管网设计计划说明书.doc

目录目录 1第一章 给水管网课程设计任务书 11.1设计目的 2 1.2基本资料2 1.3设计任务3第二章 给水管网设计计算 4 2.1用水量计算表 4 2.2沿线流量和节点流量计算8第三章 清水池容积计算 10第四章 管网平差 12 4.1最高用水时管网平差计算 12 4.2消防时管网核算 15 4.3事故时管网核算 18 4.4等水压线图21附图一 23台州学院课程设计任务书课程名称给水排水管道系统设计题目兰州某城给水管网工程设计一、教学要求课程设计是高等工科院校总结学生学习专业课成果、课程学习后和毕业设计前不可缺少的环节。本设计是给排水专业学生在学习完给水排水管网系统课程后所进行的一项课程设计，本设计题目内容虽由工程实际中来，但予以简化，意在通过本设计培养学生综合运用所学基础理论和专业知识解决实际问题的能力，锻炼和提高收集资料，查阅文献，使用工具书的能力，绘图及撰写设计说明书、计算书的能力，并进一步提高使用计算机的水平，使同学们在课程学习完对知识的应用有全面的了解和掌握。二、设计原始资料1、城市总平面图一张（1：5000），设计年限按15年考虑。2、城市概况（1）规划人口河北区为5万人，河南区为4万人，用水普及率为90%，室内均有卫生设备和淋浴设备，房屋平均层数67层。（2）该城市有工业企业，其位置见城市总体规划布置图，用水量情况见下表：表1.集中用水量情况统计表序号用户名称（人数）生产用水量（班次）(m3/班)生产用水复用率要求水压(M Pa)123456食品厂（300）皮毛厂（500）棉纺厂（1000）针织厂（1200）化工区（2000）火车站（50）2200（1）1200（3）2000（2）800（3）1500（3）50030201520200.280.280.280.280.280.28各工厂每班有60%员工需淋浴，各工厂职工在高温车间占20%。（3）其他浇洒绿地、道路设计用水量按5 L/s计。未预见水量及管网漏失水量可按最高日用水量的1525%计。消防用水量不计入最高日最高时用水量。两座公路桥旁均可吊装管道，铁路桥不让吊管。（4）城市用水每小时用水量占最高日用水量百分比情况见表1所示。表2. 该城市每小时用水量占最高日用水量百分比情况表时间占最高日用水量（%）时间占最高日用水量（%）时间占最高日用水量（%）012.3896.216174.7122.29105.417185.8232.210116.118195.2342.211125.81920545312135.120214.1563.11144.521223674.114154.622232.8785.115164.923242.64、气象资料年平均气温9.1，最热月平均气温28.7，最冷月平均气温-12.6，年平均降水量327.3毫米，常年主导风向东北风，风速3.7（m/s）。5、水文地质资料该城市属非自重湿陷性黄土地区；地震烈度：6级；地下水深：地面以下5m见地下水；冰冻深度：0.5m。三、设计内容（1）根据城市的特点，选定用水量标准，确定城市给水管网的设计流量； （2）根据地形特点，按照管网的布置原则进行给水管网方案的选择和管线布置，计算供水区域的比流量、管段流量和节点流量，并进行流量分配；（3）最高日最高时的管网平差计算，（包括枝状管线及输水管，应标出节点编号、节点流量以及水流方向、各环闭合差、各节点的水压线标高、地形标高及实际自由水头）直至闭合差满足规定的精度要求（手算时：基环h0.5m，大环h11.5m；电算时：0.010.05m）；（4）消防工况校核时的平差结果表（要求同最高日最高时）；（5）最不利管段发生事故时的平差结果表（要求同最高日最高时）；（6）最大转输时的平差结果表（若无对置水塔则不做此校核）；（7）确定控制点，计算从控制点到二泵站的水头损失，确定二级泵站的水泵扬程和流量； （8）根据平差结果确定各管段的水力参数、确定各个节点的自由水头，并进一步绘制等水压线。四、设计成果及要求1、绘制图纸（1）给水管网设计总平面图（总平面图包括管网布置、给水管网等水压线图、并标出管道的水力计算参数）（2）给水管网节点详图（手工绘制，A2） 绘图要求：设计图纸所采用的比例、管径、编号、标高、图例以及幅面规格、图标格式、剖切线、指北针等画法应符合“给水排水制图标准”的有关规定。2.设计说明与计算书概述设计任务和依据；给水管网布置的依据和理由；设计流量、管段流量和节点流量及管网平差的计算，包括下述内容：最高日最高时用水量平差结果；最不利管段发生事故时的平差结果；消防校核时的平差结果；最大转输时的平差结果。二泵站扬程和流量的确定；并附平差结果示意图。 内容要求：不少于5000字，文句通顺，段落分明，计算准确，论证充分合理，字迹工整；用统一的报告纸书写。五、进度安排（共1.5周） 表3. 进度安排表设计内容时间安排（天）查阅资料，水量计算、管线布置1.5管网平差及校核计算3图纸绘制2编写设计说明书1.5答辩1六、评分标准成绩评定由三部分组成（五级分制）：1.考勤；2.学习态度；3.成果质量七、参考资料1. 严煦世、刘遂庆.给水排水管网系统（第二版）.中国建筑工业出版社2. 严煦世、范瑾初.给水工程（第四版）.中国建筑工业出版社3. 赵洪宾.给水管网系统理论与分析.中国建筑工业出版社4.给水排水设计手册第二版（第1，3册）.中国建筑工业出版社5.室外给水设计规范（GB500132006）6. 张志刚主编，给水排水工程专业课程设计. 化学工业出版社，20047. 给水排水工程快速设计手册（第2，5册）. 中国建筑工业出版社，1995 第二章 给水管网设计计算第一节 用水量计算表2. 1. 