福建某縣給水管網(wǎng)系統(tǒng)擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)計(jì)劃書

1 福建某縣給水管網(wǎng)系統(tǒng)擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)計(jì)劃書 第一節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)資料 福建某縣給水管網(wǎng)系統(tǒng)擴(kuò)大初步設(shè)計(jì) 該縣位于福建中西部（屬于用水量標(biāo)準(zhǔn)第三分區(qū)），整個(gè)縣城區(qū)地勢相對平坦，稍有起伏，其中東北角有一塊高地（比其他地位高 7m 左右），縣城南臨自西向東流向的平川河。自改革開放以來，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及縣城建設(shè)迅猛發(fā)展，縣區(qū)內(nèi)建筑層數(shù)最高為六層，規(guī)劃人口為 7 萬人。該區(qū)以地表水為水源，自來水廠建在上游（如圖示）向整個(gè)縣城供水。綠地面積占城區(qū)面積的 25%，每日下午 15:0016:00 澆灑 一次。道路總面積占城區(qū)面積的 12%，每日上午 6:007:00 澆灑一小時(shí)。（綠化面積用水定額用 澆灑道路用水定額用 。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)獲得的生活用水量變化規(guī)律如下表示： 時(shí)段 01 12 23 34 45 56 67 78 用水百分?jǐn)?shù) (%) 段 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 用水百分?jǐn)?shù) (%) 段 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 用水百分?jǐn)?shù) (%) 2 產(chǎn)企業(yè)等集中用水量 編號 單位名稱 班制及時(shí)間 （ h） 每班職工人數(shù) 每班沐浴人數(shù) 生產(chǎn)用水量 m3/d 一般車間 高溫車間 一般車間 高溫車間 1 縣中學(xué) 818 1502 水泥廠 08,816,1624 100 200 50 200 500 3 無線電廠 816,1624 300 200 100 4 縣政府 818 2005 食品服務(wù)站 614,1422 100 100 50 100 600 6 印刷廠 816,1624 1007 浴室 1523 50 8 電廠 08,816,1624 50 100 30 100 500 9 農(nóng)機(jī)廠 818 15010 造紙廠 08,816,1624 300 200 200 200 4000 11 化肥廠 08,816,1624 100 100 50 100 300 12 針織廠 08,816,1624 300 100 300 13 閥門廠 816,1624 200 100 100 100 300 14 工業(yè)局 818 80 15 人民醫(yī)院 08,816,1624 20016 黨校 818 10017 電影院 1523 30 18 育才小學(xué) 818 80 19 百貨商場 922 10020 縣賓館 08,816,1624 20021 農(nóng)貿(mào)市場 620 12022 油脂化工廠 08,816,1624 200 300 100 300 2000 23 公園 623 15024 刀具廠 816,1624 100 150 50 150 300 25 淀粉廠 08,816,1624 100 150 50 150 500 說明： 用水按下班后 1小時(shí)均勻使用； 00%； :20000。 3 第二節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算 由原始資料該城市位于福建 ,規(guī)劃人口數(shù)為 7萬 ,查室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范可知該城市位于一分區(qū)，為中小城市。 