陜西某地給水管網(wǎng)工程課程設(shè)計

設(shè)計說明書第一章課程設(shè)計基本資料一．設(shè)計資料1．城市總平面規(guī)劃圖一張,比例1:10000。2．該城位于陜西關(guān)中地區(qū),城市自然資料如下：土層:屬非自重濕陷性黃土地區(qū)；地震烈度:6級；地下水深:地面以下5m見地下水；最高氣溫:39℃；最低氣溫:-8℃；冰凍深度:0.5m。3．用水資料大用戶序號用戶名稱（人數(shù)）生產(chǎn)用水量（班次）(m3/班)時變化系數(shù)(Kh)要求水壓(MPa)12345食品加工廠（300）針織印染廠（1500）制藥廠（1000）氨肥廠（1200）火車站（50）2000（1）1200（3）400（2）300（3）2001.11.11.21.22.40.280.280.280.280.28居民用水量：規(guī)劃人口河北區(qū)為4萬人,河南區(qū)為2.4萬人,用水普及率為90%,室內(nèi)均有給排水衛(wèi)生設(shè)備,但無淋浴,建筑物為6層。印染廠、制藥廠和氨肥廠每班有1/2員工需淋浴。公用事業(yè)用水量按居民用水量的30%計,Kh=1.6。綠化面積為30萬m2,澆灑道路面積為20萬m2。未預(yù)見水量及管網(wǎng)漏失水量可按最高日用水量的15~25%計。4．水廠清水池最低水位標(biāo)高109m，兩座公路橋旁均可吊裝管道，鐵路橋不讓吊管。第二章管網(wǎng)及附屬構(gòu)筑物布設(shè)一、線路選擇與布置要求1、輸配水管渠的線路應(yīng)盡量做到線路短、起伏小，土石方工程量少，造價經(jīng)濟，少占農(nóng)田和不占良田。2、輸配水管渠走向和位置應(yīng)符合城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃要求，并盡可能沿現(xiàn)有的道路或規(guī)劃路鋪設(shè)，以利于施工和維護。3、輸配水管渠應(yīng)盡量避免穿越河谷、山脊、沼澤、重要鐵路和泄洪地區(qū)，并注意避開滑坡、塌方以及易發(fā)生泥石流和高侵蝕性土壤地區(qū)。4、輸水管線應(yīng)盡量充分利用水位高差，當(dāng)條件許可時，優(yōu)先考慮重力流輸水。5、應(yīng)盡量考慮近遠期結(jié)合和分期實施的可能。二、輸配水管渠布置的一般要求1、重力輸水管渠應(yīng)設(shè)檢查井和通氣孔。2、檢查井間距：當(dāng)管徑（渠寬）在700㎜以下，間距不大于200米；在700—1400㎜時，間距不大于400米。3、對于重力管渠，需控制水位，壓力水管，設(shè)消除水錘的措施。4、壓力輸水管道隆起點設(shè)進氣閥和排氣閥，低凹處設(shè)置泄水管及泄水閥。5、管道法蘭接口應(yīng)設(shè)于檢查井或地溝內(nèi)，特殊情況需埋土里時，需加保護措施。三、輸水管的布置1、輸水管根數(shù)，為了安全供用，采用2根。2、連通管及閥門布置：（1）兩條以上輸水管一般應(yīng)設(shè)連通管，直徑一般相同。（2）設(shè)有連通管的輸水管道上，應(yīng)設(shè)必要閥門，以防事故及檢修時切換。（3）閥門間距視具體情況而定。根據(jù)以上原則，一泵站之后輸水管采用2根，線路盡量短，二泵站至管網(wǎng)的輸水管亦采用2根。四、配水管網(wǎng)布置1、管網(wǎng)定線與布置：（1）配水管網(wǎng)應(yīng)根據(jù)用水要求合理分布于全供水區(qū)，盡可能縮短配水管線的總長度，一般布置成環(huán)狀網(wǎng)。（2）配水管網(wǎng)的布置應(yīng)使干管盡可能以最短距離到達主要用水地區(qū)。（3）干管的位置，應(yīng)盡可能布置在兩側(cè)均有較大用戶的道路上。（4）配水干管之間應(yīng)在適當(dāng)間距處設(shè)連接管以形成環(huán)網(wǎng)。（5）用以配水至用戶和消火栓的配水支管，一般采用管徑為150—200㎜，負擔(dān)消防任務(wù)的配水支管不得小于150毫米。（6）城市生活飲用水管網(wǎng)嚴禁與非生活飲用水管網(wǎng)連接，并嚴禁與各單位自備的生活飲用水直接連接。根據(jù)所給的城市市區(qū)平面圖和以確定的水源位置、工廠、公共建筑等大用戶的位置分布考慮一下幾點進行管網(wǎng)定線：（1）配水管網(wǎng)應(yīng)根據(jù)用戶要求合理分布于全供水區(qū)。在滿足用戶對水量、水壓的要求原則下，盡可能縮短配水管線總長度，一般布置成環(huán)網(wǎng)狀。（2）干管的位置，盡可能布置在兩側(cè)均有較大用戶的道路上，以減少配水支管的數(shù)量。（3）配水干管之間應(yīng)在適當(dāng)間距處設(shè)置連接管，以形成管網(wǎng)。根據(jù)以上幾點原則，結(jié)合開發(fā)區(qū)的地形特點，管網(wǎng)定線環(huán)網(wǎng)共6個，從節(jié)點1到二級泵站節(jié)點20處采用并行管進行輸水。五、配水管與構(gòu)筑物或管道的間距（1）管道距構(gòu)筑物的水平凈距：A、鐵路：離遠期路堤坡腳為5米，路坡頂為10米。B、建筑江線為5米。C、煤氣管：低壓為1.0米；中壓為1.0米；次高壓為1.5米；高壓為2.0米。D、熱力管道為1.5米。E、通訊照明桿柱為1.0米，高壓電桿支座為3.0米。（2）給水管與污水管間距：A、給水管應(yīng)鋪設(shè)在污水管上面，給水管與污水管交叉時，管外壁凈距不得小于0.4米，且不準(zhǔn)許有接口重疊。B、給水管與污水管平行鋪設(shè)時，管外壁凈距應(yīng)大于1.5米。C、當(dāng)污水管必須鋪設(shè)在給水管上面時，給水管必須采用金屬管材，并根據(jù)土壤的滲水性及地下水位情況，確定凈距。（3）管道互相交叉時的凈距：A、給水管道相互交叉其凈距不得小于0.15米。六、閥門、消火栓、給水栓的布置原則（1）閥門A、配水管網(wǎng)中的閥門布置，應(yīng)能滿足事故段的切斷需要。其位置可結(jié)合連接管及重要供水支管的節(jié)點設(shè)置，干管閥門間距500—1000米。B、干管上的閥門可設(shè)在連接管的下游，支、干管相接處的支管上。