给水课程设计四川大学田.docx
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给水课程设计四川大学田
1原始资料、任务及要求………………………………………………………3
1.1原始资料……………………………………………………………………3
1.2设计任务及要求……………………………………………………………3
1.2.1进行设计计算…………………………………………………………3
1.2.2设计计算与编写说明书…………………………………………………3
1.2.3绘制设计图纸…………………………………………………………3
2设计的总体思路………………………………………………………………4
3计算并说明各设计值…………………………………………………………4
3.1用水量计算………………………………………………………………4
3.1.1城市居民生活用水量………………………………………………4
3.1.2工业企业用水量…………………………………………………………5
3.1.2.2职工生活用水量及沐浴用水量……………………………………6
3.1.3公共建筑用水量…………………………………………………………6
3.1.4消防用水量………………………………………………………………6
3.1.4.1居住区室外消防用水量………………………………………………6
3.1.4.2厂房消防用水量……………………………………………………6
3.1.5火车站用水量…………………………………………………………7
3.1.6浇洒道路及绿化用水量…………………………………………………7
3.1.7未预见用水及管网漏失水量……………………………………………7
3.1.8总用水量…………………………………………………………………7
3.1.9计算城市最高日逐时用水量变化……………………………………9
3.2调节构筑物容积及一、二级泵站流量的计算……………………………9
3.2.2.1二泵站流量计算……………………………………………………10
3.2.2.2水塔容积计算…………………………………………………………10
3.2.2.3清水池容积计算………………………………………………………11
4水厂位置及供水系统的确定……………………………………………………12
5给水管网布置……………………………………………………………………13
6管网水力计算……………………………………………………………………13
6.1比流量的计算…………………………………………………………………14
6.2沿线流量计算…………………………………………………………………15
6.3节点流量计算…………………………………………………………………16
6.4初分流量………………………………………………………………………16
6.4.1划分供水区……………………………………………………………17
6.5管道水头损失hi…………………………………………………………18
6.6管网平差……………………………………………………………………19
7二级泵站扬程、各节点水压及水塔高度……………………………………20
7.1水塔高度计算…………………………………………………………………20
7.2输水管水力计算……………………………………………………………20
7.3二级泵站扬程的确定…………………………………………………………21
7.4泵的型号的选择……………………………………………………………21
7.5管网中各节点水压………………………………………………………21
8消防校核………………………………………………………………………22
9管网主要附件……………………………………………………………………26
10绘制成果图………………………………………………………………………27
11设计体会………………………………………………………………………28
12参考资料………………………………………………………………………28
附表一最高日最高时用水量工程管段水力要素表……………………………29
附表二最高最大用水时工程节点水力要素表…………………………………30