因此從設(shè)計(jì)規(guī)范查出：居民生活用水定額取 200L/廠職工生活用水量定額采用所有車間 40 L/算，淋浴用水按一般車間每人每班 40L，高溫車間每人每班 60灑道 路用水量由設(shè)計(jì)題目給出按 （ 算； 算；城市的未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量按最高日用水量的 20%計(jì)算；消防用水按同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)發(fā)生次數(shù) 2次，每次用水量 35L/ 該城市自來水廠建在上游采用地表水平川河向整個(gè)縣城供水，水廠位置已確定，則無需選定水源及位置和凈水廠位置。 該城市供水區(qū)域面積不是很大，東北角有一塊高地，采用對置水塔調(diào)節(jié) 供水 單位容積造價(jià)較經(jīng)濟(jì)。所以 考慮在 東北角高地 建 水塔 。 管網(wǎng)布置為環(huán)狀網(wǎng) ，當(dāng)任一段管線損壞時(shí)，可以關(guān)閉附近的閥門，與其余管段隔 開，然后進(jìn)行檢修，水還可以從另外管線供應(yīng)用戶，斷水的地區(qū)可以縮小，從而增加供水可靠性。環(huán)狀管網(wǎng)可以大大減輕因水錘作用產(chǎn)生的危害。 由于輸水管發(fā)生事故將對供水產(chǎn)生較大影響，所以水廠與水塔輸水管線采用平行雙管，并在中間的一些適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)分段聯(lián)通和安裝切換閥門，以便其中一條管道局部發(fā)生故障時(shí)由另一條管段替代。 城市設(shè)計(jì)用水量按最高日用水量計(jì)算 ,包括 :居民生活用水、公共建筑、生產(chǎn)企業(yè)等集中用水量、工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水、澆灑道路和綠化用水、城市未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量、消防水量。 1 ： Q1= 居民最高日生活用水， d； q居民生活用水量定額，（ 城市設(shè)計(jì)年限內(nèi)計(jì)劃用水人口數(shù)； f城市自來水普及率，采用 f=100% 4 所以 200 105 100%/1000 14000m/d 產(chǎn)企業(yè)等集中用水量 1110 m/d 用水和淋浴用水量 根據(jù)所給數(shù)據(jù)繪制各公共建筑、企業(yè)生活和淋浴用水量如下表 編號 單位名稱 班制及時(shí)間 每班職工淋浴用水量（ m/班） 職工生活用水總量（ L/d） 職工淋浴用水總量（ L/d） （ h） 1 縣中學(xué) 818 0 0 0 5 2 水泥廠 08,816,1624 14 36 52 3 無線電廠 816,1624 5 16 30 4 縣政府 818 0 0 0 5 食品服務(wù)站 614,1422 8 16 32 6 印刷廠 816,1624 0 0 0 7 浴室 1523 0 0 0 8 電廠 08,816,1624 4 農(nóng)機(jī)廠 818 0 0 0 10 造紙廠 08,816,1624 20 60 60 11 化肥廠 08,816,1624 8 24 24 12 針織廠 08,816,1624 4 36 12 13 閥門廠 816,1624 10 24 20 14 工業(yè)局 818 0 0 0 15 人民醫(yī)院 08,816,1624 0 0 0 16 黨校 818 0 0 0 17 電影院 1523 0 0 0 18 育才小學(xué) 818 0 0 0 19 百貨商場 922 0 0 0 20 縣賓館 08,816,1624 0 0 0 21 農(nóng)貿(mào)市場 620 0 0 0 22 油脂化工廠 08,816,1624 22 60 66 23 公園 623 0 0 0 24 刀具廠 816,1624 11 0 22 25 淀粉廠 08,816,1624 11 30 33 總量 345 以 工人生活用水量： 345 m/d 工人淋浴用水量： 332.6 m/d 工業(yè)企業(yè)職工用水量： 256+77.6 m/d 灑道路用水量 城區(qū)面積 =6417 20000 20000 1000000=2566800 2566800 25%+2566800 12%） /1000 d 城市的未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量按最高日用水量的 20%計(jì)算。 20%（ 3+=20% （ 14000+11110+=d 6 6： 2*35=70L/s d 3+5 =d 取 2610 d h/=該城市以地表水為水源，自來水廠建在上游，向整個(gè)縣城供水。 