广东省某县城给水管网初步设计计划书

1 广东省某县城给水管网初步设计计划书 1 给水管网设计任务书 设计目的和要求 课程设计的目的，在于培养学生运用所学的理论知识，解决实际问题，进一步提高计算、制图和使用规范与技术资料的能力。 设计要注意贯彻国家有关的基本建设方针政策，做到技术上可能，经济上合理。为了达到这一目的，学生应该深入复习有关课程，充分理解它的原理，在此基础上，学会独立查阅技术文献，确定合理的技术方案，逐步树立正确的设计观点。通过技术能基本掌握给水管网的设计程序和方法，较熟练地进行管网平差，加强基本技能和运作技巧的训练。 设计题目 某县城给水管网初步设计 设计原始资料 概述 某县城位于我国的广东省，根据城市建设规划，市内建有居民区、公共建筑和工厂。详见规划地形图。 城市用水情况 城市用水按近期人口 10 万人口设计，远期（ 10年）人口增加 10，市区以 5 层的多层建筑为主。 表 1 生活用水变化规律表 时间 企业用水变化 百分数 居民用水变化百 分数 时间 企业用水变化 百分数 居民用水变化百 分数 0234567890102132 表 2 公共建筑用水量表 表 3企业生产用水 工厂名称 生产用水 （万 m3/d） 人员用水 人数（人） 用水标准 用水时间 （ h） 备注 酒厂 000 按规范标准查取 24 高温人数 50 食品厂 00 24 高温人数 30 工艺品厂 00 6高温人数 70 肉联厂 00 3高温人数 0 机械厂 000 6高温人数 20 注： 1）下班后淋浴人数 100； 2）企业生产用水变化规律：两班制的按 16小时均匀供水，三班制的变化系数见表 ;3）工厂的生活用水和淋浴用水变化规律见教材 16页表 2)建筑物的耐火等级 3级，生产类别为丙类，建筑物最大体积 40005）居民生活用水变化规律见表 1。 他用水 道路洒水量：城区的主要道路面积占总面积的 10计 (日洒水 2次 ) 绿化用水：其中需要每天浇水的面积占总面积的 5 消防用水：按规定计算 未预见水量：按总用水量得 15算 给水普及率： 100 地质资料 该市地处西南中部，属亚 热带地区，西南季风气候，年平均气温 绝对最高气温为 最低气温 年平均降雨量 118080以上的降雨发生在 6之间，最大降雨量为 年最大风速为 s，主导风向为西南风。该市的主要水源为河流。根据水文地址部门提供的资料，河流的最低水位为 厂的地面标高为 水池的最低水位为 用水单位 用水人数 用水标准 用水时间及水量分配 医院 800床 按规范的最高标准查取 24h 均匀 影剧院 600 人 /场 3场 /日 24h 中学 2000人 6宾馆 600床 24h 火车站 流动人口 5000人 6师专 3000人 6幼儿园 2000人 6 3 城市规划及地形 从图上可以看到整个城区的概况， 5 个工厂全部集中在 A 江左上方的工业 区内，水厂单独向工业区供水，只考虑布置一条支状管供给，在其与城区管网之间一断连通管连接，设阀门控制，平时关闭，事故时再开启。工业区所需的最低水位为 各厂自行加压供其使用，各厂的加压站内均设有贮水池，可贮存 2避免管网事故时造成的停水。城区位于 7个集中流量流出点，按对置水塔换装管网要求进行配水管网设计。 设计内容 本设计映完成的基本内容，包括一下几个项目： 设计计算说明书，内容包括： 设计原始资料 生活、生产用水量计算及逐时用水量 计算、供水曲线的确定 消防用水量计算 二泵站工况的拟定、清水池容积和水塔（高地水池）容积的确定 管网布置及方案选择 管段设计流量的确定 管径的确定、管网水力计算及平差、水压标高的确定 累计水头损失的计算 水泵的初步选择 确定水塔的高度（或高地水池的位置） 管网设计计算图（最高时 1 张、消防时 1 张、最大转输时 1 张 ） 在各节点处标出计算结果 画两个比较复杂的典型节点详图，如工业区支管与城区管网连接点。 设计时间及进度安排 共计 20学时，每周进行 3学时设计指导。 对图纸和计算说明书 的要求 图面要整洁，管线上注明必要的尺寸。 说明书要简扼明要地说明设计者地意图，如用水标准的确定，管网定线布置原则，选定水塔位置的理由，主要干管的走向，管道及构筑物的材料选用。防止腐蚀及饱和措施，埋设深度及经济流速的确定等等，涉及图纸的部分应该附上草图，计算部分要有主要共识，并注明符号意义，所有的数据来源都必 须标出出处。 