给水管网设计

1、目录一、给水系统的布置1、给水系统的给水布置2、给水管网布置形式3、二级泵房供水方式二、给水管网定线三、设计用水量1、最高日设计用水量2、最高日用水量变化情况3、最高日最高时设计用水量4、计算二泵房、水塔、管网设计流量5、计算清水池设计容积和水塔设计容积四、管材的选择 五、管网水力计算六、校核水力计算给水管网课程设计给水系统的布置(1)给水系统的给水布置给水系统有统一给水系统，分系统给水系统(包括分质给水系统、分区给水 系统及分压给水系统)，多水源给水系统和分地区给水系统。本设计城市规模较 小，地形较为平坦，其工业用水在总供水量所占比例较小， 且城市内工厂位置分 散，用水量少，故可采用同一系统

2、供应生活、生产和消防等各种用水，即使其供 水有统一的水质和水压。鉴于城市规模小，且管道铺设所需距离较长，本设计选 择单水源给水系统。从设计施工费用等方面考虑，单水源统一给水系统的投资也 相对较小，较为经济。综上所诉，本设计采用单水源统一给水系统。(2)给水管网布置形式城市给水官网的基本布置形式主要有环状与树枝状两种。树状网的供水安全性较差，当管中某一段管线损坏时，在该管段以后的所有管线就会断水。而且， 由于枝状网的末端，因用水量已经很小，管中的水流缓慢，因此水质容易变坏， 环状网是管线连接成环状，某一管段损坏时，可以关闭附近的阀门是和其余管线 隔开，以进行检修，其余管线仍能够正常工作，断水的地

3、区可以缩小，从而保证 供水的安全可靠性。另外，还可以大大减小因水锤作用产生的危害， 在树状网中， 则往往一次而是管线损坏。但是其造价明显比树状网为高。一般大中城市采用环 状管网，而供水安全性要求较低的小城镇则可以猜用树状管网。但是，为了提高城镇供水的安全可靠性以及保证远期经济的发展，本实例仍然采用环状网，并且 是有水塔的环状网给水管网。(3)二级泵房供水方式综合考虑居民用水情况以及具体地形情况， 拟在管网末端设置对置水塔，由 于水塔可调节水泵供水和用水之间的流量差，二泵站的供水量可以与用水量不 相等，即水泵可以采用分级供水的办法，分级供水的原则是： (1)泵站各级供 水线尽量接近用水线，以减小

4、水塔的调节容积，分级输一般不多于三级：(2)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，尽 可能满足今后和一段时间内用水量增长的需要。依据以上原则，本设计采用二 泵房分二级供水。二、给水管网定线城市管网定线取决于城市的平面布置，供水区的地形，水源和水塔的的位置， 街区和用户特别是大用户的分布，河流，铁路，桥梁等的位置，管线一般敷设在 街道下，以满足供水要求为前提，尽可能缩短管线长度；形状随城市总平面布置 图而定；宜树状网和环状网相结合的形式，且使管线均匀地分布于整个给水区。在定线前需熟悉地形图，明确水源、水厂、水塔设计位置以及各大用户的位 置，由于管网定线不仅关系着供水安

5、全，也影响着管网造价，因此定线时需要慎重考虑。水塔应尽量置于城市较高地区。 以减少水塔高度；此外应尽可能靠近大 用水户，以便在最大转输时减少水塔至该处的连接管中的水头损失，从而减少水塔高度，水塔在管网中有重要作用，它的目标又很明显，故选择水塔位置时，需 考虑防空、整个城市规划及美观等问题。管网定线的基本原则是：干管应通过两侧负荷较大的用水区，并以最短距离向用户送水。靠近道路、公路，以便于施工及维修。利于发展，并考虑分期修建的可能性。干管尽量沿高地布置，使管道内压力较小，而配水管压力则更高些。注意与其他管线交叉时平面与立面相隔间距的规定与要求。按照布管原则进行：干管的延伸和二泵房输水到水塔、大用

6、水户的水流方向 一致，以水流方向为基准平行布置干管，以最短的距离到达用水户；干管间距 500-800米，联络管间距800-1000米；枝状和环状相结合；单管和双管相结合；给水管网定线草图如图所示：（记得加附图）三、设计用水量1、最高日设计用水量：城市最高日用水两包括综合用水、工业生产用水及职工 生活用水及淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。综合生活用水量：城北区近期规划人口 8万人，用水普及率预计100%,综合 用水量标准采用300L/cap d 则最高日综合生活用水量：Q=300X 80000X 100%=24000000L/d=24000（md）工业企业用水量：由资料知

