给水管网课程设计说明书.

给水管网课程设计说明书姓名：李悦学号：20070130211专业班级：给排水工程二班目 录. 给水管网课程设计任务书3一、 设计项目3二、 设计任务3三、 设计资料3. 给水管网设计计算说明书5一、 输配水系统布置5二、 设计用水量及调节构筑物相关计算 51 设计用水量计算52 设计用水量变化规律的确定73 清水池、水塔调节容积的计算7三、 经济管径确定111 沿线流量及节点流量112 初始分配流量133 管径的确定13四、 管网水力计算151 初步分配流量152 管网平差153 控制点与各节点水压的确定154 泵扬程与水塔高度的计算17五、 泵的选择19 1 最高时工况初选泵19 2 最大转输工况校核19 3 消防工况校核21 4 泵的调度24六、 成果图绘制-参考文献25. 给水管网课程设计任务书一、 设计项目某市给水管网课程设计二、 设计任务根据所给资料，应完成下列任务：1、进行输配水系统布置，包括确定输水管、干管网、调节水池（如果设置的话）的位置和管网主要附件布置；2、求管网、输水管、二级泵站的设计用水量与调节水池的容积；3、计算确定输水管和管网各管段管径；4、进行管网水力计算；5、确定二级泵站的设计扬程，如果有水塔，确定水塔的设计高度；6、确定二级泵站内水泵的型号与台数（包括备用泵）,并说明泵站在各种用水情况下的调度情况；7、画出管网内46个节点详图。三、 设计资料1、某市规划平面图一张。2、某市规划资料。某市位于湖南的东部，濒临湘江。近期规划年限为6年，人口数为12万，城区大部分房屋建筑控制在6层。全市内只有两家用水量较大的工业企业，其用水量及其他情况详见表1。表1 工业企业近期规划资料 企业项目121.企业用水量（米/日）24003600工业用水对水质要求同生活饮用水同生活饮用水工业用水对水要求不小于24米不小于24米2.工厂房屋耐火等级二三工程生产品危险等级丙乙工厂房屋最大体积（m2）10000（厂房）5000（库房）工厂面积（公顷）24203、补充说明1) 管网管径原则上按简化公式计算确定，式中，经济因素f = 0.92，管线造价中的指数 = 1.8 。2) 工业企业每小时耗用生产用水量相同。铁路车站每天用水量为2000吨，按均匀用水考虑。3) 不论设计年限内最高日用水量是多少，均嘉定其用水量变化如表2所示。4) 城市生活污水和工业废水经适当处理后排入水体下游。河流水量充足，能做给水水源，水厂位置如平面图所示。5) 冰冻深度0.2米，地下水离地面3米。6) 其他资料见平面图。表2 最高日内小时用水量变化时间01122334455667788991010111112占日用水量比例（%）1.601.471.432.362.364.155.145.966.15.895.075.35时间121313141415151616171718181919202021212222232324占日用水量比例（%）5.355.355.275.525.756.035.725.003.192.692.581.87. 给水管网设计计算说明第一节 输配水系统布置根据所给资料，结合城镇规划并考虑经济性和供水可靠性的要求，决定了采用城区环状给水、郊区及河边树状给水的布置形式，在高地布置水塔，水塔自工业企业No.1接入管网，水厂至管网双管输水。第二节 设计用水量及其调节构筑物相关计算1 设计用水量计算：基本数据： 由原始资料该城市位于湖南,在设计年限内人口数12万,查室外排水设计规范可知该城市位于一分区，为中小城市。城市的未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的20%计算；111 居民最高日生活用水量Q1 ：Q1=qNf Q1城市最高综合生活用水，md；q城市最高综合用水量定额，（cap.d）；城市设计年限内计划用水人口数；f城市自来水普及率，采用f=100% 所以： Q1.1 23012104100%/1000 27600 m/d112 铁路车站每天用水量 Q1.2 = 2000 m3/d 。 得 Q1= Q1.1 +Q1.2 = 29600 m3/d 。12 工业区的用水量计算由所给资料得知，工厂No.1企业总用水量为2400 m3/d, 工厂No.2的企业总用水量为3600m3/d。总计， Q2 = 2400+3600 = 6000 m3/d。13 浇洒道路用水量计算按城市浇洒道路用水量标准q=1L/（.次），每天两次，用水量公式：= qNn/1000(n代表次数，N代表浇洒道路面积)， = 1*1434721.162*2/1000= 2870 m3。14 绿化用水量计算按城市大面积绿化用水量定额q=1.5L/（.次），每天两次，用水量公式=qNn/1000(n代表次数，N代表绿化用水面积)， = 1.5*454356.5206*2/1000= 1360 m3。15 未预见用水量的计算按最高日用水量的20%算。而最高日的用水量包括居民的综合生活用水量；工业区用水量；浇洒道路和绿化用水量。相应的未预见用水总量。16 最高日设计流量Qd： Qd1.2（Q1+Q2+Q3+Q4）1.2（29600+6000+2870+1360）47796 m/d最高日最高时用水量Qh QhKh d/86.4 1.46 47796 /86.4807.66 Ls（时变化系数由原始资料知Kh1.46）17 消防用水量：城镇、居住区室外的消防用水量： 火灾次数：2 一次灭火用水量：45L/s城镇消防用水量为 90 L/s工厂消防用水量：No.1 火灾次数：1一次灭火用水量25 L/s No.2 火灾次数：1 一次灭火用水量：30 L/s2 设计用水量变化规律的确定根据所给资料，绘制出日用水量曲线，综合实际情况，决定采用分级供水：20次日5时共9小时，泵站供水量为2.78%Qd，用户为用水量输送至水塔；520点共15小时，泵站供水量为5.00%Qd，不足水量用水塔供给。