《給水管道工程》課程設(shè)計說明書

1、給水管道工程課程設(shè)計說明書第一部分設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計項目某市給水管網(wǎng)課程設(shè)計二、設(shè)計任務(wù)根據(jù)所給資料，完成下列任務(wù)：1、進行輸配水系統(tǒng)布置，包括確定輸水管、干管網(wǎng)、調(diào)節(jié)水池（如果設(shè)置的話）的位置 和管網(wǎng)主要附件布置；2、求管網(wǎng)、輸水管、二級泵站的設(shè)計用水量與調(diào)節(jié)水池的容積；3、計算確定輸水管和管網(wǎng)各管段管徑；4、進行管網(wǎng)水力計算；5、確定二級泵站的設(shè)計揚程，如果有水塔，確定水塔的設(shè)計高度；6確定二級泵站內(nèi)水泵的型號與臺數(shù)（包括備用泵），并說明泵站在各種用水情況下的 調(diào)度情況；7、畫出管網(wǎng)內(nèi)46個復(fù)雜的節(jié)點詳圖。三、設(shè)計資料1、某市規(guī)劃平面圖一張2、某市規(guī)劃資料某市位于湖南的東部，瀕臨湘江。近期

2、規(guī)劃年限為 5年，人口數(shù)為 10萬，城區(qū)大部 分房屋建筑控制在6層。全市內(nèi)只有兩家用水量較大的工業(yè)企業(yè)，其用水量及其它情況詳見 表 1 1 O表11工業(yè)企業(yè)近期規(guī)劃資料_企業(yè)項目121 .企業(yè)用水量（m3/d）24003600工業(yè)用水對水質(zhì)要求同生活飲用水同生活飲用水工業(yè)用水對水壓要求不小于24米不小于24米2.工廠房屋耐火等級-二工廠生產(chǎn)品危險等級丙乙工廠房屋最大體積（m2）10000 （廠房）5000 （庫房）工廠面積（ha）24203、補充說明 對起點水壓未知的管網(wǎng)，假定經(jīng)濟因素f=0.92,管線造價指數(shù) 為1.8。 工業(yè)企業(yè)每小時耗用生產(chǎn)用水量相同。鐵路車站每天用水量為2000噸，按均

3、勻用水考慮。 不論設(shè)計年限內(nèi)最高日用水量是多少，均假定其用水量變化如表12所示。 城市生活污水和工業(yè)廢水經(jīng)適當(dāng)處理后排入水體下游。河流水量充足，能作給水水源,水廠位置如平面圖所示。 冰凍深度0.2米，地下水離地面3米其它資料見平面圖表1 2最高日內(nèi)小時用水量變化時間0112233445566778899 1010 1111 12占日用水量比例(%)1.601.471.431.432.364.155.145.696.105.895.075.35時間12 1313 1414 1515 1616 1717 1818 19192020 2121 2222 232324占日用水量比例(%)5.355.3

4、55.275.525.756.035.725.003.192.692.581.87第二部分給水管網(wǎng)設(shè)計流量計算一、用水量計算1、最高日生活用水量計算據(jù)悉湖南屬于第一區(qū)，其設(shè)計人口數(shù)為10萬人，屬于中、小型城市，故取綜合生活污水定額為300L/(cap d) 0.30m最高日澆灑道路和綠地用水量計算：/(cap d)，自來水普及率f=95%，得居住區(qū)最高日生活用水量 為：Q1 =qNf 0.30 100000 95%28500(m3/d)2、最高日工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量計算NO.1企業(yè)的用水量為 2400(m3/d)，NO.2企業(yè)的用水量為3600(m3/d)，火車站的用水量為200

