《给水管道工程》课程设计说明书

1、给水管道工程课程设计说明书第一部分设计任务书一、设计项目某市给水管网课程设计二、设计任务根据所给资料，完成下列任务：1、进行输配水系统布置，包括确定输水管、干管网、调节水池（如果设置的话）的位置 和管网主要附件布置；2、求管网、输水管、二级泵站的设计用水量与调节水池的容积；3、计算确定输水管和管网各管段管径；4、进行管网水力计算；5、确定二级泵站的设计扬程，如果有水塔，确定水塔的设计高度；6确定二级泵站内水泵的型号与台数（包括备用泵），并说明泵站在各种用水情况下的 调度情况；7、画出管网内46个复杂的节点详图。三、设计资料1、某市规划平面图一张2、某市规划资料某市位于湖南的东部，濒临湘江。近期

2、规划年限为 5年，人口数为 10万，城区大部 分房屋建筑控制在6层。全市内只有两家用水量较大的工业企业，其用水量及其它情况详见 表 1 1 O表11工业企业近期规划资料_企业项目121 .企业用水量（m3/d）24003600工业用水对水质要求同生活饮用水同生活饮用水工业用水对水压要求不小于24米不小于24米2.工厂房屋耐火等级-二工厂生产品危险等级丙乙工厂房屋最大体积（m2）10000 （厂房）5000 （库房）工厂面积（ha）24203、补充说明 对起点水压未知的管网，假定经济因素f=0.92,管线造价指数 为1.8。 工业企业每小时耗用生产用水量相同。铁路车站每天用水量为2000吨，按均

3、匀用水考虑。 不论设计年限内最高日用水量是多少，均假定其用水量变化如表12所示。 城市生活污水和工业废水经适当处理后排入水体下游。河流水量充足，能作给水水源,水厂位置如平面图所示。 冰冻深度0.2米，地下水离地面3米其它资料见平面图表1 2最高日内小时用水量变化时间0112233445566778899 1010 1111 12占日用水量比例(%)1.601.471.431.432.364.155.145.696.105.895.075.35时间12 1313 1414 1515 1616 1717 1818 19192020 2121 2222 232324占日用水量比例(%)5.355.3

4、55.275.525.756.035.725.003.192.692.581.87第二部分给水管网设计流量计算一、用水量计算1、最高日生活用水量计算据悉湖南属于第一区，其设计人口数为10万人，属于中、小型城市，故取综合生活污水定额为300L/(cap d) 0.30m最高日浇洒道路和绿地用水量计算：/(cap d)，自来水普及率f=95%，得居住区最高日生活用水量 为：Q1 =qNf 0.30 100000 95%28500(m3/d)2、最高日工业企业职工的生活用水和淋浴用水量计算NO.1企业的用水量为 2400(m3/d)，NO.2企业的用水量为3600(m3/d)，火车站的用水量为200

5、0(m3/d)，由此可得工业企业职工的生活用水和淋浴用水量为：3Q22400+360020008000(m /d)=92.59( L / s)经量取道路总面积为215.73 ha,其浇洒道路用水量和大面积绿化用水量计算如下：(1) 浇洒道路的用水量面积按道路面积的50%计算，并取浇洒道路用水量为1.3( L/m2)计算，每天浇洒2次，则浇洒道路用水量为：21 5.76 1 04 1.3 1 0 3 2 50%=2804.88 (m3/d)绿化用水量面积按道路面积的15%计算，并取绿化用水量为1.8L/(d m2)，则绿化(含 公园)用水量为：433215.76 101.8 1015%582.5

6、5(m /d)(3)公园面积为 9.58ha，其用水量也按公园面积的15%计算，并取绿化用水量为1.8L /(d m2)，则公园用水量为：9.58 104 1.8 10-3 15%=25.87 (m3/d)浇洒道路和大面积绿化用水总量为：3Q3 =2804.88+582.55+25.87=3413.30 (m / d)4、城市的未预见水量及管网漏水量按最高日用水量的23%计算，则在5年的近期规划年限内，城市最高日用水量为：3Qd= (1+23%) (Q1 +Q2 +Q3) =1.23 (28500+8000+3413.30)=49093.36(m/d)其时变化系数为：Kh6.1% Qd4.17

