給水管網工程設計課件

第6章給水管網工程設計設計內容和程序（1）管網工程設計范圍：城市總體管網：總體規(guī)劃、干管設計；區(qū)域供水管網：城市區(qū)域、功能區(qū)域（工廠、居住、學校、……）；單項管道工程；引水工程、輸水工程、改擴建工程、…（2）設計用水量：滿足最不利供水條件下用水需求；

工程覆蓋區(qū)域用水量需求和分布；用戶用水量和區(qū)域用水量計算；節(jié)點用水量分布；1第6章給水管網工程設計設計內容和程序1（3）調節(jié)供水量與調節(jié)設施：清水池、水塔、調節(jié)水池、泵站、加壓泵站；（4）管段設計－確定管段直徑；（5）設計方案水力分析和校核；（6）不同工況水力水質校核；（7）確定初步設計方案：管徑、管材、流量、壓力、泵站揚程、造價匡算、能量、成本、校核；（8）編制初步設計說明書：說明書、計算書；（9）施工圖設計：詳細設計－管道定位、埋深、施工方法、費用概預算；）（10）工程施工：工程招投標（工程施工、設備采購、材料采購）、工程監(jiān)理、設備監(jiān)理。2（3）調節(jié)供水量與調節(jié)設施：26.1設計用水量及其調節(jié)計算

6.1.1最高日設計用水量計算

設計用水量＝綜合生活用水＋工業(yè)企業(yè)生產用水和生活用水+消防用水（設計校核用）＋市政道路澆灑、綠化、環(huán)境+未預計水量及管網漏失水量

設計規(guī)范：

《室外給水設計規(guī)范》《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》《建筑設計防火規(guī)范》《高層民用建筑設計防火規(guī)范》

36.1設計用水量及其調節(jié)計算6.1.1最高日設計用水1、最高日設計用水量定額如缺乏實際用水量資料，可參考：

1)《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2006）；

2)建設部（1995）科研項目：“城市生活用水定額研究”成果；數據來源：全國用水人口35%，全國市政供水量，40%，約10萬個數據；3)《城市供水統(tǒng)計年鑒》：全國城市用水資料；用水定額劃分為三個區(qū)；城市規(guī)劃法規(guī)定：特大城市－人口在100萬以上；大城市－人口在100萬以下，50萬以上；中小城市－人口在50萬以下。41、最高日設計用水量定額如缺乏實際用水量資料，可參考：41）居民生活用水－用水量定額（設計規(guī)范）居民生活用水量定額：城鎮(zhèn)居民每人每日平均生活用水量。綜合生活用水定額：居民生活用水量+公共設施生活用水量。公共建筑內的生活用水量，應按現行的《建筑給水排水設計規(guī)范》執(zhí)行。生活用水量定額受生活習慣、氣候、水資源、經濟因素、居住條件等因素影響。51）居民生活用水－用水量定額（設計規(guī)范）居民生活用水量定額：居民生活用水量規(guī)范定額6居民生活用水量規(guī)范定額6居民生活用水量調查7居民生活用水量調查7綜合居民生活用水量調查8綜合居民生活用水量調查8城市綜合人均用水量9城市綜合人均用水量92）工業(yè)企業(yè)生產用水和生活用水

工業(yè)用水指標：萬元產值用水量/單位產品用水量

用途：冷卻、空調、制造、加工、凈化、洗滌；行業(yè)用水量指標規(guī)定：發(fā)電、冶金、化工、、紡織、電子、機械、…；；

工業(yè)企業(yè)內工作人員生活用水量一般車間采用每人每班25L，高溫車間采用每人每班35L。

工業(yè)企業(yè)工作人員淋浴用水量接觸污染工種：60L/cap.班；一般工種：40L/cap.班；淋浴用水時間：每次下班后1小時內用水。

節(jié)約用水：改進生產工藝、循環(huán)、重復利用。102）工業(yè)企業(yè)生產用水和生活用水工業(yè)用水指標：萬元產值用3）消防用水：

－消防用水量計算：城市、居住區(qū)、工廠、倉庫和民用建筑的室外消防用水量按同一時間內的火災次數和一次滅火用水量確定。－工廠、建筑物室外消防用水量：（建筑設計防火規(guī)范）——按建筑面積、容積、耐火等級計算；－管網消防栓設計：“室外消防給水管道的最小直徑不應小于100mm”和“室外消火栓的間距不應超過120m”；消防用水是指在發(fā)生火災的情況下用于滅火所需的水量。按《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ16)、《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045)執(zhí)行113）消防用水：－消防用水量計算：城市、居住區(qū)、工廠、倉4）市政用水：

澆灑道路用水：2.0-3.0L/d·m2計算；澆灑綠化1.5-4.0L/d·m2。5）管網漏水：

最高日用水量的10%-12%計算。6）未預見水量：

最高日用水量的8%-12%。注：5）管網漏水＋6）未預見水量

＝15－25％（綜合生活用水+工業(yè)企業(yè)生產生活用水+市政綠化用水）124）市政用水：122．最高日設計用水量計算Qd（1）城市最高日綜合生活用水量（包括公共設施生活用水量）（2）工業(yè)企業(yè)生產用水量132．最高日設計用水量計算Qd（1）城市最高日綜合生活用水量（（3）工業(yè)企業(yè)職工生活用水和淋浴用水量

14（3）工業(yè)企業(yè)職工生活用水和淋浴用水量14（4）澆灑道路和綠化用水量（5）未預見水量和管網漏失量15（4）澆灑道路和綠化用水量（5）未預見水量和管網漏失量15（6）消防用水量（校核時使用）最高日設計用水量

