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给水管网课程设计书.doc 兰州交通大学给水排水管网课程设计 给水管网课程设计书 一.设计题目 甘肃省礼县城区室外给水管网设计。 二.设计目的与任务 给水管道设计的目的是巩固所学课程内容并加以系统化，能够将所学知识运用到工程实际中，联系实际培养 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 问题和解决问题的能力。 给水管网水力计算的任务是:在各种最不利的工作条件下，满足最不利点(一般指离二级泵站最远、最高的供水点)的供水水压和水量的要求;管网供水要可靠和不间断;管网本身及与此相连的二级泵站和调节构筑物建造费之和应为最低。因此，管网水力计算的任务是在各种最不利条件下，求出管网各供水点的水压，由最不利点水压加上该点至二级泵站的水头损失定出二级泵站的最高扬程和相应的流量，这些数据是设计二级泵站的依据。 管网的管径和水泵扬程，按设计年限内最高日最高时的用水量和水压要求决定。但是用水量是发展的也是经常变化的，为了核算所定的管径和水泵能否满足不同工作情况下的要求，就需进行其它三种用水量条件下的校核计算，以确定经济合理地供水。通过核算，有时需将管网中个别管段的直径适当放大，也有可能需要另选合适的水泵。 给水管道设计的任务是根据给出的各项原始资料计算用水量、确定给水系统类型并进行管网及输水管定线、由管网水力计算确定管径及水塔调节容积，选择合适的水泵。 三.设计内容 1、计算最高日用水量。 2、计算最高日最高时流量。 3、选择给水系统类型进行管网及输水管定线。 4、进行管网水力计算。 5、确定水塔调节容积。 1 兰州交通大学给水排水管网课程设计 6、确定二级泵站扬程和流量。 四.设计指导思想和原则 ? 本着百年大计，质量第一，对礼县城供水统一规划，以安全供水，经济合理，技术先进，管理方便为原则。 ? 根据国家建设方针，结合礼县县城发展情况，按照礼县县城发展规划预测用水量，合理确定供水规模。 ? 在符合礼县总体规划的前提下，考虑到贫困地区财政负担的可能，给水工程的建设从实际出发，分期逐步实施的方式，逐步满足县城及周边地区生活用水的需要。 ? 县城给水为地下水，水质较好，经消毒处理后即可达国家饮用水卫生 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 水厂布置充分利用原有地形，合理布局，远近结合，适当超? 前，并宜分期建设。 ? 充分利用水源地水厂高差、靠重力向礼县县城供水，节约运行成本。 ? 认真贯彻国家关于城镇供水有关的方针和政策，符合国家有关的法规，规范和标准。 五.设计原始资料 1.县城平面图 该县城为我国黄河以东甘肃地区二区中小城市，城内有工厂数家及部分公共建筑。居民区居住人口在规划期内近期按150~300人/公顷设计，远期按250~400人/公顷考虑。 最高建筑为六层楼，室内有给排水设备，无淋浴设备，给水普及率为近期80~90%，远期90~95%。居住区时变化系数为1.4~1.8。 2.规划期内大用户对水量、水质和水压要求资料见用户对水量、水压要求一览表。 近期用远期用水每水量时变3/d) 量(m序用水单位名日水压要求3(m/d) 化系2号 称 班(Kg/cm) 数 生生生生次 产 活 产 活 1 化肥厂 400 25 500 35 2 1.8 2.0 2 兰州交通大学给水排水管网课程设计 2 磷肥厂 350 25 450 40 2 1.4 2.0 3 化工厂 400 30 500 50 3 1.5 1.6 4 发电厂 500 30 550 45 3 1.7 1.2 5 橡胶厂 200 35 300 45 2 1.3 1.8 6 陶瓷厂 250 30 350 50 1 1.3 1.2 7 汽修厂 300 35 400 45 2 1.9 1.8 8 水泵厂 200 20 350 35 3 1.2 2.0 9 仪表厂 200 20 300 35 1 2.0 1.2 10 洗煤厂 400 35 500 45 2 1.4 1.6 33mm3.浇洒道路用水:50~100/d;绿地用水:50~100/d 4.未预见用水量按最高日用水量的15~25%计算。 5.消防用水量、水压及延续时间按规范要求确定。 6.该区地表水污染严重，水质不好，故近期不考虑采用地表水作为水源。 7.气象资料 (1)主导风向:夏季东南风，冬季东北风; (2)年最高温度39?，年最低温度-8?; (3)年平均降雨量:800mm (4)最大积雪深度0.4m，最大冰冻深度1.0m (5)土壤性质:(最低处) 0.4m~0.8m 垦殖土 0.8m~3.8m 粘沙土 3.8m~8m 中沙及砂石 (6)地下水位深度:10.0m(最浅) 地下坡度:0.2% (7)地震等级:中国地震划分为七级地震区 8.