管网设计计算书.doc

1、给水排水管网系统河北某城镇给水管网设计第一部分 给水管网课程设计任务书一、设计题目：河北某城镇给水管网初步设计二、设计原始资料：1图纸： 1：5000 城市平面图，2地形地貌：地势较平坦，地形标高如图。3工程水文地质：1）工程地质良好，适宜于工程建设；2）地下水位深度2-3m；3）土壤冰冻深度0.7m。4气象资料：1）风向：冬季主导风向为西北风，夏季主导风向为西南风；2）气温：年平均气温12.70C；夏季平均气温260C，冬季平均气温-30C。5用水资料：规划人口 万人，给水普及率100%；城市综合生活用水每小时用水量占最高日用水量百分比如表1所示。其他用水：绿化浇洒道路按m3计，未预见水量按

2、最高用水量的 %计。基础数据见附表表1城市最高日各小时用水量小时0112233445566778用水量百分比()2.822.792.933.063.133.784.935.13小时89910101111121213131414151516用水量百分比()5.114.814.644.524.494.454.454.55小时16171718181919202021212222232324用水量百分比()5.114.924.904.714.294.043.423.02三设计任务与步骤根据所给原始资料，进行城市给水管网工程的规划及给水管网的扩大初步设计。设计任务与步骤如下：根据城市的特点，选定用水量标

3、准，确定给水管网的设计流量，根据城市的地形特点，按照管网的布置原则确定方案；根据布置的管线，确定供水区域的比流量、节点流量和管段流量，在此基础上进行流量分配；进行管网平差计算，直至闭合差满足规定的精度要求，在此基础上确定控制点，计算从控制点到二级泵站的水头损失、确定二级泵站的水泵扬程；若设置水塔，确定水塔高度；消防时、最不利管段发生事故时、最大转输时（无对峙水塔或高地则不作此工况）的校核，若不满足要求，应说明必须采取的措施；根据平差结果确定各个节点的自由水头；就设计中需要说明的主要问题和计算结果写出设计计算说明书。设计成果包括设计说明书一份、管网平差、校核结果图和管网平面布置图。四课程设计成果

4、的基本要求： 1）课程设计图纸应基本达到技术设计深度，较好地表达设计意图；图纸布局合理、正确清晰，符合制图标准及有关规定； 2）设计计算说明书应包括与设计有关的阐述说明和计算内容，应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献。内容系统完整，计算正确，文理通畅，草图和表格不得徒手草绘，图中各符号应有文字说明，线条清晰，大小适宜，书写完整，装订整齐。 根据班级序号，设计使用数据如下：班级序号25： 总人口数：12.2万道路面积：50万平米 绿地面积：86万平米 工业区一总人口：3200人工业区一高温车间人数：1200人工业区一总人口：4800人工业区一高温车间人数：1500人工业区一生产用水量每日5

5、800立方米工业区一生产用水量每日7800立方米第二部分 设计说明书一、工程概述该城市为中小型城市，地势较平坦。该市冬季主导风向为西北风，夏季主导风向为西南风；年平均气温为12.7；夏季平均气温为26，冬季平均气温为-3。城市总人口为12万，共有两个工业区，另外还有公园一所；地下水位深度为2-3m,土壤冰冻深度为0.7m。二、用水量计算（一）居民生活用水量查给水排水设计手册第2册得河北属于二区，中小型城市居民综合生活用水定额为150240L/（capd），取用水定额q=200 L/（capd）。目前该镇有12.2万人口得：Q1=qN=200122000=24400000L/d=24400 m3

6、/d（二）工业企业生活用水量按工业企业设计卫生标准1.工业生产用水量工业区1 为5800 m3/d ，工业区2 为 7800 m3/d所以：Q2=5800+7800=13600 m3/d2.职工生活用水：高温车间取35 L/（cap班），一般车间取25L/（cap班）所以：Qa=q1N1+q2N2=35(1200+1500)+25(2000+3300)=220000L/d=220m3/d3.职工淋浴用水：高温车间取60 L/（cap班），一般车间取40 L/（cap班）所以：Qb=q1N1+q2N2=60(1200+1500)+40(2000+3300)=362000L/d=362m3/d所以