7、% Qd1.46最高时用水量为:QhK86.QdX6 49093.36 =829.59 ( L/s )86.45、消防用水量:该城市人口为10万人，由此可知同一时间内火灾次数为2次，其每一次灭火用水量为35L/S,故消防用水量为：Qx 2 3570( L/s)管段沿线流量和节点流量计算1、管网定线根据城市的整体规划平面图和供水区的地形，结合城市的近期规划，并考虑远期发展的可能，城市主要供水区布置成环状网供水，其边缘地区布置成树状网供水，远期亦发展成环 状网供水。即近期采用环状网和树状网结合布置的管网形式。其主要供水方向确定为自西向 东供水，并考虑用户对水量和水压的要求，在主要供水方向上布置3条

8、干管，其间距满足500 800m的要求；在干管之间布置连接管，其间距满足8001000m的要求（结合城市规划和供水区地形的现状，允许一些管段稍微超出此范围）。管网中不设置水塔。管网平面布置见城市 规划蓝图。2、管段总长度管线总长度计算见表21所示：表2 1管段长度计算表管段编号管段长度l（m）计算长度（m）管段编号管段长度1 （m）计算长度（m）1267035013 148858852332532510 15680340341075107511 16680680451040104012 176806805692092013 186806803729029014 1968034048290290

9、15 16106010605929029016 171085108511046023017 181040104031164564518 1988588541264564515 2055027551364564516 2155055061464564517 2234034010 111060106018 2356056011 121085108519 2436018012 131040104025 2618018012 131040104026 27680680管段总长度：22700m，计算管段总长度：21015m。说明：管段12、110、1015、1520、614、1419、1924只有一侧供

10、给用户用水，其管段长度按一般计算。（2厂级泵站到节点1的输水管渠、穿越铁路的2325管段以及2628处的管段由于两侧没有建筑物，故不计入管段的计算(3)管段1112、1116在经过公园处的部分管段长度分别为 380m、320m,在计算时理 论上应该只取一半计入计算，但考虑到此处流量较小，因而在计算的管段长度时按向两侧建 筑物的沿线流量计算，其管段不折半而取全长接入计算。2、比流量qs计算采用长度流量计算法，得管段计算总长度为I 21015m，总流量为Qh=829.59L/s，集中流量为 q=8000m 3 / d 92.59L /s，故比流量qs为：qs =Qh- q = 829.59-92.

11、59I =21015=0.03507( L/(m s)3、沿线流量q的计算根据ql qs l，可得出各管段的沿线流量。具体计算如附表1所示。4、节点流量q的计算取折减系数 =0.5，根据q二 ql 0.5 ql，可得出各节点的流量。具体计算见附表2所示。第三部分清水池容积计算1、由于此城市没有设置水塔，因而二级泵站的供水量与管网的用水量时时刻刻保持相等。根据最高日用水量小时用水量变化表(表1 2)，可以绘制出用水量变化曲线图(图 3 1)，根据用水量变化曲线图，可以知道管网最高时用水量为Qh1 6.10% 829.59 50.60( L/s)，最低时用 水量为 Qh2 1.43% 829.59

12、11.86(L/s)，故二级 泵站的 最高时 流量为Qh150.60(L/s)，最低时用水量为 Qh2 Qh211.86(L/s)。2、清水池有效容积的计算(1)清水池调节容积计算：根据用水量变化和一级泵站的供水量，确定清水池的调节容积W1为:3W =18.89% 49093.36=9273.74( m )(2) 消防贮水量计算：根据消防用水量Qx=70L/s 252m3 / h，按2h火灾延续时间计算，可得出消防贮水量W2为:3W2252 2504(m )%数分百的量水用日高最占用水量变化曲线765432102-1681012114 丄 618202224时间(h)图3 1(3) 水厂自用水