算出城市最高日用水量Qd之后，再根據時變化系數求出最高時用水量。Qhmax

＝

Kh×Qd/24用水量變化系數：

日變化系數宜采用1.1-1.5；時變化系數宜采用1.3-1.6。16（6）消防用水量（校核時使用）最高日設計用水量算出6.1.2設計用水量變化及其調節(jié)計算1、用水量變化規(guī)律：變化系數和變化曲線下圖Kh＝Qhmax/Qhav＝5.92/4.17=1.42176.1.2設計用水量變化及其調節(jié)計算1、用水量變化規(guī)律：變2、泵站供水流量設計

二級泵站的工作情況（與管網中是否設置水塔或高地水池有關）1）管網中無水塔或高地水池

●任何時刻供水量等于用水量：Q二泵＝KhQd/86.4＝Qhmax

；●為使水泵高效工作使用大小搭配的多臺水泵來適應用水量的變化；2）管網有對置水塔或高地水池

●每小時供水量可以不等于用水量，但24h總供水量等于總用水量；●二級泵站的工作是按照設計供水曲線進行，設計供水曲線是根據用水量變化曲線擬定的，擬定時注意：供水曲線盡量接近于用水曲線，且分級數不宜超過三級，一般各級供水量可取相應時段用水量的平均值；注意每級能選到合適的水泵，以及有利于水泵的合理搭配，適當留有發(fā)展余地。Q二泵=Q分級供水線max＝Qhmax－Q水塔

182、泵站供水流量設計二級泵站的工作情況（與管網中是否3、清水池或水塔調節(jié)容積：調節(jié)容積計算Q1、Q2―表示要調節(jié)的兩個流量，m3/h。193、清水池或水塔調節(jié)容積：194、清水池和水塔容積設計清水池設計有效容積

＝調節(jié)用水量＋消防用水量＋水廠生產自用水量＋安全儲備水量水塔設計有效容積

＝水塔調節(jié)水量＋室內消防用水量缺乏資料時，清水池調節(jié)容積按最高日用水量的10%～20%估算。水塔的調節(jié)容積按最高日用水量的2.5%～6%估算。204、清水池和水塔容積設計清水池設計有效容積

＝調節(jié)用水量＋6.2設計流量分配與管徑設計6.2.1節(jié)點設計流量分配計算

1、用水流量的分配

1）用戶分類：

－集中用水戶：大用戶。用水流量稱為集中流量。工業(yè)企業(yè)、事業(yè)單位、大型公共建筑。單獨設置節(jié)點。

－分散用水戶：管段沿線分散用水，稱為沿線流量。如居民生活用水、澆路或綠化用水等。用水量折算到交叉節(jié)點。

2）集中流量時變化系數（用水模式）

216.2設計流量分配與管徑設計6.2.1節(jié)點設計流量分3）沿線流量：是指沿線分配給用戶的流量。管網實際配水情況比較復雜，高峰流量各異。計算時加以簡化。計算時簡化采用比流量法，假定小用水戶的流量沿線均勻分布。（1）長度比流量假定水量沿管網長度均勻流出。管線單位長度上的配水流量，稱為長度比流量，記作ql。223）沿線流量：是指沿線分配給用戶的流量。管網實際配則每一計算管段沿線流量記作qmi為：23則每一計算管段沿線流量記作qmi為：23（2）面積比流量

假定沿線流量均勻分布在整個供水面積上。管線單位面積上的配水流量，稱為面積比流量，記作qA。

則每一計算管段沿線流量記作qmi為：24（2）面積比流量則每一計算管段沿線流量記作qmi為：24每一管段所負擔的供水面積可按分角線法和對角線法劃分。25每一管段所負擔的供水面積可按分角線法和對角線法劃注意：1）面積比流量考慮了沿線供水面積（人數）多少對管線配水的影響，計算結果更接近實際配水情況，但計算較麻煩。當供水區(qū)域的干管分布比較均勻時，二者相差很小。這時，用長度比流量較好。2）當供水區(qū)域內各區(qū)衛(wèi)生設備或人口密度相差較大時，各區(qū)的比流量應分別計算。3）同一管網，比流量的大小隨用水量變化而變化。各種工況下需分別計算。26注意：262、節(jié)點流量（1）沿線流量為什么要轉化為節(jié)點流量？（2）沿線流量如何轉換成節(jié)點流量沿線流量劃成節(jié)點流量公式（3）節(jié)點流量計算公式節(jié)點流量包括三部分：由沿線流量劃成節(jié)點流量、該節(jié)點的最高時集中流量和供水設計流量272、節(jié)點流量（1）沿線流量為什么要轉化為節(jié)點流量？（2）沿線【例題】某城市最高時總用水量為260L/s，其中集中供應的工業(yè)用水量120L/s（分別在節(jié)點2、3、4集中出流40L/s）。各管段長度（單位為m）和節(jié)點編號見圖。管段1-5、2-3、3-4為一側供水，其余為雙側供水。試求：（1）比流量；（2）各管段的沿線流量；（3）各節(jié)點流量。600600600600800800800500居住區(qū)居住區(qū)居住區(qū)居住區(qū)工廠工廠綠地居住區(qū)Q=260L/s（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）28【例題】某城市最高時總用水量為260L/s，其中集中供應的工解：1．配水干管計算總長度2．配水干管比流量29解：1．配水干管計算總長度2．配水干管比流量293．沿線流量：

管段編號管段計算總長度（m）比流量(L/s.m)沿線流量(L/s)1-22-33-41-53-54-65-66-78000.5×600=300

0.5×600=3000.5×600=3008008006005000.0318225.459.559.559.5525.4525.4519.0915.91合計4400140.00各管段沿線流量計算303．沿線流量：管段編號管段計算總長度比流量4．節(jié)點流量計算：

