给水管网设计书.doc

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1、城市给水管道工程设计某县城给水管网初步设计目录1 给水管网设计任务书31.1 设计目的和要求31.2 设计题目31.3 设计原始资料31.4 设计内容51.5 设计时间及进度安排51.6 对图纸和计算说明书的要求52 给水管网设计说明书52.1城市给水工程用水量计算52.2泵站的工况和清水池水塔容积的计算82.3管道的布置102.4管网的节点流量102.5管段初分流量与初选管径。122.6管网水力计算，节点水压标高的确定和累计水头损失计算。132.7水泵的选择。153.设计结束语，心得体会。191 给水管网设计任务书1.1 设计目的和要求课程设计的目的，在于培养学生运用所学的理论知识，解决实际

2、问题，进一步提高计算、制图和使用规范与技术资料的能力。设计要注意贯彻国家有关的基本建设方针政策，做到技术上可能，经济上合理。为了达到这一目的，学生应该深入复习有关课程，充分理解它的原理，在此基础上，学会独立查阅技术文献，确定合理的技术方案，逐步树立正确的设计观点。通过技术能基本掌握给水管网的设计程序和方法，较熟练地进行管网平差，加强基本技能和运作技巧的训练。1.2 设计题目某县城给水管网初步设计1.3 设计原始资料1.3.1 概述 某县城位于我国的广东省，根据城市建设规划，市内建有居民区、公共建筑和工厂。详见规划地形图。1.3.2 城市用水情况城市用水按近期人口 10 万人口设计，远期（10年

3、）人口增加10，市区以 5层的多层建筑为主。表1 生活用水变化规律表时间企业用水变化百分数居民用水变化百分数时间企业用水变化百分数居民用水变化百分数0-11.54.0512-135.01.161-21.54.0713-145.01.182-31.54.3414-155.01.263-41.54.2915-165.81.254-51.24.1216-175.81.625-61.24.2817-185.04.306-74.26.0618-195.05.207-86.86.2119-204.65.508-96.86.0820-214.65.359-106.85.8021-224.65.2310-11

4、6.04.9222-233.44.8011-126.04.0123-241.24.92表2 公共建筑用水量表用水单位用水人数用水标准用水时间及水量分配医院800床按规范的最高标准查取24h均匀影剧院600人/场3场/日 24h中学2000人6-22点宾馆600床24h火车站流动人口5000人6-22点师专3000人6-22点幼儿园2000人6-22点 表3企业生产用水工厂名称生产用水 （万m3/d）人员用水人数（人） 用水标准用水时间（h）备注酒厂2.51000按规范标准查取24高温人数50食品厂2.080024高温人数30工艺品厂1.55006-22点高温人数70肉联厂2.05003-19点

5、高温人数0机械厂1.510006-22点高温人数20注：1）下班后淋浴人数100；2）企业生产用水变化规律：两班制的按16小时均匀供水，三班制的变化系数见表;3）工厂的生活用水和淋浴用水变化规律见教材16页表2-1;4)建筑物的耐火等级3级，生产类别为丙类，建筑物最大体积4000m3；5）居民生活用水变化规律见表1。1.3.3 其他用水道路洒水量：城区的主要道路面积占总面积的10计(日洒水2次)绿化用水：其中需要每天浇水的面积占总面积的5消防用水：按规定计算未预见水量：按总用水量得15-25计算给水普及率：1001.3.4 地质资料该市地处西南中部，属亚热带地区，西南季风气候，年平均气温17.

