給水排水課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

給水管網(wǎng)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一用水量計(jì)算基本數(shù)據(jù)：由原始資料該城鎮(zhèn)位于福建，人口數(shù)2.8萬(wàn),查《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》可知該城市位于一分區(qū)，為中小城市。遠(yuǎn)期規(guī)劃用水單位數(shù)如下：用水單位用水定額用水量(萬(wàn)m/d)備注居民生活用水28000人350(L/cap.d)0.98按人口計(jì)綠地用水8.26ha2.0(L/(m2?d))0.01652按用地計(jì)道路廣場(chǎng)用水42.75ha2.5(L/(m3?d))0.21375按用地計(jì)從設(shè)計(jì)規(guī)范查出：居民綜合生活用水定額采用350L/cap.d；澆灑道路用水量按每平方路面每次2.5L，每日2次計(jì)算；綠化用水量按2L/次.m2計(jì)算；城市的未預(yù)見(jiàn)水量和管網(wǎng)漏失水量按最高日用水量的 25燉算；消防用水量按同一時(shí)間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù) 2次，一次滅火用水量25L/S計(jì)算;最高日城市綜合用水的時(shí)變化系數(shù)按 1.5計(jì)算。1.1居民最咼日生活用水量Q:Q=qN/1000=350X2.8X104/1000=9800m3/d式中Q i――城市最高綜合生活用水，m3/d;q 城市綜合用水量定額，L/(cap.d);N 城市設(shè)計(jì)年限內(nèi)計(jì)劃用水人口數(shù)；1.2綠化用水量Q:Q3=qN/1000=2.0X8.26X104/1000=165.2m3/d式中Q 3——城市綠化用水，m3/d；q城市綠化用水量定額，L/(m.d)；n——城市最高日綠化用水面積，(m)。1.3澆灑道路用水量Q:Q2=qNf/1000=2.5X42.75X2X104/1000=2137.5m3/d式中Q 2――城市澆灑道路用水，m7d;q――城市澆灑道路用水量定額，L/( m.次)；n――城市最高日澆灑道路面積，(吊)；f――城市最高日澆灑道路次數(shù)。1.4未預(yù)見(jiàn)水量和管網(wǎng)漏失水量Q:Q4=0.25X(Q+Q+Q)=0.25X(9800+165.2+2137.5)=3025.675m/d1.5最高日設(shè)計(jì)用水量：3Q=Q+Q+Q+Q=9800+165.2+2137.5+3025.675=15128.375m/d(取15200m3/d)1.7最咼日最咼時(shí)用水量Q=KhXQ/24=QdX1.5/24=950(m3/h)=263.89(L/s)二管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算管網(wǎng)定線取決于城市平面布置，供水區(qū)地形，水源和調(diào)節(jié)水池位置，街區(qū)和大工業(yè)集中用水等?？紤]城市近，遠(yuǎn)期發(fā)展，管網(wǎng)布置成環(huán)狀網(wǎng)。該城市給水管網(wǎng)的主要供水方向擬定為自東向西供水。 為滿足用戶供水要求其定線滿足：干管的間距一般采用500-800m,兩干管的連接間距為800-1000m=允許有個(gè)別管段不符合上敘規(guī)則。干管均勻分配，故按長(zhǎng)度流量法來(lái)計(jì)算沿線流量和節(jié)點(diǎn)流量。其管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)等布置圖見(jiàn)附圖一。3.1配水管長(zhǎng)度計(jì)算水源0-1為輸水管，不參與配水，其計(jì)算長(zhǎng)度為零。1-22-66-77-1313-161-33-1010-1111-1414-1515-1611-1212-13 管段為單側(cè)配水，其計(jì)算長(zhǎng)度按實(shí)際長(zhǎng)度的一半計(jì)入。其余均為雙側(cè)配水管段，均按實(shí)際長(zhǎng)度計(jì)入。則：' L=10497.5m3.2比流量計(jì)算采用長(zhǎng)度比流量的方法進(jìn)行計(jì)算。分區(qū)用水量標(biāo)準(zhǔn)若不相同應(yīng)分別計(jì)算比流量。ql=Q/刀lmi=263.889/10497.5=0.025138271L/(s.m)式中q i――按管段配水長(zhǎng)度分配沿線流量的比流量，[L/(s.m)];Qh 最高日最高時(shí)流量，L/S;

