给水管网设计说明书.docx

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给水管网设计说明书

1、水厂的位置及管网布置

1.1水厂选址原则

厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。

在选择厂址时，一般应考虑一下几个问题：

①厂址应选择在工程地质好的地方，一般选在地下水位低，承载力较大，湿陷性等级不高，岩石较少的地方，以降低工程造价和便于施工。

②水厂应尽可能设置在交通方便，靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。

并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。

③当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物的附近，通常与取水构筑物建在一起，当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两个方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近，另一是将水厂设置在离水区较近的地方。

前一种方案的主要优点是：

水厂和取水构筑物可集中管理，节省水厂自用水的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除，特别对浊度较高的水而言。

但从水厂至主要用水区的输水管道口径要增大，管道承压较高，从而增加了输水管道的造价，特别是当城市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时；或者需要在主要主要用水区增设水厂（消毒、调节和加压），净化后的水由水厂送至配水厂，再由配水厂送至管网，这样也增加了给水系统的设施和管理工作。

后一种方案于前者正好相反。

对于高浊度水源，也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起，水厂其余部分主要设置在用水区附近。

以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其它具体情况，通过技术经济比较决定。

1.2水厂位置的选择

该区在南部河流上游，水厂地面标高90.1m，水厂处不受洪水威胁。

土壤为粘土，承载力较好，便于施工。

水厂所处位置不占农田。

水厂距离供水区较近，交通便利，靠近电源，市政管网完善。

1.3管网布置形式

给水管网的布置的布置应满足一下要求：

1按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统与分期

建设的可能，并留有充分的发展余地；

②管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小；

③管网遍布在整个给水区，保证用户有足够的水量和水压；

④力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水费用。

综合以上各项因素，采用环状网布置，在环状网中，管线连接成环形，当其中任一管段损坏时，可以关闭附近阀门使和其余管线断开，然后进行检修，水还可以从另外的管线供应用户，断水的区可以缩小，从而供水可靠性增加，同时可以大大减小因水锤作用产生的危害。

1.4管网布置原则

1输配水管渠应选择经济合理的线路，应尽量做到线路最短，起伏小，土石方工程量小，减少跨越障碍的次数

2输配水管渠走向和位置应符合城市工业企业的规划要求，并尽可能沿现有道路或规划道路敷设，以利施工和维护。

城市配水干管宜尽量避开城市交通干道。

3输配水管渠应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽，重要铁路，并注意避开地震裂带，沉陷，滑坡，塌方以及易发生泥石流以发生的地区。

4生活饮用水输配水管道应尽量避免穿越河谷，山脊，沼泽，穿过毒物污染及腐蚀性等地区，必须穿过时采取防护措施。

5输水管线应充分利用水位高差，综合沿线条件优先考虑重力输水。

如因地形或管线系统布置所限必须加压输水时，应根据设备和棺材选用情况，结合运行费用分析，通过技术经济比较，确定增后技术，方式和增压地点。

6在输配水管渠线路选择时，应尽量利用现有管道，减少工程投资，充分发挥现有设施作用。

1.5输水管道布置要求

①重力输水管渠应根据具体情况设置检查井和排气设施。

检查井间距：

当直径为DN700以下时，不宜大于200m，当管径为DN700到DN1400时，不宜大于400m。

②在输水管和配水管隆起点和平直管段的必要位置上，应装设排气阀，以便于及时排除管内空气。

③在输配水管道中，于倒虹管和桥段处均设置排气阀。

排气阀一般设置于倒虹管上游和平管桥下降段上游的相近直管段上。

⑤输配水管渠的低凹处应设置泄水管和泄水阀。

泄水阀应直接接至河沟和低洼处。

当不能直流时，可设置集水井。

⑥在输配水管道布置中，应尽量采用小角度转折，并适当加大制作弯头的曲率半径，改善管道内水流状态，减少水头损失。

1.6阀门、消火栓的布置原则

1、阀门

a.配水管网中的阀门布置，应能满足事故管段的切断需要。

其位置可结合连接管以及需要供水支管的节点设置，干管上的阀门间距一般为500～1000m。

b.一般情况下干管上的阀门可设在连接管的下游，已使阀门关闭时，尽可能少影响支管的供水

c.支管与干管相接处，一般在支管上设置阀门，以便支管检修不影响干管供水，干管上的阀门应根据配水管网分段，分区检修的需要设置。

2、消火栓

a.消火栓的间距不应大于120m

b.消火栓的接管直径不小于DN100

c.消火栓尽可能设在交叉口和醒目处，消火栓按规定应根据建筑物不小于5m，距车行道也不大于2m，以便消防车上水，并不应妨碍交通，一般常设在人行道边。

2、给水管网的计算

2.1计算城市最高日最高时用水量

将该城镇划分为四个区，如图所示，其中Ⅱ区有工厂A、B，在Ⅲ区有工厂C，在Ⅳ区有工厂D.