地面水系: (1)最高水位33.0 (2)常水位 31.0 (3)最低水位 29.5 9.材料来源及供应:本地区自产砖、混凝土及混凝土管。 3 兰州交通大学给水排水管网课程设计 六.设计技术参数 (一)用水量确定 1、居民综合生活用水定额(包括居民生活用水和公共建筑用水)，根据礼县当地国民经济和社会发展规划、城市总体规划和水资源充沛程度，结合给水专业规划和给水工程发展的条件综合分析确定。由于缺乏实际用水资料，查《室外给水设计规范》中“综合生活用水定额”表。礼县地处甘肃黄河以东地区，属二区中小城市，按近期规划设计，采用最高日额定值150~240L/(cap?d)的综合生活用水定额200L/(cap?d)。居住人口按近期内300人/公顷考虑。 根据礼县县城性质、较小的规模、国民经济与社会发展较大潜力、城镇供水系统和较大的用水变化幅度，最高日城市综合用水时变化系数采用Kh=1.5。 给水管网系统的功能是向各种不同类型的用户供应满足要求的水质、水量和水压。生活饮用水的水质，必须符合现行的《生活饮用水卫生标准》的要求;生活饮用水管网上的最小服务水头按建筑层数确定，最高建筑为六层楼，最小服务水头为28m。 2、县城内共有十座工厂，都作为大用户从管网中以集中流量形式取水，对水质、水量和水压的要求应根据生产工艺要求确定。 3、浇洒道路和绿地用水量，根据路面状况、绿化状况、气候和33mm土壤等条件确定。浇洒道路用水:80/d，绿地用水:80/d。 4、城镇未预见用水量及管网漏失水量按最高日用水量的20%合并计算。工业企业自备水厂的未预见用水量及管网漏失水量并未在此次设计中考虑。 3m 5、综合考虑各因素，得城镇最高日用水量为112.99/d，最高时用水量为198.05L/s。 (二)给水系统的选择和管网定线 虽然该城镇濒临河流，但因其水质不好，污染严重，故不宜作为给水水源。从技术经济比较综合考虑，从水量充沛可靠性、水质、农业水利综合利用、取水输水净水设施的安全经济维护和 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 条件等方面评价，宜开采地下水作为水源地。因为水源地只有一处，且位于城镇边缘河岸附近，所以采用单水源统一给水的管网系统。而且要在城镇西侧的高地上设置高位水池，以求缓解管网的供水压力。 4 兰州交通大学给水排水管网课程设计 在给水管网布置中遵循了以下几点原则: (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 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 技术经济比较; (2)主次分明，先搞好输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线于设施; (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、电缆和道路等工程的关系; (5)保证供水具有安全可靠性; (6)尽量减少拆迁，少占农田; (7)管渠的施工、运行和维护方便; 8)远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。 ( 管网布置的形式有树状网和环状网两种基本形式。 设计方案如下图所示，采用三个环加两条枝状管组成管网系统。考虑到县城中心人口密集，需要的供水保证率高，而且县城中心交通发达，道路连接成环，干管敷设在街道下，可通过分配管就近分配给两侧用户，所以按干管和连接管长度的规定，本次设计将给水管网布置成环状网形式，当任一段管线损坏时，可以关闭附近的阀门，与其余管段隔开，然后进行检修，水还可以从另外管线供应用户，断水的地区可以缩小，从而增加供水可靠性。环状管网可以大大减轻因水锤作用产生的危害。 5 兰州交通大学给水排水管网课程设计 定线时，干管的延伸方向和二级泵站输水到水塔、大用户的水流方向基本一致，从用水量较大的街区通过。从经济来说，给水管网布置成一条干管接出许多支管，形成树状管网的费用最低，但主要从供水的可靠性考虑，布置成有两条主要供水方向的环状管网。为了提高供水的可靠性，其中从高位水池到管网即管段(1)~(5)以及下游管段(9)~(10)都采用双管输水。 为了便于规划、设计和运行管理，运用简化和抽象的手段，将给水管网模型化，以便于用图形和数据表达分析系统。运用宏观等效原则和小误差原则，将管线进行简化，并进一步抽象，使其成为仅有管段和节点两类元素组成的管网模型。节点只能传递能量，不能改变水的能量，即节点上水的能量是唯一的，但节点可以有能量的输入或输出;管段只能输送水量，而不允许改变水量，即管段中间不允许有流量的输入和输出，但管段中可以改变水的能量(水头损失、加压、降压)。所以礼县给水管网可简化抽象为3个环，10个节点和12个管段。 (三).最高时工况设计节点流量、管段流量及管径、管材的选择 1.