mi各管段沿線配水長(zhǎng)度，mi各管段沿線配水長(zhǎng)度，m。3.3節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算先由比流量計(jì)算出沿線流量，再用沿線流量算出節(jié)點(diǎn)流量。沿線流量:qmi=q|mi式中q mi――各管段沿線流量，(L/S)q i――按管段配水長(zhǎng)度分配沿線流量的比流量，［L/(s.m)］；l mi――各管段沿線配水長(zhǎng)度，m節(jié)點(diǎn)流量：Q=0.5刀qmi式中q mi――最高時(shí)段I的沿線流量，(L/S)Q j――節(jié)點(diǎn)j的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量，(L/S)各管段的沿線流量及節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表:管道或者卩點(diǎn)編號(hào)管段編號(hào)管段長(zhǎng)度(m)配水長(zhǎng)度(m)管段沿線流量(L/s)節(jié)點(diǎn)流量(L/S)管段流量初分配(L/S)00-12000.00010.00263.9011-2P925462.511.64]8.84101.5122-66863438.6315.8746.5731-3[4782396.0217.20153.55542-445745711.48127.5139.06553-480480420.2016.1839.0656:4-5[3143147.9015.2217.3076-5P50650612.71：19.3017.3083-10651325.58.1922.7997.299:4-9r61761715.4928.2733.32105-846746711.7314.7018.42116-77243629.1010.7914.0512:10-9:69969917.5521.6133.32139-861461415.4214.2718.42148-773473418.439.0714.0515:10-11r2901453.67:15.5949.27169-123223228.106.6919.95177-13881440.511.078.8118「11-12:7743879.73:19.951912-13779389.59.808.812011-146503258.1818.5421「12-15r62062015.589.472213-16609304.57.673.352314-15789394.59.929.4724—15-16P451225.55.68：3.35總計(jì)1484110497.5263.893.4進(jìn)行流量分配在確定了節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量之后，接著要利用節(jié)點(diǎn)流量連續(xù)性方程確定管段設(shè)計(jì)流量。管段設(shè)計(jì)流量是后面確定管段直徑的主要依據(jù)。環(huán)狀管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量分配比較復(fù)雜，有很大的自由度，即如果在管網(wǎng)圖上確定一棵生成樹(shù)，其連枝的流量可以任意給定，樹(shù)枝流量則用逆樹(shù)遞推法求得。然而，管段設(shè)計(jì)流量的分配方案涉及到管網(wǎng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和供水可靠性，因?yàn)椴煌墓芏卧O(shè)計(jì)流量分配方案將導(dǎo)致設(shè)計(jì)管徑不同， 建設(shè)費(fèi)用也不同，運(yùn)行時(shí)的能耗費(fèi)用也不同，更重要的是，當(dāng)某條管段出現(xiàn)事故時(shí)，其他管段替代它輸送流量的能力也不同。所以，管段設(shè)計(jì)流量要在綜合考慮管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和供水可靠性的前提下，認(rèn)真分析，合理分配。3.5管段直徑設(shè)計(jì)及其水力計(jì)算確定管段的直徑是給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，應(yīng)按最高是最高日用水量和經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定，按管段預(yù)分配流量和所選定的管徑，查水力計(jì)算表，即可求得各管段的1000i，按h=iL計(jì)算各段水頭損失。管徑與設(shè)計(jì)流量的關(guān)系為：q=Av=3.14159xD^/4D=4q/3.14159v式中D——管段直徑，mq 管段設(shè)計(jì)流量，m/sv 經(jīng)濟(jì)流速，m/s。平均經(jīng)濟(jì)流速：管徑（mm平均經(jīng)濟(jì)流速（m/s） 管徑（mm 平均經(jīng)濟(jì)流速（m/s）100?400 0.6?0.9 >400 0.9?1.4選擇經(jīng)濟(jì)流速和確定管徑時(shí)，可以考慮以下原則：1） 大管徑可取較大的經(jīng)濟(jì)流速，小管徑可取較小的經(jīng)濟(jì)流速；2） 管段設(shè)計(jì)流量占整個(gè)管網(wǎng)供水流量比例較小時(shí)取較大的經(jīng)濟(jì)流速，反之，取較小的經(jīng)濟(jì)流速；

