福建某县给水管网系统扩大初步设计计划书

1 福建某县给水管网系统扩大初步设计计划书 第一节设计任务及设计资料 福建某县给水管网系统扩大初步设计 该县位于福建中西部（属于用水量标准第三分区），整个县城区地势相对平坦，稍有起伏，其中东北角有一块高地（比其他地位高 7m 左右），县城南临自西向东流向的平川河。自改革开放以来，工农业生产及县城建设迅猛发展，县区内建筑层数最高为六层，规划人口为 7 万人。该区以地表水为水源，自来水厂建在上游（如图示）向整个县城供水。绿地面积占城区面积的 25%，每日下午 15:0016:00 浇洒 一次。道路总面积占城区面积的 12%，每日上午 6:007:00 浇洒一小时。（绿化面积用水定额用 浇洒道路用水定额用 。 经统计获得的生活用水量变化规律如下表示： 时段 01 12 23 34 45 56 67 78 用水百分数 (%) 段 89 910 1011 1112 1213 1314 1415 1516 用水百分数 (%) 段 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 2324 用水百分数 (%) 2 产企业等集中用水量 编号 单位名称 班制及时间 （ h） 每班职工人数 每班沐浴人数 生产用水量 m3/d 一般车间 高温车间 一般车间 高温车间 1 县中学 818 1502 水泥厂 08,816,1624 100 200 50 200 500 3 无线电厂 816,1624 300 200 100 4 县政府 818 2005 食品服务站 614,1422 100 100 50 100 600 6 印刷厂 816,1624 1007 浴室 1523 50 8 电厂 08,816,1624 50 100 30 100 500 9 农机厂 818 15010 造纸厂 08,816,1624 300 200 200 200 4000 11 化肥厂 08,816,1624 100 100 50 100 300 12 针织厂 08,816,1624 300 100 300 13 阀门厂 816,1624 200 100 100 100 300 14 工业局 818 80 15 人民医院 08,816,1624 20016 党校 818 10017 电影院 1523 30 18 育才小学 818 80 19 百货商场 922 10020 县宾馆 08,816,1624 20021 农贸市场 620 12022 油脂化工厂 08,816,1624 200 300 100 300 2000 23 公园 623 15024 刀具厂 816,1624 100 150 50 150 300 25 淀粉厂 08,816,1624 100 150 50 150 500 说明： 用水按下班后 1小时均匀使用； 00%； :20000。 3 第二节设计计算 由原始资料该城市位于福建 ,规划人口数为 7万 ,查室外给水设计规范可知该城市位于一分区，为中小城市。 因此从设计规范查出：居民生活用水定额取 200L/厂职工生活用水量定额采用所有车间 40 L/算，淋浴用水按一般车间每人每班 40L，高温车间每人每班 60洒道 路用水量由设计题目给出按 （ 算； 算；城市的未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的 20%计算；消防用水按同一时间内火灾发生次数 2次，每次用水量 35L/ 该城市自来水厂建在上游采用地表水平川河向整个县城供水，水厂位置已确定，则无需选定水源及位置和净水厂位置。 该城市供水区域面积不是很大，东北角有一块高地，采用对置水塔调节 供水 单位容积造价较经济。所以 考虑在 东北角高地 建 水塔 。 管网布置为环状网 ，当任一段管线损坏时，可以关闭附近的阀门，与其余管段隔 开，然后进行检修，水还可以从另外管线供应用户，断水的地区可以缩小，从而增加供水可靠性。环状管网可以大大减轻因水锤作用产生的危害。 由于输水管发生事故将对供水产生较大影响，所以水厂与水塔输水管线采用平行双管，并在中间的一些适当地点分段联通和安装切换阀门，以便其中一条管道局部发生故障时由另一条管段替代。 城市设计用水量按最高日用水量计算 ,包括 :居民生活用水、公共建筑、生产企业等集中用水量、工业企业职工的生活用水和淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、城市未预见水量和管网漏失水量、消防水量。 1 ： Q1= 居民最高日生活用水， d； q居民生活用水量定额，（ 城市设计年限内计划用水人口数； f城市自来水普及率，采用 f=100% 4 所以 200 105 100%/1000 14000m/d 产企业等集中用水量 1110 m/d 用水和淋浴用水量 根据所给数据绘制各公共建筑、企业生活和淋浴用水量如下表 编号 单位名称 班制及时间 每班职工淋浴用水量（ m/班） 职工生活用水总量（ L/d） 职工淋浴用水总量（ L/d） （ h） 1 县中学 818 0 0 0 5 2 水泥厂 08,816,1624 14 36 52 3 无线电厂 816,1624 5 16 30 4 县政府 818 0 0 0 5 食品服务站 614,1422 8 16 32 6 印刷厂 816,1624 0 0 0 7 浴室 1523 0 0 0 8 电厂 08,816,1624 4 农机厂 818 0 0 0 10 造纸厂 08,816,1624 20 60 60 11 化肥厂 08,816,1624 8 24 24 12 针织厂 08,816,1624 4 36 12 13 阀门厂 816,1624 10 24 20 14 