管网用水户分为两类，一类称为集中用水户，另一类称为分散用水户。集中用水户直接从节点上取水;分散用水户从管段沿线取得用水，为了提高计算精度和合理性，配水长度不一定是实际长度，管段配水长度确定原则为:两侧无用水的输水管，配水长度为零;单侧用水管段的配水长度取其实际长度的50%，只有部分管长配水的管段按实际比例确定配水长度;两侧全部配水的管段配水长度等于实际长度。 由于管网的模型化，管段不允许有流量的输入和输出，所以沿线流量应转移到管段两端的节点上。集中流量可以直接加到所处节点上;沿线流量将一分为二，分别加到两端节点上，得出节点流量;供水泵站或高位水池的供水流量也应从节点处进入管网系统，其方向与用水流量方向不同，应作为负流量。 2.在确定了节点设计流量之后，利用节点流量连续性方程确定区管段设计流量。按照节点流量平衡条件、依据供水经济性和安全可靠性初步分配各管段设计流量: 6 兰州交通大学给水排水管网课程设计 (1)从水源或多个水源(指供水泵站或水塔等在最高时供水的节点)出发进行管段设计流量分配，使供水流量沿较短的距离扩散到整个管网的所有节点上去，这一原则体现了供水的目的性。 (2)在遇到要向两个或两个以上方向分配设计流量时，向主要供水方向(如通向密集用水区或大用户的管段)分配较多的流量，向次要供水方向分配较少的流量，这一原则体现了供水的经济性。 (3)确定两条或两条以上平行的主要供水方向，并且在平行供水方向上分配相接近的较大流量，垂直主要供水方向的管段上也要分配一定的流量，使得主要供水方向上管段损坏时，流量可通过这些管段绕道通过，这一原则体现了供水的可靠性。 本设计中有两条平行的主要供水方向，一条从供水泵站节点(6)出发，经过管段[7][6]及输水管通向高位水池，另一条也是从供水泵站节点(6)出发，经过管段[5][2][1]通向节点(1)。从节点(6)出发分配环状管网设计流量，[7][5]管段均属主要供水方向，分配大致相同的设计流量。 3.管段设计流量确定后，结合技术上允许的经济流速和当地的经济条件来确定经济管径。主要原则是: (1)大管径可取较大的经济流速，小管径可取较小的经济流速。 (2)管段设计流量占整个管网供水流量比例较小时取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。 (3)从供水泵站到控制点的管线上的管段可取较小的经济流速，其余管段可取较大的经济流速。 (4)管线造价较高而电价相对较低时取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。 (5)管段设有对置水塔时，在水塔供水的分界区域，管段设计流量可能特别小，选择管径是要适当放大，因为当水塔转输时，这些管段可能需要输送较大的流量。 (6)重要的输水管，或向远离主管网大用户供水的输水管，在未连成环状网且输水末端没有保证供水可靠性的储水设施时，应采用平行双条管道，每条管道直径按设计流量的50%确定。 4.输水管道及配水管网是给水工程中的重要组成部分，在投资比重上占有工程总金额的很大比例，而管材又是构成管网的主要内容， 7 兰州交通大学给水排水管网课程设计 选择管材的基本原则是:能承受要求的内压和外荷载，使用性能可靠，维修工作量少，施工方便，使用年限长，内壁光滑，输水能力基本保持不变，造价低。据有关资料介绍，目前用于给排水输水工程的管渠主要有明渠、暗渠，有现浇钢筋混凝土管、混凝土管，钢筋混凝土管、丹麦管(蕊模振动成型工艺的钢筋混凝土管)，石棉水泥管，自应力钢筋混凝土铸铁管，普压灰口铸铁管，焊接钢管(无缝钢管)，硬聚氯乙烯管(UPVC管)，玻璃纤维缠绕成型复合管和离心浇铸成型玻璃纤维增强复合管(HOBAS管)等。 (1)用自流渠道输送大水量源水，有就地取材的优点，但往往受地形所限，选择线路困难，增加渠道长度。而开敞的明渠有易污染，渗漏及发生用水争端等弊端，不宜广泛采用。 2)现浇钢筋混凝土渠道由于现场制作可节省管材运输费用，( 一般比相似口径钢管减少投资约40%。但低压渠道受内压所限，长距离输送。要增加中途泵站，当需增加输水量时不能升压。且因密闭性较差，不宜用作输送出厂水。 (3)预应力钢筋混凝土管，价格较低，能承受一定压力。但因配件不全，接口尺寸欠精确造成渗漏及不能承受较高压力等原因，不宜继续用于输配水管网，并应将质量较差的管道逐步更新。管口有三种做法:承插、企口和平口。 为克服预应力钢筋混凝土管存在的缺陷，近年引进钢套筒预应力钢筋混凝土管(PCCP管)生产技术。由于管身中央有1,2mm厚的钢板，可保证其不透水性，其接口采用钢环承插口，橡胶圈止水可防渗漏，在国外已使用50年，事故率低。其价格比预应力钢筋砼管略高，但比钢管节省钢材70,80%，且不易腐蚀，是大水量输水管较为理想的材料。 (4)灰口铸铁管是以往应用广泛的管材，但因质脆，易爆管，接口麻烦及内壁结垢等原因，国外已逐步被球墨铸铁管(可延性铸铁管)替代。