4 计算书，说明书要填写清楚，装订成册。 2 给水管网设计说明书 市 给 水工程用水量 计 算 民区的用水量计算。 因为该地区地处我国西南中部，人口为 10 万。居民生活用水最高日 用水量为 140230 L/1】 该设计采用 150L/住区最高日用水量 100000 = 15000m/d 远期 10 年人口增长 10%所以估算 10 年后00000*110%=16500m/d。 共建筑用水量计算。 1） 医院 ： 医院病人用水量为 600L/ 2 】 医院用水人数 800 床，所以日用水量Q=d*800=480m/d 2) 中学：每人用水量为 30L/2】 所以日用水量 Q=d*2000=60m/d 3) 宾馆：每人每日 用水量为 300L/2】 用水人数 600 人， 所以用水量 Q=00=180m/d 4) 火车站：每人次 用水量为 10L/3】 用水人数为 5000 人， 所以日用水量 Q=000=50m/d 5) 师专 ：宿舍用水量为 20L/2】 ，用水人数为 3000 人， 所以日用水量 Q=000=60m/d。 6) 幼儿园：每儿童每日 50L/d【 2】 ，用水人数为 2000 人。 所以日用水量 Q=000=100m/d。 7）影剧院：每一观众每场 20L/d【 2】 ， 600 人 /场 3 场 /日， 所以日用水量 Q=00*3=36m/d 综上所术公共建筑最高日用水量 80+60+180+50+60+100+36=966m/d 业工厂用水量计算。 根据指导书表 1知 1）生产用水： Q=酒厂 +食品厂 +工艺品厂 +肉联厂 +机械厂 =*5104m/d 2）职工生活用水量： 一般车间按 每班每人 25温车间按每班每人 35L【 4】 计算。 5 因此： 酒厂： 高温车间用水： 1000 50% d 一般车间用水： 1000 50% d 食品厂： 高温车间用水： 800 30% d 一般车间用水： 800 70% 4m/d 工艺品厂： 高温车间用水： 500 70% d 一般车间用水： 500 30% d 肉联厂： 无高温车间 一般车间用水： 500 =d 机械厂： 高温车间用水： 1000 20% m/d 一般车间用水： 1000 80% 0m/d 3）工厂淋浴用水： 淋浴用水标准，一般车间按每人每班 40L，高温车间按每人每班 60L【 5】 计算。 酒厂： 500 00 0m/d 食品厂： 240 60 d 工艺品厂： 350 50 7 m/d 肉联厂： 500 0m/d 机械厂： 200 00 4m/d 因此，企业总生活用水量： Q（生活用水） =4+20=d 企业总淋浴用水量： Q（淋浴用水） =50+7+20+44=d 6 企业总用水量： 5000+d 政用水量计算。 根据设计给出的蓝图比例为 1： 5000，通过计算总面积 S=14000000m 道路洒水为 m【 6】 化用水为 m【 6】 天浇洒 1 次。根据任务书的说明，道路洒水量：城区的主要道路面积占总面积的 10计 (日洒水 2 次 )；绿化用水：其中需要每天浇水的面积占总面积的 5。 所以道路洒水量： Q=2 14000000 10% 200m/d 绿化用水量： Q=14000000 5%=1400m/d 最高日市政 用水总量 200+1400=5600m/d 预见水量计算。 根据任务说明书，未预见水量，按总用水量得 15算。本设计采用 25%。 2+4） *20%=（ 16500+966+000） *20%=d 所以 该地区最高日总用水量 2+4+ d。 防用水量计算。 居民区消防用水量为 35L/S【 7】 ，同一时间内的火灾次数为 2次 【 7】 。企业工厂区消防用水量为 30L/s【 8】 ，民用建筑消防用水量为 20L/s【 8】 ，同一时间内的火灾次数为 2次。室内消防用水时间定为 2小时 ，室外 消防用水定为 2小时。 消防用水量 =居住区室外消防用水量 +工厂室外消防用水量 +民用建筑的室外消防用水量 =126（ m/h） 2 2+108（ m/h） 2 2+72（ m/h） 2 2=1224m 民区和企业工厂区的逐时用水量。 