某城市给水管网初步设计.doc

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1、 目录第一章 设计任务书31.1 课程设计题目31.2 课程设计内容31.3 基本资料31.4 基本要求5第二章 概论52.1 项目背景52.2 环境概况52.3 水量分析5第三章 给水管网定线方案6第四章 设计用水量计算7 4.1 管网设计流量的确定7 4.2设计用水量变化及其调节计算74.3 清水池和水塔的确定8第五章 设计流量分配与管径计算95.1节点设计流量分配计算 95.2管段设计流量分配及管段设计直径计算 12第六章 管网水力计算 146.1设计工况水力分析 146.2泵站扬程设计 126.3水塔高度设计 17第七章管网设计校核 177.1消防工况校核 177.2最大转输流量校核

2、187.3事故工况校核 19第八章 个人设计总结 21参考资料 附图成绩评定表22第一章 给水管网系统设计课程设计任务书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）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；2）根据用水量变化曲线确定清水池和水塔的容积；3）沿线流量、节点流量的计算及各管段设计流量初步拟定；4）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），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。5）

3、管网水力计算（可采用相关计算软件进行计算，如 EPANET 软件）；6）确定控制点，计算从控制点到二级泵站的水头损失，确定二级水泵流量和扬程和水塔水箱高度；7）消防时、最大转输时和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。8）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和管段环状管网模型图（1 张，要求管网中至少要 10 以上的基环），另针对环状管网图绘制消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时校核的水力计算图（3张）。绘制等水压线图（1 张）1.3 基本资料1、城市自然资料如下： 该地区属气候属亚热带大陆性季风气候，

4、具有气候适宜，四季分明的特点。据近十年气象资料统计，年平均气温为 16.8 摄氏度；月最高气温在 8 月，月均温度 32.9 摄氏度；月最低气温在一月，月均气温 1.9 摄氏度；极端最高气温 40 摄氏度，最低气温9.8 摄氏度。主导风向西北风，四季无明显风向变化。冻土深度：20cm。冰冻深度:0.5m。2、某城市详细规划：（1）某城市 20052015 规划图（1：10000）；（2）新区规划人口 10 万人，房屋最高楼层 6 层；（3）新区规划年工业产值 12 亿元。（2）设计规模（1）某城市范围原是农田，无供水设施，故规划新建水厂一座，位于新区东北的河岸边。水厂厂址的地面高程和道路设计高

5、程见规划图。水厂清水池最低水位标高比地面低3.5m。（2）用水定额：居民生活综合用水定额（含公建用水）：300450L/人日（平均日）；工业用水定额：54 立方米/万元产值（以 360 日计，均匀用水）；市政、绿化用水占以上两项之和的 5%；管网漏失水量和未预见水量按以上各项和的 20%计算。（3）用水时变化系数： 按整个系统考虑： 日变化系数 Kd=1.25；时变化系数参见下表。最高日用水量变化曲线如下：（4） 大用户用水量(用于计算集中流量)：（5）网中设对置水塔。（6）给水管材：采用当地生产的承插式自应力钢筋混凝土给水管，标准管径见教材表 7.8。（7）消防系统：采用低压消防系统，最小水

6、压要求 10m，消防流量按规划人口查教材附录中的有关表格选取。（8） 地面集中大用户高程（即节点地面高程）参考基础图自己拟定。1.4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、图中文字一律用仿宋体书写；图例的表示方法应符合一般规定和制图标准；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；计算书内容简要，论证充分、文字通顺、字迹端正第2章 概论2.1 项目背景给水工程是城镇建设的重要组成部