3 清水池、水塔调节容积的计算由用水量变化曲线与分级供水线求得清水池与水塔的调剂容积，如下表：清水池与水塔调节容积计算时间用水量（%）二级泵站供水量（%）一级泵站供水量（%）清水池调节容积（%）清水池调节容积(m3）水塔调节容积(%)水塔调节容积(m3)0-11.62.78 4.17-1.39 -664.36 -1.18 -563.99 121.472.78 4.17-1.39 -664.36 -1.31 -626.13 231.432.78 4.16-1.38 -659.58 -1.35 -645.25 341.432.78 4.17-1.39 -664.36 -1.35 -645.25 452.362.77 4.17-1.40 -669.14 -0.41 -195.96 564.155.00 4.160.84 401.49 -0.85 -406.27 675.145.00 4.170.83 396.71 0.14 66.91 785.695.00 4.170.83 396.71 0.69 329.79 896.15.00 4.160.84 401.49 1.10 525.76 9105.895.00 4.170.83 396.71 0.89 425.38 10115.075.00 4.170.83 396.71 0.07 33.46 11125.355.00 4.160.84 401.49 0.35 167.29 12135.355.00 4.170.83 396.71 0.35 167.29 13-145.355.00 4.170.83 396.71 0.35 167.29 14-155.275.00 4.160.84 401.49 0.27 129.05 15-165.525.00 4.170.83 396.71 0.52 248.54 16-175.755.00 4.170.83 396.71 0.75 358.47 17-186.035.00 4.160.84 401.49 1.03 492.30 18-195.725.00 4.170.83 396.71 0.72 344.13 19-205.005.00 4.170.83 396.71 0.00 0.00 20-213.192.77 4.16-1.39 -664.36 0.42 200.74 21-222.692.78 4.17-1.39 -664.36 -0.09 -43.02 22-232.582.78 4.17-1.39 -664.36 -0.20 -95.59 23-241.872.78 4.16-1.38 -659.58 -0.91 -434.94 合计100.00 100.00 100.0012.50 5974.50 7.65 3656.39 3. 1 清水池所需有效容积计算清水池调节容积为= 12.50% * 47796 = 5974. 5 m3水厂自用水量调节容积按最高日用水设计用水量的5%计算，则 = 5% * 47796 = 2389.8 m3. 该城镇人口数12万人，则确定同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为45L/s。火灾延续时间按2h计，故火灾延续时间内所需总用水量为 =2*45 L/s *3.6*2h=648 m.另需一部分安全储量，则清水池的有效容积可按以上三部分容积和取整，得： W清 = +=9012.3+ m3 = 10000 m3 如采用两座钢筋混凝土水池，每座池子有效容积为5000 m3。3. 2 水塔有效容积计算水塔调节容积为=7.65%*47796 =3656.39 m故水塔的有效容积为 Wt = += 3656.39 +6 =3665.39 m3 。其中 水塔调节容积，m3；室内消防贮备水量，m3，按10L/s计。最高日设计用水量为：47766（m3d），管网中设置对置水塔最高用水时（89点） 水塔的设计供水流量为：47796（6.10%5.00%）10003600146.04（Ls）；最大传输时（34点） 水塔的最大进水流量为：47796（2.78%1.43%）10003600179.24（Ls）。第三节 经济管径确定1 沿线流量及节点流量从整个城镇管网分布情况来看，干管的分配比较均匀，故按长度流量法计算。1. 1 配水干管计算长度：二级泵站-1为输水管，不参与配水，其计算长度为零。管段1-2，2-3，16-17，17-18，为单侧配水，其计算长度按实际长度的一半计入。其余均为双侧配水管段，均按实际长度计入。则：=20339.4m1. 2 配水干管比流量：最高时总用水量可从用水量计算表中查得为807.66L/s.大用户集中用水量包括工业区1：Q1=2400m3/d=27.78L/s 工业区2：Q2=3600 m3/d=41.67L/s车站 Q3=2000 m3/d=23.15L/s则由公式有=807.66-（27.78+41.67+23.15）/20339.4=0.0351564 L/(sm)。1. 