2.1.1四个区的面积计算

Ⅰ区：

119.369ha

Ⅱ区：

101.596ha

Ⅲ区：

109.844ha

Ⅳ区：

122.584ha

2.1.2城市人口数计算

Ⅰ区：

215×74.301=25664人

Ⅱ区：

235×65.344=23875人

Ⅲ区：

230×63.576=25264人

Ⅳ区：

260×85.856=31871人

总人口为25664+23875+25264+31871=106674人

2.1.3给水管网设计流量计算

居民区生活用水量计算：

Q1=∑N*qq为人均用水量标准350L/（cap*d）

则Q1=350×106674=432.128L/s

工业用水量计算：

Q2=432.128×60%=259.277L/s

三产用水量计算：

Q3=432.128×25%=108.032L/s

大集中用户工业企业生产生活设计用量：

10755758751275

Q4=12.44+6.66+10.13+14.76=43.981L/s

∴城市最高日最高时用水量

Q设计=（Q1+Q2+Q3）*Kh+Q4）*1.2

=（432.120+259.277+108.032）×1.85+43.981）×1.2=1827.529L/s

2.2管网定线

2.2.1水源及水厂位置的选择

⑴水源选在河流的上游以保证水质

⑵水厂位置设在靠近水源处，以减短输水管线，降低造价

2.2.2输水管定线

根据输水管定线原则和平面底图确定输水管线，为保证安全性，设计两条，长度100m，输水管采用铸铁管。

2.2.3管网定线

管网定线的一般原则

⑴从供水可靠性考虑，城市管网应尽量布置成环

⑵干管定线参照二泵房到调节构筑物或大用户的供水方向，以最近的距离，将一条或几条干管平行地布置在用水量较大的街区

⑶平行干管间距一般在500～800米左右。

为保证供水安全，干管和干管间应设置连接管，其管径应比上游干管小1—2号，以便于在干管事故时转输流量不致因管径过小而导致水头损失过大。

连接管间距为800～1000米左右，形成环状管网

⑷干管应尽可能布置在两侧有较大用户的道路上，以减少配水支管的数量

⑸应按现有道路定线，避免干管穿越街道

⑹对于较偏街区，可布置成树状网

⑺定线时，尽力避免单侧配水和管线曲折，充分利用地形以降低工程难度

根据以上原则，本城镇管网布置如下图所示

2.3计算比流量、沿线流量、节点流量

2.3.1比流量计算

qs=（Q设计－∑q）/∑L

=（1827.529－43.981）/15047.2

=0.118530L/（m*s）

式中:

qs—比流量，L/（m*s）

Q设计—管网设计用水量，1827.529L/s

∑q—大用户集中用水量总和，43.981L/s

2.3.2沿线流量的计算

在保证计算结果与实际结果接近的情况下对管网图形进行简化

下图为简化后的管网图形

则管段长度在于实际长度接近的情况下，取整值

列表对沿线流量进行计算

沿线流量计算

管段

管长

比流量

沿线流量

1—2

1487

0.118530

176.339

2—3

1207

0.118530

143.171

1—4

956

0.118530

113.400

2—5

730

0.118530

86.623

3—6

842

0.118530

99.837

4—5

1142

0.118530

135.421

5—6

1107

0.118530

131.270

4—7

210

5—8

210

6—9

210

7—8

810

0.118530

96.124

8—9

1043

0.118530

123.684

7—10

933

0.118530

110.661

8—11

1070

0.118530

126.874

9—12

1259

0.118530

149.280

10—11

933

0.118530

110.661

11—12

1514

0.118530

179.546

每一段沿线流量qL=qs×L

2.3.3节点流量的计算

⑴管网中任一管段的流量均由两部分组成。

一部分为沿线流量，另一部分为转输流量。

转输流量沿整个管段不变。

沿线流量因管段沿线配水而逐渐减小。

将沿线流量折半作为管段两端的节点流量，有

qi=0.5∑ql。

即任一节点的节点流量等于该节点相连的各段沿线流量总和的一半。

⑵城市管网中，工业企业等大用户所需流量，可直接作为接入大用户节点的节点流量。

节点流量计算

节点

节点流量

1

1/2（176.339+113.400）+12.44=157.310

2

1/2（176.339+143.171+86.623）=203.067

3

1/2（109.978+99.837）=104.907

4

1/2（135.421+113.400）=124.411

5

1/2×（131.270+135.421+86.623）=176.657

6

1/2（99.837+131.270）+6.66=122.214

7

1/2（96.124+110.661）+10.13=113.523

8

1/2（96.124+123.684+126.874）=173.342

9

1/2（123.684+149.280）=136.483

10

1/2（110.661+110.661）=110.661

11

1/2（126.874+110.661+179.546）=208.541

12

1/2[149.280+102.232]+14.76=140.516

∑

1771.6

2.4管网平差

2.4.1流量初分配

根据管段初始流量和经济流速选择每段管段的管径和1000i

DN100～300Ve=0.6～1.1

DN300～600Ve=1.1～1.6

DN600～1000Ve=1.6～2.1

平差时，规定顺时针方向流量为正，逆时针方向为负。

对管段进行流量初分配，根据分配的流量查经济管径，再查水力计算表，确定管段流速，查得1000i，计算水头损失。

在对管段进行流量初分配时，应该满足节点平衡方程，

即∑qi+∑qij=0。

几条平行的干线，由于最中间的干管要转输全部集中流量，因此初分配时大些，与干线垂直的连接管，因平时流量较小，所以初分配较少流量，由此算出每一管段的计算流量对管网进行流量分配。