7、：工业企业生活用水量Q3=Qa+Qb=220+362=582 m3/d（三）浇洒道路和绿化用水量浇洒道路用水定额 取 1.5 L/（m2次），浇洒次数取 2次绿化用水定额 取 2.0 L/（m2次），浇洒次数取 1次所以：Q4=q1N1f1+q2N2f2=1.55000002+2.08600001=3220000L/d=3220 m3/d（四）未预见水量取未预见水量系数为0.15所以：Q5=0.15（Q1+Q2+Q3+Q4）=6270.3 m3/d所以：设计最高日用水量为 Qd= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=48073 m3/d （五）最高日最高时用水量Qh= Qd5.13%=2466.14

8、m3/h=685L/s（六）消防时用水量同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为45 L/sQ=qf=452=90 L/s三、确定24小时供水曲线，计算清水池和水塔容积(一) 一级泵站设计流量Q1=Qd/T=1.0548073/24=2103.2m3/h（其中水厂自用水系数取1.05）（二）二级泵站设计流量及分级供水根据24小时用水量变化曲线拟定二级泵站供水线,由于管网中设置了水塔，故可将二泵站供水流量分成两级。用水量变化曲线如下图（Kh=24*5.13%=1.23）表1城市最高日各小时用水量小时0112233445566778用水量百分比()2.822.792.933.063.133.7

9、84.935.13小时89910101111121213131414151516用水量百分比()5.114.814.644.524.494.454.454.55小时16171718181919202021212222232324用水量百分比()5.114.924.904.714.294.043.423.02管网中设有水塔，二级泵站分两级供水，从前一日22点到凌晨6点为一级，从6点到22点为另一级，每级供水量等于供水时段用水量平均值。QUXIANJISUAN 前一日22点到凌晨6点供水量百分比为： (2.82+2.79+2.93+3.06+3.13+3.78+3.42+3.02)8=3.12%6

10、点到22点供水量百分比为： (4.93+5.13+4.29+4.04)16=4.69%日平均供水量百分比为：（2.82+2.79+3.42+3.02）24=4.17%下面计算清水池与水塔调节容积：表1 清水池与水塔调节容积计算表 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容积计算水塔调节容积计算设置水塔不设水塔设置水塔12342-33-40-14.173.122.821.051.050.30.31-24.173.122.791.052.10.330.632-34.163.122.931.043.140.190.823-44.173.123.061.054.190.06

11、0.884-54.173.123.131.055.24-0.010.875-64.163.123.781.046.28-0.660.216-74.174.694.93-0.525.76-0.24-0.037-84.174.695.13-0.525.24-0.44-0.478-94.164.695.11-0.534.71-0.42-0.899-104.174.694.81-0.524.19-0.12-1.0110-114.174.694.64-0.523.670.05-0.9611-124.164.694.52-0.533.140.17-0.7912-134.174.694.49-0.522.6

12、20.2-0.5913-144.174.694.45-0.522.10.24-0.3514-154.164.694.45-0.531.570.24-0.1115-164.174.694.55-0.521.050.140.0316-174.174.695.11-0.520.53-0.42-0.3917-184.164.694.92-0.530-0.23-0.6218-194.174.694.9-0.52-0.52-0.21-0.8319-204.174.694.71-0.52-1.04-0.02-0.8520-214.164.694.29-0.53-1.570.4-0.4521-224.174.

13、694.04-0.52-2.090.650.222-234.173.123.421.05-1.04-0.3-0.123-244.163.123.021.0400.10累计100100100调节容积=8.37调节容积=1.891.清水池容积计算：W=W1+W2+W3+W4W1-清水池调节容积m3W2-消防贮W3=Qd6%=480736%=2884.38 m3W4=1/6(W1+W2+W3)= 1/6(3967.38+648+2884.38)=1259.35 m3所以：W= W1+W2+W3+W4=4023.71+648+2844.38+1259.35=8815.44 m32.水塔容积计算：W=W

