给水排水管网系统课程设计例题.doc

1、 第 1 页 共 20 页第 1节 设计任务及设计资料一、设计任务陕西关中地区 A县城区给水管网初步设计二、设计资料1. 本给水管网设计为陕西关中地区 A县城区的给水系统，主要服务对象为县城镇人口生活和工业生产用水；2. 城区建筑物按六层考虑。土壤冰冻深度在地面以下 0.5m；3. 设计区 2010年现状人口 95800人，人口机械增长率为 5，设计水平年为2020年。供水普及率 100；4. 城区工业企业生产.生活用水，见“工业企业用水量资料” （如下） 。城区居民综合生活用水逐时变化见“用水量逐时变化表” （如下） 。工业企业生产生活用水资料生 产 用 水 职 工 生 活 用 水厂名 日用

2、水量 m3/d 逐时变化情况 班 制 总人 数 热车间 人数 每班淋浴 人数 污染程度A厂 3000 均匀三班制（6 点起） 3000 600 600 一般B厂 2500 均匀二班制（7 点起） 1000 200 400 一般C厂 1500 均匀三班制（7 点起） 900 0 200 一般合计 7000注：企业内职工生活用水按均匀考虑，淋浴时间在下班后一小时综合生活用水逐时变化表时 间 占全天用 水量% 时 间 占全天用 水量% 时 间 占全天用 水量%0 1 0.36 8 9 5.87 16 17 5.281 2 0.36 9 10 6.10 17 18 5.692 3 0.35 10 11

3、 5.78 18 19 7.053 4 0.44 11 12 6.04 19 20 6.114 5 2.15 12 13 5.60 20 21 2.455 6 5.42 13 14 5.12 21 22 2.426 7 7.11 14 15 5.34 22 23 1.207 8 7.81 15 16 5.38 23 24 0.57三、设计内容1. 水量计算；2. 管网定线与平面布置；3. 水力计算；第 2 页 共 20 页4. 制图与设计说明；5. 水泵初步选型与调度方案设计。四、参考资料1. 给水排水手册设计第三册城镇给水2. 给水排水设计手册第一册常用资料3. 给水排水设计手册第十册器材与

4、装置4. 给水排水设计手册第十一册常用设备5. 室外给水设计规范GB50013-20066. 建筑设计防火规范GB50016-20067. 水源工程与管道系统设计计算8. 给水工程（第四版教材）第 3 页 共 20 页第二节 给水管网布置及水厂选址该县城的南面有一条自东向西流的水质充沛，水质良好的河流，经勘测和检验，可以作为生活饮用水水源。该县城地势比较平坦没有太大的起伏变化。县城的街区分布比较均匀，县城中各工业、企业等用户对水质和水压无特殊要求，因而采用同一给水系统。县城给水管网的布置取决于县城的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。考虑要点如下：干管延伸方向应和二级泵站到大用户

5、方向一致，干管间距采用500800m干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为 8001000m 左右干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干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用输水管线走向符合城市和工业企业的规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。城市的输水管和配水管采用球墨铸铁管。配水管网共设 6个环。在河流上游距离河流约 1000m处建一地表净水厂，水厂处不受洪水威胁；水水厂所处位置不占良田，考虑到远期发展，水厂的面积留有余地；水厂距离城区较近，交通便利，靠近电源，市政管网完善第 4 页 共 20 页第三节 给

6、水管网设计计算一、设计计算1.最大日用水量计算（1）综合生活用水量计算：该县为陕西中小城市，城市分区为二区，查给水工程（第四版教材） 522页附表 1（b） ，取最高日用水定额为 170L/capd城区居民设计年限内人口：N=95800（1+5） 10100700cap则最高日综合生活用水量：Q1=qNf=170100700100%10-3=11719（m 3/d）式中：q最高日生活用水量定额，m/（d人）N设计年限内计划人口数f自来水普及率，%（1） 工业企业职工生活用水量计算：由给水排水手册设计第三册城镇给水得，热车间设计用水量取 35 L/capd，一般车间设计用水量取 25 L/cap

