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给水 管网 成果

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给水管网课设成果,给水,管网,成果

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给水管网课程设计 2013级给排水 1351471 刘典目录一、给水管道工程课程设计任务书2二、设计用水量计算5(一)最高日用水量计算5(二)编制24小时逐时用水量图表7(三)泵站供水流量设计8(四)清水池和水塔调节容积计算10(五)清水池和水塔容积设计11三、管网定线，确定调节构筑物形式及位置12(一)定线12(二)调节构筑物形式和位置13四、设计流量分配与管径设计14(一)节点设计流量计算14(二)管段流量分配及确定管径181.管段流量分配182.设计管径183.节点水头确定204.最初工况试运行215.控制点的确定26五、泵站扬程与水塔高度设计30(一)泵站扬程设计30(二)水塔高度设计36六、管网设计校核39(一)最大转输工况校核391.最大转输工况校核392.重新选泵413.第二次重新选泵484.最高日最高时工况54(二)消防校核59(三)事故工况校核63七、设计小结671、 给水管道工程课程设计任务书(一) 基本资料1. 自然条件（1）ZQ镇规划面积平面图1张。（2）地理位置及地形特点：ZQ镇位于浙江省宁波市境内，规划杭州湾高速公路的东侧，329国道贯穿南北。规划总用地面积4.30 km2。全镇地势北高南低，西高东低，海拔在1118 m之间。（3）规划中该镇由329国道分为南北两区，南面为居民生活区，规划用地面积1.85 km2，北面为工业区，规划用地面积2.46 km2。居民区人口密度为120人/hm2，建筑多为23层，最高为6层；规划工业区主要为电器、精密机械制造业，在计算用水量时，可折合人口密度为70/hm2，按照居民区的计算方式进行，最低服务水头要求为20 m。（4）气温：ZQ镇位于北亚热带南缘，属季风型气候。冬夏稍长，春秋略短。温暖湿润，气温变幅小。年平均气温16.1，1月平均气温最低，历年平均4.0，7月平均气温最高，历年平均28.2，极端最低气温-9.3，极端最高气温39.1。冰冻线深度0.6 m。（5）降雨：年平均降水量(含雨、雪、冰雹)1259.6mm，年降水量少于1000mm的少水年占15%，大于1500mm的丰水年占17.6%。平均10年中有大旱、大涝各一年。降水量年内分配不均匀，春雨、梅雨、秋雨与伏旱、秋冬旱交替，降水最高峰在9月，平均172.4mm，占全年的14%，最高曾达468.3mm。梅雨期间多连阴雨。（6）风：冬季盛行西北到北风，夏季盛行东到东南风，春季转夏季稍早，秋季转冬季较迟。全年以东风为主。年平均风速3m/s，各月差异不大。年有较明显影响台风12次。（7）湿度：本区年相对湿度是7883%，属比较湿润。夏季因受副高压影响，气温较高，虽有充沛水汽，但相对湿度不是很大，一般情况最大相对湿度在6月，达84%，冬季相对湿度最低，春季介于冬夏之间。（8）河流由西南流至东北方向，常水位10.00 m；地下水位埋深平均为2.0 m；土壤为沙质黏土；主要马路均为沥青铺设；地震烈度7度。2. 给水规划资料（1）ZQ镇供水来自师桥水厂，接管点在环镇西路的西南角，来水水压为15 m水头。（2）该镇生活用水、工业用水最高日时变化系数见表1、表2。表1 居民生活用水逐时变化系数（各时段占全天用水量的百分比）时段0112233445566778用水量系数(%)1.100.700.901.101.303.916.615.84时段89910101111121213131414151516用水量系数(%)7.046.697.177.316.625.233.594.76时段16171718181919202021212222232324用水量系数(%)4.245.996.975.663.052.011.420.79表2 工业用水逐时变化系数（各时段占全天用水量的百分比）时间段0-11-22-33-44-55-66-77-8用水量系数(%)3.443.443.443.654.084.324.324.42时间段8-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-16用水量系数(%)4.344.364.354.434.43时间段16-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量系数(%)4.454.364.344.344.354.303.693.69（3）生活区和工业区占地面积分配见表3。表3 占地面积分配情况区域建筑用地道路和车场绿地居民区70%18%12%工业区55%25%20%(二) 给水管网设计任务1. 设计计算（1）计算最高日用水量，并分别计算各种用水量，编制城镇24 h逐时用水量图表。（2）进行管网定线布置，确定调节构筑物形式及位置。（3）确定各管段管径，进行管网设计工况和校核工况计算。（4）确定水塔高度和二泵站扬程，拟定水泵工作制度。（5）计算管网各节点的自由水头及最高时供水自由水压线。2. 编制计算说明书一份（1）设计任务（2）基本资料、设计依据及参考资料（3）设计说明1）管网用水量设计计算过程及结果。2）管网布置方案、定线说明及简图3）管网水力计算成果。A.管网平差依据及计算结果，最不利点选择。B.设计工况（Qhmax）成果图。4）泵型选择（主要参数）及运行方式（二级）。所选泵型扬程是否满足校核工况要求。5）附属构筑物说明：清水池、水塔容积计算成果及其尺寸、水位等。（4）设计小结3. 绘制图纸（1）在所绘的城镇地形图上绘制给水管网平面布置图（2#图1张）。（2）最高时水力计算成果及给水管网等水压线图（2#图1张，隐藏地形图）。（3）最不利管线（由管网供水起点到最不利点的任一条供水路径）水力坡度线图（3#图1张）。（4）绘制一个环路的节点详图及其材料表（3#图1张）。(三) 参考资料1. GB50013-2006. 室外给水设计规范2. 严煦世，刘遂庆. 给水排水管网系统. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.3. 给水排水设计手册，第1、2、3、9、10、11册等.4. 严煦世, 范瑾初. 给水工程. 第4版. 北京: 中国建筑工业出版社, 1999.5. 姜乃昌. 水泵及水泵站. 第四版. 北京: 中国建筑工业出版社, 1998.6. GBT50106-2001 给水排水制图标准2、 设计用水量计算(一) 最高日用水量计算根据基础资料中ZQ镇居民区面积、居民区人口密度、工业区面积、工业区人口面积等数据，计算ZQ镇人口数：ZQ镇人口=(1.85100)hm2120人/hm2 +(2.46100)hm270人/hm2=39420人根据室外给水设计规范（GB50013-2006）的规定，在缺乏实际用水资料的情况下，可按照规范中的相关规定选取综合生活用水定额，详见表2-1。表2-1 综合生活用水定额L/（人d）城市规模特大城市大 城 市中、小城市 用水情况分区最高日平均日最高日平均日最高日平均日一260410210340240390190310220370170280二190280150240170260130210150240110180三170270140230150250120200130230100170而考虑到浙江属于一区，且人口小于5万属于中、小城市，其最高日居民生活用水定额应该在220370 L/（人d）范围内。此外，考虑到浙江省经济状况较为发达，雨量较充沛的现状，故选取ZQ镇的最高日居民生活用水定额为300L/（人d）。1. 城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）：Q1 = q1iN1i1000=3001.851001201000 = 6660（m3/d）2. 工业企业生产用水量：根据给水管道课程设计任务书中的相关说明，规划工业区的用水可按照居民区的计算方式进行，折合人口密度为70人/hm2 。故有：Q2 = q2iN2i1000=3002.46100701000 = 5166（m3/d）3. 浇洒道路和绿化用水量：根据室外给水设计规范（GB50013-2006）第4.0.6条的相关规定，浇洒道路用水可按浇洒面积以2.03.0L/(m2d)计算，在本次设计中，选取2.5 L/(m2d)。浇洒绿地用水可按浇洒面积以1.03.0L/(m2d)计算，在本次设计中，选取2.0 L/(m2d)。同时，城市最高日浇洒道路次数选取1次。浇洒道路和绿化用水量计算详见表2-2。表2-2 浇洒道路和绿化用水量计算表区域面积（hm2）建筑用地面积（hm2）道路和车场绿地面积（hm2）用水量（m3/d）面积（hm2）用水量（m3/d）居民区185129.533.3832.522.2444工业区246135.361.51537.549.2984总计431264.894.8237071.41428Q3 = 2370 + 1428 = 3798（m3/d）4. 未预见水量和管网漏失水量：Q4=（0.150.25）（Q1+ Q2+ Q3）取系数为0.20，故有：Q4 = 0.20 （6660+5166+3798）= 3124.8（m3/d）5. 消防用水量：根据城镇、居民区的室外消防用水量（详见表2-3），由于ZQ镇的人口数介于2万与5万之间，故确定同时火灾次数为2次，一次灭火用水量25L/s。表2-3 城镇、居住区的室外消防用水量人数（万人）同一时间内的火灾次数（次）一次灭火用水量（L/s）=1.0110=2.5115=5.0225=10.0235=20.0245Q5 = q5f5 = 225 = 50（L/s）6. 最高日设计用水量：Qd= Q1+ Q2+ Q3+ Q4 = 6660 + 5166 + 3798 + 3124.8 = 18748.8（m3/d）(二) 编制24小时逐时用水量图表用水量变化规律可以用变化系数或变化曲线表示，为了计算给水管网各部分的设计流量，必须给出最高日用水量的变化规律。根据给水管道课程设计任务书中对生活用水和工业用水最高日时变化系数的相关规定，可绘制24h逐时用水量变化曲线。具体计算时，先用生活用水时变化系数和工业用水时变化系数分别乘以城市最高日综合生活用水量和工业企业用水量，得生活用水时用水量和工业用水时用水量。考虑到宁波市地处南方，夏季闷热，防止绿化植物干枯，实施24小时不间断灌溉。管网漏失水量和未预见水量均分至每小时。将生活用水时用水量、工业用水时用水量、浇洒道路和绿化时用水量、时管网漏失水量和时未预见水量求和除以最高日用水量，得时用水量变化系数。由时用水量变化系数，绘得24h逐时变化曲线。时用水量计算表见表2-4。最高日时用水量变化曲线见图2.1。