球墨铸铁管是以镁或烯土镁合金球化剂在浇注前加入铁水中，使管材具有较高的强度和延伸率。同口径管道壁厚为灰口铸铁管的1/2。抗接强度接近焊接钢管，但其抗腐蚀性比钢管高3,4倍，采用橡胶圈接口，施工方便。按国内生产的球墨铸铁管价格，与灰口铸铁管比较基本相当，但比钢管要低，目前球墨铸铁管最大口径为 8 兰州交通大学给水排水管网课程设计 1000mm，宜用作输配水管道。接口方式有承叉式刚性接口(麻填塞、石棉水泥接口、膨胀水泥砂浆接口、铅接口、橡胶圈填塞)和承叉式柔性接口(楔形橡胶圈接口，角唇形、圆形、螺栓压盖型和中缺型胶圈接口) (5)钢管有限的机械强度，可承受较高的外压和内压，但按其性能，极易腐蚀。钢管需做内外防腐及电化学保护，不但费工费钱，且不宜做好。因此，除特殊情况外，尽可能减少钢管的使用，以延长整个管网系统的耐久性。钢管主要采用焊接口，还有法兰接口及各种柔性接口。 (6)硬聚氯乙烯管(UPVC管)优点是加工安装方便，不结垢，无毒、轻质及表面光滑。但部份管材质脆，不耐外压及冲击，膨胀系数较大是其弱点。经改良后，质量有所提高，UPVC管施工费比钢管、 ,20%。接口方式有:焊接，铸铁管、钢筋混凝土管施工费用减少10 法兰连接，承插粘接，胶圈连接。 (7)聚乙烯管(PE管)有良好的卫生性能，材质无毒，管材不结垢，不滋生细菌。抗腐蚀性高，杜绝了饮用水的二次污染，且内壁光滑，摩擦系数低，介质通过能力高，耐磨性能好。PE管韧性好，耐冲击强度高，耐强震扭曲，管材质轻，仅为铸铁管或钢管的1/7,1/8，熔接工艺简单，施工方便，工程综合造价低。PE管有长久的使用寿命。在额定温度、压力状况下，PE管道可安全使用50年以上。接口形式有:丝口连接法，焊接法，承插粘接法，热熔压紧法及钢管插入搭接法。 按目前所掌握的资料，管材的选用要因地制宜，着眼未来，根据礼县经济现状及礼县给水管网设计规模，本设计输配水系统管道采用混凝土管。过河、沟管、倒虹管及部分管线，均采用钢管。 5.由于礼县最大冰冻深度为1.0m，且为了满足以下三个因素的要求:(1)防止管道内水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道;(2)防止地面动荷载而损坏管道;(3)满足街区给水连接管衔接的要求，确定给水管道的最小覆土厚度为1.2m。 6(给水管网的主要附件有调节流量或水压用的阀门、供应消防用水的消火栓、检测管网流量的流量计、控制水流方向的单项阀、安装在管线高处的排气阀和安全阀、安装在管线最低点的泄水阀等。管 9 兰州交通大学给水排水管网课程设计 网中的这些附件一般安装在阀门井内，阀门井一般用砖砌或用石砌或钢筋混凝土建造，阀门井应有抗浮稳定性。承插式接口的管线，在弯管处、三通处、水管尽端的盖板上以及所管处，都会产生拉力，接口出现松动脱节而使管线漏水，因此在这些部位需设置支墩。当管线穿越重要铁路或交通频繁的公路时，水管须放在钢筋混凝土套管内，两段设检查井，井内设阀门或排水管等;管线穿越河川山谷时，可利用现有桥梁架设水管，或敷设倒虹管，或建造水管桥，应根据河道特性、河岸地质地形条件、过河管材料和直径、施工条件选用。 (四)最高时工况管网水力计算 采用哈代-克罗斯算法平差方法，进行管网水力计算。本次平差采用计算机Excel进行平差，水头损失采用曼宁公式计算，允许闭合差0.01m。 nkq hlf, mD 2 k=10.29n,混凝土管n=0.013 mm n=2.0 m=5.333 该县水源地在节点(6)处，故节点(6)处设置水厂，清水池、泵站均置于厂内，所以从清水池到泵站再到节点(6)的管段沿程水头损失和局部水头损失均可忽略不计。 泵站内部水头损失中沿程水头损失及局部水头损失较小可忽略不计。 由水泵所供流量90.90L/s及扬程34.9m，查水泵样本，选用6sh-9型水泵3台，两用一备。 高位水池高度为1.6m。 (五)管网校核 给水管网是按最高日最高时用水流量进行设计的，管道直径、水泵扬程和高位水池高度等都是按此时的工况设计的，虽然都已经满足，但在一些特殊情况下不一定能保证用户对水量水压的要求，如城镇发生火灾需管网提供消防灭火流量、管网向水塔转输水量、管网发生事故某些管段损坏时。所以对管网在这些情况下进行校核，看是否 10 兰州交通大学给水排水管网课程设计 满足供水流量与水压的要求。 由于供水流量和压力是紧密联系的，所以校核指标同时包括供水流量和压力要求两个方面。采用水头校核法:即假定供水流量要求可以满足，通过水力分析求出供水压力，校核其是否可以满足要求。 1.消防工况校核 给水管网的设计流量未计入消防流量，当火灾发生在最高日最高时时，消防流量比较大，管网以保证灭火用水为主。为了安全起见，按最高时用水量加上消防流量的工况进行消防校核，灭火处节点服务水头按低压消防考虑，即10m的自由水压。 (1)该县人口小于一万人，查城镇、居民区室外消防用水量表知同一时间火灾次数为1次，一次灭火用水量为10L/s。