7、分，是保证工业生产和满足人民生活的必要设施，随着城镇的发展，对水的需求量也越来越大。供水工程是城镇的生命线工程，水厂的建设可以是该城市及周边村庄的居民、机关、学校、商业等用水质量得到提高。供水量和水压的保证，供水服务面积的扩大，可促进该城市建设的步伐，有利于经济和社会的安定、团结。 2.2 环境概况该地区属气候属亚热带大陆性季风气候，具有气候适宜，四季分明的特点。据近十年气 象资料统计，年平均气温为16.8摄氏度；月最高气温在8月，月均温度32.9摄氏度； 月最低气温在一月，月均气温1.9摄氏度；极端最高气温40摄氏度，最低气温一9.8摄 氏度。主导风向西北风，四季无明显风向变化。冻土深度；2

8、0cm 。冰冻深度：0.5m.2.3 水量分析1 供水水质 本次新建工程供水水质达到饮用安全标准，即达到国家生活饮用水卫生标准(GB5749)要求。2 供水水量 依据水利部湖北省“十一五”（2007-2010年）城市饮水安全工程规划和水利部、卫生部城市饮水安全评价指标体系以及国家有关法律法规和技术规范、标准，结合当地气候特点、地形、水资源条件和居民的生活习惯，确定本次设计城市居民生活用水供水水量标准为平均日用水量400L/人日。 3.用水方便程度据中国城市给水工程给水设计手册，用水方便程度达到安全标准，本次设计集中供水工程供水到户。第三章 给水管网定线方案3.1管网定线的一般要求1.干管延伸方

9、向与二泵站输水到水池、水塔,大用户的水流方向基本一致;2.循环水流方向以最短的距离布置一条或数条干管,干管位置应从用水量较大的街区通过;3.干管与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的范围,提高供水管网的可靠性;4.为保证安全供水,采用两条输水管进行双线输水.注:给水管网具体定线见附图1。第四章 设计用水量计算4.1 管网设计流量的确定1 计算最高日用水量Q （1）居民生活用水量的计算Q1=qNf/1000=50000 （m3/d）式中 q城市最高日综合用水量定额，L（capd）；城市设计年限内计划用水人口数10000（cap）

10、；f城市自来水普及率，采用f=100%;日变化系数,取1.25;（2）工业企业用水和工作人员生活用Q2 Q2=q2B2Kd/360=54*12*10000*1.25/360=22500 （m3/d）式中 q2工业企业平均日生产用水量定额m3/万元;B2工业企业产值万元/d；Kd日变化系数,取1.25; （3）市政、绿化用水量Q 3；按居民生活综合用水量与工业用水定额之和的5%Q 3= （Q1+ Q2）*5%=（50000+22500）*5%=3625（ m3/d） （4） 未预见水量Q5：按设计流量20%考虑Q 4=（Q1+ Q2+ Q3）*20%=（50000+22500+3625）*20%

11、 =15225 m3/d （5）消防用水量Q5； Q6=q6*f6=35*2=70 （L/s）式中 q6消防用水定额35（L/s）； f6同时火灾次数2次；（6）该镇最大设计水量QdQd = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 =50000+22500+3625+15225=91350 （m3/d）取Qd =35000（m3/d）4.2设计用水量变化及其调节计算 1 供水管网设计流量设计根据最高日用水量变化曲线计算最高日最高时用水量Qh，而供水管网设计流量等于最高日最高时设计用水量，即供水管网设计流量Qs：Qs=Qh=Kh*Qd/86.4=91350*1.42/86.4=1501 （L/s）

12、供水泵站设计流量为： 91350*4.97%*1000/3600=1261（L/s） 水塔的设计供水流量： 91350*（5.92%-4.97%）*1000/3600=240 （L/s） 水塔最大进水流量（21-22点，称为最高转输时）为： 91350*（4.97%-3.65%）*1000/3600=335 （L/s）4.3清水池与水塔容积设计清水池与水塔调节容积计算表 表4.1 时间供水处理供水量（%） 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（1)(2 )(3)(4)(2)-(3)(3)-(4)0 - 14.172.221.