7、，甲企业用水量（含工业企业职工生活用水和生产用水）为 3000n3/d ,贝U Q+Q=3000n3i/d=34.72L/s浇洒道路和绿化用水量：由资料知:未预见水量和管网漏失水量：Q=0。Q5= (15%-25% X (Q1+Q2+Q3+Q4 这里取 20% WJ Q=20% (24000+300。 m3/d=5400m3/d。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。故城市消防用水量为：Q=35X 2=70L/s所以：最高日设计用水量为：3Q=Q+Q+Q+Q+Q=24000+3000+0+5400=32400md。一全天各时用水量一最高日平均时

8、用水量二泵站供水量时日3、最高日最高时设计用水量一级泵站全天运转，流量为最高日用水量的4.17 % ;二级泵站分两级供水： 第一级从21时到5时，供水量为1.16%,第二级从5时至I 21时，供水量为5.67%, 最高日泵站总的供水量为：1.16%X 8+5.67%X 16=100%从表中可以得知，城市取 Qd=33000 m/d2、最高日用水量变化情况城市生活用水量变化情况如下表：时间01122334455667788991010111112用水量1.100.700.901.101.303.916.615.847.046.697.177.31时间12131314141515161617171

9、8181919202021212222232324用水量6.625.233.594.764.245.996.975.663.052.011.420.79根据“用水量计算表”绘制最大日用水量变化曲线(见下图)用水量变化曲线最高日用水有两个高峰：一是早上 8:0012:00 , 一是下午17: 00-20:00 ,最 高时用水量是在上午11:00-12:00 ,为全天的7.31%。则时变化系数为Kh=7.31%/4.17%=1.75.故，最高日最高时用水量为：Qh= Kh XQd/86.4=1.75 X 33000/86.4=668.4L/s 。4、计算二泵房、水塔、管网设计流量由最高日设计用水量

10、为33000m/d ,且管网中设置有水塔，则：二泵房的设计供水流量为：33000X5.67%X 1000/3600=519.75L/s 。水塔的设计 供水流量为：33000X (7.31%-5.67%) X 1000/3600=150.3L/s 。5、计算清水池设计容积和水塔设计容积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时间(1)给水 处理 供水 量(%(2)二级(供水)泵站 供水量(%清水池调节容积计 算设置水塔(%水塔调节容积计算(%)设置水 塔(3)不设水 塔(4)(2)-(3)(3)-(4)0-14.171.161.103.013.01

11、0.060.061 24.171.160.703.016.020.4610.522 34.161.160.903.009.020.260.783-44.171.161.103.0112.030.060.844-54.171.161.303.0115.04-0.1410.705 - 64.165.673.91-1.5113.531.762.466-74.175.676.61-1.5012.03-0.941.527-84.175.675.84-1.5010.53-0.1711.358-94.165.677.04-1.519.02-1.37-0.029-104.175.676.69-1.507.52

12、-1.02-1.0410- 114.175.677.17-1.506.02-1.50 1-2.5411 - 124.165.677.31-1.514.51-1.64-4.1812- 134.175.676.62-1.503.01-0.95-5.1313-144.175.675.23-1.501.510.44 1-4.6914-154.165.673.59-1.510.002.08-2.6115-164.175.674.76-1.50-1.500.91-1.7016-174.175.674.24-1.50-3.001.43-0.2717-184.165.675.99-1.51-4.51-0.32

13、 1-0.5918-194.175.676.97-1.50-6.01-1.30-1.8919-204.175.675.66-1.50-7.510.01-1.8820-214.165.673.05-1.51-9.022.6210.7421-224.171.162.013.01-6.01-0.85-0.1122-234.171.161.423.01-3.00-0.26-0.3723-244.161.160.793.000.000.370.00合计100.0100.00100.00调节容积=24.06调节容积=7.59清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积 W为： W=W1+W2

14、+W3+W4其中：W-清水池总容积m3;W i调节容积；nn ；W 2消防储水量m3,按2小时火灾延续时间计算；W 3-水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的10%十算，W-安全贮量按W+V2+W取整后计算。在缺乏资料时,一般清水池设计容积可按最高日用水量的10%-20%+算,这里取15%故本次设计的清水池容积为：W=330006.4554.17E3JLOOOP154.25_/ CIO)(1D14120 口 n-150.306873/10皿力39.322、确定管径、水头损失及流速管径与设计流量的关系：q=Av=冗D2v/ 4; D= (4q/：t v) 1/2 公式中：D1管段管

