给水管网课程设计.docx
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给水管网课程设计
课程设计
题目：
某城市给水管网初步设计
教学院：
环境科学及工程学院
课程：
给水排水管网系统
专业：
给水排水工程
学号：
2
学生姓名：
王松
指导教师：
周国胜
2013年5月25日
一、给水管网设计任务书2
1.1
课程设计题目2
1.2
课程设计内容2
1.3
基本资料2
1.4
进度安排3
1.5
基本需求3
1.6
设计成果3
1.7
设计步骤3
1.8
参考资料3
二、给水管网设计计算说明书4
2.1最高日设计用水量计算4
2.2设计用水量变化及其调节计算5
2.3确定给水管网定线方案7
2.4设计流量初分配及管径设计8
2.5设计工况水力分析计算11
2.6水塔及水泵设计12
2.7消防校核12
2.8事故安全校核12
2.9水塔最大转输工况校核13
三、设计结束语及心得体会14
一、给水管网设计任务书
1.1课程设计题目
某城市给水管网初步设计
1.2课程设计内容
1.2.1某城市给水管网设计最高日用水量分项分析及总用水量计算；
1.2.2沿线流量、节点流量的计算及各管段设计流量初步拟定；
1.2.3根据初步拟定的管段设计流量，选取经济流速（参见教材表6.8，表7.7）或界限流量表（给水工程教材表7-1）初步计算各管段管径（并考虑到消防、最大转输时及事故时等要求确定各管段的管径），然后根据教材表7.8标准管径选用界限表确定各管段标准管径。
1.2.4管网水力计算（可采用相关计算软件进行计算，如EPANET软件）；
1.2.5确定控制点，计算从控制点到二级泵站的水头损失，确定二级水泵流量扬程和水塔水箱高度；
1.2.6消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时的校核，若不满足要求，应说明必须采取的措施。
1.2.7绘图，在提供的总平面图（1：
10000）（仅供参考）基础上确定给水管网定线方案，绘出经过抽象的节点和管段环状管网模型图（1张），另针对环状管网图绘制消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时校核的水力计算图（3张）。
1.3基本资料
1.3.1城市自然资料如下：
土层:
属非自重湿陷性黄土地区；
地震烈度:
5级；
地下水深:
地面以下5m见地下水；
最高气温:
39℃；
最低气温:
-8℃；
冰冻深度:
0.5m。
1.3.2设计规模
1）大用户
2）居民用水量：
规划人口为8万人,用水普及率为95%，居民生活综合用水定额（含公建用水）：
200～350L/人·日，建筑物为6层。
3）印染厂、制药厂和氨肥厂每班有1/2员工需淋浴。
4）绿化面积为30万m2,浇洒道路面积为20万m2。
5）未预见水量及管网漏失水量可按最高日用水量的15~25%计。
6）最高日小时用水量变化曲线（即占最高日用水量百分比和时间的关系）参见教材P146页习题一（最高日小时用水量百分比及时间关系）的数据。
计算时变化系数。
拟定二级泵站供水曲线。
管中设置水塔。
1.3.3地面集中大用户高程（即节点地面高程）自己拟定。
1.4进度安排
1．给水管网的设计要求，设计原则及管网定线方案2天
2．给水管网水力计算3天
3．水泵选型及水塔高度的确定2天
4．消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时的校核及采取必要措施3天
5．计算书的整理和排版2天
6．绘图2天
1.5基本要求
1、根据提供的总平面图（1：
10000）确定给水管网定线方案；
2、进行基础资料分析提出给水管网设计的可行性方案；
3、完成相关的设计计算书及图纸绘制工作；
4、课程设计必须独立完成；