1居民最高日生活用水量Q1 ： Q1=qNf Q1城市最高综合生活用水，m3d；q城市综合用水量定额，L（cap.d）；城市设计年限内计划用水人口数；f城市自来水普及率，采用f=90%所以： Q=qNf/1000=160900000.9/1000=12960m3/d火车站用水量 Q=500 m3/d Q1=12960+500=13460 m3/d2. 1. 2工厂的用水量1） 工厂的高温车间生活用水量计算高温车间的生活用水量定额为q=35L/（人.班），工厂的高温车间人数为0.1万。食品厂分一班进行，则每天的生活用水量为3560/1000=2.1 m3/d。皮毛厂分三班进行，则每天的生活用水量为35100/1000=3.5m3/d。棉纺厂分二班进行，则每天的生活用水量为35200/1000=7 m3/d。针织厂分三班进行，则每天的生活用水量为35240/1000=8.4 m3/d。化工区分三班进行，则每天班的生活用水量为35400/1000=14 m3/d。Q=35m3/d2） 工厂的一般车间生活用水量计算一般车间的生活用水量定额为q=25L/（人.班），工厂的一般车间人数为0.4万。食品厂分一班进行，则每天的生活用水量为25240/1000=6 m3/d。皮毛厂分三班进行，则每天的生活用水量为25400/1000=10 m3/d。棉纺厂分二班进行，则每天的生活用水量为25800/1000=20m3/d。针织厂分三班进行，则每天的生活用水量为25960/1000=24 m3/d。化工区分三班进行，则每天的生活用水量为251600/1000=40 m3/d。Q=100 m3/d3） 工厂的淋浴用水量计算工厂的高温车间职工淋浴用水量定额为q=60L/（人.班），100%的淋浴。一般车间职工淋浴用水量定额为q=40L/（人.班）。60%的淋浴。高温车间人数1000，一般车间人数2400。一般:食品厂分一班进行，则每天的生活用水量为40240/10000.6=5.76m3/d。皮毛厂分三班进行，则每天的生活用水量为40400/10000.6=9.6m3/d。棉纺厂分二班进行，则每天的生活用水量为40800/10000.6=19.2m3/d。针织厂分三班进行，则每天的生活用水量为40960/10000.6=23.04m3/d。化工区分三班进行，则每天的生活用水量为401600/10000.6=38.4 m3/d。Q=96m3/d高温:食品厂分一班进行，则每天的生活用水量为6060/1000=3.6 m3/d。皮毛厂分三班进行，则每天的生活用水量为60100/1000=6m3/d。棉纺厂分二班进行，则每天的生活用水量为60200/1000=12m3/d。针织厂分三班进行，则每天的生活用水量为60240/1000=14.4 m3/d。化工区分三班进行，则每天班的生活用水量为60400/1000=24 m3/d。Q=60 m3/d.4） 工厂的生产用水量计算Q=22001(1-0.3)+12003(1-0.2)+20002(1-0.15)+8003(1-0.2)+15003(1-0.2)=13340 m/d工厂总用水量:Q2=35+100+96+60+13340=13631 m/d2. 1. 3浇洒道路用水量按城市浇洒道路用水量标准q=5L/s，用水量公式：=432m3/d分三次浇洒，可取时间段5-6，13-14，21-22，相应每段的浇洒量为144m3。2. 1. 4绿化用水量计算城市大面积绿化用水量定额q=5L/s，=432m3/d分两次进行，可取时间段（6-7，7-8）；（14-15，15-16）；相应每段的用水量为216 m3，而每小时的用水量为108 m3。2. 1. 5未预见用水量的计算按最高日用水量的25%算。最高日的用水量包括居民的生活用水；工业用水；浇洒道路和绿化用水。则未预见用水总量：Q5=（13460+13631+432+432）0.25=6988.75m3/d。按24小时平均分配得到每小时的未预见用水量为6988.75/24=291.2m3。2. 1 .6最高日设计流量Qd： Qd（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）（13460+13631+432+432+6988.75）34943.75 m3/d 取Qd=35000m3/d2. 1. 7最高日最高时用水量Qh QhKh d/86.4（Kh1.46） 1.4634943.75/86.4590.48 Ls2. 1. 8消防用水量：根据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。城市消防用水量为： Q6 =q6*f6 =2*35 =70L/s3 设计用水量变化规律的确定根据所给资料，绘制出日用水量曲线，综合实际情况，决定采用分级供水：20次日5时共9小时，泵站供水量为2.71%Qd；520点共15小时，泵站供水量为5.04%Qd，不足水量用水塔供给。