给水管网课程设计

徐州工程寧視给水管网课程设计徐州市某城镇给水管网设计学生姓名 学院名称 专业名称 学 号 指导教师刘金环境工程学院给水排水工程20111705312陈斌2014 年目录1计算说明书11.1课程设计的原始数据 1.1.1.1原始资料1.1.2管网及输水管的定线 1.1.2.1输水管的定线1.1.2.2城市配水系统定线 1.1.2.3定线图2.1.3设计用水量计算错误!未定义书签。1.3.1 城市最咼日综合生活用水量 2.1.3.2工业企业用水量Q2+Q33.1.3.3浇洒道路和绿化用水量 Q43.1.3.4管网漏失水量和未预见水量和消防用水量 Q5、Q6、Q741.3.5 最高日设计用水量 Qd4.1.4输水管径的确定 4.1.5管网管径计算5.1.5.1沿线流量计算 .5.1.5.2节点流量计算 Z.1.5.3管段设计流量分配计算 8.1.5.4 输水管径的确定 9.1.6管网平差的计算.9.1.7平差后流量的分配 1.11.8节点水压计算.1.11.9泵站扬程设计 .121.10管网消防校核计算 1.22 注意事项1.33.认识与小结1.4参考文献1.51计算说明书1.1课程设计的原始数据1.1.1原始资料1）该城镇位于徐州市，城镇设计居住人口为2.6万。城市地形图见另页，比例为1： 3000,设计房屋卫生设备标准为室内有卫生 设备但无淋浴设备，城市建筑按六层考虑。2）该城镇各企业单位最高集中用水量为：甲企业：2600米3/日；乙企业：3800米3/日；丙企业：2600米3/日；3）该地区最大冻土深度30厘米。4）该地区地下水位深度450厘米。1.2管网及输水管的定线1.2.1输水管的定线根据GB50013-2006的规定，输水管（渠）线路的选择，应根据下列要求确定:1）尽量缩短管线的长度，尽量避开不良地质构造（地质断层、滑坡等）处，尽 量沿现有或规划道路敷设；2）减少拆迁，少占良田，少毁植被，保护环境；3）施工、维护方便，节省造价，运行安全可靠。输水干管不宜少于两条，当有安全贮水池或其它安全供水措施时， 也可修建 一条。输水干管和连通管的管径及连通管根数，应按输水干管任何一段发生故障 时仍能通过事故用水量计算确定，城镇的事故水量为设计水量的70%。本工程设输水干管两条，两条管道平行敷设，长度约为263m1.2.2城市配水系统定线因本设计确定的计算管线仅为此配水系统的主干线，所以干线位置应用尽可能布置在两侧均有较大用户的道路上，并在适当间距要设置连接管成环网。本工程采用环状管网配水，输水方式为泵站加压输水，设置网后（对峙）水 塔。123定线图管网及输水管的的走向和位置如下图所示图1给水管网布置图1.3设计用水量计算1.3.1城市最高日综合生活用水量综合生活用水定额应根据当地国民经济和社会发展、 水资源充沛程度、用水 习惯，在现有用水定额基础上，结合城市总体规划和给水专业规划， 本着节约用 水的原则，综合分析确定。当缺乏实际用水资料情况下，可按表 1选用。表1综合生活用水定额L/ （人 d）城市规模特大城市大城市中、小城市、用水情况分区最咼日平均日最咼日平均日最咼日平均日-一-260410210340240390190310220370170280-二二190280150240170260130210150240110180三170270140230150250120200130230100170注：1特大城市指：市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市；大城市指：市区和近郊区非农业人口50万及以上，不满100万的城市；中、小城市指：市区和近郊区非农业人口不满50万的城市。2 一区包括：湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、江苏、安徽、重庆；二区包括：四川、贵州、云南、黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区；三区包括：新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西 的地区。3经济开发区和特区城市，根据用水实际情况，用水定额可酌情增加。4当采用海水或污水再生水等作为冲厕用水时，用水定额相应减少。该城镇位于徐州市，城镇设计居住人口为2.6万。应采用上表中一区中、小 城市的定额。即220370L/ （人 d）,本工程取为250L/ （人 d）。q 1iN 1 i1000计算公式如下=2.6X104 X250H000=6500m 3/d1.3.2工业企业用水量Q2+Q3该城镇各企业单位最高集中用水量为:甲企业:2600 米 3/ 日；乙企业3800 米 3/ 日；丙企业:2600 米 3/ 日；则Q2+Q3=26OO+38OO+26OO=9OO0m 3/d1.3.3浇洒道路和绿化用水量 Q4由于资料不足，浇洒道路和绿化用水量估算为城市最高日综合生活用水量的2.0%，即Q4=2.0%Qi=2.0%6500=130m 3/d1.3.4管网漏失水量和未预见水量和消防用水量Q5、Q6、Q7管网漏失水量：Q5=0.11( Q1+Q2+Q3+Q4) =0.11( 6500+9000+130)=1719.3m3/d未预见水量：Q6=0.10( Q1+Q2+Q3+Q4+ Q5)=0.10( 6500+9000+130+1719.3)=1734.93 m3/d该城镇人口为2.6万人，根据规范要求，同一时间内的火灾次数为2, 一次灭 火用水量为35L/s，则Q7=q7f7=25 2=50L/s1.3.5最高日设计用水量 Qd综上，该城镇最高日设计用水量:Qd = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7=19336.23m3/d1.3.6供水管网设计流量Qs式中：Qh -最高日最高时用水量，L/sKs-时变化系数，根据城市性质、规模、国民经济与社会发展和城市供水系统并结合现状供水曲线分析确定。