5、图中文字一律用仿宋体书写；图例的表示方法应符合一般规定和制图标准；图纸应注明图标栏及图名；图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别；图幅宜采用3号图，必要时可选用2号图；
6、计算书内容简要，论证充分、文字通顺、字迹端正。
1.6设计成果
1．设计计算书一份；
2．设计图纸：
节点和管段环状管网模型图、绘制消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时校核的水力计算图各一张。
1.7设计步骤
1．明确设计任务及基础资料，复习有关知识及设计计算方法
2．在平面图上确定给水管网定线方案，进行水力学计算
3．设计图纸绘制
4．设计计算书校核整理
1.8参考资料
1．《给水排水管网系统》教材；
2．给水排水设计手册第一册、第三册、第九册、第十一册等；
3．范瑾初，《给水工程》（第四版），中国建筑工业出版社，1999年；
4.姜乃昌，《水泵及水泵站》（第四版），中国建筑工业出版社，1998年；
5．室外给水设计规范；
6．其它相关资料。
二、给水管网设计计算说明书
2.1设计用水量计算
2.1.1最高日设计用水量
（1）城市最高日综合生活用水量:
规划人口为8万人,用水普及率为95%，居民生活综合用水定额（含公建用水）：
300L/人·日，建筑物为6层。
Q1=（300×80000）÷1000×0.95=22800（m3/d）
（2）工业企业生产用水量:
Q2=2000+1200×3+400×2+300×3+200=7500（m3/d）
（3）工业企业职工的生活用水和淋浴用水量：
查《给水排水管网系统》附录二：
职工淋浴用水量定额一般车间40L/（cap.班）
《给水排水管网系统》：
职工生活用水量定额：
一般车间25L/（cap.班）
用户名称
生产班制
每班职工人数
每班淋浴人数
职工生活及淋浴用水量
生活用水
淋浴用水
小计
食品加工厂
1
300
300
7.5
12
19.5
针织印染厂
3
1500
750
37.5
30
67.5
制药厂
2
1
5
氮肥厂
3
12
火车站
50
50
1.25
2
3.25
合计（Q3）
189.25
（4）浇洒道路和绿化用水量：
（参见《室外给水设计规范2006版》浇洒道路用水可按浇洒面积以2.0~3.0L/（m2·d）计算；浇洒绿地用水可按浇洒面积以1.0~3.0L/（m2·d）计算。
）
=900（m3/d）
（5）未预见水量和管网漏水量：
=0.2×（22800+7500+189.25+900）
=6277.85（m3/d）
（6）消防用水量：
室外消防用水量
城镇、居住区室外的消防用水量：
（附表3）
火灾次数：
2
一次灭火用水量：
35L/s
城镇消防用水量为70L/s
最高日设计用水量：
=22800+7500+189.25+900+6277.85
=37667.1（m3/d）
（取38000m3/d）
2.1.2二级泵站分级供水拟定及时变化系数计算
最高日小时用水量变化曲线（占最高日用水量百分比和时间的关系）依据课本P146页习题一：
最高日最高时用水量所占比例为：
5.83%计算可得：
2.2设计用水量变化及其调节计算
取时变化系数：
1.4，则：
最高日最高时：
m3/h=615.5L/s
由资料可知：
最高日最高时用水量占日用水量5.83%
供水泵站设计供水流量：
38000×5.02%×1000÷3600=530L/s
水塔设计供水流量：
38000×（5.83%-5.02%）×1000÷3600=85.5L/s
最大转输流量：
38000×（4.92%-3.31%）=611.8m3/h=169.9L/s
2.2.1清水池容积设计
清水池调节容积设计
清水池调节容积为
（
）×38000=5616.4m3
室外消防用水量
城镇、居住区室外的消防用水量：
（附表3）
火灾次数：
2
一次灭火用水量：
35L/s
城镇消防用水量为70L/s
水厂自用水量容积按最高日用水设计用水量的5%计算，则
=5%×38000=1900m3
.