表2-4 时用水量计算表时段生活用水时变化系数（%）生活用水时用水量（m3/h）工业用水时变化系数（%）工业用水时用水量（m3/h）浇洒道路和绿化用水（m3/h）未预见水量和管网漏失水量（m3/h）时用水量（m3/h）时用水量变化系数（%）0-11.10 73.26 3.44 177.71 158.25 130.20 539.42 2.88 1-20.70 46.62 3.44 177.71 158.25 130.20 512.78 2.73 2-30.90 59.94 3.44 177.71 158.25 130.20 526.10 2.81 3-41.10 73.26 3.65 188.56 158.25 130.20 550.27 2.93 4-51.30 86.58 4.08 210.77 158.25 130.20 585.80 3.12 5-63.91 260.41 4.32 223.17 158.25 130.20 772.03 4.12 6-76.61 440.23 4.32 223.17 158.25 130.20 951.85 5.08 7-85.84 388.94 4.42 228.34 158.25 130.20 905.73 4.83 8-97.04 468.86 4.34 224.20 158.25 130.20 981.52 5.23 9-106.69 445.55 4.36 225.24 158.25 130.20 959.24 5.12 10-117.17 477.52 4.36 225.24 158.25 130.20 991.21 5.29 11-127.31 486.85 4.50 232.47 158.25 130.20 1007.77 5.38 12-136.62 440.89 4.50 232.47 158.25 130.20 961.81 5.13 13-145.23 348.32 4.45 229.89 158.25 130.20 866.66 4.62 14-153.59 239.09 4.43 228.85 158.25 130.20 756.40 4.03 15-164.76 317.02 4.43 228.85 158.25 130.20 834.32 4.45 16-174.24 282.38 4.45 229.89 158.25 130.20 800.72 4.27 17-185.99 398.93 4.36 225.24 158.25 130.20 912.62 4.87 18-196.97 464.20 4.34 224.20 158.25 130.20 976.86 5.21 19-205.66 376.96 4.34 224.20 158.25 130.20 889.61 4.74 20-213.05 203.13 4.35 224.72 158.25 130.20 716.30 3.82 21-222.01 133.87 4.30 222.14 158.25 130.20 644.45 3.44 22-231.42 94.57 3.69 190.63 158.25 130.20 573.65 3.06 23-240.79 52.61 3.69 190.63 158.25 130.20 531.69 2.84 总计100.00 6660.00 100.00 5166.00 3798.00 3124.80 18748.80 100.00 图2.1 最高日时用水量变化曲线图(三) 泵站供水流量设计从24小时用水量计算表和ZQ镇最高日用水量变化曲线中可以看出，ZQ镇最高日用水有两个高峰，一个在上午6-13点，另一个高峰在下午17-20点。最高时是中午11-12点，最高时用水量为全天用水量的5.38%，时变化系数Kh = 5.3824100 = 1.29。由此可知，最高时用水量为：Qh = KhQd24=1.2918748.824 = 1008.69 m3/h = 280.14 L/s在确定给水管网最高日用水量以后，接着通过供水设计，使最高时用水量得到满足。ZQ镇的水源来自师桥水厂，水厂将处理好的清水县存放在清水池中，由供水泵站加压后送入管网。因此规划区域属于单水源给水系统，拟在管网中设置水塔，在供水低峰时将水量贮存起来，而在供水高峰时（最高时）协助供水泵站供水，这样可以降低供水泵站的设计规模。供水管网设计流量等于最高日最高时设计流量，即：Qh = 280.14 L/s当给水管网中设置水塔时，应先设计泵站供水曲线，具体要求是：1. 管网供水泵站的设计供水量一般分为两级或三级,分级太多不利于水泵机组的运行管理。拟将规划区域供水泵站的设计供水量分为两级。高峰供水时段分一级，低峰供水时段分一级。高峰时段从早上5点到晚上21点。低峰时段从晚上21点到次日5点。2. 泵站各级供水量尽量接近用水量，以减少水塔的调节容积，一般各级供水量可取相应时段内用水量的平均值。因此，设计两级设计供水量分别为：（1）低峰的设计供水量： ( 3.44% + 3.06% + 2.84% + 2.88% + 2.74% + 2.81% + 2.93% + 3.12% ) 18 = 2.98%（2）高峰的设计供水量： ( 4.12% + 5.08% +4.83% + 5.23% + 5.12% + 5.29% + 5.38% + 5.13% + 4.62% + 4.03% + 4.45% + 4.27% + 4.87% + 5.21% + 4.74% + 3.82% ) 116 = 4.76%3. 分级供水时，应注意每级能否选到合适的水泵，以及水泵机组的合理搭配，并尽可能满足目前和今后一段时间内用水量增长的需要。所以，此条件需在确定泵站所需扬程后再进行检验。4. 必须使24h供水量之和与最高日用水量相等。为此，可在设计时将部分高峰时用水量设为4.76%；部分低峰时用水量设为2.98%。由泵站供水曲线，可知水塔的最大进水流量（1415点，称为最高转输时）为：18748.8（4.76%-4.03%）10003600 = 38.02 L/s(四) 清水池和水塔调节容积计算表2-5 清水池与水塔调节容积计算表小时给水处理供水量（%）供水泵站供水量（%）清水池调节容积计算（%）水塔调节容积计算（%）设置水塔不设水塔设置水塔（1）（2）（3）（4）(2)-(3)(3)-(4)014.172.982.80.1124.172.982.731.192.380.250.35234.162.982.811.183.560.170.52344.172.982.931.194.750.050.57454.172.94-0.140.43564.164.764.12-0.65.340.641.07674.174.765.08-0.594.75-0.320.75784.174.764.83-0.594.16-0.070.68894.164.765.23-0.63.56-0.470.219104.174.765.12-0.592.97-0.36-0.1510114.174.765.29-0.592.380.320.1711124.164.765.38-0.61.78-0.62-0.4512134.174.765.13-0.591.19-0.37-0.8213144.174.764.62-0.590.600.14-0.6814154.164.764.03-0.60.000.730.0515164.174.764.45-0.59-0.590.310.3616174.174.764.27-0.59-1.180.490.8517184.164.764.87-0.6-1.78-0.110.7418194.174.765.21-0.59-2.37-0.450.2919204.174.764.74-0.59-2.960.020.3120214.164.763.82-0.60-3.560.941.2521224.172.983.441.19-2.37-0.460.7922234.172.983.061.19-1.18-0.080.7123244.162.982.841.180.000.140.00总计100.00100.00100.00调节容积9.50调节容积2.07(五) 清水池和水塔容积设计1. 清水池中除了贮存调节用水量以外，还存放消防用水量和给水处理系统生产自用水量，因此，清水池设计有效容积为：W=W1+W2+W3+W4式中：W1清水池调节容积（m3）。由之前对清水池调节容积的计算可知：W1 = 9.50% 18748.8 = 1781.14 m3W2消防贮备水量 （m3），按2小时室外消防用水量计算。由上面计算可知：取同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为25L/s。W2 = 225260601000 = 360 m3W3给水处理系统给水系统生产自用水量（m3），一般取最高日用水量的5%10%。本次设计中，选取自用水系数7%。W3 = 7%18748.8 = 1312.42 m3W4安全贮备水量（m3）。W4= （16 19）（W1+ W2+ W3），在本次设计中，选取系数为17W4 = 17（1781.14+360+1312.42）=493.37m3综上，清水池设计的有效容积为：W = W1+W2+W3+W4 = 1781.13 + 360 + 1312.42 + 493.37 = 3946.92 m3将清水池设计成相等容积的两只，根据给排水设计手册第三册2.3水量调节设施中钢筋混凝土蓄水池国家标准图的相关说明，清水池设计成相等容积的两只，选用矩形钢筋混凝土蓄水池，每只容积为1973.46 m3，取2500 m3，以便清洗或检修时不间断供水。具体尺寸见表2-6表2-6 钢筋混凝土蓄水池国家标准图2. 水塔除了贮存调节用水量以外，还需贮存室内消防用水量，因此，水塔设计有效容积为：W=W1+W2W1水塔调节容积（m3）。由以上对水塔调节容积的计算，W1 = 2.07%18748.8 = 388.1 m3W2室外消防贮备水量（m3），按10分钟室内消防用水量计算。W2 = 22510601000 = 30 m3综上，水塔设计有效容积为：W = W1+ W2 = 388.1 + 30 = 418.1 m33、 管网定线，确定调节构筑物形式及位置(一) 定线查阅给排水设计手册第三册2.1.3配水管网布置的要求如下：1. 配水管网应根据用水要求合理分布于全供水区，在满足个用户对水量、水压的要求以上考虑施工维修方便的原则下，应尽可能缩短配水管线的总长度，管网一般可布置为环网状，当允许间断供水也可敷设为树枝状，但应考虑将来有连成换装管网的可能，在树枝状管网的末端应设置排水阀。2. 配水管网的布置应使感官尽可能以最短距离到达主要用水地区及管网中的调节构筑物。3. 配水干管的位置，应尽可能布置在两侧均有较大用户的道路上，以减少配水支管的数量。4. 配水干管之间应在适当间距处设置连接管以形成环网，连接管间距应按供水区重要性、街坊大小、地形等条件考虑，并通过断管是满足事故用水要求的计算确定。5. 对于供水范围较大的配水管网或水厂远离供水区的管网，应对管网中是否设置水量调节设施的方案进行比较。6. 干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级路面或重要道路通过。定线时，均将给水管网布置在道路下，但避免过多通过重要道路。7. 干管延伸方向和二级泵站输水到水塔、大用户的水流方向基本一致。(二) 调节构筑物形式和位置水塔的位置，应首先考虑整个管网中地形标高最高、距离水厂最远和供水服务水头要求最高的点，综上因素，考虑到329国道北面是工业区，要求的最低服务水头为20米，南面是居住区，要满足六层即28米的服务水头，且节点2处地面标高最高，距离水厂较远，故将水塔放置在节点2处。考虑了上述要求，管线大致均匀地分布于整个给水区域，见图3.1图3.1 给水管线布置图在EPANET中采用如图3.2的布置简图图3.2 EPAnet管线布置简图4、 设计流量分配与管径设计(一) 节点设计流量计算1. 最高日最高时用水量Qh =1007.77（m3/h）=279.94（L/s)2. 居民区最高时用水量 由表2-4，ZQ镇的用水量最高时为上午11-12点，最高时用水量为全天用水量的5.38%，故时变化系数为：Kh =245.38100 =1.29，故可以确定居民区的最高时用水量为：1.29 （486.85 + 832.5+44424 ）= 696.65 m3/h=193.51（L/s)3. 工业区最高时用水量1007.77 696.65 = 311.12 m3/h = 86.42（L/s)4. 居民区比流量=居民区最高时用水量/居民区管线配水总长度=193.51/7299=0.027（L/sm)5. 工业区比流量=工业区最高时用水量/工业区管线配水总长度=86.42/7147=0.012（L/s*m)由以上计算结果，进行流最高时管段量分配，分配结果见表4-1。