各管段節(jié)點流量計算節(jié)點節(jié)點連的管段節(jié)點流量(L/s)集中流量(L/s)節(jié)點總流量(L/s)12345671-2,1-51-2,2-32-3,3-4,3-53-4,4-61-5,3-5,5-64-6,5-6,7-66-70.5(25.45+9.55)=17.500.5(25.45+9.55)=17.500.5(9.55+9.55+25.45)=22.280.5(25.45+9.55)=17.500.5(9.55+25.45+19.09)=27.050.5(25.45+19.09+15.91)=30.220.5(15.91)=7.95

404040

17.5057.5062.2857.5027.0530.227.95合計140.00120260.00314．節(jié)點流量計算：各管段節(jié)點流量計算節(jié)點6.2.2管段設計流量分配目的：確定各管段中的流量，進而確定管段直徑。流量分配要保持水流的連續(xù)性，每一節(jié)點必須滿足節(jié)點流量的平衡條件：流入任一節(jié)點的流量等于流離該節(jié)點的流量，若以流入為“一”，流離為“+”，則∑Q=0。a.枝狀網

水流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有節(jié)點流量總和。326.2.2管段設計流量分配目的：確定各管段中的流量，進而3333b.環(huán)狀網流量分配可有多種組合方案。基本原則：滿足供水可靠性前提下，兼顧經濟性。在遇到要向兩個或兩個以上方向分配流量時，要向主要供水方向（如通向密集用水區(qū)或大用戶的管段）分配較多的流量，特別要注意不能出現逆向流（即從遠離水源的節(jié)點向靠近水源的節(jié)點流動）。34b.環(huán)狀網流量分配可有多種組合方案。在遇到要向兩個或兩個方法和步驟：確定控制點位置，管網主導流向；參照主導流向擬定各管段水流方向，以最短距離供水到大用戶或邊遠地區(qū)；盡量使平行的主要干管分配相近的流量（防止某些管段負荷過重），連接管要少分配流量，滿足沿線配水為限（主要作用是干管損壞時轉輸流量）各干管通過的流量沿主要流向逐漸減少，不要忽多忽少；可以起端開始或從末端，滿足節(jié)點流量的平衡條件。

此時的分配值是預分配，用來選擇管徑，真正值由平差結果定。35方法和步驟：356.2.3管段直徑設計確定管網中每一管段的直徑是輸水和配水系統(tǒng)設計計算的主要課題之一。管段的直徑應按分配后的流量確定。在設計中，各管段的管徑按下式計算：式中q為管段流量，m3/s；V為管內流速，m/s。由上式可知，管徑不但和管段流量有關，而且還與流速有關。因此，確定管徑時必須先選定流速。366.2.3管段直徑設計確定管網中每一管段的直徑是

為了防止管網因水錘現象而損壞，在技術上最大設計流速限定在2.5～3.0m/s范圍內；在輸送渾濁的原水時，為了避免水中懸浮物質在水管內沉積，最低流速通常應大于0.60m/s，由此可見，在技術上允許的流速范圍是較大的。因此，還需在上述流速范圍內，根據當地的經濟條件，考慮管網的造價和經營管理費用，來選定合適的流速。37為了防止管網因水錘現象而損壞，在技術上最大

流速大，管徑就會減小，管網造價降低，但水頭損失明顯增加，所需的水泵揚程將增大，從而使經營管理費（主要指電費）增大，同時流速過大，管內壓力高，因水錘現象引起的破壞作用也隨之增大。流速小，因管徑增大，管網造價會增加。但因水頭損失減小，可節(jié)約電費，使經營管理費降低。因此，管網造價和經營管理費（主要指電費）這兩項經濟因素是決定流速的關鍵。求一定年限t（稱為投資償還期）內，管網造價和經營管理費用之和為最小的流速，稱為經濟流速，以此來確定的管徑，稱為經濟管徑。從公式可以看出，流量一定時，管徑與流速的平方根成反比。38流速大，管徑就會減小，管網造價降設Wt為總費用，C為管網造價，Y1為年折舊費用，Y2為年度運行電費，T為投資償還年限。則有：投資償還期內的年度總費用為：39設Wt為總費用，C為管網造價，Y1為年折舊DeY2VeWY2WVW0DW0年折算費用和管徑的關系年折算費用和流速的關系40DeY2VeWY2WVW0DW0年折算費用和管徑的關系年折算管徑/mm界限流量/L·s－1管徑/mm界限流量/L·s－1100＜9450130~1681509~15500168~23720015~28.5600237~35525028.5~45700355~49030045~68800490~68535068~96900685~82240096~1301000822~1120界限流量表各城市的經濟流速值應按當地條件，如水管材料和價格、施工條件、電費等來確定，不能直接套用其他城市的數據。另外，管網中各管段的經濟流速也不一樣，須隨管網圖形、該管段在管網中的位置、該管段流量和管網總流量的比例等決定。因為計算復雜，有時簡便地應用“界限流量表”確定經濟管徑，見界限流量表。41管徑界限流量管徑界限流量100＜9450130~168150平均經濟流速表管徑/mm平均經濟流速υe/L·s－1D=100～4000.6～0.9D≥4000.9～1.4由于實際管網的復雜性，加上情況在不斷的變化，例如流量在不斷增加，管網逐步擴展，諸多經濟指標如水管價格、電費等也隨時變化，要從理論上計算管網造價和年管理費用相當復雜且有一定難度。在條件不具備時，設計中也可采用由各地統(tǒng)計資料計算出的平均經濟流速來確定管徑，得出的是近似經濟管徑，見平均經濟流速表42平均經濟流速表管徑/mm平均經濟流速υe/L·s