4 清水池、水塔调节容积的计算由用水量变化曲线与分级供水线求得清水池与水塔的调剂容积，如下表：清水池与水塔调节容积计算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不设水塔0-14.172.712.31.461.461.871.870.410.41124.172.712.21.462.921.973.840.510.92234.162.712.21.454.371.965.80.511.43344.172.712.21.465.831.977.770.511.94454.172.731.477.31.178.94-0.31.64564.165.043.1-0.886.421.06101.943.58674.175.044.1-0.875.550.0710.070.944.52784.175.045.1-0.874.68-0.939.14-0.064.46894.165.046.2-0.883.8-2.047.1-1.163.39104.175.045.4-0.872.93-1.235.87-0.362.9410114.175.046.1-0.872.06-1.933.94-1.061.8811124.165.045.8-0.881.18-1.642.3-0.761.1212134.175.045.1-0.870.31-0.931.37-0.061.0613-144.175.044.5-0.87-0.56-0.331.040.541.614-154.165.044.6-0.88-1.44-0.440.60.442.0415-164.175.044.9-0.87-2.31-0.73-0.130.142.1816-174.175.044.7-0.87-3.18-0.53-0.660.342.5217-184.165.045.8-0.88-4.06-1.64-2.3-0.761.7618-194.175.045.2-0.87-4.93-1.03-3.33-0.161.619-204.175.045-0.87-5.8-0.83-4.160.041.6420-214.162.714.11.45-4.350.06-4.1-1.390.2521-224.172.7131.46-2.891.17-2.93-0.29-0.0422-234.172.722.81.45-1.441.37-1.56-0.08-0.1223-244.162.722.61.4401.5600.120累计10010010013.114.234.645 清水池所需有效容积计算清水池调节容积为= 13.1% 35000= 4585 m3水厂自用水量调节容积按最高日用水设计用水量的10%计算，则 = 10% 35000= 3500 m3. 该城镇人口数9万人，则确定同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为35L/s。火灾延续时间按2h计，故火灾延续时间内所需总用水量为 =235 L/s 3.62h=504 m3.另需一部分安全储量，则清水池的有效容积可按以上三部分容积和取整，得： W清 = +=4585+3500+504+(4585+3500+504)6%= 9104.34 m3 如采用两座钢筋混凝土水池，每座有效容积为4600 m3。6 水塔有效容积计算水塔调节容积为=4.64%35000 =1624 m3故水塔的有效容积为1624 m3。室内消防用水量的计算设两处同时发生火灾，每处有两个消火栓同时工作10min的水量 Wt = +=1624+6=1630 m3其中 水塔调节容积，m3；室内消防贮备水量，m3，按5L/s计。最高日设计用水量为：35000（m3d），管网中设置1座水塔第二节 沿线流量和节点流量计算配水干管计算长度：各管段长度和配水长度管段编号12345678910管段长度(m)110170460600170300300300170300配水长度(m)0130385510170235300235170300管段编号11121314151617181920管段长度(m)3802001801100650650650680350260配水长度(m)380200180170330330650680350260管段编号2122232425管段长度(m)260260650680350配水长度(m)260260585680350则：L=8100m最高时集中用水流量集中用水户名称食品厂皮毛厂棉纺厂针织厂化工区火车站集中用水流量(L/s)25.6241.9346.8328.4253.155.79所处位置节点编号3125556泵站设计供水量: q=590.485.04%/6.1%=487.87L/s水塔设计供水流量:q=590.48-487.87=102.61L/s配水干管比流量： =590.48-201.74/8100=0.04799L/(s.m)。最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算管段或者节点编号管段配水长度(m)管段沿线流量(L/s)节点设计流量计算(L/s)集中流量沿线流量供水流量节点流量100.000.00487.87-487.87 21306.242.872.87 338518.4825.6222.0847.70 451024.4828.6828.68 51708.16128.417.88146.28 623511.285.794.089.87 730014.409.729.72 823511.2819.2019.20 91708.1623.5223.52 1030014.4021.8421.84 1138018.2414.7614.76 122009.6041.938.4050.33 131808.644.08102.61-98.53 141708.1621.8421.84 1533015.8446.0746.07 1633015.8438.8738.87 1765031.208.408.40 1868032.6320.2820.28 1935016.8036.5936.59 2026012.4830.9630.96 2126012.488.408.40 2226012.482358528.082468032.632535016.80合计8100388.74201.74388.49590.48-0.25 1环状管网流量分配计算根据节点流量进行管段的流量分配. 