附表三消防时工程节点水力要素表……………………………………………30
附表四消防时工程管段水力要素表……………………………………………31
居民生活用水定额等其他参数…………………………………………………31
1原始资料、任务及要求
此部分包括设计所需的原始资料，如平面图、人口密度以及居民的基本情况等，好包括设计需要达到的目的及要求。
1.1原始资料
1.1.1.城市总平面图一张，比例1：
6000
1.1.2.城市居住区面积见总平面图。
近期规划人口密度：
520人/公顷。
给水人口普及率为100％。
1.1.3.居住区建筑为一、二、三、四、五层混合建筑。
1.1.4.居住区卫生设备情况：
室内有给排水设备和淋浴设备。
1.1.5.由城市给水管网供水的工厂为造纸厂，生产能力为3T/d,（每T纸用水量为250m3），该厂按三班制工作，每班淋浴人数为25%。
该厂建筑物耐火等级为三级。
厂房火灾危险性为丙级，最大建筑物体积为4000m3。
1.1.6.由城市管网供水的铁路车站用水量为600m3/d。
1.1.7.医院有200个病床，有盥洗室和浴室。
1.1.8.浇洒道路及绿地用水量考虑150m3/d。
1.1.9.未预见用水及管网漏失水量系数k=1.2。
10.城市位于四川省内，土壤为砂质粘土，无地下水，冰冻不考虑。
1.2设计任务及要求
根据原始资料，设计城市给水管网。
具体要求如下：
1.2.1进行设计计算
1.2.1.1.计算各种用水量，编制该城市逐时合并用水量表。
1.2.1.2.进行管网定线布置，确定水厂及水塔位置。
1.2.1.3.拟定管网工作制度，确定计算管网的几种情况，进行管网水力计算。
1.2.1.4.确定水塔高度和二泵站扬程。
1.2.1.5.计算管网各节点的自由水压，检查是否满足用户对水压的要求。
1.2.2编写设计计算与说明书一份。
根据设计原始资料，各项设计计算过程以及设计中的体会编写设计说明书一份（30页左右）。
1.2.3绘制设计图纸
1.2.3.1.城市给水管网平面图一张；
1.2.3.2.干管水力坡线图
1.2.3.3.管网节点布置图
1.2.3.4.最高用水时管网的等水压线图（选作）
以上图纸各绘制一张，为选做题
2设计的总体思路
根据原始资料可知，该城市分为南北两个区域，中间有一条河流横穿而过，河上两座桥把南北两城区联通。
城北主要是居住区和医院等一般公共设施，无工厂，有火车通过且设有一个火车站。
河的南边区域有造纸厂等集中用水用户。
城市地形由南北坡向中间河流递减。
城市人口16万人左右，属于一区小城市的规模。
用流过城市的河流水作为水源，并把给水厂规划建设在城市南区西边的标高较高且地势较平坦处。
因为该处在达到水源保护的情况下距离用水大用户——工厂较近，可以减少运营开销，同时该城市远期计划向南发展，把水厂设在南岸有利于后期水厂的扩建及减短城市扩建后的输水距离。
因水厂所处地区地势平坦，而河岸坡度相对较大，说明河流有一定水深，适合岸边式取水。
原水有泵站取水输送至水厂处理，处理后的净水由二泵站加压供给城区。
从供水安全及经济因数考虑，供给城市北区的干管设置两条，分别从两座桥梁上架设通过河流。
为了满足南岸如造纸厂的用水安全，在南岸下游建造一个水塔，用以调节供水。
本设计采用计算比较简便的长度比流量算法计算管段流量，供水干管尽量从用水负荷较大的街区之间的道路铺设，考虑经济因素，干管多数穿过街区，分别向两边供水，避免环过大而增加管长。
两干管之间可设多个连接管并向少部分用户供水，但是为简化计算，假设连接管不向两侧供水，二泵站至水塔的管段沿城市道路边缘布置，以利管网施工埋设、减少拆迁和横穿公路。
干管之间的间距大致为600m左右，不超过800m；干管之间的连接管间距900m左右，不超过1000m。
为给干管配置适合管径水管，避免管径过大不经济，两节点之间最大距离在1026m以内。
3计算并说明各设计值
3.1用水量计算
3.1.1城市居民生活用水量
城市各街区给水面积如表3-1-1所示，具体编号见平面图。
其中造纸厂视为集中流量不计入居民生活给水面积,另外两个工厂因对水量无特殊要求,所以按居住区面积计算。
而医院虽然属于公共建筑的集中流量，但是面积相对于居住区面积来说很小，对整个市区的给水设计流量影响微小，所以在计算时未有把其面积减去。
