《给水管网》毕业设计论文.docx
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《给水管网》毕业设计论文
辽宁大学
给水管网课程设计（论文）
题目：
某市开发区给水管网设计
学院：
土木建筑工程学院
专业班级：
给排水121班
学号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称：
教授
起止时间：
2015.12.21-2016.1.4
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：
土木建筑工程学院 教研室：
给排水教研室
学号
学生姓名
专业班级
给排水121班
课程设计（论文）题目
某市开发区给水管网设计
课程设计（论文）任务
本设计为某市新建开发区的给水管网设计及水力平差计算，最高日用水量30000m³/d，具体设计条件见任务书及图纸。
要求完成以下设计任务：
1、用水量计算及给水管网定线；
2、管段参数计算，分配流量，选定管径，确定控制点的水压等。
3、给水管网平差计算，同时校核是否满足消防时要求及事故时要求，确定配水厂水泵的流量和扬程。
4、绘制管网设计图并编制设计说明书。
上交设计资料：
（1）最高日最高时管网平差图1张；
（2）消防校核平差图1张；（3）事故校核平差图1张；（4）设计计算说明书1份。
指导教师评语及成绩
成绩评定表
成
绩
平时20%
计算书30%
图纸30%
答辩20%
合计
指导教师签字：
学生签字：
年月日
1工程概况
某市开发区需新建给水管网，该开发区位置见电子版地形图。
开发区规划人口3.5万，根据规划预测，最高日用水量30000m3/d。
供水水源为地表水，经处理后输入开发区，拟在开发区建一配水厂，配水厂泵站位置见电子版地形图上具体标注。
本设计是从配水厂泵站开始新建一给水管网项目。
该开发区最大冻土深度1.15米。
2设计内容和设计依据
2.1给水管网布置
（1）主干管应成环状布置。
（2）最少应为6环。
（3）边缘区域可布置成枝状管网。
2.2最高时管网平差计算
平差的目的是确定管径和配水厂泵站的水泵扬程。
（1）设计水量30000m3/d，用水时间24h，最不利点水压28m水柱。
（2）时变化系数1.45。
（3）因主要工业企业尚未入住，因此暂不考虑集中流量，按管长或面积分配流量即可。
2.3消防时管网校核计算
（1）按《建筑设计防火规范》确定火灾次数及消防用水量。
（2）最不利点消防水压10m水柱。
（3）着火点应设在最不利点和最远点。
（4）管道直径不小于100mm。
2.4事故时管网校核计算
（1）选择一条主干管出事故。
（2）事故时水量为最高时水量的70%。
（3）事故时水压同最高时。
2.5方案确定
（1）按最高时平差及校核计算所确定的管径作为管网的设计管径。
（2）按最高时平差及校核计算中最大的泵站扬程作为泵站的设计扬程。
2.6绘制本设计任务书中指定的图纸并编制设计说明书
3给水管网设计计算
3.1用水量计算
依据最高日用水量变化曲线，计算管网设计用水量。
最高日最高时用水量按公式（3-1）计算：
（3-1）
式中，Qh—最高日最高时用水量（m3/h）；
Kh—时变化系数，有用水量变化曲线时，根据用水量变化曲线求出，无用水量变化曲线时，按《室外给水设计规范》规定确定。
本设计中按设计任务书要求取值。
Qd—最高日用水量（m3/d）；
T—用水时间（h）。
3.2给水管网的布置与定线
给水管网布置与定线的原则和要求
（1）根据城市规模及用水的重要程度考虑给水管网是环状网、枝状网还是枝状与环状结合型的管网布置形式。
一般小城镇，用水安全性要求不高的可考虑枝状管网，但应考虑将来连成环状网的可能。
中等以上城市，一般应布置成环状管网。
建设初期可考虑枝状与环状结合型的管网布置形式。
（2）从泵站到大用户或管网间应有二条以上的主干管。
（3）从泵站到管网控制点（最不利点）间的管道应适当增大，以减少泵站扬程。
（4）给水管道应沿道路敷设，一般应敷设在人行道下。
（5）管道的埋深应在冰冻线以下。
（6）城市配水管道应设置室外消火栓，间距应小于120m。
（7）管道材质：
城市配水管道常用材质有：
球墨铸铁管、PE给水管、UPVC管、钢管、预应力钢筋混凝土管等。
根据经济性、技术性、使用年限及施工难易程度等因素选择管材。
一般当管道直径DN≤300mm时，应优先选择PE给水管。
当管道直径DN＞300mm时，应优先选择球墨铸铁管给水管。
