给水排水管网设计要点.docx
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给水排水管网设计要点
给水排水管网系统课程设计
学生学号：
201001042
学生姓名：
杨招明
指导老师：
王宝山
兰州交通大学环境与市政工程学院给水排水系
给水管网课程设计说明书
一、设计题目：
甘肃省礼县城区室外给水排水管网设计
二、设计的目的与任务
给水管道设计的目的是巩固所学课程内容并加以系统化，联系工程实际树立正确的设计思想，培养分析具体问题并解决问题的能力，学会编写课程设计说明书、使用规范、查询资料和运用设计手册机器其他工具书，提高计算机水平和绘图能力。
给水管网设计的任务就是根据给出的各项原始资料和数据计算用水量，选择给水系统进行管网水力计算，确定水塔或水池调节容积，并将计算结果用文字与图纸表达说明。
三、设计内容
1、计算最高日用水量
2、计算最高时秒流量
3、选择给水系统进行管网及输水管定线
4、进行管网水力计算
5、确定水塔或水池调节容积
6、确定二级泵站扬程和设计流量
四、设计原始资料
1、县城平面图
该县城为我国西北地区一小县城，城内有工厂数家及部分公共建筑。
居民区居住人口在规划期内近期按292人／公顷设计，远期按342人/公顷考虑。
最高建筑为六层楼，室内有给排水设备，无淋浴设备，给水普及率为近期85%，远期90%。
居住区时变化系数为Kh为1.5。
2、用户对水量、水压要求一览表
序号
用水单位名称
近期用水量（m3/d）
远期用水量（m3/d）
每日班次
时变化系数
水压要求
（Kg/cm2）
生产
生活
生产
生活
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
化肥厂
磷肥厂
化工厂
发电厂
橡胶厂
陶瓷厂
汽修厂
水泵厂
仪表厂
洗煤厂
400
350
400
500
200
250
300
200
200
400
25
25
30
30
35
30
35
20
20
35
500
450
500
550
300
350
400
350
300
500
35
40
50
45
45
50
45
35
35
45
2
2
3
3
2
1
2
3
1
2
1.8
1.4
1.5
1.7
1.3
1.3
1.9
1.2
2.0
1.4
2.0
2.0
1.6
1.2
1.8
1.2
1.8
2.0
1.2
1.6
注：
每班8小时
3、浇洒道路用水：
60m3/d，绿地用水：
140m3/d，
4、未预见水量按最高日用水量的15～25%计算。
5、消防用水量、水压及延续时间按规范要求确定。
6、该区地表水污染严重，水质不好，故近期不考虑采用地表水作为水源。
7、气象资料
（1）主导风向：
夏季东南风，冬季东北风
（2）年最高温度39℃，年最低温度-8℃
（3）年平均降雨量：
800mm
（4）最大积雪深度0.4m，最大冰冻深度1.0m
（5）土壤性质：
（最低处）
0.4m-0.8m垦殖土
0.8m-3.8m粘沙土
3.8m-8m中沙及砂石
（6）地下水位深度：
10.0m（最浅）；
地下坡度：
0.2％
（7）地震等级：
中国地震划分为七级地震区
（8）该县城暴雨强度公式
（9）地面径流系统φ＝0.31；0.38；0.40；0.45；0.50
（10）地基承载力2.0Kg/cm2
（11）可保证二级负荷供电
8、地面水系：
（1）最高水位31.5
（2）最低水位27.5
（3）常水位29.0
9、材料来源及供应：
本地区自产砖、混凝土及混凝土管。
5、设计技术参数
1.用水量确定
2.给水系统的选择和管网定线
3.最高时工况设计节点流量、管段流量及管径、管材的选择
4.最高时工况管网水力计算
给水管网课程设计计算书
（一）用水量计算
1.居民用水量计算
按街道建筑层次及卫生设备情况，肯据规范采用最高日每人每日综合生活用水，用加权平均计算出居民区的每人每日用水量，并应用下列公式计算出居民区的最高时流量Q1。
居民用水量计算
街区编号
面积
近期人口
远期人口
近期用水量Q（m3/d）
远期用水量Q（m3/d）
1
1.11
324
379
58.32
68.22
2
2.03
593
695
106.74
125.10
3
0.183
54
63
9.72
11.34
4
1.04
304
356
54.72
64.08
5
2.1
614
719
110.52
129.42
6
1.13
331
388
59.58
69.84
7
0.703
206
241
37.08
43.38
8
1.5
438
513
78.84
92.34