13、量计算：8%计算，得水厂自用水量水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，按最高日用水量的W3为：W38% 49093.363927.47( m3)根据以上数据，得：3 w W4 W39273.74504 3927.4713705.21(m )再考虑安全贮水量，可以取清水池的调节容积W=15000m3。为保证清洗和检修时不间断供水，水厂采用2只容积大小相等的清水池。第四部分管网平差及水力计算1、初始流量分配根据管网的定线，初步拟定主要供水方向为自西向东，根据节点流量在3条干管上分配大致相等的流量，在干管之间的连接管分配较少的流量，起转输少部分流量的作用。但为了 考虑满足事故时流量转输的要求，其管径适

14、当放大。其初始流量分配见附表4所示。2、管径、水头损失计算1管道采用混凝土管敷设，根据环状管网经济管径公式Dij= （fq；可确定各管段的管径。已知经济因素f=0.92,管线造价指数 =1.8，再根据巴甫洛夫斯基公式（当阻力系数 n=20.013时，有i 0.001743静），确定指数n=2，指数 m=5.33，则有管径12Dj=（fqj）7（0.92q3）0'14，水头损失h =0.001743-。其管径确定和水头损失计算如D附表4所示。3、最高时用水量管网平差计算为帮助平差计算，采用哈工大的GSPC管网平差软件进行管网最高时用水量的平差计算， 其条件是保证每环闭合差的精确度在 0.

15、01之内。经GSPC软件平差结果显示，经过19次迭 代平差后，得到各管段的流速、流量、水头损失等结果。其最终的平差结果如附表5所示。4、消防时用水量管网平差核算选取距离二级泵站较远且地面标高较高的 24节点为控制点。按每次消防用水 35L/s，同 一时间内发生2次火灾计算，考虑到安全性和经济性等因素， 设一次火灾发生在控制点25节 点处，另一次火灾发生在具有较大集中流量的 14节点处。消防用水时，管网中的总流量为：Qx 829.59 70 899.59（L/s），其集中流量为：q 92.59 70 162.59(L/s)，因而比流量为：qs Qq899.59 血59 0.03507(L/s)l

16、21015消防时的比流量qs同最高用水时的比流量qs 致，因而当其增加消防时流量时，其他可以采用最高用水时的数据进行计算。此后仍采用哈工大的GSPC管网平差软件进行消防时用水量的平差计算，其条件仍是保 证每环的闭合差精确度在0.01之内。经GSPC软件平差结果显示，经过15次迭代平差后, 得到各管段的流量、流速、水头损失等结果。其最终的平差结果如附表7所示。第五部分二级泵站中泵的选择一、最高用水时二级泵站的流量和扬程1、确定各节点的自由水头根据蓝图纸，可以确定各节点的地面标高值，由此根据控制点24节点所需的水压为28m 考虑，可以推出其他各节点的水压。在推出25、26、27节点水压时，需要计算

17、管段2325的水头损失。其计算过程如下：1 管段2325穿越铁路，管长为565m，流量为30.16L/S，按经济管径公式Dij =(fq；1)*计算得出管径D为：D (fq3)0'14(0.92 0.030163)0'140.227(m)227(mm)考虑到此处的管段穿越铁路，为保证供水的安全可靠性，减少维护管理的困难，故将2325管段的管径适当放大，取管径为350mm。此时仍由巴甫洛夫斯基公式可得其水头损失 0为:0.0017430.00174320.030160.3产5650.24( m)节点水压表如附表8所示。由各节点水压的附表8可知，其他各点的水压均在28.00m以上，

18、均满足6层建筑的水压 要求。故控制点确定为24节点。2、确定二级泵站与控制点之间的水头损失由消防时流量校核知，离二级泵站较远且地面标高较高的24节点确定为管网的控制点。又该城市大部分房屋建筑控制在 6层，因此控制点24处的服务水头为28.00m。由此可以推 算出二级泵站处的水压值。其过程如下：(1)输水管渠管径和水头损失的确定从二级泵站到输水管网的输水管渠选定为两条，每条长度为800 m。为保证事故时供水的可靠性，两条输水管渠之间设置连接管，从而每条输水管渠的流量为：1Q=3 829.59=414.80( L/s)1据此根据环状管网经济管径公式 D (fQn 1)可以计算出输水管渠的管径为：D

