给水管网设计

目录给水系统布置1、给水系统给水布置2、给水管网布置形式3、二级泵房供水方式给水管网定线设计用水量1、最高日设计用水量2、最高日用水量改变情况3、最高日最高时设计用水量4、计算二泵房、水塔、管网设计流量5、计算清水池设计容积和水塔设计容积四、管材选择五、管网水力计算六、校核水力计算给水管网课程设计给水系统布置（1）给水系统给水布置给水系统有统一给水系统，分系统给水系统（包含分质给水系统、分区给水系统及分压给水系统），多水源给水系统和分地域给水系统。本设计城市规模较小，地形较为平坦，其工业用水在总供水量所占百分比较小，且城市内工厂位置分散，用水量少，故可采取同一系统供给生活、生产和消防等各种用水，即使其供水有统一水质和水压。鉴于城市规模小，且管道铺设所需距离较长，本设计选择单水源给水系统。从设计施工费用等方面考虑，单水源统一给水系统投资也相对较小，较为经济。综上所诉，本设计采取单水源统一给水系统。（2）给水管网布置形式城市给水官网基本布置形式主要有环状与树枝状两种。树状网供水安全性较差，当管中某一段管线损坏时，在该管段以后全部管线就会断水。而且，因为枝状网末端，因用水量已经很小，管中水流迟缓，所以水质轻易变坏，环状网是管线连接成环状，某一管段损坏时，能够关闭附近阀门是和其余管线隔开，以进行检修，其余管线仍能够正常工作，断水地域能够缩小，从而确保供水安全可靠性。另外，还能够大大减小因水锤作用产生危害，在树状网中，则往往一次而是管线损坏。不过其造价显著比树状网为高。通常大中城市采取环状管网，而供水安全性要求较低小城镇则能够猜用树状管网。不过，为了提升城镇供水安全可靠性以及确保远期经济发展，本实例依然采取环状网，而且是有水塔环状网给水管网。（3）二级泵房供水方式 综合考虑居民用水情况以及详细地形情况，拟在管网末端设置对置水塔，因为水塔可调整水泵供水和用水之间流量差，二泵站供水量能够与用水量不相等，即水泵能够采取分级供水方法，分级供水标准是：（1）泵站各级供水线尽可能靠近用水线，以减小水塔调整容积，分级输通常不多于三级：（2）分级供水时，应注意每级能否选到适宜水泵，以及水泵机组合理搭配，尽可能满足今后和一段时间内用水量增加需要。依据以上标准，本设计采取二泵房分二级供水。二、给水管网定线城市管网定线取决于城市平面布置，供水区地形，水源和水塔位置，街区和用户尤其是大用户分布，河流，铁路，桥梁等位置，管线通常敷设在街道下，以满足供水要求为前提，尽可能缩短管线长度；形状随城市总平面布置图而定；宜树状网和环状网相结合形式，且使管线均匀地分布于整个给水区。在定线前需熟悉地形图，明确水源、水厂、水塔设计位置以及各大用户位置，因为管网定线不但关系着供水安全，也影响着管网造价，所以定线时需要慎重考虑。水塔应尽可能置于城市较高地域。以降低水塔高度；另外应尽可能靠近大用水户，方便在最大转输时降低水塔至该处连接管中水头损失，从而降低水塔高度，水塔在管网中有主要作用，它目标又很显著，故选择水塔位置时，需考虑防空、整个城市规划及美观等问题。管网定线基本标准是：干管应经过两侧负荷较大用水区，并以最短距离向用户送水。靠近道路、公路，方便于施工及维修。利于发展，并考虑分期修建可能性。干管尽可能沿高地布置，使管道内压力较小，而配水管压力则更高些。注意与其余管线交叉时平面与立面相隔间距要求与要求。按照布管标准进行：干管延伸和二泵房输水到水塔、大用水户水流方向一致，以水流方向为基准平行布置干管，以最短距离抵达用水户；干管间距500-800米，联络管间距800-1000米；枝状和环状相结合；单管和双管相结合；给水管网定线草图如图所表示：（记得加附图）三、设计用水量1、最高日设计用水量：城市最高日用水两包含综适用水、工业生产用水及职员生活用水及淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。①综合生活用水量：城北区近期规划人口8万人，用水普及率预计100％，综适用水量标准采取300L/cap·d则最高日综合生活用水量：Q1=300×80000×100%=24000000L/d=24000(m3/d)②工业企业用水量：由资料知，甲企业用水量（含工业企业职员生活用水和生产用水）为3000m3/d，则Q2+Q3=3000m3/d=34.72L/s③浇洒道路和绿化用水量：由资料知：Q4=0。④未预见水量和管网漏失水量：Q5=（15%--25%）×（Q1+Q2+Q3+Q4），这里取20%，则Q5=20%×（24000+3000）m3/d=5400m3/d。⑤消防用水量：依照《建筑设计防火规范》该城市消防用水量定额为35L/s，同时火灾次数为2次。故城市消防用水量为：Q6=35×2=70L/s所以：最高日设计用水量为：Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=24000+3000+0+5400=32400m3/d。取Qd=33000m3/d最高日用水量改变情况城市生活用水量改变情况以下表：用水量1.100.700.901.101.303.916.615.847.046.697.177.31时间12～1313～1414～1515～1616～1717～1818～1919～2020～2121～2222～2323～24用水量6.625.233.594.764.245.996.975.663.052.011.420.79依照“用水量计算表”绘制最大日用水量改变曲线（见下列图）最高日最高时设计用水量一级泵站全天运转，流量为最高日用水量4.17﹪；二级泵站分两级供水：第一级从21时到5时，供水量为1.16%，第二级从5时到21时，供水量为5.67%，最高日泵站总供水量为：1.16%×8+5.67%×16=100%，从表中能够得知，城市最高日用水有两个高峰：一是早上8:00--12:00，一是下午17：00--20:00，最高时用水量是在早晨11:00--12:00，为全天7.31%。