给水排水管网系统课程设计例题

1、 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

2、淋浴人数污染程度A厂3000均匀三班制（6点起）3000600600一般B厂2500均匀二班制（7 点起）1000200400一般C厂1500均匀三班制（7点起）9000200一般合计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%010.36895.8716175.28120.369106.1017185.69230.3510115.7818197.05340.4411126.0419206.11452.1512135.6020212.45565.4213145.1221222.42677.11

3、14155.3422231.20787.8115165.3823240.57三、 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GB50013-20066. 建筑设计防火规范GB50016-20067. 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

4、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：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500800m干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为8001000m左右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干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度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

5、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）10100700cap则最高日综合生活用水量：Q1=qNf=170&#

6、215;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35 L/cap·d，一般车间设计用水量取25 L/cap·dA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（

7、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60 L/cap·班，一般车间设计用水量取40 L/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&

8、#215;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=（

9、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

10、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=1003. 消防用水量计算：室内消防用水量按两处同时发生火灾，各处有两个消火

11、栓同时工作10min,每个水枪流量取5L/s即：5×2×2×10×60=12m³ 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

12、一泵站供水量之差，计算过程如下表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（%）011.56 2.614.17 -2.61 -1.56 -1.05 121.56 2.614.17 -2.61 -1.56 -1.05 231.55 2.614.17 -2.62 -1.56 -1.06 341.61 2.614.17 -2.56 -1.56 -1.00 452.61 2.614.17 -1.56 -1.56 0.00 564.52 5.

13、14.17 0.35 0.93 -0.58 675.60 5.14.17 1.43 0.93 0.50 786.48 5.14.17 2.31 0.93 1.38 895.32 5.14.17 1.15 0.93 0.22 9105.46 5.14.17 1.29 0.93 0.36 10115.27 5.14.17 1.10 0.93 0.17 11125.42 5.14.17 1.25 0.93 0.32 12135.16 5.14.17 0.99 0.93 0.06 13144.88 5.14.17 0.71 0.93 -0.22 14155.11 5.14.17 0.94 0.93 0

14、.01 15165.12 5.14.17 0.95 0.93 0.02 16174.98 5.14.17 0.81 0.93 -0.12 17185.22 5.14.17 1.05 0.93 0.12 18196.01 5.14.17 1.84 0.93 0.91 19205.46 5.14.17 1.29 0.93 0.36 20213.32 2.624.17 -0.85 -1.55 0.70 21223.30 2.614.17 -0.87 -1.56 0.69 22232.69 2.614.17 -1.48 -1.56 0.08 23241.77 2.614.17 -2.40 -1.56

15、-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=1739.1 m3 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

16、.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

17、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÷）0.5=（4×927.4÷）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=W 1+W2+W池3=9274÷2+185.5

18、=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500800m。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

19、可根据街区的大小考虑在8001000m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）（

20、5）管段沿线流量的确定：Qij=·Lij·qs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)129300.546518.75 239100.545518.34 3411700.558523.58 487000.535014.11 8711701117047.17 76950195038.30 6510501105042.33 596300.531512.70 9109150.5457.518.44 10119450.5472.519.05 111212850.5642.525.90

21、 517100.535514.31 62700170028.22 610710171028.62 73700170028.22 711790179031.85 8128900.544517.94 合计1515510612.5427.86（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118.75 14.31 0.000.0016.53 35.66 52.19 218.75 18.3428.220.0032.66 43.87

22、76.53 318.3423.5828.220.0035.08 0.0035.08 414.1123.58 0.000.0018.85 0.0018.85 512.7042.3314.310.0034.67 19.8454.51 638.3047.1728.2231.8572.77 0.0072.77 742.3338.3028.2228.6268.74 0.0068.74 814.1147.1717.940.0039.61 0.00 39.61 918.4412.700.000.0015.57 0.0015.57 1018.4419.0528.620.0033.06 0.0033.06 11

23、19.0525.9031.850.0038.40 0.0038.40 1225.9017.94 0.000.0021.92 0.0021.92 总计 427.84 99.37 527.232.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<93506896700

24、355490150915400961308004906852001528.545013016890068582225028.545500168237100082211203004568600237355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2193030048.19-1032910400120.72-20431170500151.8-3051710200410627002004-12737002004

