顾佳丹给水管道设计方案改

1、给水管道课程设计 说明书系名：市政工程系姓名：顾佳丹班级：0911.辅导教师：陈新学院：环境科学与工程学院专业：给水排水工程学 号： 0920105140指导教师： 李翠梅2012年7 月6 日1 .水厂的位置及管网布置 41.1 水厂选址原则41.2 水厂位置的选择41.3 管网布置形式51.4 管网布置原则61.5 输水管道布置要求61.6 阀门，消火栓布置原则 82 .给水管网设计计算 92.1 城市用水量的确定2.1.1 城市面积92.1.2 城市总人口 9.2.1.3 城市总用水量 9.2.2 给水管网定线102.3 管网水力计算112.3.1 长度比流量计算 1.12.3.2 沿线

2、流量的计算1.22.3.3 节点流量的计算1.22.3.4 流量初分配及水力特征 132.3.5 管网平差132.3.6 初步确定水泵扬程172.3.7 水泵的选择1.92.4 消防校核202.4.1 室外消防用水202.4.2 消防用水流量初分配及管网平差 202.4.3 验证消防水压23参考文献：给排水设计手册231 .水厂的位置及管网布置1.1 水厂选址原则厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通 过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：1 .厂址应选择在工程地址条件较好的地方。一般选在地下水位 低，承载力较大，湿陷性等级不高，岩石较少的地层，以降低工程

3、造 价和便于施工。2 .水厂应尽可能设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工 管理和降低输电线路的造价，并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方 便。3 .当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附 件，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时，厂 址选择有两个方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水 厂设置在离用水区较近的地方。前一种方案的主要优点是：水厂和取 水构筑物可集中管理，节省水厂自用水的输水费用并便于沉淀池排泥 和滤池冲洗水排除，特别对浊度较高的水而言。但从水厂至主要用水 区的输水管道口径要增大，管道承压较高，从而增加了输水管道的造 价，特别是当城市用水

4、量逐时变化系数较大及输水管道较长时；或者需要在主要主要用水区增设水厂（消毒、调节和加压），净化后的水 由水厂送至配水厂，再由配水厂送至管网，这样也增加了给水系统的 设施和管理工作。后一种方案于前者正好相反。对于高浊度水源，也 可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起，水厂其余部分主要设置在用 水区附近。以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其它具体情况， 通过技术经济比较决定。1.2 水厂位置的选择该区西南部为黄河，水量充沛，水质较好（均符合国家地面水水 源标准），可以作为取水水源。该水厂为城镇供应水源。根据取水河段的水文，地形，地质及卫生保护，河流规划和综合 利用等条件全面分析，综合考虑，确定取水构

5、筑物的位置。该河流的主流靠近岸边，河床稳定，水深较大，流速较快。河道 的凹岸在横 向环流的作用下，岸陡水深，泥沙不易淤积，适合取水。合建的河床式取水构筑物将集水井和泵房合建在一起。具特点是 布置紧凑，总建筑面积小，运行安全，维护方便。在取水量大，安全 性要求较高时，多采用这种形式。进水管的形式是自流管式。这种形 式由于自流管淹没在水中，河水靠重力压流，工作较为可靠，但敷设 的土方量较大。取水头部至于最低水位以下，保证足够的取水深度。取水头部采 用箱式取水头部，是由钢筋混凝土箱和设在箱内的金属管组成，箱的侧面或顶部开设进水口，进水口上设格栅，箱的平面为矩形。取水头 部的长轴应与洪水期水流方向保持

6、一致， 减少对水流的阻力，避免引 起河床的冲刷。水厂建在河流的上游，水厂地面标高为 368.5,水厂处不受洪水 威胁；土壤为粘土承载力较好，便于施工。水厂所设位置不占良田， 考虑远期发展，水厂的面积留有余地。水厂距离供水区域较近，交通 便利，靠近电源，市政管网完善。1.3 管网布置形式给水管网的布置应满足以下要求：1 .按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统分期建 设的可能性，并留有充分的发展余地；2 .管网的布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时， 断水范围应减到最小；3 .管网遍布在整个给水区，保证用户有足够的水量和水压；4 .力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水