原則：管網(wǎng)定線取決與城市平面布置，供水區(qū)的地形，水源和調(diào)節(jié)水池位置，街區(qū)和用戶特別是大用戶的分布，河流、鐵路、橋梁等的位置。除此之外，還有考慮：定線時(shí)干管延伸方向應(yīng)和二級泵站輸水到水遲、水塔、大用戶的水流方向一致。循水流方向，以最短的距離布置一條或數(shù)條干管，干管位置從用水量較大的街區(qū)通過。盡量避免在高級路面或重要道路下通過，減小今后檢修時(shí)的困難。干管的間距一般采用 500 800。干管與干管之間的連接管使管網(wǎng)成環(huán)狀網(wǎng)。連接管的間距考慮在 800 1000左右。 本設(shè)計(jì)初設(shè)計(jì)兩種方案，進(jìn)行對比，最終確定其中一種為最優(yōu)方案。兩種方案的計(jì)算簡圖如下： 7 1234567891011121314151617181920212212345 67891011121314151716 8 水量變化曲線） 時(shí)間 居民生活用水 生產(chǎn)用水 職工生活用水 淋浴用水 道路與綠化用水 未預(yù)見用水 城市每小時(shí)用水量 m/h m/h m/h m/h m/h m/h % 01 154 2 133 3 140 4 161 5 210 6 7 8 9 10 697 011 112 213 34 1314 415 665 47 1516 617 718 819 5 0 920 5 0 021 5 0 122 5 0 223 4 8 324 4 量 14000 11110 345 00 9 制城市最高日用水量變化曲線（用水量變化曲線） 如下圖： 最高日用水量變化曲線 10 11 計(jì)算清水池與水塔容積如下表： 因此，清水池調(diào)節(jié)容積 按最高日用水量的 算 設(shè)置水塔 不設(shè)水塔1 2 3 12 13 23 01 0 1 2 3 4 5 6 7 3 8 9 0 1 2 3 4 6 水泵站供水量 清水池調(diào)節(jié)容積計(jì)算%水塔調(diào)節(jié)容積計(jì)算%設(shè)置水塔 不設(shè)水塔累計(jì) 100 100 100調(diào)節(jié)容積=. 34 12 水塔調(diào)節(jié)容積按最高日用水量的 算 清水池中除了儲(chǔ)存調(diào)節(jié)用水外還存放消防用水 ,則清水池有效容積 W= W清水池總?cè)莘e m； 節(jié)容積 m； 消防儲(chǔ)水量 m，該城市規(guī)劃人口數(shù)為 7萬人，查規(guī)范確定同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)為兩次，一次滅火用水量為 35L/s?；馂?zāi)延續(xù)時(shí)間按 設(shè)計(jì)采用高地水塔，清水池承擔(dān)消防水量。 廠沖洗濾池和沉淀池排泥等生產(chǎn)用水，取最高日用水量的 5%計(jì)算； 全貯量可按 2+。 2+32610 2 35 2 +32610 5% m 故：清水池總?cè)莘e W： W（ 1+1/6）（ 2+ 7992.7 m ?。?W=8000 m 清水池應(yīng)設(shè)計(jì)成體積相同的兩個(gè)，如僅有一個(gè)，則應(yīng)分格或采取適當(dāng)措施，以便清洗或檢修時(shí)不間斷供水。因此清水池每個(gè)體積為 4000 mm，則直徑為 32m，其中消防水深為 水塔設(shè)計(jì)有效容積為： W= 35000 819 m ?。?820 m 一種方案： q=h 1000/3600=s q） / L=(3)/sm) 13 節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算如下表： .5 表 可 知 節(jié) 點(diǎn) 流 量 之 和 為 s 與q=s 相差 s，有小數(shù)點(diǎn)位數(shù)引起，說 14 明計(jì)算準(zhǔn)確。 q=h 1000/3600=s q） / L=(3)/8105=sm) 管段編號 管段有效長度 m 沿線流量 L/s 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 111 1012 1213 1314 145 155 1215 115 15 138 153 總計(jì) 比流量 q 節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算如下表： 由 上 表 可 知 節(jié) 點(diǎn) 流 量 之 和 為 s 與q=s 相差 s，有小數(shù)點(diǎn)位數(shù)引起，說明計(jì)算準(zhǔn)確。 