《输配水工程的设计与计算案例》4600字

输配水工程的设计与计算案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u20034输配水工程的设计与计算案例综述 120004一、水厂水量设计 120028（一）设计用水量计算 110089二、一级泵站 317780（一）一级泵站取水量计算 33276（二）一级泵站设计 314277三、清水池 717292（一）清水池设计 72839（二）清水池的配管与布置 8256四、二级泵站 1021012（一）二级泵站的设计 1015646（二）吸水井的设计 14一、水厂水量设计（一）设计用水量计算根据《室外给水设计规范》（GB50013-2018），进行设计供水量的计算。1.综合生活用水量郑州市2019年常住人口数达1035.2万，属于二区且为超大城市，最高日综合生活用水定额范围200~300L/（人·d），取220L/（人·d），服务人数为25万人。最高日生活用水量为： （4.1）式中，q——最高日生活用水量定额[m3/(cap·d)]；N——设计年限内计划人口数（人）；f——自来水普及率，为100%；2.工业企业用水量取生活用水量的50%。工业企业用水量为： （4.2）3.浇洒市政道路、广场和绿地用水根据《城市给水工程项目建设标准》规定，本设计中取0.5[（m2/（m3·d）]计算净水厂占地面积。净水厂占地面积为：

本净水厂设计服务面积为50000m2，其中道路面积占10%，取浇洒道路用水量为2.0L/(m2·d)；绿化面积占30%，取浇洒绿地用水量为2.0L/(m2·d)。浇洒道路和绿地用水量为： （4.3）4.管网漏损水量管网漏损水量计算式为： （4.4）5.未预见用水量未预见水量计算式为： （4.5）式中，10%——可取8%~12%，本设计中取10%。6.消防用水量本设计中不考虑。7.城市最高日用水量 （4.6）最高日用水量为99873.4m3/d，根据城市整体规划将水厂供水量设置为Qd=100000m3/d，其中给水处理构筑物按近期供水规模设计，并且留一片空地供远期扩建。二、一级泵站（一）一级泵站取水量计算郑州市属于大中城市，根据《给水工程》（第四版）中的规定，一级泵站采用三班制。一泵站取水量为： （4.7）式中，α——自用水系数，本设计中取1.10；Qd——最高日用水量（m3/d），为100000m3/d；T——每天工作小时数（h），取24h。（二）一级泵站设计1.一级泵站形式的选择一级泵站组成部分为吸水井、泵房和匣阀井。地面水源一级泵站常建成地下式的，但是需要承受水压和抵抗浮力，会提高土建费用。当采用地下式泵房时，应缩小平面尺寸从而降低工程造价。当一级泵站沉井法施工时，一般采用圆形结构，但是无法充分利用建筑面积。本设计中一级泵站采用矩形半地下式泵房。2.吸水室的设计本自来水厂在一级泵站前设计一吸水室，用来安装水泵的吸水管。吸水管直径取d=1000mm。喇叭口直径：D≥(1.25~1.5)d，取D=1.25d=1000mm。喇叭口与吸水室底之间的距离：h1=(0.6~0.8)D=600mm。喇叭口之间的净距离：a=(1.5~2.0)D=1.5×1000=1500mm。喇叭管中心线与吸水室侧壁之间的距离：b=1.5D=1.5×1000=1500mm。喇叭管中心线与吸水室后壁之间的距离：c=(0.8~1.0)D=0.8×1000=800mm。喇叭管中心线与进水口之间的距离：＞4D=4000mm，取4500mm。喇叭口的最小淹没水深：h2=1.25D=1.25×1000=1250mm。将吸水室隔成两格，厚度取300mm，在分隔墙上设置阀门。则吸水室的长度为：L=a+D+2b+300=5800mm吸水室的宽度为：B=4500+c=5300mm吸水室的最低水位深度：ℎ地面标高为0.0m，设水源最低水位为-3.5m，则吸水室底面标高为：-3.5-1.85=-5.35m。吸水室的地面上高度为4.0m，则吸水室总高度为9.35m。3.水泵机组的选择(1)工作泵流量计算本自来水厂一级泵站取水量Q1=4583.3m3/h=1.27m3/s。本水厂设置2台工作泵，并设1台备用泵以满足检修要求。每台工作泵的流量为q=Q(2)吸水管每台泵连接一条管径为DN800的铸铁吸水管，每条吸水管的设计水量为0.637m3/s，管长10m。管中实际流速v=1.26m/s，满足要求。查《给水排水设计手册》第一册常用资料表11-11得，1000i=2.32[12]。