6、3，绝对最高气温为33.7，最低气温-1.3。年平均降雨量1180mm，80以上的降雨发生在6-10月之间，多年平均降雨量为64.5mm，日最大降雨量为138.8mm。常年最大风速为15.5m/s，主导风向为西南风。该市的主要水源为河流。根据水文地址部门提供的资料，河流的最低水位为1476.3m。水厂的地面标高为1489.00m，清水池的最低水位为1486.00m。1.3.5 城市规划及地形从图上可以看到整个城区的概况，5个工厂全部集中在A江左上方的工业区内，水厂单独向工业区供水，只考虑布置一条支状管供给，在其与城区管网之间一断连通管连接，设阀门控制，平时关闭，事故时再开启。工业区所需的最低水

7、位为0.16Mpa，由各厂自行加压供其使用，各厂的加压站内均设有贮水池，可贮存2-3h的企业用水，以避免管网事故时造成的停水。城区位于A江右侧，有7个集中流量流出点，按对置水塔换装管网要求进行配水管网设计。1.4 设计内容 本设计映完成的基本内容，包括一下几个项目：1.4.1 设计计算说明书，内容包括：设计原始资料生活、生产用水量计算及逐时用水量计算、供水曲线的确定消防用水量计算二泵站工况的拟定、清水池容积和水塔（高地水池）容积的确定管网布置及方案选择管段设计流量的确定管径的确定、管网水力计算及平差、水压标高的确定累计水头损失的计算水泵的初步选择确定水塔的高度（或高地水池的位置）1.4.2 管

8、网设计计算图（最高时1张、消防时1张、最大转输时1张）在各节点处标出计算结果画两个比较复杂的典型节点详图，如工业区支管与城区管网连接点。1.5 设计时间及进度安排共计20学时，每周进行3学时设计指导。1.6 对图纸和计算说明书的要求图面要整洁，管线上注明必要的尺寸。说明书要简扼明要地说明设计者地意图，如用水标准的确定，管网定线布置原则，选定水塔位置的理由，主要干管的走向，管道及构筑物的材料选用。防止腐蚀及饱和措施，埋设深度及经济流速的确定等等，涉及图纸的部分应该附上草图，计算部分要有主要共识，并注明符号意义，所有的数据来源都必 须标出出处。计算书，说明书要填写清楚，装订成册。2 给水管网设计说

9、明书2.1城市给水工程用水量计算2.1.1居民区的用水量计算。因为该地区地处我国西南中部，人口为10万。居民生活用水最高日用水量为140230 L/cap.d【1】 该设计采用150L/cap.d居住区最高日用水量Q1=0.15m* = 15000m/d 远期10年人口增长10%所以估算10年后Q1=0.15*110%=16500m/d。2.1.2公共建筑用水量计算。1） 医院：医院病人用水量为600L/cap.d【2】医院用水人数800床，所以日用水量Q=0.6m/d*800=480m/d2) 中学：每人用水量为30L/cap.d【2】 所以日用水量Q=0.3m/d*2000=60m/d3)

10、 宾馆：每人每日用水量为300L/cap.d【2】 用水人数600人，所以用水量Q=0.300*600=180m/d 4) 火车站：每人次用水量为10L/cap.d【3】 用水人数为5000人，所以日用水量Q=0.010*5000=50m/d 5) 师专：宿舍用水量为20L/cap.d【2】，用水人数为3000人， 所以日用水量Q=0.020*3000=60m/d。 6) 幼儿园：每儿童每日50L/d【2】，用水人数为2000人。 所以日用水量Q=0.050*2000=100m/d。 7）影剧院：每一观众每场20L/d【2】，600人/场3场/日， 所以日用水量Q=0.020*600*3=36

11、m/d综上所术公共建筑最高日用水量Q2=480+60+180+50+60+100+36=966m/d2.1.3企业工厂用水量计算。根据指导书表1-3可知1）生产用水：Q=酒厂+食品厂+工艺品厂+肉联厂+机械厂=2.5+2.0+1.5+2.0+1.5=9*5104m/d2）职工生活用水量：一般车间按每班每人25L计算，高温车间按每班每人35L【4】计算。因此：酒厂：高温车间用水： 100050%0.035=17.5m/d一般车间用水：100050%0.025=12.5m/d食品厂： 高温车间用水： 80030%0.035=8.4m/d 一般车间用水：80070%0.025=14m/d工艺品厂：

