自来水厂设计说明书

1、管网设计计算说明书（给水）1 设计原始资料1.1 城镇概况该小镇位于广东省中部，属热带和亚热带季风气候。市区地势平坦，除中部有一座较高的山（主峰海拔310m）外，市区主要建在台地和平原上。居住人口约15万，分为两个生活区:新城区和旧城区。1.2 城市用水情况城市用水按15万人口设计，居民最高日用水量按210，给水普及率：100%。市区以46层的多层建筑为主。2. 城市给水工程用水量计算2.1居民区用水量计算该地区地处我国广东省中部，设计人口15万，为小城市，居民生活用水最高日用量根据给排水规范大全 ，采用210 L/cap.d。则居住区最高日用水量为：Q1=qNf=210×15

2、15;10×100%×10=3.15×10Q1城市最高日综合用水，m³/d；q城市最高日综合用水量定额，L/(cap.d)；N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%2.2. 公共建筑用水量计算2.2.1 医院日用水量根据给排水设计规范（GB50015-2003, 3.1）查得，医院病人用水量为400 L/cap.d，根据设计任务书中的设计原始资料表2 ：公共建筑用水量一览表得知，每个医院用水人数为800床。（共两个医院）则医院日用水量：Q医院= (m3/d)2.2.2 中学日用水量2.2.2.1 第一中学日用水量根据给排水设计

3、规范（GB50015-2003, 3.1）查得，中、小学生用水量为40 L/cap.d根据设计任务书中的设计原始资料表2 ：公共建筑用水量一览表得知，第一中学用水人数2000人。于是，Q中学1= (m3/d)2.2.2.2第二中学日用水量由于人数一样，类似于上面计算过程，则可得：Q中学2= Q中学1=(m3/d)所以，中学最高日用水量为：Q中学=Q中学1+ Q中学2=80+80=160(m3/d)2.2.3 小学日用水量2.2.3.1 第一小学用水量根据给排水设计规范（GB50015-2003, 3.1）查得，中、小学生用水量为 40 L/cap.d，根据设计任务书中的设计原始资料表 2 公共

4、建筑用水量一览表得知，第一小学用水人数1500人。于是，第一小学最高日用水量为：Q小学 1= (m3/d)2.2.3.2第二小学用水量由于第二小学与第一小学的人数相同，所以同样可求得，第二小学最高日用水量为：Q小学2= (m3/d)所以，小学的最高日用水量为：Q小学= Q小学1+Q小学2=(m3/d)2.2.4 幼儿园日用水量根据给排水设计规范（ GB50015-2003, 3.1 ）查得，幼儿园用水量为 50 L/cap.d，根据设计任务书中的设计原始资料表 2 公共建筑用水量一览表得知，每所幼儿园500人（共有两个幼儿园）。则幼儿园最高日用水量：Q幼儿园 =(m3/d)2.2.5火车站日用

5、水量根据设计任务书中的设计原始资料，可知火车站用水量为：Q火车站=300(m3/d)所以，公共建筑最高日用水总量为：Q公共= (m3/d)2.3 市政用水量计算通过观察原始资料图知，可测出图的总面积为7892207（m2），根据设计任务书的设计原始资料得知，城区的主要道路面积占总面积的10%，日洒水2次；城区绿地面积占城区总面积的25%，绿化浇洒需要每天浇水的面积占总面积的5% 。根据规范，取道路洒水量为1.5 L/（m2·次） ，绿化用水量为2.0 L/（m2·d） 。因而，可计算道路洒水量为：Q道路=（m3/d）绿化用水量：Q绿化=（m3/d）于是，最高日市政用水总量：

6、Q市政=（m3/d）2.4 未预见水量计算根据给排水设计规范得知，未预见用水量按总用水量的15%25%考虑，本设计中取20 % 。则未预见用水量为：Q未预见=（m3/d）2.5 城镇最高日用水量计算该城区的最高日用水量为居民区用水量、公共建筑用水量、市政用水量和未预见水量之和。则最高日用水量 Qd =（m3/d）2.6 消防用水量计算根据设计任务书的设计原始资料，此城镇近期设计人口数为15万，建筑物的耐火等级为3级，生产类别为丙类，建筑物最大体积4000m3。根据建筑消防规范规定，建筑物室内消防自救用水时间为10分钟，根据室外给水设计规范规定，室外消防用水时间延续时间为2小时。根据给水工程P5