按照说明书上的居民有水时变化系数，企业生产用水的变化系数，以及对公共建筑 市政用水平均分配的原则，县城的逐时详细用水量如下 表 4逐时详细用水量 表。 站情况。 为了管理上的方便，在能够兼顾分布于河流两边的工厂与居民的情况下，选择一台泵来管理整个管网。 站的工况和清水池水塔容积的计算 泵站工况见图 1 7 用水变化曲线01234567123456789101112131415161718192021222324时间用水百分比图 1 二级泵供水分级线 水池和水塔调节容积 在清楚整体的用水变化曲线与二级泵站供水的分级线，而且一级泵站是 24小时均匀供水，应用下表可以计算出清水池和水塔的调节容积 表 5清水池和水塔调节容积计算表 时间 用水量（） 二级泵站供水量（） 一级泵站供水量（ ） 清水池调节容积（） 水塔调节容积（） 无水塔 有水塔 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 11 1 12 2 13 3 14 4 15 5 16 6 17 7 18 8 19 9 20 0 21 8 21 22 2 23 3 24 计 100 100 100 没有水塔的时候，二级泵站是有 24 种变频的能力，管网需要多少水量就供多少水量，故 （ 5） =（ 2） -（ 4）。 当有水塔时二级泵站就是在两种频率下工作，不在满足管网 24 小时不同的需要，所以这时候水塔就起到调节的作用。故（ 6） =（ 3） -（ 4），（ 7） =（ 2） -（ 3）。 由表 5 得清水池调节容积为 民区）水塔调节容积为 d（居民区） 清水池容积 =2+4 节容积） = m） 防） =126（ m/h） 2 2+108（ m/h） 2 2+72（ m/h） 2 2=1224m 厂生产用水量 ） =8% 全蓄水量） =(w1+w2+224+所以清水池的容积 W=44028m 故是用等体积 22014 m的两只清水池 水塔容积 =节容积） +防蓄水量） m） 5L/S*60*10*2=54m 所以水塔容积 W=54+网的布置 管网 布置要满足一下原则 : 1主干管间的距离要满足 500 800m， 2连接管间的距离要满足 800 1000m， 尽量避免在高级路面或重要道路下通过 详细请看县城管网布置图。 网的节点流量。 网的节点流量 1 最高时的节点流量 9 (m/h） =) 厂 =m/h） =) Q 环网需要 =(m/h） =m/h） =) 又 (m/h） =) 故 Q 环网需要 = 流量 Q 环网需要 共建筑 ） / L=(13080/) 其中： q=Q 环网需要 共建筑 =m/h） =) Q 公共建筑 =)，则： Q 环网需要 共建筑 = q 节点 = q=) 最高时的节点流量由 点 =1/2 其中 : 比流量 l 表示的是与节点 果是单侧供水的管段要乘以 1/2， 其次的管道安排都是双侧供水。详细请看表 6：最高时的节点流量 表 6：最高时的节点流量 节点 相连的管段 管段 管长（ m） 节点流量 (L/s) 1 01 02， 01 16 01 02 480 2 01 02， 02 03 01 16 840 3 02 03， 03 04， 03 19 16 15 720 4 03 04， 04 05， 18 04 15 14 380 5 04 05， 06 05， 05 20 14 13 460 6 06 05， 07 06 12 13 340 7 07 06， 08 07， 07 21 02 03 940 8 08 07， 09 08 03 04 660 9 09 08， 09 10， 09 17 02 12 720 10 09 10， 10 11， 10 18 11 12 360 11 10 11， 11 12 10 11 280 12 11 12， 12 13， 02 12 09 10 320 13 13 14， 12 13， 13 23 10 18 600 14 13 14， 14 15 18 04 240 15 15 14， 15 16 04 05 560 16 15 16， 01 16 06 05 860 17 17 22， 09 17 07 06 600 18 04 18， 10 18 08 07 400 19 03 19 09 08 580 20 