在缺乏资料的情况下，可采用1.31.6,此处取1.44。则:Qh1.4419336.2386.4322.27L/s1.4输水管径的确定根据GB50013-2006的规定，输水干管不宜少于两条，当有安全贮水池 或其它安全供水措施时，也可修建一条。输水干管和连通管的管径及连通管根数， 应按输水干管任何一段发生故障时仍能通过事故用水量计算确定，城镇的事故水量为设计水量的70%。本处输水管采用两条平行铺设的水泥砂浆内衬铸铁管，每条输水管流量为322.272161.14L/S，查水力计算表得管径为 DN300,流速v=2.86m/s,1000i=41.粗糙系数n取0.0121.5管网管径计算1.5.1沿线流量计算管段中节点编号以及管段长度如下：图2.给水管网管线长度及节点编号表2.给水管网管线长度及节点编号管段编号1-22-33-44-55-66-77-88-99-1长度（km）1.031.290.60.9551.460.6351.721.960.6管段编号2-88-1010-410-1111-1212-6干管总长长度（km）1.20.741.880.3520.541.4516.412注：表中干管总长为配水干管总长度，其中1-2、2-3、3-4、4-5、6-7、9-1为单侧供水，长度取其一半管网中包含三处集中供水点，分别为甲、乙、丙三家企业，各企业的用水情况如下表3.工业用水流量企业名称甲乙丙集中用水流量（L/s）30.14430.1所属管段2-38-77-6供水管段沿线长度比流量根据公式:式中：qs-比流量，L/（s m）Q-管网总用水量，m3/sq -大用户集中用水量之和，m3/sI-干管总长度，m代入数据，则qs7.29 10 3L/(s m)(19336.2 9000) 10003600 24 16.412 1000则各管段沿线流量如下表:表4.给水管网各管段沿线流量管段编号长度（km）沿线流量（L/s）1-21.037.512-31.299.413-40.64.384-50.9556.965-61.4610.646-70.6354.637-81.7212.548-91.9614.29管段编号长度（km）沿线流量（L/s）9-10.64.382-81.28.758-100.745.4010-41.8813.7110-110.3522.5711-120.543.9412-61.4510.581.5.2节点流量计算任一节点的节点流量的节点流量 qi等于与该节点相连各管段的沿线流量qi总和的一半。城市管网中，工业企业等大用户所需流量，可直接作为大用户节点的节点流 量。此处甲、乙、丙工厂的集中流量分别并入 3、8、7三个节点中。各点节点流 量如下表：表5给水管网各节点流量节点编号沿线流量之和（L/s）集中流量（L/s）节点流量（L/s）17.51+4.38=11.890.5 11.89=5.94527.51+9.41+8.75=25.670.5 25.67=12.83539.41+4.38=13.7930.10.5 13.79+30.仁 37.044.38+6.96+13.71=25.050.5 25.05=12.52556.96+10.64=17.600.5 17.60=8.80610.64+4.63+10.58=25.850.5 25.85=12.92574.63+12.54=17.1730.10.5 17.17+30.1=38.685812.54+14.29+8.75+5.4=40.98440.5 40.98+44=64.49914.29+4.38=18.670.5 18.67=9.3351013.71+2.57=16.280.5 16.28=8.14112.57+3.94=6.510.5 6.5仁3.255123.94+10.58=14.520.5 14.25=7.261.5.3管段设计流量分配计算初步确定水流方向如图所示，最不利控制点选为接近污水厂的节点5。流量分配的步骤如下：（1）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。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点，一般选在给水区离二级泵站最远或地形较高之处。（2）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， 这些平行于干管中尽可能均匀的分配流量， 并且符合水流连续性即满足节点流量 平衡的条件。这样当其中一条干管损坏，流量由其他干管转输时，不会使这些干 管中的流量增加过多。