給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

1、目錄1、 給水系統(tǒng)的布置 1、給水系統(tǒng)的給水布置 2、給水管網(wǎng)布置形式 3、二級(jí)泵房供水方式2、 給水管網(wǎng)定線3、 設(shè)計(jì)用水量 1、最高日設(shè)計(jì)用水量 2、最高日用水量變化情況 3、最高日最高時(shí)設(shè)計(jì)用水量 4、計(jì)算二泵房、水塔、管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量 5、計(jì)算清水池設(shè)計(jì)容積和水塔設(shè)計(jì)容積四、管材的選擇五、管網(wǎng)水力計(jì)算六、校核水力計(jì)算 給水管網(wǎng)課程設(shè)計(jì)一、 給水系統(tǒng)的布置（1）給水系統(tǒng)的給水布置 給水系統(tǒng)有統(tǒng)一給水系統(tǒng)，分系統(tǒng)給水系統(tǒng)（包括分質(zhì)給水系統(tǒng)、分區(qū)給水系統(tǒng)及分壓給水系統(tǒng)），多水源給水系統(tǒng)和分地區(qū)給水系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)城市規(guī)模較小，地形較為平坦，其工業(yè)用水在總供水量所占比例較小，且城市內(nèi)工廠位置分散，用水

2、量少，故可采用同一系統(tǒng)供應(yīng)生活、生產(chǎn)和消防等各種用水，即使其供水有統(tǒng)一的水質(zhì)和水壓。鑒于城市規(guī)模小，且管道鋪設(shè)所需距離較長，本設(shè)計(jì)選擇單水源給水系統(tǒng)。從設(shè)計(jì)施工費(fèi)用等方面考慮，單水源統(tǒng)一給水系統(tǒng)的投資也相對(duì)較小，較為經(jīng)濟(jì)。綜上所訴，本設(shè)計(jì)采用單水源統(tǒng)一給水系統(tǒng)。（2）給水管網(wǎng)布置形式城市給水官網(wǎng)的基本布置形式主要有環(huán)狀與樹枝狀兩種。樹狀網(wǎng)的供水安全性較差，當(dāng)管中某一段管線損壞時(shí)，在該管段以后的所有管線就會(huì)斷水。而且，由于枝狀網(wǎng)的末端，因用水量已經(jīng)很小，管中的水流緩慢，因此水質(zhì)容易變壞，環(huán)狀網(wǎng)是管線連接成環(huán)狀，某一管段損壞時(shí)，可以關(guān)閉附近的閥門是和其余管線隔開，以進(jìn)行檢修，其余管線仍能夠正常工作

3、，斷水的地區(qū)可以縮小，從而保證供水的安全可靠性。另外，還可以大大減小因水錘作用產(chǎn)生的危害，在樹狀網(wǎng)中，則往往一次而是管線損壞。但是其造價(jià)明顯比樹狀網(wǎng)為高。一般大中城市采用環(huán)狀管網(wǎng)，而供水安全性要求較低的小城鎮(zhèn)則可以猜用樹狀管網(wǎng)。但是，為了提高城鎮(zhèn)供水的安全可靠性以及保證遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，本實(shí)例仍然采用環(huán)狀網(wǎng)，并且是有水塔的環(huán)狀網(wǎng)給水管網(wǎng)。（3）二級(jí)泵房供水方式綜合考慮居民用水情況以及具體地形情況，擬在管網(wǎng)末端設(shè)置對(duì)置水塔，由于水塔可調(diào)節(jié)水泵供水和用水之間的流量差，二泵站的供水量可以與用水量不相等，即水泵可以采用分級(jí)供水的辦法，分級(jí)供水的原則是：（1）泵站各級(jí)供水線盡量接近用水線，以減小水塔的調(diào)節(jié)

