給水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計任務(wù)………………………………………………………</p><p>　　設(shè)計要求………………………………………………………</p><p>　　設(shè)計原始資料…………………………………………………</p><p>　　設(shè)計方案和管道定線………………………………

2、…………</p><p>　　4.1設(shè)計用水量計算 ……………………………………………</p><p>　　4.2水量調(diào)節(jié)計算 ………………………………………………</p><p>　　4.3設(shè)計流量計算 ………………………………………………</p><p>　　4.4管段設(shè)計流量分配 …………………………………………</p>

3、<p>　　4.5管段設(shè)計管徑計算 …………………………………………</p><p>　　4.6設(shè)計工況水利分析 …………………………………………</p><p>　　4.7控制點(diǎn)確定 …………………………………………………</p><p>　　4.8泵站揚(yáng)程設(shè)計 ………………………………………………</p><p>　　4.

4、9水塔高度設(shè)計 ………………………………………………</p><p>　　4.10管網(wǎng)設(shè)計校核 ……………………………………………</p><p>　　4.10.1消防工況校核 …………………………………………</p><p>　　4.10.2轉(zhuǎn)輸工況校核 …………………………………………</p><p>　　4.10.3事故工況校核

5、 …………………………………………</p><p>　　五、管材選用 ………………………………………………………</p><p>　　六、其它問題 ………………………………………………………</p><p>　　七、節(jié)點(diǎn)詳圖 ………………………………………………………</p><p>　　附表 ……………………………………………………

6、……………</p><p><b>　　一、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　陜西省安康市給水管網(wǎng)工程初步設(shè)計</p><p><b>　　二、設(shè)計要求</b></p><p>　　1）、設(shè)計方案合理，安全可靠，運(yùn)行管理方便。</p><p>　　2）、計算說明書完整，計

7、算正確，條理清楚，編排合理，語言規(guī)范，書寫工整，裝訂整齊。</p><p>　　3）、圖紙應(yīng)能準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計圖意，圖面布置合理，圖面整潔，規(guī)范，線條清晰，復(fù)合制圖標(biāo)準(zhǔn)，并用工程字注文。</p><p>　　4）、獨(dú)立思考，遵紀(jì)守律，按時作息，獨(dú)立完成。</p><p><b>　　三、設(shè)計原始資料</b></p><p>

8、<b>　　3.1城市地理資料</b></p><p>　　該城市位于陜西省南部地區(qū)，漢江中游，黃洋河從城中穿過匯入漢江，將城市分為河南和河北兩個行政區(qū)。</p><p>　　河南區(qū)：規(guī)劃人口數(shù)10萬人，房屋平均層數(shù)為4層；</p><p>　　河北區(qū)：規(guī)劃人口數(shù)18萬人，房屋平均層數(shù)為5層；</p><p><b

9、>　　3.2自然資料</b></p><p>　?。?） 地質(zhì)：該城市土壤種類為黏質(zhì)土，地下水位線高程為508.43米。</p><p>　?。?）降水：年平均降水量為816.5mm。</p><p>　?。?）氣溫：年平均19.2℃，最熱月平均33.5℃，最冷月平均5.8℃。</p><p>　?。?）常年主導(dǎo)風(fēng)向：東北風(fēng)

10、。</p><p>　　（5）地震烈度：6級。</p><p>　?。?）水文資料：在黃洋河匯流處漢江上游1km處設(shè)有一座水文站，歷史最高洪水位高程510.55米；98%保證率的枯水位高程504.25米，常水位高程507.62米。河面比降：漢江為2.8‰，黃洋河為5.5‰.漢江多年平均流量為854.5m³/s，流速1.8~3.2m/s，江水水質(zhì)滿足地表水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。</p

11、><p><b>　　3.3工程資料</b></p><p>　?。?）工業(yè)企業(yè)：具體位置見城市總規(guī)劃圖，用水量情況見下表：</p><p>　　表1 工業(yè)企業(yè)用水情況匯總表</p><p>　?。?）最高日城市綜合生活用水每小時用水量占最高日用水量的百分比情況如下表所示：</p><p>　　表二

12、 城市綜合生活用水情況表</p><p><b>　?。?）用水量標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　最高日綜合生活用水量定額為197L/人·d,用水普及率為95%。</p><p>　　澆灑道路和大面積綠化用水量取總用水量（生活+工業(yè)）的3.5%，用水時間為每天8~10時和15~17時。</p><p>　