通过管网水力 )处，故将火灾发生点位置确定分析知，该管网的控制点在节点(9 为节点(9)，其用水量增加10L/S，为17.47L/s。 (2)火灾流量全部由二级泵站供给，故节点(6)流量为-67.48 L/s。 (3)采用水头校核法校核:因为此时水泵已经选定，可认为清水池(6)为定压节点，经过泵站提升进入管网。由水力分析得出各节点自由水压均大于低压消防10m的自由水压要求。 2.最大转输工况校核 在最高用水时，由泵站和高位水池同时向管网供水，但在一天内泵站供水量大于用水量的一段时间内，多余的水经过管网送入高位水池内储存。由于对置高位水池靠近供水管网末梢离供水泵站较远，转输水流的水头损失大，水池进水可能会遇到困难，故需进行校核。此时，管网用水量按最高时用水量的30%计算，二泵站供水量按最高日平均时(87.0L/S)计算,高位水池进水量为48.03L/S。采用水头校核法，仍将清水池所在节点(6)做为定压节点，通过水力分析，得到各节点水压，判断二级泵站扬程可以满足要求(水柜设计有效水深按4m计算)。 3.事故工况校核 管网主要管线损坏时必须及时检修，在检修和恢复供水前，该管段停止输水，整个管网的水力特性改变，供水能力降低。根据国家有关规定，城市给水管网在事故工况下，必须保证70%以上用水量。 11 兰州交通大学给水排水管网课程设计 (1)一般按最不利事故工况进行校核，即考虑靠近供水泵站主干管[7]在最高时损坏的情况;节点压力仍按设计时的服务水头要求; (2)管网用水量按最高时用水量的70%计算; (3)二级泵站供水量按最高时供水量的50%(64.93L/S)计算，其余25.97L/S由高位水池供给; (4)采用水头校核法，各节点压力满足设计最高时服务水头。经过校核，均可符合要求。 (六) 清水池、高位水池调节容积确定 1.清水池有效容积按最高日用水量的20%计 3mW=1013.28*0.2=203 清水池 计 2.高位水池有效调节容积按最高日用水量的5% 3mW=1013.28*0.05=51 高位水池 七.参考资料 1.室外给水设计规范 GBJ13—86 (1997年局部修改条文) 中国建筑工业出版社出版 2.《给水排水管网系统》严熙世、刘遂庆 主编 中国建筑工业出版社出版 3.《给水工程》(第四版)严熙世 主编 中国建筑工业出版社出版 4.给水设计规范手册 第二册 第三册 第五册 第六册 中国建筑工业出版社出版 12 兰州交通大学给水排水管网课程设计 给水管网课程设计计算书 一、用水量计算 1. 居民区生活用水量计算 按街道建筑层次及卫生设备情况，根据规范采用最高日每人每日综合生活用水，计算出居民区的每人每日用水量，并应用下列公式计算出居民区的最高时流量Q 1 q，N1i1iQ=k ×f 1h1186.4 K—时变化系数 h1 q—最高日每人每日综合生活用水定额，L/(cap?d) 1i N—设计年限内城市各用水区的 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 用水人口数，cap 1i f—用水普及率 1 街坊面积如下表 街区编街区编街区编222面积(hm) 面积(hm) 面积(hm) 号 号 号 1 2.681 9 2.197 16 2.021 2 1.721 10 0.536 17 0.949 3 1.695 11 1.452 18 1.016 4 1.983 12 1.529 19 1.930 5 2.294 13 1.129 20 0.141 6 2.212 14 1.093 21 1.666 7 1.915 15 0.633 22 1.094 8 1.448 ? 33.333 q= 200 L/(cap.d) 1 N=190人/公顷×33.333公顷=6333人 1 K=1.6 f=80, h11 3m 最高日生活用水量Q1=200×6333×0.8=1013.12/d 200，6333Q最高时=1.6××0.80=18.76 L/S 124，3600 2.工业企业用水量Q2 13 兰州交通大学给水排水管网课程设计 工厂作为集中流量，根据所提供的最高日平均流量及工作班次，变化系数，确定单位最大秒流量。 最高最高最高时用水单生产生活班时变化日时秒流量33位 (m/d) (m/d) 次 系数 33(m/d) (m/h) (L/s) 化肥厂 400 25 2 1.8 425 47.81 13.28 磷肥厂 350 25 2 1.4 375 32.81 9.11 化工厂 400 30 3 1.5 430 26.88 7.47 发电厂 500 30 3 1.7 530 37.54 10.43 橡胶厂 200 35 2 1.3 235 19.09 5.3 陶瓷厂 250 30 1 1.3 280 45.50 12.64 汽修厂 300 35 2 1.9 335 39.78 11.05 水泵厂 200 20 3 1.2 220 11.00 3.06 仪表厂 200 20 1 2 220 55.00 15.28 洗煤厂 400 35 2 1.4 435 38.06 10.57 ? 