给水管网课程设计指示书

1、课 程 设 计 说 明 书（给水管网部分）第一章 概述一、 要求1、 在设计过程中要综合考虑，应用所学有关知识，掌握给水管网设计的步骤、方法。2、 重点培养学生独立思考、独立工作的能力及熟悉手册、样本、规范的使用。二、 设计内容同设计任务书。三、 设计原则1、 所设计的系统必须供给用户所需的水量，保证配水管网足够的水压，保证不间断供水。2、 在满足最大工况要求的水量和服务压力条件下，应尽量减少投资和能量的浪费。3、 消防工况的校核，要核算在高日高时工况下确定的管网能否满足消防时的供水要求。第二章 设计天津市某新建城区给水管网设计2. 1 采用的设计数据根据学号，选用的原始数据：表1-1 设计原

2、始数据表学号人口密度（人/公顷）用水量标准（L/人d）2502601 城市的计算人口：N1i=p×W=250×9039530=_225975_人其中，p为人口密度（人/公顷，cap/hm2），W为城市面积（公顷，hm2）。2 城市用水量考虑该城市建筑均为6层，室内一般有给排水卫生设备，且不考虑分区给水，按给水排水管网系统附录2中综合生活用水定额表，选定综合生活用水量标准如下（举例）：qMaxC =_260_ L /人d（1）居民最大一天用水量：Q1= qMaxC×N1i =q1iN1i/1000 = _58753.5_m3/d（2）集中用水量（包括工业企业用水量、

3、车站用水量）a、由任务书，工人在值班时生活用水量：SI ，按有关规范的规定及标准，采用如下： 热 车 间：q1=35 L/人班； 生活和淋浴用水量 一般车间：q2=25 L/人班； 淋浴用水：q3=40 L/人班（一般、高温车间）不同工业淋浴人数占工人总数的百分比：（%）食品工业：70纺织工业：10机加工工业：25列表计算如下： 表1-2 工人值班时生活用水量表 工程名称车 间类 别工人数量及分班生活用水量Si=q1（或q2）×b×n（l）淋浴人数比率m%淋浴用水量（l）Si=q3×N×m总数N分班b用水量（L/（cap·班）人/班n1#企业热

4、车间120033520035×200×3=210007040×1200×0.70=33600其余车间2520025×200×3=150002#企业热车间450033590035×900×3=945001040×4500×0.1=18000其余车间2560025×600×3=450003#企业热车间100023525035×250×2=175002540×1000×0.25=10000其余车间2525025×250×2

5、=12500S1=Si=205500S2=Si=61600SI=S1+S2= 267100 L/d= 267.1 m3/d。b、工业用水量S：按工业的性质及参照有关类似工厂的经验，拟采用：1#企业生产用水量：6000 m3/d；2#企业生产用水量：4700 m3/d；3#企业生产用水量：7000 m3/d合计 S = 17700 m3/dc、车站用水量S= 3000 m3/d所以 Q2= S+S+S= 20967.1 m3/d（3）浇洒道路和绿地用水量考虑当地气候等情况，浇洒道路取1.5 L/次·m2，每日按1次计算；绿地用水根据当地土壤和气候条件，平均取2.0 L/d·m

6、2。因之浇洒道路和绿地用水量为： 4680 （4）未预见水量及管网漏失水量这部分水量按正常供水（以上各项用水中消防用水除外）最高日用水量的15%计算，则为： 0.15×(58753.5+20967.1+4680)= 12660.06 全城最大一天用水量： Qd=Q1+Q2+Q3+Q4= 58753.5+20967.1+4680+12660.06 = 97061 （取整）2. 2 城市逐时用水量计算该城市综合生活用水量每小时占全天用水量的百分率见下表2-1第（2）列。以下分项列表计算城市逐时用水量，计算结果列入下表2-1。最后，可由表2-1第（11）列，得到最高日最高时用水量。此外，还