7流量分配與管徑的初步確定 . 為保證安全供水，二級泵站和水塔至給水區(qū)的輸水管均采用兩根。 根據(jù)管網(wǎng)布置和用水情況，假定各管段的流向，按環(huán)狀管網(wǎng)流量分配原則和方法進(jìn)行流量預(yù)分配。 本設(shè)計(jì)選用的環(huán)狀管網(wǎng)流量分配的計(jì)算，環(huán)狀管 網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量分配比較復(fù)雜，有很大的自由度，具體應(yīng)該遵循下列原則： 從一個(gè)或多個(gè)水源出發(fā)進(jìn)行管段設(shè)計(jì)流量分配，使供水流量沿較短的距離輸送到整個(gè)管網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)上，這一原則體現(xiàn)了供水的目的性； 節(jié)點(diǎn) 連接管段 集中流量 L/S 沿線流量 L/S 節(jié)點(diǎn)流量 L/S 1 12， 111,115 2 12,23 3 23,34,315 4 34,45 5 56,515,514,45 6 56， 67 7 67,78 8 78,89,813 9 89,910, 10 910,1011,1012 11 111,1011 12 1012,1213,1215 13 1314,1213,813 14 1314,145 15 115,315,515,1215 總計(jì) 16 在遇到要向兩個(gè)或兩個(gè)以上方向分配設(shè)計(jì)流量時(shí)，要想主要供水方向分配較多的流量，向次要供水方向分配較少的流量，特別注意不能出現(xiàn)你流向，之而已原則體現(xiàn)供水的經(jīng)濟(jì)性。 應(yīng)該確定兩條或兩條以上平行的主要共水方向，如從供水泵站至水塔或主要用水區(qū)域等，并且應(yīng)在個(gè)平行供水方向上分配相近的較大流量，垂 直與主要供水方向的管段也要分配一定的流量，使得主要供水方向上的管段損壞時(shí)，流量可通過這些管段繞到通過，這一原則體現(xiàn)供水的可靠性。 根據(jù)管網(wǎng)布置情況、用水情況和分配原則，假定個(gè)管段流向，進(jìn)行分配。分配結(jié)果見下表： 因?yàn)樵O(shè)計(jì)流量本身的精度有限，而且計(jì)算所的的經(jīng)濟(jì)管徑往往不是標(biāo)準(zhǔn)管徑，所以可用近似技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算方法，在保證應(yīng)有精確度的前提下選擇管徑，以減輕計(jì)算工作量。 對于單獨(dú)的管段，即不考慮與管網(wǎng)中其他管段的聯(lián)系時(shí)，可用折算流量為 . 然后查界限流量表選取管徑，下表為本設(shè)計(jì)所選管徑。 一種方案流量分配及管徑表： 節(jié)點(diǎn)編號 節(jié)點(diǎn)流量 管段編號初分配管段流量界限流量表定管徑1 2 002 14 503 3 004 11 005 4 506 5 007 11 508 6 009 7 5010 13 0011 8 0012 9 5013 10 0014 013 0015 014 501312 001214 501211 50815 0019 00 17 二種方案流量分配及管徑表： 管段 初分流量 L/S 界限流量 L/S 管徑 2 130 400 23 350 34 350 45 100 65 150 76 250 78 250 98 100 109 35 250 1110 400 1012 250 1213 250 1314 100 514 200 1512 200 153 200 111 130 400 138 100 115 450 155 300 A1 471 700 B7 400 注： 根據(jù)初分配流量與管徑，對兩種方案進(jìn)行平差。通過更改管徑的方法不斷平差，直到滿足要求為止。 