C、城市管網(wǎng)支干管及重要水管上的消火栓，均應(yīng)在消火栓前設(shè)閥門，支干管上閥門布置不應(yīng)隔斷5個以上的消火栓。（2）消火栓A、消火栓間距不應(yīng)大于120米。B、消火栓的接管直徑不小于100毫米。C、盡可能設(shè)在交叉口和醒目處。消火栓規(guī)定應(yīng)距建筑物不小于5米，距車行道邊不大于2米，一般常設(shè)在人行道邊。（3）集中給水栓考慮取水方便，設(shè)排水管溝，寒冷地區(qū)設(shè)防凍栓。七、管網(wǎng)設(shè)計流量1、確定管網(wǎng)計算工況此管網(wǎng)沒設(shè)水塔或高位水池等調(diào)節(jié)構(gòu)筑物，僅依靠二泵房的分級供水來達到用水需要。管網(wǎng)計算工況有最高用水時、最高用水加消防時以及事故時三種.管網(wǎng)按最高日最高時用水量Qs及設(shè)計水壓HS計算生活用水管網(wǎng)的設(shè)計水壓（最小自由水頭）應(yīng)根據(jù)建筑物層數(shù)決定，此管網(wǎng)分南北兩區(qū)。顧控制點分別是管網(wǎng)中的節(jié)點6(北區(qū))，節(jié)點14（南區(qū)），平均層數(shù)是6層，故設(shè)計水壓是28米。（2）根據(jù)具體情況分別用消防、最不利管段發(fā)生故障等校核。A、消防：采用低壓消防系統(tǒng)，允許控制點降至10米。消防時同時考慮2個地方同時發(fā)生火災(zāi)時。B、事故：考慮事故流量下，水壓仍能滿足設(shè)計水壓的要求；流量為設(shè)計用水量的70%。八、管網(wǎng)水力計算應(yīng)注意的問題單水源環(huán)狀管網(wǎng)計算環(huán)狀管網(wǎng)水力計算是聯(lián)立求解連續(xù)性方程、能量方程和壓降方程。求解時應(yīng)注意的幾點:（1）一般情況下，流向節(jié)點的流量取負號，離開節(jié)點的流量取正號，分配時每一節(jié)點滿足q+的條件（本設(shè)計采用）（2）一般情況下，取各環(huán)內(nèi)水流順時針方向管段中的水頭損失為正，逆時針方向管段中的水頭損失為負（本設(shè)計采用）（3）平均經(jīng)濟流速在條件不具備時，設(shè)計中也可采用平均經(jīng)濟流速來確定管徑，得出的是近似經(jīng)濟管徑管徑平均經(jīng)濟流速D=100～4000.6～0.9D4000.9～1.4（4）界限流量表管徑（mm）界限流量（L/s）管徑（mm）界限流量（L/s）管徑（mm）界限流量（L/s）100<935068～96700355～4901509～1540096～130800490～68520015～28.5450130～168900685～82225028.5～45500168～237100082～112030045～68600237～355（5）管網(wǎng)平差時：手工計算時，每基環(huán)閉合差要求小于0.5m,大環(huán)閉合差小于1.0m。電算時，閉合差的大小可考慮采用0.01～0.05m。本設(shè)計中采用管網(wǎng)平差軟件進行計算，閉合差取0.5cm。第三章水泵的選擇水泵的選擇有以下原則：首先要滿足最高時供水工況的流量揚程要求，并盡量水水泵處在高效工作區(qū)內(nèi)。盡可能選用同型號水泵。一般應(yīng)盡量減少水泵臺數(shù)，通常取水泵房至少設(shè)置兩臺。由以上原則選泵：根據(jù)上述原則選擇四臺S型單級雙吸式離心泵，型號為10sh-6，其基本參數(shù)為：轉(zhuǎn)速n＝1450轉(zhuǎn)／分，用水量變化范圍100-180L/s。水泵揚程65-70m，其中三臺供水，一臺作為備用泵參考文獻范瑾初，《給水工程》（第四版），中國建筑工業(yè)出版社，1999年。姜乃昌，《水泵與水泵站》（第四版），中國建筑工業(yè)出版社，1998年。計算說明書第一章給水管網(wǎng)用水量計算一．最高日生活用水量（1）居民生活用水量（用水普及率為90﹪）Q1＝N*q1/24=（4+2.4）*104*0.9*0.16/24=384m3/h式中：q1——最高日用水量標(biāo)準(zhǔn)（0.16m3/人·d）N——居住區(qū)人口數(shù)（cap）（2）大用戶生產(chǎn)用水量Q2=2000*1.1/8+1200*1.1/8+400*1.2/8+300*1.2/8+200*2.4/24=565m3/h（3）大用戶職工生活用水量Q3=0.025*3.0*(300/8+1500/24+1000/16+1200/24+50/24)+(1500/3+1000/2+1200/3)*0.04/2=44.09m3/h（4）澆灑道路和綠化用水Q4（噴灑道路：q1=1.2L/次·m2，n=3次；綠化：q2=2.0L/次·m2）Q4=（2.0*30*10000/1000+1.2*20*3*10000/1000）/24=55m3／h（5）公共事業(yè)用水Q5公共事業(yè)供水取居民生活用水的30%。Q5=0.3*Q1*1.6=207.36m3／h（6）未預(yù)見用水量及管網(wǎng)漏水量按最高日的25﹪計。（7）最高時用水量Qh=1.25(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=1569.313m3／h=435.920L／s（8）集中用水量序號用戶名稱生產(chǎn)用水量生活用水量總水量供水節(jié)點(L/s)(L/s)(L/s)1食品加工廠76.3890.78177.17172針織印染廠45.8334.0849.91373制藥廠16.6674.0820.747164氨肥廠12.53.26415.76465火車站5.5560.0435.59919（9）總計算管長∑l=12311m二．水壓由于該開發(fā)區(qū)內(nèi)的建筑物的層數(shù)都為6層，所以自由水壓=4*(n+1)=28三．清水池容積V清=V調(diào)+V消+V自+V超由于缺乏該城市綜合生活每小時用水量占最高日用水量百分比的情況的資料，所按照經(jīng)驗發(fā)取值，Qd=24[Qh-(Q2-Qd2)]=36003.51m3/dV調(diào)=10%Qd=3600.351m3。