7、dA厂 热车间：35600= 21000（L/d）一般车间：252400= 60000（L/ d）共：21000+60000=81000（L/d）=81（m 3/d）B厂 热车间：35200=7000（L/d）一般车间：25800=20000（L/ d）共: 7000+20000=27000（L/d）=27（m 3/d）C厂 共:25900=22500（L/ d）=22.5（m 3/d）（2） 工业企业职工沐浴用水量计算：由给水排水手册设计第三册城镇给水得，热车间设计用水量取 60 L/cap班，一般车间设计用水量取 40 L/cap班A厂 热车间：60600= 36000（L/d）=36（m

8、 3/d）一般车间：400340=48000（L/d）=48（m 3/d）共：36+48=84（m 3/d）B厂 热车间：60200=12000（L/d）=12（m 3/d）一般车间：403002=24000（L/ d）=24（m 3/d）共: 12+24=36（m 3/d）C厂 共:402003=24000（L/ d）=24（m 3/d）（3） 生产用水量计算：A 厂：3000m 3/dB厂：2500m 3/dC厂：1500m 3/d（4） 市政用水采用中水，在此不做计算（5） 未预见水量计算：由给水排水手册设计第三册城镇给水得，未预见用水量取综合生活用水量、工业企业职工用水量、工业企业职工

9、沐浴用水量、生产用水量及市政用水量总和的 15%-25%，此处取 20，即：第 5 页 共 20 页Q3=（17119+81+27+22.5+84+36+24+3000+2500+1500）20=4878.7 （m 3/d）（6） 最大日总用水量计算：最大日用水总量为综合生活用水量、工业企业职工用水量、工业企业职工沐浴用水量、生产用水量、市政用水量及未预见用水量总和，即：Qd =17119+81+27+22.5+84+36+24+3000+2500+1500+4878.7=29272.2 （m 3/d）2. 最大时用水量计算：（1） 根据资料计算出居民生活用水、工企业生活用水、生产用水及城市总

10、用水的逐时用水量变化，列入“A 县城区最高日逐时用水量变化计算表（表 1） ”（见附件一） 。由 A城区最高日逐时用水量变化计算表可得出 A县城最高日最高时用水量 Qh=1898.02m/h=527.23L/s时变化系数 Kh=86400Qh/ Qd=1.556（2） 根据“A 县用水量计算表”绘制最大日用水量变化曲线（见下图） 。一级泵站全天运转，流量为最高日用水量的 1/24100%=4.17；二级泵站分两级供水：从 5时到 20时，一组泵站运转，流量为最高日用水量的5.1；其余时间的水泵流量为最高日用水量的 2.61。一天泵站总供水量等于最高日供水量；即：2.619+5.115=1003

11、. 消防用水量计算：室内消防用水量按两处同时发生火灾，各处有两个消火栓同时工作 10min,每个水枪流量取 5L/s即：5221060=12m 室外消防用水量按给水工程（第四版教材） 523 页附表 3，该县城同一时间内的火灾次为 2次，一次灭火用水量 45L/s，消防历时取 2小时；第 6 页 共 20 页共： 23600452= 648000L=648m 3二、调节构筑物容积、个数、尺寸的计算给水系统中水塔和清水池的作用之一在于调节泵站供水量和用水量之间的流量差值，清水池容积由一二级泵站供水量曲线确定；水塔容积由二级泵站供水量和用水量曲线确定当管网中设有水塔时：清水池每小时的调节水量为二级

12、泵站供水量与一泵站供水量之差，计算过程如下表当管网中不设水塔时：清水池小时调节容积水量为用户小时用水量与一泵站小时供水量之差清水池和水塔调节容积计算表用水量 二泵站供水量 一泵站供水量 清水池调节容积（%） 水塔调节容积时间（%） （%） （%） 无水塔时 有水塔时 （%）01 1.56 2.61 4.17 -2.61 -1.56 -1.05 12 1.56 2.61 4.17 -2.61 -1.56 -1.05 23 1.55 2.61 4.17 -2.62 -1.56 -1.06 34 1.61 2.61 4.17 -2.56 -1.56 -1.00 45 2.61 2.61 4.17 -