9
1.61
470
551
84.6
99.18
10
1.23
360
421
64.8
75.78
11
1.8
526
616
94.68
110.88
12
0.6
176
206
31.68
37.08
13
2.27
663
777
119.34
139.86
14
1.56
456
534
82.08
96.12
15
1.24
362
423
65.16
76.14
16
2.12
620
725
111.6
130.50
17
2.45
716
838
128.88
150.84
18
2.36
690
808
124.2
145.44
19
2.03
593
695
107.926
126.49
20
1.83
535
626
96.3
1126.68
21
1.88
549
643
98.82
115.74
22
2.87
839
982
151.02
178.724
∑
35.6546
10419
12199
1876.606
2086.684
------时变化系数，取1.5；
------最高日每人每日综合用水量定额，180L/（cap·d）；
----设计年限内城市各用水区的计划用水人口数，cap；
----用水普及率，近期取85%，远期取95%；
近期
=292人/公顷
35.6546公顷=10412人
最高时
=1.5
292
10419
0.85/86400=45.00L/S
2.工业企业用水量
工厂作为集中流量，根据所提供的最高日平均流量及工作班次，变化系数，确定近期单位最大秒流量。
用水单位
生产（m3/d）
生活（m3/d）
班次
时变化化系数
平均时（m3/h）
最高时（m3/h）
最高时秒流量（L/s）
化肥厂
400
25
2
1.8
26.56
47.81
13.3
磷肥厂
350
25
2
1.4
23.44
32.82
9.12
化工厂
400
30
3
1.5
17.92
26.88
7.47
发电厂
500
30
3
1.7
22.08
37.54
10.43
橡胶厂
200
35
2
1.3
14.69
19.1
5.31
陶瓷厂
250
30
1
1.3
35
45.5
12.64
汽修厂
300
35
2
1.9
20.94
39.79
11.05
水泵厂
200
20
3
1.2
9.17
11
3.06
仪表厂
200
20
1
2
27.5
55
15.28
洗煤厂
400
35
2
1.4
21.19
29.67
8.24
∑
218.49
345.11
95.9
所以近期单位最大秒流量
Q2近=95.9L/s。
远期单位最大秒流量
用水单位名称
远期（m3/d）
每日班次
时变化系数
平均时
（L/s）
最高时（m3/h）
最高时秒流量（L/s）
生产
生活
化肥厂
500
35
2
1.8
33.44
60.19
16.72
磷肥厂
450
40
2
1.4
30.63
42.88
11.91
化工厂
500
50
3
1.5
22.92
34.38
9.55
发电厂
550
45
3
1.7
24.79
42.15
11.71
橡胶厂
300
45
2
1.3
21.56
28.03
7.79
陶瓷厂
350
50
1
1.3
50.00
65.00
18.06
汽修厂
400
45
2
1.9
27.81
52.84
14.68
水泵厂
350
35
3
1.2
16.04
19.25
5.35
仪表厂
300
35
1
2
41.88
83.75
23.26
洗煤厂
500
45
2
1.4
34.06
47.69
13.25
4200
425
303.13
476.15
132.26
Q2远=132.26L/s。
2.市政用水量Q3及未预见用水量Q4
浇洒道路用水=q4a×N4×af4a=60m3/d
绿地用水=q4b×N4b=140m3/d
Q3=60m3/d+140m3/d=210m3/d=2.31L/s
Q4近=20%×（Q1+Q2近+Q3）=28.64L/s
Q4远=20%（Q1+Q2远+Q3）=36.45L/s
3.最高时用水量
Qh近=Q1＋Q2近＋Q3＋Q4近=171.85L/s
Qh远=Q1＋Q2远＋Q3＋Q4远=231.42L/s
4.水厂供应70%
70%×171.85=120.30L/s
其余由高位水池供应
171.85-120.30=51.57L/s
（2）选择给水系统及输水管定线
1、根据县城平面图、地形、水体、街坊布置情况，绘制等高线。
2、用水厂和高位水池联合供水。
3、进行管网及输水管定线，对管段、节点进行编号；将管网模型化并绘制管网图。