7、可以由下表第（12）列绘制该城市24小时用水量变化曲线（参见教材147页图7-1），并确定该城市总时变化系数 Kh = 1.26表2-1 城市逐时用水量计算表时间城市综合生活用水量13#企业逐时用水合计（除淋浴外不考虑时变化）车站用水量浇洒道路/绿地用水未预见水量（0.15乘）城市逐时用水量（3）至（10）之和占日水量比率逐时用水量热车间生活用水一般车间生活用水淋浴用水生产用水h%m3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/h%（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）0-13.001762.6054.81252.5445.8312

8、5527.52868.24750.029551-23.001762.6054.81252.5445.83125527.52868.24750.029552-33.001762.6054.81252.5445.83125527.52868.24750.029553-43.502056.37254.81252.5445.83125527.53162.0150.032584-53.502056.37254.81252.5445.83125527.53162.0150.032585-64.502643.90754.81252.5445.83125527.53749.550.038636-74.5026

9、43.90754.81252.5445.83125527.53749.550.038637-84.502643.90754.3752.47517.2883.33125527.54203.78750.043318-94.502643.90754.3752.475883.33125585527.54771.58750.049169-105.002937.6754.3752.475883.33125585527.55065.3550.0521910-115.002937.6754.3752.475883.33125585527.55065.3550.0521911-125.002937.67516.

10、6258.925883.33125585527.55084.0550.0523812-135.002937.6754.3752.475883.33125585527.55065.3550.0521913-144.502643.90754.3752.475883.33125585527.54771.58750.0491614-154.502643.90754.3752.475883.33125585527.54771.58750.0491615-164.502643.90754.3752.47522.2883.33125585527.54793.78750.0493916-175.002937.

11、6754.3752.475883.33125527.54480.3550.0461617-185.002937.6754.3752.475883.33125527.54480.3550.0461618-195.002937.6754.3752.475883.33125527.54480.3550.0461619-204.502643.907516.6258.925883.33125527.54205.28750.0433320-213.502056.37254.3752.475883.33125527.53599.05250.0370821-223.502056.37254.3752.4758

12、83.33125527.53599.05250.0370822-233.001762.6054.3752.475883.33125527.53305.2850.0340523-243.001762.6054.81252.522.2445.83125527.52890.44750.02978合计m3/d100Q1S1S2SSQ3Q4Qd100.0图2-1 城市逐时用水量变化曲线注：1、工业车间淋浴用水量出现在每班下班后的一小时内（3班制，则在每班下班后的一小时内出现淋浴用水，每天出现3次；2班制，在每班下班后的一小时内出现淋浴用水，每天出现2次）。 2、浇洒道路、绿地用水均匀分在8-16点时段内

13、;车站用水量、未预见用水量平均分配在24个小时内；3、每个工业企业的生产用水量分别平均分配在各个企业上班时段内。例如：1#、2#企业采用三班制，则生产用水量平均分配在24小时内。3#采用2班制，生产用水量平均分配在早7：00到晚上23：00内。每个时段内，再将各企业生产用水量相加求和。4、每个工业企业的生活用水量可自由分配在各个企业上班时段内，要求时变化系数在2.53.0范围内即可。2. 3 最不利点服务水头由于城市建筑按6层混合结构考虑，所以H0= 28 m2. 4 城市消防用水量1按城市居民居住区计算：城市人口： p=_1.938×105_人城市建筑： 全部按56层混合结构由以上

14、数据查建筑设计防火规范表27，以下简称防火规范，得：消防用水量：qx= 45 L/s计算火灾次数：_2_次 2按工业生产类别及燃烧的危险性计算：1#工业：面积_43.5_公顷，厂房耐火等级三级，燃烧危险性丁类，最大车间体积不超过10000m32#工业：面积_34.4_公顷，厂房耐火等级三级，燃烧危险性丙类，最大车间体积不超过20000m33#工业：面积_50.8_公顷，其余情况同1#工业据以上数据查防火规范，表28、表29，得：消防用水量：qx=_40_L/s（按需消防水量最大的2#工业计）计算火灾次数：_1_次最后结果应按居住区（不利情况）计算的结果采用。消防用水量：q=_90_L/s（按同

