管网21内页剖析.docx

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管网21内页剖析

项目二城镇给水管网设计计算

任务一设计用水量的计算

一、设计用水量组成及表示

（一）设计用水量的组成

城市用水量计算是给水系统规划和设计的主要内容之一，是决定给水系统中水资源的利用量、取水、水处理、泵站和管网等设施的工程建设规模和投资额的基本依据。

设计用水量通常由下列各项组成：

（1）综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。

前者指城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗澡等日常生活用水，后者则包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业、学校和机关办公楼等用水；

（2）工业企业生产用水和职工生活用水；

（3）消防用水；

（4）浇洒道路和绿地用水等市政用水；

（5）管网漏失水量及未预计水量。

在确定设计用水量时，应根据各种供水对象的使用要求及发展规划和现行用水定额，计算出相应的用水量，最后加以综合作为设计的依据。

（二）设计用水量的表示

1、平均日用水量

指规划年限内，用水量最多的一年的日平均用水量。

该值一般作为水资源规划和确定城市污水量的依据。

2、最高日用水量（Qd）

指用水量最多一年内用水量最多一日的总用水量。

该值一般作为给水取水与水处理工程规划和设计的依据。

3、最高日平均时用水量

指最高日用水的每小时平均用水量，实际上是对最高日用水量进行了单位换算。

4、最高日最高时用水量（Qh）

指用水量最多的一年内用水量最高日中用水量最大的一个小时的总用水量。

该值一般作为给水管网规划与设计的依据。

二、用水量定额

用水量定额是指不同的用水对象在设计年限内达到的用水水平。

（一）生活用水定额

生活用水定额指每人、每天的用水量，以L/（Cap•d）计。

影响生活用水定额的因素很多，如当地的水资源和气候条件、人民的生活水平、生活习惯、收费标准及办法、管理水平、水质和水压等因素有关。

1.居民生活用水定额和综合生活用水

居民生活用水定额包括城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕等日常生活用水，但是不包括居民在城市的公共建筑及公共设施中的用水（指各种娱乐场所、病馆、浴室、商场和机关办公楼等）。

综合生活用水定额包括了城市居民的日常生活用水和公共建筑及设施用水两部分的总水量，但不包括城市浇洒道路、绿地和市政等方面的用水。

设计时应根据当地国民经济、城市发展规划和水资源充沛程度，在现有用水定额基础上，结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。

如缺乏实际用水资料，则居民生活用水定额和综合生活用水定额可参照现行《室外给水设计规范》的规定。

2.工业企业职工生活及淋浴用水定额

工业企业职工生活及淋浴用水定额是指工业企业职工在从事生产活动时所消费的生活及淋浴用水量，以L/（Cap•班）计，设计时可按《工业企业设计卫生标准》的规定。

工业企业建筑与管理人员生活用水定额，一般可采用30～50L/（人•班），用水时间为8h，时变化系数为1.5～2.5；工业企业内工作人员的沐浴用水量可按《工业企业设计卫生标准》中的车间特征分级确定，一般采用40～60L/（人•班），延续供水时间为1h。

食堂等其他用水，可按照《建筑给水排水设计规范》中的有关定额取用。

（二）工业企业生产用水定额

工业生产用水一般是指工业企业在生产过程中的用水，包括直接冷却水、工艺用水（产品用水、洗涤用水、直接冷却水、锅炉用水）、空调用水等方面。

工业企业生产用水定额通常采用以下三种表示方法：

①以万元产值用水量表示。

②按单位产品用水量表示。

③按每台设备每天用水量表示。

可参照有关工业用水量定额。

生产用水量通常由企业的工艺部门提供。

在缺乏资料时，可参考同类型企业用水指标。

在估计工业企业生产用水量时，应按当地水源条件、工业发展情况、工业生产水平，预估将来可能达到的重复利用率。

（三）消防用水定额

建筑的一次灭火用水量应为其室内和室外消防用水量之和。

消防用水量、水压及延续时间等参数应按照国家现行标准《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等设计标准和规范中规定的数值确定。