25、-2-384700500170.65-3065105030062.511476950500139.2525871170500220.0236596302004-4061071020044571179020045681289040096.956010991520011.5740111094530040.63501211128540075.0360138200600277.23-70138200600250703.管网平差根据初分流量及初选管径进行管网平差（电算）：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

26、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2193030048.19-1032910400120.72-20431170500151.8-3051710200410627002004-12737002004-2384700500170.65-3065105030062.511476950500139.2525871170500220.0236596302004-4061071020044571179

27、020045681289040096.956010991520011.5740111094530040.63501211128540075.0360138200600277.23-7013820060025070将最大时管网平差结果输出如下： Pipe=19 Loop=7 xs=1.0 OK=24- No_ from to L(m) D(mm) q(L/s) h(m) v(m/s) IO JO- 1. 2- 1 930 300 -49.45 -2.53 0.70 -1 0 2. 3- 2 910 400 -114.24 -2.76 0.91 -2 0 3. 4- 3 1170 500 -154

28、.41 -2.03 0.79 -3 0 4. 5- 1 710 200 2.74 0.08 0.09 1 0 5. 6- 2 700 200 -11.74 -1.06 0.38 -1 2 6. 7- 3 700 200 5.09 0.24 0.16 -2 3 7. 8- 4 700 500 -173.26 -1.50 0.88 -3 0 8. 6- 5 1050 300 55.30 3.51 0.78 1 4 9. 7- 6 950 500 144.32 1.46 0.74 2 5 10. 8- 7 1170 500 215.71 3.78 1.10 3 6 11. 5- 9 630 200

29、1.95 0.04 0.06 -4 0 12. 6-10 710 200 8.54 0.61 0.27 4 5 13. 7-11 790 200 3.70 0.16 0.12 5 6 14. 8-12 890 400 98.65 2.06 0.79 6 0 15. 10- 9 915 200 17.52 2.86 0.56 4 0 16. 11-10 945 300 42.04 1.91 0.59 5 0 17. 12-11 1285 400 76.73 1.88 0.61 6 0 18. 13- 8 200 600 -263.62 -0.38 0.93 -7 0 19. 13- 8 200

30、600 263.62 0.38 0.93 7 0- Dh1=-0.0001m Dh2=-0.0001m Dh3=-0.0000m Dh4=-0.0001m Dh5=-0.0000m Dh6=-0.0000m Dh7=0.0000m 最大用水加消防时的校核该县人口10.07万人，则查表知同一时间发生火灾次数为2次，一次灭火用水量为45L/s,进行消防核算时，假定火灾一处发生在管网控制点2号节点，另一处发生在管网最远点9号节点，在这两个节点分别增加一个集中消防流量45L/s,这外加流量按最高时管网初分流量方向不变的基础上叠加相同流向的消防集中流量 最高用水+消防时原始数据表起始节点号终止节点号管长

31、/m管径/mm初分流量L/s本环号邻环号2193030048.19-1032910400165.72-20431170500196.8-3051710200410627002004-12737002004-2384700500215.65-3065105030062.511476950500139.2525871170500220.0236596302004-40610710200445711790200456812890400141.956010991520056.5740111094530095.635012111285400120.0360138200600277.23-70138200

32、60025070将最大用水加消防时的电算平差结果输出如下： Pipe=19 Loop=7 xs=1.0 OK=26- No_ from to L(m) D(mm) q(L/s) h(m) v(m/s) IO JO- 1. 2- 1 930 300 -57.22 -3.31 0.81 -1 0 2. 3- 2 910 400 -158.27 -5.09 1.26 -2 0 3. 4- 3 1170 500 -191.93 -3.04 0.98 -3 0 4. 5- 1 710 200 -5.03 -0.24 0.16 1 0 5. 6- 2 700 200 -20.48 -2.91 0.66 -

33、1 2 6. 7- 3 700 200 -1.42 -0.03 0.05 -2 3 7. 8- 4 700 500 -210.78 -2.16 1.07 -3 0 8. 6- 5 1050 300 76.83 6.45 1.09 1 4 9. 7- 6 950 500 180.82 2.21 0.92 2 5 10. 8- 7 1170 500 254.32 5.18 1.30 3 6 11. 5- 9 630 200 -27.35 -4.45 0.88 -4 0 12. 6-10 710 200 14.76 1.63 0.47 4 5 13. 7-11 790 200 -0.69 -0.01