13、　未預(yù)見和管網(wǎng)漏失水量取總用水量（生活+工業(yè)+綠化）的20%。</p><p>　　消防用水量按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范計算。</p><p>　?。?）考慮在城市河南區(qū)東郊高地上建設(shè)一座高位調(diào)節(jié)水池。</p><p>　?。?）控制點(diǎn)自由水頭為28米。</p><p>　　四、設(shè)計方案和管道定線</p><p>　　出于城市供

14、水安全考慮，本設(shè)計采用單水源環(huán)狀管網(wǎng)給水系統(tǒng)，在管網(wǎng)中設(shè)置一座供水泵站和一座高位調(diào)節(jié)水池，以滿足城市供水要求。</p><p>　　城市管網(wǎng)定線是指在地形平面圖上確定管線的走向和位置。管網(wǎng)定線取決于城市的平面布置，供水區(qū)的地形，水源和調(diào)節(jié)構(gòu)筑物位置，街區(qū)和用戶特別是大用戶的分布，河流、鐵路、橋梁等的位置等。定線時，干管延伸方向應(yīng)和二級泵站輸水到水池、水塔、大用戶的水流方向基本一致，循水流方向以最短距離布置一條或數(shù)

15、條干管，干管位置應(yīng)從用水量較大的街區(qū)通過。干管的間距，可根據(jù)街區(qū)情況，采用500~800m。</p><p>　　4.1設(shè)計用水量計算</p><p>　?。?）城市最高日綜合生活用水量：</p><p>　　= </p><p>　　由于該城市的用水普及率為95%，則：</p><p&

16、gt;<b>　　=95%</b></p><p>　　=52402 (m³/d)</p><p>　　（2）工業(yè)生產(chǎn)用水量：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=17280 (m³/d)</p><p>　　注：火車站用水不算做

17、工業(yè)企業(yè)用水。</p><p>　?。?）澆灑道路和大面積綠化用水：</p><p><b>　　=（+）35%</b></p><p>　　=2438.87 (m³/d)</p><p>　?。?）未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量：</p><p><b>　　=（++）20%<

18、;/b></p><p>　　=14424.174 (m³/d)</p><p><b>　　（5）消防用水量：</b></p><p>　　城市規(guī)劃總?cè)丝跀?shù)為28萬，查附表3知消防用水定額為55 (L/s),同時火災(zāi)次數(shù)為2，則消防用水量為：</p><p>　　=255=110 (m³/d)

19、</p><p>　?。?）最高日設(shè)計用水量：</p><p><b>　　=+++</b></p><p>　　=86545 (m³/d)</p><p><b>　　4.2水量調(diào)節(jié)計算</b></p><p><b>　　城市綜合用水情況表</b

20、></p><p>　　城市最高日用水量變化曲線如坐標(biāo)圖所示，可知二級泵站分兩級供水，從前一日20點(diǎn)到清晨8點(diǎn)為一級，從8點(diǎn)到20點(diǎn)為另一級，第一級供水量為3.08%，第二級為5.25%。</p><p>　　最高日用水量在8~9時：</p><p><b>　　=6.23%</b></p><p>　　=8654

21、56.23%=5391.75 m³/h=1497.71(L/s)</p><p>　　管網(wǎng)中設(shè)置水塔或高位水池，供水泵站設(shè)計水量為：</p><p>　　865455.25%1000÷3600=1262.1 (L/s)</p><p>　　水塔或高位水池的設(shè)計供水量為：</p><p>　　86545（6.23%-5.25

22、%）1000÷3600=235.59 (L/s)</p><p>　　水塔或高位水池的最大進(jìn)水流量（19~20點(diǎn)，即最高轉(zhuǎn)輸時）為：</p><p>　　86545（5.25%-4.52%）1000÷3600=175.49 (L/s)</p><p>　　清水池與水塔調(diào)節(jié)容積計算表</p><p><b>　　表

23、4.2</b></p><p><b>　　4.3設(shè)計流量計算</b></p><p>　　布線圖如藍(lán)圖所示，可得各管段長度和配水長度如下表：</p><p><b>　　各管段與配水長度表</b></p><p><b>　　表4.3</b></p>