在使用各地區(qū)提供的經濟流速或按平均經濟流速確定管網管徑時，需考慮以下原則：

1）一般大管徑可取較大的經濟流速，小管徑可取較小的經濟流速；2）管段設計流量占整個管網供水流量比例較小時取較大的經濟流速，反之取較小的經濟流速3）首先定出管網所采用的最小管徑（由消防流量確定），按υe確定的管徑小于最小管徑時，一律采用最小管徑；從供水泵站到控制點的管線上的管段可取較小的經濟流速，其余管段可取較大的經濟流速；43在使用各地區(qū)提供的經濟流速或按平均經濟流速確定管網管4）連接管屬于管網的構造管，應注重安全可靠性，其管徑應由管網構造來確定，即按與它連接的次要干管管徑相當或小一號確定；5）根據經濟流速計算出的管徑如果不符合市售標準管徑時，可以選用相近的標準管徑444）連接管屬于管網的構造管，應注重安全可靠性，其管徑應由管網6）由管徑和管道比阻α之間的關系可知，當管徑較小時，管徑縮小或放大一號，水頭損失會大幅度增減，而所需管材變化不多；相反，當管徑較大時，管徑縮小或放大一號，水頭損失增減不很明顯，而所需管材變化較大。因此，在確定管網管徑時，一般對于管網起端的大口徑管道可按略高于平均經濟流速來確定管徑，對于管網末端較小口徑的管道，可按略低于平均經濟流速確定管徑，特別是對確定水泵揚程影響較大的管段，適當降低流速，使管徑放大一號，比較經濟；456）由管徑和管道比阻α之間的關系可知，當管徑較小時，7）管線造價（含管材價格、施工費用等）較高而電價相對較低時，取較大的經濟流速，反之取較小的經濟流速。以上是指水泵供水時的經濟管徑確定方法，在求經濟管徑時，考慮了抽水所需的電費。重力供水時，由于水源水位高于給水區(qū)所需水壓，兩者的標高差H可使水在管內重力流動。此時，各管段的經濟管徑應按輸水管和管網通過設計流量時，供水起點至控制點的水頭損失總和等于或略小于可利用的水頭來確定。467）管線造價（含管材價格、施工費用等）較高而電價相對較6.3泵站揚程與水塔高度設計根據管段設計流量和經濟流速選定管段后，應確定泵站的設計揚程和水塔高度，以便進行泵站選泵、泵站設計和水塔設計

環(huán)狀管網的設計流量只起確定管徑的作用，不能用于計算泵站的揚程和水塔高度，必須先通過水力分析求出設計工況下管段的實際工作流量（管網平差計算），然后才能確定泵站揚程和水塔高度。兩個概念：

節(jié)點服務水頭：節(jié)點地面高程加上節(jié)點所連接的用戶所需的最低供水壓力（自由水頭、靜壓）?？刂泣c：給水管網用水壓力最難滿足的節(jié)點。一般是管網最高最遠的點。476.3泵站揚程與水塔高度設計根據管段設計流量和經濟6.4管網設計校核1、管網校核的定義從前面的設計過程可知，管網的管徑和水泵揚程，是按設計年限內最高日最高時的用水量和正常水壓要求來設計的。這樣的管徑和水泵能否滿足其他特殊情況(消防時、最大轉輸、事故時)下的要求，就需進行其它用水量條件下的核算。核算按最高日最高時流量設計的管徑和水泵能否滿足其他特殊情況下的要求的過程就叫作管網校核。486.4管網設計校核1、管網校核的定義482、管網校核的內容消防校核：發(fā)生火災的情況下；事故校核：管網前端主要干管發(fā)生事故的情況下；最大轉輸校核：設有對置水塔的管網最大轉輸的情況下；492、管網校核的內容496.4.1消防校核1、消防校核的實質管網是按最高日最高時流量來設計的，這個流量并沒有包括消防流量。（城市火災不是經常發(fā)生的，且火災持續(xù)時間不長，滅火期間短時間的斷水或者流量減少居民能夠接受）消防校核的實質是以最高日最高時流量另加消防流量作為設計流量，按10m的服務水頭計算，校核按最高時流量確定的管徑和水泵能否滿足消防時候的要求。506.4.1消防校核1、消防校核的實質50（1）首先根據城市規(guī)模和現行的《建筑設計防火規(guī)范》確定同時發(fā)生的火災次數和消防用水量；（2）把消防流量作為集中流量加在相應節(jié)點的節(jié)點流量中；（如按消防要求同時一處失火，則放在控制點，有兩處或兩處以上失火，一處放在控制點，其他設定在離二級泵站較遠或靠近大用戶的節(jié)點處，其余節(jié)點仍按最高用水時的節(jié)點流量。）（3）以最高日最高時用水量確定的管徑為基礎，將最高時用水量與消防流量相加后進行流量分配；（4）進行管網平差，求出消防時的管段流量和水頭損失；（5）計算消防時所需要的水泵揚程。（控制點自由水壓不低于10mH2O）2、消防校核的方法51（1）首先根據城市規(guī)模和現行的《建筑設計防火規(guī)范》確定同

雖然消防時比最高時所需的服務水頭要小得多,但因消防時通過管網流量增大，各管段的水頭損失相應增加，按最高時確定的水泵揚程有可能不滿足消防時的需要。若：消防時需要的水泵揚程小于最高時確定的水泵揚程,則設計不需要調整；消防時需要的水泵揚程略大于最高時確定的水泵揚程，可放大管網末端個別管徑；消防時需要的水泵揚程遠大于最高時確定的水泵揚程，專設消防泵。3、消防校核結果52雖然消防時比最高時所需的服務水頭要小得多,但因消防時通過1、事故校核的實質管網主要管段發(fā)生損壞時（一般考慮靠近水泵站的主干管在最高時的情況），必須及時檢修，在檢修時間內供水量允許減少，但設計水壓一般不應降低。事故時管網供水流量與最高時設計流量之比，稱為事故流量降落比，用R表示。R的取值根據供水要求確定，城鎮(zhèn)的事故流量降落比R一般不低于70%。6.4.2事故校核