15、一时间发生_2_次火灾计）2. 5 环状管网的设计与计算A. 高日高时工况1、 在附图上进行环状管网平面布置（即定线）定线的原则和方法见教材有关章节（要在图上标节点号、管段号、管长等），同时要注意节点的设置原则：1) 管线交叉点上、管径改变的点上；2) 有大用户附近，即流量有较大改变的地方；3) 管材改变的点，即阻力系数有变化的地方；4) 其它需要设置的地方；5) 除以上情况外，如特长管线，也可以考虑在管线的适当位置增设一节点；在管线拐弯处，不属于以上情况，一般不需要设置节点。2、 沿线流量与节点流量最高时用水量：QMAX = 1429.17 L/s集 中 流 量： Q= 291.21 L/s

16、均 布 流 量： Q均步= QMAX -Q = 1137.96 L/s将各管段长度和配水长度填入下表。填入后计算比流量： qs= Q均步/l=1137.96/21175.5 = 0.053739463 (其中l为管段的计算长度)再计算各管段沿线流量，填入表中：表5-1 各管段沿线流量计算表管段长度/m布水系数计算长度/m沿线流量/(L/s)0-1【1】3950001-2【2】9040.545224.290237282-3【3】13710.5685.536.838401893-4【4】10350.5517.527.81017211-5【5】7340.536719.722382922-6【6】68

17、5168536.811532163-7【7】723172338.853631754-9【8】5570.5278.514.966440455-6【9】909190948.849171876-7【10】974197452.342236967-8【11】387138720.797172188-9【12】10621106257.071309715-10【13】6520.532617.519064946-11【14】648164834.823172028-12【15】640164034.393256329-13【16】6480.532417.4115860110-11【17】863186346.3771

18、565711-12【180856696812-13【19】10911109158.6297541310-14【20】8430.5421.522.6511836511-15【21】769176941.3256470512-16【22】649164934.8769114913-17【23】5500.527514.7783523314-15【24】789178942.4004363115-16【251931486116-17【26】11031110359.2746276914-18【27】5440.527214.6171339415-19【28】5

19、99159932.1899383416-20【29】695169537.3489267917-21【30】7890.5394.521.2002181518-19【31】8080.540421.7107430519-20【32】13600.568036.5428348420-21【33】9400.547025.25754761共计2743821175.51137.96节点流量的计算。将上述沿线流量转化为节点流量（管段两端节点各负担一半），并与该节点的集中流量合并计算见下表表5-2 各节点流量计算表节点编号集中流量/（L/s）沿线流量转化为节点流量节点流量/（L/s）00水源点-1429.1718

20、4.3管段【1】，【2】，【5】106.30631012管段【2】，【3】，【6】48.97008566367.47管段【3】，【4】，【7】119.22110294管段【4】，【8】21.388306275管段【5】，【9】，【13】43.045309866管段【6】，【9】，【10】，【14】86.41305657管段【7】，【10】，【11】55.996520458管段【11】，【12】，【15】56.13086919管段【8】，【12】，【16】44.7246680810管段【13】，【17】，【20】43.2737025811管段【14】，【17】，【18】，【21】97.80582

21、26612管段【15】，【18】，【19】，【22】100.492795813管段【16】，【19】，【23】45.4098462414管段【20】，【24】，【27】39.834376951541.66管段【21】，【24】，【25】，【28】136.21458511697.78管段【22】，【25】，【26】，【29】200.126807317管段【23】，【26】，【30】47.6265990818管段【27】，【31】18.1639384919管段【28】，【31】，【32】45.2217581120管段【29】，【32】，【33】49.5746546221管段【30】，【33】23.