24、<p><b>　　最高時集中用水量表</b></p><p><b>　　表4.4</b></p><p>　　按管段配水長度進(jìn)行沿線流量分配，先計算比流量[L/(s·ｍ)]：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　

25、　=0.091</b></p><p>　　從坐標(biāo)圖所示泵站供水曲線，得泵站設(shè)計供水流量為：</p><p>　　=1497.715.25%/6.23%=1262.12 (L/s)</p><p><b>　　水塔設(shè)計供水流量：</b></p><p>　　=1497.71-1262.12=235.59 (L

26、/s)</p><p>　　各管段沿線流量分配和各節(jié)點(diǎn)流量計算見下表</p><p>　　最高時管段沿線流量分配與節(jié)點(diǎn)設(shè)計流量計算表（1）</p><p><b>　　表4.5</b></p><p>　　4.4管段設(shè)計流量分配計算：</p><p>　　根據(jù)城市給水管網(wǎng)圖和各節(jié)點(diǎn)設(shè)計流量計算結(jié)果

27、以及流量連續(xù)性方程進(jìn)行管段設(shè)計流量初分配。</p><p>　　4.5管段設(shè)計管徑計算</p><p>　　根據(jù)管段設(shè)計流量初分配結(jié)果進(jìn)行管段設(shè)計管徑計算，為了提高供水可靠性，管段[1]采用并行雙管,根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速計算出管徑后,按鄰近原則選取標(biāo)準(zhǔn)管徑,計算結(jié)果見下表</p><p><b>　　管段設(shè)計管徑計算表</b></p>&

28、lt;p><b>　　表4.7</b></p><p>　　管段直徑設(shè)計公式為：</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　式中 D——管段直徑，m；</p><p>　　q——管段設(shè)計流量，m³/s；</p><p>　　A——管段過

29、水?dāng)嗝婷娣e，m³；</p><p>　　v——設(shè)計流速，m/s。</p><p>　　4.6設(shè)計工況水力分析</p><p>　　為了滿足水力分析前提條件,將管段[1]暫時刪除,同時假定節(jié)點(diǎn)（18）為控制點(diǎn),其節(jié)點(diǎn)水頭等于服務(wù)水頭,即H18= 537.82m。采用哈代克洛斯法進(jìn)行平差，允許閉合差0.1m，使用海曾-威廉公式計算水頭損失，Cw=110，計算過

30、程見附表。設(shè)計節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)及設(shè)計工況水力分析結(jié)果見下表：</p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)計算</b></p><p><b>　　表4.8</b></p><p>　　設(shè)計工況水力分析結(jié)果</p><p><b>　　表4.9</b></p><p>

31、<b>　　4.7確定控制點(diǎn)</b></p><p>　　在水力分析時，假定節(jié)點(diǎn)（18）為控制點(diǎn),單經(jīng)過水力分析后,比較節(jié)點(diǎn)水頭與服務(wù)水頭，節(jié)點(diǎn)（19）的用水壓力要求不能滿足，所以，說明節(jié)點(diǎn)（18）不是真正的控制點(diǎn)。比較按假定控制點(diǎn)確定的節(jié)點(diǎn)水頭與服務(wù)水頭，可得到各節(jié)點(diǎn)的供水差額，差額最大的節(jié)點(diǎn)就是用水壓力最難滿足的節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)（19），最大差額為0.47m，所有節(jié)點(diǎn)水頭加上此值，可使用水壓

32、力要求全部得到滿足，而管段壓降未變，能量方程仍滿足，自由水壓也應(yīng)同時加上此值。計算過程見下表：</p><p>　　控制點(diǎn)確定與節(jié)點(diǎn)水頭調(diào)整</p><p><b>　　表4.10</b></p><p>　　本設(shè)計要求控制點(diǎn)自由水頭滿足28m，調(diào)整后控制點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)水頭為24m，因此所有節(jié)點(diǎn)水頭加上4m的差額，得到最終的節(jié)點(diǎn)水頭，計算結(jié)果見下表：

33、</p><p><b>　　最終節(jié)點(diǎn)水頭確定</b></p><p><b>　　表4.11</b></p><p><b>　　4.8泵站揚(yáng)程設(shè)計</b></p><p>　　在完成設(shè)計工況水力分析后，泵站揚(yáng)程可以直接根據(jù)其所在管段的水力特性確定。設(shè)泵站位于管段i，該管段起