12、高温车间用水： 50070%0.035=12.25m/d 一般车间用水： 50030%0.025=3.75m/d肉联厂： 无高温车间 一般车间用水：5000.025=12.5m/d机械厂： 高温车间用水： 100020%0.035=7m/d 一般车间用水： 100080%0.025=20m/d3）工厂淋浴用水：淋浴用水标准，一般车间按每人每班40L，高温车间按每人每班60L【5】计算。酒厂： 5000.06+5000.04=50m/d食品厂： 2400.06+5600.04=36.8m/d工艺品厂： 3500.06+1500.04=27 m/d肉联厂： 5000.04=20m/d机械厂： 20

13、00.06+8000.04=44m/d因此，企业总生活用水量： Q（生活用水）=17.5+12.5+8.4+14+12.25+3.75+12.5+7+20=107.9m/d 企业总淋浴用水量： Q（淋浴用水）=50+36.8+27+20+44=177.8m/d 企业总用水量： Q3=95000+107.9+177.8=95285.7m/d2.1.4市政用水量计算。根据设计给出的蓝图比例为1：5000，通过计算总面积S=m道路洒水为1.5L/m【6】.次；绿化用水为2.0L/m【6】.次，每天浇洒1次。根据任务书的说明，道路洒水量：城区的主要道路面积占总面积的10计(日洒水2次)；绿化用水：其中

14、需要每天浇水的面积占总面积的5。所以道路洒水量：Q=210%0.0015=4200m/d绿化用水量：Q=0.00205%=1400m/d最高日市政用水总量Q4=4200+1400=5600m/d2.1.5未预见水量计算。根据任务说明书，未预见水量，按总用水量得15-25计算。本设计采用25%。Q5=（Q1+Q2+Q3+Q4）*20%=（16500+966+95285.7+7000）*20%=23670.34m/d 所以该地区最高日总用水量Qd= Q1+Q2+Q3+Q4+ Q5= .04m/d。2.1.6消防用水量计算。居民区消防用水量为35L/S【7】，同一时间内的火灾次数为2次【7】。企业工

15、厂区消防用水量为30L/s【8】，民用建筑消防用水量为20L/s【8】，同一时间内的火灾次数为2次。室内消防用水时间定为2小时，室外 消防用水定为2小时。消防用水量=居住区室外消防用水量+工厂室外消防用水量+民用建筑的室外消防用水量=126（m/h）22+108（m/h）22+72（m/h）22=1224m2.1.7 居民区和企业工厂区的逐时用水量。 按照说明书上的居民有水时变化系数，企业生产用水的变化系数，以及对公共建筑Q2和市政用水平均分配的原则，县城的逐时详细用水量如下表4逐时详细用水量表。2.1.8 泵站情况。 为了管理上的方便，在能够兼顾分布于河流两边的工厂与居民的情况下，选择一台泵

16、来管理整个管网。2.2泵站的工况和清水池水塔容积的计算2.2.1 二泵站工况见图1 图1 二级泵供水分级线 2.2.2清水池和水塔调节容积 在清楚整体的用水变化曲线与二级泵站供水的分级线，而且一级泵站是24小时均匀供水，应用下表可以计算出清水池和水塔的调节容积表5清水池和水塔调节容积计算表时间用水量（）二级泵站供水量（）一级泵站供水量（）清水池调节容积（）水塔调节容积（）无水塔有水塔011.852.424.16-2.31-1.74-0.57121.832.424.17-2.34-1.75-0.59232.742.424.17-1.43-1.750.32342.742.424.16-1.42-1

17、.740.32452.622.424.17-1.55-1.750.2562.642.424.17-1.53-1.750.22675.135.044.160.970.880.09785.975.044.171.80.870.93895.985.044.171.810.870.949105.935.044.161.770.880.8910115.575.044.171.40.870.5311125.465.044.171.290.870.4212134.815.044.160.650.88-0.2313144.845.044.170.670.87-0.214154.825.044.170.650.