（3）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，有时只是就近供水给用户，平均流量一般不大，只有在干管 损坏时才传输较大的流量，因此连接管中可分配较少的流量。图3给水管网水流方向表6.给水管网各管段流量初次分配管段编号流量初次分配q（L/s）设计管径（mm）1112.05400249.525300312.52515044.4010054.40100612.925150751.61300893.563509102.8954001050.03001127.455200124.401001314.9151501411.66150154.40100流量分配后根据差界限流量表确定管径，数据如下表。表3-7流量分配后根据差界限流量表确定管径表管径/mm界限流量（L/s）管径（mm）界限流量（L/s）1009450130-1681509-15500168-23720015-28.5600237-35525028.5-45700355-49030045-68800490-68535068-96900685-82240096-1301000822-11201.5.4输水管径的确定式中D管道直径； q 管段流量；V 流速（m/s）；流速按经济条件考虑一般管径400时选V=0.6-0.9m/s， 管径 400 时选 v=0.9-1.4m/s。1.6管网平差的计算采用哈代克罗斯法则立标进行管网平差。当各环闭合差精度小于0.5m，大环闭合差小于1.0m时，停止平差计算，消除闭合差，使各环闭合差等于零，然 后分析计算结果。对管网水头损失和流量过大或过小的要适当调整管径重新平差 计算。环状网校正流量计算公式：qin 1nsij q ijhi摩阻系数Sf计算公式：Sf=10.67L/(C w1.852 X dT)Cw取 130 新铸铁管，D=0.1-1.0m表3-8平差计算表环号编号第一次平差第二次平差流量损失hf流量损失hf11112.055.4890.59115.895.8393.2310502.91107.7152.993.24113.18-8-93.56-7.15141.63-89.72-6.62136.67-9-102.9-2.7349.07-99.06-2.5447.51总 h= -1.4926总 hf= 389.0091总 h= -0.0901总 hf= 390.5892 q= 3.8369 q=0 .23062249.526.14229.7150.376.34233.04312.526.55968.4313.377.391023.7-12-4.4-10.654482.56-3.57-7.243753.03-11-27.46-4.26287.12-25.57-3.73270.23-10-50-2.91107.71-52.99-3.24113.18总 h= -5.122总 hf= 6075.5322总 h= -0.4811总 hf= 5393.1844 q= 0.8431 q= 0.089231127.464.26287.1225.573.73270.231314.922.65329.6513.862.32309.621411.662.58410.0210.62.16378.1154.48.213457.293.344.942735.16-6-12.92-7.351052.75-13.97-8.481124.7-7-51.61-4.42158.61-52.65-4.59161.34总 h= 5.9394总 hf= 5695.4414总 h= 0.0785总 hf= 4979.1568 q= -1.0428 q= -0.01584124.410.654482.563.577.247.2444.410.824554.094.4210.8910.89-5-4.4-8.273481.13-4.38-8.22-8.22-15-4.4-8.213457.29-3.34-4.94-4.94-14-11.66-2.58410.02-10.6-2.16-2.16-13-14.92-2.65329.65-13.86-2.32-2.32总 h= -0.2513总 hf= 16714.7314总 h= 0.4914总 hf= 15214.2573 q= 0.015 q= -0.0323经两次平差计算各环水头闭合差均满足小于0.5m1.7平差后流量分配表3-9平差后流量分配及管径选择管段编 号流量损失管径流速1115.895.834001.27250.376.343000.93313.377.391500.7244.4210.891000.9654.388.221000.83613.978.481500.79752.654.593000.98889.726.623501.05999.062.544000.891052.993.243000.791125.573.732000.82123.577.241000.791313.862.321500.931410.62.161500.92153.344.941000.771.8节点水压计算由平差结果计算各管段水头损失和各节点地面标高，以管网已知水压点（在此为管网压力控制点）推算各节点水压和自由水压。管网需满足六层水压计28m，最不利点节点5地面标高为39m，则需保证至少67m 的水压。