表4-1 最高时管段流量分配管段编号CAD量取长度（m）配水比例管段配水长度（m）比流量L/(sm)管段沿线流量（L/s）1454.16520.52270.0276.022333.56610.51670.0274.423316.740813170.0278.404249.943712500.0276.635135.064111350.0273.586439.66520.52200.0275.837418.790614190.02711.108318.054213180.0278.439520.05940.52600.0276.8910470.473914700.02712.4711360.432813600.0279.5612409.34450.52050.0275.4313287.78230.51440.0273.8214302.200113020.0278.0115476.370614760.02712.6316245.48700.51230.0273.2517531.371815310.02714.0918506.226615060.02713.4219326.467313260.0278.6620349.825213500.0279.2821497.804414980.02713.2022336.540713370.0278.9223121.646411220.0273.2324119.881311200.0273.1825115.660511160.0273.07生活区8643.5647/7299/193.5126194.876211950.0122.3627369.006213690.0124.4628164.627011650.0121.9929449.910014500.0125.4430172.124411720.0122.0831465.892714660.0125.6332505.503315060.0126.1133461.803614620.0125.5834439.623014400.0125.3235362.302413620.0124.3836438.792314390.0125.3137371.040413710.0124.4938419.370614190.0125.0739471.652614720.0125.7040419.96430.52100.0122.5441442.420714420.0125.3542329.43910.51650.0121.9943437.731114380.0125.2944338.73360.51690.0122.0545436.516314370.0125.28工业区7691.3298/7147/86.43总计16334.8945/14446/279.94根据给水管网的抽象假设，即所有流量只允许从节点处流出或流入，管段沿线不允许有流量的进出。在实际处理中，集中流量需直接加在所处节点上，沿线流量则一分为二，分别加在管段两端的两个节点上。而供水泵站和水塔也从节点处进入管网系统，且作为负流量。综上所述，节点设计流量是最高时用水集中流量、沿线流量（转移后）和供水设计流量之和，假定流出节点为正，则用下式计算：Qj=qmj-qsj+12iSjqmi j=1,2,3,N（L/s）式中：N管网图的节点总数；Qj节点j的节点设计流量，L/s； qmi最高时节点j的集中流量，L/s； qsj位于节点j的（泵站或水塔）供水设计流量，L/s； qmj最高时管段l的沿线流量，L/s； Sj节点j的关联集，即与节点j关联的所有管段编号的集合。由图2.1所示最高日时用水量变化曲线图及图中的泵的二级供水曲线，得泵站设计供水流量为：qs1=279.94 4.76%5.38% = 247.68 (L/s)水塔设计供水流量为：qs5=279.94-247.68=32.26 (L/s)因此，本次设计中的节点流量计算结果见表4-2。表4-2 节点设计流量计算节点编号管段沿线流量（L/s）供水流量（L/s）节点流量（L/s）15.225.2227.2132.26-25.0538.448.44410.6610.6655.995.99610.5810.58716.0116.0184.624.62914.95247.68-232.731016.9616.96119.859.851221.6721.671317.1517.15148.678.671518.2218.221612.5912.59172.792.79182.582.58192.572.57205.875.87219.129.12228.608.60236.306.30248.468.462510.3210.32269.739.73277.427.42284.124.12294.944.94304.674.67313.663.66总计279.94279.940.00(二) 管段流量分配及确定管径1. 管段流量分配管段设计流量分配通常应遵循以下原则：（1）从一个或多个水源出发进行管段设计流量分配，供水流量沿较短的距离输送到整个管网的所有节点上，这一原则体现了供水目的性；（2）在遇到要向两个或两个以上方向分配设计流量时，要向主要供水方向分配较多的流量，特别要注意不能出现逆向流（即从远离水源的节点向靠近水源的节点流动），这一原则体现了供水的经济性；（3）应确定两条或两条以上平行的主要供水方向，如从供水泵站至水塔或主要用水区域等，并且应在各平行供水方向上分配相接近的较大流量，垂直于主要供水方向的管段上也要分配一定流量，使得主要供水方向上管段损坏时，流量可通过这些管段绕道通过，这一原则体现了供水的可靠性原则。2. 设计管径为了防止管网因水锤现象出现事故，最大设计流速不应超过2.5-3m/s；在输送浑浊的原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，最低设计流速通常不得小于0.6m/s。平均经济流速可参考以下数据：当管径在100-400mm时，取0.6-0.9m/s；当管径大于等于400mm时，取0.9-1.4m/s。为满足最大转输时的要求，个别管段可放大管径。流量分配和管径计算结果如表4-3表4-3 设计管段流量分配及管径管段编号设计流量（L/s）经济流速（m/s）计算管径（mm）设计管径（mm）117.000.8164150211.780.813715038.050.6131150428.340.920020052.060.666150625.000.8199200719.740.9167150810.420.7138150946.000.852622501014.150.71601501190.731.03403501246.000.852622501341.380.82572501450.000.82823001520.000.81782001611.530.7145150172.860.6781501818.330.71832001943.960.852572502030.000.852122002130.000.85212200222.970.6791502343.960.852572502426.810.82072002520.380.71932002641.170.8256250275.000.61031502824.230.8196200291.510.6571503017.810.85163150319.130.6139150321.000.75160150338.000.61301503422.050.7200200352.350.6711503612.140.7149150371.290.6521503810.000.65140150398.670.8117150404.550.698150416.080.7105150425.690.7102150431.350.654150442.370.671150451.290.65215046123.841.039740047123.851.03974004816.130.61852004916.130.61852003. 节点水头确定由于规划区域的居民区建筑多为2-3层，最高为6层，故最低服务水头要求28米；工业区最低服务水头要求为20米。节点数据计算见表4-4表4-4 节点数据计算节点编号地面标高（m）要求自由水压（m）服务水头（m）118.932846.93218.912846.91317.102845.10417.152845.15517.402845.40615.102843.10715.102843.10812.052840.05912.562840.561012.562840.561112.582840.581210.882838.881310.882838.881414.102842.101513.702841.701613.402841.401712.502840.501811.002839.001913.202841.202016.252036.252112.752032.752211.032031.032313.202033.202417.002037.002513.002033.002611.002031.002713.002033.002817.902037.902914.102034.103011.002031.003113.002033.004. 最初工况试运行要在EPAnet中运行，输入以下条件：（1）节点的标高，流量；（2）管段的长度，直径；（3）管段h-w系数（管道使用新铸铁管，查阅相关资料知应取130）；（4）最初工况运行时，不加泵、水塔。水塔用节点代替，清水池可按照节点所需最低压力自由调节标高（初始先假设总水头为40m）。ZQ镇给水管网设计工况在EPAnet下的运行情况见图4.1，水力计算的其它参数节点压力、管段流速、管径等结果见表4-5、表4-6。图4.1 初次试运行工况截图表4-5 初次试运行水力计算表管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 118.935.2238.9920.06连接点 218.917.2140.4121.50连接点 317.108.4438.6721.57连接点 417.1510.6638.5921.44连接点 517.405.9938.8321.43连接点 615.1010.5838.9423.84连接点 715.1016.0138.3423.24连接点 812.054.6239.1127.06连接点 912.5614.9539.7427.18连接点 1012.5616.9638.5025.94连接点 1112.589.8538.7926.21连接点 1210.8821.6738.7927.91连接点 1310.8817.1537.5326.65连接点 1414.108.6737.7023.60连接点 1513.7018.2237.3623.66连接点 1613.4012.5936.7123.31连接点 1712.502.7937.8825.38连接点 1811.002.5837.1326.13连接点 1913.202.5736.6023.40连接点 2016.255.8735.2919.04连接点 2112.759.1236.9824.23连接点 2211.038.6036.6825.65连接点 2313.206.3036.1622.96连接点 2417.008.4634.8817.88连接点 2513.0010.3235.2922.29连接点 2611.009.7335.1024.10连接点 2713.007.4235.0622.06连接点 2817.904.1234.7916.89连接点 2914.104.9434.8220.72连接点 3011.004.6734.8323.83连接点 3113.003.6634.8321.83连接点 3320.00-32.2640.6820.68水库 3240.00#N/A40.000.00表4-6 初次试运行水力计算表管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.20150.00-10.960.623.13管道 2333.60150.005.740.320.95管道 3316.70150.0014.090.804.99管道 4250.00200.007.000.220.34管道 5135.00150.00-8.100.461.79管道 6439.70200.00-9.700.310.62管道 7418.80150.004.440.250.59管道 8318.10150.00-8.340.471.89管道 