则时改变系数为Kh=7.31%/4.17%=1.75.故，最高日最高时用水量为：Qh＝Kh×Ｑd/86.4=1.75×33000/86.4=668.4L/s。4、计算二泵房、水塔、管网设计流量由最高日设计用水量为33000m3/d，且管网中设置有水塔，则:二泵房设计供水流量为：33000×5.67%×1000/3600=519.75L/s。水塔设计供水流量为：33000×（7.31%-5.67%）×1000/3600=150.3L/s。5、计算清水池设计容积和水塔设计容积由用水量改变曲线与分级供水线求得清水池与水塔调剂容积，以下表：清水池与水塔调整容积计算时间给水处理供水量（%）二级（供水）泵站供水量（%）清水池调整容积计算设置水塔（%）水塔调整容积计算(%)设置水塔不设水塔（1）（2）（3）（4）（2）-（3）∑（3）-（4）∑0-14.171.161.103.013.010.060.061–24.171.160.703.016.020.460.522–34.161.160.903.009.020.260.783–44.171.161.103.0112.030.060.844–54.171.161.303.0115.04-0.140.705–64.165.673.91-1.5113.531.762.466–74.175.676.61-1.5012.03-0.941.527–84.175.675.84-1.5010.53-0.171.358–94.165.677.04-1.519.02-1.37-0.029–104.175.676.69-1.507.52-1.02-1.0410–114.175.677.17-1.506.02-1.50-2.5411–124.165.677.31-1.514.51-1.64-4.1812–134.175.676.62-1.503.01-0.95-5.1313-144.175.675.23-1.501.510.44-4.6914-154.165.673.59-1.510.002.08-2.6115-164.175.674.76-1.50-1.500.91-1.7016-174.175.674.24-1.50-3.001.43-0.2717-184.165.675.99-1.51-4.51-0.32-0.5918-194.175.676.97-1.50-6.01-1.30-1.8919-204.175.675.66-1.50-7.510.01-1.8820-214.165.673.05-1.51-9.022.620.7421-224.171.162.013.01-6.01-0.85-0.1122-234.171.161.423.01-3.00-0.26-0.3723-244.161.160.793.000.000.370.00共计100.0100.00100.00调整容积=24.06调整容积=7.59清水池中除了储存调整用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为：W=W1+W2+W3+W4其中：W－清水池总容积m3；W1－调整容积；m３；W２－消防储水量m３，按2小时火灾延续时间计算；W3－水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量10%计算，W4－安全贮量按W1+W2+W3取整后计算。在缺乏资料时，通常清水池设计容积可按最高日用水量10%--20%计算，这里取15%。故此次设计清水池容积为：W=33000×15%=4950m3水塔除了贮存调整容积用水量以外，还需贮存室内消防用水量，所以，水塔设计有效容积为:W=W1+W2其中：W1--水塔调整容积W2--室内消防贮备水量，按10分钟室内消防用水量计算。在缺乏资料时，通常水塔容积可按最高日用水量2.5%--3%至5%--6%计算，城市用水量最大时取低值。这里取5%，故水塔设计容积为W=33000×5%=1650m3四、管材选择选择陶土管道作为输水管道（Cw=110）五、管网水力计算1、①集中用水量集中用水量主要为工厂生产用水量和职员生活用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，不然不计入集中用水量。从城市资料用水量改变情况表中可知：最大时集中用水量为甲企业总用水量3000m3/d=34.72L/s。②节点流量计算由管网定线草图得各管段长度和配水长度，以下表：管段编号1234567管段长度（m)500100010007507507501000配水长度（m)05005003757503751000管段编号891011121314管段长度（m)100075075075010001000200配水长度（m)10003757503755005000③比流量计算：ql=（Qh-∑qi）/∑L=（668.4-34.72）/（500×4+375×4+750×2+1000×2）=0.091L/s其中：Qh——为最高日最大时用水量L/s∑qi——为大用户集中流量L/s∑L——管网总有效长度m。沿线流量计算：qi-j＝qsＬi-jＬi-j—有效长度（m）；ql—比流量。