同时据原始资料，在分配流量是按一个医院作为集中流量计算。
由此可算出供水总面积为：
296.00公顷。
据原始资料可知：
近期规划人口密度：
520人/公顷，给水人口普及
表3-1-1街坊居住区的给水面积（单位：
公顷）
江北区域
街区编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
街区面积
1.56
4.72
6.62
3.04
4.2
5.29
7.42
6.53
4.9
5.25
街区编号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
街区面积
6.48
5.44
1.88
3.33
5.51
5
4.93
4.47
4.8
4.53
街区编号
21
22
23
24
25
26
27
街区面积
4.04
4.53
4.53
4.28
4.8
5.28
1.84
江南区域
街区编号
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
街区面积
8.47
6.53
7.2
9.11
5.83
6.41
2.4
4.54
4.8
5.33
街区编号
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
街区面积
2.47
4.53
4.8
5.47
2.56
4.04
4.28
4.61
3.02
4.53
街区编号
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
街区面积
4.67
5.33
3.34
2.12
5.04
7.06
7.06
8.16
6.61
5.9
街区编号
58
59
60
合计
街区面积
6.84
7.74
7.74
304
率为100％。
则总人口数N为：
N=296×520=1578080（人）
由《室外给排水设计规范》可知：
约16万人的人口属于小城市规模，而城市位于四川省内,二区的小城市用水水平为：
100~160
，本设计取最高日居民生活用水量定额为150
，考虑到人口统计的不完整性，以及未来城市发展对人口数的带动等因素，总人口以16万计算，城市居民生活用水量总用水量为：
（150×160000×100%）/1000=24000m3/d
3.1.2工业企业用水量
3.1.2.1生产用水量
由原始资料知乙厂为造纸厂，生产能力为3T/d,（每T纸用水量为250m3），所以总用水量：
Q21=3×250=750m3/d=8.68L/s。
3.1.2.2职工生活用水量及沐浴用水量
考虑工厂的规模，假定造纸厂分三班，最大班为300人，职工生活用水量及淋浴用水量标准按照《室外给水设计规范》GB50013-2006（2006年版）选用，考虑到造纸厂环境比较差，某些的车间温度较高，本设计工业企业内工作人员的生活用水量取30升/人/班,淋浴用水量标准选用50L/cap。
职工生活用水量：
Q22=3×300×30/1000=27m3/d
淋浴用水量：
Q23=3×300×25%×0.05=11.25m3/d。
工厂总用水量：
Q2=Q21+Q22+Q23=750+27+11.25=788.25m3/d=9.12（l/s）
3.1.3公共建筑用水量
由原始资料知，设计用水量时只考虑一个医院，用水量标准按《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88（1997年版）选用，医院的用水量定额为100～200L/床·日，用水量变化可去医院调查或参照居住区按常识拟定。
本设计选用平面图南区靠近节点4作为医院集中流量流出点，医院的用水量定额取150/床·日。
医院总用水量为：
Q3=（200×150）/1000=30m3/d=0.35L/s。
其他公共建筑用水量因无具体资料可查,均视为已算入居民生活用水量中。
3.1.4消防用水量
3.1.4.1居住区室外消防用水量
城市及工业企业消防用水量标准及同时发生的火灾次数，按照《建筑防火设计规范》GBJ16-87（1997版）选用。
该城市人口约为16＜20万人，同一时间内的火灾次数取2次，火灾延续时间取2小时，居住区消防用水量为45L/s。
按工厂乙与控制点同时着火时计算.