9520.10250.00-28.620.581.54管道 10470.50150.00-3管道 11 360.40350.00-107.431.123.46管道 12 409.30250.0028.610.581.54管道 13 287.80250.0023.990.491.11管道 14 302.20300.0068.070.963.15管道 15 476.40200.00-0.860.030.01管道 16 245.50150.0013.280.754.47管道 17 531.40150.004.610.260.63管道 18 506.20200.00-22.070.702.82管道 19 326.50250.0032.680.792.95管道 20 349.80200.00-25.190.803.60管道 21 497.80200.0016.510.531.65管道 22 336.50150.00-8.460.481.94管道 23 121.60250.0054.571.115.09管道 24 119.90200.0024.200.773.35管道 25 115.70200.0012.380.390.97管道 26 194.90250.0051.781.054.62管道 27 369.00150.005.240.300.80管道 28 164.60200.00-21.620.692.72管道 29 449.90150.006.420.361.16管道 30 172.10150.00-9.810.562.55管道 31 465.90150.005.480.310.87管道 32 505.50150.00-11.350.643.34管道 33 461.80150.00-5.510.310.88管道 34 439.60200.00-26.070.833.84管道 35 362.30150.002管道 36 438.80150.00-11.830.673.61管道 37 371.00150.001.690.100.10管道 38 419.40150.00-9.940.562.61管道 39 471.70150.002.530.140.21管道 40 420.00150.00-1.590.090.09管道 41 442.40150.00-6.080.341.05管道 42 329.40150.00-0.460.030.01管道 43 437.70150.00-4.580.260.62管道 44 338.70150.00-0.550.030.01管道 45 436.50150.00-3管道 46 108.80400.00-123.840.992.35管道 47 108.80400.00123.840.992.35管道 48 173.10200.00-16.130.511.58管道 49 173.10200.0016.130.511.58由水力计算结果可以看出，管段23单位水头损失已经超过5m/km，应适当扩大管径。故将管段23的管径由250扩大至300。再次试运行，该给水管网设计工况在EPAnet下的运行情况见图4.2，水力计算的其它参数节点压力、管段流速、管径等结果见表4-7、表4-8。图4.2 第二次试运行工况截图表4-7 第二次试运行水力计算表管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 1 18.93 5.2238.9820.05连接点 2 18.91 7.2140.4121.50连接点 3 17.10 8.4438.6721.57连接点 4 17.15 10.6638.5821.43连接点 5 17.40 5.9938.8321.43连接点 6 15.10 10.5838.9423.84连接点 7 15.10 16.0138.3323.23连接点 8 12.05 4.6239.1227.07连接点 9 12.56 14.9539.7427.18连接点 10 12.56 16.9638.4825.92连接点 11 12.58 9.8538.8126.23连接点 12 10.88 21.6738.8027.92连接点 13 10.88 17.1537.5826.70连接点 14 14.10 8.6737.7223.62连接点 15 13.70 18.2237.4023.70连接点 16 13.40 12.5936.7823.38连接点 17 12.50 2.7938.2125.71连接点 18 11.00 2.5837.2226.22连接点 19 13.20 2.5736.6823.48连接点 20 16.25 5.8735.5319.28连接点 21 12.75 9.1237.2524.50连接点 22 11.03 8.6036.8225.79连接点 23 13.20 6.3036.2823.08连接点 24 17.00 8.4635.1118.11连接点 25 13.00 10.3235.5122.51连接点 26 11.00 9.7335.2924.29连接点 27 13.00 7.4235.2522.25连接点 28 17.90 4.1235.0017.10连接点 29 14.10 4.9435.0320.93连接点 30 11.00 4.6735.0324.03连接点 31 13.00 3.6635.0322.03连接点 33 20.00 -32.2640.6820.68水库 32 40.00 #N/A 40.000.00表4-8 第二次试运行水力计算表管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.20150.00-10.960.623.13管道 2333.60150.005.740.320.94管道 3316.70150.0014.090.804.99管道 4250.00200.007.020.220.34管道 5135.00150.00-8.100.461.79管道 6439.70200.00-9.730.310.62管道 7418.80150.004.470.250.59管道 8318.10150.00-8.370.471.90管道 9520.10250.00-28.680.581.55管道 10470.50150.00-1管道 11360.40350.00-108.031.123.50管道 12409.30250.0028.430.581.52管道 13287.80250.0023.810.491.10管道 14302.20300.0067.590.963.11管道 15476.40200.00-0.760.020.01管道 16245.50150.0013.200.754.42管道 17531.40150.004.530.260.61管道 18506.20200.00-21.890.702.78管道 19326.50250.0031.530.762.77管道 20349.80200.00-24.790.793.50管道 21497.80200.0016.290.521.61管道 22336.50150.00-8.200.461.83管道 23121.60300.0056.370.802.22管道 24119.90200.0022.880.733.02管道 25115.70200.0011.900.380.90管道 26194.90250.0053.581.094.92管道 27369.00150.006.460.371.18管道 28164.60200.00-20.300.652.42管道 29449.90150.006.560.371.21管道 30172.10150.00-9.330.532.33管道 31465.90150.005.610.320.91管道 32505.50150.00-11.480.653.41管道 33461.80150.00-5.510.310.88管道 34439.60200.00-26.520.843.96管道 35362.30150.004.500.250.60管道 36438.80150.00-11.600.663.48管道 37371.00150.001.880.110.12管道 38419.40150.00-9.590.542.45管道 39471.70150.002.660.150.23管道 40420.00150.00-1.460.080.07管道 41442.40150.00-6.190.351.09管道 42329.40150.00-0.210.010.00管道 43437.70150.00-4.490.250.60管道 44338.70150.00-0.390.020.01管道 45436.50150.00-4.050.230.50管道 46108.80400.00-123.840.992.35管道 47108.80400.00123.840.992.35管道 48173.10200.00-16.130.511.58管道 49173.10200.0016.130.511.585. 控制点的确定表4-9 控制点的确定和自由水压的调整节点编号自由水压（m）要求自由水压（m）供压差额（m）调整后的自由水头（m）120.0528-7.95 28.00 221.5028-6.50 29.45 321.5728-6.43 29.52 421.4328-6.57 29.38 521.4328-6.57 29.38 623.8428-4.16 31.79 723.2328-4.77 31.18 827.0728-0.93 35.02 927.1828-0.82 35.13 1025.9228-2.08 33.87 1126.2328-1.77 34.18 1227.9228-0.08 35.87 1326.7028-1.30 34.65 1423.6228-4.38 31.57 1523.7028-4.30 31.65 1623.3828-4.62 31.33 1725.7128-2.29 33.66 1826.2228-1.78 34.17 1923.4828-4.52 31.43 2019.2820-0.72 27.23 2124.50204.50 32.45 2225.79205.79 33.74 2323.08203.08 31.03 2418.1120-1.89 26.06 2522.51202.51 30.46 2624.29204.29 32.24 2722.25202.25 30.20 2817.1020-2.90 25.05 2920.93200.93 28.88 3024.03204.03 31.98 3122.03202.03 29.98 从表4-7中可以看出，最大的供压差额为-7.95m，所以将清水池的总水头调整至40+7.95=47.95（m）。再次运行，得到最终确定的最初工况，水力计算结果见表4-10、表4-11.