13、1.56 -1.56 0.00 56 4.52 5.1 4.17 0.35 0.93 -0.58 67 5.60 5.1 4.17 1.43 0.93 0.50 78 6.48 5.1 4.17 2.31 0.93 1.38 89 5.32 5.1 4.17 1.15 0.93 0.22 910 5.46 5.1 4.17 1.29 0.93 0.36 1011 5.27 5.1 4.17 1.10 0.93 0.17 1112 5.42 5.1 4.17 1.25 0.93 0.32 1213 5.16 5.1 4.17 0.99 0.93 0.06 1314 4.88 5.1 4.17 0

14、.71 0.93 -0.22 1415 5.11 5.1 4.17 0.94 0.93 0.01 1516 5.12 5.1 4.17 0.95 0.93 0.02 1617 4.98 5.1 4.17 0.81 0.93 -0.12 1718 5.22 5.1 4.17 1.05 0.93 0.12 1819 6.01 5.1 4.17 1.84 0.93 0.91 1920 5.46 5.1 4.17 1.29 0.93 0.36 2021 3.32 2.62 4.17 -0.85 -1.55 0.70 2122 3.30 2.61 4.17 -0.87 -1.56 0.69 2223 2

15、.69 2.61 4.17 -1.48 -1.56 0.08 2324 1.77 2.61 4.17 -2.40 -1.56 -0.84 第 7 页 共 20 页累计 100.00 100.00 100.00 17.51 14.00 5.90 由表得水塔与清水池调节容积分别为最大日用水量的 5.90%和 17.51%；1. 水塔容积和尺寸的计算：（1） 调节容积的计算：W1=29272.25.9%=1727.1m3（2） 消防贮水量的计算（按 10min计算）：5221060=12m（3） 总容积计算：W= W1+ W2=1727.1+12=1739.1 m3由于总容积过大,设水塔不经济，故而

16、不设水塔.2. 水池容积和尺寸的确定：（1）调节容积计算：W 池 1=17.51%29272.2=5125.56（m 3）5126（m）（2）消防容积的计算：消防贮水量按两小时火灾延续时间计算，根据该县城人口规模确定同一时间内的火灾次数为两次，一次灭火用水量为 45L/s则 W 池 2=23600452= 648000L=648m（3）水厂自用水量的计算水厂自用水量等于最高日用水量的 5%-10%，此处取 5%W 池 3=29272.25%=1463.61m，取 1500m（4）安全贮量(此处取 2000m)（5）清水池有效容积的计算：清水池有效容积等于调节容积、消防贮水量、水厂自用水量和安全

17、贮量之和 W 1=W 池 1+W 池 1+W 池 3+W 池 4=5126+648+1500+2000=9274m（6）清水池个数和尺寸的确定设置两个容积相等的清水池，清水池设为圆柱形，池深取 5.2m,其中有0.2m的超高则水池横截面积为：S 池 =927425=927.4（m 3）水池横截面直径为：D=（4S 池 ） 0.5=（4927.4） 0.5=34.36m超高容积为：W2=0.2927.4=185.5（m 3）每个清水池总容积为：W 池 =W 1+W2+W 池 3=92742+185.5=4822.5m3则即设两个水池，每个池子池深 5.2m(超高为 0.2m),每个池子的横截面直

18、径为 34.36m,横截面积为 927.4m,每个池子的总容积为 4822.5m，有效容积为 4637m.三、管网设计第 8 页 共 20 页1. 管网定线：1、定线时，干管延伸方向应和二级泵站输水到水池，水塔，大用户的水流方向一致。循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置应从用水流较大的街区通过。干管的间距，可根据街区情况，采用 500800m。干管和干管之间的连接管使管网形成了环状网。连接管的作用在于局部管线损坏时，可以通过它重新分配流量，从而缩小断水范围，较可靠地供水。连接管的间距可根据街区的大小考虑在 8001000m 左右。管网采用环状网的方式，在平面图上确定管线，测量出

19、管段长度并进行节点编号（具体定线及编号见平面图）2、 比流量,沿线流量和节点流量的计算：（1） 最高日最大时总用水量 Q=1898.02（m 3/h）=527.23（L/s）（2）最大时工企业集中用水量：q=125.00+3.375+156.25+1.6875+62.50+0.9375+8=357.75（m 3/h）=99.375（L/s）（3）计算管段总长l=10612.5m（4）比流量：q s=（Q h-q）/ l =（527.23-99.375）/ 10612.5= 0.040316137（L/（s*m） ）（5）管段沿线流量的确定：Qij=L ijqs配水系数Lij管段长度（6）管段沿