該開發(fā)區(qū)規(guī)劃人口為6.4萬人，查《給水排水設(shè)計手冊》，確定同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)為兩次，一次滅火用水量為35L/s,火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)所需總水量Q火=（2*35+10*4+15*1）*3.6*2.0=900m3。水廠自用水量調(diào)節(jié)容積按最高日用水設(shè)計用水量的5%計算，則V自=5%Qd=1800.176m3。清水池的安全儲備V超=1/6(V調(diào)+V消+V自)=6300.527m3?？紤]到部分安全調(diào)節(jié)容積，取清水池的有效容積為7000m3。四．一級泵站和二級泵站的供水量一級泵站的供水量為QI=αQd/T=1.07*36003.51/24*1000/3600=445.877L/s二級泵站的供水量在0—7，20—24時為3.06%，在7—20時為5.10%QIImax=5.10%*36003.51*1000/3600=545.7532L/s第二章管網(wǎng)計算一．管網(wǎng)設(shè)計流量計算（1）長度比流量集中流量∑q=169.19L/sqs=(Qh-∑q)/∑l=（435.920-169.19）/12311=0.02167L/(s﹒m)（2）沿線流量計算沿線流量為管段的比流量與各個管段的長度的乘積。管段沿線流量計算表管長/m計算管長m沿線流量（L/s）管段編號管長/m計算管長m沿線流量（L/s）59059012.78310~113253257.04150950911.02811~1256756712.28573673615.94612~1362162113.45582682617.89613~1464864814.04081081017.54914~1547547510.29153953911.67815~1667767714.66877677616.81316~1765065014.08381481417.63610~1759659612.91354254211.74312~1749349310.68160860813.17313~1650950911.028（3）節(jié)點流量計算(各大用戶加入鄰近節(jié)點)節(jié)點流量計算表節(jié)點節(jié)點流量(L/s)節(jié)點節(jié)點流量(L/s)121.081109.977211.905119.663313.4871218.210422.7931319.261524.3091412.165630.3781512.480764.1581640.636823.8111796.009195.599第三章管網(wǎng)校核一．管網(wǎng)校核初分流量初分流量表北區(qū)南區(qū)管段號最高時(L/s)消防時(L/s)事故時(L/S)管段號最高時(L/s)消防時(L/s)事故時(L/S)1~18147.05175.059~1065.47670.4762~1870.47192.47110~1155.49960.4992~358.56680.56611~1245.83650.8363~1945.07967.0799~17152.925162.9254~1939.4861.4812~1329.62634.62639.4831~4302851.33513~160.80.8264~546.68768.68763.28116~1754.91664.9167.8195~860.51512~172259.3888~195.969123.96936.57813~1411.16516.16527.5165~628.37850.37831.26514~15111196~72301015~1613.4823.4810.2647~866.15894.15834.911二．最高時用水校核北區(qū)最高用水時平差數(shù)據(jù)表=================================================================迭代次數(shù)=5================================================================環(huán)號=1閉合差=-.037------------------------------------------------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)------------------------------------------------------------------------------------------------------------1~18352450.96152.172.861.01.00662~18238400.52-65.351.09-.26.00403~2509350.56-53.451.46-.74.01393~19287350.42-39.96.86-.25.00624~19450350.36-34.36.66-.30.00861~4542300.3927.33.93.50.0184sqtotal=.161dq=-.12===============================================================環(huán)號=2閉合差=-.260----------------------------------------------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)---------------------------------------------------------------------------------------------------------1~4542300.39-27.33.93-.50.01844~5826300.55-38.901.75-1.45.03725~8608150.18-3.25.61-.37.11478~1814400.83103.762.542.06.0199sqtotal=.108dq=-1.21===============================================================