4、管段配水长度确定原则：
两侧供水等效管长等于实际管长，单侧供水等效管长等于实际管长的一半，两侧不供水等效管长为零。
（3）计算最高时工况点下节点流量，管段设计流量，确定管段直径
1.计算比流量
qs=
=
=0.029L/（s·m）
2.计算沿线流量
ql1-2=qs·l1-2=9.35L/s
ql2_3=qs·l2_3=9.50L/s
ql1_4=qs·l1_4=6.17L/s
ql2_5=qs·l2_5=11.27L/s
ql3_6=qs·l3_6=6.88L/s
ql4_5=qs·l4_5=11.83L/s
ql5_6=qs·l5_6=9.20L/s
ql4_7=qs·l4_7=8.12L/s
ql5_8=qs·l5_8=7.32L/s
ql7_8=qs·l7_8=7.88L/s
3.计算节点流量
集中流量可以直接加到所位于的节点处；沿线流量一分为二，分别加到两端节点上；供水泵站或高位水池的供水流量也应从节点进入管网系统，其与用水流量方向不同，应作为负流量。
节点设计原则：
有集中流量处，管道连接处，在一定的距离上。
最高时集中用水量
集中用水用户名称
化肥厂
磷肥厂
化工厂
发电厂
橡胶厂
集中用水流量（L/s）
13.30
9.12
7.47
10.43
5.31
所处节点编号
7
6
7
2
7
集中用水用户名称
陶瓷厂
汽修厂
水泵厂
仪表厂
洗煤厂
集中用水流量（L/s）
12.64
11.05
3.06
15.28
8.24
所处节点编号
4
6
2
1
6
节点设计流量计算
节点编号
集中流量
沿线流量（1/2）
供水流量
节点流量
1
15.28
7.26
22.54
2
13.49
10.06
23.55
3
0
7.36
7.36
4
12.64
10.84
－51.57
－28.09
5
0
18.81
18.81
6
28.41
7.04
－120.30
－84.85
7
26.08
7.00
33.08
8
0
7.60
7.60
4.按照既定流量平衡条件，依据供水经济性和安全可靠性初步分配各管段设计流量。
（1）从水源或者多个水源（指供水泵站或水塔等在最高时供水的节点）出发进行管段设计流量的分配，使供水流量沿较短的激励扩散到;l整个管网的所有的较短上去，这一原则体现了供水的目的性。
（2）在遇到要向两个或两个以上方向分配设计流量时，向主要供水方向（如通向密集用水区或大用户管段）分配较多流量，想次要供水方向分配较少的流量，这一原则体现了供水的经济学。
（3）确定两条或两条以上的平行的主要供水方向，并且在平行的主要方向上分配相接近的交大流量，垂直主要供水方向的管段上也要分配一定流量，的、使得当主要供水方向上管段损坏时，流量可通过这些管段绕道通过，这一原则体现了供水的可靠性。
管段设计流量初分配结果：
管段编号
初分流量（L/s）
初选管径（mm）
1
`10.10
200
2
5.09
200
3
32.64
350
4
8.36
200
5
12.45
200
6
16.82
250
7
72.41
400
8
12.27
200
9
20.81
300
10
28.41
350
最高时工况点下管网水力计算
1.采用哈代-克洛斯平差方法，进行管网水力计算，得出各段实际流量、水头损失、管段流速及格节点压力水头、自由水压。
1）采用Excel表格平差，水头损失采用海曾威廉公式计算，允许比合差0.5m，家定
（1）为控制点。
平差：
第一次平差
环1
s
q
h
nsq0.852
q
h
nsq0.852
1
1231.01
10.1
0.247
45.455
6.350
0.104
30.610
3
106.42
32.64
0.188
10.675
28.890
0.150
9.621
-4
1482.67
8.36
-0.210
46.602
12.487
-0.442
65.595
6
524.83
16.82
0.271
29.927
9.480
0.093
18.361
0.497
132.659
-0.093
?
q
-3.749
环2
s
q
h
nsq0.852
q
h
nsq0.852
-2
906.28
5.09
-0.051
18.664
4.712
-0.044
17.480
-5
1811.42
12.45
-0.537
79.936
12.072
-0.507
77.868
7
41.45
72.4
0.320
8.197
72.774
0.323
8.233
4
1482.67
8.36
0.210
46.602
8.737
0.228
48.387
-0.057
153.400
-0.0002
?
