給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、目 錄1 設(shè)計(jì)原始資料2 設(shè)計(jì)用水量2.1 最高日用水量2.2 最高日最高時(shí)用水量2.3 消防時(shí)用水量2.4 事故時(shí)用水量3 管網(wǎng)定線3.1 管網(wǎng)定線原則3.2 管線布置及最不利點(diǎn)的選擇4 流量分配4.1 流量分配原則4.2 流量分配結(jié)果5 管徑及水頭損失計(jì)算5.1 管徑的確定5.2 水頭損失計(jì)算公式選擇6 管網(wǎng)平差計(jì)算6.1 最高用水時(shí)6.2 消防時(shí)6.3 事故時(shí)7 確定水泵揚(yáng)程、選泵及計(jì)算各節(jié)點(diǎn)水壓7.1 最高用水時(shí)7.2 水防時(shí)7.3 事故時(shí) 8 材料統(tǒng)計(jì)表附錄 附錄1 附錄2參考文獻(xiàn)1 設(shè)計(jì)原始資料上海郊區(qū)某城鎮(zhèn)規(guī)劃有居民20萬人，用水普及率按98.5%計(jì)，城區(qū)布置如城區(qū)規(guī)劃圖所示，城

2、區(qū)地形平坦，地面標(biāo)高均為21.00米。現(xiàn)在城區(qū)西南角建一西區(qū)水廠，東南角建一東區(qū)水廠，兩水廠最高日產(chǎn)水量分別占總用水量的一定比例，東區(qū)水廠占70%，西區(qū)水廠占30%，清水池最低水位18.00米。要求管網(wǎng)干管上最不利點(diǎn)最小服務(wù)水頭為28.00米，消防時(shí)最低水壓不小于10.00米。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，城區(qū)集中用水量見表1；最高日每小時(shí)用水量變化見表2。城鎮(zhèn)道路面積為（實(shí)測） ；街坊綠化面積達(dá)25%。 工業(yè)用水量統(tǒng)計(jì)表 表1單 位水 量(T/H)班制單 位水 量(T/H)班制農(nóng)橋予制廠152航運(yùn)社53人民綜合廠201糧食局51汽車運(yùn)輸公司103釀造廠303南橋機(jī)械五金廠252軋化廠402農(nóng)機(jī)廠301疏菜公

3、司52供電所51印刷廠103船廠303游泳池302化肥廠601招待所253運(yùn)輸公司51江海飲料廠203汽車站53消防隊(duì)53建筑公司51浴池152最高日每小時(shí)用水量變化 表2時(shí)間01122334455667788991010111112用水量(%)1.691.601.591.511.601.702.854.545.035.345.535.61時(shí)間121313141415151616171718181919202021212222232324用水量(%)5.795.755.735.795.976.348.027.744.651.971.881.782 設(shè)計(jì)用水量2.1 最高日用水量最高日用水量包括

4、：綜合生活用水量Q1、工業(yè)企業(yè)用水量Q2、澆灑道路和綠地用水量Q3、城市的未預(yù)見用水量Q4、管網(wǎng)漏失水量Q5。1) 綜合生活用水量Q1：Q1=qNf (m3/d)式中q：最高日生活用水量定額，m3/（d人)；N：設(shè)計(jì)年限內(nèi)計(jì)劃人口數(shù)；f：自來水普及率，%。 由設(shè)計(jì)資料知：N200000人 f=98.5% 查閱綜合生活用水定額表：上海郊區(qū)楓洋鎮(zhèn)屬一區(qū)中小城市最高日用水量定額為220370L/(capd)。選取300L/(capd)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算則：Q1300×200000×98.5%/100059100m3/d2) 工業(yè)企業(yè)用水量Q2：按每班8小時(shí)計(jì)算，各單位用水量見下表：單