4、容積，分級(jí)輸一般不多于三級(jí)：（2）分級(jí)供水時(shí)，應(yīng)注意每級(jí)能否選到合適的水泵，以及水泵機(jī)組的合理搭配，盡可能滿足今后和一段時(shí)間內(nèi)用水量增長的需要。依據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)采用二泵房分二級(jí)供水。二、給水管網(wǎng)定線城市管網(wǎng)定線取決于城市的平面布置，供水區(qū)的地形，水源和水塔的的位置，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，管線一般敷設(shè)在街道下，以滿足供水要求為前提，盡可能縮短管線長度；形狀隨城市總平面布置圖而定；宜樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)相結(jié)合的形式，且使管線均勻地分布于整個(gè)給水區(qū)。在定線前需熟悉地形圖，明確水源、水廠、水塔設(shè)計(jì)位置以及各大用戶的位置，由于管網(wǎng)定線不僅關(guān)系著供水安全，也影響著管網(wǎng)造價(jià)，

5、因此定線時(shí)需要慎重考慮。水塔應(yīng)盡量置于城市較高地區(qū)。以減少水塔高度；此外應(yīng)盡可能靠近大用水戶，以便在最大轉(zhuǎn)輸時(shí)減少水塔至該處的連接管中的水頭損失，從而減少水塔高度，水塔在管網(wǎng)中有重要作用，它的目標(biāo)又很明顯，故選擇水塔位置時(shí)，需考慮防空、整個(gè)城市規(guī)劃及美觀等問題。管網(wǎng)定線的基本原則是：l 干管應(yīng)通過兩側(cè)負(fù)荷較大的用水區(qū)，并以最短距離向用戶送水。l 靠近道路、公路，以便于施工及維修。l 利于發(fā)展，并考慮分期修建的可能性。l 干管盡量沿高地布置，使管道內(nèi)壓力較小，而配水管壓力則更高些。l 注意與其他管線交叉時(shí)平面與立面相隔間距的規(guī)定與要求。按照布管原則進(jìn)行：干管的延伸和二泵房輸水到水塔、大用水戶的水

6、流方向一致，以水流方向?yàn)榛鶞?zhǔn)平行布置干管，以最短的距離到達(dá)用水戶；干管間距500-800米，聯(lián)絡(luò)管間距800-1000米；枝狀和環(huán)狀相結(jié)合；單管和雙管相結(jié)合；給水管網(wǎng)定線草圖如圖所示：（記得加附圖）三、設(shè)計(jì)用水量1、最高日設(shè)計(jì)用水量：城市最高日用水兩包括綜合用水、工業(yè)生產(chǎn)用水及職工生活用水及淋浴用水、澆灑道路和綠化用水、未預(yù)見用水和管網(wǎng)漏失水量。綜合生活用水量：城北區(qū)近期規(guī)劃人口8萬人，用水普及率預(yù)計(jì)100，綜合用水量標(biāo)準(zhǔn)采用300L/cap·d則最高日綜合生活用水量：Q1=300×80000×100%=24000000L/d=24000(m3/d)工業(yè)企業(yè)用水量

7、：由資料知，甲企業(yè)用水量（含工業(yè)企業(yè)職工生活用水和生產(chǎn)用水）為3000m3/d，則Q2+Q3=3000m3/d=34.72L/s澆灑道路和綠化用水量：由資料知：Q4=0。未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量：Q5=（15%-25%）×（Q1+Q2+Q3+Q4）， 這里取20%，則Q5=20%×（24000+3000）m3/d=5400m3/d。消防用水量：根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范該城市消防用水量定額為35L/s，同時(shí)火災(zāi)次數(shù)為2次。故城市消防用水量為：Q6=35×2=70L/s 所以：最高日設(shè)計(jì)用水量為：Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=24000+3000+0+5400=32

8、400m3/d。取Qd=33000 m3/d2、 最高日用水量變化情況城市生活用水量變化情況如下表：時(shí)間01122334455667788991010111112用水量1.100.700.901.101.303.916.615.847.046.697.177.31時(shí)間121313141415151616171718181919202021212222232324用水量6.625.233.594.764.245.996.975.663.052.011.420.79根據(jù)“用水量計(jì)算表”繪制最大日用水量變化曲線（見下圖）3、 最高日最高時(shí)設(shè)計(jì)用水量 一級(jí)泵站全天運(yùn)轉(zhuǎn)，流量為最高日用水量的4.17；二