7、23附表3，查城镇、居住区室外的消防用水量：工厂、仓库和民用建筑同时发生火灾次数和建筑物的室外消火栓用水量分别为：居民区同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为45（L/s）。又根据给排水设计规范（GB20140-2005）查得室内消防用水量：同时发生火灾次数和建筑物的室内消火栓用水量分别为：民用建筑内同一时间内的火灾次数为1 次，一次灭火用水量为30（L/s）。Q室外消防 = （m3）Q室内消防 = （m3）则城市消防总用水量：Q消防= Q室外消防 + Q室内 = （m3）根据设计任务书中给出的城市用水量变化百分数，绘制城市最高日用水统计表见后面的附表1。3 二泵站工况的拟定、清水池和水

8、塔（高位水池）容积的确定3.1 二级泵站的工况拟定城市最高日用水统计表的最终结果得知，全天各个时间段的用水量变化百分比，根据这些百分比绘制城市用水量变化曲线图，再根据该图确定二级泵站的分级供水曲线。把该城市的用水时间为2个阶段，分别为521时（连续16个小时，1=16），21次日5时（连续8个小时，2=8），即把二级泵站供水分为2级。按照公式：A1×1+A2×2=100%式中：A二泵站分级各级用水量占日用水量百分数，该城市泵站供水百分数分别拟定为第一级3.28%，第二级4.61%（原则是尽量接近用水曲线）。相应供水级数对应的供水小时数）根据以上计算，可绘制出城市最高日用水量

9、变化曲线图，见图1。3.2清水池和水塔（高地水池）容积的确定根据城市最高日用水统计表中各时间段的用水量百分比和上图中一级泵站供水量百分比、二级泵站各级供水量百分比，由公式：清水池调节容积百分数 = 二级泵站各级供水量百分数 取水泵站供水量百分数水塔调节容积百分数 = 时间段的用水量百分数 二级泵站各级供水量百分数 ，得清水池调节容积和水塔调节容积计算表，见下表。表1 清水池调节容积和水塔调节容积计算表时间用水量二级泵站一级泵站清水池调水塔调节(%)供水量(%)供水量(%)节容积(%)容积(%)012.213.284.17-0.89-1.07122.123.284.17-0.89-1.16232

10、.103.284.16-0.88-1.18343.543.284.17-0.890.26453.553.284.17-0.890.27564.654.614.160.450.04673.894.614.170.44-0.72784.494.614.170.44-0.12895.314.614.160.450.709104.984.614.170.440.3710114.924.614.170.440.3111125.044.614.160.450.4312134.614.614.170.440.0013144.414.614.170.44-0.2014154.494.614.160.45-0.

11、1215164.814.614.170.440.2016175.054.614.170.440.4417185.024.614.160.450.4118195.694.614.170.441.0819205.584.614.170.440.9720214.824.614.160.450.2121223.553.284.17-0.890.2722232.893.284.17-0.89-0.3923242.283.284.16-0.88-1.00累计100.00100.00100.007.105.963.2.1 清水池容积清水池面积=(W+W+W)/h =（7.1%×353352

12、5;0.045×2×360035335×8%）3.8 （）=1574.63（）所以 W=清水池面积×h=1574.63×4.2=6613.45 m³3.2.2 水塔容积容积计算公式： Wt= W调+ W室内消防（m3）式中： W调 水塔调节容积（m3）W调 = Qd ×水塔调节容积%，W室内消防 室内消防用水（m3）则W调 = Qd ×水塔调节容积%=（m3）而W室内消防=18（m3），所以，水塔容积为：Wt= W调+ W室内消防=2527.16+18=2545.16（m3）4 管网布置及方案选择根据经验及城市地面

13、情况，初步确定给水管网，示意图如下：管道布置简图5 管段设计流量的确定根据设计规范，管网设计根据城区最高日最高时的用水量来进行计算。5.1最高时总用水量根据城市最高日用水统计表和城市最高日用水量变化曲线可知城区用水量最高时时段为1819时，且容易得出:最高时用水总流量Q=2412.18m³/h=670.05L/s5.2 水泵、水塔最高时供水量根据城市最高日用水量变化曲线得知水泵最高时供水量为：Q水泵max =（L/s）。根据泵站供水量级最高时用水量得知最高时水塔的供水量为： L/s5.3 供水主干管长度计算在计算机上通过使用AutoCAD2010中的线段的特性命令，可在图上得到各干管