18、87-0.2215165.095.044.160.930.880.0516175.135.044.170.960.870.0917185.195.044.171.020.870.1518194.45.044.160.240.88-0.6419204.315.044.170.140.87-0.7320214.295.044.170.120.87-0.7521224.315.044.160.150.88-0.7322232.522.424.17-1.65-1.750.123241.832.424.17-2.34-1.75-0.59累计10010010014.2113.985.25 当没有水塔的时候

19、，二级泵站是有24种变频的能力，管网需要多少水量就供多少水量，故（5）=（2）-（4）。当有水塔时二级泵站就是在两种频率下工作，不在满足管网24小时不同的需要，所以这时候水塔就起到调节的作用。故（6）=（3）-（4），（7）=（2）-（3）。由表5得清水池调节容积为13.98%*Qd（居民区）水塔调节容积为5.25%Qd（居民区）清水池容积=W1+W2+W3+W4 W1（调节容积）= .0413.98%=19854.7（m）W2（消防）=126（m/h）22+108（m/h）22+72（m/h）22=1224mW3（水厂生产用水量）=8%Qd=0.08.04=11361.76m W4（安全蓄水

20、量）=(w1+w2+w3)/2.8=(19854.7+1224+11361.76)/2.8=11585.88m所以清水池的容积W=44028m故是用等体积22014 m的两只清水池水塔容积=W1（调节容积）+W2（消防蓄水量） W1= .045.25%=7456.2（m） W2=45L/S*60*10*2=54m所以水塔容积W=54+7456.2=7510.2m2.3管网的布置管网布置要满足一下原则:1主干管间的距离要满足500800m，2连接管间的距离要满足8001000m，3.干管布置的时候尽量双侧供水，4.干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过5.环网布置的时候

21、尽量使基环的面积相等。详细请看县城管网布置图。2.4管网的节点流量。2.4.1环网的节点流量2.4.11最高时的节点流量Qp=8488.048(5.04/5.98)=7153.806(m/h）=1987.17(L/s)Qp=Qp-Q工厂=7153.806-6219.703=934.103(m/h）=259.47(L/s)Q环网需要=8848.048- 6219.703 =(m/h）=2268.345(m/h）=630.10(L/s)又Qt=8488.048(0.94/5.98)=1334.242(m/h）=370.13(L/s)故Q环网需要= Qp+ Qt比流量qs=（Q环网需要-Q公共建筑）

22、/L=(2268.345-45.875)/13080/3.6=0.0472(L/s)其中：Q-q=Q环网需要-Q公共建筑=2268.345-45.875=2222.47(m/h）=617.35(L/s)Q公共建筑=12.75(L/s)，则：Q环网需要-Q公共建筑=q节点= Q-q=617.35(L/s)最高时的节点流量由qi节点=1/2qsl公式来计算。其中: qs比流量l表示的是与节点i相连的管段的管长只和，如果是单侧供水的管段要乘以1/2，其次的管道安排都是双侧供水。详细请看表6：最高时的节点流量 表6：最高时的节点流量节点相连的管段管段管长（m）节点流量(L/s)10102，011601

23、0248029.48 20102，0203011684047.76 30203，0304，0319161572041.52 40304，0405，1804151438032.60 50405，0605，0520141346046.87 60605，0706121334032.60 70706，0807，0721020394032.60 80807，0908030466021.89 90908，0910，0917021272028.58 100910，1011，1018111236026.80 111011，1112101128014.31 121112，1213，0212091032031.7

24、1 131314，1213，1323101860029.92 141314，1415180424018.73 151514，1516040556024.53 161516，0116060586034.79 171722，0917070660017.84 180418，1018080740018.73 19031909085805.80 200520031926015.16 210721052068010,2622172207214609.17 230917380 12.04 172242013235402.4.1.2最大转输的节点流量Qp=6098.238(5.04/4.29)=7164.36

25、(m/h）=1990.10(L/s)Qp=Qp-Q工厂=7164.36-3950.343=3214.017(m/h）=892.78(L/s)Q环网需要=21417.895(m/h）=596.64(L/s)Q最大转输=Qp-Q环网需要=3214.017-2147.895=1066.122(m/h）=296.14(L/s)故：Q环网需要+Q最大转输=Qp 则：596.64+296.14=892.78比流量qs=（Q环网需要-Q公共建筑）/L=(2147.895-45.875)/13080/3.6=0.0446(L/s)其中：Q-q=Q环网需要-Q公共建筑=2147.895-45.875=2102.

