给水排水管网系统课程设计例题.docx
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给水排水管网系统课程设计例题
第1节设计任务及设计资料
一、设计任务
陕西关中地区A县城区给水管网初步设计
二、设计资料
1.本给水管网设计为陕西关中地区A县城区的给水系统，主要服务对象为县城镇人口生活和工业生产用水；
2.城区建筑物按六层考虑。
土壤冰冻深度在地面以下0.5m；
3.设计区2010年现状人口95800人，人口机械增长率为5‰，设计水平年为2020年。
供水普及率100％；
4.城区工业企业生产.生活用水，见“工业企业用水量资料”（如下）。
城区居民综合生活用水逐时变化见“用水量逐时变化表”（如下）。
工业企业生产生活用水资料
厂名
生产用水
职工生活用水
日用水量m3/d
逐时变化情况
班制
总人数
热车间人数
每班淋浴人数
污染程度
A厂
3000
均匀
三班制
（6点起）
3000
600
600
一般
B厂
2500
均匀
二班制（7点起）
1000
200
400
一般
C厂
1500
均匀
三班制
（7点起）
900
0
200
一般
合计
7000
注：
企业内职工生活用水按均匀考虑，淋浴时间在下班后一小时
综合生活用水逐时变化表
时间
占全天用水量%
时间
占全天用水量%
时间
占全天用水量%
0
～1
0.36
8
～9
5.87
16
～17
5.28
1
～2
0.36
9
～10
6.10
17
～18
5.69
2
～3
0.35
10
～11
5.78
18
～19
7.05
3
～4
0.44
11
～12
6.04
19
～20
6.11
4
～5
2.15
12
～13
5.60
20
～21
2.45
5
～6
5.42
13
～14
5.12
21
～22
2.42
6
～7
7.11
14
～15
5.34
22
～23
1.20
7
～8
7.81
15
～16
5.38
23
～24
0.57
三、设计内容
1.水量计算；
2.管网定线与平面布置；
3.水力计算；
4.制图与设计说明；
5.水泵初步选型与调度方案设计。
四、参考资料
1.给水排水手册设计第三册《城镇给水》
2.给水排水设计手册第一册《常用资料》
3.给水排水设计手册第十册《器材与装置》
4.给水排水设计手册第十一册《常用设备》
5.《室外给水设计规范》GB50013-2006
6.《建筑设计防火规范》GB50016-2006
7.水源工程与管道系统设计计算
8.给水工程（第四版教材）
第二节给水管网布置及水厂选址
该县城的南面有一条自东向西流的水质充沛，水质良好的河流，经勘测和检验，可以作为生活饮用水水源。
该县城地势比较平坦没有太大的起伏变化。
县城的街区分布比较均匀，县城中各工业、企业等用户对水质和水压无特殊要求，因而采用同一给水系统。
县城给水管网的布置取决于县城的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。
考虑要点如下：
①干管延伸方向应和二级泵站到大用户方向一致，干管间距采用500～800m
②干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为800～1000m左右
③干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过
④干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度
⑤力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用
输水管线走向符合城市和工业企业的规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。
城市的输水管和配水管采用球墨铸铁管。
配水管网共设6个环。
在河流上游距离河流约1000m处建一地表净水厂，水厂处不受洪水威胁；水
水厂所处位置不占良田，考虑到远期发展，水厂的面积留有余地；水厂距离城区较近，交通便利，靠近电源，市政管网完善
第三节给水管网设计计算
一、设计计算
1.最大日用水量计算
（1）综合生活用水量计算：
该县为陕西中小城市，城市分区为二区，查《给水工程（第四版教材）》522页附表1（b），取最高日用水定额为170L/cap·d
城区居民设计年限内人口：
N=95800×（1+5‰）10≈100700cap
则最高日综合生活用水量：
Q1=qNf=170×100700×100%×10-3=11719（m3/d）
式中：
q—最高日生活用水量定额，m³/（d·人）
N—设计年限内计划人口数
f—自来水普及率，%
（1）工业企业职工生活用水量计算：
由给水排水手册设计第三册《城镇给水》得，热车间设计用水量取35L/cap·d，一般车间设计用水量取25L/cap·d
A厂热车间：
35×600=21000（L/d）
一般车间：
25×2400=60000（L/d）
共：
21000+60000=81000（L/d）=81（m3/d）
B厂热车间：
35×200=7000（L/d）
一般车间：
25×800=20000（L/d）
共:
7000+20000=27000（L/d）=27（m3/d）
C厂共:
25×900=22500（L/d）=22.5（m3/d）
（2）工业企业职工沐浴用水量计算：
由给水排水手册设计第三册《城镇给水》得，热车间设计用水量取60L/cap·班，一般车间设计用水量取40L/cap·班
A厂热车间：
60×600=36000（L/d）=36（m3/d）
一般车间：