分配步骤：按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以分配较少的流量。2. 管径的确定管径与设计流量的关系：qv2v（4q/v）公式中 D管段管径，m； q管段计算流量，m/s； 管段过水断面面积，m v设计流速，m/s；设计中按经济流速来确定管径进行平差，确定实际管径。平均经济流速与管径的确定管径mm平均经济流速（m/s）100400D4000.6.90.91.4管径确定表：管段编号初始分配流量(L/s)管径确定经济流速(m/s)公式算得管径(mm)对应标准管径(mm)1487.87488.79 500(2)1.32485689.21 7001.33169.17489.21 5000.9472.41391.99 4000.659.52142.13 2000.66260.39643.76 7000.8770.43386.60 4000.6872.41391.99 4000.69251.46596.44 6000.91070.43386.60 4000.611103.4382.47 4000.91236.74279.22 3000.61349.22299.21 3000.71498.86299.85 3000.715163.4480.79 500(2)0.91630.74208.54 2000.91764.51369.99 4000.61830.74208.54 2000.9197.71127.91 2000.62044.46284.37 3000.72125.84191.20 2000.92218.07195.82 2000.62325.84191.20 2000.92418.07195.82 2000.6257.71127.91 2000.63. 节点设计流量计算管段或者节点编号管段配水长度(m)管段沿线流量(L/s)节点设计流量计算(L/s)集中流量沿线流量供水流量节点流量100.000.00487.87-487.87 21306.242.872.87 338518.4825.6722.0847.75 451024.4828.6828.68 51708.16128.4817.88146.36 623511.285.84.089.88 730014.409.729.72 823511.2819.2019.20 91708.1623.5223.52 1030014.4021.8421.84 1138018.2414.7614.76 122009.6041.968.4050.36 131808.644.08102.61-98.53 141708.1621.8421.84 1533015.8446.0746.07 1633015.8438.8738.87 1765031.208.408.40 1868032.6320.2820.28 1935016.8036.5936.59 2026012.4830.9630.96 2126012.488.408.40 2226012.482358528.082468032.632535016.80合计8100388.74201.91388.49590.48-0.08 第四章 管网平差1. 各节点标高各节点地面标高节点编号123456789地面标高(m)250.5250.6251250249251251251250节点编号101112131415161718地面标高(m)249249.8251.2254249249249.2249.5248.2节点编号192021地面标高(m)249.5249.8249.22. 管网设计节点数据节点编号12345678地面标高(m)250.5250.6251250249251251251要求自由水压-32323232323232服务水头（m）-282.6283282281283283283节点编号9101112131415 16 地面标高(m)250249249.8251.2254249249 249 要求自由水压32323232-323232服务水头（m）282281281.8283.2-281281281.2节点编号1718192021地面标高(m)249.5248.2249.5249.8249.2要求自由水压3232323232服务水头（m）281.5280.2281.5281.8281.23. 最高用水时管网管径确定管段编号初始分配流量(L/s)管径确定经济流速(m/s)公式算得管径(mm)对应标准管径(mm)1487.87488.79 500(2)1.32485689.21 7001.33169.17489.21 5000.9472.41391.99 4000.659.52142.13 2000.66260.39643.76 7000.8770.43386.60 4000.6872.41391.99 4000.69251.46596.44 6000.91070.43386.60 4000.611103.4382.47 4000.91236.74279.22 3000.61349.22299.21 3000.71498.86299.85 3000.715163.4480.79 500(2)0.91630.74208.54 2000.91764.51369.99 4000.61830.74208.54 2000.9197.71127.91 2000.62044.46284.37 3000.72125.84191.20 2000.92218.07195.82 2000.62325.84191.20 2000.92418.07195.82 2000.6257.71127.91 2000.64. 