26、02(m/h）=583.89(L/s)Q公共建筑=12.75(L/s)，则：Q环网需要-Q公共建筑=q节点= Q-q=583.89(L/s)最大转输的节点流量由qi节点=1/2qsl公式来计算。其中: qs比流量l表示的是与节点i相连的管段的管长只和，如果是单侧供水的管段要乘以1/2，其次的管道安排都是双侧供水详细请看表7：最大转输的节点流量表7：最大转输的节点流量节点相连的管段管段管长（m）节点流量(L/s)10102，0116010248029.48 20102，0203011684047.76 30203，0304，0319161572041.52 40304，0405，18041514

27、38032.60 50405，0605，0520141346046.87 60605，0706121334032.60 70706，0807，0721020394032.60 80807，0908030466021.89 90908，0910，0917021272028.58 100910，1011，1018111236026.80 111011，1112101128014.31 121112，1213，0212091032031.71 131314，1213，1323101860029.92 141314，1415180424018.73 151514，1516040556024.53 16

28、1516，0116060586034.79 171722，0917070660017.84 180418，1018080740018.73 19031909085805.80 200520031926015.16 210721052068010,2622172207214609.17 230917380 12.04 172242013235402.4.2树状网的节点流量在树状网上，按照每个工场的用水需求，市政管网把水量分配在树状干管上，就是干管上的节点流量等于工厂的集中用水量。详细情况表8：树状网节点流量表8：树状网节点流量节点管段管长（m）节点流量(L/s)最高时最大转输2424253000

29、.00 0.00 252526560260.69 260.73 26262740381.55 255.77 272728380347.44 0.00 282829220477.14 319.90 29260.88 260.92 2.5管段初分流量与初选管径。 在确定节点流量的时候就可以进行流量的初步分配和管径的选择，管径的选择要满足以下的要求。 1.技术流速要求：0.63 m/s，不低于0.6m/s是为了防止水中的悬浮物在水管内沉积，不大于3m/s是为了防止发生水锤。2经济流速要求：DM=400，v=0.91.4 L/S DM400,v=0.60.9 L/S详情见管网平差成果图2.6管网水力计

30、算，节点水压标高的确定和累计水头损失计算。1选好控制点，控制点的水压标高=控制点水压标高+最小服务水头。2，应用公式：节点水压标高i=节点水压标高i-1h(ii-1) 其中i表示的是第几个节点， 与水的流向有关系，水是由i流向i-1时取+，水由i-1流向i时取-2.6.1环网的水力计算2.6.1.1最高时的节点水压标高 最高时时选择20节点为控制点，其水压标高=1493+24=1517m，其余节点的水压标高如下表9表9：环网最高时的节点水压标高最高时的水压标高节点水压标高（m)地形标高(m)自由水压(m)节点流量(L/s)01528.11 1491.50 36.61 11527.96 1492

31、.10 35.86 31.15 21527.18 1493.80 33.38 50.50 31526.08 1491.90 34.18 43.90 41525.16 1493.20 31.96 34.45 51524.62 1492.80 31.82 49.56 61524.91 1496.10 28.81 34.45 71525.93 1497.20 28.73 34.45 81526.94 1496.00 30.94 23.13 91529.25 1497.30 31.95 30.21 101528.44 1495.90 32.54 28.32 111528.06 1494.80 33.2

32、6 15.10 121527.49 1495.80 31.69 33.51 131527.40 1496.10 31.30 31.62 141527.40 1495.00 32.40 19.82 151527.42 1495.70 31.72 25.96 161527.53 1493.70 33.83 36.82 171530.79 1498.00 32.79 18.88 181525.21 1494.10 31.11 19.82 191522.27 1491.50 30.77 6.14 201517.00 1493.00 24.00 16.05 211523.43 1498.40 25.03