22、22888288合计291.21-0.0000012435沿线流量与节点流量的计算见教材例6.3（P125），制作表格计算。计算完毕后，将节点流量标在附图管网的节点上。3、 流量分配依据附图上各节点流量及水厂总供水量，在图上进行初次流量分配，且由用水情况拟定各管段流向。4、 确定管径 各管段的管径按该管段的流量及经济流速计算求得，并将管径数值标在附图上。表5-3 平均经济流速与管径的确定管径mm平均经济流速（m/s）100400D4000.60 .90.91.4对于干线之间的连接管，考虑到管网中出现事故时，可能要转输较大的流量，可以采用较大的管径。确定管径后，填入下表：表5-4 管段流量初次分

23、配计算表管段编号流量(L/s)管长(m)管径(mm)流速(m/s)【1】1429.17395900（双管）1.4【2】6009048001.3【3】20013715001.0【4】3010352500.75【5】722.863697349001.4【6】351.02991436856001.1【7】50.77889717233000.8【8】8.611693735572000.7【9】100.81838019094000.9【10】115.43523799744000.9【11】110.21761463874000.9【12】5010623000.8【13】5796528001.3【14】25

24、06486001.1【15】4.086745496402000.7【16】13.887025656482000.7【17】308632500.75【180【19】8010913500.85【20】505.72629748438001.3【21】2.19417737692000.7【22】3.593949696492000.7【23】48.477179415503000.8【24】4007897001.2【25】26013626001.1【26】3.4671423911032000.7【27】65.89192055443000.8【28】5.97959225992000

25、.7【29】606953000.8【30】4.317722727892000.7【31】47.727982018083000.8【32】8.485816113602000.7【33】18.911161489402000.75、 水头损失计算公式可采用满宁公式，令：水头损失： 平差计算时，可取n=0.012，先计算每条管段的阻耗S值，并将其列于附图中各管段的下方。 水头损失也可以查给排水设计手册第一册。6、 平差计算计算工作可在附图上进行，用作图及列表的方法平差，见教材有关章节；也可以用计算机平差。由Si、qi决定每一管段的水头损失hi值，登记在附图各管段下方。初次流量分配以及以后各次校正后的流

26、量分配也登记在附图中。各环的闭合差均写在环中的箭头上面，从上到下，依次排列，最下方的闭合差为最后平差的结果。顺时针为正，逆时针为负。各环校正流量：具体计算时不局限于某一环，而是从整体出发，分析各环闭合差数值的大小、正反向及其相互关系。在决定校正流量时，把具有同一方向闭合差的各环联系在一起进行校正，以求达到快速、准确的效果。重复上述校正过程,直至各环闭合差均小于0.5m，大环闭合差小于1.0m。7、 消除闭合差 为了绘制等水压线，首先要消除闭合差，即人为圆整各环内某些管段的水头损失数值，以使闭合差为零。例如：如某环闭合差为0.2m（顺时针），则在该环的某一流向为逆时针的管段上加0.2m（或某一顺

27、时针管段上减去0.2m），则该环闭合差为0，尽量将圆整的管段选择为非公共管段，不影响其他环。 最后将各管段水头损失数值(消除闭合差后)标注在附图上各管段下方的方框中。将消除闭合差后，各管段的编号、管长、管径、水头损失、流速填下下表：表5-5 管段平差后数据表管段编号流量(L/s)管长(m)管径(mm)水头损失(m)流速(m/s)【1】714.59395900（双管）0.746551.12【2】583.279048002.07921.16【3】196.2713715004.140421.00【4】35.0010352503.757050.71【5】739.597349001.482681.16【

28、6】338.036856002.335851.20【7】42.057233001.51830.59【8】13.615572001.041590.43【9】113.099094002.936070.9【10】116.639744003.331080.93【11】102.683874001.04490.82【12】42.1410623002.240820.60【13】583.466528001.506121.16【14】248.086486001.244160.88【15】4.416402000.14720.14【16】11.026482000.822960.35【17】32.158632502.

29、67530.65【18】173.7213605003.27760.88【19】71.7910913502.912970.75【20】508.038438001.500541.01【21】8.707692000.630580.28【22】5.856492000.253110.19【23】37.415503000.92950.53【24】408.777897001.806811.06【25】262.6513626002.901060.93【26】8.3311032003.584750.58【27】59.435443002.165120.84【28】18.615992002.000660.59【29

30、】50.046953002.01550.71【30】8.117892000.568080.26【31】41.268083001.640240.58【32】14.6513602002.9240.47【33】15.129402000.45120.488、 最不利点位置的确定考虑各节点地面高程以及沿程水头损失两方面因素确定最不利点（即控制点）的位置，为 节点21 处。9、 各节点水压线高程及自由水头的确定取最不利点处自由水头H0 = 28m，由此可算出最不利点的节点水头Hj = Zj+H0 = 6.00+28.00 = 34.00(m)然后由附图可查出各节点的地面高程，以最不利点处的水压线高程逐点反