13、921.951.950.30.31 - 24.172.221.71.953.90.520.822 - 34.162.221.771.945.840.451.273 - 44.172.222.451.957.79-0.231.044 - 54.172.222.871.959.74-0.650.395 - 64.164.973.95-0.818.931.021.416 - 74.174.974.11-0.88.130.862.277 - 84.174.974.81-0.87.330.162.438 - 94.164.975.92-0.816.52-1.951.489 - 104.174.965.4

14、7-0.795.73-0.510.9710 - 114.174.975.4-0.84.93-0.430.5411 - 124.164.975.66-0.814.12-0.69-0.1512 - 134.174.975.08-0.83.32-0.11-0.2613 - 144.174.974.81-0.82.520.16-0.114 - 154.164.964.62-0.81.720.340.2415 - 164.174.975.24-0.80.92-0. 27-0.0316 - 174.174.975.57-0.80.12-0.6-0.6317 - 184.164.975.63-0.81-0.

15、69-0.66-1.218 - 194.174.965.28-0.79-1.48-0.32-1.6119 - 204.174.975.14-0.8-2.28-0.17-1.7820 - 214.164.974.11-0.81-3.090.86-0.9221 - 224.174.973.65-0.8-3.891.320.422 - 234.172.222.831.95-1.94-0.61-0.2123 - 244.162.222.011.9400.210累计100100100调节容积=13. 63调节容积=4.21清水池调节容积 ：W1=k1*Qd=13.63%*91350=12451 （m3）

16、（1）清水池中除了贮存调节用水量以外，还存放消防用水量和给水处理系统生产自用水量，因此，清水池有效设计容积为： W=式中，清水池调节容积() 消防贮备水量(),按两小时室外消防用水量计算 给水处理系统生产自用水量，一般取最高日用水量的5%10% 安全贮备水量()但由于缺乏资料，本设计中清水池容积取最高日用水量的15%计算。清水池设计成相等容积的两只，以便清洗或检修时不间断供水。 故 清水池总容积 =91350*15%=13702.5 () 每只清水池容积 =13702.5/2=6851.25 ()（2） 水塔调节容积 ：4.21*35000=1473.5 由于缺乏室内消防用水量资料，水塔有效容

17、积按最高日用水量的5%计算 W=5%*Qd=5%*91350=4567.5 （m3）第五章 设计流量分配与管径计算5.1 节点设计流量分配计算(1) 集中流量一般根据集中用水户在最高日的用水量及时变化系数计算，应逐项计算，即： qni=Khi*Qdi/86.4式中 qni各集中用水户的集中流量（L/s）; Qhi各集中用水户最高日用水量（m3/d）; Khi各集中用水户最高日用水量变化系数。各集中用水户流量如表5-1： 各集中用水户流量 表5-1序号单位名称最高日用水量（m3/d）用水变化系数最高日最高时用水量（L/s）1火车站800218.522汽车站600213.893食品厂2000246

18、.304机械厂40029.265污水厂10022.316医院2502.57.237宾馆3002.58.688餐饮 3002.58.689超市2502.57.23合计122.10最高时集中用水流量 表5-2集中用户名称火车站汽车站食品厂机械厂污水厂医院宾馆餐饮超市集中用水流量（L/s）18.5213.8946.309.262.317.238.688.687.23所处位置节点编号71812619101577 （2）沿线流量 qmi=ql*lmi=(Qh -qni)*lmi/(lmi)式中 qmi各管段沿线流量（L/s）； lmi各管段沿线配水长度(m);q1=(Qh-qni)/lmi按配水长度分配

19、沿线流量的比流量L/(ms), q1=(1501-122.1)/24000=0.057454L/(ms)各管段长度和配水长度 表5-3管段编号1345678910管段长度（m）10001000100010008001000100010001000配水长度(m)10001000100010008001000100010001000管段编号111314151617181920管段长度(m)100010001000100010001000700800800配水长度(m)100010001000100010001000700800800管段编号212324252627282930管段长度(m)8008

20、00700700700700800300600配水长度(m)800800700700700700000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（L/s)集中流量沿线流量供水流量节点流量1100057.4551.7151.72100057.4580.4380.43 3100057.4580.4380.434100057.4580.4380.435100057.4580.4380.43680045.969.26 51.7160.977100057.4534.43 71.82106.258100057.45100.54100.549100057.45100.54100.