居住区室外消防用水量：
W2=45×2×2×3600/1000=648m3
3.1.4.2厂房消防用水量
本设计只需考虑造纸厂的消防用水情况，资料显示该厂的建筑物耐火等级为三级，厂房火灾危险性为丙级，最大建筑物体积是4000m3。
那么查《建筑防火设计规范》GBJ16-87（1997年版）可知，该厂一次灭火用水量为30L/s。
又由于工厂占地面积约为4.48ha，远不足100公顷，附近人口数也小于1.5万，则根据手册，取同一时间内发生火灾一次，火灾延续时间亦为2h。
那么该工厂的消防设计用水量:
W2=1×（2×3600×30）/1000=216m3。
显然W1＞W2，则取该城市消防用水量为648m3。
消防用水量主要用于清水池和水塔等调节构筑物容积计算、管网的消防校核计算，因此不计入该城市最高日用水量。
3.1.5火车站用水量
用水量原始资料中已给定，假定火车站24小时不间断均匀供水。
由城市管网供水的铁路车站用水量：
Q5=600m3/d=6.94（l/s）
3.1.6浇洒道路及绿化用水量
随着现代城市人们生活质量的提高，美化城市和建设绿色家园的需要，城市绿化需要一定的水量。
浇洒绿地用水假定早晚各一次。
本设计为避免上下班高峰期洒水车工作不便，以及浇水对绿地的影响，设洒水时间分别为上午6~7点和下午6~7点。
浇洒道路及绿化用水量为：
Q6=150m3/d
3.1.7未预见用水及管网漏失水量
在技术上，管道不可能做到无缝连接，所以水在输送的过程中不可避免的有一定的漏失水量，同时城市人口具有一定流动性，以及用水用户统计资料的不完整性等等，城市供水肯定会有一部分水无法预见，因此需要考虑一部分未预见水量。
综合上，本设计未预见用水及管网漏失水量系数取k=1.2，假设为24h均匀漏失。
3.1.8总用水量
城市最高日总用水量计算时，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，工业企业生产用水和职工用水，浇洒道路和绿地用水以及未预见水量和管网漏失水量。
综上，设计年限内城市最高日用水量：
Qd=1.2×（Q1+Q2+Q3+Q5+Q6）=1.2×（24000+788.25+30+600+150）
=30681.9m3/d=355.11L/s
3.1.9计算城市最高日逐时用水量变化
计算城市最高日逐时用水量变化时，造纸厂的用水量时变化参照附录2《部分工厂用水量变化》选用，居民生活用水量时变化系数参照《给水工程》第四版图3-1，考虑医院与居民用水相差不大，也同样参照该表。
表3-1-2城市最高日逐时用水量变化表
时
间
综合生活用水
工厂乙用水
道路浇洒、绿地用水
火车站用水量
未预见及漏失水量
每小时
总用水量
居民生活用水
公共建筑用水
生产用水
淋
浴
用
水
生
活
用
水
变
化
系
数
用
水
量
变
化
系
数
用
水
量
变化系数
用
水
量
%
m3
%
m3
%
m3
m3
m3
m3
m3
%
%
m3
0～1
1.70
408
1.70
0.51
0
0.0
0
1.125
0
25
0.83
2.11
647.7
1～2
1.67
400.8
1.67
0.501
5.2
39.0
0
1.125
0
25
0.83
2.21
679.5
2～3
1.63
391.2
1.63
0.489
5.2
39.0
0
1.125
0
25
0.83
2.18
669.9
3～4
1.63
391.2
1.63
0.489
4.8
36.0
0
1.125
0
25
0.83
2.17
666.9
4～5
2.56
614.4
2.56
0.768
5.4
40.5
0
1.125
0
25
0.83
2.92
894.9
5～6
4.35
1044
4.35
1.305
4.6
34.5
0
1.125
0
25
0.83
4.30
1319.0
6～7
5.14
1233.6
5.14
1.542
4.6
34.5
0
1.125
75
25
0.83
5.16
1583.8
7～8
5.64
1353.6
5.64
1.692
4.2
31.5
3.75
1.125
0
25
0.83
5.31
1629.7
8～9
6.00
1440
6.00
1.8
0.0
0.0
0
1.125
0
25
0.83
5.48
1681.0
9～10
5.84
1401.6
5.84
1.752
0.0
0.0
0
1.125
0
25
0.83
5.35
1642.5
10～11
5.07
1216.8