沿程水头损失为： iL=2.321000局部水头损失如表4.1所示：表4.1吸水管局部水头损失计算表名称管径（mm）数量（个）局部阻力系数流速（m/s）局部阻力（m）吸水滤网80013.01.260.243喇叭口80010.11.260.0081标准铸铁90°弯头80010.701.260.0567水泵入口80011.01.260.081合计0.3888总水头损失h1=0.0232+0.3888=0.412m(3)输水管道（一级泵站至混合池）每台泵连接一条管径为DN900的铸铁管，每条输水管道的水量为0.637m3/s，管长20m。管中实际流速为1.00m/s，满足1.0~1.2m/s的要求。查表得，1000i=1.28。沿程水头损失为： iL=1.281000查表可以得到局部阻力系数，局部水头损失计算如表4.2所示：表4.2输水管道局部水头损失计算表名称管径（mm）数量（个）局部阻力系数流速（m/s）局部阻力（m）闸阀90010.051.000.00255标准铸铁90°弯头90020.711.000.07245水池进口（伸入水池）90011.01.000.05102合计0.126总水头损失h2=0.0256+0.126=0.1516m(4)扬程的计算 H=H1+式中，H1——水源最低水位与水泵基准面的几何高度（m），前者为-3.5m，后者为-2.0m，则为1.5m；H2——水泵基准面与净水构筑物水面的几何高度（m），为4.91m；2.0——2.0m为富余水头。(5)选泵结合扬程和流量以及特性曲线（如图4.1所示）进行选泵。本水厂采用离心泵，Q-H特性曲线呈下降型的离心泵适用于水位有一定波动的取水泵房。表4.3选用泵参数及电动机型号型号流量Q（m3/h）扬程H（m）转速n（r/min）轴功率（kW）电动机效率（%）气蚀余量（NPSH）r（m）叶轮直径（mm）数量型号功率（kW）24SA-18D324016742166Y400-50-8200855.15393台（1台备用）图4.124SA-18D型水泵特性曲线图片来自于图片来自于鹰潭新世纪节能服务有限公司编制的《SA型双吸离心泵特性曲线图》。从特性曲线可以看出，在水泵正常工作时，水泵的效率是处于高效段的。经查表，Y400-50-8型号电机的功率、转速等参数均与本水厂采用的水泵相匹配，因此选用Y400-50-8型号电机。4.一级泵站平面尺寸依据《室外给水设计规范》（GB50013-2006）中规定进行泵站的布置。选定泵房内主要通道宽度为1.2m，水泵基础间净距为2.0m，基础与侧墙的距离为2.5m，基础与后墙的距离为2.4m，基础与正墙的距离为5.2m。泵外形尺寸：A×B×H=2178mm×1760mm×1480mm。泵和电机的组合尺寸：L=3225mm，B=1760mm，H=1495mm。一级泵房的平面尺寸取28×14m，面积为392m2。5.一级泵站高度及标高本水厂设泵房内地面标高为-2.0m。泵房的地面上高度为： H1=式中，a2——行车梁高度（mm），取850mm；c2——行车梁底至重钩中心的距离（mm），取800mm；d——起重钩的垂直距离，取850mm；e——最大一组机组的高度（mm），取1500mm；h——吊起物底部与泵房进出口处室内地坪高差（mm），取2000mm；n——泵房地面下高度（mm），取2000mm。泵房的地面上高度为4.0m，平台厚0.2m，则泵房总高度为4.0+2.0+0.2=6.2m。三、清水池为了解决两个泵站的每小时供水量不相同的问题，需要设置清水池于一、二级泵站之间。（一）清水池设计清水池有效容积为： （4.12）式中，W1——调节容积（m³）；W2——调节水量（m³），本设计可不考虑W2；W3——安全储量（m³），留出一定水深的容量以防止清水池抽空；W4——消防贮量（m³）。其中： （4.13）式中，T——消防历时（h），常为3h或2h；Qx——消防用水量（m3/h）；QT——最高日平均时生活用水量与生产用水量之和（m3/h）；Q1——消防时一级泵房供水量（m3/h）。在配水管网中，本水厂没有调节构筑物。清水池有效容积Wc取最高日用水量的10%。清水池的有效容积计算式为： （4.14）本设计中设2个清水池，每个清水池的容积为： （4.15）清水池的有效水深常为3.5~4.5m，取4.0m，超高为0.3m，则池高为4.3m。每个清水池的设计面积为： （4.16）清水池布置为矩形，长×宽设为55×25m。（二）清水池的配管与布置1.进水管按照最高日平均时计算进水管流量，则每个清水池所进入流量： （4.17）每个清水池连接一根进水管。进水管流速范围为0.5~1.0m/s，取流速为0.9m/s，则进水管直径为： （4.18）取为1000mm。进水管实际流速为： （4.19）在0.5~1.0m/s的范围内。2.