3 沿线流量：各管段的沿线流量计算见下表：各管段的沿线流量计算管段编号管段长度/m管段计算长度/m比流量/L/（s.m）沿线流量/L/s1-2656.9328.450.035156411.547 2-371635812.586 3-41066.31066.337.487 4-571671625.172 2-51066.91066.937.508 5-6644.5644.522.658 1-6985.9985.934.661 6-91078.11078.137.902 9-10644.3644.322.651 10-1171671625.172 4-111078.11078.137.902 5-101078.11078.137.902 11-121037.31037.336.468 13-14644.1644.122.644 9-141037.31037.336.468 12-1371671625.172 10-131037.31037.336.468 12-18912.8912.832.091 16-17643.9321.9511.319 13-17912.8912.832.091 17-1871635812.586 14-16912.8912.832.091 6-7611.5611.521.498 8-9613.9613.921.583 14-15610.5610.521.463 12-19852.5852.529.971 合计20339.4715.060 1. 4 节点流量计算：工业区1由节点18集中供水，其集中流量为27.78L/s， 工业区2由节点16供水，则其集中流量为41.67L/s，车站由节点11供水，则其集中流量为23.15L/s。各节点的节点流量计算表如下：各管段节点流量计算 节点连接管段节点流量L/s集中流量L/s节点总流量L/s1 1-2,1-623.104 23.104 2 1-2,2-5,2-330.821 30.821 3 3-4,2-325.037 25.037 4 3-4,4-11,4-550.281 50.281 5 5-6,2-5,5-10,4-561.620 61.620 6 5-6,1-6,6-9,6-758.360 58.360 7 6-710.749 10.749 8 8-910.791 10.791 9 6-9,9-14,9-10,8-959.302 59.302 10 10-11,5-10,10-13,9-1061.097 61.097 11 11-12,4-11,11-1049.771 23.150 72.921 12 12-19,12-13,12-18,12-1161.851 61.851 13 13-10,13-17,13-12,13-1458.187 58.187 14 14-15,14-13,9-14,14-1656.333 56.333 15 15-1410.731 10.731 16 16-14,16-1721.705 41.670 63.375 17 16-17,17-13,17-1827.998 27.998 18 17-18,12-1822.338 27.780 50.118 19 19-1214.985 14.985 总计715.060 807.660 最高时总用水量L/s大用户集中用水量L/s管网总长m比流量L/(s.m)807.660 92.600 20339.40.035 2 初始分配流量根据节点流量连续性方程和供水的经济型与可靠性，初始分配流量如下表：管段编号初始分配流量L/s管径确定公式算得管径（mm）对应标准管径（mm）处理后（连接管、分界线处放大）1-2320606.66006002-3150438.64504503-4124.96405.74004004-519181.22003002-5139.18424.84504505-635235.42503501-6318.61605.46006006-9214.5511.26006009-1026207.220030010-1119181.22002504-1193.68358.63503505-1093.5635835035011-1239.76248.5525035013-1418.98181.142002509-14118.41396.4340040012-1318.55179.420025010-1339.46247.7425035012-1818.53179.320040016-1731223.4525030013-1718.3178.3420035017-1877329.7735040014-1632.37227.622503506-710.751421501508-910.79142.315015014-1510.73141.915015012-1914.99163.72002003 管径的确定根据设计资料中的要求，经济管径原则上按简化公式计算确定（f=0.92，=1.8），计算时采用海森威廉公式（），取m = 4.87，n = 1.852。而由于最高时采用多水源供水，管网中存在供水分界线，分界线上的节点流量一般由两个水源共同供给，因此应适当放大供水分界线附近管段。另外，考虑到事故时需要，连接管也应适当放大一至二级。管径确定结果见上表。