5.07
1.521
4.4
33.0
0
1.125
0
25
0.83
4.86
1490.5
11～12
5.15
1236
5.15
1.545
5.4
40.5
0
1.125
0
25
0.83
4.95
1517.2
12～13
5.15
1236
5.15
1.545
4.4
33.0
0
1.125
0
25
0.83
4.92
1509.7
13～14
5.15
1236
5.15
1.545
5.0
37.5
0
1.125
0
25
0.83
4.94
1514.2
14～15
5.27
1264.8
5.27
1.581
5.0
37.5
0
1.125
0
25
0.83
5.03
1543.1
15～16
5.52
1324.8
5.52
1.656
5.4
40.5
3.75
1.125
0
25
0.83
5.25
1609.9
16～17
5.75
1380
5.75
1.725
5.4
40.5
0
1.125
0
25
0.83
5.41
1661.4
17～18
5.83
1399.2
5.83
1.749
3.8
28.5
0
1.125
0
25
0.83
5.44
1668.6
18～19
5.62
1348.8
5.62
1.686
4.6
34.5
0
1.125
75
25
0.83
5.54
1699.2
19～20
5.00
1200
5.00
1.5
4.6
34.5
0
1.125
0
25
0.83
4.81
1475.2
20～21
3.19
765.6
3.19
0.957
3.6
27.0
0
1.125
0
25
0.83
3.37
1032.8
21～22
2.69
645.6
2.69
0.807
4.0
30.0
0
1.125
0
25
0.83
2.98
915.6
22～23
2.58
619.2
2.58
0.774
5.2
39.0
0
1.125
0
25
0.83
2.93
898.2
23～24
1.87
448.8
1.87
0.561
5.2
39.0
3.75
1.125
0
25
0.83
2.38
731.3
合计
100
24000
100.00
30
100
750.0
11.25
27
150
600
20
100
30681.9
注：
变化系数指该用水量占最高日总用水量的百分比
由表中可以看出，最大用水量出现在下午6至7点之间，为1699.2m3=471.99（l/s）占日用水量的5.54,。
则时变化系数Kh=5.54％÷4.17％=1.33。
日总用水量为30681.9m3，约为31万方。
该城市的用户用水量变化曲线下图3-1-9所示
图3-1-9最高日逐时用水量变化曲线
3.2调节构筑物容积及一、二级泵站流量的计算
3.2.1一级泵站流量计算
一级泵站也称取水泵站，它将水从江、河、湖等水源抽取出来并输送至水厂。
水泵工作时间不同，流量也不一样。
本设计一级泵站按24小时均匀供水计算，这样不仅可以缩小构筑物规模和降低管网造价，还可以使泵供水连续、工作情况稳定，利于泵站的管理和维护。
水厂在运行时，本身也需要消耗一部分水在沉淀池排泥、滤池冲洗等过程中，即水厂自身用水量。
用水量大小值取决于水处理工艺、构筑物类型和原水水质等的影响。
水厂自身用水量的系数取α=1.1
一级泵站的供水量：
=1.1×30681.9／24=1406.3（m3/h）
3.2.2二级泵站流量及水塔、清水池容积计算
3.2.2.1二泵站流量计算
二泵站的供水量因有水塔调节供水和用水之间的流量差，可以不等于时刻变化的用水量。
为了尽量减少水塔容积，二泵站的供水曲线应接近用
图3-2-1一、二级泵站供水量变化曲线
户用水量曲线，此设计将二级水泵工作情况分成两级：
从5到20时，一组水泵运转，流量为最高日的5.00％；其余时间水泵流量为最高日用水量的2.78％。
在当二泵站供水量大于用水量时，其中多余的水转输到水塔中。
具体如图3-2-1所示.
3.2.2.2水塔容积计算
考虑到城市中有造纸厂等对水安全要求高的用户，拟在造纸厂附近建造一个水塔，以保证工厂的用水安全，并避免二泵站因生活用水量时刻变化而频繁调节泵的工况，节约能量费用。
水塔尽量靠近造纸厂建造，其所处位置地势较高，在最大转输时可以减少水塔至造纸厂输水过程中的水头损失，从而减少水塔高度。
水塔容积包含调节容积W1和消防储水
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