給水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

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

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

3、<p>　　4.5管段設(shè)計(jì)管徑計(jì)算 …………………………………………</p><p>　　4.6設(shè)計(jì)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(jì) ………………………………………………</p><p>　　4.

4、9水塔高度設(shè)計(jì) ………………………………………………</p><p>　　4.10管網(wǎng)設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)</b></p><p>　　陜西省安康市給水管網(wǎng)工程初步設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1）、設(shè)計(jì)方案合理，安全可靠，運(yùn)行管理方便。</p><p>　　2）、計(jì)算說明書完整，計(jì)

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(jì)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(shí)作息，獨(dú)立完成。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)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(gè)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>　?。?）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>　　（1）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(shí)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(shí)間為每天8~10時(shí)和15~17時(shí)。</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(jì)規(guī)范計(jì)算。</p><p>　　（4）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(jì)方案和管道定線</p><p>　　出于城市供

14、水安全考慮，本設(shè)計(jì)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(shí)，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(jì)用水量計(jì)算</p><p>　　（1）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>　　（4）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>　?。?）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(shí)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(jì)用水量：</p><p><b>　　=+++</b></p><p>　　=86545 (m³/d)</p><p><b>　　4.2水量調(diào)節(jié)計(jì)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(shí)：</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(jì)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(jì)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(shí)）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(jì)算表</p><p><b>　　表

23、4.2</b></p><p><b>　　4.3設(shè)計(jì)流量計(jì)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(shí)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(jì)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(jì)供水流量為：</p><p>　　=1497.715.25%/6.23%=1262.12 (L/s)</p><p><b>　　水塔設(shè)計(jì)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(jì)算見下表</p><p>　　最高時(shí)管段沿線流量分配與節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量計(jì)算表（1）</p><p><b>　　表4.5</b></p><p>　　4.4管段設(shè)計(jì)流量分配計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)城市給水管網(wǎng)圖和各節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量計(jì)算結(jié)果

27、以及流量連續(xù)性方程進(jìn)行管段設(shè)計(jì)流量初分配。</p><p>　　4.5管段設(shè)計(jì)管徑計(jì)算</p><p>　　根據(jù)管段設(shè)計(jì)流量初分配結(jié)果進(jìn)行管段設(shè)計(jì)管徑計(jì)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(jì)算出管徑后,按鄰近原則選取標(biāo)準(zhǔn)管徑,計(jì)算結(jié)果見下表</p><p><b>　　管段設(shè)計(jì)管徑計(jì)算表</b></p>&

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

29、水?dāng)嗝婷娣e，m³；</p><p>　　v——設(shè)計(jì)流速，m/s。</p><p>　　4.6設(shè)計(jì)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(shí)刪除,同時(shí)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(jì)算水頭損失，Cw=110，計(jì)算過

30、程見附表。設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)工況水力分析結(jié)果見下表：</p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算</b></p><p><b>　　表4.8</b></p><p>　　設(shè)計(jì)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(shí)，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(shí)加上此值。計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)</b></p><p>　　在完成設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)流量（即泵站設(shè)計(jì)流量）和管徑

35、等計(jì)算，局部水頭損失一般可以忽略不計(jì)，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(jì)揚(yáng)程。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和計(jì)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(jì)泵站內(nèi)部水頭損失。一般水泵吸壓水管道設(shè)計(jì)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(jì)，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(tái)泵并聯(lián)工作考慮，單臺(tái)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(jì)</b></p><p>　　在完成設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)流量未計(jì)入消防流量，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在最高日最高時(shí)時(shí)，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(shí)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(huì)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(shí)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(shí)火災(zāi)時(shí)，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(shí)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(jì)算結(jié)果見下表：</p><p>　　消防工況水力分析計(jì)算結(jié)果</p><p><b>　　表4.12</b></p><p>　　消防工況水力分析計(jì)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(shí)，由泵站和水塔同時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)算：</p><p>　　=2.02%/6.23%*最高時(shí)工況各節(jié)點(diǎn)流量</p><p><b>　　計(jì)算結(jié)果見下表：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)必須及時(shí)檢修，在檢修期間和恢復(fù)供水前，該管段停止輸水，整個(gè)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(shí)損壞的情況。節(jié)點(diǎn)壓力仍按

46、設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)間短，且斷水造成損失小時(shí)，接點(diǎn)壓力要求可適當(dāng)降低。節(jié)點(diǎn)流量按下式計(jì)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(shí)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)過程中

49、采用EXCEL軟件進(jìn)行各個(gè)工況的水利平差及水力分析計(jì)算，在整個(gè)過程中由于對EXCEL的使用不當(dāng)造成了許多不必要的錯(cuò)誤。</p><p><b>　　七、節(jié)點(diǎn)詳圖</b></p><p><b>　　附表</b></p><p>　　設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算</