9、級(jí)泵站分兩級(jí)供水：第一級(jí)從21時(shí)到5時(shí)，供水量為1.16%，第二級(jí)從5時(shí)到21時(shí)，供水量為5.67%，最高日泵站總的供水量為：1.16%×8+5.67%×16=100%，從表中可以得知，城市最高日用水有兩個(gè)高峰：一是早上8:00-12:00，一是下午17：00-20:00，最高時(shí)用水量是在上午11:00-12:00，為全天的7.31%。則時(shí)變化系數(shù)為Kh=7.31%/4.17%=1.75.故，最高日最高時(shí)用水量為：QhKh ×d/86.4=1.75×33000/86.4=668.4L/s。4、計(jì)算二泵房、水塔、管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量由最高日設(shè)計(jì)用水量為33000m

10、3/d，且管網(wǎng)中設(shè)置有水塔，則:二泵房的設(shè)計(jì)供水流量為：33000×5.67%×1000/3600=519.75L/s。水塔的設(shè)計(jì)供水流量為：33000×（7.31%-5.67%）×1000/3600=150.3L/s。5、計(jì)算清水池設(shè)計(jì)容積和水塔設(shè)計(jì)容積 由用水量變化曲線與分級(jí)供水線求得清水池與水塔的調(diào)劑容積，如下表：清水池與水塔調(diào)節(jié)容積計(jì)算時(shí)間給水處理供水量（%）二級(jí)（供水）泵站供水量（%）清水池調(diào)節(jié)容積計(jì)算設(shè)置水塔（%）水塔調(diào)節(jié)容積計(jì)算(%)設(shè)置水塔不設(shè)水塔（1）（2）（3）（4）（2）-（3）（3）-（4）0-14.171.161.103.013

11、.010.060.06124.171.160.703.016.020.460.52234.161.160.903.009.020.260.78344.171.161.103.0112.030.060.84454.171.161.303.0115.04-0.140.70564.165.673.91-1.5113.531.762.46674.175.676.61-1.5012.03-0.941.52784.175.675.84-1.5010.53-0.171.35894.165.677.04-1.519.02-1.37-0.029104.175.676.69-1.507.52-1.02-1.041

12、0114.175.677.17-1.506.02-1.50-2.5411124.165.677.31-1.514.51-1.64-4.1812134.175.676.62-1.503.01-0.95-5.1313-144.175.675.23-1.501.510.44-4.6914-154.165.673.59-1.510.002.08-2.6115-164.175.674.76-1.50-1.500.91-1.7016-174.175.674.24-1.50-3.001.43-0.2717-184.165.675.99-1.51-4.51-0.32-0.5918-194.175.676.97

13、-1.50-6.01-1.30-1.8919-204.175.675.66-1.50-7.510.01-1.8820-214.165.673.05-1.51-9.022.620.7421-224.171.162.013.01-6.01-0.85-0.1122-234.171.161.423.01-3.00-0.26-0.3723-244.161.160.793.000.000.370.00合計(jì)100.0100.00100.00調(diào)節(jié)容積=24.06調(diào)節(jié)容積=7.59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為： W=W1+W2+W3+W4 其中：W清水池總?cè)莘em3； W1調(diào)節(jié)容

14、積；m； W消防儲(chǔ)水量m，按2小時(shí)火災(zāi)延續(xù)時(shí)間計(jì)算； W3水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10%計(jì)算，W4安全貯量按W1+W2+W3取整后計(jì)算。 在缺乏資料時(shí)，一般清水池設(shè)計(jì)容積可按最高日用水量的10%-20%計(jì)算，這里取15%。故本次設(shè)計(jì)的清水池容積為：W=33000×15%=4950m3水塔除了貯存調(diào)節(jié)容積用水量以外，還需貯存室內(nèi)消防用水量，因此，水塔設(shè)計(jì)有效容積為: W=W1+W2其中： W1-水塔調(diào)節(jié)容積 W2-室內(nèi)消防貯備水量，按10分鐘室內(nèi)消防用水量計(jì)算。 在缺乏資料時(shí)，一般水塔容積可按最高日用水量的2.5%-3%至5%-6%計(jì)算，城市用水量最大時(shí)取低