表3-10节点水压计算表节点编号 （管段编 号）地面标咼管段流量管段长度管段直径管段压降节点水头自由水压138.2115.8920604007.612591.1240.350.3725803007.1121.187.6342.713.37120015018.597.765.5441.14.4219101004.386.460.7539.24.3814601009.874.347.8638.713.9712701507.477.650.6节点编号（管段编 号）地面标咼管段流量管段长度管段直径管段压降节点水头自由水压738.252.6517203007.987.159.7839.489.72196035020.399.166.3937.899.06120040024.1109.271.31039.952.9912003006.293.263.21139.725.577402007.188.560.512403.5718801003.483.257.31313.863521504.51410.65401506.7153.3414501008.1全部节点满足最小压力28m要求，因此不需要平差1.9泵站扬程设计水泵的选择有以下原则：（1）首先要满足最高时供水工况的流量扬程要求，并尽量使水泵处在高效 工作区内。（2）尽可能选用同型号水泵。（3）般应尽量减少水泵台数，通常取水泵房至少设置两台。泵内水头损失2m其最低设计水位标高37.5m,即节点（1）的水头H=125m 则f=（HTi-HFi）+（kq/Di） l iA OCQA Q74 OCQ=（125-37.5）+10.67/（110. X 0.5 . ） X （0.17841/2） . X 1153=88.79m则水泵的扬程为：H=88.79+2.00=90.79m，取91mQ=322.5L/s，由以上选泵原则和计算数据选用350S125A的水泵两台（H=86-120m Q=218.61-427.22L/s、N=426.24kw），一用一备。1.10管网消防校核计算给水管网的设计流量并未计入消防流量，当火灾发生在最高日最高时的情 况，由于消防流量较大，一般用水户的用水量肯定不能满足。但消防工况下，管 网保证灭火为主，其他用水户的用水可以不必考虑，但其他用水户的用水会影响 消防用水。因而，为了安全起见，要按最不利情况，即最高时用水量加上消防流 量的工况进行校核消防用水，但只要节点服务水头只需要满足火灾节点的灭火服 务水头，且灭火处的节点服务水头按最低消防考虑，即10m的自由水压，同时，该城镇的设计人口是26000人，可能会在同一时间发生两次火灾，因而其中一处 要应放在离二泵站较远或较近大用户和工业企业用水量大的地方。 此设计的消防 点分别在5节点和7节点，将消防流量分配到管段流量后，5节点和7节点的自 由水压变为37.80m和49.7m,满足消防最低自由水压10m2注意事项（1）金属管道应考虑防腐措施。金属管道内防腐宜采用水泥砂浆衬里。金属管道外防腐宜采用环氧煤沥青、胶粘带等涂料。金属管道敷设在腐蚀性土中以及 电气化铁路附近或其他有杂散电流存在的地区时，为防止发生电化学腐蚀，应采取阴极保护措施（外加电流阴极保护或牺牲阳极）。（2）输配水管道的管材及金属管道内防腐材料和承插管接口处填充料应符合现行国家标准生活饮用输配水设置及防护材料的安全性评价标准 GB/T17219 的有关规定。（3）非整体连接管道在垂直和水平方向转弯处、分叉处、管道端部堵头处， 以及管径截面变化处支墩的设置，应根据管径、转弯角度、管道设计内水压力和 接口摩擦力，以及管道埋设处的地基和周围土质的物理力学指标等因素计算确定。输水管（渠）道的始点、终点、分叉处以及穿越河道、铁路、公路段， 应根据工程的具体情况和有关部门的规定设置阀（闸）门。输水管道尚应按事故检修的需要设置阀门。配水管网上两个阀门之间独立管段内消火栓的数量不宜超 过5个。（5）当输配水管道系统需要进行较大的压力和流量调节时， 宜设有调压（流） 装置。（6）输水管（渠）道隆起点上应设通气设施，管线竖向布置平缓时，宜间隔 1000m左右设一处通气设施。配水管道可根据工程需要设置空气阀。（7）输水管（渠）道、配水管网低洼处及阀门间管段低处，可根据工程的需 要设置泄（排）水阀井。泄（排）水阀的直径，可根据放空管道中泄（排）水所 需要的时间计算确定。（8）输水管（渠）需要进入检修处，宜在必要的位置设置人孔。3认识与小结通过为徐州市某城镇设计给水管网，基本能熟悉给水管网设计的原理、内 容、方法、步骤。能够根据设计原始资料正确地选定设计方案，正确计算，具备 初步设计一般城镇给水管网的能力。本次设计时间跨度虽然不长，但在设计的过程中遇到了很多问题，由于经验 的缺乏，虽然解决了很多问题，但是仍有很多考虑不够周全的地方。 通过本次设 计，使我能够把平时学习的零散知识系统地联系到一起并加以应用，提高了我分析、解决问题的能力。参考文献1 给水排水管网系统（第二版）北京：中国建筑工业出版社，2010.2 室外给水设计规范（GBJ50013 2006），中国计划出版社，2006.3 严煦世，刘遂庆给水排水管网系统（第二版）北京：中国建筑工业出版社，2008.4 严煦世，范瑾初.给水工程（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，2000.5 中国市政工程东北设计研究院.给水排水设计手册（1） M.第2版.北京：中国建筑工业出版社，2000.