環(huán)號=3閉合差=-.497---------------------------------------------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)--------------------------------------------------------------------------------------------------------5~8608150.49-8.753.56-2.17.24775~6810300.33-23.33.70-.57.02436~7539200.227.04.60.32.04577~8776350.7471.202.471.91.0269sqtotal=.108dq=-2.31================================================================南區(qū)最高用水時平差數(shù)據(jù)表=================================================================迭代次數(shù)=2================================================================環(huán)號=1閉合差=.072------------------------------------------------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)-----------------------------------------------------------------------------------------------------------9~103344500.3656.790.470.160.002810~113253500.4946.821.150.370.00811~125673500.3937.150.760.430.011612~174933000.11-7.90.1-0.050.00659~172624501.02-161.613.2-0.840.0052sqtotal=.578dq=.06===============================================================環(huán)號=2閉合差=-.155----------------------------------------------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)----------------------------------------------------------------------------------------------------------12~13621250.5526.842.201.36.050813~16509150.24-4.16.94-.48.115616~17650350.60-57.701.68-1.09.018912~17493300.117.90.10.05.0065sqtotal=.462dq=-.17===============================================================環(huán)號=3閉合差=.402----------------------------------------------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)---------------------------------------------------------------------------------------------------------13~14648250.2411.74.50.32.027614~15475200.01-.43.00.00.005315~16677250.26-12.91.59-.40.031013~16509150.244.16.94.48.1156sqtotal=0.462dq=0.43===============================================================三．消防用水校核北區(qū)消防用水時平差數(shù)據(jù)表=======================================================================迭代次數(shù)=6======================================================================環(huán)號=1閉合差=-0.011----------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)----------------------------------------------------------------------1~183524501.18187.944.241.490.00792~182384000.63-79.581.56-0.370.00472~35093500.7-67.672.25-1.140.01693~192873500.56-54.191.5-0.430.00794~194503500.51-48.591.23-0.550.01141~45423000.5639.861.830.990.0249sqtotal=0.190dq=-0.03======================================================================環(huán)號=2閉合差=0.344----------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)----------------------------------------------------------------------1~45423000.56-