15、值。這里取5%，故水塔設(shè)計(jì)容積為W=33000×5%=1650m3四、管材的選擇選擇陶土管道作為輸水管道（Cw=110）五、管網(wǎng)水力計(jì)算1、集中用水量集中用水量主要為工廠的生產(chǎn)用水量和職工生活用水量，當(dāng)工人淋浴時(shí)間與最大時(shí)供水重合時(shí)淋浴用水也應(yīng)該計(jì)入集中用水量，否則不計(jì)入集中用水量。從城市資料用水量變化情況表中可知：最大時(shí)集中用水量為甲企業(yè)的總用水量3000m3/d=34.72L/s。節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算 由管網(wǎng)定線草圖得各管段長度和配水長度，如下表：管段編號(hào)1234567管段長度（m)500100010007507507501000配水長度（m)05005003757503751000管段

16、編號(hào)891011121314管段長度（m)100075075075010001000200配水長度（m)10003757503755005000 比流量的計(jì)算：ql=（Qh-qi）/L =（668.4-34.72）/（500×4+375×4+750×2+1000×2）=0.091L/s其中：Qh為最高日最大時(shí)用水量 L/s qi為大用戶集中流量L/s L管網(wǎng)總的有效長度 m。沿線流量計(jì)算：qi-jq si-j i-j有效長度（m）； q l比流量 。計(jì)算見下表：最高時(shí)管段沿線流量分配與節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量管段或者節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)管段配水長度(m)管段沿線流量(L/s)節(jié)

17、點(diǎn)設(shè)計(jì)流量(L/s)集中流量沿線流量供水流量節(jié)點(diǎn)流量100.00-0.00519.75-519.75250045.5-39.82-39.82350045.5-79.63-79.63437534.13-39.82-31.15575068.26-79.63-97.90637534.13-159.26-124.607100091.034.7279.63-114.358100091.0-39.82-62.30937534.13-79.63-123.721075068.26-39.82-44.501137534.13-0.00150.3-120.001250045.5-1350045.5-1400.00

18、-合計(jì)7000623.0034.72637.06670.050.00 初分配流量:下圖所示2、確定管徑、水頭損失及流速管徑與設(shè)計(jì)流量的關(guān)系：qAv2v；D（4q/v）1/2公式中 ：D管段管徑，m； q管段計(jì)算流量，m/s； A管段過水?dāng)嗝婷娣e，m v設(shè)計(jì)流速，m/s；根據(jù)規(guī)范，最大設(shè)計(jì)流速不應(yīng)超過2.53.0m/s，最小設(shè)計(jì)流速不得小于0.6m/s。經(jīng)濟(jì)流速的選取要求如下表：管徑（mm ）平均經(jīng)濟(jì)流速（m/s）管徑平均經(jīng)濟(jì)流速（m/s）1004000.60.94000.91.4 由初分配流量圖得知，管段經(jīng)濟(jì)流速的選取見下表的三行，其中管段【1】【2】【4】【5】【7】【13】【14】由于設(shè)計(jì)

19、流量大，則采用較高經(jīng)濟(jì)流速；管段【11】雖然流量不太大，但它與供水方向垂直，對(duì)電費(fèi)影響較小，可以采用較高經(jīng)濟(jì)流速；【3】【8】管段設(shè)計(jì)流量中等，采用中等經(jīng)濟(jì)流速；【4】【6】【9】【10】管段設(shè)計(jì)流量很小，故采用較小的經(jīng)濟(jì)流速；【6】管段很特殊，考慮到水塔轉(zhuǎn)輸流量必須經(jīng)過此管段，所以直接選取200mm管徑。管段【1】和【14】均為輸水管，為了提高供水可靠性，采用并列雙管，根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速計(jì)算出管徑后，按就近原則選取標(biāo)準(zhǔn)管徑。管段編號(hào)1234567891011121314設(shè)計(jì)流量L/s519.75239.9754.25239.97106.0914.43137.3454.1723.0020.0044.