事故校核的實質是管網前端主要管段發(fā)生損壞時，原設計的管徑和水泵能否供應不小于最高時設計流量70%的流量。531、事故校核的實質6.4.2事故校核事故校核的實質2、事故校核的方法

校核時，水力計算過程跟最高時計算過程相同，只是管網各節(jié)點的流量應按事故時用戶對供水的要求確定。（可按事故流量降落比統(tǒng)一折算，即事故時管網的節(jié)點流量等于最高時各節(jié)點的節(jié)點流量乘上事故降落比R）542、事故校核的方法543、事故校核的結果

經過校核后不符合要求時，可以增加平行主干管或埋設雙管，或放大某些連通管的管徑，或重新選擇水泵。也可以從技術上采取措施，如加強當地給水管理部門的檢修力量，縮短損壞管段修復時間；重要的和不允許斷水的用戶，可以采用貯備用水的保障措施。553、事故校核的結果556.4.3最大轉輸校核1、最大轉輸校核的實質設對置水塔的管網，在最高用水時由泵站和水塔同時向管網供水，但在一天內泵站送水量大于用水量的時段內，多余的水經過管網送入水塔貯存。最大轉輸校核的實質是校核設對置水塔的管網在發(fā)生最大轉輸流量時水泵能否將水送到水塔水柜中最高水位。最高時轉輸時566.4.3最大轉輸校核1、最大轉輸校核的實質設2、最大轉輸校核的方法

校核時，水力計算過程跟最高時計算過程相同，只是管網各節(jié)點的流量需按最大轉輸時管網各節(jié)點的實際用水量求出。因節(jié)點流量隨用水量的變化成比例地增減，所以最大轉輸時各節(jié)點流量可按下式計算：---最高用水時的節(jié)點流量，L/s---最大轉輸時節(jié)點流量折減系數，其值可按下式計算572、最大轉輸校核的方法---最高用水時的節(jié)點流量，L/s-式中Qzy、Qh分別為最大轉輸時和最高用水時管網總用水量，L/s；

Qzi、Qi分別為最大轉輸時已確定（常為集中流量）的節(jié)點流量和與之相對應的最高用水時的節(jié)點流量，L/s。節(jié)點流量確定后，按最大轉輸時的流量進行分配和管網平差，求出各管段的流量、水頭損失和所需要的水泵揚程。58式中Qzy、Qh分別為最大轉輸時和最高用水時管網總用水量3、最大轉輸校核的結果

校核不滿足要求時，應適當放大從泵站到水塔最短供水路線上管段的管徑。593、最大轉輸校核的結果59作業(yè)：習題1，2

60作業(yè)：習題1，2

60第6章給水管網工程設計設計內容和程序（1）管網工程設計范圍：城市總體管網：總體規(guī)劃、干管設計；區(qū)域供水管網：城市區(qū)域、功能區(qū)域（工廠、居住、學校、……）；單項管道工程；引水工程、輸水工程、改擴建工程、…（2）設計用水量：滿足最不利供水條件下用水需求；

工程覆蓋區(qū)域用水量需求和分布；用戶用水量和區(qū)域用水量計算；節(jié)點用水量分布；61第6章給水管網工程設計設計內容和程序1（3）調節(jié)供水量與調節(jié)設施：清水池、水塔、調節(jié)水池、泵站、加壓泵站；（4）管段設計－確定管段直徑；（5）設計方案水力分析和校核；（6）不同工況水力水質校核；（7）確定初步設計方案：管徑、管材、流量、壓力、泵站揚程、造價匡算、能量、成本、校核；（8）編制初步設計說明書：說明書、計算書；（9）施工圖設計：詳細設計－管道定位、埋深、施工方法、費用概預算；）（10）工程施工：工程招投標（工程施工、設備采購、材料采購）、工程監(jiān)理、設備監(jiān)理。62（3）調節(jié)供水量與調節(jié)設施：26.1設計用水量及其調節(jié)計算

6.1.1最高日設計用水量計算

設計用水量＝綜合生活用水＋工業(yè)企業(yè)生產用水和生活用水+消防用水（設計校核用）＋市政道路澆灑、綠化、環(huán)境+未預計水量及管網漏失水量

設計規(guī)范：

《室外給水設計規(guī)范》《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》《建筑設計防火規(guī)范》《高層民用建筑設計防火規(guī)范》

636.1設計用水量及其調節(jié)計算6.1.1最高日設計用水1、最高日設計用水量定額如缺乏實際用水量資料，可參考：

1)《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2006）；

2)建設部（1995）科研項目：“城市生活用水定額研究”成果；數據來源：全國用水人口35%，全國市政供水量，40%，約10萬個數據；3)《城市供水統(tǒng)計年鑒》：全國城市用水資料；用水定額劃分為三個區(qū)；城市規(guī)劃法規(guī)定：特大城市－人口在100萬以上；大城市－人口在100萬以下，50萬以上；中小城市－人口在50萬以下。641、最高日設計用水量定額如缺乏實際用水量資料，可參考：41）居民生活用水－用水量定額（設計規(guī)范）居民生活用水量定額：城鎮(zhèn)居民每人每日平均生活用水量。綜合生活用水定額：居民生活用水量+公共設施生活用水量。公共建筑內的生活用水量，應按現行的《建筑給水排水設計規(guī)范》執(zhí)行。生活用水量定額受生活習慣、氣候、水資源、經濟因素、居住條件等因素影響。651）居民生活用水－用水量定額（設計規(guī)范）居民生活用水量定額：居民生活用水量規(guī)范定額66居民生活用水量規(guī)范定額6居民生活用水量調查67居民生活用水量調查7綜合居民生活用水量調查68綜合居民生活用水量調查8城市綜合人均用水量69城市綜合人均用水量92）工業(yè)企業(yè)生產用水和生活用水

