于低压消防10m水头的要求,故满足消防校核。2.8 水塔最大转输校核最大转输工况各节点流量=最高时各自节点流量水塔作为定压节点（142.84m） 应用平差软件平差，管网各数据见下表：转输校核计算结果管段或节点编号管段节点管段流量(L/s)管内流速(m/s)节点流量(L/s)节点水头(m)地面标高(m)自由水压(m)1 242.750.79-85.51131130211.920.3828.62142.9911131.99318.9

24、81.0723.9143.6611231.66415.070.4824.23151.1911239.19518.390.3726.7152.4211240.4265.660.729.33152.8411240.84755.81.1439.92146.4510937.45828.140.5726.3146.7810937.78923.380.7425.87151.911041.91027.720.5622.38153.9911043.991124.640.357.91153.5211043.521260.121.2210.97148.6310741.631367.190.9524.89149.9

25、410742.941435.630.540.17153.3610746.361520.941.1911.89154.4110648.411646.611.48-5301061061746.940.9618.41151.0210249.0218148.580.7622.92152.3410151.341918.70.619.43153.6910251.692076.241.086.66154.0810351.0821152.50.9622 22551.042313.220.752413.950.792510.860.3526-105.450.662731.630.642868.50.712998

26、.790.62水泵扬程-流量曲线：H=57.35-0.0002157q2泵站水压：H，=106+57.35-0.0002157q2=163.35 m=(0.1325+0.62+0.873+1.272+1.74+7.56+1.328+0.972+9.802+0.105)+0.057+0.201=12.46 mH26+12.46=142.84+12.46=155.3 m163.35 m故最大转输校核通过。2.9 事故安全校核:删除主干管18各节点流量=最高时节点流量0.7应用管网平差计算数据见事故安全校核图，各节点自由水压见下表：连接点 1 连接点 3 连接点 4 连接点 5 连接点 6 连接点

27、7 连接点 8 连接点 9 连接点 10 29.8429.8730.9131.5932.2230.6132.0633.9636.33连接点 11 连接点 12 连接点 13 连接点 14 连接点 15 连接点 17 连接点 18 连接点 19 连接点 20 35.4333.4735.1238.5540.9939.7342.6843.8143.43可知各处节点自由水压均满足28m 水压要求，即满足事故安全要求。三、设计结束语与心得体会首先，我觉得最重要就是要细心谨慎、时刻保持清晰的头脑，因为课程设计中出现的一点差错会让你花大量的时间来纠正。所以在做事情的时候还是要先端正态度。 本次的课程设计题目是“某城市给水管网初步设计”，经过对题目的理解、城市基本资料的采集、数据的推算与深度处理、数据的水力分析等一系列过程，得到了设计的初步方案，并对方案中的一些问题采取了相应的可执行的措施。在整个课程设计的过程中，我对管网系统与设计有了更加深刻的理解，并且也掌握了对于类似工程的处理，对于以后从事本专业的工作有很大帮助。此外，通过这次课程设计，我熟悉了epanet，选泵等软件的基本操作及其应用，巩固了CAD的操作，收获颇多。最后，还是那句话，书到用时方恨少，做课程设计的过程很曲折，因为好多问题都不懂，需要重新看书或者请教同学，所以学好专业知识很有必要。