给水管网课程设计计算说明书.doc

第一章 水量计算1.1最高日设计用水量1）城市最高日综合生活用水量为：式中：q城市最高日综合生活用水量定额l/(cap*d),其中q=300l/（人*d）; n设计年限城市用水的计划人口数（cap）,其中n=10万人; f城市生活用水量用水普及率，其中f=95%;2)工业企业生产用水量q2式中：各工业企业最高日生产用水量定额m3/d；= +10y,y为学号的末两位，取y=83; 各工业企业用水重复利用率，取=1.工业企业用水情况汇总表 表1.1序号名称用水量（m3/d）时变化系数用水时间备 注1工业园10000+10y1.3全天均匀用水水质，水压无特殊要求2火车站2000+10y1.2全天均匀用水水质，水压无特殊要求3纺织厂2500+10y1.516h均匀用水水质无特殊要求，10m水压4食品厂1600+10y1.68h均匀用水水质无特殊要求，10m水压注：其中y为学号的末2位。1.2消防用水量 式中：-消防用水量定额（l/s）,查规范当城市人口数10时取=35l/s； -同时火灾次数，查规范当城市人口数10时取=21.3最高时用水量1）综合生活用水量与工业企业最高时用水量式中：-城市最高日综合生活用水量； -各工业企业用水量； -综合生活日用水时间； -各工业企业日用水时间； -综合生活用水量时变化系数，查规范其取值范围为1.21.6，故可取=1.5； -各工业企业用水量时变化系数，资料已给，分别为，.2）浇洒道路与绿化最高时用水量 3）未遇见水量和管网漏失水最高时用水量4）最高时用水量第二章 管网平差计算2.1管网定线根据整个市区居民分布和地形特征进行给水管网定线，在定线过程当中要按规范布置各管段位置及各管段之间的距离，结合规范和管网环数6环以上要求，管网定线见绘图 2.2管段长度及管段配水长度 管段长度和管段配水长度 表2.1管段或者节点编号管段配水长度（m）管段长度（m)108552645765321042043903905540540667567574954958285285982582510345855116756751211101110136756751455511101558511701616533017308615181503001984084020117011702167567522345855230540240300250540260165278258252.3比流量计算式中：-各管段长度； 见下表2.2 表2.2集中用水户名称工业园火车站棉纺厂食品厂编号q1q2q3q4集中用水流量（l/s）125.34732.754638.54228.125所处位置节点编号235172.4 沿线流量和节点流量计算1）沿线流量 式中 -各管段沿线流量（l/s）;计算结果见下表2.32）节点设计流量 式中 n管网图节点总数； -节点j的节点设计流量（l/s）;-位于节点j的（泵站或水塔）供水设计流量（l/s）;-各管段沿线流量（l/s）;利用上式计算出各节点的流量见下表2.3。最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算表 表2.3最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算节点设计流量（l/m） 管段或者节点编号管段配水长度（m）管段沿线流量（l/m）集中流量沿线流量供水流量节点流量管段长度（m)10001100.142-1100.142855264534.92370813162.951439.79678368202.74817765321011.3705096239.3055645.4820384984.787594420439021.1166607316.2435851816.243585390554029.2384533286.718752589631540667536.5480666442.2333214642.233321675749526.8019155454.0099207154.009921495828515.4314059230.456722230.456722285982544.6698592330.0506325730.0506338251034518.6801229558.4769066358.4769078551167536.5480666479.9996569979.99965767512111060.1012651548.324665948.32466611101367536.5480666433.2993496133.299356751455530.0506325747.9185762747.91857611101558531.6749910912.8053596512.805361170161658.93397184612.3992700212.399273301730816.6767474513526.80191554161.80192615181508.12179258872.6900436672.6900443001984045.4820384984020117063.3499821811702167536.548066646752234518.6801229585523005402400300250054026001652782544.66985923825合计12488676.1663056423.9757676.16630561100.14202.5初分流量计算及管段直径确定1）管段流量初分配见下表2.4 管段初分配流量表 表2.4管段编号计算管径（mm）设计管径（mm)经济流速（m/s） 管段初分配 （l/s)1661.61303700*21.61100.142669.050517001.5527.353443.07334501.3200.444424.744924501.3184.25276.970542501.272.36291.346253001.2807338.68613501.2108.118556.071326001.43409580.124556001.4370.0510595.409386001.5417.6511434.287874501.3192.5712189.88982200128.3213159.5769120012014248.383263001.153.315346.72044001.2113.316364.48863501.2125.2117345.340563501.2112.418325.735013501.210019267.456383001.161.820298.984994001.284.2521241.147932501.150.2422325.8493501.2100.0723399.495984001.3162.951388924223.70826250139.3055555625316.821923001.186.7187526378.469884001.213527486.966095001.3242.122）管段直径根据表2.4各管段的初分流量确定相应管段流量流速，在选择流速时应参考表2.5选择相应经济流速，管段流速确定后再利用公式计算直径即管段计算管径。