3485 98.19 3.市政用水量Q3、 33mm浇洒道路用水:90/d;绿地用水:90/d Q3= 90 m3/d +90 m3/d = 180 m3/d 4.未预见用水量Q4 Q4=(1013.12+3485+180)×0.20=935.66 m3/d 用水量计算表 生活用水生产用市政用未预见用 Q 量 水量 水量 水量 最高日1013.28 3485.00 180.00 935.66 5613.94 (m3/d) 平均时11.73 62.36 2.08 10.83 87.00 (L/s) 最高时18.76 98.19 2.08 10.83 129.86 (L/s) 5.水厂供应 70%×129.86=90.90 L/S 其余由高位水池供应 30%×129.86=38.96 L/S 二、选择给水系统及输水管定线 14 兰州交通大学给水排水管网课程设计 1.根据县城平面图、地形、水体、街坊布置情况，绘制等高线; 2.采用水厂与高位水池联合供水方式; 3.进行管网及输水管定线，对管段、节点进行编号，并将管网模型化。 各管段长度与配水长度 管段编号 1 2 3 4 5 6 7 8 管段长度332 222 430 397.5 472 406.5 325 341.5 (m) 配水长度332 222 215 397.5 236 406.5 325 170.75 (m) 管段编号 9 10 11 12 13 14 15 ? 管段长度455 474.5 426 775 324 <50 360 5887 (m) 配水长度352.5 474.5 0 172.5 0 0 0 3304.25 (m) 注:由于此县采用地下水作为给水水源，所以可以将清水池及水厂同建于管网的节点(6)处，输水管段非常短视其长度为零不计损失。其余管段配水长度确定原则为:两侧无用水的输水管，配水长度为零;单侧用水管段的配水长度取其实际长度的50%，只有部分管长配水的管段按实际比例确定配水长度;两侧全部配水的管段配水长度等于实际长度。 其中管段3，5，8为单侧供水，9，12为部分管段供水，11，13不供水，14，15为输水管。 (三)计算最高时工况下节点流量、管段设计流量、确定管段直径 1.计算比流量 QQ129.86,98.19,h2q0.00958L/(s.m) === s3304.25l,i 2.计算沿线流量 q,qs，l mii 3.计算节点流量: 集中流量可以直接加到所处节点上;沿线流量将一分为二，分别加到两端节点上;供水泵站或高位水池的供水流量也应从节点处进入管网系统，其方向与用水流量方向不同，应作为负流量。 15 兰州交通大学给水排水管网课程设计 1 j=1,2,3,„,N (L/s) Q,Q,Q，qs，l,j2jsji2,iSj Qj---节点j的设计流量，L/S N---管网图的节点总数 Q2j---最高时位于节点j的集中流量，L/S Qsj---位于节点j的(泵站或高位水池)供水设计流量，L/S 最高时集中用水流量 集中用户名称 化肥厂 磷肥厂 化工厂 发电厂 橡胶厂 集中用水流量13.28 9.11 7.47 10.43 5.30 (L/S) 所处位置节点10 6 9 2 7 编号 集中用户名称 陶瓷厂 汽修厂 水泵厂 仪表厂 洗煤厂 集中用水流量12.64 11.05 3.06 15.28 10.57 (L/S) 所处位置节点4 6 2 1 6 编号 插入节点流量表 16 兰州交通大学给水排水管网课程设计 4.按照节点流量平衡条件、依据供水经济性和安全可靠性初步分配各管段设计流量 本设计中有两条平行的主要供水方向，一条从供水泵站节点(6)出发，经过管段[7][6]及输水管通向高位水池，另一条也是从供水泵站节点(6)出发，经过管段[5][2][1]通向节点(1)。从节点(6)出发分配环状管网设计流量，[7][5]管段均属主要供水方向，分配大致相同的设计流量。 5.根据各管段设计流量确定管道直径 为了防止管网因为水锤现象出现事故，最大设计流速不超过 17 兰州交通大学给水排水管网课程设计 2.5~3 m/s;在输送浑浊的原水时，为了避免水中的浮游物质在水管内沉积，最低设计流速通常不得小于0.6m/s。在根据当地的技术经济条件，考虑管网的造价和经营管理等费用，采用经计流速来确定经济管径。 