第四节 管网水力计算1 初步分配流量根据用水情况，拟定各管段的流向，按照最短路线供水原则，并考虑可靠性的要求进行流量分配，如下表：最高时流量初步分配管段号管段直径初步流量管段长度备注1600319.91656.91-22600318.61985.91-6335035644.55-64450139.091066.92-554501507162-36400124.961066.33-47300197164-5835093.681078.14-1192501971610-111035093.471078.15-101130026644.39-1012600214.51078.16-913400118.411037.39-141425018.98644.113-141535039.371037.310-131635039.761037.311-121725018.5571612-131840018.53912.812-181940077.3971617-182035018.39912.813-172130031643.916-172235032.37912.814-1623500146.04803.618-T24600661.62658P-12 管网平差利用自制excel表格进行平差，具体过程及平差及水力计算结果示意图见附录。（，）3 控制点与各节点水压的确定平差结果满足及连续性方程，计算各节点水压，各管路水头损失等信息，其计算结果如下： 节点数据：节点自由水压m标高m位置水头m节点总流量L/s1 36.24 134.11 170.35 23.104 2 34.57 134.99 169.56 30.821 3 33.18 135.66 168.84 25.037 4 30.63 136.95 167.58 50.281 5 32.50 135.81 168.31 61.620 6 33.96 134.70 168.65 58.360 7 34.23 133.00 167.24 10.749 8 32.64 133.70 166.34 10.791 9 32.68 135.10 167.78 59.302 10 30.09 136.41 166.50 61.097 11 28.06 137.72 165.78 72.921 12 27.81 137.62 165.43 61.851 13 28.00 137.84 165.84 58.187 14 30.59 135.62 166.21 56.333 15 30.65 134.15 164.80 10.731 16 29.76 136.13 165.89 63.375 17 28.24 137.59 165.83 27.998 18 28.77 137.31 166.08 50.118 19 28.92 135.61 164.53 14.985 管段数据：管段编号管段长度L(m)上次平差后管段流量Q0(l/s)选定管径下的流速Vt(m/s)选定管径D(mm)水头损失(m)起点-终点1656.9 288.0849 1.06000.785 1-22985.9 350.4351 1.26001.694 1-63644.5 47.2494 0.53500.374 6-541066.9 133.7969 0.84501.251 2-55716.0 123.4680 0.84500.723 2-361066.3 98.4280 0.84001.256 3-47716.0 35.6065 0.53000.521 5-481078.1 83.7545 0.93501.805 4-119716.0 24.2007 0.52500.619 10-11101078.1 83.8198 0.93501.808 5-1011644.3 51.4307 0.73000.926 9-10121078.1 234.0757 0.86000.877 6-9131037.3 112.5550 0.94001.567 9-1414644.1 9.3952 0.22500.097 14-13151037.3 49.9498 0.53500.667 10-13161037.3 35.0352 0.43500.346 11-1217716.0 2.6921 0.12500.011 12-1318912.8 44.4969 0.44000.247 18-1219716.0 51.4231 0.44000.254 18-1720912.8 3.8471 0.043500.005 13-1721643.9 27.2702 0.43000.286 17-1622912.8 36.0998 0.43500.322 14-16从计算结果可知，除控制点13外的其他节点的自由水头都大于28m，满足水压要求。大部分管段的流速都在经济流速范围内，满足流速要求（个别管段因位于供水分界线附近，流速偏小）。4 泵扬程与水塔高度的计算从泵站到管网的输水管计两条，每条流量为 L/s，选定管径600mm。选定13点为控制点，损失计算如下表：管段管长m流量L/s管径mm流速m/s水头损失m1-2656.9 288.085 600 1.019 0.785 2-51066.9 133.797 450 0.842 1.251 5-101078.1 83.820 350 0.872 1.808 10-131037.3 49.950 350 0.519 0.667 管段1-5-13h总计4.511 1-6985.9 350.435 600 1.240 1.694 6-91078.1 234.076 600 0.828 0.877 9-141037.3 112.555 400 0.896 1.567 14-13644.1 9.395 250 0.191 0.097 管段1-9-13h总计4.235 管段1-13h均值4.373 输水管2658.0 330.810 600 1.171 1.016 水塔到18803.6 146.040 500 0.744 0.663 从节点数据表中可知，控制点13的位置水头为165.836m，已知清水池的地面标高为128.0m，二泵站内吸压水管路的水头损失总共取2.0 m，另外取安全水头2.0m。