在确定最终管径应参考表2.6或2.7选择经济管径。（表2.5，2.6,2.7见下）输水管经济流速表 表2.5管材电价元/（kw*h）设计流量（l/s）102550100200300400500750100015002000球墨铸铁管0.40.991.091.181.271.371.431.481.511.581.631.711.760.60.870.971.041.131.221.271.311.351.411.451.521.570.80.800.890.961.041.121.171.211.241.291.331.401.441.00.750.830.900.971.051.091.131.161.211.251.311.35普通铸铁管0.40.951.051.141.231.331.401.451.481.551.611.681.740.60.840.931.011.101.191.241.281.321.381.431.501.550.80.770.860.931.011.091.141.181.211.271.311.381.421.00.720.800.870.941.021.071.111.141.191.231.291.33钢筋混凝土管0.41.231.291.331.381.431.461.481.501.531.551.581.600.61.081.131.171.211.261.281.301.321.341.361.391.410.80.991.031.071.111.151.171.191.201.231.241.271.291.00.920.961.001.031.071.091.111.121.141.161.181.20 输水管平均经济流速表 表2.6管径（mm）平均经济流速（m/s）管径（mm）平均经济流速（m/s）1004000.60.94000.91.4 标准管径选用界限表 表2.7标准管径（mm）界限管径（mm）标准管径（mm）界限管径（mm）标准管径（mm）界限管径（mm）1001203503283737006467461501201714003734238007468472001712224504234749008479472502222725004745451000947109030027232860054564612001090注：管径确定见上表2.42.6 最高时平差计算根据各管段初分配流量以及选择的管径利用哈代-克罗斯法进行平差计算(注：根据已布置好的给水管网可以标出六个管网环进行环流量平差)。在平差计算过程中水头损失采用海曾-威廉公式计算，其中（注：流量总是以l/s列出，但计算水头损失时用，即计算时要注意单位的转换）。利用excel进行平差计算，保留前三次平差以及最后平差过程，当各环水头闭合差均小于0.01m时方满足平差要求。最高时平差结果见后附表一2.7二级泵站扬程的确定 1）根据最高时平差计算最后结果确定各节点之间的压降；2）根据该城市规划图读出各节点的标高；3）结合已布置好的给水管网，参考该城市集中流量分布假定控制点即最不利点，并设该节点的自由水头为24m即要求自由水压（根据城市地理资料：城市居民房屋平均层数为5层，根据国家有关标准规定最低供水水压力为：一层楼用户为10m，二层楼用户为12m，以后每增加一层，用水压力增加4m）；4）根据最不利点的节点水头和各管段的压降计算出其他节点的节点水头即进行水力分析；5）经过水力分析，比较节点水头与服务水头，或比较节点自由水压与要求自由水压，判断是否有用水压力不能满足要求节点，如果有则说明初假定的控制点不是真正控制点，此时，比较按假定控制点确定的节点水头与服务水头，可以得到各节点供压差额，差额最大的节点就是用水压力最难满足的节点，即真正的控制点，因此所有节点水头加上此差额值，若没有，则说明初假定的控制点是真正的控制点，经过水力分析得到控制点为19号节点（见；6）根据最后各节点满足要求时的节点水头，利用下式计算出泵站扬程 （1式） （2式） （3式）泵站设计扬程公式hp1=(h2-h1)+10.67/cw1.852/d14.87*(q1/2)1.852*l1hp142.26491781hpm10.833019142hp43.09793695取44mqp198.0252取200t/h式中 -水泵位于的管段编号； -管段起端节点水头； -管段终端节点水头； -水泵需要提升的水头； -水泵内部水头损失； -水泵吸压水管道局部阻力系数，一般可按5.08.0考虑； -水泵吸压水管道设计流速，可按1.22.0m/s考虑； -当地重力加速度；注：设计工况水力分析及控制点计算与节点水头调整见后附表二第三章 消防校核平差计算3.1 消防校核给水管网的设计流量未计入消防流量，在消防校核时，消防用水量要加到水厂总的最高时用水量。由规定得在消防时工况下，管网以保证灭火用水为主，其他用户用水可以不必考虑，为了安全起见，要按最不利情况即最高时用水量加上消防流量的工况进行消防校核，但节点服务水头只要要求满足火灾处节点的灭火服务水头，而不必满足正常用水的服务水头；当只考虑一处火灾时，消防流量一般加在控制点上（最不利火灾点），当考虑两处或两处以上同时火灾时，另外几处分别放在离供水泵站较远、靠近大用户、居民密集区或重要的工业企业附近的节点上，对未发生火灾的节点，其节点流量与最高时相同；灭火处节点服务水头按低压消防考虑，即10m的自由水压。