5、0(m3/d)，由此可得工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量為：3Q22400+360020008000(m /d)=92.59( L / s)經(jīng)量取道路總面積為215.73 ha,其澆灑道路用水量和大面積綠化用水量計算如下：(1) 澆灑道路的用水量面積按道路面積的50%計算，并取澆灑道路用水量為1.3( L/m2)計算，每天澆灑2次，則澆灑道路用水量為：21 5.76 1 04 1.3 1 0 3 2 50%=2804.88 (m3/d)綠化用水量面積按道路面積的15%計算，并取綠化用水量為1.8L/(d m2)，則綠化(含 公園)用水量為：433215.76 101.8 1015%582.5

6、5(m /d)(3)公園面積為 9.58ha，其用水量也按公園面積的15%計算，并取綠化用水量為1.8L /(d m2)，則公園用水量為：9.58 104 1.8 10-3 15%=25.87 (m3/d)澆灑道路和大面積綠化用水總量為：3Q3 =2804.88+582.55+25.87=3413.30 (m / d)4、城市的未預(yù)見水量及管網(wǎng)漏水量按最高日用水量的23%計算，則在5年的近期規(guī)劃年限內(nèi)，城市最高日用水量為：3Qd= (1+23%) (Q1 +Q2 +Q3) =1.23 (28500+8000+3413.30)=49093.36(m/d)其時變化系數(shù)為：Kh6.1% Qd4.17

7、% Qd1.46最高時用水量為:QhK86.QdX6 49093.36 =829.59 ( L/s )86.45、消防用水量:該城市人口為10萬人，由此可知同一時間內(nèi)火災(zāi)次數(shù)為2次，其每一次滅火用水量為35L/S,故消防用水量為：Qx 2 3570( L/s)管段沿線流量和節(jié)點流量計算1、管網(wǎng)定線根據(jù)城市的整體規(guī)劃平面圖和供水區(qū)的地形，結(jié)合城市的近期規(guī)劃，并考慮遠期發(fā)展的可能，城市主要供水區(qū)布置成環(huán)狀網(wǎng)供水，其邊緣地區(qū)布置成樹狀網(wǎng)供水，遠期亦發(fā)展成環(huán) 狀網(wǎng)供水。即近期采用環(huán)狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)結(jié)合布置的管網(wǎng)形式。其主要供水方向確定為自西向 東供水，并考慮用戶對水量和水壓的要求，在主要供水方向上布置3條

8、干管，其間距滿足500 800m的要求；在干管之間布置連接管，其間距滿足8001000m的要求（結(jié)合城市規(guī)劃和供水區(qū)地形的現(xiàn)狀，允許一些管段稍微超出此范圍）。管網(wǎng)中不設(shè)置水塔。管網(wǎng)平面布置見城市 規(guī)劃藍圖。2、管段總長度管線總長度計算見表21所示：表2 1管段長度計算表管段編號管段長度l（m）計算長度（m）管段編號管段長度1 （m）計算長度（m）1267035013 148858852332532510 15680340341075107511 16680680451040104012 176806805692092013 186806803729029014 1968034048290290

9、15 16106010605929029016 171085108511046023017 181040104031164564518 1988588541264564515 2055027551364564516 2155055061464564517 2234034010 111060106018 2356056011 121085108519 2436018012 131040104025 2618018012 131040104026 27680680管段總長度：22700m，計算管段總長度：21015m。說明：管段12、110、1015、1520、614、1419、1924只有一側(cè)供

10、給用戶用水，其管段長度按一般計算。（2廠級泵站到節(jié)點1的輸水管渠、穿越鐵路的2325管段以及2628處的管段由于兩側(cè)沒有建筑物，故不計入管段的計算(3)管段1112、1116在經(jīng)過公園處的部分管段長度分別為 380m、320m,在計算時理 論上應(yīng)該只取一半計入計算，但考慮到此處流量較小，因而在計算的管段長度時按向兩側(cè)建 筑物的沿線流量計算，其管段不折半而取全長接入計算。2、比流量qs計算采用長度流量計算法，得管段計算總長度為I 21015m，總流量為Qh=829.59L/s，集中流量為 q=8000m 3 / d 92.59L /s，故比流量qs為：qs =Qh- q = 829.59-92.