5、位水 量(T/H)班制用水量T/d用水量L/s單 位水 量(T/H)班制用水量T/d用水量L/s農(nóng)橋予制廠1522402.78 航運(yùn)社531201.39人民綜合廠2011601.85 糧食局51400.46汽車運(yùn)輸公司1032402.78 釀造廠3037208.32南橋機(jī)械五金廠2524004.63 軋花廠4026407.41農(nóng)機(jī)廠3012402.78 疏菜公司52800.93供電所51400.46 印刷廠1032402.78船廠3037208.33 游泳池3024805.56化肥廠6014805.56 招待所2536006.94運(yùn)輸公司51400.46 江海飲料廠2034805.56汽車站5

6、31201.39 消防隊(duì)531201.39建筑公司51400.46 浴池1522402.78總計(jì)工業(yè)企業(yè)用水量Q26480 (T/d)，即6480 m3/d75L/s。3) 澆灑道路和綠地用水量Q3通過測量得到街區(qū)面積為3692893.423;道路面積330864.343.澆灑道路用水量可按澆灑面積以2.03.0L/(m2d)計(jì)算；澆灑綠地用水可按澆灑面積以1.03.0 L/(m2d)計(jì)算。本次計(jì)算前者取2.0 L/(m2d)，后者取2.0L/(m2d)。Q3=2.0×330864.343+2.0×3692893.423×25%=2508.18m3/d4) 城市的

7、未預(yù)見用水量Q4Q4=(10%12%)( Q1+ Q2+ Q3)=10%×(59100+6480+2508.18)=6788.84m3/d5) 管網(wǎng)漏失水量Q5Q5=(8%12%)( Q1+ Q2+ Q3+ Q4) =10%×（59100+6480+2508.18+6788.84)=7467.72 m3/d最高日用水量QdQ1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5 59100+6480+2508.18+6788.84+7467.7282144.93m3/d2.2 最高日最高時(shí)用水量Qh由最高日每小時(shí)用水量變化表知，最高時(shí)為1819h，占全天用水量的8.02%則可求得Kh=8.02

8、/4.17=1.92Qh=KhQd/86.41828.30L/s東廠供水70%為：1828.30×70%1279.81L/s西廠供水30%為：1828.30×30%548.49 L/s2.3 消防時(shí)用水量 由給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，少于或等于20萬人的城鎮(zhèn)居住區(qū)室外消防用水量：同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)次數(shù)為2次，一次滅火用水量45L/s。故消防時(shí)用水量為：Q消防1828.30+45×21918.30L/s2.4 事故時(shí)用水量 管網(wǎng)主要管線損壞時(shí)必須及時(shí)檢修，在檢修時(shí)間內(nèi)供水量允許減少。事故時(shí)應(yīng)有的流量在城市為設(shè)計(jì)用水量的70%，即：Q事故70%×1828.301279

9、.81L/s3 管網(wǎng)定線3.1 管網(wǎng)定線原則城市給水管網(wǎng)定線是指在地形平面圖上確定管線的走向和位置。定線時(shí)一般只限于管網(wǎng)的干管以及干管之間的連接管。由于給水管線一般敷設(shè)在街道下，就近供水給兩側(cè)用戶，所以管網(wǎng)的形狀常隨城市的總平面布置圖而定。定線時(shí)考慮的要點(diǎn)如下：1) 干管延伸方向應(yīng)和二級(jí)泵站輸水到水池、水塔、大用戶的水流方向一致。2) 干管位置應(yīng)從用水量較大的街區(qū)通過。3) 干管的間距，可根據(jù)街區(qū)情況，采用500800m。4) 連接管的間距考慮在8001000m左右。5) 干管一般按城市規(guī)劃道路定線。6) 管線大致均勻的分布于整個(gè)給水區(qū)，保證用戶有足夠的水壓。7) 管網(wǎng)中還須安排其他一些管線和