7、能量费用。综合以上各项考虑，采用环状网布置。在环状网中，管线连成环 形，当其中任一管段损坏时，可以关闭附件的阀门使其与其他管段断 开，然后进行检修，水还可以从另外的管线供应用户，断水的范围可 减到最小，从而供水可靠性增加，同时还可以大大减轻水锤作用的危害。1.4 管网布置原则1 .输配水管渠应选择经济合理的线路，应尽量做到线路最短，起 伏小，土石方工程量少，减少跨越障碍的次数，避免沿途更大的拆迁， 少占农田和不占农田。2 .输配水管渠走向和位置应符合城市工业企业规划的要求，并尽 可能沿现有道路或规划道路敷设，以利施工和维护。城市配水干管宜 尽量避开城市交通干道。3 .输配水管渠应尽量避免穿越河

8、谷，山脊，沼泽，重要铁路和泄 洪地区，并注意避开地震裂带，沉陷，滑坡，塌方以及易发生泥石流 和高侵蚀性土壤地区。4 .生活饮用水输配水管道应尽量避免穿越河谷，山脊，沼泽，穿 过毒物污染和腐蚀性地区，必须穿过时应采取防护措施。5 .输水管线应充分利用水位高差，综合沿线条件优先考虑重力输 水。如因地形或管线系统布置所限必须加压输水时，应根据设备和管材的选用情况，结合运行费用分析，通过技术经济比较，确定增压级 数，方式和增压特点。6 .输配水管渠路线的选择应考虑近远期结合分期实施的可能。7 .城市供水应采用管道或暗渠输送原水。当采用明渠时，应采取 保护水质和防止水量流失的措施。8 .输配水管渠的走向

9、与布置应考虑与城市现状及规划的地下铁 道、地下通道、人防工程等地下隐蔽性工程的协调与配合。9 .当地形起伏较大时，采用压力输水的输水管线的竖向高程布 置，一般要求在不同工况输水条件下，位于输水水力坡度以下。10 .在输配水管渠线路选择时，应尽量利用现有管道，减少工程 投资，充分发挥现有设施作用。1.5 输水管道布置要求1 .重力输水管渠应根据具体情况设置检查井和排气装置。检查井间距：当直径为DN70CW下时，不宜大于200ml当直径为DN70副DN1400时，不宜大于400m输送含沙量较多的原水时，可参照排水管道的 要求设置检查井。2 .对于重力输水的管渠，当地面坡度较陡或非满流管重力输水时，

10、应 根据具体情况在适当位置设置跌水井，减压井或其它控制水位的措施对于压力水管，应分析出现水锤的可能，必要时需设置消除水锤的 设施。在输水管道和配水管道隆起点和平直段的必要位置上，应装设排（进）气阀，以便及时排除关内空气，防止气阻，以及在空管或发生水锤时引入空气，防止管道产生负压。在输配水管道中，于倒虹管和桥段处均设置排（进）气阀。排气阀一般设置于倒虹管上游和平关桥下降段上游的相近直管段上。在输配水管渠的低凹处应设置泄水阀。泄水阀应直接接至河底和低洼处。当不能直流时，可设置集水井，用提水极具将水排出。泄水管直径一般为输水管直径的三分之一。 对于大型管渠，泄水口直径应根据管渠以及提水机具设备具体布

11、置，结合排水要求计算确定。管道上的法兰接口不宜直接埋在土中，应设置在检查井或池沟内。在特殊的情况下必须埋入土中时，应采取保护措施，一面螺栓锈蚀， 影响维修及缩短使用寿命。在输配水管道布置中，应尽量采用小角度转折，并适当加大制作弯 头的曲率半径，改善管道内水流的状态，减少水头损失。当输送水管道与铁路交叉时，应按照铁路工程拘束规范规定执行，并取得铁路管理部门同意。输配水管道布置，应减少管道与其他管道交叉。当竖向位置发生矛 盾时，宜按下列规定处理：a.压力管道让重力管道 b.可弯曲管线让不 宜弯曲管线c.分支管线让干管线d.小管径管线让大管径管线。1.6阀门，消火栓布置原则1 .阀门a.配水管网中的