05 20 03 19 260 21 07 21 05 20 680 10,26 22 17 22 07 21 460 23 09 17 380 17 22 420 13 23 540 10 大转输的节点流量 (m/h） =) 厂 =m/h） =) Q 环网需要 =m/h） =) Q 最大转输 =m/h） =) 故： Q 环网需要 +Q 最大转输 =则： 流量 （ Q 环网需要 共建筑 ） / L=(13080/) 其中： q=Q 环网需要 共建筑 =m/h） =) Q 公共建筑 =)，则： Q 环网需要 共建筑 = q 节点 = q=) 最大转输的节点流量由 点 =1/2 其中 : 比流量 l 表示的是与节点 果是单侧 供水的管段要乘以 1/2， 其次的管道安排都是双侧供水详细请看表 7：最大转输的节点流量 表 7：最大转输的节点流量 节点 相连的管段 管段 管长（ m） 节点流量 (L/s) 1 01 02， 01 16 01 02 480 2 01 02， 02 03 01 16 840 3 02 03， 03 04， 03 19 16 15 720 4 03 04， 04 05， 18 04 15 14 380 5 04 05， 06 05， 05 20 14 13 460 6 06 05， 07 06 12 13 340 7 07 06， 08 07， 07 21 02 03 940 8 08 07， 09 08 03 04 660 9 09 08， 09 10， 09 17 02 12 720 10 09 10， 10 11， 10 18 11 12 360 11 10 11， 11 12 10 11 280 12 11 12， 12 13， 02 12 09 10 320 13 13 14， 12 13， 13 23 10 18 600 14 13 14， 14 15 18 04 240 15 15 14， 15 16 04 05 560 16 15 16， 01 16 06 05 860 17 17 22， 09 17 07 06 600 18 04 18， 10 18 08 07 400 19 03 19 09 08 580 20 05 20 03 19 260 11 21 07 21 05 20 680 10,26 22 17 22 07 21 460 23 09 17 380 17 22 420 13 23 540 状网的节点流量 在树状网上，按照每个工场的用水需求，市政管网把水量分配在树状干管上，就是干管上的节点流量等于工厂的集中用水量。详细情况表 8：树状网节点流量 表 8：树状网节点流量 节点 管段 管长（ m） 节点流量 (L/s) 最高时 最大转输 24 24 25 300 25 25 26 560 26 26 27 40 27 27 28 380 28 28 29 220 29 段初分流量与初选管径 。 在确定节点流量的时候就可以进行流量的初步分配和管径的选择，管径的选择要满足以下的要求。 3 m/s，不低于 s 是 为了防止水中的悬浮物在水管内沉积，不大于 3m/s 是为了防止发生水锤。 2经济流速要求： 400， v=400,v=，节点水压标高的确定和累计水头损失计算。 1选好控制点，控制点的水压标高 =控制点水压标高 +最小服务水头。 2，应用公式：节点水压标高 i=节点水压标高 h(i 其中 与水的流向有关系，水是由 ，水由 网的水力计算 高时的节点水压标高 最高时时选择 20节点为控制点，其水压标高 =1493+24=1517m，其余节点的水压标高如下表 9 表 9：环网最高时的节点水压标高 12 大转输的节点水压标高 最大转输时选择水塔为控制点，其水压标高 =1525+8=1533m，其余节点的水压标高如下表 10 表 10：环网最大转输的节点水压标高 最大转输的水压标高 节点 水压标高 （ m) 地形标高 (m) 自由水压 (m) 节点流量 (L/s) 0 1 2 3 4 5 6 最高时的水压标高 节点 水压标高（ m) 地形标高 (m) 自由水压 (m) 节点流量 (L/s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 水塔 13 