10、附屬設(shè)備3.2 管線布置最不利點(diǎn)的選擇輸配水管網(wǎng)有兩種基本形式：樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)。樹狀網(wǎng)一般用于小城市和小型工礦企業(yè)。新建城區(qū)一般建環(huán)狀網(wǎng)。環(huán)狀網(wǎng)優(yōu)缺點(diǎn)：（1）供水可靠；（2）大大減輕因水錘作用產(chǎn)生的危害；（3）造價(jià)高，管線長。樹狀網(wǎng)優(yōu)缺點(diǎn)：（1）管線最短；（2）造價(jià)最低；（3）供水可靠性較差，水質(zhì)易壞。根據(jù)以上原則，以城市地形、城市規(guī)劃道路、干管間距為主要考慮對(duì)象，本設(shè)計(jì)采用環(huán)狀網(wǎng)，在管網(wǎng)分解、合并和省略后具體布置圖見附錄. 管網(wǎng)布置及流量初次分配圖，圖中已經(jīng)標(biāo)明各環(huán)的編號(hào)，以及各節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，以及各管段的初次流量分配情況。最不利點(diǎn)是指管網(wǎng)中控制水壓的點(diǎn)。只要該點(diǎn)的自由水壓滿足要求，則其余各點(diǎn)均

11、滿足要求，而且要以控制點(diǎn)為計(jì)算水頭損失的起點(diǎn)。最不利點(diǎn)主要有三種：1.地形最高點(diǎn) 2.離二級(jí)泵站最遠(yuǎn)點(diǎn)3.大用戶點(diǎn)布置管線后，按照管網(wǎng)的主要供水方向，擬定了各管段的水流方向。12點(diǎn)距離東、西區(qū)水廠均較遠(yuǎn)，東廠給水量大西廠給水量少（在兩水廠供水區(qū)的交界處），從而選定該點(diǎn)為最不利點(diǎn)。4 流量分配4.1 流量分配原則管網(wǎng)中任一管段的流量，由兩部分組成：一部分是沿該管線長度L配水的沿線流量，另一部分是通過該管段輸水道以后管段的轉(zhuǎn)輸流量。轉(zhuǎn)輸流量沿整個(gè)管段不變。對(duì)于沿線流量，利用折算系數(shù)，將其化為節(jié)點(diǎn)流量。因此，管網(wǎng)任一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量等于與該節(jié)點(diǎn)相連各管段的沿線流量總和的一半。環(huán)狀管網(wǎng)分配流量時(shí)，必須保

12、持每一節(jié)點(diǎn)的水流連續(xù)性，也就是流向節(jié)點(diǎn)的流量必須等于流離該節(jié)點(diǎn)的流量，以滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡條件即：qi+qij=0式中：qi節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)流量，L/s.qij從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的管段流量，L/s.首先，需求出沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量。沿線流量是指供給該管段兩側(cè)用戶所需流量。節(jié)點(diǎn)流量是從沿線流量折算出的并且假設(shè)是在節(jié)點(diǎn)集中流出的流量。計(jì)算沿線流量時(shí)，假定用水量均勻分布在全部干管上，由此算出干管線單位長度的流量，即比流量。由比流量可以求出各管段沿線流量。環(huán)狀管網(wǎng)：1) 按照管網(wǎng)的主要供水方向，初步擬定各管段的水流方向，并選定整個(gè)管網(wǎng)的控制點(diǎn)。控制點(diǎn)是管網(wǎng)正常工作時(shí)和事故時(shí)必須保證所需水壓的點(diǎn)，一般選在給水區(qū)內(nèi)

13、離二級(jí)泵站師出最遠(yuǎn)或地形較高之處。2) 為了可靠供水，從二級(jí)泵站到控制點(diǎn)之間選定幾條主要平行干管線，這些平行干管中盡可能均勻的分配流量，并且符合水流連續(xù)性。這樣，當(dāng)其中一條干管損壞，流量由其它干管轉(zhuǎn)輸時(shí)，不替使這些干管中流量增加過多。3) 各干管線垂直的連接管，其作用主要是溝通平行干管之間的流量，有時(shí)起一些輸水作用，有時(shí)只是就近供水到用戶，平時(shí)流量一般不大，只有在干管損壞時(shí)才轉(zhuǎn)輸較大流量，因此連接管中可分配少的流量。 比流量：各管段長度見下表：供水管段編號(hào)管段長度m供水管段編號(hào)管段長度m1-2604.38-9701.022-3676.929-10700.443-4531.016-11769.1