表4-10 确定的最初工况水力计算表管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 118.935.2246.9328.00连接点 218.917.2148.3629.45连接点 317.108.4446.6229.52连接点 417.1510.6646.5329.38连接点 517.405.9946.7829.38连接点 615.1010.5846.8931.79连接点 715.1016.0146.2831.18连接点 812.054.6247.0735.02连接点 912.5614.9547.6935.13连接点 1012.5616.9646.4333.87连接点 1112.589.8546.7634.18连接点 1210.8821.6746.7535.87连接点 1310.8817.1545.5334.65连接点 1414.108.6745.6731.57连接点 1513.7018.2245.3531.65连接点 1613.4012.5944.7331.33连接点 1712.502.7946.1633.66连接点 1811.002.5845.1734.17连接点 1913.202.5744.6331.43连接点 2016.255.8743.4827.23连接点 2112.759.1245.2032.45连接点 2211.038.6044.7733.74连接点 2313.206.3044.2331.03连接点 2417.008.4643.0626.06连接点 2513.0010.3243.4630.46连接点 2611.009.7343.2432.24连接点 2713.007.4243.2030.20连接点 2817.904.1242.9525.05连接点 2914.104.9442.9828.88连接点 3011.004.6742.9831.98连接点 3113.003.6642.9829.98连接点 3320.00-32.2648.6328.63水库 3247.95#N/A47.950.00表4-11 确定的最初工况水力计算表管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.20150.00-10.960.623.13管道 2333.60150.005.740.320.94管道 3316.70150.0014.090.804.99管道 4250.00200.007.020.220.34管道 5135.00150.00-8.100.461.79管道 6439.70200.00-9.730.310.62管道 7418.80150.004.470.250.59管道 8318.10150.00-8.370.471.90管道 9520.10250.00-28.680.581.55管道 10470.50150.00-1管道 11360.40350.00-108.031.123.50管道 12409.30250.0028.430.581.52管道 13287.80250.0023.810.491.09管道 14302.20300.0067.590.963.11管道 15476.40200.00-0.760.020.01管道 16245.50150.0013.200.754.42管道 17531.40150.004.530.260.61管道 18506.20200.00-21.890.702.78管道 19326.50250.0031.530.762.77管道 20349.80200.00-24.790.793.50管道 21497.80200.0016.290.521.61管道 22336.50150.00-8.200.461.83管道 23121.60300.0056.370.802.22管道 24119.90200.0022.880.733.02管道 25115.70200.0011.900.380.90管道 26194.90250.0053.581.094.92管道 27369.00150.006.460.371.18管道 28164.60200.00-20.300.652.42管道 29449.90150.006.560.371.21管道 30172.10150.00-9.330.532.33管道 31465.90150.005.610.320.91管道 32505.50150.00-11.480.653.41管道 33461.80150.00-5.510.310.88管道 34439.60200.00-26.520.843.96管道 35362.30150.004.500.250.60管道 36438.80150.00-11.600.663.48管道 37371.00150.001.880.110.12管道 38419.40150.00-9.590.542.45管道 39471.70150.002.660.150.23管道 40420.00150.00-1.460.080.07管道 41442.40150.00-6.190.351.09管道 42329.40150.00-0.210.010.00管道 43437.70150.00-4.490.250.60管道 44338.70150.00-0.390.020.01管道 45436.50150.00-4.050.230.50管道 46108.80400.00-123.840.992.35管道 47108.80400.00123.840.992.35管道 48173.10200.00-16.130.511.58管道 49173.10200.0016.130.511.585、 泵站扬程与水塔高度设计(一) 泵站扬程设计在完成了对设计工况的设计后，要再进行消防、事故和最大转输工况的校核，并根据各自要求，对管网进行调整。由于在用EPA.net对最大转输工况进行校核时，需要确定水塔的高度和水泵的选型，所以先在完成设计工况水力分析以后，泵站扬程可以直接根据其所在管段的水力特点确定。计算时，泵站扬程由两部分组成，一部分用于提升水头，另一部分用于克服管道水头损失。因此，泵站扬程可根据下式计算：hpi=HTi-HFi+hfi+hmi m管道沿程水头损失可以根据管段设计流量（即泵站设计流量）和管径等计算，局部水头损失一般可以忽略不计，则上式可以写成：hpi=HTi-HFi+kqinDim m其中，HTi表示管段起端的节点水头，HFi表示管段终端的节点水头。管道沿程水头损失可以根据管段设计流量（即泵站设计流量）和管径等计算，局部水头损失一般可以忽略不计，则上式可以写成：hpi=HTi-HFi+kqinDim m有了泵站设计扬程和流量，则可以进行选泵和泵房设计，但要注意，选择水泵的扬程一般要略高于泵站的扬程，因为还要考虑泵站内部连接管道的水头损失。为了选泵，估计泵站内部水头损失。一般水泵吸压水管道设计流速为1.22.0m/s，局部阻力系数可按5.08.0考虑，沿程水头损失较小，可以忽略不计。在本次设计中，取设计流速2.0m/s，局部阻力系数8.0，则可以计算泵站内部水头损失约为：hpm1=8.02.0229.81=1.63 (m)对于该管网，节点32处为清水池，采用半地下式设计，并将最低设计水位设于与地面等高，即设计最低水位标高等于节点32的地面标高12.60m。由表4-8可知，节点9的总水头为47.69m，管段46、47的设计管径D均为400mm，设计流量均为123.84L/s，管材均选用Cw=130的新铸铁管。故有：hp1=H2-H1+10.67Cw1.852D14.87q121.852l1 =47.69-12.60+10.671301.8520.44.870.123841.852 =35.29m则所选水泵的总扬程应为：Hp=hp1+hpm1=35.29+1.63=36.92m，取37m水泵总流量为：Qp=2123.84=247.68L/s由以上计算结果，可以利用选泵软件通过扬程和流量进行水泵选型，结果如图5.1：图5.1 水泵选型结果在软件提供的组合方式中，选择200S42A型号泵，四用一备。查看其特性曲线，如图5.2所示：图5.2 200S42A型号泵特性曲线在完成泵站选型后，在原来的EPAnet设计工况中加入泵站，首先通过选泵软件选取几组Q-H对应数值，输入软件内拟合出一条水泵曲线。最终得到的水泵曲线与EPA.net运行成果如图5.3所示。此时水塔仍然用节点表示。图5.3 EPAnet水泵特性曲线编辑图5.4 加泵后运行结果（图中所标注的数字分别为管段单位水头损失和节点自由水压）表5-1 加泵后水力计算表管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 118.935.2252.4533.52连接点 218.917.2153.8734.96连接点 317.108.4452.1335.03连接点 417.1510.6652.0534.90连接点 517.405.9952.2934.89连接点 615.1010.5852.4137.31连接点 715.1016.0151.8036.70连接点 812.054.6252.5940.54连接点 912.5614.9553.2140.65连接点 1012.5616.9651.9539.39连接点 1112.589.8552.2739.69连接点 1210.8821.6752.2741.39连接点 1310.8817.1551.0540.17连接点 1414.108.6751.1937.09连接点 1513.7018.2250.8637.16连接点 1613.4012.5950.2536.85连接点 1712.502.7951.6839.18连接点 1811.002.5850.6839.68连接点 1913.202.5750.1436.94连接点 2016.255.8748.9932.74连接点 2112.759.1250.7237.97连接点 2211.038.6050.2939.26连接点 2313.206.3049.7436.54连接点 2417.008.4648.5731.57连接点 2513.0010.3248.9835.98连接点 2611.009.7348.7637.76连接点 2713.007.4248.7235.72连接点 2817.904.1248.4730.57连接点 2914.104.9448.5034.40连接点 3011.004.6748.5037.50连接点 3113.003.6648.5035.50连接点 3320.00-32.2654.1534.15连接点 3412.60053.4740.87水库 3212.60#N/A12.600.00表5-2 加泵后水力计算表管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.20150-10.960.623.13管道 2333.601505.740.320.94管道 3316.7015014.090.804.99管道 4250.002007.020.220.34管道 5135.00150-8.100.461.79管道 6439.70200-9.730.310.62管道 7418.801504.470.250.59管道 8318.10150-8.370.471.90管道 9520.10250-28.680.581.55管道 10470.50150-1管道 11360.40350-108.031.123.50管道 12409.3025028.430.581.52管道 13287.8025023.810.491.10管道 14302.2030067.590.963.11管道 15476.40200-0.760.020.01管道 16245.5015013.200.754.42管道 17531.401504.530.260.61管道 18506.20200-21.890.702.78管道 19326.5025031.530.762.77管道 20349.80200-24.790.793.50管道 21497.8020016.290.521.61管道 22336.50150-8.200.461.83管道 23121.6030056.370.802.22管道 24119.9020022.880.733.02管道 25115.7020011.900.380.90管道 26194.9025053.581.094.92管道 27369.001506.460.371.18管道 28164.60200-20.300.652.42管道 29449.901506.560.371.21管道 30172.10150-9.330.532.33管道 31465.901505.610.320.91管道 32505.50150-11.480.653.41管道 33461.80150-5.510.310.88管道 34439.60200-26.520.843.96管道 35362.301504.500.250.60管道 36438.80150-11.600.663.48管道 37371.001501.880.110.12管道 38419.40150-9.590.542.45管道 39471.701502.660.150.23管道 40420.00150-1.460.080.07管道 41442.40150-6.190.351.09管道 42329.40150-0.210.010.00管道 43437.70150-4.490.250.60管道 44338.70150-0.390.020.01管道 45436.50150-4.050.230.50管道 46108.80400-123.840.992.35管道 47108.80400123.840.992.35管道 48173.10200-16.130.511.58管道 49173.1020016.130.511.58水泵 50#N/A#N/A61.920.00-40.87水泵 51#N/A#N/A61.920.00-40.87水泵 52#N/A#N/A61.920.00-40.87水泵 53#N/A#N/A61.920.00-40.87(二) 水塔高度设计在完成设计工况水力分析后，水塔高度也随之确定了。