q
0.377
环3
s
q
h
nsq0.582
q
h
nsq0.852
-6
524.83
16.82
-0.271
29.927
9.480
-0.093
18.361
9
288
21.35
0.231
20.122
24.939
0.309
22.971
10
63.07
28.41
0.086
5.621
31.999
0.107
6.220
-8
2139.47
11.73
-0.568
89.740
8.140
-0.288
65.737
-0.521
145.411
0.033
3.589
平差结果如下：
管段编号
管径（mm）
实际流量（L/s）
水头损失（m）
节点编号
压力水头（m）
自由水头（m）
地面标高（m）
1
200
6.35
0.10
1
62.80
28.00
34.80
2
200
4.71
0.04
2
62.70
28.98
33.72
3
350
28.89
0.15
3
62.66
29.26
33.40
4
200
12.48
0.44
4
62.22
28.33
33.89
5
200
12.07
0.50
5
61.72
28.98
32.74
6
250
9.48
0.094
6（水泵）
61.22
30.27
30.95
7
400
72.78
0.32
7
61.13
29.53
31.60
8
200
8.14
0.29
8
60.81
29.99
30.82
9
300
24.94
0.31
10
350
31.10
0.11
0
250
28.90
0.56
9（水池）
-3.84
65.5
固由表可知水泵扬程为30.27m，流量为120.3L/s，
2）控制点的确定
在水里分析时，首先假定
（1）为控制点，经过水力计算，节点
（1）满足控制点要求，，固确定
（1）为控制点。
2.确定高位水池位置及水泵扬程、水泵型号及水泵台数
水泵扬程为28.98m，供水流量120.3L/s，据查表
可选型号为12Sh水泵两台（一用一备）
（五）管网校核
1.消防时校核
（1）该县人口小于25000人，查城镇，居民区室外消防用水量表知同一时间火灾次数为1次，一次灭火用水量为15L/s。
通过管网水力分析知，该管网的控制点在节点
（1）处，故将火灾发生点位置确定为节点
（1），其用水量增加15L/s，故为37.54L/S。
（2）火灾流量全部由二级泵站供给，故节点（6）流量为99.85L/S。
（3）采用水头校核法校核：
因为此时水泵已经选定，可以认为水源（6）为定压节点，经过泵站提升进入管网。
由水利分析得出各节点自由水压均大于低压消防10m的自由水压要求。
（4）按上述要求求重新初分流量，再进行管网平差。
流量初分及平差
第一次平差
环1
s
q
h
nsq0.852
q
h
nsq0.852
1
1231.01
3.1
0.027
16.616
0.296
0.0003
2.246
3
106.42
40.64
0.282
12.867
37.836
0.247
12.107
-4
1482.67
10.36
-0.312
55.946
15.436
-0.655
78.584
6
524.83
18.82
0.334
32.933
15.705
0.239
28.229
0.331
118.363
-0.167
?
q
-2.803
环2
s
q
h
nsq0.852
q
h
nsq0.852
-2
906.28
10.09
-0.182
33.436
7.817
-0.113
26.901
-5
1811.42
17.45
-1.004
106.578
15.177
-0.775
94.630
7
41.45
82.4
0.407
9.152
84.672
0.428
9.367
4
1482.67
10.36
0.312
55.946
12.632
0.451
66.246
-0.466
205.113
-0.008
?
q
2.272
环3
s
q
h
nsq0.582
q
h
nsq0.852
-6
524.83
18.82
-0.334
32.933
15.705
-0.239
28.229
9
288
26.81
0.353
24.431
27.120
0.361
24.671
10
63.07
34.41
0.122
6.617
34.720
0.125
6.668
-8
2139.47
6.27
-0.178
52.628
5.959
-0.162
50.399
-0.036
116.610
0.084
0.310
平差结果：
管段编号
管径（mm）
实际流量L/s
水头损失
节点编号
压力水头
自由水头
地面标高
1
200
0.3
0.000359
1
62.36
27.56
34.8
2
200
7.82
0.11
2
62.36
28.64
33.72
3
350
37.84
0.25
3
62.47
29.07
33.4
4
200
15.44
0.65
4
62.22
28.33
33.89
5
200
15.18
0.78
5
61.57
28.83
32.74
6
250
15.7
0.24
6水泵
62.35
31.4
30.95
7
400
84.67
0.43
7
62.11
30.51
31.6
8
200
5.96
0.16
8
62.54
31.72
30.82
9
300
27.12
0.36
10
350
31.1
0.12
0
250
34.72
0.56
9水池
控制点的自由水头大于10米，固说明该管网满足消防校核。
2.最大转输校核
管网用水量按最高用水量的30%计算，二级泵站工会了按最高日的平均时（120.3L/S）计算，高位水池进水量为68.74L/S，采用水头校核法，将水塔所在节点
（1）作为定压节点，通过水压分析，得到各节点水压，判断水头高度是否满足要求。
按上述要求重新初分流量，在进行管网平差
第一次平差
第二次平差
环1
s
q
h
nsq
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