21、5410100057.457.23 100.54107.77 11100057.45100.54100.54 1270040.2246.30 71.82118.1213100057.4548.8348.8314100057.4577.5677.56 15100057.458.68 77.5686.2416100057.4577.5677.56 17100057.4577.5677.56 1870040.2213.89 48.8362.721980045.962.31 2.312080045.96240-2402180045.961261-12612280045.962380045.962470

22、040.222570040.222670040.222770040.222800 2900 3000 3100合计240001378.83122.10 1378.83 1501 0 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算 表5.45.2 管段设计流量分配及管段设计直径计算 根据管段设计流量分配原则，见给水排水管网系统（第二版）P127，则给水管网的管段设计流量分配如下表5-5。管段直径设计式中 D管段直径，（m）; q管段设计流量，（m3/s） ；v经济流速，（m/s）给水管网管段设计数据 表5.5管段编号设计流量（L/s）经济流速（m/s)计算管径（m)设计管径（mm)1.00 209.2

23、9 1.10 0.49 600.00 2.00 183.81 1.10 0.46 450.00 3.00 149.37 1.10 0.42 400.00 4.00 82.74 0.90 0.34 350.00 5.00 7.25 0.90 -200.00 6.00 56.03 0.90 0.28 300.00 7.00 20.00 0.90 0.17 200.00 8.00 58.10 0.90 0.29 300.00 9.00 160.00 1.10 0.43 450.00 10.00 300.00 1.10 0.59 600.00 11.00 400.00 1.10 0.68 700.00

24、 12.00 481.88 1.10 0.75 750.00 13.00 433.05 1.10 0.71 700.00 14.00 300.00 1.10 0.59 600.00 15.00 200.00 1.10 0.48 500.00 16.00 110.00 0.90 0.39 400.00 17.00 5.00 0.90 0.08 200.00 18.00 182.28 1.10 0.46 450.00 19.00 5.00 0.90 0.08 100.00 20.00 13.80 0.90 0.14 150.00 21.00 45.99 0.90 0.26 250.00 22.00

25、 54.95 0.90 0.28 300.00 23.00 1000.00 1.10 1.08 1100.00 24.00 27.44 0.90 0.20 200.00 25.00 12.44 0.90 0.13 150.00 26.00 13.76 0.90 0.14 150.00 27.00 55.49 0.90 0.28 300.00 28.00 2.31 0.80 61.00 100.00 29.00 240.00 1.20 505.00 400230.00 1261.00 1.50 1035.00 8002 第六章 泵站扬程与水塔高度设计6.1设计工况水力分析 通过总平面上等高线的分

26、布，读取各节点标高，已知节点要求的自由水压为28m（建筑物为6层），如 表6.1 为了满足水力分析前提条件，将管段30暂时删除，其管段流量并到节点（1）上得Q1=-1261+51.71=-1209.29 （L/s）。给水管网节点计算数据 表6.1节点编号12345678地面标高（m)28.00 27.00 26.50 26.10 25.80 25.00 26.50 27.00 要求自由水压（m)28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 服务水头（m)56.00 55.00 54.50 54.10 53.80 53.00 50.50 55.0

27、0 节点编号910111213141516地面标高（m)28.00 29.40 29.80 30.40 31.20 30.60 30.50 30.40 要求自由水压（m)28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 服务水头（m)56.00 57.40 57.80 58.40 59.20 58.60 58.50 58.40 节点编号1718192021地面标高（m)29.50 28.70 24.0040.0 29.50 要求自由水压（m)28.00 28.00 28.00 服务水头（m)57.50 56.70 52.70 运用EPANETH管网