11、59I =21015=0.03507( L/(m s)3、沿線流量q的計算根據(jù)ql qs l，可得出各管段的沿線流量。具體計算如附表1所示。4、節(jié)點流量q的計算取折減系數(shù) =0.5，根據(jù)q二 ql 0.5 ql，可得出各節(jié)點的流量。具體計算見附表2所示。第三部分清水池容積計算1、由于此城市沒有設(shè)置水塔，因而二級泵站的供水量與管網(wǎng)的用水量時時刻刻保持相等。根據(jù)最高日用水量小時用水量變化表(表1 2)，可以繪制出用水量變化曲線圖(圖 3 1)，根據(jù)用水量變化曲線圖，可以知道管網(wǎng)最高時用水量為Qh1 6.10% 829.59 50.60( L/s)，最低時用 水量為 Qh2 1.43% 829.59

12、11.86(L/s)，故二級 泵站的 最高時 流量為Qh150.60(L/s)，最低時用水量為 Qh2 Qh211.86(L/s)。2、清水池有效容積的計算(1)清水池調(diào)節(jié)容積計算：根據(jù)用水量變化和一級泵站的供水量，確定清水池的調(diào)節(jié)容積W1為:3W =18.89% 49093.36=9273.74( m )(2) 消防貯水量計算：根據(jù)消防用水量Qx=70L/s 252m3 / h，按2h火災(zāi)延續(xù)時間計算，可得出消防貯水量W2為:3W2252 2504(m )%數(shù)分百的量水用日高最占用水量變化曲線765432102-1681012114 丄 618202224時間(h)圖3 1(3) 水廠自用水

13、量計算：8%計算，得水廠自用水量水廠沖洗濾池和沉淀池排泥等生產(chǎn)用水，按最高日用水量的W3為：W38% 49093.363927.47( m3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得：3 w W4 W39273.74504 3927.4713705.21(m )再考慮安全貯水量，可以取清水池的調(diào)節(jié)容積W=15000m3。為保證清洗和檢修時不間斷供水，水廠采用2只容積大小相等的清水池。第四部分管網(wǎng)平差及水力計算1、初始流量分配根據(jù)管網(wǎng)的定線，初步擬定主要供水方向為自西向東，根據(jù)節(jié)點流量在3條干管上分配大致相等的流量，在干管之間的連接管分配較少的流量，起轉(zhuǎn)輸少部分流量的作用。但為了 考慮滿足事故時流量轉(zhuǎn)輸?shù)囊螅涔軓竭m

14、當(dāng)放大。其初始流量分配見附表4所示。2、管徑、水頭損失計算1管道采用混凝土管敷設(shè)，根據(jù)環(huán)狀管網(wǎng)經(jīng)濟管徑公式Dij= （fq；可確定各管段的管徑。已知經(jīng)濟因素f=0.92,管線造價指數(shù) =1.8，再根據(jù)巴甫洛夫斯基公式（當(dāng)阻力系數(shù) n=20.013時，有i 0.001743靜），確定指數(shù)n=2，指數(shù) m=5.33，則有管徑12Dj=（fqj）7（0.92q3）0'14，水頭損失h =0.001743-。其管徑確定和水頭損失計算如D附表4所示。3、最高時用水量管網(wǎng)平差計算為幫助平差計算，采用哈工大的GSPC管網(wǎng)平差軟件進行管網(wǎng)最高時用水量的平差計算， 其條件是保證每環(huán)閉合差的精確度在 0.