34、點(diǎn)水頭為HFi，終端節(jié)點(diǎn)水頭為HTi，該管段管道沿程水頭損失為hfi，管道局部水頭損失為hmi，則泵站揚(yáng)程由兩部分組成，一部分用于提升水頭，即HTi-HFi，另一部分用于克服管道水頭損失，即hfi+hmi，所以泵站揚(yáng)程可以用下式計算：</p><p><b>　　=（-）+（+）</b></p><p>　　管道沿程水頭損失可以根據(jù)管段設(shè)計流量（即泵站設(shè)計流量）和管徑

35、等計算，局部水頭損失一般可以忽略不計，則上式可以寫成：</p><p><b>　　=（-）+</b></p><p>　　考慮到泵站內(nèi)部連接管的水頭損失，選擇水泵的揚(yáng)程一般略高于泵站的設(shè)計揚(yáng)程。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，根據(jù)式 有：</p><p>　　=（549.21-513.14）+0.6

36、0</p><p>　　=36.67 （m）</p><p>　　為了選泵，估計泵站內(nèi)部水頭損失。一般水泵吸壓水管道設(shè)計流速為1.2~2.0m/s， 局部阻力系數(shù)可按5.0~8.0考慮，沿程水頭損失較小，可以忽略不計，則泵站內(nèi)部水頭損失約為：</p><p><b>　?。╩）</b></p><p><b>

37、　　則水泵站揚(yáng)程應(yīng)為：</b></p><p>　　Hp=36.67+1.63=38.3，取39m；</p><p>　　按兩臺泵并聯(lián)工作考慮，單臺水泵流量為：Qp=</p><p>　　1262.12÷2=631.06（L/s）=2271.8(t/h),取2272（t/h）</p><p><b>　　4.9

38、水塔高度設(shè)計</b></p><p>　　在完成設(shè)計工況水力分析后，水塔高度也就隨之確定了。設(shè)水塔所在節(jié)點(diǎn)為Hj，地面高程為Zj，即水塔高度為：</p><p>　　HT8=H8-Z8=548.42-522=26.42（m）</p><p>　　4.10管網(wǎng)設(shè)計校核</p><p>　　4.10.1消防工況校核</p>

39、<p>　　給水管網(wǎng)的設(shè)計流量未計入消防流量，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在最高日最高時時，由于消防流量比較大，一般用戶的用水量肯定不能滿足。但消防時工況下，管網(wǎng)以保證滅火用水為主，其他用戶的用水可以不必考慮，但其他用戶的用水會影響消防用水。所以，為了安全起見，要按最不利的情況——即最高時用水量加上消防流量的工況進(jìn)行消防校核，但節(jié)點(diǎn)水頭只要求滿足火災(zāi)處節(jié)點(diǎn)的滅火服務(wù)水頭，而不必滿足正常用水的服務(wù)水頭。</p><p>

40、;　　考慮兩處或兩處以上同時火災(zāi)時，消防流量一處加在控制點(diǎn)上，即節(jié)點(diǎn)（19），另一處加在節(jié)點(diǎn)（17），已知消防流量為55（L/s）。對于未發(fā)生火災(zāi)的節(jié)點(diǎn)，其節(jié)點(diǎn)流量與最高時相同。</p><p>　　滅火節(jié)點(diǎn)服務(wù)水頭按低壓消防考慮，即10m的自由水壓。</p><p>　　消防工況校核一般采用水頭校核法，即先按上述方法確定各節(jié)點(diǎn)流量，通過水力分析，得到各節(jié)點(diǎn)水頭，判斷各節(jié)點(diǎn)水頭是否滿足消防

41、服務(wù)水頭。</p><p>　　水力平差過程見附表，消防工況水力分析計算結(jié)果見下表：</p><p>　　消防工況水力分析計算結(jié)果</p><p><b>　　表4.12</b></p><p>　　消防工況水力分析計算結(jié)果</p><p>　　根據(jù)水力分析結(jié)果知，H1=533.81m，水泵揚(yáng)程為

42、39m；</p><p>　　533.81-513.14=20.67m 38m</p><p>　　因此，滿足消防工況。</p><p>　　4.10.2水塔轉(zhuǎn)輸工況校核</p><p>　　在最高用水時，由泵站和水塔同時向管網(wǎng)供水，但在一天內(nèi)泵站供水量大于用水量的一段時間里，多余的水經(jīng)管網(wǎng)送入水塔內(nèi)貯存，這種情況成為水塔轉(zhuǎn)輸工況。<