14、1+W2W1-水塔调节容积m3W2-室内消防贮备水量m3，按10分钟室内消防用水量计算W1= Qd1.89%=480731.89%=908.58 m3W2=315600=27000L=27 m3所以：W=W1+W2=908.58+27=935.58 m33. 备水量计算：注：按2小时室外消防用水量计算m3W3-给水处理系统生产自用水量m3，一般取最高日用水量的5%10%W4-安全贮备水量m3W3=Qd8.37%=480738.37%=4023.71 m3W4=2360090=648000L=648 m3四、管网定线按照管网定线的一系列原则初步拟定管网定线方案如下:（一）管网布置形式管网布置形式

15、有树状网和环状网两种基本形式。方案采用四个环加两条枝状管组成管网系统。考虑到工业区用水量较大，所以输水干管沿工业区的两侧布置，方便工业区取水，为保证稳定供水，在城镇西南郊区设置水塔一个用来调节水量。为提高供水保证率，管网布置成环状，干管敷设在街道下，可通过分配管就近分配给两侧用户。（二）管网定线由于水厂位于城镇西部，干管延伸方向采用由西向东，循水流方向，沿城市平行干道布置三条干管，并连接成环状。（三）输水管定线从水厂至管网，水塔至管网均采用两条输水管，以保证供水安全。（四）确定水塔位置纵观该镇地形，该镇西南部地面标高较高，因此拟采用对置水塔调节二级泵站供水量与用水量之间的供水差额。管网定线基本

16、要求定线时一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。管网定线应该满足以下原则： 按照城市规划布局布置管网，并考虑给水系统分期建设的可能，远近期相结合。 管网布置必须保证供水的安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小。尽可能布置成环状，即按主要流向布置几条平行的干管，用连通管连接。 干管一般按规划道路布置，应从两侧用水量较大的街区通过，尽量避免在高级路面下敷设。 管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压。 力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。另外，定线时要注意：定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用

17、户的水流方向一致。干管的间距一般采用500m800m 。循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置从用水量较大的街区通过。干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。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，尽量少穿越铁路。减小今后检修时的困难。干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在8001000m左右。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。输水管线走向应符合城市和工业企业规划要求，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铸铁管。最终定线后管网简图为五、管网水力计算计算简图如下：（见下页)图2 计算简图（一）比流量计算1.

18、管网中各管段实际长度与配水长度如下表： 表2 管段长度表管段编号1234567891011121314管段实际长度m69215154844848696505501049104910494978701200580管段配水长度m141758484484869650550104910491049171435600290集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，否则不计入集中用水量。q=67.13+90.28=157.41表3 集中用水量集中流量(L/s)67.1390.28所处节点位置94 2.比流量计算公式：其中：Qh为最高日最

19、大时用水量 L/s q为大用户集中流量L/s L管网总的有效长度 m所以： qs=(678.3-157.41)/8579 =0.0607L/S（二）沿线节点流量计算1.泵站供水流量为：Qs1=678.34.69%5.13%=620.12L/s2.水塔供水设计流量为：Qs2=678.3-620.12=58.18L/s3. 沿线流量节点计算各节点流量分配管段或节点编号管段配水长度（m）管段沿线流量（L/S）节点设计流量计算集中流量（L/S）沿线流量（L/S）供水流量（L/S）节点流量（L/S）1141 8.57 41.989 41.99 2758 46.02 37.705 37.70 3484 2

20、9.39 72.916 72.92 4484 29.39 77.954 77.95 5869 52.76 51.124 51.12 6650 39.47 90.28 48.540 138.82 7550 33.40 67.13 50.244 117.37 81049 63.68 63.264 63.26 91049 63.68 58.864 58.86 101049 63.68 8.807 8.81 11171 10.39 5.195 58.18 -52.99 12435 26.41 4.284 620.12 -615.84 13600 36.43 14290 17.61 合计8579 520

21、.89 157.41 520.89 678.30 0.00 表4 节点流量分配表六、环状管网流量分配原则（一）管段流量的分配原则管段流量的分配，应该按照最短线路原则，并考虑可靠性的要求进行分配，几条平行的干线分配大致相等的流量。与干线垂直的连接管，因平时流量较小，所以分配较小的流量。流量分配时，各节点应满足的条件。这里，流向节点的流量取负号，离开节点的流量取正号。（二）根据节点流量进行管段的流量分配1.分配步骤如下：按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合