400×3×40=48000（L/d）=48（m3/d）
共：
36+48=84（m3/d）
B厂热车间：
60×200=12000（L/d）=12（m3/d）
一般车间：
40×300×2=24000（L/d）=24（m3/d）
共:
12+24=36（m3/d）
C厂共:
40×200×3=24000（L/d）=24（m3/d）
（3）生产用水量计算：
A厂：
3000m3/d
B厂：
2500m3/d
C厂：
1500m3/d
（4）市政用水采用中水，在此不做计算
（5）未预见水量计算：
由给水排水手册设计第三册《城镇给水》得，未预见用水量取综合生活用水量、工业企业职工用水量、工业企业职工沐浴用水量、生产用水量及
市政用水量总和的15%-25%，此处取20﹪，即：
Q3=（17119+81+27+22.5+84+36+24+3000+2500+1500）×20﹪
=4878.7（m3/d）
（6）最大日总用水量计算：
最大日用水总量为综合生活用水量、工业企业职工用水量、工业企业职工沐浴用水量、生产用水量、市政用水量及未预见用水量总和，即：
Qd=17119+81+27+22.5+84+36+24+3000+2500+1500+4878.7
=29272.2（m3/d）
2.最大时用水量计算：
（1）根据资料计算出居民生活用水、工企业生活用水、生产用水及城市总用水的逐时用水量变化，列入“A县城区最高日逐时用水量变化计算表（表1）”（见附件一）。
由A城区最高日逐时用水量变化计算表可得出A县城最高日最高时用水量Qh=1898.02m³/h=527.23L/s
时变化系数Kh=86400×Qh/Qd=1.556
（2）根据“A县用水量计算表”绘制最大日用水量变化曲线（见下图）。
一级泵站全天运转，流量为最高日用水量的1/24×100%=4.17﹪；
二级泵站分两级供水：
从5时到20时，一组泵站运转，流量为最高日用水量的5.1﹪；其余时间的水泵流量为最高日用水量的2.61﹪。
一天泵站总供水量等于最高日供水量；
即：
2.61﹪×9+5.1﹪×15=100﹪
3.消防用水量计算：
①室内消防用水量按两处同时发生火灾，各处有两个消火栓同时工作10min,每个水枪流量取5L/s
即：
5×2×2×10×60=12m³
②室外消防用水量按《给水工程（第四版教材）》523页附表3，该县城同一时间内的火灾次为2次，一次灭火用水量45L/s，消防历时取2小时；
共：
2×3600×45×2=648000L=648m3
二、调节构筑物容积、个数、尺寸的计算
给水系统中水塔和清水池的作用之一在于调节泵站供水量和用水量之间的流量差值，清水池容积由一二级泵站供水量曲线确定；水塔容积由二级泵站供水量和用水量曲线确定
①当管网中设有水塔时：
清水池每小时的调节水量为二级泵站供水量与一泵站供水量之差，计算过程如下表
②当管网中不设水塔时：
清水池小时调节容积水量为用户小时用水量与一泵站小时供水量之差
清水池和水塔调节容积计算表
时间
用水量
二泵站供水量
一泵站供水量
清水池调节容积（%）
水塔调节容积
（%）
（%）
（%）
无水塔时
有水塔时
（%）
0～1
1.56
2.61
4.17
-2.61
-1.56
-1.05
1～2
1.56
2.61
4.17
-2.61
-1.56
-1.05
2～3
1.55
2.61
4.17
-2.62
-1.56
-1.06
3～4
1.61
2.61
4.17
-2.56
-1.56
-1.00
4～5
2.61
2.61
4.17
-1.56
-1.56
0.00
5～6
4.52
5.1
4.17
0.35
0.93
-0.58
6～7
5.60
5.1
4.17
1.43
0.93
0.50
7～8
6.48
5.1
4.17
2.31
0.93
1.38
8～9
5.32
5.1
4.17
1.15
0.93
0.22
9～10
5.46
5.1
4.17
1.29
0.93
0.36
10～11
5.27
5.1
4.17
1.10
0.93
0.17
11～12
5.42
5.1
4.17
1.25
0.93
0.32
12～13
5.16
5.1
4.17
0.99
0.93
0.06
13～14
4.88
5.1
4.17
0.71
0.93
-0.22
14～15
5.11
5.1
4.17
0.94
0.93
0.01
15～16
5.12
5.1
4.17
0.95
0.93
0.02
16～17
4.98
5.1
4.17
0.81
0.93
-0.12
17～18
5.22
5.1
4.17
1.05
0.93
0.12
18～19
6.01
5.1
4.17
1.84
0.93
0.91
19～20
5.46
5.1
4.17
1.29
0.93
0.36
20～21
3.32
2.62
4.17
-0.85
-1.55
0.70
21～22
3.30
2.61
4.17
-0.87
-1.56
0.69
22～23
2.69
2.61
4.17
-1.48
-1.56
0.08
23～24
1.77
2.61
4.17
-2.40
-1.56
-0.84
累计
100.00
100.00
100.00
17.51
14.00
5.90
由表得水塔与清水池调节容积分别为最大日用水量的5.90%和17.51%；
1.水塔容积和尺寸的计算：
（1）调节容积的计算：
W1=29272.2×5.9%=1727.1m3
（2）消防贮水量的计算（按10min计算）：
5×2×2×10×60=12m³
（3）总容积计算：
W=W1+W2=1727.1+12=1739.1m3
由于总容积过大,设水塔不经济，故而不设水塔.