工业局 818 0 0 0 15 人民医院 08,816,1624 0 0 0 16 党校 818 0 0 0 17 电影院 1523 0 0 0 18 育才小学 818 0 0 0 19 百货商场 922 0 0 0 20 县宾馆 08,816,1624 0 0 0 21 农贸市场 620 0 0 0 22 油脂化工厂 08,816,1624 22 60 66 23 公园 623 0 0 0 24 刀具厂 816,1624 11 0 22 25 淀粉厂 08,816,1624 11 30 33 总量 345 以 工人生活用水量： 345 m/d 工人淋浴用水量： 332.6 m/d 工业企业职工用水量： 256+77.6 m/d 洒道路用水量 城区面积 =6417 20000 20000 1000000=2566800 2566800 25%+2566800 12%） /1000 d 城市的未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的 20%计算。 20%（ 3+=20% （ 14000+11110+=d 6 6： 2*35=70L/s d 3+5 =d 取 2610 d h/=该城市以地表水为水源，自来水厂建在上游，向整个县城供水。 原则：管网定线取决与城市平面布置，供水区的地形，水源和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁等的位置。除此之外，还有考虑：定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水迟、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，干管位置从用水量较大的街区通过。尽量避免在高级路面或重要道路下通过，减小今后检修时的困难。干管的间距一般采用 500 800。干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在 800 1000左右。 本设计初设计两种方案，进行对比，最终确定其中一种为最优方案。两种方案的计算简图如下： 7 1234567891011121314151617181920212212345 67891011121314151716 8 水量变化曲线） 时间 居民生活用水 生产用水 职工生活用水 淋浴用水 道路与绿化用水 未预见用水 城市每小时用水量 m/h m/h m/h m/h m/h m/h % 01 154 2 133 3 140 4 161 5 210 6 7 8 9 10 697 011 112 213 34 1314 415 665 47 1516 617 718 819 5 0 920 5 0 021 5 0 122 5 0 223 4 8 324 4 量 14000 11110 345 00 9 制城市最高日用水量变化曲线（用水量变化曲线） 如下图： 最高日用水量变化曲线 10 11 计算清水池与水塔容积如下表： 因此，清水池调节容积 按最高日用水量的 算 设置水塔 不设水塔1 2 3 12 13 23 01 0 1 2 3 4 5 6 7 3 8 9 0 1 2 3 4 6 水泵站供水量 清水池调节容积计算%水塔调节容积计算%设置水塔 不设水塔累计 100 100 100调节容积=. 34 12 水塔调节容积按最高日用水量的 算 清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水 ,则清水池有效容积 W= W清水池总容积 m； 节容积 m； 消防储水量 m，该城市规划人口数为 7万人，查规范确定同一时间内的火灾次数为两次，一次灭火用水量为 35L/s。火灾延续时间按 设计采用高地水塔，清水池承担消防水量。 厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的 5%计算； 全贮量可按 2+。 2+32610 2 35 2 +32610 5% m 故：清水池总容积 W： W（ 1+1/6）（ 2+ 7992.7 m 取： W=8000 m 清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。因此清水池每个体积为 4000 mm，则直径为 32m，其中消防水深为 水塔设计有效容积为： W= 35000 819 m 取： 820 m 一种方案： q=h 1000/3600=s q） / L=(3)/sm) 13 节点流量计算如下表： .5 表 可 知 节 点 流 量 之 和 为 s 与q=s 相差 s，有小数点位数引起，说 14 明计算准确。 q=h 1000/3600=s q） / L=(3)/8105=sm) 管段编号 管段有效长度 m 沿线流量 L/s 12 23 34 45 56 67 78 89 910 1011 111 1012 1213 1314 145 155 1215 115 15 138 153 总计 比流量 q 节点流量计算如下表： 由 上 表 可 知 节 点 流 量 之 和 为 s 与q=s 相差 s，有小数点位数引起，说明计算准确。 7流量分配与管径的初步确定 . 为保证安全供水，二级泵站和水塔至给水区的输水管均采用两根。 根据管网布置和用水情况，假定各管段的流向，按环状管网流量分配原则和方法进行流量预分配。 