工業(yè)用水指標：萬元產值用水量/單位產品用水量

用途：冷卻、空調、制造、加工、凈化、洗滌；行業(yè)用水量指標規(guī)定：發(fā)電、冶金、化工、、紡織、電子、機械、…；；

工業(yè)企業(yè)內工作人員生活用水量一般車間采用每人每班25L，高溫車間采用每人每班35L。

工業(yè)企業(yè)工作人員淋浴用水量接觸污染工種：60L/cap.班；一般工種：40L/cap.班；淋浴用水時間：每次下班后1小時內用水。

節(jié)約用水：改進生產工藝、循環(huán)、重復利用。702）工業(yè)企業(yè)生產用水和生活用水工業(yè)用水指標：萬元產值用3）消防用水：

－消防用水量計算：城市、居住區(qū)、工廠、倉庫和民用建筑的室外消防用水量按同一時間內的火災次數和一次滅火用水量確定。－工廠、建筑物室外消防用水量：（建筑設計防火規(guī)范）——按建筑面積、容積、耐火等級計算；－管網消防栓設計：“室外消防給水管道的最小直徑不應小于100mm”和“室外消火栓的間距不應超過120m”；消防用水是指在發(fā)生火災的情況下用于滅火所需的水量。按《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ16)、《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045)執(zhí)行713）消防用水：－消防用水量計算：城市、居住區(qū)、工廠、倉4）市政用水：

澆灑道路用水：2.0-3.0L/d·m2計算；澆灑綠化1.5-4.0L/d·m2。5）管網漏水：

最高日用水量的10%-12%計算。6）未預見水量：

最高日用水量的8%-12%。注：5）管網漏水＋6）未預見水量

＝15－25％（綜合生活用水+工業(yè)企業(yè)生產生活用水+市政綠化用水）724）市政用水：122．最高日設計用水量計算Qd（1）城市最高日綜合生活用水量（包括公共設施生活用水量）（2）工業(yè)企業(yè)生產用水量732．最高日設計用水量計算Qd（1）城市最高日綜合生活用水量（（3）工業(yè)企業(yè)職工生活用水和淋浴用水量

74（3）工業(yè)企業(yè)職工生活用水和淋浴用水量14（4）澆灑道路和綠化用水量（5）未預見水量和管網漏失量75（4）澆灑道路和綠化用水量（5）未預見水量和管網漏失量15（6）消防用水量（校核時使用）最高日設計用水量

算出城市最高日用水量Qd之后，再根據時變化系數求出最高時用水量。Qhmax

＝

Kh×Qd/24用水量變化系數：

日變化系數宜采用1.1-1.5；時變化系數宜采用1.3-1.6。76（6）消防用水量（校核時使用）最高日設計用水量算出6.1.2設計用水量變化及其調節(jié)計算1、用水量變化規(guī)律：變化系數和變化曲線下圖Kh＝Qhmax/Qhav＝5.92/4.17=1.42776.1.2設計用水量變化及其調節(jié)計算1、用水量變化規(guī)律：變2、泵站供水流量設計

二級泵站的工作情況（與管網中是否設置水塔或高地水池有關）1）管網中無水塔或高地水池

●任何時刻供水量等于用水量：Q二泵＝KhQd/86.4＝Qhmax

；●為使水泵高效工作使用大小搭配的多臺水泵來適應用水量的變化；2）管網有對置水塔或高地水池

●每小時供水量可以不等于用水量，但24h總供水量等于總用水量；●二級泵站的工作是按照設計供水曲線進行，設計供水曲線是根據用水量變化曲線擬定的，擬定時注意：供水曲線盡量接近于用水曲線，且分級數不宜超過三級，一般各級供水量可取相應時段用水量的平均值；注意每級能選到合適的水泵，以及有利于水泵的合理搭配，適當留有發(fā)展余地。Q二泵=Q分級供水線max＝Qhmax－Q水塔

782、泵站供水流量設計二級泵站的工作情況（與管網中是否3、清水池或水塔調節(jié)容積：調節(jié)容積計算Q1、Q2―表示要調節(jié)的兩個流量，m3/h。793、清水池或水塔調節(jié)容積：194、清水池和水塔容積設計清水池設計有效容積

＝調節(jié)用水量＋消防用水量＋水廠生產自用水量＋安全儲備水量水塔設計有效容積

＝水塔調節(jié)水量＋室內消防用水量缺乏資料時，清水池調節(jié)容積按最高日用水量的10%～20%估算。水塔的調節(jié)容積按最高日用水量的2.5%～6%估算。804、清水池和水塔容積設計清水池設計有效容積

＝調節(jié)用水量＋6.2設計流量分配與管徑設計6.2.1節(jié)點設計流量分配計算

1、用水流量的分配

1）用戶分類：

－集中用水戶：大用戶。用水流量稱為集中流量。工業(yè)企業(yè)、事業(yè)單位、大型公共建筑。單獨設置節(jié)點。

－分散用水戶：管段沿線分散用水，稱為沿線流量。如居民生活用水、澆路或綠化用水等。用水量折算到交叉節(jié)點。

2）集中流量時變化系數（用水模式）

816.2設計流量分配與管徑設計6.2.1節(jié)點設計流量分3）沿線流量：是指沿線分配給用戶的流量。管網實際配水情況比較復雜，高峰流量各異。計算時加以簡化。計算時簡化采用比流量法，假定小用水戶的流量沿線均勻分布。（1）長度比流量假定水量沿管網長度均勻流出。管線單位長度上的配水流量，稱為長度比流量，記作ql。823）沿線流量：是指沿線分配給用戶的流量。管網實際配則每一計算管段沿線流量記作qmi為：83則每一計算管段沿線流量記作qmi為：23（2）面積比流量