界限流量表 管段直径表 D(mm) Q(L/S) 流量 管径 管段编号 Q(L/S) (mm) 100 9 1 8.000 150 150 9~15 2 38.298 250 200 15~28.5 3 10.885 150 250 28.5~45 4 11.773 200 300 45~68 5 30.000 250 350 68~96 6 12.000 150 400 96~130 7 18.170 200 450 130~168 8 23.192 200 500 168~237 9 12.403 150 600 237~356 10 6.737 100 700 356~490 11 13.000 150 800 490~685 12 15.580 200 900 685~822 13 1.425 100 1000 822~1120 14 90.608 300×2 15 38.832 250×2 从清水池水池输水到泵站再到管网，以及从管网到高位水池都采用双管输水，以提高供水的可靠性。 四、最高时工况下管网水力计算 1.采用哈代-克罗斯算法平差方法，进行管网水力计算，得出各管段实际流量、水头损失、管段流速及各节点压力水头、自由水压。 1)本次平差采用计算机Excel进行平差，水头损失采用曼宁公式计算，允许闭合差0.1m，假定节点(1)位控制点。 nkqh,lf mD 18 兰州交通大学给水排水管网课程设计 2 k=10.29n,混凝土管n=0.013 mm n=2.0 m=5.333 插入平差表 2)确定控制点 在水力分析时，假定节点(1)为控制点，但经过水力分析后，比较节点自由水压与服务水头，发现节点(9)(10)的用水压力要求不能满足，所以，说明节点(1)不是实际的控制点。比较按假定控制点确定的自由水压与服务水头，可以得到各节点供压差额，差额最大的节点就是用水压力最难满足的节点，本次设计即节点(9)，最大差额为1.8m，所以节点水头加上此值，可使用水压力要求全部得到满足，而管段压降未变，能量方程组仍满足，自由水压也应同时加上此值。 控制点确定与节点水头调整 节点节点水头服务水头供应差额节点水头调自由水压编号 (m) (m) (m) 整(m) (m) 1 60.910 61.8 0.890 61.800 28.000 2 63.136 61.6 -1.536 64.026 30.426 3 64.819 61.9 -2.919 65.709 31.809 4 62.270 61.2 -1.070 63.160 29.960 5 63.111 61.6 -1.511 64.001 30.401 6 63.866 61.8 -2.066 64.756 30.956 7 61.438 60.7 -0.738 62.328 29.628 8 59.500 59.5 0 60.390 28.890 9 57.735 50.9 -6.835 58.625 25.725 10 58.085 51.5 -6.585 58.975 27.475 11 / / / 32.900 / 12 / / / 63.690 / 2.确定泵站扬程及高位水池位置，确定水泵型号及台数 该县水源地亦在节点(6)处，故节点(6)处设置水厂，清水池、泵站均置于厂内，所以从清水池到泵站再到节点(6)的管段[14]沿 19 兰州交通大学给水排水管网课程设计 程水头损失和局部水头损失均可忽略不计。 泵站至少应提供的水头为34.9m。 由供水可靠性原则，以及发生事故时水可以及时送出，仍满足用户对水量、水压的要求，选取比设计泵站扬程较大一点的水泵。这样对工程投资会有所增加，但相对于选用较大管径来减小管段的水头损失所带来的工程增加投资要小许多。 由最高时工况水泵提供流量90.90L/s及至少应满足的水头34.9m选用6sh-9型水泵三台，两用一备。 插入水泵表 同时确定高位水池高度应为1.6m 3.绘制管网平差草图 20 兰州交通大学给水排水管网课程设计 五、管网校核 1.消防时校核 1)该县人口小于一万人，查城镇、居民区室外消防用水量表知同一时间火灾次数为1次，一次灭火用水量为10L/s。通过管网水力分析知，该管网的控制点在节点(9)处，故将火灾发生点位置确定为节点(9)，其用水量增加10L/S，为17.47L/s。 2)火灾流量全部由二级泵站供给，故节点(6)流量为-67.48 L/s。 3)采用水头校核法校核:因为此时水泵已经选定，可认为清水池6)为定压节点，经过泵站提升进入管网。由水力分析得出各节点( 自由水压均大于低压消防10m的自由水压要求。 节点管段管段泵站地面或管管段流节点水自由水流量压降扬程标高段编速(m/s) 头(m) 压(m) (L/S) (m) (m) (m) 号 1 14.864 0.824 4.723 68.956 33.8 35.156 2 35.429 0.722 2.221 73.679 33.6 40.079 3 14.021 0.794 3.041 75.9 33.9 42.000 4 2.041 0.065 0.026 71.997 33.2 38.797 5 42.869 0.874 1.199 73.659 33.6 40.059 6 13.163 0.745 1.662 74.706 33.8 40.906 7 31.039 0.988 1.047 71.184 32.7 38.484 8 21.219 0.676 0.813 69.607 31.5 38.107 9 14.376 0.814 4.052 67.639 32.9 34.739 10 5.364 0.683 1.619 68.112 31.5 36.612 11 12.400 0.702 3.545 32.9 12 16.180 0.515 1.467 13 2.025 0.258 0.473 50.30414 0.712 0 43.0 ×2 21 兰州交通大学给水排水管网课程设计 2.