2.水池容积和尺寸的确定：
（1）调节容积计算：
W池1=17.51%×29272.2=5125.56（m3）≈5126（m³）
（2）消防容积的计算：
消防贮水量按两小时火灾延续时间计算，根据该县城人口规模确定同一时间内的火灾次数为两次，一次灭火用水量为45L/s
则W池2=2×3600×45×2=648000L=648m³
（3）水厂自用水量的计算
水厂自用水量等于最高日用水量的5%-10%，此处取5%
W池3=29272.2×5%=1463.61m³，取1500m³
（4）安全贮量（此处取2000m³）
（5）清水池有效容积的计算：
清水池有效容积等于调节容积、消防贮水量、水厂自用水量和安全贮量之和W1=W池1+W池1+W池3+W池4=5126+648+1500+2000=9274m³
（6）清水池个数和尺寸的确定
设置两个容积相等的清水池，清水池设为圆柱形，池深取5.2m,其中有0.2m的超高
则水池横截面积为：
S池=9274÷2÷5=927.4（m3）
水池横截面直径为：
D=（4S池÷π）0.5=（4×927.4÷π）0.5=34.36m
超高容积为：
W2=0.2×927.4=185.5（m3）
每个清水池总容积为：
W池=W1+W2+W池3=9274÷2+185.5=4822.5m3
则即设两个水池，每个池子池深5.2m（超高为0.2m）,每个池子的横截面直径为34.36m,横截面积为927.4m³,每个池子的总容积为4822.5m³，有效容积为4637m³.
三、管网设计
1.管网定线：
1、定线时，干管延伸方向应和二级泵站输水到水池，水塔，大用户的水流方向一致。
循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置应从用水流较大的街区通过。
干管的间距，可根据街区情况，采用500～800m。
干管和干管之间的连接管使管网形成了环状网。
连接管的作用在于局部管线损坏时，可以通过它重新分配流量，从而缩小断水范围，较可靠地供水。
连接管的间距可根据街区的大小考虑在800～1000m左右。
管网采用环状网的方式，在平面图上确定管线，测量出管段长度并进行节点编号（具体定线及编号见平面图）
2、比流量,沿线流量和节点流量的计算：
（1）最高日最大时总用水量Q=1898.02（m3/h）=527.23（L/s）
（2）最大时工企业集中用水量：
∑q=125.00+3.375+156.25+1.6875+62.50+0.9375+8
=357.75（m3/h）
=99.375（L/s）
（3）计算管段总长∑l=10612.5m
（4）比流量：
qs=（Qh-∑q）/∑l=（527.23-99.375）/10612.5
=0.040316137（L/（s*m））
（5）管段沿线流量的确定：
Qij=ａ·Lij·qs
ａ—配水系数
Lij—管段长度
（6）管段沿线流量计算（见下表）；
最高日最高时管段沿线流量计表
管段
长度（m）
配水系数
计算管长（m）
沿线流量（L/s）
1～2
930
0.5
465
18.75
2～3
910
0.5
455
18.34
3～4
1170
0.5
585
23.58
4～8
700
0.5
350
14.11
8～7
1170
1
1170
47.17
7～6
950
1
950
38.30
6～5
1050
1
1050
42.33
5～9
630
0.5
315
12.70
9～10
915
0.5
457.5
18.44
10～11
945
0.5
472.5
19.05
11～12
1285
0.5
642.5
25.90
5～1
710
0.5
355
14.31
6～2
700
1
700
28.22
6～10
710
1
710
28.62
7～3
700
1
700
28.22
7～11
790
1
790
31.85
8～12
890
0.5
445
17.94
合计
15155
10612.5
a）
（7）节点流量的计算：
将与节点关联的管段沿线流量乘以1/2分配到该节点，再加上该节点的集中流量得出该节点的总流量。
节点流量计算表
节点编号
关联管段沿线流量（L/s）
沿线流量
节点集中
节点总
管段1
管段2
管段3
管段4
折算
流量
流量
1
18.75
14.31
0.00
0.00
16.53
35.66
52.19
2
18.75
18.34
28.22
0.00
32.66
43.87
76.53
3
18.34
23.58
28.22
0.00
35.08
0.00
35.08
4
14.11
23.58
0.00
0.00
18.85
0.00
18.85
5
12.70
42.33
14.31
0.00
34.67
19.84
54.51
6
38.30
47.17
28.22