以下為兩種方案最優(yōu)平差結(jié)果： 平差類型：最高時(shí)平差 計(jì)算公式：海曾威廉公式 節(jié)點(diǎn)參數(shù) 標(biāo)高 基本需水量 需水量 總水頭 壓力 18 節(jié)點(diǎn) m L/S L/S m m 連接點(diǎn) 1 74 接點(diǎn) 2 接點(diǎn) 3 71 接點(diǎn) 4 72 接點(diǎn) 5 接點(diǎn) 6 接點(diǎn) 7 75 接點(diǎn) 8 86 18 32 連接 點(diǎn) 9 79 接點(diǎn) 10 78 接點(diǎn) 11 73 接點(diǎn) 12 74 接點(diǎn) 13 76 接點(diǎn) 14 接點(diǎn) 15 86 128 庫 16 73 管道參數(shù) 管網(wǎng)表 - 管段長度 直徑 流量 流速 單位水頭損失 管段 m m/s m/ 管道 1 00 00 547 500 00 00 50 50 00 349 350 0 50 1 00 2 50 3 50 4 50 8 953 150 9 550 700 6 50 7 50 1 50 0 150 400 128 9 水塔高度 由水壓計(jì)算結(jié)果可知，所需二級泵站最低 供水壓標(biāo)高為 水時(shí)清水池的最低水位標(biāo)高為 73m 泵站內(nèi)吸、壓水管路的水頭損失取 最高用水時(shí)所需二級泵站總揚(yáng)程為：=設(shè)對置調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的管網(wǎng)按最高時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算后，還應(yīng)以最高時(shí)加消防時(shí)、事故時(shí)和最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的工作情況進(jìn)行校核。 次，一次滅火用水量為 35L/s。從安全考慮，失火點(diǎn)分別設(shè)在原控制點(diǎn) 5處。消防時(shí)管 網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的流量，除5 L/余各節(jié)點(diǎn)的流量與最高時(shí)相同。消防時(shí)，需向管網(wǎng)供應(yīng)的總流量為 28+35 2=s，其中水塔不供水 二級泵站供水 0=s 平差類型： 消防 時(shí)平差 計(jì)算公式：海曾威廉公式 20 節(jié)點(diǎn)參數(shù) 管道參數(shù) 管網(wǎng)表 - 管段長度 直徑 流量 流速 單位水頭損失 管段 m m/s m/ 管道 1 00 00 547 500 00 00 50 50 00 349 350 0 50 1 00 2 50 3 50 4 50 8 953 150 9 550 700 6 50 7 50 1 00 0 150 400 128 基本需水量 需水量 總水頭 壓力 節(jié)點(diǎn) m L/S L/S m m 連接點(diǎn) 1 74 71 72 75 86 6 10連接點(diǎn) 9 79 0 78 1 73 2 74 3 76 4 5 86 128 6 73 1 由上表可知，管網(wǎng)控制點(diǎn)為節(jié)點(diǎn) 8水壓為 10時(shí)，各節(jié)點(diǎn)處的實(shí)際自由水壓均大于 10符合低壓消防制要求。因此水塔標(biāo)高滿足消防時(shí)的核算條件。 需二級泵站最低供水壓標(biāo)高為 水池最低設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為73m。加泵站內(nèi)水頭損失 所需二級泵站總揚(yáng)程為 H=s,所以滿足核算要求。 需二級泵站供水壓標(biāo)高為 水池最低設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為73m，泵站水頭損失取 所需二級泵站總揚(yáng)程為 H=算成果 通過校核結(jié)果表明，最高時(shí)選定的管網(wǎng)管徑、水塔設(shè)計(jì)標(biāo)高均滿足核算條件，管網(wǎng)水頭損失分布也比較均勻，且個(gè)核算工況所需水泵揚(yáng)程與最高時(shí)相比相差不大，經(jīng)水泵初選基本可以兼顧，故計(jì)算結(jié)果成立，不需調(diào)整。 平差 25 平差類型：最高時(shí)平差 計(jì)算公式：海曾威廉公式 標(biāo)高 基本需水量 總水頭 壓力 節(jié)點(diǎn) m L/S m m 連接點(diǎn) 1 接點(diǎn) 2 接點(diǎn) 3 接點(diǎn) 4 接點(diǎn) 5 接點(diǎn) 6 接點(diǎn) 7 83 接點(diǎn) 8 77 接點(diǎn) 9 接點(diǎn) 10 接點(diǎn) 11 接點(diǎn) 12 接點(diǎn) 13 接點(diǎn) 14 接點(diǎn) 15 塔