最大转输时校核 管网用水量按最高时用水量的30%计算，二泵站供水量按最高日平均时(87.0L/S)计算,高位水池进水量为48.03L/S。采用水头校核法，仍将清水池所在节点(6)做为定压节点，通过水力分析，得到各节点水压，判断二级泵站扬程可以满足要求(水柜设计有效水深按4m计算)。 管段管段地面或节管段流管段压自由水流量节点水头(m) 标高点编速(m/s) 降(m) 压(m) (L/S) (m) 号 1 12.908 0.731 3.642 67.848 33.8 34.048 2 26.294 0.536 1.289 71.490 33.6 37.890 3 7.242 0.410 0.914 72.734 33.9 38.834 4 7.829 0.249 0.267 66.934 33.2 33.734 5 31.658 0.645 0.687 71.168 33.6 37.568 6 21.776 1.233 4.234 72.047 33.8 38.247 7 28.109 0.895 0.879 66.945 32.7 34.245 8 1.821 0.058 0.011 68.036 31.5 36.536 9 12.500 0.708 3.132 66.856 32.9 33.956 10 4.406 0.561 1.130 67.705 31.5 36.205 11 1.548 0.088 0.089 32.9 12 7.026 0.224 0.331 63.69+3=66.69 13 2.779 0.354 0.830 32.32314 0.458 0 ×2 12.90715 0.263 0.244 ×2 ?水泵扬程Hp=(72.734-32.9)+1.63=41.464，满足泵站扬程要求。 22 兰州交通大学给水排水管网课程设计 3.事故时校核 1)一般按最不利事故工况进行校核，即考虑靠近供水泵站主干管[7]在最高时损坏的情况;节点压力仍按设计时的服务水头要求; 2)管网用水量按最高时用水量的70%计算; 3)二级泵站供水量按最高时供水量的50%(64.93L/S)计算，其余25.97L/S由高位水池供给; 4)采用水头校核法，各节点压力满足设计最高时服务水头。 管段管段管段泵站地面或节管段流节点水自由水流量压降扬程标高点编速(m/s) 头(m) 压(m) (L/S) (m) (m) (m) 号 1 5.236 0.296 0.714 70.675 33.8 36.875 2 0 0 0 71.389 33.6 37.789 3 7.984 0.452 1.090 75.9 33.9 42.0 4 18.203 0.580 1.209 71.787 33.2 38.587 5 49.103 1.001 1.543 72.598 33.6 38.998 6 8.881 0.503 0.811 74.357 33.8 40.557 7 40.822 1.300 1.759 71.352 32.7 38.652 8 15.056 0.480 0.435 70.567 31.5 39.067 9 9.860 0.558 2.031 69.450 32.9 36.550 10 3.828 0.488 0.876 69.811 31.5 38.311 11 8.810 0.499 1.902 32.9 12 11.197 0.357 0.756 13 1.288 0.164 0.213 32.3614 0.458 0 43.0 ×2 23 兰州交通大学给水排水管网课程设计 六、清水池、高位水池调节容积 1.清水池有效容积按最高日用水量的20%计 3mW=1013.28*0.2=203 清水池 2.高位水池有效调节容积按最高日用水量的5%计 3mW=1013.28*0.05=51 高位水池 七、绘图 1.管网总平面布置图 2.管网起点(3)至控制点(1)选定线路总断面图 24 兰州交通大学给水排水管网课程设计 节点水头(m) 自由水压(m) 地面标高(m) (节点编号) [管段编号]，管径(mm)，管长(m) 管段流量(L/S)，压降(m)，流速(m/s) 节点流量(L/S) 最高时工况管网平差草图 25 兰州交通大学给水排水管网课程设计 26