安全储备水量按照前三个用水量总和的1/6计算：
1336.73m3
W清=
+
+
+
=9357.13m3
如采用两座钢筋混凝土水池，每座池子有效容积为4678.57m3。
2.2.2水塔容积计算
水塔调节容积：
室内消防储备水量：
（按照10分钟室内消防用水一次火灾每次10L/s）（参照《建筑设计防火规范2012版》
2.3确定给水管网定线方案
管网定线
为了供水安全，采用环状管网，在定管线时，主要考虑了以下因素：
⒈只考虑到配水干管和连接管；
⒉干管尽可能通过用水量较大的区域，在定线时，尽可能满足大用户用水；
⒊平行干管间距为500—800m；
⒋按现有的道路规划，尽可能减少过铁路和过高级路面。
5.根据所给资料，结合城镇规划并考虑经济性和供水可靠性的要求，采用城区环状给水、设置对置水塔，水厂至管网双管输水,水塔向管网也采用双管接入管网。
根据城市总平面规划图，设计为环状管网，且环数为10，设置对置水塔。
模型图：
2.4设计流量分配及管径设计
2.4.1集中流量的计算：
用户名称
生产用水量（m³/d）
生活和淋雨用
水量（m³/d）
Kh
最高时流量（L/s）
食品加工厂
2000
19.5
1.1
25.5
针织印染厂
3600
67.5
1.1
45.9
制药厂
800
45
1.2
12.5
氮肥厂
900
54
1.2
11.2
火车站
200
3.25
3.4
7.9
集中流量
103
从整个城镇管网分布情况来看，干管的分配比较均匀，故按长度流量法计算。
（1）配水干管计算长度：
二级泵站及水塔连接管段不参及配水，其计算长度为零。
单侧配水，其计算长度按实际长度的一半计入。
其余均为双侧配水管段，均按实际长度计入。
则：
=14480m
（2）配水干管比流量：
最高时总用水量有上述计算查得为615.5L/s.
集中流量：
103L/s沿线流量：
615.5-103=512.5L/s
比流量计算公式：
q
=512.5÷14480=0.0354L/（s.m）
最高时管段沿线流量分配及节点设计流量计算
管段或者节点编号
管段配水长度（m）
管段沿线流量（L/s）
节点设计流量计算（L/s）
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量
1
0
0
0
85.5
-85.5
2
730
25.842
11.2
17.523
28.723
3
870
30.798
38.763
38.763
4
880
31.152
39.294
39.294
5
620
21.948
7.9
35.400
43.3
6
260
9.204
15.134
15.134
7
590
20.886
45.9
18.851
64.751
8
470
16.638
42.657
42.657
9
500
17.7
41.949
41.949
10
235
8.319
36.285
36.285
11
700
24.78
12.833
12.833
12
840
29.736
17.789
17.789
13
680
24.072
40.356
40.356
14
490
17.346
25.5
39.648
65.148
15
105
3.717
19.293
19.293
16
280
9.912
0.000
530
-530
17
380
13.452
12.5
17.346
29.846
18
380
13.452
37.170
37.17
19
630
22.302
31.506
31.506
20
880
31.152
10.797
10.797
21
540
19.116
22
0
0
23
270
9.558
24
490
17.346
25
440
15.576
26
170
6.018
27
710
25.134
28
900
31.86
29
440
15.576
合计
14480
512.592
103
512.592
615.5
0
2.4．3管段设计流量初分配和管段直径设计
参照第七章管网优化设计表7-7，选取普通铸铁管（电价为1.0元/（KW.h）选取经济流速。
管径的确定
管段编号
初始分配流量（L/S）
经济流速（m/s）
管径确立
计算管径（mm）
标准管径（mm）
1
42.75
0.84
254.56
2×250
2
23.45
0.79
194.41
200
3
16.71
0.75
168.43
150
4
20
0.78
180.69
200
5
32.04
0.82
223.05
250
6
5.17
0.7
96.97
100
7
40
0.83
247.71
250
8
36
0.83
235.00
250
9
31.26
0.82
220.31
200
10
47.17
0.87
262.74
250
11
54.13
0.87
281.46
300
12
36
0.83
235.00
250
13
73.16
0.9
321.71
300
14
60
0.88
294.64
300
15
15.79
0.75
163.73
150
16
20.79
0.78
184.22
200
17
40.79
0.84
248.65
250
18
200.71
1.02
500.54
500
19
21.69
0.79
186.97
200
20
70.95
0.9
316.82
300
21
150
0.98
441.46
450
22
265
1.04
569.59
2×600
23
11.89
0.72
145.00
150
24
11.89
0.72
145.00
150
25
26.89
0.8
206.87
200
26
160
0.98
455.93
450
27
41.74
0.84
251.53
250
28
90.8
0.93
352.58
350
29
149.2
1.05
425.35
450
2.5设计工况水力分析计算
参照《给水排水管网系统》第三章表3-2选取新铸铁管Cw=130
应用EPANET平差软件做管网平差计算结果：
（假定
（2）节点为控制点）
设计工况水力分析计算结果
管段或节点编号
管段
节点
管段流量（L/s）
管内流速（m/s）
节点流量（L/s）
节点水头（m）
地面标高（m）
自由水压（m）
1
2×42.75
0.87
-85.5
142.84
113
29.84
2
26.4
0.84
28.62
139
111
28
3
6.53
0.37
38.76
141.87