15、01之內(nèi)。經(jīng)GSPC軟件平差結(jié)果顯示，經(jīng)過19次迭 代平差后，得到各管段的流速、流量、水頭損失等結(jié)果。其最終的平差結(jié)果如附表5所示。4、消防時用水量管網(wǎng)平差核算選取距離二級泵站較遠且地面標(biāo)高較高的 24節(jié)點為控制點。按每次消防用水 35L/s，同 一時間內(nèi)發(fā)生2次火災(zāi)計算，考慮到安全性和經(jīng)濟性等因素， 設(shè)一次火災(zāi)發(fā)生在控制點25節(jié) 點處，另一次火災(zāi)發(fā)生在具有較大集中流量的 14節(jié)點處。消防用水時，管網(wǎng)中的總流量為：Qx 829.59 70 899.59（L/s），其集中流量為：q 92.59 70 162.59(L/s)，因而比流量為：qs Qq899.59 血59 0.03507(L/s)l

16、21015消防時的比流量qs同最高用水時的比流量qs 致，因而當(dāng)其增加消防時流量時，其他可以采用最高用水時的數(shù)據(jù)進行計算。此后仍采用哈工大的GSPC管網(wǎng)平差軟件進行消防時用水量的平差計算，其條件仍是保 證每環(huán)的閉合差精確度在0.01之內(nèi)。經(jīng)GSPC軟件平差結(jié)果顯示，經(jīng)過15次迭代平差后, 得到各管段的流量、流速、水頭損失等結(jié)果。其最終的平差結(jié)果如附表7所示。第五部分二級泵站中泵的選擇一、最高用水時二級泵站的流量和揚程1、確定各節(jié)點的自由水頭根據(jù)藍圖紙，可以確定各節(jié)點的地面標(biāo)高值，由此根據(jù)控制點24節(jié)點所需的水壓為28m 考慮，可以推出其他各節(jié)點的水壓。在推出25、26、27節(jié)點水壓時，需要計算

17、管段2325的水頭損失。其計算過程如下：1 管段2325穿越鐵路，管長為565m，流量為30.16L/S，按經(jīng)濟管徑公式Dij =(fq；1)*計算得出管徑D為：D (fq3)0'14(0.92 0.030163)0'140.227(m)227(mm)考慮到此處的管段穿越鐵路，為保證供水的安全可靠性，減少維護管理的困難，故將2325管段的管徑適當(dāng)放大，取管徑為350mm。此時仍由巴甫洛夫斯基公式可得其水頭損失 0為:0.0017430.00174320.030160.3產(chǎn)5650.24( m)節(jié)點水壓表如附表8所示。由各節(jié)點水壓的附表8可知，其他各點的水壓均在28.00m以上，

18、均滿足6層建筑的水壓 要求。故控制點確定為24節(jié)點。2、確定二級泵站與控制點之間的水頭損失由消防時流量校核知，離二級泵站較遠且地面標(biāo)高較高的24節(jié)點確定為管網(wǎng)的控制點。又該城市大部分房屋建筑控制在 6層，因此控制點24處的服務(wù)水頭為28.00m。由此可以推 算出二級泵站處的水壓值。其過程如下：(1)輸水管渠管徑和水頭損失的確定從二級泵站到輸水管網(wǎng)的輸水管渠選定為兩條，每條長度為800 m。為保證事故時供水的可靠性，兩條輸水管渠之間設(shè)置連接管，從而每條輸水管渠的流量為：1Q=3 829.59=414.80( L/s)1據(jù)此根據(jù)環(huán)狀管網(wǎng)經(jīng)濟管徑公式 D (fQn 1)可以計算出輸水管渠的管徑為：D

19、1 (fQ3)0.14 (0.92 0.41483)0-14 0.684(m) 684(mm)1此外，根據(jù)消防時的流量 Q=- 899.59=449.80( L / s)亦可計算出經(jīng)濟管徑為：D2 (fQ3)0-14 (0.92 0.44983)0-14 0.707(m) 707(mm)根據(jù)最高用水時和消防時用水所計算得出的管徑，再考慮標(biāo)準(zhǔn)管徑的規(guī)格，選取輸水管 渠管徑為700mm兩條輸水管由巴甫洛夫斯基公式得:0.41482 _5 33 =0.002010.721 0.001743-=0.001743D從而輸水管渠的水頭損失h1為：h22 i l 2 0.00201 800(2)控制點到節(jié)點