14、的长度，再按图纸比例换算成管段的实际长度，并且根据管段单、双侧配水的实际情况求得管段的计算长度，可见下页表3中二、三列。根据表中各管段的计算管长，可求得其总长度为： =15418m5.4比流量计算q=(26.688+10+3.125+7.5+12.5 )/3.6 L/s=16.6175L=15418 mq= (Q-q)/L=0.0423811 L/(m.s)沿线流量：q= qLL有效长度q比流量5.5初分流量根据管网中各干管的管段长度、沿线流量、节点流量和各管段初分流量，列表计算，见下表：表2 流量计算表管段编号实际长度(M)有效长度(M)比流量沿线流量(L/S）节点编号节点流量管段流量127

15、61.87620.042381132.29132.44+1.39150.0015768.87690.042381132.58235.06+1.04359.0427391.23910.042381116.57333.53+0.4320.0056380.13800.042381116.11421.5334.6976391.13910.042381116.58524.35100.0023501.75020.042381121.26629.1993.9038365.23650.042381115.48728.77+3.7111.0978575.35750.042381124.38831.8887.52

16、34715.37150.042381130.32917.4948.85410299.22990.042381112.681011.87+3.4827.3589564.25640.042381123.911136.67+1.395.49910521.02610.042381111.061252.6912.00611605.66060.042381125.681341.29+3.71205.501112666.46660.042381128.241444.91+1.04164.621116458.04580.042381119.411521.23130.001617183.0920.0423811

17、3.901611.65118.351718967.99680.042381141.021722.4595.901218753.97540.042381131.951851.6420.00812528.800.04238110.001938.3361.2412131066.310660.042381145.192047.33+0.43153.171819715.27150.042381130.312119.1764.261319518.75190.042381121.9820.001314363.93640.042381115.4288.171420753.97540.042381131.952

18、1.001920574.85750.042381124.3645.9314151001.710020.042381142.4521.222021904.79050.042381138.3419.17合计15418653.446 管径的确定、管网水力计算及平差6.1环状网管径的确定、管网水力计算及平差6.1.1环状管网流量分配计算根据节点流量进行管段的流量分配分配步骤：按照管网的主要供水方向，初步拟定个管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀的分配流量，并且符合水流连续性方程即满足节点流量平衡的条件。与干管垂直

19、的连接管，其作用是主要沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水的作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干管损坏是才转输较大的流量，因此连接管中可以分配较少的流量。6.1.2管径的确定管径与设计流量的关系：q=Av=Dv/4公式中 D管段管径，mq管段计算流量，m³/sv设计流速，m/s设计中按经济流速来确定管径进行平差，确定实际管径。平均经济流速管径/mm平均经济流速/(m/s)D=100400D4000.60.90.91.46.2最大时流量初步分配：表3 最大时流量分配管段管长管径流量127624501502127391200202一15769600-359.0421

20、56380600-334.692176391400-100212350240093.921二3836515011.09327391200-20178575350-87.52213471530048.8521三41029925027.352138365150-11.09289564100-5.492191026115012211112666450164.6221四12187542002051116458400-13021161792400-118.35211718968400-95.92112131066450153.1721五13195192002061218754200-2041819715

21、350-64.2621131436435088.1721六142075420021211319519200-2051920575300-45.9321平差结果见附表26.3最大时加消防流量初步分配：表4 最大时加消防流量初步分配管段管长管径流量127624501952127391200202一15769600-414.042156380600-379.692176391400-100212350240093.921二3836515011.09327391200-20178575350-87.52213471530048.8521三41029925027.352138365150-11.0928

22、9564100-5.492191026115012211112666450189.6221四12187542002051116458400-15021161792400-138.35211718968400-115.92112131066450178.1721五13195192002061218754200-2041819715350-84.26211314364350113.1721六142075420046211319519200-2051920575300-65.9321平差结果见附表36.4节点水压标高（环状网）的确定根据环状网水力计算表的水头损失，推算各节点的水压标高、自由水压。公式

23、如下：节点水压标高=前一个节点水压标高±连接管段水头损失规定：顺着水流方向为负，逆着水流方向为正，则：节点的水压标高=地面标高+该节点服务水头先从控制点开始，应为其节点服务水头为已知，则：该节点的水压标高=控制点地面标高+该节点服务水头再由控制点水压标高逆水流向推出前面各节点的水压标高。结合管网平面图和前面的的计算结果，可以节点自由水压和节点水压标高，可列表如下：表5 各节点的水压标高、自由水压节点水压标高地面标高自由水头21255.20227.228.0020255.86226.029.8619257.47224.532.9718259.21222.137.1117261.6422