有特殊要求（如高压、高温等）和泵站厂区管道应考虑钢管。
输水管道可考虑预应力钢筋混凝土管、球墨铸铁管。
本设计采用球墨铸铁管给水管。
管网平面布置如图3-1。
图3-1管网平面布置图
3.3设计参数计算
1.计算管道长度
按给水管道平面布置的长度确定。
2.计算比流量
为简化计算而将除去大用户集中流量意外的用水量均匀分配在全部有效干管长度上，由此计算出的单位长度干管承担的供水量。
按长度比流量计算，见公式（3-2）。
（3-2）
式中，qs—按管段配水长度分配沿线流量的比流量[L/（s·m）]；
l—各管段沿线配水长度（m）；
q—各集中用水户的集中流量（L/s）；
L/（s·m）
3.计算管段沿线流量
沿线流量等于干管有效长度与比流量的乘积，见公式（3-3）。
（3-3）
式中，ql—按管段配水长度分配沿线流量的比流量[L/（s·m）]；其它同（3-2）。
在按管长分配沿线流量时，配水长度不一定是实际管长。
两侧无配水的输水管，配水长度为零；单侧配水的管段，配水长度取其实际长度的一半；两侧全部配水的管段，配水长度等于实际长度。
最高时管段沿线流量表见表3-1。
表3-1最高时各管段的沿线流量计算表
管段编号
管段长度/m
管段配水长度/m
比流量/L/（s.m）
管段沿线流量/L/s
[1]
828
0
0.0391
0.00
[2]
941
471
18.42
[3]
772
386
15.09
[4]
1057
529
20.68
[5]
601
301
11.77
[6]
926
926
36.21
[7]
882
882
34.49
[8]
683
342
13.37
[9]
1163
1163
45.47
[10]
770
770
30.11
[11]
992
992
38.79
[12]
1466
733
28.66
[13]
1099
1099
42.97
[14]
1182
1182
46.22
[15]
976
488
19.08
[16]
709
554
21.66
[17]
797
797
31.16
[18]
631
631
24.67
[19]
363
363
14.19
[20]
480
240
9.38
合计
17318
12849
502.40
4.计算节点流量
节点流量是从沿线流量计算得出的并且加设是在节点集中流出的流量。
按照水力等效原则，将沿线流量一分为二，分别加载管段两端的节点上，即任一节点的节点流量等于与该节点相连的各管段的沿线流量总和的一半，如公式（3-4）所示。
（3-4）
式中，qi—节点i的节点设计流量[L/（s·m）]；其它同（3-3）。
其中，集中流量可直接加载所处的节点上；供水泵站或水塔的供水流量也应从节点处进入管网系统。
最高时节点设计流量见表3-2。
表3-2最高时节点设计流量计算表
节点编号
沿线流量（L/s）
供水流量（L/s）
节点流量/（L/s）
1
0
503
-503
2
15.10
15.10
3
34.86
34.86
4
35.13
35.13
5
17.03
17.03
6
42.95
42.95
7
77.38
77.38
8
74.81
74.81
9
35.62
35.62
10
25.16
25.16
11
54.99
54.99
12
51.03
51.03
13
26.57
26.57
14
7.10
7.10
15
4.69
5.28
合计
502.42
503
0.00
5.管段设计流量分配计算
管段设计流量时确定管段直径的主要依据。
求得节点流量后，可根据节点流量连续性方程，进行管网的流量分配，分配到个管段的流量已经包括了沿线流量和转输流量。
流量分配应遵循以下原则：
（1）从水源或多个水源出发进行管段设计流量计算，按水流最短线路流向节点的原则拟定水流方向；
（2）当向两个或两个以上方向分配设计流量时，要向主要供水方向或大用户用水分配较大的流量，向次要用户分配较少的流量；
（3）顺主要供水方向延伸的几条平行干管所分配的计算流量应大致接近；
（4）每一节点满足进、出流量平衡。
6.管段直径的确定
根据管段分配的流量，确定管径，应符合经济流速的要求（表3-3）和消防要求。
管径与设计流量的关系见公式（3-5）：
（3-5）
式中，D—管段管径（m）；
q—管段计算流量（m3/s）；
A—管段过水断面面积（m2）；
v—设计流速（m/s）。
表3-3平均经济流速与管径的确定
管径（mm）
平均经济流速（m/s）
D=100～400
D≥400