14、24-51015.427-12681.291-6761.488-13742.082-7737.159-14717.723-8697.6710-15504.574-9776.1511-12601.45-101167.1912-13721.36-7601.2513-14396.887-8676.7314-15913.39合計(jì)長度15694.48式中：qs比流量，L/(sm);Q：管網(wǎng)用水量總和L/s;q：大用戶集中用水量L/s；l干管總長度（m），不包括穿越廣場、公園等無建筑物地區(qū)的管線，只有一側(cè)配水的管線，長度按一半計(jì)算。qs0.109L/s沿線流量：計(jì)算結(jié)果如下：管段編號(hào)管長m沿線流量L/s管

15、段編號(hào)管長m沿線流量L/s1-2604.365.878-9701.0276.412-3676.9273.789-10700.4476.353-4531.0157.886-11769.1283.834-51015.42110.687-12681.2974.261-6761.4883.008-13742.0880.892-7737.1580.359-14717.7278.233-8697.6776.0510-15504.5755.004-9776.1584.6011-12601.465.555-101167.19127.2212-13721.378.626-7601.2565.5413-14396

16、.8843.267-8676.7373.7614-15913.3999.56節(jié)點(diǎn)流量：節(jié)點(diǎn)流量由沿線流量折算的節(jié)點(diǎn)流量和大用戶的集中流量之和組成。節(jié)點(diǎn)編號(hào)沿線流量折算值L/s節(jié)點(diǎn)流量L/s174.4449.272110.00101.723103.8694.684126.5898.565118.9550.916116.19102.097146.95195.028153.55214.919157.80177.2510129.2892.361174.6962.3712109.22104.9013101.38106.4514110.5394.591577.2854.281674.44125.884.6

17、 流量分配結(jié)果根據(jù)以上原則和大用戶的實(shí)際位置對(duì)流量進(jìn)行了初次分配，具體分配結(jié)果見附錄1，管網(wǎng)布置及流量初次分配圖5 管徑及水頭損失計(jì)算5.1 管徑的確定管徑的確定有兩種方法：（1）界限流量法（2）平均經(jīng)濟(jì)流速法。本設(shè)計(jì)采用平均經(jīng)濟(jì)流速法。管徑（mm）平均經(jīng)濟(jì)流速（m/s）D=1004000.60.9D4000.91.45.2 水頭損失計(jì)算公式選擇水頭損失計(jì)算公式選用海曾威廉公式： L：管段長度m D：管徑m Q：流量m3/s C：系數(shù)，對(duì)舊鑄鐵管，C=100。6 管網(wǎng)平差計(jì)算6.1 最高用水時(shí)利用哈代克羅斯法，根據(jù)選定的徑和測出的管長進(jìn)行管網(wǎng)平差計(jì)算。本次計(jì)算利用EXCELL進(jìn)行平差結(jié)果見附表

18、一，最高用水時(shí)管網(wǎng)平差。6.2 消防時(shí)消防時(shí)的管網(wǎng)核算，是以最高時(shí)用水量確定的管徑為基礎(chǔ)，然后按最高用水時(shí)另行增加消防時(shí)的流量進(jìn)行流量分配，求出消防時(shí)的管段流量和水頭損失。計(jì)算時(shí)只是在控制點(diǎn)另外增加一個(gè)集中地消防流量，一般將消防流量一處放在控制點(diǎn)，另一處放在離二級(jí)泵站較遠(yuǎn)或靠近大用戶和工業(yè)企業(yè)的節(jié)點(diǎn)處。本設(shè)計(jì)著火點(diǎn)取最高工況時(shí)自由水頭最低的兩點(diǎn)，確定為12點(diǎn)和13點(diǎn)。兩節(jié)點(diǎn)處，節(jié)點(diǎn)總流量均發(fā)生改變，以此重新分配各管段流量，進(jìn)行管網(wǎng)平差計(jì)算。雖然消防時(shí)比最高用水時(shí)所需服務(wù)水頭不得多，但因消防通過管網(wǎng)的流量增大，各管段的水頭損失相應(yīng)增加，按最高用水時(shí)確定的水泵揚(yáng)程有可能不夠消防時(shí)的需要，這時(shí)須放大