24、0.041.6416261.97220.041.9715255.32223.831.5214257.94224.033.9413259.15223.136.0512262.00222.839.2011264.03220.343.736265.26223.941.367264.43224.839.638262.52224.538.029259.97224.035.9710262.22224.138.124263.00225.837.203265.06225.939.162266.20226.240.001268.47226.442.075266.34223.842.546.5水塔高度的确定由水塔

25、标高 与水塔高度 可推出如下公式：式中： 控制点C要求的最小服务水头按最高时用水量计算的从水塔到控制点的管网水头损失设置水塔处的地面标高控制点的地面标高由于布置在山上，而山可能足够高，满足做成高地水池的要求，则可以令水塔高=0，同时，可求得=8.72m，而=28m, =227.2m根据上面公式求得：Z=+=263.92 m则可求得 =263.92m<=310m(山高),即山高满足要求，所以能做成半山水池的形式，取=264m，则水池距离山脚的高度为：H=264-225=39m.6.6.管网平差校核6.6.1最大时水泵扬程：根据控制点到水厂的累积水头损失（单线）h+控制点自由水压H+水厂清水

26、池最低水位标高与控制点地面标高差Z求得，即：H= H+h+Z+h=28+15.5+3.2+2 m=48.7 mh=2.34+2.131.081.231.950.332.431.741.610.66=15.5（水厂-1-5-6-11-16-17-18-19-20-21）最高时，h按2m考虑；清水池最低水位标高比水厂地面标高低4.2m.6.6.2最高时加消防校核：H= 10+h+Z+h=10+28.51+3.2+3=44.71 mh=3.112.891.21.772.210.453.493.084.16.21=28.51（水厂-1-5-6-11-16-17-18-19-20-217 、水泵的选择与

27、校核根据以上数据，H H，所以不需要另加消防泵。选择3台500RJC1000-29×2，2用1备。8、给水管网设计总结8.1设计中遇到的问题总结 本次设计中遇到了不少问题，管道定线、初分流量、确定管径、水头损失计算和平差等过程中都出现了不少问题。在设计过程中很多都依赖老师的指点，同时发现自己有些数据不会处理。在绘制城市用水量曲线的时候，因为不熟悉excel办公软件的用法，导致我最初只能用CAD画，后面才从别人那学会了用excel去处理。在计算沿线流量过程中，最初可能是因为比流量保留有效数字的位数关系，使得各管段流量加起来总和与最高时用水量相差零点几，算是误差有点大，后面经过多次调整才

28、使得总和一样。8.2设计感受本次设计更好的巩固了我所学的知识，同时，我也学到了一些以前不懂的知识。刚开始时，发现很多知识不知道怎么去用，在老师一步一步的带领下，我的设计也慢慢的趋于完成。做设计是一个很需要耐心和细心的工作，自己在做设计过程中的某些环节也是错了又改，改了又发现一点点错，就再继续改。可能是因为第一次这样做设计，在设计过程中比较容易忘记考虑一些因素，导致容易出错。总之，这次设计让自己学到了很多，比如以前不懂的excel中处理一些数据和表格的方式;在制图过程中，也让自己对CAD制图软件的应用更加熟练，也学会了一些快捷的绘图方法。这次设计给我的感触比较深，虽然刚开始的时候遇到某些问题会让

29、你很烦，感觉很困惑不知道怎么去解决遇到的问题，但在做完这个设计，图纸也打印出来，说明书也打印出来的时候，心里还是挺高兴的，毕竟是第一次做完一个自己专业上的设计，有一点小小的成就感，也对设计的每一个过程记忆深刻。最后，得感谢老师的辛勤指导。附录附表1 城市最高日用水统计表时间居民区生活用水公用建筑用水量未预见水量每小时用水量占一用水量的百分数（%）(m3)医院中学幼儿园小学火车站道路洒水量绿化用水量（m3)（m3)（m3)（m3)（m3)（m3)（m3)（m3)（m3)（%）011.92604.8026.68812.51294.46938.462.21121.80567.0026.68812.5