因此水泵总需扬程为：Hp=Z+h+ H安全=165.836 - 128.0 + 4.276 + 1.016 + 2 + 2 = 47.225水塔出水管连接到节点18，因此水塔高度为： Ht = H18 + Z18 + ht-18 Zt =166.084 + 0.663 160 = 6.747m 第五节 泵的选择1 最高时工况初选泵根据第四节得出的最高用水时的工况点（2389.8 m3/h ，47.225 m）选泵，得到以下选型组合能够满足要求：名称型号配套电动机流量m3/h扬程m最高时理论Q最高时理论Hp最高时实际H*最高时实际Q*最高时工作数量S系列单级双吸式离心泵200S63AY250M-218054.4251.421 47.22549.073 235.11132437.5S系列单级双吸式离心泵300S58AY315LI-452955767.731 47.225 49.072 718.23389342因此，二级泵站选择200S63A 一台，300S58A 四台（其中一台为备用泵）。2 最大传输时的校核具体平差过程省略，只列出水力计算结果。平差及水力计算结果示意图见附录。节点数据：节点自由水压m标高m水压标高m节点总流量/（L/s)137.11718134.11171.22723.142235.94282134.991170.93384.192335.07663135.657170.73363.405433.19451136.953170.14756.839534.6139135.81170.42398.381635.8718134.695170.56687.938737.5297133.002170.53171.462836.302133.7170.0021.468934.93768135.1170.03778.0661032.71186136.408169.11998.3101130.55869137.721168.279729.9191228.89048137.62166.51058.4121329.61387137.836167.44997.9141432.67397135.6167168.29077.6621534.10564134.15168.25561.4601630.73284136.1255166.858344.6221728.67817137.593166.27123.8081828137.31165.3130.8181930.87808135.61166.48812.038管段数据：管段编号管段长度L(m)环路校正流量q(L/s)选定管径下的流速Vt(m/s)水头损失h(m)选定管径D(mm)起点-终点1656.9155.49810.60.2516001-22985.9210.45190.70.6596001-63644.522.87830.20.0983506-541066.982.71980.50.5134502-55716.068.58830.40.2444502-361066.365.17830.50.5864003-47716.027.25180.40.3173005-481078.185.59020.91.8793504-119716.028.91400.60.86125010-11101078.169.96630.71.2943505-1011644.349.53500.70.8643009-10121078.1178.17350.60.5296006-9131037.3119.09860.91.7404009-1414644.128.73530.60.76625014-13151037.382.27720.91.68035010-13161037.384.58420.91.76935011-1217716.030.51520.60.95125013-1218912.8104.64940.81.20540012-1819716.0105.40060.80.95840017-1820912.872.58730.81.17335013-1721643.936.62330.50.49430016-1722912.881.24330.81.44535014-16得此工况下的管网中的最不利点为18，则计算输水经18至水塔的损失如下：管段管长m流量L/s管径mm流速m/s水头损失m1-2656.9 155.2276 6000.549 0.250 2-3716.0 68.6190 4500.432 0.244 3-41066.3 65.2090 4000.519 0.586 4-111078.1 85.3135 3500.887 1.868 11-121037.3 84.5951 3500.880 1.769 12-18912.8 104.4433 400 0.832 1.200 管段1-4-18h总计5.92 1-6985.9 210.7224 600 0.746 0.660 6-91078.1 178.1480 600 0.630 0.529 9-141037.3 119.3655 400 0.950 1.747 14-16912.8 80.8713 350 0.841 1.432 16-17643.9 36.6234 300 0.518 0.494 17-18716.0 105.6067 400 0.841 0.961 管段1-14-18h总计5.82 管段均h5.870 输水管2658.0184.5456000.6530.345水塔803.6179.2305000.9130.969计入4m的水塔水深，2m的泵站内损失，1m的安全水头，得到此时的水泵扬程为：Hp=Z+h + H安全= 166.748 + 4 - 128.0 + 5.870 + 0.345 + 0.097 + 2 + 1 = 52.932此时，二级泵站处在低级供水线，供水量2.78%Qd= 2.78%47796 = 1328.73m3/h.