20、线流量计算（见下表） ；最高日最高时管段沿线流量计表管段 长度（M） 配水系数 计算管长(M) 沿线流量(L/S)12 930 0.5 465 18.75 23 910 0.5 455 18.34 34 1170 0.5 585 23.58 48 700 0.5 350 14.11 87 1170 1 1170 47.17 76 950 1 950 38.30 65 1050 1 1050 42.33 59 630 0.5 315 12.70 910 915 0.5 457.5 18.44 1011 945 0.5 472.5 19.05 1112 1285 0.5 642.5 25.90 5

21、1 710 0.5 355 14.31 62 700 1 700 28.22 610 710 1 710 28.62 73 700 1 700 28.22 第 9 页 共 20 页711 790 1 790 31.85 812 890 0.5 445 17.94 合计 15155 10612.5 427.86（7）节点流量的计算：将与节点关联的管段沿线流量乘以 1/2分配到该节点，再加上该节点的集中流量得出该节点的总流量。节点流量计算表节点编号 关联管段沿线流量（L/s） 沿线流量 节点集中 节点总管段 1 管段 2 管段 3 管段4折算 流量 流量1 18.75 14.31 0.00 0.0

22、0 16.53 35.66 52.19 2 18.75 18.34 28.22 0.00 32.66 43.87 76.53 3 18.34 23.58 28.22 0.00 35.08 0.00 35.08 4 14.11 23.58 0.00 0.00 18.85 0.00 18.85 5 12.70 42.33 14.31 0.00 34.67 19.84 54.51 6 38.30 47.17 28.22 31.85 72.77 0.00 72.77 7 42.33 38.30 28.22 28.62 68.74 0.00 68.74 8 14.11 47.17 17.94 0.00

23、39.61 0.00 39.61 9 18.44 12.70 0.00 0.00 15.57 0.00 15.57 10 18.44 19.05 28.62 0.00 33.06 0.00 33.06 11 19.05 25.90 31.85 0.00 38.40 0.00 38.40 12 25.90 17.94 0.00 0.00 21.92 0.00 21.92 总计 427.84 99.37 527.232.管段流量初始分配及管径的确定：（1） 流量初始分配时，按照最短管线供水原则，并考虑可靠性的要求进行流量分配，应用节点流量连续性方程 qi+q ij=0进行流量的初始分配，流量的初分

24、结果见管网定线、编号管长及初分流量图。（2） 根据管网初分流量，按界限流量表确定初始的经济管径。界限流量表管径（mm）界限流量（L/S）管径（mm）界限流量（L/S）管径（mm）界限流量（L/S）100 9 350 6896 700 355490150 915 400 96130 800 490685200 1528.5 450 130168 900 685822250 28.545 500 168237 1000 8221120第 10 页 共 20 页300 4568 600 237355注：本次设计中所选最小管径为 200mm,其主要是考虑到通过消防流量时，分配管中的水头损失不至于过大，

25、以免火灾地区的水压过低不满足消防所需最低水压的要求最高日最高时管段原始数据表起始节点号 终止节点号 管长/m 管径/mm 初分流量 本环号 邻环号2 1 930 300 48.19 -1 03 2 910 400 120.72 -2 04 3 1170 500 151.8 -3 05 1 710 200 4 1 06 2 700 200 4 -1 27 3 700 200 4 -2 -38 4 700 500 170.65 -3 06 5 1050 300 62.51 1 47 6 950 500 139.25 2 58 7 1170 500 220.02 3 65 9 630 200 4 -4 06 10 710 200 4 4 57 11 790 200 4 5 68 12 890 400 96.95 6 010 9 915 200 11.57 4 011 10 945 300 40.63 5 012 11 1285 400 75.03 6 013 8 200 600 277.23 -7 013 8 200 600 250 7 03.管网平差根据初分流量及初选管径进行管网平差（电算）：最大时管网的水力计算步骤：编制程序需要的输入文件（zds.txt）电算根据电算结果文件