從供水泵站到控制點(diǎn)的管線上的管段可取較小的經(jīng)濟(jì)流速， 其余管段可取較大的經(jīng)濟(jì)流速，如輸水管必位于供水泵站到控制點(diǎn)的管線上，所以輸水管所取經(jīng)濟(jì)流速應(yīng)較管網(wǎng)中的管段??；4) 考慮造價(jià)、市售標(biāo)準(zhǔn)等因素。流量分配及管徑確定如下表管段初始數(shù)據(jù)管段數(shù)：25粗糙系數(shù)CwNm:130條件：|刀H|<=0.05管段號(hào)(不重復(fù)整數(shù))設(shè)計(jì)管徑(mr)i管段長(zhǎng)度(m流量初分配(L/S)經(jīng)濟(jì)流速(m/s)計(jì)算管徑(mm)0550200263.901.1552.691P350925101.510.9378.96235068646.570.8272.253400478153.5550.9442.174r25045739.0650.8249.35525080439.0650.8249.35620031417.300.6191.607r20050617.300.6191.60835065197.290.9370.99925061733.320.7246.1810r20046718.420.6197.711120072414.050.6172.671225069933.320.7246.1813:20061418.420.6197.711420073414.050.6172.671530029049.270.8280.031620032219.950.6205.76172008818.810.6136.731820077419.950.6205.76192007798.810.6136.732020065018.540.6198.35212006209.470.6141.76222006093.350.684.31232007899.470.6141.76242004513.350.684.31四管網(wǎng)平差計(jì)算管網(wǎng)平差采用哈代克羅斯法，通過(guò)平差計(jì)算確定管網(wǎng)的實(shí)際流量分配，并計(jì)算相應(yīng)的水頭損失。平差計(jì)算采用列表形式，并以平差計(jì)算簡(jiǎn)圖的形式標(biāo)識(shí)平差計(jì)算過(guò)程中的流量分配變化和校正流量大小方向表中水頭損失計(jì)算公式的指數(shù)形式為：h=sqn式中h ——水頭損失，mq――管段初分配流量，m3/ss 摩阻系數(shù)，s=kl/Dmn、mk 指數(shù)公式的參數(shù)，見(jiàn)下表l――管段長(zhǎng)度，m指數(shù)公式參數(shù)參數(shù)海曾-威廉公式k10.67/Cw1'852n1.852m4.87Cw130（管道材料系數(shù)值）平差過(guò)程見(jiàn)附表1:平差結(jié)果見(jiàn)附表2。五節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高計(jì)算5.1設(shè)計(jì)工況水力分析為了滿足水力分析前提條件，將輸水管暫時(shí)刪除，其管段流量并到1節(jié)點(diǎn)上得Q1=-263.90+8.84=-255.06L/S，同時(shí)，假設(shè)節(jié)點(diǎn)16為控制點(diǎn)，其節(jié)點(diǎn)水頭等于服務(wù)水頭，即H4=21.5m。水利分析采用哈代-克羅斯法平差，允許閉合差為0.5m，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)管網(wǎng)平差結(jié)果。相應(yīng)管網(wǎng)平面圖見(jiàn)附圖一。設(shè)計(jì)工況水力分析結(jié)算結(jié)果見(jiàn)下表：某給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)：8節(jié)點(diǎn)編號(hào)1234567地面標(biāo)高（m4.54.64.65.55.74.44.34.8要求自由水壓（m）1616161616161616服務(wù)水頭（m20.820.520.620.621.521.720.420.3節(jié)點(diǎn)編號(hào)910111213141516地面標(biāo)高（m）4.85.375.2554.95.15.5要求自由水壓（m）1616161616161616服務(wù)水頭（m20.821.3721.2212120.921.121.5