112
29.87
4
10.97
0.35
39.29
142.91
112
30.91
5
22.73
0.46
43.3
143.59
112
31.59
6
2.22
0.28
15.13
144.22
112
32.22
7
26.87
0.55
64.75
139.61
109
30.61
8
34.85
0.71
42.66
141.06
109
32.06
9
31.54
1
41.95
143.96
110
33.96
10
37.86
0.77
36.29
146.33
110
36.33
11
54.27
0.77
12.83
145.43
110
35.43
12
44.21
0.9
17.79
140.47
107
33.47
13
71.87
1.02
40.36
142.12
107
35.12
14
50.69
0.72
65.15
145.55
107
38.55
15
12.7
0.72
19.29
146.99
106
40.99
16
25.85
0.82
-530
106
106
0
17
49.15
1
29.85
141.73
102
39.73
18
190.38
0.97
37.17
143.68
101
42.68
19
21.17
0.67
31.51
145.81
102
43.81
20
76.31
1.08
10.8
146.43
103
43.43
21
181.07
1.41
22
2×255
1.04
23
9.32
0.53
24
11.07
0.63
25
9.54
0.3
26
139.25
0.88
27
39.17
0.8
28
87.41
0.91
29
128.45
0.81
根据《室外给水设计规范.2006版》规定节点自由水压按照6层建筑所需水头设计，即为28m.
从计算结果可知，所有节点的自由水头都大于28m，满足水压要求。
大部分管段的流速都在经济流速范围内，满足流速要求（个别管段因位于供水分界线附近，流速偏小）。
故选取的
（2）节点为控制点。
2．6水泵及水塔的设计
水泵选型：
设计清水池最低水位标高为106m.
Hp=（H2-H（1标高）+10.67×
L1÷
+Hpm
=（147-106）+0.38+Hpm
一般水泵吸压水管道设计流速为1.2~2.0m/s.局部阻力系数可按5.0~8.0考虑沿程水头损失可以忽略不计.
Hpm=8.0×2.02/（2×9.81）=1.63m
故Hp=41.38+1.63=43.01m
Qp=265L/s
根据水泵性能型谱图：
选取14Sh-13A型号水泵3台（两用一备）
水塔设计高度
HT=H1-Z1=142.84-113=29.84m
2.7消防校核：
按照室外消防用水量
城镇、居住区室外的消防用水量：
（附表3）
火灾次数：
2
一次灭火用水量：
35L/s
城镇消防用水量为70L/s
将火灾点选在控制点和远离二级泵站，靠近大用户和工业企业的节点处，选取节点
（2），（8），火灾点各加上35L/s的节点流量。
水塔作为定压节点（142.84m），清水池输入水量增加70L/s.
应用平差软件得到各节点数据：
（消防校核图）
灭火节点
（2），（8）自由水压分别为20.10m，32.77m均大于低压消防10m水头的要求,故满足消防校核。
2.8水塔最大转输校核
最大转输工况各节点流量=
=最高时各自节点流量×
水塔作为定压节点（142.84m）应用平差软件平差，管网各数据见下表：
转输校核计算结果
管段或节点编号
管段
节点
管段流量（L/s）
管内流速（m/s）
节点流量（L/s）
节点水头（m）
地面标高（m）
自由水压（m）
1
2×42.75
0.79
-85.5
113
113
0
2
11.92
0.38
28.62
142.99
111
31.99
3
18.98
1.07
23.9
143.66
112
31.66
4
15.07
0.48
24.23
151.19
112
39.19
5
18.39
0.37
26.7
152.42
112
40.42
6
5.66
0.72
9.33
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112
40.84
7
55.8
1.14
39.92
146.45
109
37.45
8
28.14
0.57
26.3
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109
37.78
9
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0.74
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110
41.9
10
27.72
0.56
22.38
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110
43.99
11
24.64
0.35
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110
43.52
12
60.12
1.22
10.97
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107
41.63
13
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0.95
24.89
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107
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14
35.63
0.5
40.17
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107
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15
20.94
1.19
11.89
154.41
106
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16
46.61
1.48
-530
106
106
17
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