0.6～0.9
0.9～1.4
初分配流量及设计管径计算见表3-4。
表3-4初分配流量及设计管径计算表
管段编号
初分配流量（L/s）
经济流速（m/s）
计算管径（mm）
设计管径D（mm）
[1]
503
1.4
676.5
700×2
[2]
244
1.4
471.2
450
[3]
115.46
0.9
404.3
400
[4]
39.49
0.8
250.8
250
[5]
243.9
1.4
471.1
450
[6]
93.68
0.9
364.1
350
[7]
40.84
0.8
255.0
250
[8]
22.46
0.7
202.2
200
[9]
120.95
0.9
413.8
400
[10]
100
0.9
376.2
350
[11]
25
0.7
213.3
200
[12]
[13]
80
37.25
0.8
0.8
356.9
243.5
400
250
[14]
41.03
0.9
241.0
250
[15]
11.84
0.7
146.8
150
[16]
54.84
0.8
295.5
300
[17]
30
0.7
233.7
250
[18]
20
0.7
190.8
200
[19]
7.1
0.6
122.8
100
[20]
5.28
0.6
105.9
100
3.4管网平差和校核计算
1.设计工况计算
城市配水管网应按最高日最高时供水量与设计水压进行水力平差计算。
最高日最高时供水量见公式3-1中用水量计算结果；城市管网的设计水压一般按控制点满足28m水柱考虑。
本设计中采用哈代-克罗斯算法手算。
计算过程如下：
（1）根据
初步分配个管段流量qij；
（2）根据初分流量qij，按界限流量选择各管段直径Dij；
（3）计算各管段水头损失hij；
（4）计算每环闭合差
，验证是否满足计算精度要求，即判断每环
＜0.5m；
（5）如每环均满足计算精度条件，则qij所求，根据此qij计算各管段hij，计算水泵扬程等，计算结束。
（6）如有任一环不满足计算精度的条件，说明初分流量qij有误差，需要进行流量校正，计算每环校正流量△qi，各管段流量qij要按△qi校正流量，得到新的管段流量qij+△qs-△qn，回到第（3）步重新计算，直到每环均满足计算精度要求为止。
最高日最高时管网平差计算表见表3-5。
表3-5给水管网平差水力计算表
环号
管段编号
s
管段扬程he
流量初分配
q（L/s）
h（m）
s|q|0.852
1
[2]
59.76
0.00
244
2.50
17.97
[5]
38.17
0.00
-243.9
2.80
11.47
[6]
199.96
0.00
93.68
2.49
26.59
[9]
131.07
0.00
-120.95
-2.62
21.67
5.16
77.70
-35.88
2
[3]
87.00
0.00
115.46
-1.60
13.83
[6]
199.96
0.00
-93.68
2.49
26.59
[7]
980.49
0.00
40.84
2.63
64.28
[10]
166.27
0.00
-100.00
-2.34
23.38
1.18
128.08
-4.98
3
[4]
1175.03
0.00
39.49
2.96
74.86
[7]
980.49
0.00
-40.84
-2.63
64.28
[8]
2250.86
0.00
22.46
1.99
88.66
[11]
3269.18
0.00
-25.00
-3.53
141.09
-1.20
368.89
1.76
4
[9]
131.07
0.00
120.95
2.62
21.67
[12]
165.21
0.00
-80
-1.54
19.21
[13]
1221.72
0.00
37.25
2.76
74.06
[16]
324.35
0.00
-54.84
-1.50
27.34
2.34
142.27
-8.90
5
[10]
166.27
0.00
100
2.34
23.38
[13]
1221.72
0.00
-37.25
2.76
74.06
[14]
1313.99
0.00
41.03
-3.55
86.49
[17]
886.00
0.00
-30
-1.34
44.66
0.21
228.59
-0.49
6
[11]
3269.18
0.00
25
3.53
141.09
[14]
1313.99
0.00
-41.03
3.55