12、阀门布置，应能满足事故管段的切断需要。其位置可 结合连接管以及重要供水支管的节点设置。 干管上的阀门间距一般为5001000mb. 一般情况下干管上的阀门可设在连接管的下游，以使阀门关闭时， 尽可能少影响支管供水。如设置对置水塔时，则应视具体情况考虑。c.支管与干管相接处，一般在支管上设置阀门，以便支管的检修不影 响干管供水，干管上的阀门应根据配水管网分段、 分区检修的需要设 置。d.在城市管网支、干管上的消火栓及工业企业输水管上的消火栓，均 应在消火栓前装设阀门。支、干管上阀门布置不应使相邻两阀门隔断5个以上的消火栓。2 .消火栓a.消火栓的间距不应大于120mb.消火栓的接管直径不小于DN

13、100c.消火栓尽可能设在交叉口和醒目处。消火栓按规定应距建筑物不小于5ml距车行道不大于2ml以便消防车上水，并不应妨碍交通，一 般设在人行道上。2.给水管网设计计算2.1 城市用水量确定2.1.1 城市面积根据城市地形图计算得出，居民区占地总面积1485.418公顷一区112.0公顷二区37.6公顷三区87.5公顷四区47.3公顷2.1.2 城市总人口一区：260人/ha 二区：280人/ha 三区：300人/ha四区:240 人/ha总人数=77250人2.1.3 城市总用水量Q生活=人数*该地区用水定额*自来水普及率=77250*300*100%=23175000L/d=268.2L/

14、sQ 工业=52%址活= 139.48L/sQ 三产=21%址活=56.33L/s因止匕 Q=1.2* (268.2*1.79+139.48+56.33+98 ) =928.7L/s2.2 给水管网定线1 .定线要点a.干管延伸方向应和二级泵站到大用户，水塔，水池的方向一致，干管间距采用200500mb.干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为300500m 左右。c.感官按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量少穿越铁路。d.感官尽量靠近大用户，减少分配管的长度e.力求以最短距离铺设管线，降低管网造价和供水能量费用。2 .定线图如下11其中A、B、C、D为集中用户2

15、.3 管网水力计算2.3.1 长度比流量计算从平面上测出管段长度，再根据比例尺算出其实际长度管段编号管长(m)管段编号管长(m)1-214104-711081-47785-66022-35405-811982-510006-98643-68917-810074-58248-9505根据规则：两侧无用水的管段，配水长度为零；管段两侧单侧配水时管段的配水长度的50%,管段两侧全部配水时管段的配水长度 等于其实际长度。EL=10724m大集中用户如下:集中用水户名称集中用水流量所处位置节点编号A184B255C358D209则管段的比流量为Qc= (Qh-Eq) /上 1=(928.7-98 ) /

16、10724=0.07746L/(m*s)2.3.2沿线流量的计算管段编号管段长度沿线流量管段编号管段长度沿线流量1-21410109.224-7110885.831-477860.265-660246.632-354041.835-8119892.802-5100077.466-986466.933-689169.027-8r 100778.004-582463.838-950539.12总计 830.9L/S2.3.3节点流量的计算节点编号节点流量计算Q(L/s)10.5(q1,2+q1,4)84.7420.5(q1,2+q2,3+q2,5)114.2630.5(q2,3+q3,6)55.4

17、240.5(q1,4+q4,5+q4,7)104.9650.5(q2,5+q4,5+q5,6+q5,8)140.3660.5(q5,6+q3,6+q6,9)91.2970.5(q4,7+q7,8)81.9280.5(q7,8+q5,8+q8,9)104.9690.5(q6,9+q8,99)53.03总计830.92.3.4 流量初分配及水力特征各管段流量初分配完成以后，查给水工程的界限流量表确 定各管径，也可以根据用水情况，拟定各管段的流向。按照最短路线 供水原则，并考虑可靠性的要求进行流量分配， 并保证流入节点的流 量与流出的节点流量相平衡，再根据公式：D寸亨J，及平均经济流 速(D=100