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 10,26 22 23 水塔 状网的水力计算 高时的节点水压标高，具体如下 表 11：树状网最高时的节点水压标高 表 11：树状网最高时的节点水压标高 节点 水压标高（ m) 地形标高 (m) 自由水压 (m) 节点流量 (L/s) 24 25 27 29 31 33 大转输的节点水压标高，具体如下 表 11：树状网最高时的节点水压标高 表 12：树状网最大转输的节点水压标高 节点 水压标高（ m) 地形标高 (m) 自由水压 (m) 节点流量 (L/s) 24 25 26 27 28 29 14 泵的选择。 高时的泵选择 选择 20节点为管网的控制点，其水压标高 =c=1493+24=1517m 水塔的高度： c+24+525取 5m 控制点 m 按最高时用水量计算的从水塔到控制点的管网水头损失， m 制点的地面标高， m 塔设计的地形标高， m 水泵扬程： )+ Hc+hs+hc+ 1493+24+2+2+6m 控制点 m 水管中的水头损失， m 水管中水头损失， m 沿 2， 3， 4， 5 到控制点 20 的管网水头损失， m 制点的地面标 高， m Z 清 :清水池的最低水位标高， m 选择 a， a： ) 6m b:0(L/s) 493+2+24=35m 可由选泵程序选得由 上海雅姬卡机器有限公司 生产的 1200泵。 图二 1200 15 01020304050600 1000 2000 3000 4000H(m)Q(l/s)1200三 1200表 13水泵性能参数 水泵 Q Q H 转速r/率（ %） 必须气蚀余量 电机功率（ 泵重 型号 （ h） (L/s) (m) (吨 ) 1200944 49 600 80 600 748 2430 44 86 916 为 H=以 S=( 12)=（ 49(24302=10 9+10 19442 =55m 故 H=10于管道特性曲线 : H= 又 525+5+37m 且 S=22) =15/21002=10， H= 7+102 16 01020304050607080900 1000 2000 3000 4000Q(l/s)H(m)1200管路特性曲线图 由图知工况点落在高效段内，工况点为（ 1300L/s,50m） 大转输的泵选择 选择水塔为管网的控制点，其水压标高 =c=1525+8=1533m 水泵扬程： )+ Hc+hs+hc+ 1525+8+2+2+取 91m 控制点 m，这里是水塔的高度 5m 水管中的水头损失， m 水管中水头损失， m 沿 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 17， 22到控制点水塔的管网水头损失， m 制点的地面标高， m Z 清 :清水池的最低水位标高， m 选择 a， a： ) 1m b:0(L/s) 525+2+24=67m 由于没有单泵能够满足最大转输是的水压和水量的要求，所以选择由 淄 博宏源泵业有限公司 生产的28泵 ,并且由两台并联工作。 选泵曲线020406080100120 500 1000 1500 2000 2500 3000Q(L/s)H(m)28五 28 17 表 14水泵性能参数 水泵 Q Q H 转速r/率（ %） 必须气蚀余量 电机功率（ 泵重 型号 （ h） (L/s) (m) (吨 ) 28715 1032 80 87 250 700 1306 90 92 4898 1360 87 为 H=以 S=( 12)=（ (13062=10 10 10322=108m 故 H=10于管道特性曲线 : H= 又 525+5+37m 且 S=22) =44/15002=10， H= 7+102 管道特性曲线0204060801001201400 500 1000 1500 2000 2500 3000Q(L/s)H(m)28管路特性曲线图 由图知工况点落在高效段内，工况点为（ 1030L/s, 网泵的最终选择 由于最大转输校正的时候，最高时选用的泵不能满足，所以泵选取的时候分别在最高时由 上海雅姬卡机器有限公司 生产的 1200泵，最大转输是选用 选择由 淄 博宏源泵业有限公司 生