34、 0.02 5 6 14. 8-12 890 400 112.52 2.63 0.90 6 0 15. 10- 9 915 200 33.22 9.28 1.07 4 0 16. 11-10 945 300 61.51 3.84 0.87 5 0 17. 12-11 1285 400 90.60 2.54 0.72 6 0 18. 13- 8 200 600 -308.62 -0.50 1.09 -7 0 19. 13- 8 200 600 308.62 0.50 1.09 7 0- Dh1=0.0001m Dh2=0.0001m Dh3=0.0000m Dh4=0.0000m Dh5=0.0

35、000m Dh6=0.0000m Dh7=0.0000m 由电算结果可看出910管段DN200mm,最大用水加消防时流速为1.07m/s,远超出其经济流速，且910管段水头损失为9.28m,可能造成消防水压不能满足，故将910管段管径调为DN300mm.平均经济流速管径（mm）平均经济流速（m/s）D=1004000.60.9D4000.91.4事故时管网的核算根据最高时流量的初步分配，确定最不利管段为87管段，假设最不利管段87管段断开，此时其它管段流量按设计流量的70%计算，节点流量按最高时的70%折算(此时管网各管段管径为经消防校核后调整的管径)事故时原始数据表（管径为消防校核调整后的管

36、径）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2193030033.73 -103291040084.50 -20431170500106.26 -30517102002.80 10627002002.80 -12737002002.80 -2-384700500119.46 -3065105030043.76 147695050097.48 25871170500154.01 36596302002.80 -406107102002.80 457117902002.80 5681289040067.87 601099153008.10 40111094530028.44

37、 501211128540052.52 60138200600194.06 -70138200600175.00 70事故时平差结果输出如下： Pipe=19 Loop=7 xs=0.7 OK=21984- No_ from to L(m) D(mm) q(L/s) h(m) v(m/s) c C- 1# 2- 1 930 300 -41.48 -1.84 0.59 -1 02# 3- 2 910 400 -107.67 -2.47 0.86 -2 0 3# 4- 3 1170 500 -199.74 -3.27 1.02 -3 0* 4# 1- 5 710 200 -4.95 -0.23 0

38、.16 -1* 0 RD* 5# 2- 6 700 200 12.61 1.21 0.41 1* 2 RD* 6# 3- 7 700 300 67.51 3.38 0.96 2* 3 RD 7# 8- 4 700 500 -212.93 -2.21 1.08 -3 0 8# 6- 5 1050 300 25.52 0.86 0.36 1 4 9# 7- 6 950 500 59.98 0.30 0.31 2 5 10# 8- 7 1170 20 0.05 8.86 0.17 3 6*11# 9- 5 630 200 7.69 0.45 0.25 4* 0 RD*12# 10- 6 710 20

39、0 -1.04 -0.02 0.03 -4* 5 RD*13# 11- 7 790 300 -43.36 -1.69 0.61 -5* 6 RD 14# 8-12 890 400 128.36 3.35 1.02 6 0 15# 10- 9 915 300 18.59 0.43 0.26 4 0 16# 11-10 945 300 42.77 1.97 0.61 5 0 17# 12-11 1285 400 113.01 3.82 0.90 6 0 18# 13- 8 200 600 -184.53 -0.19 0.65 -7 0 19# 13- 8 200 600 184.53 0.19 0

40、.65 7 0- dh1=0.0000m dh2=0.0000m dh3= 0.001m dh4=0.0000m dh5=0.0000m dh6= 0.001m dh7=-0.0000m 最终管径的确定根据最高时、最高时+消防、事故时的电算结果调整后的管径，确定最终管径，重新计算同时满足三个工况的计算结果，完成各工况水力计算结果图（2）最终调整管径下各工况的管网平差最高时管网平差数据及结果最高日最高时管网原始数据（管径为最终选择管径）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2193030048.19-1032910400120.72-20431170500151.8-3051

41、710200410627002004-12737002004-2-384700500170.65-3065105030062.511476950500139.2525871170500220.0236596302004-4061071020044571179020045681289040096.956010991530011.5740111094530040.63501211128540075.0360138200600277.23-7013820060025070平差结果：- No_ from to L(m) D(mm) q(L/s) h(m) v(m/s) IO JO- 1. 2- 1 930 300 -46.32 -2.24 0.66 -1 0 2. 3- 2 910 400 -111.86 -2.65 0.89 -2 0 3. 4- 3 1170 500 -152.65 -1.99 0