22、水流连续性即满足节点流量平衡的条件。与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干管损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以分配较少的流量。七、管径的确定(一)管径与设计流量的关系： qv2v （4q/v）1/2公式中: D管段管径，m； q管段计算流量，m/s； 管段过水断面面积，m v设计流速，m/s；设计中按经济流速来确定管径进行平差，确定实际管径。表5 管径与相应经济流速表管径mm平均经济流速（m/s）100400D4000.6.90.91.4（二）设计管径计算表6 设计管径计算表管段编号12345678

23、910设计流量(l/s)613.65291.74162.22291.7581.142.71100.043.00123.0022.57经济流速(m/s)1.11.111.10.90.90.90.810.7计算管径(mm)596581455581339246376262396203设计管径(mm)600600500600400300400300400200管段编号11121314设计流量(l/s)16.7554.0663.5720.99经济流速(m/s)0.70.90.90.7计算管径(mm)175196300195设计管径(mm)200200300200八、最大用水时管网平差(一) 管网平差计算

24、为了满足水力分析前提条件，将管段1和管段12暂时删除，其管段流量分别并到节点（2）和节点（9）上。管网平差计算表如下：(注：本管网平差方法采用哈代-克罗斯算法，用曼宁公式计算s，Nm=0.012其中取闭合差h不得大于0.5m。)表7 最大用水时管网平差表环号管段编号管段长（m）管径(mm) s流量初分配q(l/s)h(m)sq1287060019.65291.741.675.73548440095.0281.10.627.71-7870400170.81-100-1.7117.08-448460010.93-291.75-0.933.19-0.3533.71=0.35*1000/(2*33.7

25、1)=5.1923154750092.4162.222.4214.936496300451.6242.710.8219.29-816343001487.79-43-2.7563.97-548440095.02-81.1-0.627.71-0.13105.9=0.13*1000/(2*105.9)=0.6137869400170.811001.7117.081010492008301.5722.574.23187.37-13870300792.15-63.57-3.250.36-91049400205.95-123-3.1225.33-0.38280.14=0.38*1000/(2*280.14

26、)=0.684816343001487.79432.7563.971110552008349.0616.752.34139.85-14158220012519.63-20.99-5.52262.79-1010492008301.57-22.57-4.23187.37-4.66653.98=4.66*1000/(2*653.98)=3.56第一次平差第二次平差第三次平差q(l/s)h(m)sqq(l/s)h(m)sqq(l/s)h(m)sq296.631.735.83297.081.735.84298.871.765.8785.680.78.1483.70.677.9585.220.698.1-

27、95.49-1.5616.31-97.47-1.6216.65-95.84-1.5716.37-286.56-0.93.13-286.11-0.893.13-284.32-0.883.11-0.0333.41-0.1233.57-0.0133.45=1.79162.832.4515.05165.262.5215.27165.532.5315.2943.320.8519.5645.750.9520.6646.020.9620.78-45.95-3.1468.36-43.87-2.8665.27-44.62-2.9666.39-85.68-0.78.14-83.7-0.677.95-85.22-0

28、.698.1-0.54111.11-0.06109.15-0.16110.56=540/（2*111.11）=2.43=0.2795.491.5616.3197.471.6216.6595.841.5716.3719.693.22163.4622.174.08184.0521.313.77176.91-62.89-3.1349.82-60.06-2.8647.58-59.9-2.8447.45-122.32-3.0825.19-119.49-2.9424.61-119.33-2.9324.58-1.44254.78-0.09272.88-0.44265.3=2.83=0.1645.953.14

29、68.3643.872.8665.2744.622.9666.3920.343.45169.8220.693.57172.7421.713.94181.26-17.43-3.8218.22-17.08-3.65213.84-16.06-3.23201.07-19.69-3.22163.46-22.17-4.08184.05-21.31-3.77176.91-0.43619.86-1.3635.89-0.1625.61=0.35=1.02经过三次校正后，各环的闭合差小于0.5m，满足要求，计算完毕。（二）最大用水时水力计算1.假定节点（11）为控制点，其水头等于服务水头，即H11=90.15m水

