給水管網(wǎng)設計

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、二級泵房供水方式2、 給水管網(wǎng)定線3、 設計用水量 1、最高日設計用水量 2、最高日用水量變化情況 3、最高日最高時設計用水量 4、計算二泵房、水塔、管網(wǎng)設計流量 5、計算清水池設計容積和水塔設計容積四、管材的選擇五、管網(wǎng)水力計算六、校核水力計算 給水管網(wǎng)課程設計一、 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)。本設計城市規(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，且管道鋪設所需距離較長，本設計選擇單水源給水系統(tǒng)。從設計施工費用等方面考慮，單水源統(tǒng)一給水系統(tǒng)的投資也相對較小，較為經(jīng)濟。綜上所訴，本設計采用單水源統(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，當管中某一段管線損壞時，在該管段以后的所有管線就會斷水。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，可以關閉附近的閥門是和其余管線隔開，以進行檢修，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期經(jīng)濟的發(fā)展，本實例仍然采用環(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)末端設置對置水塔，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供水的辦法，分級供水的原則是：（1）泵站各級供水線盡量接近用水線，以減小水塔的調(diào)節(jié)

4、容積，分級輸一般不多于三級：（2）分級供水時，應注意每級能否選到合適的水泵，以及水泵機組的合理搭配，盡可能滿足今后和一段時間內(nèi)用水量增長的需要。依據(jù)以上原則，本設計采用二泵房分二級供水。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給水區(qū)。在定線前需熟悉地形圖，明確水源、水廠、水塔設計位置以及各大用戶的位置，由于管網(wǎng)定線不僅關系著供水安全，也影響著管網(wǎng)造價，

5、因此定線時需要慎重考慮。水塔應盡量置于城市較高地區(qū)。以減少水塔高度；此外應盡可能靠近大用水戶，以便在最大轉(zhuǎn)輸時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，它的目標又很明顯，故選擇水塔位置時，需考慮防空、整個城市規(guī)劃及美觀等問題。管網(wǎng)定線的基本原則是：l 干管應通過兩側(cè)負荷較大的用水區(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平面與立面相隔間距的規(guī)定與要求。按照布管原則進行：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，以水流方向為基準平行布置干管，以最短的距離到達用水戶；干管間距500-800米，聯(lián)絡管間距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、設計用水量1、最高日設計用水量：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，用水普及率預計100，綜合用水量標準采用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)建筑設計防火規(guī)范該城市消防用水量定額為35L/s，同時火災次數(shù)為2次。故城市消防用水量為：Q6=35×2=70L/s 所以：最高日設計用水量為：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：時間01122334455667788991010111112用水量1.100.700.901.101.303.916.615.847.046.697.177.31時間121313141415151616171718181919202021212222232324用水量6.625.233.594.764.245.996.975.663.052.011.420.79根據(jù)“用水量計算表”繪制最大日用水量變化曲線（見下圖）3、 最高日最高時設計用水量 一級泵站全天運轉(zhuǎn)，流量為最高日用水量的4.17；二

9、級泵站分兩級供水：第一級從21時到5時，供水量為1.16%，第二級從5時到21時，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高峰：一是早上8:00-12:00，一是下午17：00-20:00，最高時用水量是在上午11:00-12:00，為全天的7.31%。則時變化系數(shù)為Kh=7.31%/4.17%=1.75.故，最高日最高時用水量為：QhKh ×d/86.4=1.75×33000/86.4=668.4L/s。4、計算二泵房、水塔、管網(wǎng)設計流量由最高日設計用水量為33000m

10、3/d，且管網(wǎng)中設置有水塔，則:二泵房的設計供水流量為：33000×5.67%×1000/3600=519.75L/s。水塔的設計供水流量為：33000×（7.31%-5.67%）×1000/3600=150.3L/s。5、計算清水池設計容積和水塔設計容積 由用水量變化曲線與分級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)容積計算時間給水處理供水量（%）二級（供水）泵站供水量（%）清水池調(diào)節(jié)容積計算設置水塔（%）水塔調(diào)節(jié)容積計算(%)設置水塔不設水塔（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消防儲水量m，按2小時火災延續(xù)時間計算； 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%計算，W4安全貯量按W1+W2+W3取整后計算。 在缺乏資料時，一般清水池設計容積可按最高日用水量的10%-20%計算，這里取15%。故本次設計的清水池容積為：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，水塔設計有效容積為: 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)消防用水量計算。 在缺乏資料時，一般水塔容積可按最高日用水量的2.5%-3%至5%-6%計算，城市用水量最大時取低

15、值。這里取5%，故水塔設計容積為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，當工人淋浴時間與最大時供水重合時淋浴用水也應該計入集中用水量，否則不計入集中用水量。從城市資料用水量變化情況表中可知：最大時集中用水量為甲企業(yè)的總用水量3000m3/d=34.72L/s。節(jié)點流量計算 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1234567管段長度（m)500100010007507507501000配水長度（m)05005003757503751000管段

16、編號891011121314管段長度（m)100075075075010001000200配水長度（m)10003757503755005000 比流量的計算：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。沿線流量計算：qi-jq si-j i-j有效長度（m）； q l比流量 。計算見下表：最高時管段沿線流量分配與節(jié)點設計流量管段或者節(jié)點標號管段配水長度(m)管段沿線流量(L/s)節(jié)

17、點設計流量(L/s)集中流量沿線流量供水流量節(jié)點流量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計流量的關系：qAv2v；D（4q/v）1/2公式中 ：D管段管徑，m； q管段計算流量，m/s； A管段過水斷面面積，m v設計流速，m/s；根據(jù)規(guī)范，最大設計流速不應超過2.53.0m/s，最小設計流速不得小于0.6m/s。經(jīng)濟流速的選取要求如下表：管徑（mm ）平均經(jīng)濟流速（m/s）管徑平均經(jīng)濟流速（m/s）1004000.60.94000.91.4 由初分配流量圖得知，管段經(jīng)濟流速的選取見下表的三行，其中管段【1】【2】【4】【5】【7】【13】【14】由于設計

19、流量大，則采用較高經(jīng)濟流速；管段【11】雖然流量不太大，但它與供水方向垂直，對電費影響較小，可以采用較高經(jīng)濟流速；【3】【8】管段設計流量中等，采用中等經(jīng)濟流速；【4】【6】【9】【10】管段設計流量很小，故采用較小的經(jīng)濟流速；【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)濟流速計算出管徑后，按就近原則選取標準管徑。管段編號1234567891011121314設計流量L/s519.75239.9754.25239.97106.0914.43137.3454.1723.0020.0044.

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

21、務水頭，即H9=0+28=28m。水力分析采用海曾-威廉公式計算水頭損失，Cw=110。數(shù)據(jù)結(jié)果見下表：管段或節(jié)點編號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)點水頭m139.00140.43142.24136.86134.70139.94134.901

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

23、為2.10m，所有節(jié)點水頭加上此值，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，自由水壓也應同時加上此值。計算過程見下表：節(jié)點編號1234567891011節(jié)點水頭m-33.6733.9334.9431.0628.0032.3429.1025. 9027.7128.82服務水頭m-28.0028.0028.0028.0028.0028.0028.0028.0028.00-供應差額-5.67-5.93-6.94-3.060.0-4.341.102.100.09-節(jié)點水頭調(diào)整10139.00140.43142.24136.86134.70139.94134.90132.60136

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