28、平差软件分析得，分析结果如表6.2，表6.3 设计工况节点水力分析计算结果 表6.2 标高 需水量 总水头 自由水压节点水头调整 节点ID m LPS m mm128-1209.2958.8530.8569.3122780.4355.0228.0265.48326.580.4350.8624.3661.32426.180.4346.3620.2656.82525.880.4343.6617.8654.1262560.9743.6118.6154.07726.5106.2546.4519.9556.91827100.5445.6118.6156.07928100.5449.9421.9460.4

29、1029.4107.7753.2823.8863.741129.8100.5455.7425.9466.21230.4118.1258.0227.6268.481331.248.3357.1125.9167.571430.677.5655.6925.0966.151530.586.2453.723.264.161630.477.5651.3520.9561.811729.577.5649.0619.5659.521828.762.7248.9120.2159.3719242.3142.2417.5452.7水池 20 40-239.445060.64比较自由水压与要求自由水压，可知节点19为控

30、制点。由于管段28所在节点为控制点，而消防校核流量又较大，因此实际管段管径可以大些. 设计工况管段水力分析计算结果 表6.3 长度 直径 流量 流速 单位水头损失 压降 管段ID m mm LPS m/s m/km m管道 1 1000500245.381.253.833.83管道 2 1000450194.291.224.164.16管道 3 1000400148.751.184.54.5管道 4 100035079.560.832.712.71管道 5 10002001.920.060.040.04管道 6 80030061.360.873.542.83管道 8 100030068.370

31、.974.334.33管道 12 700750396.690.91.30.91管道 13 1000700348.360.911.421.42管道 14 1000600278.30.981.991.99管道 15 1000500188.290.962.352.35管道 16 1000400103.410.822.292.29管道 17 10002000.620.080.150.15管道 18 700450177.341.123.512.46管道 19 8001002.790.362.441.95管道 20 80015011.230.644.473.58管道 21 80025034.90.713.

32、032.42管道 22 80030029.340.420.90.72管道 24 70020025.240.84.933.45管道 25 7001507.320.412.021.41管道 26 7001503.770.210.590.41管道 27 7003007.510.110.070.05管道 28 8001002.310.291.721.38管道 7 10002009.720.310.840.84管道 9 1000450172.831.093.353.35管道 10 1000600311.721.12.462.46管道 11 1000700449.111.172.282.28管道 23 8

33、001100963.911.011.040.83管道 29 300519（等效）239.441.133.651.16.2 泵站扬程设计 =69.31-29.5+1.36=41.17为了选泵，估计泵站内部水头损失。一般水泵吸压水管道设计流速为1.22.0 m/s，局部阻力系数可按5.08.0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约为： hpmi=8.0*2.0*2.0/(2*9.81)=1.63 (m)则水泵的扬程应为：Hp=41.17+1.63=42.80 (m),取43m；按4台泵并联工作考虑，单台水泵流量为：Qp=1261/4=315.25 (L/s)，取320 L/s。

34、查设计手册可得，选取14SA-10A型水泵，4用2备。6.3水塔高度设计 水塔高度：HT20=H20-Z20=60.64-40=20.64 （m)第七章 管网设计校核7.1 消防工况校核 消防工况校核一般采用水头校核法。灭火处节点服务水头按低压消防考虑，即10m的自由水压。消防流量35L/s,该城市考虑2处火灾时，在节点（8）和控制点（19）各加上35L/s上，同时水泵流量增加70L/s，进行消防校核平差,继而算出各节点自由水头。消防平差结果见表7-1和附图2.表7-1 标高 总水头 自由水压 节点ID m m m 1 28.00 75.71 47.71 2 27.00 71.38 44.38 3 26.50 66.44 39.94 4