出水管按照最高日最高时来计算出水管流量，时变化系数K取1.5，则每个清水池出水量为： （4.20）出水管流速范围为0.5~1.0m/s，取流速为0.9m/s，则出水管直径为： （4.21）取为1200mm。出水管实际流速为： （4.22）在0.5~1.0m/s的范围内。溢流管溢流管保证清水池安全运行，其管径和进水管管径相同，因此取DN1000mm，为铸铁管。排水管假设排水管能在2h将清水池中的剩余水放空。排水管要求流速在1.2~1.5m/s，本设计取流速v=1.3m/s。则清水池的排水管直径为： （4.23）取管径为DN800，则排水流速为： （4.24）在1.2~1.5m/s的范围内。通气孔和检修孔设置通气孔10个，直径为800mm，布置在清水池顶部的不同高度处。设置检修孔4个，直径为1600mm，布置在水管附近。导流墙每座清水池设2道导流墙，池子分为3格，导流墙每隔2500mm设150mm×120mm流水孔。导流墙高度距池顶板200mm，厚度为240mm。池顶覆土池顶覆土的作用是确保清水池满足抗浮要求并且符合冬季保温要求。郑州市冬季气温偏低，年最低气温低至-17.9℃，因此取池顶的覆土厚度为0.70m。水位指示清水池安装水位连续测量装置，该装置能发出上、下限水位信号。本水厂选用池水不接触式水位仪以便于维护。四、二级泵站自来水厂出水前经过的最后一个构筑物是二泵站。本自来水厂二级泵站的形式选取半地下式泵站，布置1个地下式吸水井。（一）二级泵站的设计1.水泵机组的选择(1)工作泵流量计算本自来水厂未设计水塔，二级泵站按最高日最高时用水量设计。最高日最高时用水量为： （4.25）式中，KS——时变化系数，在缺乏资料的情况下，一般可取1.3~1.6，本水厂取1.5。二级泵站配备2台工作泵和1台备用泵，每台工作泵的流量为： （4.26）(2)吸水管每台水泵连一条管径为DN900的球墨铸铁吸水管，每条吸水管的设计水量为0.87m3/s，管长10m，流速为v=1.37m/s。查《给水排水设计手册》第一册常用资料表11-11得到，1000i=2.30。沿程水头损失计算如下： iL=2.301000查表得到局部阻力系数，从而计算出局部水头损失。局部水头损失计算如表4.4所示：表4.4吸水管局部水头损失计算表名称管径（mm）数量（个）局部阻力系数流速（m/s）局部阻力（m）吸水滤网90013.01.270.2469喇叭口90010.11.270.0082标准铸铁90°弯头90010.711.270.0584水泵入口90011.01.270.0823合计0.3958总水头损失h1=0.023+0.3958=0.4188m(3)水泵压水管本水厂采用直径为DN700的球墨铸铁管，每条压水管的水量为0.87m3/s，管长10m。管中实际流速为2.26m/s。查表得，1000i=8.70。沿程水头损失计算如下： iL=8.701000查表可以得到局部阻力系数，局部水头损失计算如表4.5所示：表4.5输水管道局部水头损失计算表名称管径（mm）数量（个）局部阻力系数流速（m/s）局部阻力（m）闸阀70010.062.110.0136（旋启式）止回阀70011.72.110.3862水泵出口70011.02.110.2271合计0.6269总水头损失h2=0.087+0.6269=0.7139m(4)扬程的计算 H=H1+式中，H1——最低吸水水位与水泵基准面的几何高度，m，前者为-2.0m，后者为-3.0m，则为1.0m；H2——水泵基准面与管网压力控制点的几何高度，m，前者为-3.0m，后者为为4.5m，则为7.5m；H3——管网控制点自由水头，取32.0m。(5)选泵参照《给水排水设计手册》第十一册常用设备，并结合水泵的特性曲线及参数（如图4.2所示）进行选泵。表4.6选用泵参数及电动机型号型号流量Q（m3/h）扬程H（m）转速n（r/min）轴功率（kW）电动机效率（%）气蚀余量（NPSH）r（m）数量型号功率（kW）28SA-10J360052730555Y630-8/1180625925.73台（1台备用）图4.228SA-10J型水泵特性曲线注：图片来自于鹰潭新世纪节能服务有限公司编制的《SA型双吸离心泵特性曲线图》。从特性曲线可以发现，在水泵正常工作时，水泵的效率是处于高效段的。2.二级泵站平面尺寸泵房内主要通道宽度为1.2m，水泵基础间净距为2.0m，基础与侧墙的距离为2.5m，基础与后墙的距离为2.4m，基础与正墙的距离为5.2m。泵外形尺寸：A×B×H=2290mm×2260mm×1802mm。泵和电机的组合尺寸：L=3540mm，B=2260mm，H=1802mm。二级泵房的平面尺寸取24m×15m，面积为360m2。二级泵站高度及标高本水厂设泵房内地面标高为-