（四）其他用水

浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定。

浇洒道路用水量一般为每平方米路面每次2.0~3.0L/（m2•d）。

大面积绿化用水量可采用1.0～3.0L/（m2•d）。

管网漏失水量可按最高日用水量的10%～12％计算;未预见水量是指给水设计中对难以预见的因素而保留的水量。

近似可将综合生活用水量、工业企业用水量、浇洒道路绿地用水量和管网漏失水量四项用水量之和的8%～12%作为预见用水量。

三、用水量变化

城市用水量逐日逐时都在变化，这种变化受诸多因素的影响，如生活用水量随着生活习惯、季节等变化；生产用水量则受生产工艺、生产计划等影响而变化。

为了计算给水系统各组成部分的设计流量，必须给出最高日用水量的变化规律。

（一）用水量变化系数

1.日变化系数

在一年中，每天用水量的变化可以用日变化系数表示，即最高日用水量与平均日用水量的比值，称为日变化系数，记作Kd，即：

（4-1）

式中Qd－最高日用水量，m3/d；

－平均日用水量，m3/d。

2.时变化系数

最高日用水量与该日平均时用水量的比值，叫做时变化系数，记作Kh，即：

（4-2）

式中Qh－最高日最高时用水量，m3/h；

－最高日平均时用水量，m3/h。

在缺乏实际用水资料情况下，最高日城市综合用水的时变化系数Kh宜采用1.2～1.6，大中城市的用水比较均匀，Kh值较小，可取下限，小城市可取上限或适当加大。

日变化系数Kd，根据给水区的地理位置、气候、生活习惯和室内给水排水设施完善程度，其值约为1.1～1.5，可根据《城市给水工程规划规范》（GB50282－98）选用。

（二）用水量变化曲线

在设计给水系统时，除了求出设计年限内最高日用水量和最高日的最高一小时用水量外，还应知道24h的用水量变化，以确定各种给水构筑物的大小，这种用水量变化规律，通常以用水量时变化曲线表示。

用水量变化曲线；2-二级泵站设计供水线；3-一级泵站设计供水线

四、用水量计算

城市总用水量的计算，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水:

居住区综合生活用水、工业企业职工生活用水、淋浴用水和生产用水、浇洒道路和绿地用水等市政用水以及未预见水量和管网漏失水量等。

由于用水集中且历时短暂，消防用水量不累计到总用水量中，仅作设计校核。

（一）最高日设计用水量计算

城市最高日设计用水量应包括以下几项：

1.生活用水量计算

（1）综合生活用水量

的计算

综合生活用水量包括城市居民生活用水量

和公共建筑用水量

，其中：

居民生活用水量

可按下式计算:

（m3/d）（4-3）

式

－设计期限内采用的最高日居民生活用水定额，L/（cap•d）；

-设计期限内规划人口数，cap。

公共建筑用水量

，可按下式计算:

（m3/d）（4-4）

式中

－某类公共建筑最高日用水定额；

－对应用水定额用水单位的数量（人、床位等）。

所以:

＝

+

综合生活用水量

也可直接按下式计算:

（m3/d）（4-5）

式中

一设计期限内城市各用水分区的最高日综合生活用水定额，L/（cap•d）；

－设计期限内城市各用水分区的计划用水人口数，cap。

一般情况下，城市应按房屋卫生设备类型不同，划分不同的用水区域，以分别选用用水量定额，使计算更准确。

城市计划人口数往往并不等于实际用水人数，所以，应按实际情况考虑用水普及率，以便得出实际用水人数。

（2）工业企业职工的生活用水和淋浴用水量

计算

（m3/d）（4-6）

式中

－各工业企业车间职工生活用水量定额，L/（cap•班）；

－各工业企业车间职工淋浴用水量定额，L/（cap•班）；

－各工业企业车间最高日职工生活用水总人数，cap；

－各工业企业车间最高日职工淋浴用水总人数，cap。

注意，

和

应计算全日各班人数之和，不同车间用水量定额不同时，应分别计算。

2.工业企业生产用水量

计算

（m3/d）（4-7）

式中

－各工业企业最高日生产用水量定额，m3/万元、m3/产品单位或m3/（生产设备单位•d）；

－各工业企业产值，万元/d，或产量，产品单位/d，或生产设备数量，生产设备单位；

－各工业企业生产用水重复利用率。

3.市政用水量计算

计算

（m3/d）（4-8）

式中

－城市浇洒道路用水量定额，L/（m2•次）；

－城市大面积绿化用水量定额，L/（m2•d）；

－城市最高日浇洒道路面积，m2；

－城市最高日浇洒道路次数；

－城市最高日大面积绿化面积，m2。

除上述各种用水量外，未预见水量及管网漏失水量，一般按上述各项用水量之和的18％～24％计算。

因此，设计年限内城镇最高日设计用水量为:

（m3/d）（4-9）

（二）最高日平均时和最高时用水量计算

1.最高日平均时用水量为：

（m3/d）（4-10）

2.最高日最高时设计用水量为：

（m3/d）（4-11）

或

（L/s）（4-12）

式中

－时变化系数；

－最高日设计用水量，m3/d。

由于各种用水的最高时用水量并不一定同时发生，因此不能简单将其叠加，一般是通过编制整个给水区域的逐时用水量计算表，从中求出各种用水按各自用水规律合并后的最高时用水量或时变化系数Kh，作为设计依据。

（三）消防用水量计算

由于消防用水量是偶然发生的，不累计到设计总用水量中，所以消防用水量

仅作为给水系统校核计算之用，

可按下式计算：

（4-13）

式中

、

－分别为同时发生火灾次数和一次灭火用水量，按国家现行《建筑设计防火规范》的规定确定

一、设计用水量计算例题

（一）

我国华北某地一工业区，规划居住人口10万人，用水普及率预计为100%，其中老市区人口8.2万人，新市区人口1.8万人；老市区房屋卫生设备较差，最高日综合生活用水量定额采用190L/（cap.d），新市区房屋卫生设备比较先进和齐全，最高日综合生活用水量定额采用205L/（cap.d）。

该工业区内设有职工医院、饭店、招待所、学校、娱乐商业等公共建筑。

居住区（包括公共建筑）生活用水量变化规模与现在某市实际统计资料相似，见课本P35的表2-5第

（2）项所列。

工业区有两个企业：

甲企业有职工9000人，分三班工作（0时、8时和16时），每班3000人，无一般车间，每班下班后需沐浴；乙企业有7000人，分两班制（8时和16时），每班3500人，无高温车间，每班有2400人沐浴，车间生产轻度污染身体。

生产用水量：

企业每日24000m3，均匀使用；乙企业每日6000m3，集中在上班后前4小时内均匀使用（工业企业职工生活用水量时变化曲线详见课本P31的图2-2）。

城市浇洒道路面积为4.5hm2，用水量定额采用1.5L/（m2•次），每天浇洒1次，大面积绿化面积6.0hm2，用水量定额采用1.5L/（m2•d）。

试计算该工业区以下各项用水量：

1、最高日设计用水量及逐时用水量；

2、最高日平均时和最高时设计用水量；

3、工业区所需消防用水量。

解：

（一）工业区最高日设计用水量及逐时用水量计算

1、生活用水量计算

（1）居住区综合生活用水量

Q1=（82000×190+18000×205）/1000=19270m3/d

根据表2-5第

（2）项逐时变化系数计算居住区（包括公共建筑）的各小时用水量并列于表2-5第（3）项内。

（2）工业企业职工生活用水量

职工生活用水量标准采用：

高温车间为35L/（人•班），一般车间为25L/（人•班），则甲、乙企业职工生活用水量：

Q2=（3×3000×35+2×3500×25）/1000=315+175=490m3/d

将图2-2中的变化系数，按班制分配于表2-5中的第（4）、（8）项，甲企业高温车间生活用水量按第（4）项变化系数计算，各小时用水量于表（5）项；乙企业一般车间生活用水量按第（8）项变化系数计算，各小时用水量列于表2-5第（9）项。