19、1 (fQ3)0.14 (0.92 0.41483)0-14 0.684(m) 684(mm)1此外，根据消防时的流量 Q=- 899.59=449.80( L / s)亦可计算出经济管径为：D2 (fQ3)0-14 (0.92 0.44983)0-14 0.707(m) 707(mm)根据最高用水时和消防时用水所计算得出的管径，再考虑标准管径的规格，选取输水管 渠管径为700mm两条输水管由巴甫洛夫斯基公式得:0.41482 _5 33 =0.002010.721 0.001743-=0.001743D从而输水管渠的水头损失h1为：h22 i l 2 0.00201 800(2)控制点到节点

20、1处水头损失的确定从控制点到节点1的水头损失，取1 101516171819 24和1 2 3 4 561419 24两条管道的平均值，故其水头损失 h3为：1h3= -(0.61+1.11+2.67+1.90+1.56+1.10+0.95+0.43+1.85+1.84+1.81+0.95+1.17 )+0.16=9.14 ( m)2综上可知，二级泵站与控制点24之间的水头损失为：h h2 h33.219.1412.35(m)3、确定二级泵站的水压从控制点确定二级泵站的水压 H为：H Hc h (Z Zc)28.00 12.35 (132.80 138.62)46.17( m)再考虑二级泵站内

21、的水头损失，取为1.80m，以及安全水头取2.00m，可以确定二级泵站的扬程为：Hp = H +1.80+2.00=46.17+1.80+2.00=49.97( m)根据上面的计算得知，最高用水时二级泵站的扬程为49.97m,流量为829.59L/S二、消防时二级泵站的流量和扬程1、消防时，控制点24处所需的水压为10.00m，由此计算得出各节点的水压，节点水压值如附表8所示由附表8可知，其余各节点的水压均满足 10.00m的消防水压要求。2、计算输水管渠的水头损失根据巴甫洛夫斯基公式，可以计算出从二级泵站到管网节点1处的水头损失为:2O.。01743 静=0.00174320.44980.7

22、5.33=0.00236从而输水管渠的水头损失h|为:h 2 i l 2 0.00236 800 3.78（m）3、控制点到节点1处水头损失的确定从控制点到节点1的水头损失，亦取1 10151617181924和1 2345 61419 24两条管道的平均值，故其水头损失h2为：1h2 = -（0.70+1.21+3.11+2.46+2.58+3.21+1.12+0.51+2.25+2.40+2.81+1.96+2.14 ）+0.73=13.96（ m）2综上可知，节点1与控制点24之间的水头损失为：h hh2 3.78 13.96 17.74（m）4、确定二级泵站的水压从控制点确定二级泵站的

23、水压H p为：Hp Hc h （Z Zc）10.00 17.74 （132.80 138.62）33.55（m）再考虑二级泵站内的水头损失，取为1.80m，以及安全水头取2.00m，可以确定二级泵站的扬程为：Hp =H +1.80+2.00=33.68+1.80+2.00=37.48（n）根据上面的计算得知，消防时二级泵站的流量为899.59L/S，扬程为37.48m三、选泵由此查给水排水设计手册采用四用一备共选定 5台同一型号的单级双吸式离心泵:图5 1图例如右图所示350S44。其主要性能参数如下表5 1所示表5 1二级泵站水泵的选择型号流量（L/s）扬程（m）转速n（r/min）轴功率（kw）电机型号电机功率（kw）效率（%）台数（台）备注350S4427035041050 44371450164177.6189Y355M-422081 87795四用一备其特性曲线图如下图51所示:350S44型号泵的性能曲线图图5 1H (m)效畢() p Ckv.li)3f2502903303704100 <L/s)330S44说明：在最高用水时区段，流量为 829.59L/S，扬程为49.97m,因此开启四台350S44型 号的单级双吸式离心泵。在消防用水时，流量为 899.59,扬程为37.48m，因此开启3台350S44型号的单级双吸 式离心泵。