关掉一台泵，可以满足（1328.73m3/h , 52.932 m），各泵的工作情况如下：名称型号最大传输时理论Q(m3/h)最大传输时理论Hp最大传输时实际H*最大传输时实际Q*(m3/h)最大传输时工作数量S系列单级双吸式离心泵200S63A196.73 52.93 53.84 186.60 1 S系列单级双吸式离心泵300S58A601.80 52.93 53.84 571.07 2 3 消防时的核算具体平差过程省略，只列出水力计算结果。平差及水力计算结果示意图见附录。节点数据：节点自由水压m标高m位置水头m节点总流量/（L/s)125.467134.11159.57723.10223.284134.991158.27530.82321.463135.657157.12025.04417.945136.953154.89850.28520.097135.81155.90761.62621.660134.695156.35558.36721.937133.002154.93910.75819.164133.7152.86410.79919.196135.1154.29659.301015.301136.408151.70961.101112.834137.721150.55572.921210.534137.62148.15461.851310.291137.836148.127103.191413.704135.6167149.32156.331513.762134.150147.91210.731611.049136.1255147.175108.371710137.593147.59328.001810.029137.31147.33950.121911.644135.61147.25414.99管段数据：管段编号管段长度L(m)环路校正流量q(L/s)选定管径下的流速Vt(m/s)环路各管段水头损失h(m)起点-终点1 656.9 378.6234 1.3 1.303 1-22 985.9 495.9366 1.8 3.223 1-63 644.5 55.7961 0.6 0.509 6-54 1066.9 188.8558 1.2 2.368 2-55 716.0 158.9475 1.0 1.155 2-36 1066.3 133.9075 1.1 2.222 3-47 716.0 50.9291 0.7 1.011 5-48 1078.1 134.5566 1.4 4.343 4-119 716.0 38.1015 0.8 1.435 10-1110 1078.1 132.1028 1.4 4.198 5-1011 644.3 90.9049 1.3 2.660 9-1012 1078.1 371.0306 1.3 2.059 6-913 1037.3 210.0356 1.7 4.975 9-1414 644.1 42.3754 0.9 1.572 14-1315 1037.3 123.8062 1.3 3.582 10-1316 1037.3 99.7382 1.0 2.400 11-1217 716.0 15.5214 0.3 0.272 13-1218 912.8 38.4194 0.3 0.188 12-1819 716.0 11.7006 0.1 0.016 17-1820 912.8 47.4703 0.5 0.534 13-1721 643.9 7.7696 0.1 0.028 17-1622 912.8 100.6002 1.0 2.146 14-16从表格看出，消防时管段最大流速为1.7，最大损失为4.975，基本满足要求。并得此工况下的最不利点为17，则计算输水至17损失如下：管段管长m流量L/s管径mm流速m/s水头损失m1-2656.9 378.623 600 1.340 1.303 2-51066.9 188.856 450 1.188 2.368 5-101078.1 132.103 350 1.374 4.198 10-131037.3 123.806 350 1.287 3.582 13-17912.8 47.470 350 0.494 0.534 管段1-4-18h总计10.6821-6985.9 495.937 600 1.755 3.223 6-91078.1 371.031 600 1.313 2.059 9-141037.3 210.036 400 1.672 4.975 14-16644.1 42.375 250 0.864 1.572 16-17912.8 -7.770 350 0.081 -0.019 管段1-4-18h总计11.810 管段1-4-18h总计11.246 输水管2658.0 448.830 600 1.588 1.7