18、300mm, V=0.61.1m/ s; D=300-600mm,V=1.卜1.6 m / s;D=6001000mm,V=162.1 m/s)，确定。在选择的时候应当适当的考虑消防，事故等情况下的集中水流，综 合整体的情况来选择。具体参数如下表：管段号Q(L/s)D (mm)V1000iL(m)H(m)1-2186.44001.48P 7.72141010.881-4559.766001.988.167786.342-364.953000.924.505402.432-57.191250.60r 6.4010006.43-69.531250.7910.608919.444-5151.0400

19、1.215.168244.254-7303.85001.55p 6.3611087.045-6102.83501.064.806022.895-884.973001.207.4111988.876-921.082000.714.738644.087-8221.884501.39P 5.8410075.888-931.952001.039.465054.772.3.5 管网平差初分配流量环号管段管长管径Q(L/s)1000ih(m)1 sq 1I1-21410400-186.47.72-10.8807.196.40-6.400.8904-5824400151.005

20、.164.250.0281-4778600559.768.166.340.011-6.690.987Aq1=6.69/(2*0.987)=3.39R2-3540300-64.954.50-2.4309.5310.60-9.440.9915-6602350102.804.8012.89P 0.028 12-510001257.196.406.400.890-2.581.946Aq2=2.58/(2*1.946)=0.66m4-5824400-151.005.16-4.250.0285-8119830084.977.14 8.870.104 17-81007450221

21、.885.845.880.0274-71108500303.806.3617.040.024 117.540.183A q3=-17.54/(2*0.183)=-47.92IV5-6602350-102.804.80-2.89021.084.731-4.081 0.194 n8-950520031.959.464.770.1495-81198300-84.977.41-8.870.104-11.070.475Aq4=11.07/(2*0.475)=11.65第一次平差环号管段管长管径Q(L/s)1000ih(m)1 sq 1I1-21410400-183.907.5

22、6-10.6604.462.74-2.740.6144-5824400202.319.20:7.580.03711-4778600563.158.166.350.0110.530.72Aq1=-0.53/(2*0.720)=-0.372-3540300-64.294.37-2.3508.879.44-8.410.948R5-660235091.813.962.380.0262-510001254.462.7412.74P 0.614 -5.641.625Aq2=5.64/(2*1.625)=1.74m4-5824400-202.319.

23、20-7.580.0375-8119830025.400.8210.980.0397-81007450173.963.67 '一3.690.021 n4-71108500255.884.525.000.0192.09P 0.1161Aq3=-2.09/(2*0.116)=-9.00IV5-6602350-91.813.96-2.3809.431.041-0.90P 0.095 18-950520043.6017.508.830.2035-81198300-25.40.821-0.980.0384.570.362A q4=-4.57/(2*0.362)=-6.

24、31第二次平差环号管段管长管径Q(L/s)1000ih(m)1 sq 1I1-21410400-183.387.56-10.6606.575.461-5.46：0.83114-5824400210.9410.08.240.0391-4778600562.788.166.350.011-1.53:0.9391Aq1=1.53/(2*0.939)=0.81n2-3540300-62.554.25-2.29507.136.24-5.560.7805-660235099.864.6212.78P 0.028 12-510001256.575.4

25、65.460.8310.381.676Aq2=-0.38/(2*1.676)=-0.11m4-5824400-210.9410.0-8.240.0395-8119830022.710.6810.820.0367-81007450164.963.373.390.0204-71108500246.884.2114.66r 0.019 10.630.114Aq3=-0.63/(2*0.114)=-2.76IV5-6602350-99.935.53-3.33015.742.64-2.280.14518-950520037.2912.706.410.1725-81198300

26、-22.710.681 ：0.820.0361.620.386Aq4=-1.62/(2*0.386)=-2.10第三次平差环号管段管长管径Q(L/s)1000ih(m)I1-21410400-182.577.34-10.422-51000125-5.654.19-4.194-5824400214.5110.308.491-4778600563.598.166.350.23：R2-3540300-62.664.12-2.223-6891125-7.246.24-5.565-6 1602r 350101.584.802.89 12-510001255.654.474.47-0.42m4-58244