计算见下表：最高时管段沿线流量分配与节点设计流量管段或者节点标号管段配水长度(m)管段沿线流量(L/s)节点设计流量(L/s)集中流量沿线流量供水流量节点流量100.00-0.00519.75-519.75250045.5-39.82-39.82350045.5-79.63-79.63437534.13-39.82-31.15575068.26-79.63-97.90637534.13-159.26-124.607100091.034.7279.63-114.358100091.0-39.82-62.30937534.13-79.63-123.721075068.26-39.82-44.501137534.13-0.00150.3-120.001250045.5----1350045.5----1400.00----共计7000623.0034.72637.06670.050.00④初分配流量:下列图所表示2、确定管径、水头损失及流速管径与设计流量关系：q＝Av＝πＤ2v／４；D＝（4q/πv）1/2公式中：D—管段管径，m；q—管段计算流量，m３/s；A—管段过水断面面积，m２v—设计流速，m/s；依照规范，最大设计流速不应超出2.5~3.0m/s，最小设计流速不得小于0.6m/s。经济流速选取要求以下表：管径（mm）平均经济流速（m/s）管径平均经济流速（m/s）100~4000.6~0.9≥4000.9~1.4由初分配流量图得知，管段经济流速选取见下表三行，其中管段【1】【2】【4】【5】【7】【13】【14】因为设计流量大，则采取较高经济流速；管段【11】即使流量不太大，但它与供水方向垂直，对电费影响较小，能够采取较高经济流速；【3】【8】管段设计流量中等，采取中等经济流速；【4】【6】【9】【10】管段设计流量很小，故采取较小经济流速；【6】管段很特殊，考虑到水塔转输流量必须经过此管段，所以直接选取200mm管径。管段【1】和【14】均为输水管，为了提升供水可靠性，采取并列双管，依照经济流速计算出管径后，按就近标准选取标准管径。管段编号1234567891011121314设计流量L/s519.75239.9754.25239.97106.0914.43137.3454.1723.0020.0044.0316.8266.45150.3经济流速m/s1.21.10.81.11.10.61.10.80.60.60.90.81.01.1计算管径mm742527294527351---399293220206250164291417设计管径mm700×2500300500400200400300200300200200300400×2管网平差计算计算各节点水压和自由水头(1)、设计工况水力分析为了满足水力分析前提条件，将管段【1】暂时删除，其管段流量并列到节点（2）上得Q2=—519.75+39.82=—479.93（L/s）。同时，假定节点（4）为控制点，其节点水头为服务水头，即H9=0+28=28m。水力分析采取海曾-威廉公式计算水头损失，Cw=110。数据结果见下表：管段或节点编号2345678910111213管段流量L/s247.2056.68232.71110.9018.59124.5758.0428.5218.1737.7211.3072.76管内流速m/s1.260.81.190.880.590.990.820.910.261.20.361.03管段压降m3.893.062.611.962.103.243.194.630.287.771.114.85节点水头m139.00140.43142.24136.86134.70139.94134.90132.60136.5128.82--地面标高m105.4106.5107.3105.8106.7107.6105.8106.7107.8137.02--自由水头m33.6733.9334.9431.0628.0032.3429.1025.9027.71---（2）、控制点与各节点节点水头确实定在水头分析时，假定节点（4）为控制点，但经过水力分析后，比较节点水头与服务水头，或比较节点自由水压与要求水压，可见节点（9）和（10）用水压力要求不能满足，说明节点（4）不是真正控制点。比较按假定控制点确定节点与服务水头，能够得到各节点供给差额，差额最大节点就是用水压力最难满足节点。由表格数据得最大差额为2.10m，全部节点水头加上此值，可使用水压要求全部得到满足，而管段压降未变，能量方程组仍满足，自由水压也应同时加上此值。计算过程见下表：节点编号1234567891011节点水头m-33.6733.9334.9431.0628.0032.3429.1025.9027.7128.82服务水头m-28.0028.0028.0028.0028.0028.0028.0028.0028.00-供给差额--5.67-5.93-6.94-3.060.0-4.341.102.100.09-节点水头调整10139.00140.43142.24136.86134.70139.94134.90132.60136.51地面标高-105.4106.5107.3105.8106.7107.6105.8106.7107.8137.02自由水头-35.7736.0337.0433.1630.1034.4431.2028.0029.81-5、管网实际水头如图所表示6、泵站扬程与水塔高度设计（1）在完成设计工况水力分析以后，泵站扬程直接能够依照其所在管段水利特征确定。即可由下式计算得到：Hpi=(Hti-HFi)+kqin*li/Dim式中：Hpi-----泵站扬程，HFi--------管段起端节点水头，Hti-------管段末端节点水头，