本设计选用的环状管网流量分配的计算，环状管 网的设计流量分配比较复杂，有很大的自由度，具体应该遵循下列原则： 从一个或多个水源出发进行管段设计流量分配，使供水流量沿较短的距离输送到整个管网的所有节点上，这一原则体现了供水的目的性； 节点 连接管段 集中流量 L/S 沿线流量 L/S 节点流量 L/S 1 12， 111,115 2 12,23 3 23,34,315 4 34,45 5 56,515,514,45 6 56， 67 7 67,78 8 78,89,813 9 89,910, 10 910,1011,1012 11 111,1011 12 1012,1213,1215 13 1314,1213,813 14 1314,145 15 115,315,515,1215 总计 16 在遇到要向两个或两个以上方向分配设计流量时，要想主要供水方向分配较多的流量，向次要供水方向分配较少的流量，特别注意不能出现你流向，之而已原则体现供水的经济性。 应该确定两条或两条以上平行的主要共水方向，如从供水泵站至水塔或主要用水区域等，并且应在个平行供水方向上分配相近的较大流量，垂 直与主要供水方向的管段也要分配一定的流量，使得主要供水方向上的管段损坏时，流量可通过这些管段绕到通过，这一原则体现供水的可靠性。 根据管网布置情况、用水情况和分配原则，假定个管段流向，进行分配。分配结果见下表： 因为设计流量本身的精度有限，而且计算所的的经济管径往往不是标准管径，所以可用近似技术经济计算方法，在保证应有精确度的前提下选择管径，以减轻计算工作量。 对于单独的管段，即不考虑与管网中其他管段的联系时，可用折算流量为 . 然后查界限流量表选取管径，下表为本设计所选管径。 一种方案流量分配及管径表： 节点编号 节点流量 管段编号初分配管段流量界限流量表定管径1 2 002 14 503 3 004 11 005 4 506 5 007 11 508 6 009 7 5010 13 0011 8 0012 9 5013 10 0014 013 0015 014 501312 001214 501211 50815 0019 00 17 二种方案流量分配及管径表： 管段 初分流量 L/S 界限流量 L/S 管径 2 130 400 23 350 34 350 45 100 65 150 76 250 78 250 98 100 109 35 250 1110 400 1012 250 1213 250 1314 100 514 200 1512 200 153 200 111 130 400 138 100 115 450 155 300 A1 471 700 B7 400 注： 根据初分配流量与管径，对两种方案进行平差。通过更改管径的方法不断平差，直到满足要求为止。 以下为两种方案最优平差结果： 平差类型：最高时平差 计算公式：海曾威廉公式 节点参数 标高 基本需水量 需水量 总水头 压力 18 节点 m L/S L/S m m 连接点 1 74 接点 2 接点 3 71 接点 4 72 接点 5 接点 6 接点 7 75 接点 8 86 18 32 连接 点 9 79 接点 10 78 接点 11 73 接点 12 74 接点 13 76 接点 14 接点 15 86 128 库 16 73 管道参数 管网表 - 管段长度 直径 流量 流速 单位水头损失 管段 m m/s m/ 管道 1 00 00 547 500 00 00 50 50 00 349 350 0 50 1 00 2 50 3 50 4 50 8 953 150 9 550 700 6 50 7 50 1 50 0 150 400 128 9 水塔高度 由水压计算结果可知，所需二级泵站最低 供水压标高为 水时清水池的最低水位标高为 73m 泵站内吸、压水管路的水头损失取 最高用水时所需二级泵站总扬程为：=设对置调节构筑物的管网按最高时进行设计计算后，还应以最高时加消防时、事故时和最大转输时的工作情况进行校核。 次，一次灭火用水量为 35L/s。从安全考虑，失火点分别设在原控制点 5处。消防时管 网各节点的流量，除5 L/余各节点的流量与最高时相同。消防时，需向管网供应的总流量为 28+35 2=s，其中水塔不供水 二级泵站供水 0=s 平差类型： 消防 时平差 计算公式：海曾威廉公式 20 节点参数 管道参数 管网表 - 管段长度 直径 流量 流速 单位水头损失 管段 m m/s m/ 管道 1 00 00 547 500 00 00 50 50 00 349 350 0 50 1 00 2 50 3 50 4 50 8 953 150 9 550 700 6 50 7 50 1 00 0 150 400 128 基本需水量 需水量 总水头 压力 节点 m L/S L/S m m 连接点 1 74 71 72 75 86 6 10连接点 9 79 0 78 1 73 2 74 3 76 4 5 86 128 6 73 1 由上表可知，管网控制点为节点 8水压为 10时，各节点处的实际自由水压均大于 10符合低压消防制要求。因此水塔标高满足消防时的核算条件。 需二级泵站最低供水压标高为 水池最低设计水位标高为73m。加泵站内水头损失 所需二级泵站总扬程为 H=s,所以满足核算要求。 需二级泵站供水压标高为 水池最低设计水位标高为73m，泵站水头损失取 所需二级泵站总扬程为 H=算成果 通过校核结果表明，最高时选定的管网管径、水塔设计标高均满足核算条件，管网水头损失分布也比较均匀，且个核算工况所需水泵扬程与最高时相比相差不大，经水泵初选基本可以兼顾，故计算结果成立，不需调整。 平差 25 平差类型：最高时平差 计算公式：海曾威廉公式 标高 基本需水量 总水头 压力 节点 m L/S m m 连接点 1 接点 2 接点 3 接点 4 接点 5 接点 6 接点 7 83 接点 8 77 接点 9 接点 10 接点 11 接点 12 接点 13 接点 14 接点 15 塔