15、径，mq一管段计算流量，m3 /s ;管径(mm )平均经济流速(m/s)管径平均经济流速 (m/s)1004000.60.9N000.91.42.53.0m/s,最小设计流速不得小于 0.6m/s。A 一管段过水断面面积， v 设计流速，m/s; 根据规范，最大设计流速不应超过 经济流速的选取要求如下表：由初分配流量图得知，管段经济流速的选取见下表的三行，其中管段1112 4 57【13】【14】由于设计流量大，则采用较高经济流速；管段【11】 虽然流量不太大，但它与供水方向垂直，对电费影响较小，可以采用较高经济流 速；【3】【8】管段设计流量中等，采用中等经济流速；【4】【6】19】【10

16、】管段 设计流量很小，故采用较小的经济流速；【6】管段很特殊，考虑到水塔转输流量 必须经过此管段，所以直接选取 200mm管径。管段1】和【14】均为输水管， 为了提高供水可靠性，采用并列双管，根据经济流速计算出管径后，按就近原则 选取标准管径。管段编 号1234567891011121314设计流519.2354.23910614.1354.23.20.44.16.66.150.量L/s759.9725.97.09437.341700000382453经济流1.21.10.81.11.10.61.10.80.60.60.90.81.01.1速m/s计算管径mm7425272945273513

17、9929322 020625 016429 1417设计管径mm700 X250 030050040020 040 030 020 030 020 020 030 0400X 23、管网平差计算小节点旧馥国麒Esn回神解熊翘m恤撷蒯制鼬日期解的闱t腐而醐1BPI箍勃腿1LTD0无119?0/Dl/Dl 欣130 5D0.01卸用 0,40.68D. 000832JD30069 9T0/D1/01 划nor ia.o018110 280.260.00037311200鞠1 W 9T0/D1/01200no bo0-7f.T271-1.20-D. 010364,12200附翱啊叫 01 EOOno

18、 ooo.o0-I,30-0.36-fl. 00111530Q出翱SF UO 9TO/01/01300no iooo.o0-72. ?G7 8s1.03-3.00485614期H珊1011910/01/01 Ono 200.0t-75.15-0.25-0.60七00例?E500H翱3m/Dl/01 M110 1000.00247,33.891.260.0038963300 M翱4 9TD/D1/01300110 100Q. 00阳田3.06o.aoitm94500档翱2 5 97O/D1/D1500no 750.00232 ?12 63I 19now也10S400 H部36 97O/D1/O1

19、400110 TEfl.O0I10,S0:%0.983.00261HB200翱4? 9?0/01/01 加nor 150.002.100 590.0027912T400H 珊56 970/01/01 O110 10D0.00惬目3 240.990.00324336305 H67 9TD/D1/01 北）130 1000.0053.M3.190.32D.0TO：992ffl档翱5 1fl?Q/Dl/01 20011。T50.D03.524.630 910.00617:面碣回管道 国水泵 mm 面水池编号1类型地面标高横坐标纵坐标水量1绝对水头自由水头消防流量* 1i已知流里0103. B65-1

20、01.449-519. 7535,3635.360.00210已知流量0673, 913840.5839 E233. 6733.670.000。口311已知流量01050.72942. 02-150. 3033.9333.9342已知流里079.710177.294739.8234.9434 940.0053已知流量0403, 382149 758T9. 6331 0631.060.0064已知水压07&Q ST227 05338.0928.0028.000 0075已知流量016.9082376.31279 63龙3432.340.0086已知流量Q369, 565449.275159.26

21、29. 1029. 100.00g7已知流量0717,391545. S94114.3525.9025.300.0010a已知流量0-41 0628676.32939 8227.712T.710.00u9已知加量033s.749772,94779.6328.8228.320.004、计算各节点水压和自由水头(1)、设计工况水力分析为了满足水力分析前提条件，将管段【U暂时删除，其管段流量并列到 节点(2)上得 Q2=519.75+39.82=479.93 (L/s)。同时，假定节点(4)为控 制点，其节点水头为服务水头，即 H9=0+28=28m。水力分析采用海曾-威廉公式 计算水头损失，Cw=

22、110o数据结果见下表：管段或节 点编号2345678910111213管段流量24756.232.110.18.5124.58.028.518.137.711.72.L/s1.2068719095742723076管内流速1.20.81.190.880.590.990.820.910.261.20.31.0m/s663管段压降m3.893.062.611.962.103.243.194.630.287.771.114.85节点水头m139 .00140 .43142.24136.86134.70139.94134.90132.60136.5128.8 2-地面标图m105 .4106 .51