19、個(gè)別管段的直徑，以減少水頭損失。個(gè)別情況用水時(shí)和消防時(shí)的水泵揚(yáng)程相差很大須設(shè)專用泵供消防時(shí)使用。流量分配圖見附錄：消防時(shí)流量初步分配圖。管網(wǎng)平差結(jié)果見附錄：消防時(shí)管網(wǎng)平差。6.3 事故時(shí)發(fā)生事故時(shí)，假定最高下流量最大的那根管道出現(xiàn)事故，為1015管段。事故時(shí)，兩區(qū)水廠、各節(jié)點(diǎn)處的流量均為正常情況下的70%。發(fā)生事故時(shí)，水廠的總供水量為：Q事故=0.7×1828.30=1279.81L/s。西區(qū)、東區(qū)水廠的供水量分別為383.94L/s、895.87L/s。重新分配各管段流量，再次進(jìn)行管網(wǎng)平差計(jì)算。具體流量分配情況附錄圖：事故時(shí)管網(wǎng)流量初步分配。管網(wǎng)平差結(jié)果見附錄：事故時(shí)管網(wǎng)平差。7

20、確定水泵揚(yáng)程、選泵及計(jì)算各節(jié)點(diǎn)水壓無水塔時(shí)二級(jí)泵的揚(yáng)程為：式中，管網(wǎng)控制點(diǎn)的地面標(biāo)高和清水池最低水位的高程差，m；控制點(diǎn)所需要的最小服務(wù)水頭，m；吸水管中的水頭損失，m；輸水管和管網(wǎng)中水頭損失，m。根據(jù)最高日最高時(shí)用水量進(jìn)行水泵的選型。在最高用水時(shí)，2號(hào)點(diǎn)為控制點(diǎn)，地面標(biāo)高為21m，該點(diǎn)所需要的最小服務(wù)水頭為=28m。由原始資料可知，在水廠，清水池最低水位為18m。則：=3m。假定水泵的吸水管水頭損失為=1m。西廠：最高日最高時(shí)輸水量為548.49 L/s，選擇兩條管，則每條管的流量為：548.49/2274.25 L/s，由平均經(jīng)濟(jì)流速法選擇兩條600mm的管徑。輸水管長為388m.由海曾威

21、廉公式計(jì)算得水頭損失為0.9m。由節(jié)點(diǎn)2到節(jié)點(diǎn)11的水頭損失最大值為6.72m.故水泵揚(yáng)程為：3+28+0.9+6.7238.62m.為保證供水安全另加上2m的安全水頭，最終確定水泵的揚(yáng)程為：38.62+240.62m東廠：最高日最高時(shí)輸水量為1279.81L/s，選擇兩條管，則每條管的流量為：1279.81/2639.91L/s，由平均經(jīng)濟(jì)流速法選擇兩條900mm的管徑。輸水管長為449m.由海曾威廉公式計(jì)算得水頭損失為0.69m。由節(jié)點(diǎn)2到節(jié)點(diǎn)15的水頭損失最大值為10.65m.故水泵揚(yáng)程為：3+28+0.69+10.6542.34m.為保證供水安全另加上2m的安全水頭，最終確定水泵的揚(yáng)程為：42.34+244.34m根據(jù)最高日最高時(shí)兩水廠的設(shè)計(jì)流量，以及兩水廠水泵的揚(yáng)程進(jìn)行選泵查閱sh型離心泵性能曲線與型譜圖與給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)，選泵結(jié)果如下：西廠：三臺(tái)200S42型水泵（注：兩臺(tái)正常使用，一臺(tái)備用）。東廠：三臺(tái)300S58B型水泵（注：兩臺(tái)正常使用，一臺(tái)備用）。7.1 最高用水時(shí) 控制點(diǎn)的累計(jì)水頭損失為零算，節(jié)