31.85
72.77
0.00
72.77
7
42.33
38.30
28.22
28.62
68.74
0.00
68.74
8
14.11
47.17
17.94
0.00
39.61
0.00
39.61
9
18.44
12.70
0.00
0.00
15.57
0.00
15.57
10
18.44
19.05
28.62
0.00
33.06
0.00
33.06
11
19.05
25.90
31.85
0.00
38.40
0.00
38.40
12
25.90
17.94
0.00
0.00
21.92
0.00
21.92
总计
427.84
99.37
一、
2.管段流量初始分配及管径的确定：
（1）流量初始分配时，按照最短管线供水原则，并考虑可靠性的要求进行流量分配，应用节点流量连续性方程qi+∑qij=0进行流量的初始分配，流量的初分结果见管网定线、编号管长及初分流量图。
（2）根据管网初分流量，按界限流量表确定初始的经济管径。
界限流量表
管径
（mm）
界限流量
（L/S）
管径
（mm）
界限流量
（L/S）
管径
（mm）
界限流量
（L/S）
100
<9
350
68～96
700
355～490
150
9～15
400
96～130
800
490～685
200
15～28.5
450
130～168
900
685～822
250
28.5～45
500
168～237
1000
822～1120
300
45～68
600
237～355
注：
本次设计中所选最小管径为200mm,其主要是考虑到通过消防流量时，分配管中的水头损失不至于过大，以免火灾地区的水压过低不满足消防所需最低水压的要求
最高日最高时管段原始数据表
起始节点号
终止节点号
管长/m
管径/mm
初分流量
本环号
邻环号
2
1
930
300
48.19
-1
0
3
2
910
400
120.72
-2
0
4
3
1170
500
151.8
-3
0
5
1
710
200
4
1
0
6
2
700
200
4
-1
2
7
3
700
200
4
-2
-3
8
4
700
500
170.65
-3
0
6
5
1050
300
62.51
1
4
7
6
950
500
139.25
2
5
8
7
1170
500
220.02
3
6
5
9
630
200
4
-4
0
6
10
710
200
4
4
5
7
11
790
200
4
5
6
8
12
890
400
96.95
6
0
10
9
915
200
11.57
4
0
11
10
945
300
40.63
5
0
12
11
1285
400
75.03
6
0
7.23
-7
0
0
7
0
3.管网平差
⑴根据初分流量及初选管径进行管网平差（电算）：
①最大时管网的水力计算
步骤：
编制程序需要的输入文件（zds.txt）→电算→根据电算结果文件（zdsr.txt）调整管径→重新计算至满意为止→修订原始数据表
要求：
调整结果使得流速达到经济流速范围，管径尽量在经济管径的范围内，考虑到市场上对于管径的限制，若遇到50的管子时，将其管径放大一号来处理
最高日最高时管段原始数据表
起始节点号
终止节点号
管长/m
管径/mm
初分流量L/s
本环号
邻环号
2
1
930
300
48.19
-1
0
3
2
910
400
120.72
-2
0
4
3
1170
500
151.8
-3
0
5
1
710
200
4
1
0
6
2
700
200
4
-1
2
7
3
700
200
4
-2
3
8
4
700
500
170.65
-3
0
6
5
1050
300
62.51
1
4
7
6
950
500
139.25
2
5
8
7
1170
500
220.02
3
6
5
9
630
200
4
-4
0
6
10
710
200
4
4
5
7
11
790
200
4
5
6
8
12
890
400
96.95
6
0
10
9
915
200
11.57
4
0
11
10
945
300
40.63
5
0
12
11
1285
400
75.03
6
0
7.23
-7
0
0
7
0
将最大时管网平差结果输出如下：
Pipe=19Loop=7xs=1.0OK=24
----------------------------------------------------------
No_fromtoL（m）D（mm）q（L/s）h（m）v（m/s）IOJO
----------------------------------------------------------
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