33、 10.86 221532.72 1499.40 33.32 9.91 231523.45 1495.10 28.35 12.74 水塔1529.43 1525.00 4.43 2.6.1.2最大转输的节点水压标高最大转输时选择水塔为控制点，其水压标高=1525+8=1533m，其余节点的水压标高如下表10表10：环网最大转输的节点水压标高最大转输的水压标高节点水压标高（m)地形标高(m)自由水压(m)节点流量(L/s)01573.59 1491.50 82.09 11572.05 1492.10 79.95 29.48 21563.03 1493.80 69.23 47.76 31557.6

34、8 1491.90 65.78 41.52 41549.12 1493.20 55.92 32.60 51542.24 1492.80 49.44 46.87 61538.06 1496.10 41.96 32.60 71536.65 1497.20 39.45 32.60 81536.562 1496.00 40.56 21.89 91536.56 1497.30 39.26 28.58 101541.37 1495.90 45.47 26.80 111545.66 1494.80 50.86 14.31 121551.61 1495.80 55.81 31.71 131553.53 149

35、6.10 57.43 29.92 141557.23 1495.00 62.23 18.73 151560.75 1495.70 65.05 24.53 161565.26 1493.70 71.56 34.79 171535.52 1498.00 37.52 17.84 181544.73 1494.10 50.63 18.73 191554.26 1491.50 62.76 5.80 201535.38 1493.00 42.38 15.16 211534.38 1498.40 35.98 10,26221534.48 1499.40 35.08 9.17 231549.97 1495.1

36、0 54.87 12.04 水塔1533.00 1525.00 8.00 2.6.2树状网的水力计算2.6.2.1最高时的节点水压标高，具体如下表11：树状网最高时的节点水压标高表11：树状网最高时的节点水压标高节点水压标高（m)地形标高(m)自由水压(m)节点流量(L/s)241525.83 1493.05 32.78 0.00 251524.30 1493.10 31.20 260.69 271522.21 1493.10 29.11 381.55 291522.07 1491.10 30.97 347.44 311521.43 1493.05 28.38 477.14 331520.41

37、 1492.95 27.46 260.88 2.6.2.2最大转输的节点水压标高，具体如下表11：树状网最高时的节点水压标高表12：树状网最大转输的节点水压标高节点水压标高（m)地形标高(m)自由水压(m)节点流量(L/s)241572.67 1493.05 79.62 0.00 251572.04 1493.10 78.94 260.73 261571.35 1493.10 78.25 255.77 271571.30 1491.10 80.20 0.00 281570.90 1493.05 77.85 319.90 291569.88 1492.95 76.93 260.92 2.7水泵的

38、选择。2.7.1最高时的泵选择选择20节点为管网的控制点，其水压标高=Zc+Hc=1493+24=1517m水塔的高度：Ht=Hc+hn-(Zt-Zc)=24+12.2-(1525-1493)=4.2m 故取5mHc：控制点C要求的最小服务水头，mhn：按最高时用水量计算的从水塔到控制点的管网水头损失，mZc：控制点的地面标高，mZt:水塔设计的地形标高，m水泵扬程：Hp=(Zc-Z清)+ Hc+hs+hc+hn=（1493-1486）+24+2+2+11.0=46mHc：控制点C要求的最小服务水头，mhs:吸水管中的水头损失，mhc：压水管中水头损失，mhn按最高时用水量计算的从二级泵站进环网的节点1沿2，3，4，5到控制点20的管网水头损失，mZc：控制点的地面标高，mZ清:清水池的最低水位标高，m选择a，b两点a：Qa=1987.17(L/s) Ha=46m b:Qb=30(L/s) Hb=1493-1486+2+2+24=35m可由选泵程序选得由上海雅姬卡机器有限公司生产的1200S56B型泵。 图二1200S56D型泵型谱图 图三1200S56B型泵型谱图表13水泵性能参数水泵QQH转速r/min效率（%）必须气蚀余量电机功率（kw）泵重型号（m3/ h）(L/s)(m)(吨)1200S56D