设水塔所在节点水头为Hj，地面高程为Zj，即水塔高度为：HTj=Hj-Zj m此式所确定的水塔高度应作为水塔水位的最低高度，在考虑水塔转输（进水）条件时，水塔高度还应加上水柜设计有效水深。ZQ镇给水系统中，节点33为水塔，水塔的地面标高为20m。则水塔高度为：HT33=H33-Z33=54.15-20=34.15m此式所确定的水塔高度应34.15m。在原EPAnet中加入水塔，运行结果如下：图5.5 加泵、水塔后的运行结果（图中所标注的数字分别为管段单位水头损失和节点自由水压）表5-3 加泵、水塔后水力计算表管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 118.935.2252.4533.52连接点 218.917.2153.8834.97连接点 317.108.4452.1435.04连接点 417.1510.6652.0534.90连接点 517.405.9952.2934.89连接点 615.1010.5852.4137.31连接点 715.1016.0151.8036.70连接点 812.054.6252.5940.54连接点 912.5614.9553.2140.65连接点 1012.5616.9651.9539.39连接点 1112.589.8552.2739.69连接点 1210.8821.6752.2741.39连接点 1310.8817.1551.0540.17连接点 1414.108.6751.1937.09连接点 1513.7018.2250.8637.16连接点 1613.4012.5950.2536.85连接点 1712.502.7951.6839.18连接点 1811.002.5850.6939.69连接点 1913.202.5750.1436.94连接点 2016.255.8749.0032.75连接点 2112.759.1250.7237.97连接点 2211.038.6050.2939.26连接点 2313.206.3049.7436.54连接点 2417.008.4648.5731.57连接点 2513.0010.3248.9835.98连接点 2611.009.7348.7637.76连接点 2713.007.4248.7235.72连接点 2817.904.1248.4730.57连接点 2914.104.9448.5034.40连接点 3011.004.6748.5037.50连接点 3113.003.6648.5035.50连接点 3412.600.0053.4740.87水库 3212.60#N/A12.600.00水池 3320.00#N/A54.1534.15表5-4 加泵、水塔后水力计算表管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.20150-10.960.623.14管道 2333.601505.740.330.95管道 3316.7015014.100.805.00管道 4250.002007.020.220.34管道 5135.00150-8.110.461.79管道 6439.70200-9.720.310.62管道 7418.801504.470.250.60管道 8318.10150-8.370.471.90管道 9520.10250-28.670.581.54管道 10470.50150-1管道 11360.40350-108.021.123.50管道 12409.3025028.430.581.52管道 13287.8025023.810.491.09管道 14302.2030067.590.963.11管道 15476.40200-0.760.020.01管道 16245.5015013.200.754.42管道 17531.401504.530.260.61管道 18506.20200-21.890.702.78管道 19326.5025031.530.762.77管道 20349.80200-24.790.793.50管道 21497.8020016.290.521.61管道 22336.50150-8.200.461.83管道 23121.6030056.370.802.22管道 24119.9020022.880.733.02管道 25115.7020011.900.380.90管道 26194.9025053.581.094.92管道 27369.001506.460.371.18管道 28164.60200-20.300.652.42管道 29449.901506.560.371.21管道 30172.10150-9.330.532.33管道 31465.901505.610.320.91管道 32505.50150-11.480.653.41管道 33461.80150-5.510.310.88管道 34439.60200-26.520.843.96管道 35362.301504.500.250.60管道 36438.80150-11.600.663.48管道 37371.001501.880.110.12管道 38419.40150-9.590.542.45管道 39471.701502.660.150.23管道 40420.00150-1.460.080.07管道 41442.40150-6.190.351.09管道 42329.40150-0.210.010.00管道 43437.70150-4.490.250.60管道 44338.70150-0.390.020.01管道 45436.50150-4.050.230.50管道 46108.80400-123.830.992.35管道 47108.80400123.830.992.35管道 48173.10200-16.140.511.58管道 49173.1020016.140.511.58水泵 50#N/A#N/A61.920.00-40.87水泵 51#N/A#N/A61.920.00-40.87水泵 52#N/A#N/A61.920.00-40.87水泵 53#N/A#N/A61.920.00-40.876、 管网设计校核给水管网按最高日最高时用水流量进行设计，管段管径、水泵扬程和水塔高度等都是按此时的工况设计的，虽说它们一般都能满足供水的要求，但有一些特殊的情况，它们不一定能保证供水。如管网出现事故造成部分管段损坏，管网提供消防灭火流量，管网向水塔转输流量等情况，必须对它们相应的工况进行水力分析，校核管网在这些工况条件下能否满足供水流量与水压要求。通过校核，有时需要修改管网中个别管段直径，也有可能需要另选合适的水泵或改变水塔的高度等。由于供水流量和压力是紧密联系的，所以，校核指标同时包括供水流量和压力要求两个方面。而为了校核进行水力分析有两种方法：一是假定供水流量要求可以满足，通过水力分析求出供水压力，校核其是否可以满足要求，称为水头校核法；二是假定供水压力要求可以满足，通过水力分析求出供水流量，校核其是否可以满足要求，称为流量校核法。由于流量与压力的关联关系，只要其一不能满足要求，实际上两者都不能满足要求。(一) 最大转输工况校核1. 最大转输工况校核在最高用水时，由泵站和水塔同时向管网供水，但在一天内泵站供水量大于用水量的一段时问里，多余的水经过管网送入水塔内贮存，这种情况称为水塔转输工况，水塔进水流量最大的情况称为最大转输工况。对于前置水塔或网中水塔，转输进水一般不存在问题，只有当设对置水塔或靠近供水末端的网中水塔时，由于它们离供水泵站较远，转输水流的水头损失大，水塔进水可能会会遇到困难。所以，水塔转输工况校核通常只是对对置水塔或靠近供水末端网中水塔管网的最大转输工况进行校核。最大转输时间可以从用水量变化曲线和泵站供水曲线上查到。最大转输发生在2021点（表2-5中倒数第2列的最大值对应小时），此时，用水量为最高日用水量的3.82%，水塔进水量为最高日用水量的4.76% - 3.82%=0.94%。转输校核工况各节点流量按最大转输时的用水量求出，一般假定各节点流量随管网总用水量的变化成比例地增减，所以最大转输工况各节点流量可按下式计算：最大转输工况各节点流量=最大转输工况管网总用水量最高时工况管网总用水量最高时工况各节点流量在本次设计中：最大转输工况各节点流量=3.82%5.38%最高时工况各节点流量转输工况校核一般采用流量校核法，即将水塔所在节点作为定压节点，通过水力分析，得到该节点流量，判断是否满足水塔进行流量要求。水塔最高转输时有效水深取为1.5m，此时水塔水位为35.65m。水塔的最大进水流量（2021点，称为最高转输时）为：18748.84.76%-3.82%10003600=48.96 L/s在EPAnet中改变节点流量，调整水塔初始水位为35.65m，运行时产生了警告信息：超出了最大试算次数。运行结果如图6.1。图6.1 最大转输工况运行结果图（图中显示的为管段流量和节点自由水压）从上图中可以看出，此时的水塔处于出水状态，不满足最大转输工况校核的要求，故考虑重新选泵。2. 重新选泵为了重新选泵，首先除去原来的水塔、泵，调节清水池的总水头，使得由节点23代替的水塔自由水压达到35.65m，且基本需水量为48.96L/s。由此推算泵所需流量、扬程，发现此时清水池总水头应调节到78.28m，如图6.2。图6.2 推算重新选泵所需流量、扬程（图中显示的为管段流量节点自由水压）所以按着H=78.28-12.6=65.68m，Q=247.76L/s选泵，选泵结果如图6.3。图6.3 重新选泵结果选择250S65型号泵（两用一备），转速为1450r/min。图6.4 250S65型号泵特性曲线在完成泵站选型后，在原来的EPAnet设计工况中加入重新选择的250S65型泵，首先通过选泵软件选取几组Q-H对应数值，输入软件内拟合出一条水泵曲线，如图6.5，在EPAnet中的运行成果如图6.6所示，其水力计算结果见表6-1、表6-2。