43、/p><p>　　轉(zhuǎn)輸校核工況各節(jié)點(diǎn)流量按最大轉(zhuǎn)輸時用水量求出，一般假定各節(jié)點(diǎn)流量隨管網(wǎng)總用水量的變化成比例地增減，所以最大轉(zhuǎn)輸工況各節(jié)點(diǎn)流量可以按下式計算：</p><p>　　=2.02%/6.23%*最高時工況各節(jié)點(diǎn)流量</p><p><b>　　計算結(jié)果見下表：</b></p><p>　　本設(shè)計采用水頭校核法進(jìn)行

44、最大轉(zhuǎn)輸流量工況校核，平差過程見附表，水利分析結(jié)果見下表：</p><p>　　最大轉(zhuǎn)輸工況水利分析計算結(jié)果</p><p>　　513.14+39=552.14</p><p>　　522+26.42-0.27-0.07+0.12+0.09+0.07=548.48 小于552.14</p><p><b>　　滿足要求</

45、b></p><p>　　4.10.3事故工況校核</p><p>　　管網(wǎng)主要管線損壞時必須及時檢修，在檢修期間和恢復(fù)供水前，該管段停止輸水，整個管網(wǎng)的輸水特性必然改變，供水能力降低。國家有關(guān)規(guī)定，城市給水管網(wǎng)在事故工況下，必須保證70%以上用水量。</p><p>　　一般按最不利事故工況進(jìn)行校核，即考慮靠近供水泵站的主干管在最高時損壞的情況。節(jié)點(diǎn)壓力仍按

46、設(shè)計時的服務(wù)水頭要求（即滿足用戶最低自由水壓要求），當(dāng)事故搶修時間短，且斷水造成損失小時，接點(diǎn)壓力要求可適當(dāng)降低。節(jié)點(diǎn)流量按下式計算：</p><p>　　事故工況各節(jié)點(diǎn)流量=事故工況供水比例最高時工況各節(jié)點(diǎn)流量</p><p>　　事故工況校核一般采用水頭校核法，先從管網(wǎng)刪除事故管段，調(diào)低節(jié)點(diǎn)流量，通過水力分析，得到各節(jié)點(diǎn)水頭，將他們與節(jié)點(diǎn)服務(wù)水頭比較，全部高于服務(wù)水頭為滿足要求。<

47、;/p><p>　　本設(shè)計中刪除管段[13]，事故工況各節(jié)點(diǎn)流量見下表：</p><p>　　水力平差過程見附表，事故工況水利分析結(jié)果見下表：</p><p>　　事故工況水利分析計算結(jié)果</p><p><b>　　表4.16</b></p><p>　　將得到的各節(jié)點(diǎn)水頭與節(jié)點(diǎn)服務(wù)水頭比較，全部高

48、于服務(wù)水頭，滿足要求。</p><p><b>　　五、管材選用</b></p><p>　　本設(shè)計管網(wǎng)系統(tǒng)過河管材選用鋼鐵管，其余棺材選用鑄鐵管，在適當(dāng)位置設(shè)置鑄鐵閥門，管道轉(zhuǎn)彎處設(shè)置彎頭，管線交叉處設(shè)置三通或四通。</p><p><b>　　六、其它問題</b></p><p>　　設(shè)計過程中

49、采用EXCEL軟件進(jìn)行各個工況的水利平差及水力分析計算，在整個過程中由于對EXCEL的使用不當(dāng)造成了許多不必要的錯誤。</p><p><b>　　七、節(jié)點(diǎn)詳圖</b></p><p><b>　　附表</b></p><p>　　設(shè)計工況水力平差表（一）</p><p>　　初分配流量下的管段數(shù)據(jù)

50、計算</p><p>　　消防校核水力平差表（一）</p><p>　　初分配流量下的管段數(shù)據(jù)計算</p><p>　　轉(zhuǎn)輸校核水力平差表（一）</p><p>　　初分配流量下的管段數(shù)據(jù)計算</p><p>　　事故工況水利分析表（一）</p><p>　　初分配流量下的管段數(shù)據(jù)計算</