30、1294.46900.662.12231.77557.5526.62412.48294.46891.112.10342.45771.7526.68812.51394.70294.461500.113.54452.47778.0526.68812.51394.45294.461506.163.55563.951244.2526.62412.48394.45294.451972.254.65674.111294.6526.688103.1257.5012.51294.461648.933.89784.811515.1526.688103.1257.5012.5132.89294.461902.32

31、4.49895.921864.8026.624103.1257.5012.4832.87294.462251.865.319105.471723.0526.688103.1257.5012.5132.89294.462110.224.9810115.401701.0026.688103.1257.5012.5132.89294.462088.174.9211125.661782.9026.624103.1257.5012.48294.452137.085.0412135.081600.2026.688103.1257.5012.51294.461954.484.6113144.811515.1

32、526.688103.1257.5012.51294.461869.434.4114154.921549.8026.624103.1257.5012.48294.461903.994.4915165.241650.6026.688103.1257.5012.5132.89294.462037.774.8116175.571754.5526.688103.1257.5012.5132.87294.462141.705.0517185.631773.4526.624103.1257.5012.48294.452127.635.0218195.281663.2026.688103.1257.5012

33、.51394.70294.462412.185.6919205.141619.1026.688103.1257.5012.51394.70294.462368.085.5820214.111294.6526.624103.1257.5012.48394.70294.462043.544.8221223.651149.7526.688103.1257.5012.51294.461504.033.5522232.83891.4526.68812.51294.461225.112.8923242.01633.1526.62412.48294.45966.702.28合计100315006401605

34、01203002367.70197.307067.0042402100附表2 最高时平差结果迭代次数=11环号= 1 闭合差= -.002 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) 1 762 450 .98 155.51 2.98 2.27 .0146 2 391 200 .69 21.78 4.53 1.77 .0813 3 769 600 1.25 -353.53 2.77 -2.13 .0060 4 380 600 1.16 -329.18 2.84 -1.08 .0033 5 391 400 .75 -94.49 2

35、.13 -.83 .0088 sqtotal= .160 dq= -.01环号= 2 闭合差= -.004 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) 1 502 400 .78 97.63 2.27 1.14 .0117 2 365 150 .72 12.64 6.97 2.54 .2012 3 391 200 .69 -21.78 4.53 -1.77 .0813 4 575 350 .87 -83.79 3.33 -1.91 .0229 sqtotal= .128 dq= -.02环号= 3 闭合差= -.006 管段号

36、管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) 1 715 300 .72 51.03 2.88 2.06 .0403 2 299 250 .60 29.53 2.61 .78 .0265 3 261 150 .80 14.18 8.61 2.25 .1585 4 365 150 .72 -12.64 6.97 -2.54 .2012 5 564 100 .42 -3.31 4.52 -2.55 .7699 sqtotal= .160 dq= -.02环号= 4 闭合差= .033 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq

37、 (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) 1 666 450 .99 157.39 3.04 2.03 .0129 2 754 200 .61 19.22 3.60 2.72 .1413 3 458 400 1.09 -137.23 4.26 -1.95 .0142 4 92 400 1.00 -125.58 3.61 -.33 .0026 5 968 400 .82 -103.13 2.51 -2.43 .0235 sqtotal= .160 dq= .10环号= 5 闭合差= .043 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升

38、/秒) (米) 1 1066 450 .92 146.72 2.67 2.85 .0194 2 519 200 .57 17.96 3.18 1.65 .0920 3 754 200 .61 -19.22 3.60 -2.72 .1413 4 715 350 .73 -70.71 2.43 -1.74 .0246 sqtotal= .128 dq= .17环号= 6 闭合差= .021 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) 1 364 350 .87 83.76 3.33 1.21 .0145 2 754 200 .53

39、16.59 2.76 2.08 .1253 3 519 200 .57 -17.96 3.18 -1.65 .0920 4 575 300 .71 -50.34 2.81 -1.61 .0321 sqtotal= .128 dq= .08附表3 消防时平差结果迭代次数=13环号= 1 闭合差= .000 管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq (米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米) 1 762 450 1.24 197.04 3.95 3.01 .0153 2 391 200 .74 23.11 5.05 1.97 .0854 3 769 600 1.46 -412.00 3.76 -2.89 .0070 4 380 600 1.34 -377.65 3.16 -1.20 .0032 5 391 400 .78 -97.96 2.28 -.89 .0091 sqto