图6.5 水泵特性曲线编辑图6.6 最大转输工况校核成果图（图中显示的为管段流量和节点自由水压）表6-1 重新选泵最大转输工况水力计算表管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 118.933.7162.3343.40连接点 218.915.1256.2937.38连接点 317.105.9968.1251.02连接点 417.157.5767.5350.38连接点 517.404.2563.6146.21连接点 615.107.5174.5759.47连接点 715.1011.3773.1058.00连接点 812.053.2878.9666.91连接点 912.5610.6279.3266.76连接点 1012.5612.0478.3665.80连接点 1112.586.9978.7866.20连接点 1210.8815.3978.7767.89连接点 1310.8812.1877.9667.08连接点 1414.106.1678.1764.07连接点 1513.7012.9477.9864.28连接点 1613.408.9477.5764.17连接点 1712.501.9878.2265.72连接点 1811.001.8377.7666.76连接点 1913.201.8277.5164.31连接点 2016.254.1776.8260.57连接点 2112.756.4877.7364.98连接点 2211.036.1177.5466.51连接点 2313.204.4777.2764.07连接点 2417.006.0176.6159.61连接点 2513.007.3376.8263.82连接点 2611.006.9176.7265.72连接点 2713.005.2776.7063.70连接点 2817.902.9376.5558.65连接点 2914.103.5176.5762.47连接点 3011.003.3276.5765.57连接点 3113.002.6076.5763.57连接点 3412.600.0079.5866.98水库 3212.60#N/A12.600.00水池 3320.00#N/A55.6535.65表6-2 重新选泵最大转输工况水力计算表管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.2015023.921.3513.30管道 2333.60150-27.631.5617.37管道 3316.70150-32.231.8223.10管道 4250.0020020.130.642.38管道 5135.0015036.482.0629.06管道 6439.70200-53.751.7114.67管道 7418.80150-23.931.3513.30管道 8318.10150-13.530.774.63管道 9520.10250-74.791.529.12管道 10470.50150-21.771.2311.17管道 11360.40350-93.220.972.66管道 12409.3025020.990.430.87管道 13287.8025017.710.360.63管道 14302.2030050.220.711.79管道 15476.40200-1.100.040.01管道 16245.501509.620.542.46管道 17531.401503.460.200.37管道 18506.20200-16.090.511.57管道 19326.5025020.130.481.20管道 20349.80200-19.850.632.32管道 21497.8020011.160.360.80管道 22336.50150-6.600.371.23管道 23121.6030039.280.561.14管道 24119.9020016.640.531.67管道 25115.702008.820.280.52管道 26194.9025037.300.762.51管道 27369.001501管道 28164.60200-14.810.471.35管道 29449.901504.480.250.60管道 30172.10150-7.000.401.37管道 31465.901503.920.220.47管道 32505.50150-8.090.461.79管道 33461.80150-3.910.220.47管道 34439.60200-18.630.592.06管道 35362.301503.040.170.29管道 36438.80150-8.320.471.88管道 37371.001501.220.070.05管道 38419.40150-7.010.401.37管道 39471.701501.830.100.11管道 40420.00150-1.100.060.04管道 41442.40150-4.340.250.56管道 42329.40150-0.270.020.00管道 43437.70150-3管道 44338.70150-0.360.020.01管道 45436.50150-2.960.170.28管道 46108.80400-124.920.992.39管道 47108.80400124.920.992.39管道 48173.1020025.520.813.69管道 49173.1020025.520.813.69水泵 50#N/A#N/A124.920.00-66.98水泵 51#N/A#N/A124.920.00-66.98由表6-2可以看出，此时管段1、2、3、5、6、7、9、10的单位水头损失均大于5，然而考虑到最大转输工况只会在一个瞬时取到，故此处认为可以容忍这样的暂时性单位水头损失过大，暂时不作调整，先在最高日最高时的工况下试运行后，再根据情况决定是否调整管径。设计工况下的运行情况如图6.7、6.8所示。图6.7 重新选泵后在设计工况下运行结果（图中显示的为管段流量和节点自由水压）图6.8 重新选泵后在设计工况下运行结果（图中显示的为管段单位水头损失和节点自由水压）但如图6.8所示，此时管段1、2、3、4、5、6、7、10的单位水头损失均过大，并不符合要求。若此时需要适当扩大一些管段的管径，然而由于需要扩大的管径过多，势必会影响到选泵时的流量、扬程，从而影响选泵过程，所以决定回到推算重新选泵所需的流量、扬程的步骤，修改管径并再次重新选泵。3. 第二次重新选泵为了重新选泵，首先除去原来的水塔、泵，调节清水池的总水头，并经试算，对管段直径作出如表6-1的改动，使得由节点33代替的水塔自由水压达到35.65m，且基本需水量为48.96L/s。管段编号3456710原直径(mm)150150150200150150现直径(mm)250200300250300250表6-3 设计管段的管径扩大由此推算泵所需流量、扬程，发现此时清水池总水头应调节到62.44m，如图6.9所示。图6.9 推算第二次重新选泵所需流量、扬程（图中显示的为管段流量节点自由水压）所以按照H=62.44-12.6=49.84m，Q=247.76L/s选泵，选泵结果如图6.3。图6.10 第二次重新选泵结果选择200S63A型号泵（四用一备），转速为2950r/min。图6.11 200S63A型号泵特性曲线注：此处选择水泵时，由于列表序号排在较前位置的泵工作时，其流量已经几乎达到高效区内的最大扬程，考虑到后续的消防校核等环节，选择这样的泵可能不能符合特殊情况下的需水要求，所以沿着列表中的泵逐个观察其工作曲线，最终决定选择200S63A，因为其在现在的工况下流量属于高效区中间靠前的位置，较为保险。在完成水泵选型后，在原来的EPAnet设计工况中加入重新选择的200S63A型泵，首先通过选泵软件选取几组Q-H对应数值，输入软件内拟合出一条水泵曲线，如图6.12，在EPAnet中的运行成果如图6.13、图6.14所示，其水力计算结果见表6-4、表6-5。图6.12 水泵特性曲线编辑图6.13 最大转输工况校核成果图（图中显示的为管段流量和节点自由水压）图6.14 最大转输工况校核成果图（图中显示的为管段单位水头损失和节点自由水压）表6-4 第二次重新选泵最大转输工况水力计算表管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 118.933.7157.8438.91连接点 218.915.1256.3837.47连接点 317.105.9959.6742.57连接点 417.157.5758.3441.19连接点 517.404.2557.6940.29连接点 615.107.5160.6845.58连接点 715.1011.3759.8944.79连接点 812.053.2862.7650.71连接点 912.5610.6263.1550.59连接点 1012.5612.0461.7549.19连接点 1112.586.9962.5649.98连接点 1210.8815.3962.5451.66连接点 1310.8812.1861.4750.59连接点 1414.106.1661.9147.81连接点 1513.7012.9461.6747.97连接点 1613.408.9461.1147.71连接点 1712.501.9861.6149.11连接点 1811.001.8361.2550.25连接点 1913.201.8261.0547.85连接点 2016.254.1760.2644.01连接点 2112.756.4861.1548.40连接点 2211.036.1161.0249.99连接点 2313.204.4760.7847.58连接点 2417.006.0160.0543.05连接点 2513.007.3360.2747.27连接点 2611.006.9160.1849.18连接点 2713.005.2760.1647.16连接点 2817.902.9360.0142.11连接点 2914.103.5160.0345.93连接点 3011.003.3260.0349.03连接点 3113.002.6060.0347.03连接点 3412.600.0063.4250.82水库 3212.60#N/A12.600.00水池 3320.00#N/A55.6535.65表6-5 第二次重新选泵最大转输工况水力计算表管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.2015011.120.633.22管道 2333.60150-14.830.845.49管道 3316.70250-48.750.994.13管道 4250.0015014.620.835.34管道 5135.0025053.001.084.82管道 6439.70250-35.450.722.29管道 7418.80250-45.950.943.70管道 8318.10150-9.690.552.49管道 9520.10250-52.641.074.76管道 10470.50250-47.630.973.95管道 11360.40350-114.621.193.90管道 12409.3025022.140.450.96管道 13287.8025018.860.380.71管道 14302.2030053.530.762.02管道 15476.40200-1.880.060.03管道 16245.501509.990.572.64管道 17531.401503.830.220.45管道 18506.20200-16.900.541.72管道 19326.5025016.730.400.85管道 20349.80200-23.130.743.08管道 21497.8020010.500.330.71管道 22336.50150-7.790.441.66管道 23121.6030038.220.541.08管道 24119.9020017.170.551.77管道 25115.702009.350.300.57管道 26194.9025036.240.742.38管道 27369.001503.400.190.36管道 28164.60200-15.340.491.44管道 29449.901504管道 30172.10150-7.530.431.56管道 31465.901503.840.220.45管道 32505.50150-8.010.451.75管道 33461.80150-3.910.220.46管道 34439.60200-18.350.582.00管道 35362.301502.830.160.26管道 36438.80150-8.410.481.92管道 37371.001501.050.060.04管道 38419.40150-7.280.411.47管道 39471.701501.740.100.10管道 40420.00150-1.190.070.05管道 41442.40150-4.270.240.55管道 42329.40150-0.420.020.01管道 43437.70150-3.280.190.34管道 44338.70150-0.460.030.01管道 45436.50150-3.060.170.30管道 46108.80400-126.781.012.46管道 47108.80400126.781.012.46管道 48173.1020027.380.874.20管道 49173.1020027.380.874.20水泵 50#N/A#N/A63.390.00-50.82水泵 51#N/A#N/A63.390.00-50.82水泵 52#N/A#N/A63.390.00-50.82水泵 53#N/A#N/A63.390.00-50.82由表6-2可以看出，除管段2的单位水头损失为5.49m/km外，其余各个管段的单位水头损失均在5以内，由于最大转输只在一个瞬时发生，所以这里可以认为在最大转输时，这样的设计结果是合理的。