最高用水时管网平差表环号管段编号s管径（mm）管长（m）流量初分配q(L/s)h(m)s|q|0.8521-323.78 500460-169.17-0.89 5.23 63.01 700300260.390.25 0.96 -745.98 400300-70.43-0.34 4.80 93.62 600170251.460.28 1.12 1045.98 40030070.430.34 4.80 -0.36 16.90 q=11.36 2-491.97 400600-72.41-0.71 9.82 745.98 40030070.430.34 4.80 845.98 40030072.410.36 4.91 1158.24 400380103.40.87 8.43 12124.44 30020036.740.27 7.46 1.13 35.41 q=-17.19 3-1045.98 400300-70.43-0.34 4.80 -1158.24 400380-103.4-0.87 8.43 1533.61 500650163.41.17 7.18 -162913.42 200650-30.74-4.61 149.94 183047.88 20068030.744.82 156.86 0.18 327.21 q=-0.29 41799.63 40065064.510.62 9.64 20161.77 30026044.460.51 11.40 -211165.37 200260-25.84-1.34 51.73 232913.42 20065025.843.34 129.32 3.13 202.10 q=-8.37 5-183047.88 200680-30.74-4.82 156.86 211165.37 20026025.841.34 51.73 -221165.37 200260-18.07-0.69 38.14 243047.88 20068018.071.80 99.75 -2.37 346.49 q=3.70 第8次平差-161.54 -0.81 5.03 268.02 0.26 0.98 -45.41 -0.15 3.30 259.09 0.30 1.14 77.47 0.40 5.20 0.00 15.66 q=0.01 -89.79 -1.06 11.80 45.41 0.15 3.30 55.03 0.21 3.89 85.42 0.61 7.16 19.36 0.08 4.32 0.00 30.46 q=0.00 -77.47 -0.40 5.20 -85.42 -0.61 7.16 164.00 1.18 7.20 -30.14 -4.44 147.46 28.85 4.29 148.62 0.01 315.64 q=-0.02 56.50 0.49 8.61 36.45 0.35 9.63 -36.34 -2.51 69.17 17.83 1.68 94.26 0.00 181.66 q=-0.01 -28.85 -4.29 148.62 36.34 2.51 69.17 -15.58 -0.52 33.62 20.56 2.29 111.33 -0.01 362.74 q=0.02 5. 大环平差大环平差3 23.78 500.00 460.00 -169.17 -0.89 5.23 -167.55 -0.87 5.19 4 91.97 400.00 600.00 -72.41-0.71 9.82 -70.79 -0.68 9.63 6 3.01 700.00 300.00 260.390.25 0.96 262.01 0.25 0.96 8 45.98 400.00 300.00 103.40.69 6.65 105.02 0.71 6.74 9 3.62 600.00 170.00 70.430.03 0.38 72.05 0.03 0.38 12 124.44 300.00 200.00 72.410.96 13.29 74.03 1.00 13.54 15 33.61 500.00 650.00 163.41.17 7.18 165.02 1.19 7.24 16 2913.42 200.00 650.00 30.744.61 149.94 32.36 5.07 156.63 17 99.63 400.00 650.00 64.510.62 9.64 66.13 0.65 9.85 20 161.77 300.00 260.00 44.460.51 11.40 46.08 0.54 11.75 22 1165.37 200.00 260.00 -18.07-0.69 38.14 -16.45 -0.58 35.22 23 2913.42 200.00 650.00 -25.84-3.34 129.32 -24.22 -2.97 122.40 24 3047.88 200.00 680.00 -30.74-4.82 156.86 -29.12 -4.36 149.81 -1.6120357129538.82574918-0.01 529.36 q=1.61541955256. 设计工况水利分析计算结果编号地面标高（m）管段流量（L/s）管内流速（m/s）管内压降（m）节点水头（m）自由水压（m）管径（mm）1250.5487.87 1.24 0.54 282.88 32500(2)2250.6485.00 1.26 0.16 282.34 327003251169.17 0.17 0.87 281.47 32500425072.41 0.07 0.68 280.79 3240052499.52 0.01 0.57 280.22 322006251260.39 0.26 0.