20、1處水頭損失的確定從控制點到節(jié)點1的水頭損失，取1 101516171819 24和1 2 3 4 561419 24兩條管道的平均值，故其水頭損失 h3為：1h3= -(0.61+1.11+2.67+1.90+1.56+1.10+0.95+0.43+1.85+1.84+1.81+0.95+1.17 )+0.16=9.14 ( m)2綜上可知，二級泵站與控制點24之間的水頭損失為：h h2 h33.219.1412.35(m)3、確定二級泵站的水壓從控制點確定二級泵站的水壓 H為：H Hc h (Z Zc)28.00 12.35 (132.80 138.62)46.17( m)再考慮二級泵站內(nèi)

21、的水頭損失，取為1.80m，以及安全水頭取2.00m，可以確定二級泵站的揚程為：Hp = H +1.80+2.00=46.17+1.80+2.00=49.97( m)根據(jù)上面的計算得知，最高用水時二級泵站的揚程為49.97m,流量為829.59L/S二、消防時二級泵站的流量和揚程1、消防時，控制點24處所需的水壓為10.00m，由此計算得出各節(jié)點的水壓，節(jié)點水壓值如附表8所示由附表8可知，其余各節(jié)點的水壓均滿足 10.00m的消防水壓要求。2、計算輸水管渠的水頭損失根據(jù)巴甫洛夫斯基公式，可以計算出從二級泵站到管網(wǎng)節(jié)點1處的水頭損失為:2O.。01743 靜=0.00174320.44980.7

22、5.33=0.00236從而輸水管渠的水頭損失h|為:h 2 i l 2 0.00236 800 3.78（m）3、控制點到節(jié)點1處水頭損失的確定從控制點到節(jié)點1的水頭損失，亦取1 10151617181924和1 2345 61419 24兩條管道的平均值，故其水頭損失h2為：1h2 = -（0.70+1.21+3.11+2.46+2.58+3.21+1.12+0.51+2.25+2.40+2.81+1.96+2.14 ）+0.73=13.96（ m）2綜上可知，節(jié)點1與控制點24之間的水頭損失為：h hh2 3.78 13.96 17.74（m）4、確定二級泵站的水壓從控制點確定二級泵站的

23、水壓H p為：Hp Hc h （Z Zc）10.00 17.74 （132.80 138.62）33.55（m）再考慮二級泵站內(nèi)的水頭損失，取為1.80m，以及安全水頭取2.00m，可以確定二級泵站的揚程為：Hp =H +1.80+2.00=33.68+1.80+2.00=37.48（n）根據(jù)上面的計算得知，消防時二級泵站的流量為899.59L/S，揚程為37.48m三、選泵由此查給水排水設(shè)計手冊采用四用一備共選定 5臺同一型號的單級雙吸式離心泵:圖5 1圖例如右圖所示350S44。其主要性能參數(shù)如下表5 1所示表5 1二級泵站水泵的選擇型號流量（L/s）揚程（m）轉(zhuǎn)速n（r/min）軸功率（kw）電機型號電機功率（kw）效率（%）臺數(shù)（臺）備注350S4427035041050 44371450164177.6189Y355M-422081 87795四用一備其特性曲線圖如下圖51所示:350S44型號泵的性能曲線圖圖5 1H (m)效畢() p Ckv.li)3f2502903303704100 <L/s)330S44說明：在最高用水時區(qū)段，流量為 829.59L/S，揚程為49.97m,因此開啟四臺350S44型 號的單級雙吸式離心泵。在消防用水時，流量為 899.59,揚程為37.48m，因此開啟3臺350S44型號的單級雙吸 式離心泵。