30、头计算表如下：表8 水头计算表管段或节点编号2345678管段流量（l/s）298.87165.53284.3285.2246.0295.8444.62管径(mm)600500600400300400300管内流速(m/s)1.06 0.84 1.01 0.68 0.65 0.76 0.63 管段压降(m)1.762.530.880.690.961.572.96节点水头(m)100.0398.2795.7499.1597.5894.7899.09地面标高(m)63.763.6963.266.1565.564.470.2自由水压(m)36.3334.5832.543332.0830.3828.8

31、9（1）管段或节点编号91011121314管段流量（l/s）119.3321.3121.7154.0659.916.06管径(mm)400200200200300200管内流速(m/s)0.95 0.68 0.69 0.86 0.85 0.51 管段压降(m)2.933.773.942.872.843.23节点水头(m)96.2293.3890.15地面标高(m)69.4567.866.15自由水压(m)26.7725.5824（2）2.确定控制点在水力分析时，假定节点（11）为控制点，经水力分析后，比较节点水头与服务水头，或比较节点自由水压与要求自由水压,都符合要求,节点11为控制点。3.

32、泵站扬程计算Hp1 =(H2-H1)+10.29Nm2*l*q2(4*D5.333)=（100.03-63.70）+1.47=37.80m为了选泵，估计泵站内部水头损失。设水泵吸压水管道设计流速为1m/s，局部阻力系数可按8.0考虑，沿程水头损失较小，可以忽略不计，则泵站内部水头损失为：Hpml=82.02（29.81）=1.63m则水泵扬程应为：Hp= 37.80 +1.63=39.43m, 取Hp=45m;按2台泵并联考虑，单台水泵流量为：Qp=613.652=306.83（L/s）=1104.57(t/h), 取Qp=1110t/h水塔高度设计：HT8=H8Z8=94.56-70.2=2

33、4.36m4.最高时情况下选泵选定350S75A型水泵3台，2用一备九、消防工况校核（一）节点流量分配计算（注：消防中消防流量为每次45l/s,分别将消防集中流量加在节点（4）和（9）上进行校核。）比流量计算qs=(675.45-247.41)/9049=0.0473,计算统计结果如下：表9 消防各节点流量分配消防各节点流量分配管段或节点编号管段配水长度(m)管段沿线流量(l/s)节点设计流量计算集中流量(l/s)沿线流量(l/s)供水流量(l/s)节点流量(l/s)11356.393.20617.52-614.32243520.5824.9324.933773.536.5940.0340.0

34、3448422.89135.2824.16159.44548422.8956.8156.81624811.7395.4595.45786941.1056.9856.988163477.283.2057.93-54.739104949.6267.1538.29105.4210104949.6253.8153.8111527.524.954531.1876.18121356.391343520.581479137.41合计9049428.04247.41428.04675.450.00（二）消防工况校核平差计算表10 消防工况校核平差计算表环号管段编号管段长（m）管径(mm)s流量初分配1q(l/

35、s)h(m)sq287060019.653502.416.88548440095.02104.971.059.97-7870400170.81-72.58-0.912.4-448460010.93-239.39-0.632.621.9331.87=-1930/(2*31.87)=-30.2523154750092.42053.8818.946496300451.6245.560.9420.58-816343001487.79-50-3.7274.39-548440095.02-104.97-1.059.970.05123.88=-50/(2*123.88)=-0.2237869400170.8

36、172.580.912.41010492008301.5732.18.55266.48-13870300792.15-59.31-2.7946.98-91049400205.95-110-2.4922.654.18348.51=-4180/(2*348.51)=-5.994816343001487.79503.7274.391110552008349.0638.5812.43322.11-14158220012519.63-37.6-17.7470.74-1010492008301.57-32.1-8.55266.48-10.111133.71=10110/(2*1133.71)=4.46(接

37、下页)第一次平差第二次平差第三次平差q(l/s)h(m)sq(l/s)h(m)sqq(l/s)h(m)sq319.752.016.28317.531.986.24318.31.996.2574.940.537.1272.020.496.8473.60.516.99-96.84-1.616.54-100.26-1.7217.13-98.62-1.6616.84-269.64-0.792.95-271.86-0.812.97-271.09-0.82.960.1532.89-0.0533.180.0433.06=-150/(2*32.89)=-2.22=50/(2*33.18)=0.77204.783.8718.92205.483.918.99204.663.8718.9145.340.93