27、00-214.4710.3-8.495-8119830022.050.580.69 7-81007450162.203.223.244-71108500244.124.104.54 1-0.02IV5-6602350-101.924.80-2.906-9864P 200-17.843.45-2.9918-950520035.1911.205.665-81198300-22.050.6040.720.49由于各环闭合差小于0.5 ,且h=0.23-0.42-0.02+0.49=0.28 小于1, 满足要求。2.3.6 初步确定水泵扬程假设控制点，控制点一般为最不利点，在给水管网中，控制点一般为最

28、远最高点，假设节点为控制点，设其节点设计水头为24m （满足五层最低供水压力）地面标高可由原图得由。根据管网平差各管段水头损失h,推算由各节点水头。控制点的确定及各节点的自由水压节点高程自由水压水压局程1043.7943.792033.3733.373032.5532.554037.4437.445029.1829.186026.9926.997032.9032.908029.6629.669024.0024.00右上图可知 9是控制点，满足条件24由节点9选取两条最长路径到这泵2,即可算得水泵的节点水头，即hni=10.42+2.22+5.56+2.99=21.19hn2=6.35+4.54

29、+3.24+5.66=19.79(hni +hn2)/ 2=20.49无水塔管网的水压线1 一最小用水时2最高用水时水泵扬程Hp=Zc+Hc+hs+hc+hnZc-控制点c的地面标图和清水池最低水位的局差mHc -控制点要求的最小服务水头mHs-吸水管中的水头损失 mhc,hn-输水管，管网的水头损失 m可知节点。为水厂的位置， 站。所得总水头损失除以 hn。管线由1-2-3-6-9由 1-4-7-8-9hn=清水池深4m Zc=-4m已知 Hc=24m, hs=2m, hc=300*2.64/1000=0.80Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn=-4+24+2+0.80+20.49=43.2

30、9取 Hp=44m2.3.7水泵的选择1.选泵要求：a,在满足最大工况要求条件下，应尽量减少能量浪费。b.应使选的泵工作在高效区并应合理利用各水泵效率段。c.尽可能选同型号泵，使型号整齐，互为备用。d.尽量选大泵（效率高），但也应按实际情况考虑大小兼备， 灵活调配。e.保证吸水条件，照顾基础平正，减小泵站埋深。f.考虑泵站发展，实行近远期相结合。g.考虑如要备用机组h.需进行消防，事故用水时校核。1 .尽量选当地能生产的水泵型号。2 .泵的选型根据管路特性曲线，二泵站工作制度及选泵要求，统一供 水二泵站型号为：14SA-10B的清水泵，4台并联工作，其中 一台备用。水泵性能如下:流量扬程转速轴

31、功率电动机功率效率气蚀余量叶轮直径350441450179.7220846.94252.4消防校核2.4.1室外消防用水根据城市规模，城镇居住区的室外消防用水量可查下表人数（万人）同一时间内的火灾次数一次性灭火用水量小于等于2.5115小于等于5.0225小于等于10.0235因为本区人数为 77250人，所以同一时间内的火灾次数 为2次，一次性灭火用水量为 35L/S.2.4.2 消防用水流量初分配及管网平差初次分配环号管段管长管径Q(L/s)1000ih(m)1 sq 11-21410400-228.611.8-16.64031.68113-1133.567I

32、4-5824400248.613.711.290.0451-4778600685.3612.419.650.0141-108.73.699A q1=108.7/(2*3.699)=14.69R2-3540300-82.667.110-3.83027.2480.71-71.90P 2.640 5-6602350109.065.533.330.0312-5100012531.681131133.56740.66.284A q2=-40.6/(2*6.284)=-3.23m4-5824400-248.613.7-11.290.0455-811983004.410007-8

33、1007450214.885.845.880.0274-71108500331.87.548.35P 0.025 2.940.097A q3=-2.94/(2*0.097)=-15.15IV5-6602350-109.065.53-3.33045.0117.5-15.120.3368-95052008.020.7650.3904.14000-18.060.416Aq4=18.06/(2*0.416)=21.71第一次平差环号管段管长管径Q(L/s)1000ih(m)1 sq 1I1-21410400-213.9110.3-14.523013.7621.21-21.21.54114-5824400278.4417.214.170.0511-4778600700.0512.709.880.014-11.671.674Aq1=11.67/(2*1.674)=3.49n2-3540300-85.897.58-4.09030.47103-91.773.0125-660235084.123