4. 最高日最高时工况更改选泵之后，虽然已经满足了最大转输工况时的要求，但新的问题随之产生了，即将最终所选的200S63A型泵与水塔加入设计工况的EPAnet中运行，其结果表明，在最高日最高时的时候水塔仍然是进水状态，且各节点的自由水压高于其所需的自由水压值偏大，如图6.15所示，这显然与实际情况不符，是完全没有必要的浪费。所以，最后决定使泵调速运行。泵在最大转输工况时转速为2950r/min，在其他时间段转速为2650r/min。调速计算见表6-6，调速后在泵在EPAnet中编辑如图6.16所示的曲线。图6.15 调速前在设计工况的运行成果（图中显示的为管段流量和节点自由水压）表6-6 200S63A型泵的调速计算200S63A型泵的调速计算n12950Q1(L/s)50.0058.0061.9464.0068.0072.0078.0084.0090.00H1(m)54.5052.5551.3250.6149.0947.3944.5041.2037.50n22650Q2(L/s)44.9252.1055.6457.4961.0864.6870.0775.4680.85H2(m)43.9842.4141.4140.8439.6138.2435.9133.2530.26图6.16 调速后水泵曲线编辑泵调速后运行的结果见图6.17、图6.18和表6-7、表6-8。图6.17 泵调速后最高时工况运行结果图（图中显示的为管段流量和节点自由水压）图6.18 泵调速后最高时工况运行结果图（图中显示的为管段单位水头损失和节点自由水压）表6-7 泵调速后最高时工况水力计算表管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 118.935.2252.7233.79连接点 218.917.2153.5334.62连接点 317.108.4452.6335.53连接点 417.1510.6652.6135.46连接点 517.405.9952.8335.43连接点 615.1010.5852.6737.57连接点 715.1016.0152.3037.20连接点 812.054.6252.6340.58连接点 912.5614.9553.2440.68连接点 1012.5616.9652.2039.64连接点 1112.589.8552.3339.75连接点 1210.8821.6752.3341.45连接点 1310.8817.1551.2340.35连接点 1414.108.6751.2737.17连接点 1513.7018.2250.9637.26连接点 1613.4012.5950.4137.01连接点 1712.502.7951.9339.43连接点 1811.002.5850.8739.87连接点 1913.202.5750.3137.11连接点 2016.255.8749.2232.97连接点 2112.759.1250.9638.21连接点 2211.038.6050.4839.45连接点 2313.206.3049.9236.72连接点 2417.008.4648.7931.79连接点 2513.0010.3249.2036.20连接点 2611.009.7348.9737.97连接点 2713.007.4248.9235.92连接点 2817.904.1248.6830.78连接点 2914.104.9448.7134.61连接点 3011.004.6748.7137.71连接点 3113.003.6648.7135.71连接点 3412.600.0053.4640.86水库 3212.60#N/A12.600.00水池 3320.00#N/A54.1534.15表6-8 泵调速后最高时工况水力计算表管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.20150-8.110.461.79管道 2333.601502.890.160.27管道 3316.7025034.890.712.22管道 4250.001501.120.060.05管道 5135.00250-28.900.591.57管道 6439.70250-6.670.140.10管道 7418.8025019.360.390.75管道 8318.10150-6.420.361.16管道 9520.10250-23.670.481.08管道 10470.502509.760.200.21管道 11360.40350-96.921.012.86管道 12409.3025027.930.571.47管道 13287.8025023.310.471.05管道 14302.2030066.260.943.00管道 15476.40200-0.400.010.00管道 16245.5015013.060.744.33管道 17531.401504.390.250.58管道 18506.20200-21.570.692.70管道 19326.5025032.890.792.99管道 20349.80200-23.420.753.15管道 21497.8020016.520.531.65管道 22336.50150-7.740.441.65管道 23121.6030056.840.802.26管道 24119.9020022.640.722.96管道 25115.7020011.670.370.87管道 26194.9025054.051.105.00管道 27369.001506.750.381.28管道 28164.60200-20.060.642.36管道 29449.901506.660.381.25管道 30172.10150-9.100.522.22管道 31465.901505.650.320.92管道 32505.50150-11.520.653.44管道 33461.80150-5.520.310.88管道 34439.60200-26.660.854.00管道 35362.301504.590.260.63管道 36438.80150-11.550.653.45管道 37371.001501.950.110.13管道 38419.40150-9.460.542.39管道 39471.701502.710.150.23管道 40420.00150-1.410.080.07管道 41442.40150-6.230.351.10管道 42329.40150-0.130.010.00管道 43437.70150-4.460.250.59管道 44338.70150-0.330.020.00管道 45436.50150-3.990.230.48管道 46108.80400-114.870.912.05管道 47108.80400114.870.912.05管道 48173.10200-25.100.803.58管道 49173.1020025.100.803.58水泵 50#N/A#N/A57.430.00-40.86水泵 51#N/A#N/A57.430.00-40.86水泵 52#N/A#N/A57.430.00-40.86水泵 53#N/A#N/A57.430.00-40.86由此可以看出，经过调速后，选择的200S63A型泵既可以满足各节点所需的自由水压，有不至于压力过大，最高日最高时的水塔32处于出水状态，且各管段中的单位水头损失都在5m/km以内，所以可以在正常工作时泵的转速采用2650r/min，最大转输时转速采用2950r/min，这样即可分别满足两种情况下的要求了。(二) 消防校核给水管网的设计流量未计入消防流量，当火灾发生在最高日最高时时（当然这种几率很小），由于消防流量比较大（特别是对于小型系统），一般用户的用水量肯定不能满足。但消防时工况下，管网以保证灭火用水为主，其他用户用水可以不必考虑，但其他用户的用水会影响消防用水。所以，为了安全起见，要按最不利的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（最不不火灾点），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。对于未发生火灾的节点，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。消防工况校核一般采用水头校核法，即先按上述方法确定各节点流量，通过水力分析，得到各节点水头，判断各灭火节点水头是否满足消防服务水头。虽然消防时比最高时用水时所需服务水头要小得多，但因消防时通过管网的流量增大，各管段的水头损失相应增加，按最高用水时确定的水泵扬程有可能不够消防时的需要，这时须放大个别管段的直径，以减小水头损失。个别情况下因最高用水时和消防时的水泵扬程相差很大（多见于中小型管网），须设专用消防泵供消防时使用。本次校核中，分别在节点1和节点31处增加25L/s的消防流量，其服务水头均大于10m，满足消防校核的要求。在EPAnet中的运行结果见图6.19、表6-9、表6-10。图6.19 消防校核EPAnet运行结果（图中显示的为节点自由水压）表6-9 消防工况水力计算结果管网节点节点ID标高基本需水量总水头压力mLPSmm连接点 118.9330.2249.0830.15连接点 218.917.2152.7633.85连接点 317.108.4450.3033.20连接点 417.1510.6650.7733.62连接点 517.405.9951.2733.87连接点 615.1010.5850.4335.33连接点 715.1016.0150.1835.08连接点 812.054.6250.5238.47连接点 912.5614.9551.1938.63连接点 1012.5616.9649.9237.36连接点 1112.589.8550.1737.59连接点 1210.8821.6750.1639.28连接点 1310.8817.1548.6737.79连接点 1414.108.6748.9834.88连接点 1513.7018.2248.5734.87连接点 1613.4012.5947.6234.22连接点 1712.502.7949.5237.02连接点 1811.002.5848.1037.10连接点 1913.202.5747.4234.22连接点 2016.255.8745.3629.11连接点 2112.759.1248.0535.30连接点 2211.038.6047.4436.41连接点 2313.206.3046.5733.37连接点 2417.008.4644.4027.40连接点 2513.0010.3244.9731.97连接点 2611.009.7344.2433.24连接点 2713.007.4243.8530.85连接点 2817.904.1243.7825.88连接点 2914.104.9443.6829.58连接点 3011.004.6743.0632.06连接点 3113.0028.6641.4428.44连接点 3412.600.0051.4638.86水库 3212.60#N/A12.600.00水池 3320.00#N/A54.1534.15表6-10 消防工况水力计算结果管网管段管段ID长度直径流量流速单位水头损失mmmLPSm/sm/km管道 1454.20150-18.311.048.10管道 2333.60150-11.910.673.66管道 3316.7025052.201.064.69管道 4250.00150-8.330.471.89管道 5135.00250-46.210