20、0316.8266.45150.3經(jīng)濟(jì)流速m/s1.21.10.81.11.10.61.10.80.60.60.90.81.01.1計(jì)算管徑mm742527294527351-399293220206250164291417設(shè)計(jì)管徑mm700×2500300500400200400300200300200200300400×23、 管網(wǎng)平差計(jì)算4、 計(jì)算各節(jié)點(diǎn)水壓和自由水頭(1)、設(shè)計(jì)工況水力分析 為了滿足水力分析前提條件，將管段【1】暫時(shí)刪除，其管段流量并列到節(jié)點(diǎn)（2）上得Q2=519.75+39.82=479.93（L/s）。同時(shí)，假定節(jié)點(diǎn)（4）為控制點(diǎn)，其節(jié)點(diǎn)水頭為服

21、務(wù)水頭，即H9=0+28=28m。水力分析采用海曾-威廉公式計(jì)算水頭損失，Cw=110。數(shù)據(jù)結(jié)果見下表：管段或節(jié)點(diǎn)編號(hào)2345678910111213管段流量L/s247.2056.68232.71110.9018.59124.5758.0428.5218.1737.7211.3072.76管內(nèi)流速m/s1.260.81.190.880.590.990.820.910.261.20.361.03管段壓降m3.893.062.611.962.103.243.194.630.287.771.114.85節(jié)點(diǎn)水頭m139.00140.43142.24136.86134.70139.94134.901

22、32.60136.5128.82-地面標(biāo)高m105.4106.5107.3105.8106.7107.6105.8106.7107.8137.02-自由水頭m33.6733.9334.9431.0628.0032.3429.1025.9027.71-（2）、控制點(diǎn)與各節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)水頭的確定在水頭分析時(shí)，假定節(jié)點(diǎn)（4）為控制點(diǎn)，但經(jīng)過水力分析后，比較節(jié)點(diǎn)水頭與服務(wù)水頭，或比較節(jié)點(diǎn)自由水壓與要求水壓，可見節(jié)點(diǎn)（9）和（10）的用水壓力要求不能滿足，說明節(jié)點(diǎn)（4）不是真正的控制點(diǎn)。比較按假定控制點(diǎn)確定的節(jié)點(diǎn)與服務(wù)水頭，可以得到各節(jié)點(diǎn)供應(yīng)差額，差額最大的節(jié)點(diǎn)就是用水壓力最難滿足的節(jié)點(diǎn)。由表格數(shù)據(jù)得最大差額

23、為2.10m，所有節(jié)點(diǎn)水頭加上此值，可使用水壓要求全部得到滿足，而管段壓降未變，能量方程組仍滿足，自由水壓也應(yīng)同時(shí)加上此值。計(jì)算過程見下表：節(jié)點(diǎn)編號(hào)1234567891011節(jié)點(diǎn)水頭m-33.6733.9334.9431.0628.0032.3429.1025. 9027.7128.82服務(wù)水頭m-28.0028.0028.0028.0028.0028.0028.0028.0028.00-供應(yīng)差額-5.67-5.93-6.94-3.060.0-4.341.102.100.09-節(jié)點(diǎn)水頭調(diào)整10139.00140.43142.24136.86134.70139.94134.90132.60136

24、.51地面標(biāo)高-105.4106.5107.3105.8106.7107.6105.8106.7107.8137.02自由水頭-35.7736.0337.0433.1630.1034.4431.2028.0029.81-5、管網(wǎng)實(shí)際水頭如圖所示6、泵站揚(yáng)程與水塔高度設(shè)計(jì)（1） 在完成設(shè)計(jì)工況水力分析以后，泵站揚(yáng)程直接可以根據(jù)其所在的管段水利特性確定。即可由下式計(jì)算得到： Hpi=(Hti-HFi)+kqin*li/Dim 式中：Hpi -泵站揚(yáng)程， HFi-管段起端節(jié)點(diǎn)水頭， Hti-管段末端節(jié)點(diǎn)水頭， kqin*li/Dim -總水頭損失式中取節(jié)點(diǎn)（1）水頭H=10m故有上述數(shù)據(jù)計(jì)算得泵站揚(yáng)