1）将消防用水量加在12号、17号节点上；2）将流量重新分配，为计算平差方便可保持某些管段的流量保持不变，流量重分配结果见下表3.1 消防管段流量初分配表 表3.1 管段编号计算管径（mm）设计管径（mm)经济流速（m/s） 管段初分配 （l/s)1682.3371700*21.61170.142712.071937001.5597.353480.201494501.3235.444463.344124501.3219.25337.414933001.2107.36291.346254001.2807338.68613501.2108.118583.99176001.43759606.939446001.4405.0510619.855836001.5452.6511472.107494501.3227.5712283.9393300163.3213159.5769120012014248.383263501.153.315346.72043501.2113.316364.48863501.2125.2117345.340564001.2112.418325.735013501.210019334.731353501.196.820298.984994001.284.2521314.109042501.185.2422378.567994001.2135.0723399.495984001.3162.951388924223.70826250139.3055555625316.821923001.186.7187526378.469884001.213527486.966095001.3242.121）利用哈代克罗斯法进行消防校核平差计算（注：平差要求即注意事项见2.6节最高时平差计算内容）；平差结果见后附表三2）消防工况校核利用最高时所计算出的泵站扬程以及此时各管段的压降计算出各节点的节点水头、自由水压，根据计算出的消防点自由水压（或节点水头）与要求自由水压10m相比较，若小于则说明所选的泵站扬程不满足消防，则可以通过改变某些管段的管径（当相差过大时，须设专用消防泵供消防使用），若大于10m则说明2.7节所计算出的泵站扬程满足消防要求；校核结果见下表3.2消防工况校核表 表3.2设计工况水力分析及控制点确定与节点水头调整（消防工况校核）管段或节点编号管段流量（l/s）管内流速（m/s)管段压降（m)节点水头（m)地面标高（m)自由水压（m)11240.141.429328323.235721254.092510.3291.32606342.210435294.854325539.854283195.41221.228674351.763811292.643825339.643844179.17221.126563691.394704290.8825337.88003567.272210.951707132.267097289.485325138.485336137.3071.092654212.616878287.218225136.21823738.809810.403381130.354176289.8351253.0936.745118427.0211.510277831.254138289.482525534.482469457.0711.616557974.117677290.736625535.736610435.37081.539809253.899798285.5827249.536.0826711236.69191.488224834.042516281.5401252.9228.62015假定控制点1252.133930.737544282.906396278.6338250.0828.553751331.186070.992683344.915955283.549725132.549711464.486070.670254782.033984282.697725131.697671575.712810.786943222.886033280.135225030.1351716140.63271.461706562.562497278.0469251.2526.7969假定控制点17127.82271.017180342.088266276.4311251.624.8311418115.42271.199679061.615765278.7994253.325.499381981.377350.845819252.36824291.979525536.9795420104.5580.832046122.738473291.5125253.7537.762522149.509351.008596173.903029285.857251.834.0570222162.34921.291933814.520565275.8112251.424.4112212号节点消防校核28.55375大于10m最小消防水压满足要求17号节点消防校核24.8264大于10m最小消防水压满足要求第四章 事故校核平差计算4.1 事故后流量初分配（见下表4.1） 事故管段流量初分配表 表4.1管段编号计算管径（mm）设计管径（mm)经济流速（m/s） 损坏后管段初分配 （l/s)1553.54517700*21.6770.098207001.503367.533574501.3137.924356.289184501.3129.615178.412412501.2306270.673843001.269.057561.559975001.2297.218720.876986001.4571.49736.712737001.4596.7810468.515216001.5258.611315.480834501.3101.6212136.99471200114.7413112.8379220011014176.946653001.127.0515325.735014001.210016346.107823501.2112.917335.917933501.2106.3518325.735013501.210019237.471973001.148.7220220.756074001.245.9321215.173462501.14022286.62833501.277.4323399.495984001.3162.951388924223.70826250139.3055555625316.821923001.186.7187526378.469884001.213527443.150665001.3200.51管网主要管段损坏时必须及时检修，在检修期和恢复供水前，该管段停止输水，整个管网的水力特性必然改变，供水能力降低。该城市故障校核时选择2号管段出现故障，并选故障时城市用水量保证率为70%，此时节点流量可按规范里公式就算，各节点压力仍按设计时服务水头要求（即满足用户最低自由水压要求）。4.2 利用哈代克罗斯法进行事故校核平差计算（见后附表四）4.3 事故工况校核 校核结果见下表4.2 事故校核结果表 表4.2管段或节点编号管段流量（l/s）管内流速（m/s)管段压降（m)节点水头（m)地面标高（m)自由水压（m)1770.0981.429328321.490996254.092000296.59925541.5993101.12290.635820320.520703287.872825334.87277492.812850.583570340.412511287.352125334.3520656.7971480.138470360.078959286.939625135.93955660.698580.858709292.3424762