23、07.3105.8106.7107.6105.8106.7107.8137.02-自由水头m33.6733.9334.9431.0628.0 032.3429.1 025.9 027.7 1-（2）、控制点与各节点节点水头的确定在水头分析时，假定节点（4）为控制点，但经过水力分析后，比较节点水 头与服务水头，或比较节点自由水压与要求水压，可见节点（9）和（10）的用水压力要求不能满足，说明节点（4）不是真正的控制点。比较按假定控制点确 定的节点与服务水头，可以得到各节点供应差额，差额最大的节点就是用水压力 最难满足的节点。由表格数据得最大差额为 2.10m,所有节点水头加上此值，可 使用水压要

24、求全部得到满足，而管段压降未变，能量方程组仍满足，自由水压也 应同时加上此值。计算过程见下表：节点编 号1234567891011节点水头m-33.6733.9334.9431.0628.0 032.3429.1025.9027.7128.82服务水头m-28.0028.0 028.0 028.0 028.0 028.0028.0028.0028.0 0-供应差 额-5.67-5.9 3-6.94-3.060.0-4.341.1 02.100.09-节点水 头调整10139 .00140.43142.24136.86134.70139.94134 .90132.6 0136.51地面标 高-1

25、05 .4106.5107.3105.8106.7107.6105 .8106.7107.8137 .02自由水 头-35.7736.0337.0433.1630.1 034.4431.2028.0029.8 1-5、管网实际水头如图所示39,8279.6339.32ElEJlOOOmriSllOOOMi8rLJLnmru30-yK/1日-WEUIJEHJEOOn.-150.30（11）79.63 E71000n124,5768.73cajirnn 58.04甲企业wOJcocdEogKL寸员cln ultikf79,6339 opmilDOOrnWROOO g 一/247,2073）56.6

26、S6、泵站扬程与水塔高度设计(1)在完成设计工况水力分析以后，泵站扬程直接可以根据其所在的管段水利特性确定。即可由下式计算得到：Hpi=(Hti-H Fi)+kqin*l i/Dim式中：Hpi -泵站扬程，HFi管段起端节点水头,Hti管段末端节点水头，kqin*l i/Dim总水头损失式中取节点(1)水头H=10m故有上述数据计算得泵站扬程为：Hpi= (H2-Hi) +10.67 X ( qi/2 ) 1.85 l i/(Cw 1.852 X D4.87)二(35.77 10)+10.67 X ( 0.5197 +2) 1.852 X 500/ ( 1101.852 X 0.74.87)

27、 =26.20m.为了选泵，估计泵站内部水头损失。一般水泵吸水管道设计流速为1.2-2.0m/s , 局部阻力系数可按5.0-8.0 考虑，沿程损失较小，可以忽略。则泵站内部水头损失约为：Hpm1=8.(X 2.0 2/2 X 9.81=1.63m贝U泵站扬程为 Hp=26.20+1.63=27.8m.(2)水塔高度设水塔所在节点水头为Hj,地面标高为Zj,即水塔高度为：Htj=Hj-Zj=28.82-0=28.82m.六、校核水力计算(1)消防时管网核算该城区同一时间火灾次数为两次，一次灭火用水量为35L/s o从安全和经济角度来考虑，失火点一个放在控制点9.另一个放在离泵站较远且靠近企业

28、甲的节点7。消防时除节点7、9附加35L/s的消防流量外，其余各节点的流 量与最高时相同。消防时管网所需总流量519.75+70=589.75L/s 。其核算结果如下：|翅他面标高融标融标摊缴排头自由水头湖谑1* 11国贬S0103.865-101.449-519,7531.933L930.M210己知座里0673.913840.5839.8227.8527.350.0031101050.72942.029-150.3028.10取1。0.0042已为疏i079,710177.294739.6231.5131.510.0053双流i0403.382149,756T9.6328.0626.060

29、.0064曲水压0760.37227.053-31.9120.0026.000.0075善唏i016. W376,012T9.6328.5828.580.0066曲漉03M,565449.275159.2624,6024.300.0097ES0T17.391545.8941H,3519.9419.9435, M1080-41.0628576.32939.8222串22.580.00119era0335.749772.947T9.6323.04a. 0435.00麹蜥。网施期修ffl憾服瘫W!*1：_ m1 2砌。1TO_ 11050D01 2M0.11061。眦2_10a8 3酬枷加15000 (J.23um3_11mazI1D卿的1ii-FIj.ot10mH2O (98kR)符合消防要求。(2)事故时管网核算设89管段损坏需关闭检修，按事故时流量降落比R=70吸设计水压进行核 算。管网各节点流量按最高时各节点流量的 70%+算，而企业甲流量按100刻算 其核算结果如下：编号类型1地面标高横坐标避标水里翎水头1自由水头消防建11已知流里10103,365-101.449-519.7532.2232.22D.00210已知流量0673