假定沿線流量均勻分布在整個供水面積上。管線單位面積上的配水流量，稱為面積比流量，記作qA。

則每一計算管段沿線流量記作qmi為：84（2）面積比流量則每一計算管段沿線流量記作qmi為：24每一管段所負擔的供水面積可按分角線法和對角線法劃分。85每一管段所負擔的供水面積可按分角線法和對角線法劃注意：1）面積比流量考慮了沿線供水面積（人數）多少對管線配水的影響，計算結果更接近實際配水情況，但計算較麻煩。當供水區(qū)域的干管分布比較均勻時，二者相差很小。這時，用長度比流量較好。2）當供水區(qū)域內各區(qū)衛(wèi)生設備或人口密度相差較大時，各區(qū)的比流量應分別計算。3）同一管網，比流量的大小隨用水量變化而變化。各種工況下需分別計算。86注意：262、節(jié)點流量（1）沿線流量為什么要轉化為節(jié)點流量？（2）沿線流量如何轉換成節(jié)點流量沿線流量劃成節(jié)點流量公式（3）節(jié)點流量計算公式節(jié)點流量包括三部分：由沿線流量劃成節(jié)點流量、該節(jié)點的最高時集中流量和供水設計流量872、節(jié)點流量（1）沿線流量為什么要轉化為節(jié)點流量？（2）沿線【例題】某城市最高時總用水量為260L/s，其中集中供應的工業(yè)用水量120L/s（分別在節(jié)點2、3、4集中出流40L/s）。各管段長度（單位為m）和節(jié)點編號見圖。管段1-5、2-3、3-4為一側供水，其余為雙側供水。試求：（1）比流量；（2）各管段的沿線流量；（3）各節(jié)點流量。600600600600800800800500居住區(qū)居住區(qū)居住區(qū)居住區(qū)工廠工廠綠地居住區(qū)Q=260L/s（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）88【例題】某城市最高時總用水量為260L/s，其中集中供應的工解：1．配水干管計算總長度2．配水干管比流量89解：1．配水干管計算總長度2．配水干管比流量293．沿線流量：

管段編號管段計算總長度（m）比流量(L/s.m)沿線流量(L/s)1-22-33-41-53-54-65-66-78000.5×600=300

0.5×600=3000.5×600=3008008006005000.0318225.459.559.559.5525.4525.4519.0915.91合計4400140.00各管段沿線流量計算903．沿線流量：管段編號管段計算總長度比流量4．節(jié)點流量計算：

各管段節(jié)點流量計算節(jié)點節(jié)點連的管段節(jié)點流量(L/s)集中流量(L/s)節(jié)點總流量(L/s)12345671-2,1-51-2,2-32-3,3-4,3-53-4,4-61-5,3-5,5-64-6,5-6,7-66-70.5(25.45+9.55)=17.500.5(25.45+9.55)=17.500.5(9.55+9.55+25.45)=22.280.5(25.45+9.55)=17.500.5(9.55+25.45+19.09)=27.050.5(25.45+19.09+15.91)=30.220.5(15.91)=7.95

404040

17.5057.5062.2857.5027.0530.227.95合計140.00120260.00914．節(jié)點流量計算：各管段節(jié)點流量計算節(jié)點6.2.2管段設計流量分配目的：確定各管段中的流量，進而確定管段直徑。流量分配要保持水流的連續(xù)性，每一節(jié)點必須滿足節(jié)點流量的平衡條件：流入任一節(jié)點的流量等于流離該節(jié)點的流量，若以流入為“一”，流離為“+”，則∑Q=0。a.枝狀網

水流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有節(jié)點流量總和。926.2.2管段設計流量分配目的：確定各管段中的流量，進而9333b.環(huán)狀網流量分配可有多種組合方案?；驹瓌t：滿足供水可靠性前提下，兼顧經濟性。在遇到要向兩個或兩個以上方向分配流量時，要向主要供水方向（如通向密集用水區(qū)或大用戶的管段）分配較多的流量，特別要注意不能出現逆向流（即從遠離水源的節(jié)點向靠近水源的節(jié)點流動）。94b.環(huán)狀網流量分配可有多種組合方案。在遇到要向兩個或兩個方法和步驟：確定控制點位置，管網主導流向；參照主導流向擬定各管段水流方向，以最短距離供水到大用戶或邊遠地區(qū)；盡量使平行的主要干管分配相近的流量（防止某些管段負荷過重），連接管要少分配流量，滿足沿線配水為限（主要作用是干管損壞時轉輸流量）各干管通過的流量沿主要流向逐漸減少，不要忽多忽少；可以起端開始或從末端，滿足節(jié)點流量的平衡條件。

此時的分配值是預分配，用來選擇管徑，真正值由平差結果定。95方法和步驟：356.2.3管段直徑設計確定管網中每一管段的直徑是輸水和配水系統(tǒng)設計計算的主要課題之一。管段的直徑應按分配后的流量確定。在設計中，各管段的管徑按下式計算：式中q為管段流量，m3/s；V為管內流速，m/s。由上式可知，管徑不但和管段流量有關，而且還與流速有關。因此，確定管徑時必須先選定流速。966.2.3管段直徑設計確定管網中每一管段的直徑是

為了防止管網因水錘現象而損壞，在技術上最大設計流速限定在2.5～3.0m/s范圍內；在輸送渾濁的原水時，為了避免水中懸浮物質在水管內沉積，最低流速通常應大于0.60m/s，由此可見，在技術上允許的流速范圍是較大的。因此，還需在上述流速范圍內，根據當地的經濟條件，考慮管網的造價和經營管理費用，來選定合適的流速。97為了防止管網因水錘現象而損壞，在技術上最大