31、推其余各节点的节点水头。Hi = Hj+hij最后用节点水头减去地面高程可得各节点的自由水头。10、水厂出厂服务水头的确定 即用上述方法逐点推得的水厂处的自由水头Hp = 28+20.10 = 48.10 m将各点的自由水头，地面标高，节点水头标入附图各节点的方框中。将消除闭合差后，各节点的编号、需水量、节点水头、自由水头、地面标高填下下表：表5-6 节点平差后数据表节点编号需水量(L/s)节点水头(m)自由水头(m)地面标高(m)0-1429.1756.2048.108.101106.3147.3539.198.1625248.9745.2737.837.43753119.2241.1234

32、.696.4375421.3937.3631.645.7222543.0545.8737.688.1915686.4142.9435.447.5756.0039.6132.826.7812856.1338.5632.046.5156944.7236.3230.565.76241043.2744.3736.228.15251197.8141.6934.157.542412100.4938.4131.826.59321345.4135.5029.685.8221439.8342.8734.808.067815136.2141.0633.507.559316200.1338.1631.516.642

33、81747.6334.5728.705.87141818.1640.7032.658.04881945.2239.0631.527.54472049.5736.1429.566.57752123.2334.00286B. 高日高时加消防工况计算方法基本同高日高时，不同之处在于：1、计算沿线流量和节点流量时，按最高用水时另行增加消防时的流量进行计算。2、消防流量的位置确定，如按照消防要求同时有两处失火时，则从经济和安全等方面考虑，可将集中的消防流量一处放在控制点，即 节点21处 ，另一处放在靠近大用户和工业企业的节点处，此设计方案选用 节点1处 。由此可得，节点1处的节点流量为 151.3063

34、101 L/s，节点21处的节点流量为 68.22888288 L/s。3、消防时比最高用水时所需服务水头要小，按我国消防规范，为低压制供水，即任一发生火灾处自由水头Hf=10.00m，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，故需要进行核算。4、按高日高时的计算方法，重复其第210步。最高用水时加消防流量初步分配，即在最高时用水的节点流量分布图上， 在控制点处以及在大用户节点上分别加上（一处火灾的）消防流量，然后重新进行管段流量的初步分配，其他计算同高日高时平差计算的步骤。 表5-7 消防时管段流量初次分配数据表管段编号流量(L/s)管长(m)管径(mm)流速(m/s)【1】1

35、519.17395900（双管）1.4【2】6009048001.3【3】20013715001.0【4】3010352500.75【5】767.863697349001.4【6】351.02991436856001.1【7】50.77889717233000.8【8】8.611693735572000.7【9】100.81838019094000.9【10】115.43523799744000.9【11】110.21761463874000.9【12】5010623000.8【13】6246528001.3【14】2506486001.1【15】4.086745496402000.7【16】

36、13.887025656482000.7【17】308632500.75【180【19】8010913500.85【20】550.72629748438001.3【21】2.19417737692000.7【22】3.593949696492000.7【23】48.477179415503000.8【24】4457897001.2【25】30513626001.1【26】3.4671423911032000.7【27】65.89192055443000.8【28】5.97959225992000.7【29】1056954000.9【30】4.3177227278920

37、00.7【31】47.727982018083000.8【32】8.485816113602000.7【33】63.911161489403000.81） 平差后各管段的特性数值：表5-8 消防时管段平差后数据表管段编号流量(L/s)管长(m)管径(mm)水头损失(m)流速(m/s)【1】759.59395900（双管）0.83741.19【2】596.009048002.16961.19【3】199.0213715004.25011.01【4】35.9310352503.943350.73【5】771.867349001.600121.21【6】348.016856002.459151.23【7】43.877233001.641210.62【8】14.545572001.180840.46【9】115.009094003.026970.92【10】118.579744003.438220.94【11】106.453874001.118430.85【1