根据用水情况，初拟定各管段的流向如下图所示

2.4.2平差计算

平差结果表

管段

初分配流量

管长

管径

流速

1000i

h

1－2

669.5

1487

700

1.73

5.110

7.598

2－3

217.7

1207

450

1.36

5.573

6.726

1－4

944.7

956

800

1.89

5.119

4.893

2－5

248.7

730

450

1.57

7.406

5.406

3－6

112.8

842

350

1.17

5.814

4.895

4－5

248.7

1142

450

1.57

7.406

8.457

5－6

112.8

1107

350

1.17

5.814

6.436

4－7

571.6

210

700

1.49

3.771

0.791

5－8

208.1

210

450

1.30

5.118

1.074

6－9

103.4

210

350

1.07

4.889

1.026

7－8

208.1

810

450

1.30

5.118

4.145

8－9

103.4

1043

350

1.07

4.889

5.099

7－10

250.1

933

450

1.57

7.406

6.909

8－11

139.4

1070

350

1.43

8.618

9.221

9－12

70.3

1259

300

0.99

5.167

6.505

10－11

139.4

933

350

1.43

8.618

8.040

11－12

70.3

1514

300

0.99

5.167

7.822

用哈代法手工平差，消除每个环的闭合差从而确定每个管段中通过的水流量

见表格

经过一次校正后，各环闭合差均小于0.5m，大环1-2-3-6-9-12-11-10-7-4-1

的闭合差为：

∑h=h1-2+h2-3+h3-6+h6-9+h9-12+h12-11+h11-10+h10-7+h7-4+h4-1

=7.15+6.54+4.58+0.99+8.15―6.06―8.04―6.91―0.95―5.10

=0.35

小于允许值1，可满足要求，计算到此完毕。

本次环状网平差过程中，只进行了一次平差计算，说明流量的初分配很合理。

2.5计算水泵扬程

测量各控制点高程，标注如下图所示

选控制点

设定控制点服务水头24m

如上图所示12点为整个管网离水厂最远的点

若以节点12为控制点

节点

自由水压

水压高程

12

24

24+3.8=27.8

9

24+8.15+（3.8-3.8）=32.15

32.15+3.8=35.95

6

32.15+1.0+（3.8-3.8）=33.15

33.15+3.8=36.95

8

32.15+6.3+（3.8-5.2）=37.05

37.05+5.2=42.25

11

24+6.1+（3.8-5.1）=28.8

28.8+5.1=33.9

由上表看出，以12为控制点，各节点的自由水压都大于服务水头24m，故符合要求。

综上所述，节点12为控制点。

2.6计算输水管水头损失

设水厂到管网的输水管有两条，长为500m。

每条计算流量为1/2×1771.6=885.8L/s

选定管径DN800mm，流速1.75m/s，1000i=4.393，则水头损失为h=2.197m

2.7计算整个管网水头损失

1、选择1-2-3-6-9-12管段线路，则

沿程水头损失为

hf1=7.1+6.5+4.6+1.0+8.15=27.35

2、选择1-4-7-10-11-12管段线路，则

沿程水头损失为

hf2=5.1+0.9+6.9+8.0+6.1=27

取平均值，得管网水头损失为

∑hf=（hf1+hf2）/2=27.175

2.8计算水泵扬程

控制点12服务水头24m

控制点12与节点1标高差为△h=6.6-3.8=2.8m

则管网起点处水压为h1=∑hf+△h+24=27.175+2.8+24=53.975m

给水厂到节点处的输水管水头损失为h2=2.197m

水泵吸水管和局部水头损失取2m，泵轴与清水池最低水位标高差取4.0m

所以水泵扬程Hp=h1+h2+2+4=53.975+2.197+2+4=62.172m

2.9初步选定水泵

根据流量和扬程，选择350S44型水泵3台（两用一备），其参数如表所示

型号

流量（m^3/h）

扬程（m）

轴功率（kw）

效率（%）

允许吸上真空度（m）

350S44

972

50

164

81

6.3

3、消防校核

由该城镇人口25320人，查《给水工程》附表3，知同一时间内火灾数为1次，一次灭火用水量为15L/s。

3.1消防时节点流量

节点

节点流量

1

36.0

2

34.8

3

21.5

4

31.2

5

13.1

6

67.9

7

92.5

8

42.0

9

10.5

10

25.6

11

8.9

12

10.8+15=25.8

13

69.6

14

35.7

15

15.6

3.2消防时流量分配

以最高时用水量确定管径为基础，然后按最高用水时另行增加消防时的流量进行流量分配，计算时只要在控制点12另外加一个集中消防流量15L/s。

同管网平差，在进行流量分配时需要满足节点流量平衡方程。

3.3消防时管网平差

平差过程中，管段流速符合经济流速

在进行消防校核初分配流量时，需要将某些管段管径作适当的调整。

用与前面的管网平差方法同样处理，对消防流量进行校核。

平差时，规定顺时针方向流量为正，逆时针方向为负。

管段管长管径流量1000ihsq

初分配流量

8～1342035087.903.641.530.0174

13～141591007.5020.133.200.4268

Ⅰ7～14533250-36.503.85-2.050.0563

7～838025039.904.541.720.0432

4.390.5437

△q1=-4.39/（2×0.5437）=-4.04

7～1453325036.503.852.050.0563

15～141751008.3024.314.250.5125

Ⅱ10～15205100-7.3019.15-3.920.5376

10～6200250-41.804.95-0.990.0237

6～7360250-36.003.76-1.350.0376

0.041.168

△q2=-0.04/（2×1.168）=0.017

1～822235090.003.800.840.0094

2～147400126.003.640.170.0014

Ⅲ2～7488500-204.902.93-1.430.0070

7～8380250-39.904.54-1.720.0432

-2.140.061

△q3=2.14/（2×0.061）=17.54

2～7488500204.902.931.430.0070

6～736025036.003.761.350.0376

Ⅳ6～4230350-84.203.36-0.770.0092

4～3210400-128.503.77-0.790.0062

2～3313450-150.002.78-0.870.0058

0.350.0658

△q4=-0.35/（2×0.0658）=-2.66

第一次校核

8～1342035083.853.331.400.0167

13～141591003.454.870.770.2244

Ⅰ7～14533250-40.534.67-2.490.0614

7～838025018.291.100.420.0229

0.10.3254

△q11=-0.1/（2×0.3254）=0.154

7～1453325040.534.672.490.0614

14～151751008.2824.214.240.5116

Ⅱ15～10205100-7.3219.23-3.940.5388

10～6200250-41.824.95-0.990.0237

6～7360250-33.383.27-1.180.0353

0.621.171

△q12=-0.62/（2×1.171）=0.265

1～8222350107.565.301.180.0109

2～147400143.564.640.220.0015

Ⅲ2～7488500-184.712.42-1.180.0064

8～7380250-18.291.10-0.420.0229

-0.20.042

△q13=0.2/（2×0.042）=2.38

2～7488500184.712.421.180.0064

7～636025033.383.271.180.0353

Ⅳ6～4230350-86.833.56-0.820.0094

4～3210400-131.133.92-0.820.0063

2～3313450-152.632.88-0.900.0059

-0.180.063

△q14=0.18/（2×0.063）=1.43

第二次校核

8～1342035083.693.321.400.0167

Ⅰ13～141591003.294.480.710.2161

7～14533250-40.424.65-2.480.0613

7～838025015.70.840.320.0203

-0.050.314

7～1453325040.424.652.480.0613

14～151751008.0222.803.990.4975

Ⅱ15～10205100-7.5820.54-4.210.5554

10～6200250-42.085.01-1.000.0238

6～7360250-35.103.59-1.290.0368

-0.031.175

1～8222350110.005.521.230.0111

Ⅲ2～147400146.004.790.220.0015

2～7488500-183.732.39-1.170.0064

8～7380250-15.701.84-0.320.0203

-0.040.0393

2～7488500183.732.391.170.0064

7～636025035.103.591.290.0368

Ⅳ6～4230350-85.383.45-0.