（3）工业企业职工沐浴用水量

职工沐浴用水量标准：

高温污染车间为60L/（人•班），一般车间为40L/（人•班），则甲、乙企业职工沐浴用水量：

、

Q3=（3×3000×60+2×2400×40）/1000=540+192=732m3/d

沐浴时间为下班后一个小时内，甲、乙企业职工沐浴用水量分别列于表2-5中第（6）、（10）项。

（4）工业企业生产用水量计算

工业企业生产用水量：

Q4=24000+6000=30000m3/d

甲企业24小时均匀使用水，则平均每小时用水量为1000m3；乙企业在上班后4小时内使用，按两班制计算，平均每小时用水量为750m3，分别列于表2-5中的第（7）、（11）项。

（5）市政用水量计算

Q5=（1.5×45000+2.0×60000）/1000=67.5+120=187.5m3/d

考虑到供水的安全可靠性，在设计时市政用水量一般放在用水高峰时段，市政用水量列于表2-5中第（12）项。

（6）管网漏损水量

管网漏失水量按前五项的10%计，即

Q6=10%（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）/1000

=10%×（19270+490+732+30000+187.5）

=5067.95m3/d

取Q6=5068m3/d

（7）未预见用水

未预见用水按前六项的9.09%计，即

Q7=9.09%（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6）/1000

=10%×（19270+490+732+30000+187.5+5068）

=5067.4m3/d

取Q7=5068m3/d

则未预见水量及管网漏失水量为10136m3/d。

在工程规模、施工质量和维护管理水平一定时，系统每小时漏失的水量与管网压力的0.5次方成正比；发生在每小时的未预见水量基本上随用水量的增加而增加。

综合考虑各因素的影响，未预见及管网漏失水量24小时均匀分配，较为经济合理，详见表2-5第（13）项。

因此，该工业区最高日设计用水量为：

Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7

=19270+490+732+30000+187.5+5068+5068

=60815.5m3/d

取Qd=60816m3/d

该工作区的用水量变化如表2-5第（14）、（15）项多列。

（二）最高日平均时设计用水量计算

最高日平均时设计用水量，按下式计算：

Qp=Qd/T=60816/24=2534m3/d

最高日最高时设计用水量，由表2-5第（14）项查出：

最高用水时发生在8~9时，Qh=3845.4m3/d，占最高日设计用水量的百分数为6.32%，则：

Kh=Qh/Qp=3845.4/2534=1.52

（三）工业区所需消防用水量

该工业区在规划年限内的人口为10万人，参照国家现行《建筑设计防火设计规范》确定消防用水量为35L/s，同时发生火灾次数为2次。

则该工业区所需消防用水量按下式计算：

Qx=Nxqx=35×2=70L/s

设计该工业区给水系统时作为消防校核计算的依据。

二、设计用水量例题

（二）

某城市位于江苏北部，城市近期规划人口20万人，规划工业产值为32亿元/年。

根据调查，该市的自来水用水普及率为85%，工业万元产值用水量为95m3（这里包括企业内生活用水量），工业用水量的日变化系数为1.15，城市道路面积为185hm2，绿地面积235hm2。

试计算该城市的近期最高日供水量至少为多少？

解：

1、综合生活用水量：

该市属于一分区中小城市，根据附件相似区域的用水水平，取居民的综合生活用水定额（最高日）的低限为220L/（人•d）。

最高日综合生活用水量为：

Q1=（200000×0.85×220）/1000=37400m3/d

2、工业企业用水量：

采用万元产值用水量估计。

该市的年工业用水量为：

Q2+Q3+Q4=95×320000=3.04×107m3/年

最高日工业用水量为：

〔（3.04×107）/365〕×1.15=95780m3/d

3、浇洒道路和绿地用水量：

浇洒道路用水量按2.0L/（m2•d）计算，浇洒道路用水量为：

Q5=（2×1850000）/1000=3700m3/d

浇洒绿地用水量按1.0L/（m2•d）计算，浇洒道路用水量为：

Q6=（1×2350000）/1000=2350m3/d

浇洒道路和绿地用水量计为：

3700+2350=6050m3/d

4、管网漏失水量：

取Q1～Q6的10%计算，即管网漏失水量为

Q7=（37400+95780+6050）×10%=13923m3/d

5、未预见用水量：

取Q1～Q7的8%计算，即管网漏失水量为

Q8=（37400+95780+6050+13923）×8%=12252m3/d

该城市近期最高日设计供水量为：

Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8

=37400+95780+6050+13923+12252=165405m3/d