86.49
[15]
13056.56
0.00
11.84
-3.53
298.07
[18]
2079.49
0.00
-20
-1.48
74.21
2.06
599.85
-1.86
续表3-5
第一次平差
第二次平差
q（L/s）
h（m）
s|q|0.852
q（L/s）
h（m）
s|q|0.852
208.12
3.27
15.69
229.95
3.93
17.08
-279.78
-3.61
12.89
-257.95
-3.10
12.03
62.78
1.19
18.91
76.95
1.73
22.49
-147.93
-3.81
25.73
-119.51
-2.56
21.45
-2.96
73.22
-0.01
73.05
21.83
0.06
110.48
1.47
13.32
118.14
1.67
14.10
-98.66
-2.74
27.80
-112.84
-3.52
31.16
35.86
2.06
57.53
44.15
3.03
68.70
-104.49
-2.54
24.27
-88.89
-1.88
21.15
-1.74
122.92
-0.70
135.11
7.66
2.79
41.25
3.21
77.70
40.62
3.11
76.68
-34.09
-1.88
55.11
-42.39
-2.81
66.35
20.70
1.71
82.70
20.06
1.62
80.54
-21.38
-2.64
123.48
-22.31
-2.86
128.07
0.40
339.00
-0.94
351.64
-0.63
1.44
147.93
3.81
25.73
119.51
2.56
21.45
-88.90
-1.87
21.01
-95.48
-2.13
22.33
28.85
1.72
59.56
30.20
1.87
61.94
-63.74
-1.98
31.07
-70.32
-2.38
33.79
1.68
137.37
-0.07
139.51
-6.59
0.29
104.49
2.54
24.27
88.89
1.88
21.15
-28.85
-1.72
59.56
-30.20
-1.87
61.94
42.39
3.77
88.93
34.15
2.53
73.97
-30.49
-1.38
45.28
-38.43
-2.12
55.16
3.21
218.05
0.42
212.21
-7.94
-1.06
21.38
2.64
123.48
21.05
2.56
121.84
-42.39
-3.77
88.93
-34.15
-2.53
73.97
9.98
2.57
257.76
10.28
2.72
264.36
-21.86
-1.75
80.03
-21.56
-1.71
79.10
-0.31
550.21
1.05
539.26
0.30
-1.05
续表3-5
第三次平差
第四次平差
q（L/s）
h（m）
s|q|0.852
q（L/s）
h（m）
s|q|0.852
230.02
3.93
17.08
230.95
3.96
17.14
-257.88
-3.10
12.03
-256.95
-3.08
11.99
74.23
1.62
21.81
74.30
1.62
21.83
-119.74
-2.57
21.49
-118.34
-2.52
21.27
-0.13
72.41
-0.02
72.23
0.94
0.13
118.20
1.67
14.11
119.07
1.69
14.19
-110.11
-3.36
30.52
-110.18
-3.36
30.54
45.49
3.21
70.47
45.49
3.21
70.46
-85.05
-1.73
20.36
-84.15
-1.70
20.18
-0.22
135.46
-0.17
135.38
0.87
0.67
42.06
3.32
79.00
42.94
3.45
80.40
-43.73
-2.98
68.14
-43.72
-2.98
68.13
21.51
1.84
85.45
22.39
1.98
88.42
-21.92
-2.77
126.16
-20.85
-2.52
120.89
-0.59
358.74
-0.07
357.84
0.88
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