設(shè)計(jì)工況水力分析計(jì)算結(jié)果:管段或節(jié)點(diǎn)編號(hào)12345678管段流量(L/S)105.3548.22148.0735.1836.2714.5022.8390.71管段流速(m/S)1.100.501.180.720.740.460.730.94管段壓降(m)3.080.541.571.021.930.401.531.64節(jié)點(diǎn)水頭(m)29.8726.7927.0525.1224.7226.2522.0923.05地面標(biāo)高(m)4.54.64.65.55.74.44.34.8自由水壓(m)25.3722.1922.4519.6219.0221.8517.7918.25管段或節(jié)點(diǎn)編號(hào)910111213141516管段流量(L/S)27.7225.0616.1130.059.5617.5348.0117.73管段流速(m/S)0.570.800.510.610.300.560.680.56管段壓降(m)0.901.671.161.170.361.340.480.60節(jié)點(diǎn)水頭(m)23.4124.0123.5322.8121.8222.5121.5421.5地面標(biāo)高(m)4.85.375.2554.95.15.5自由水壓(m)18.6118.6418.3317.8116.8217.6116.4416.00管段或節(jié)點(diǎn)編號(hào)1718192021222324管段流量(L/S)6.7818.9714.3116.236.278.8512.683.35管段流速(m/S)0.220.600.460.520.200.280.400.11管段壓降(m)0.271.670.991.020.170.320.790.04節(jié)點(diǎn)水頭(m) 地面標(biāo)高(m)自由水壓(m)5.2確定控制點(diǎn)在水力分析時(shí)，假定節(jié)點(diǎn)16為控制點(diǎn)，經(jīng)過(guò)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)自由水壓與要求自由水壓，都已滿足，所以節(jié)點(diǎn) 16是真正的控制點(diǎn)。5.5計(jì)算水泵所需揚(yáng)程及供水總流量有上表可得控制點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)16，該節(jié)點(diǎn)的自由水頭為16m地面標(biāo)高為5.5m，則節(jié)點(diǎn)水頭為21.5m。該管段管道的沿程水頭損失為8.37m,局部水頭損失可以忽略不計(jì)。所以水泵揚(yáng)程計(jì)算為H=21.5+8.37=29.87m供水總流量為最高日最高時(shí)用水量,即Q總=Q=KhXQ/24=1.5X15200/24=263.89L/S按2臺(tái)泵并聯(lián)工作考慮，單臺(tái)水泵流量為：Q=263.89/2=131.95L/S=475.02（t/h）,取475t/h.六消防校核消防工況校核一般采用水頭校核法， 即先確定各節(jié)點(diǎn)流量，通過(guò)水力分析,得到各節(jié)點(diǎn)水頭，判斷各滅火節(jié)點(diǎn)水頭是否滿足消防水頭。滅火處節(jié)點(diǎn)服務(wù)水頭按低壓消防考慮，即 10m的自由水壓。消防流量前面已經(jīng)得Q=qf=25X2=50L/S式中Q 5――城市消防用水，L/S;q――消防用水量定額，L/S;f——同時(shí)火災(zāi)次數(shù)。該城鎮(zhèn)只考慮2處火災(zāi)時(shí)，消防流量加在控制點(diǎn)16上，進(jìn)行消防校核平差，平差結(jié)果：見(jiàn)附表3。通過(guò)水力分析所得各節(jié)點(diǎn)服務(wù)水頭見(jiàn)下表:節(jié)點(diǎn)編號(hào)12345678地面標(biāo)高（m4.54.64.65.55.74.44.34.8要求自由水壓（m）1010101010101010服務(wù)水頭（m14514.614.615.515.714.414314.8節(jié)點(diǎn)編號(hào)910111213141516地面標(biāo)高（m4.85.375.2554.95.15.5要求自由水壓（m）1010101010101010服務(wù)水頭（m14.815.3715.215.015.014.915.115.5水力分析計(jì)算結(jié)果：管段或節(jié)點(diǎn)編號(hào)12345678管段流量（L/S）105.7147.48148.4535.5036.6814.3621.77