39.861.83-0.990.02494~58263000.96-67.654.85-40.05925~86081500.539.313.992.420.26058~18144000.991253.582.920.0233sqtotal=0.127dq=1.36======================================================================環(huán)號=3閉合差=-0.124----------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)----------------------------------------------------------------------5~86081500.53-9.313.99-2.420.26055~68103000.82-58.153.66-2.970.0516~75392000.7122.234.72.530.1147~87763500.986.383.522.730.0316sqtotal=0.127dq=-0.49======================================================================南區(qū)消防用水時平差數(shù)據(jù)表=======================================================================迭代次數(shù)=3======================================================================環(huán)號=1閉合差=-0.018----------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)----------------------------------------------------------------------9~103344500.3759.040.510.170.002910~113253500.5149.061.250.410.008311~125673500.4139.40.840.480.012112~174933000.17-11.950.21-0.110.00899~172624501.1-174.363.68-0.970.0055sqtotal=0.573dq=-0.02======================================================================環(huán)號=2閉合差=0.228----------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)----------------------------------------------------------------------12~136212500.6833.143.2320.060513~165091500.23-4.110.93-0.470.114716~176503500.69-66.42.17-1.410.021212~174933000.1711.950.210.110.0089sqtotal=0.459dq=0.25======================================================================環(huán)號=3閉合差=-0.297----------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)----------------------------------------------------------------------13~146482500.3717.991.070.690.038514~154752000.29-9.170.95-0.450.049315~166772500.44-21.651.49-1.010.046613~165091500.234.110.930.470.1147sqtotal=0.459dq=-0.32======================================================================四．事故用水校核北區(qū)事故用水時平差數(shù)據(jù)表======================================================================迭代次數(shù)=5=====================================================================環(huán)號=1閉合差=-0.403---------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)---------------------------------------------------------------------1~45423000.7351.332.911.580.03074~58263000.7-49.212.69-2.220.04525~86081500.17-2.960.52-0.320.10688~18144000.450.650.690.560.0111sqtotal=0.063dq=-3.20=====================================================================環(huán)號=2閉合差=-0.349---------------------------------------------------------------------管段號管長管徑流速流量1000I水頭損失sq(米)(毫米)(米/秒)(升/秒)(米)---------------------------------------------------------------------5~86081500.172.960.520.320.10685~68103000.41-29.