流速大，管徑就會減小，管網造價降低，但水頭損失明顯增加，所需的水泵揚程將增大，從而使經營管理費（主要指電費）增大，同時流速過大，管內壓力高，因水錘現象引起的破壞作用也隨之增大。流速小，因管徑增大，管網造價會增加。但因水頭損失減小，可節(jié)約電費，使經營管理費降低。因此，管網造價和經營管理費（主要指電費）這兩項經濟因素是決定流速的關鍵。求一定年限t（稱為投資償還期）內，管網造價和經營管理費用之和為最小的流速，稱為經濟流速，以此來確定的管徑，稱為經濟管徑。從公式可以看出，流量一定時，管徑與流速的平方根成反比。98流速大，管徑就會減小，管網造價降設Wt為總費用，C為管網造價，Y1為年折舊費用，Y2為年度運行電費，T為投資償還年限。則有：投資償還期內的年度總費用為：99設Wt為總費用，C為管網造價，Y1為年折舊DeY2VeWY2WVW0DW0年折算費用和管徑的關系年折算費用和流速的關系100DeY2VeWY2WVW0DW0年折算費用和管徑的關系年折算管徑/mm界限流量/L·s－1管徑/mm界限流量/L·s－1100＜9450130~1681509~15500168~23720015~28.5600237~35525028.5~45700355~49030045~68800490~68535068~96900685~82240096~1301000822~1120界限流量表各城市的經濟流速值應按當地條件，如水管材料和價格、施工條件、電費等來確定，不能直接套用其他城市的數據。另外，管網中各管段的經濟流速也不一樣，須隨管網圖形、該管段在管網中的位置、該管段流量和管網總流量的比例等決定。因為計算復雜，有時簡便地應用“界限流量表”確定經濟管徑，見界限流量表。101管徑界限流量管徑界限流量100＜9450130~168150平均經濟流速表管徑/mm平均經濟流速υe/L·s－1D=100～4000.6～0.9D≥4000.9～1.4由于實際管網的復雜性，加上情況在不斷的變化，例如流量在不斷增加，管網逐步擴展，諸多經濟指標如水管價格、電費等也隨時變化，要從理論上計算管網造價和年管理費用相當復雜且有一定難度。在條件不具備時，設計中也可采用由各地統(tǒng)計資料計算出的平均經濟流速來確定管徑，得出的是近似經濟管徑，見平均經濟流速表102平均經濟流速表管徑/mm平均經濟流速υe/L·s

在使用各地區(qū)提供的經濟流速或按平均經濟流速確定管網管徑時，需考慮以下原則：

1）一般大管徑可取較大的經濟流速，小管徑可取較小的經濟流速；2）管段設計流量占整個管網供水流量比例較小時取較大的經濟流速，反之取較小的經濟流速3）首先定出管網所采用的最小管徑（由消防流量確定），按υe確定的管徑小于最小管徑時，一律采用最小管徑；從供水泵站到控制點的管線上的管段可取較小的經濟流速，其余管段可取較大的經濟流速；103在使用各地區(qū)提供的經濟流速或按平均經濟流速確定管網管4）連接管屬于管網的構造管，應注重安全可靠性，其管徑應由管網構造來確定，即按與它連接的次要干管管徑相當或小一號確定；5）根據經濟流速計算出的管徑如果不符合市售標準管徑時，可以選用相近的標準管徑1044）連接管屬于管網的構造管，應注重安全可靠性，其管徑應由管網6）由管徑和管道比阻α之間的關系可知，當管徑較小時，管徑縮小或放大一號，水頭損失會大幅度增減，而所需管材變化不多；相反，當管徑較大時，管徑縮小或放大一號，水頭損失增減不很明顯，而所需管材變化較大。因此，在確定管網管徑時，一般對于管網起端的大口徑管道可按略高于平均經濟流速來確定管徑，對于管網末端較小口徑的管道，可按略低于平均經濟流速確定管徑，特別是對確定水泵揚程影響較大的管段，適當降低流速，使管徑放大一號，比較經濟；1056）由管徑和管道比阻α之間的關系可知，當管徑較小時，7）管線造價（含管材價格、施工費用等）較高而電價相對較低時，取較大的經濟流速，反之取較小的經濟流速。以上是指水泵供水時的經濟管徑確定方法，在求經濟管徑時，考慮了抽水所需的電費。重力供水時，由于水源水位高于給水區(qū)所需水壓，兩者的標高差H可使水在管內重力流動。此時，各管段的經濟管徑應按輸水管和管網通過設計流量時，供水起點至控制點的水頭損失總和等于或略小于可利用的水頭來確定。1067）管線造價（含管材價格、施工費用等）較高而電價相對較6.3泵站揚程與水塔高度設計根據管段設計流量和經濟流速選定管段后，應確定泵站的設計揚程和水塔高度，以便進行泵站選泵、泵站設計和水塔設計

環(huán)狀管網的設計流量只起確定管徑的作用，不能用于計算泵站的揚程和水塔高度，必須先通過水力分析求出設計工況下管段的實際工作流量（管網平差計算），然后才能確定泵站揚程和水塔高度。兩個概念：

節(jié)點服務水頭：節(jié)點地面高程加上節(jié)點所連接的用戶所需的最低供水壓力（自由水頭、靜壓）?？刂泣c：給水管網用水壓力最難滿足的節(jié)點。一般是管網最高最遠的點。1076.3泵站揚程與水塔高度設計根據管段設計流量和經濟6.4管網設計校核1、管網校核的定義從前面的設計過程可知，管網的管徑和水泵揚程，是按設計年限內最高日最高時的用水量和正常水壓要求來設計的。這樣的管徑