给水管网课程设计

工程概述1．1题目：福安某区控制性详细规划1．2概况：1．2．1．给水：给水现状目前镇区没有统一给水，其余居民用水多采用自发组织引山泉水镇区内给水管网不成系统，管径和管材都不能满足要求。规划用水单位园区内规划用水量主要包括：居民生活用水量、工业用水量、公建用水量与市政用水量。规划可根据远期园区的发展状况、人民生活水平、工业的性质与水资源的情况，同时参考国家有关规X与相似城镇的用水标准，合理预测远期园区用水量。远期规划用水单位数如下：用水性质用水单位用水定额用水量（万m3/d）备注居民生活用水25000p按人口计工业用水34.32ha按用地计公建用水4.24ha按用地计对外交通、市政设施用水14.26ha按用地计绿地、道路广场用水8.26ha按用地计水源选择根据水力部门提供资料，赛江流域集雨面积为约为10.8km2,水量充足，水质符合《地面水环境质量标准》〔GB3838〕二级标准，赛江在水质与水量方面均能满足远期该片区供水的要求，故规划拟定以赛江作为片区供水水源。供水方式采用统一，均由位于片区北面的自水来水厂统一供给。水压要求园区内多数建筑为3层，最小自由水压应能保证3层居住建筑能直接供水，最小自由水压应保证《16m。给水管材应结合当地情况综合考虑技术先进性、经济性，并符合卫生要求。1．2．2污水：根据总体规划，园区内的所有污水均须收集输送到污水处理厂处理后排放，并执行《污水综合排放标准》〔GB8978-1996〕一级标准。污水处理厂位于片区西南面。管材可采用钢筋混凝土管或塑料管。1．2．3雨水：片区内雨水排水设施不完善，需重新设计，片区防洪标准为20年一遇，片区内规划用地竖向高程均在20年一遇的洪水位线之上。暴雨强度公式根据附录：XX各地暴雨强度公式选用。管材采用钢筋混凝土管。设计内容2．1给水管网设计1、 给水管网定线2、 设计用水量计算〔用水量定额确定，最高日用水量计算，最高时用水量计算〕；3、 管段设计流量和管网平差4、 给水管网的水力计算，计算出泵站扬程和清水池容积，若设水塔，确定水塔的容积和水塔高度；5、 绘制给水管管网总平面设计图；2．2污水管网设计1、 排水体制的选择；2、 排水区界划分和污水管道的布置；3、 污水管道设计流量的计算；4、 污水管道的水力计算〔管段长度、设计流量、管径、设计坡度、设计充满度、流速、埋深〕；5、 绘制排水管道系统总平面设计图；2．3雨水管网设计1、 排水体制的选择；2、 排水流域划分和雨水管渠的布置；3、 雨水管渠设计流量的计算；4、 雨水管渠集的水力计算〔管段长度、设计流量、管径、设计坡度、流速、埋深〕；5、 绘制雨水管渠系统总平面设计图；

给水管网设计计算说明书3．1用水量计算〔1〕确定用水量标准，计算城市最高日用水量。居民最高日生活用水量按城市分区用水量标准计算。工厂最高日生产用水量，按工厂性质、产品数量等分别计算，工厂用水量还包括工人在工作时生活用水量与班后淋浴用水量。此外，还有浇洒道路、绿地用水量。加上未预见水量和管网漏失水量，即得该城市最高日设计用水量。〔2〕计算城市最高日最高时用水量。〔参考《给水排水管网系统》P 附表1、3323-324最高日最高时用水量Qh=综合生活用水+工业用水(三班制)+消防用水+市政用水+未预见用水量与给水管网漏失水量=[25000人x300 L/(人•d) x时变化系数K+34.32hax35m3/(ha•d)+10L/S+(13.11hax1.5L/m2x2次h/d+6.41hax5L/(m2•d))]x(1+20%)+24h=(7500x1.6+1201.2+864+393.3+320.5)x(1+20%)+24h=17734.8m3/d=738.95m3/h=205.3L/S〔3〕计算消防时用水量。消防时用水量=10L/S=36m3/h3．2管网定线根据选定的由北边供水的给水系统方案，进行配水管网定线，管网布置采用环状管网和树状管网相结合的方式。结果见《给水计算图》3．3管段设计流量计算式3-1〕式3-1〕计算公式q=〔Q-工q〕/工Imil h ni式中q――按管段配水长度分配沿线流量的比流量〔L/(s-m)〕l

工lmi――各管段沿线配水长度之和〔m〕工q――各集中用户的集中流量〔L/S〕ni代入具体数据得q=〔205.3L/S一34.32hax35m3/(ha•d)〕/2140m=0.0894L/(s-m)l2〕沿线流量计算〔结果见表〔3-1〕〕qmi=qlmi=〔Q—工q〕lmi/工lmi 〔式 3—2〕l h ni式中qmi――各管段沿线流量L/Slmi一一各管段配水长度〔m〕3〕节点流量计算〔结果见表〔3-1〕〕1Qj=q—qsj+工qmij=l,2,3, , N 〔式 3—3〕mj2式中N—一管网图的节点总数Qj——节点j的节点设计流量〔L/S〕mj最高位时位于节点mj最高位时位于节点j的集中流量〔L/S〕qsj――位于节点j的〔泵站或水塔〕供水设计流量〔L/S〕qmi——最高时管段I的沿线流量〔L/S〕Sj――节点j的关联集，即与节点j关联的所有管段编号的集合本设计中q=0mj4〕最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算表表3-1管段或者节点编号管段配水长度〔m〕管段沿线流量(L/S)节点设计流量计算(L/S)集中流量沿线流量节点流量1000.76600.772000.65600.663605.360.5102.6803.19

4000.7662.6803.455000.63600.646000.48600.497001.27201.27812511.1805.5905.599001.74612.29514.041015013.410.91110.84011.7511000.4907.6008.1912958.490.3444.2504.5913000.51000.5114000.58700.5915001.09415.14516.2416756.71023.58023.581716013.3006.6506.651816013.3005.4805.481923020.561.81119.33021.1420807.150.9118.7159.632111510.2800022000002300014.41514.422400030.17030.1725122.510.95013.85513.862692.58.2706.0356.042723020.56——————2831027.71——————2913512.07——————合计2140189.313.496191.311204.94

5〕进行流量分配枝状网〔结果见表〔3-2〕〕水流方向唯一，流量分配唯一，任一管段的流量等于以后所有节点流量总和逆推法求解管段流量表3-2步骤节点号节点流量连续性方程管段流量求解管段流量(L/S)1〔26〕-q29+Q26=0q29=Q26q29=6.042〔25〕-q28+Q25=0q28=Q25q28=13.863〔24〕q29+q28+Q24-q27=0q27=q29+q28+Q24q27=50.074(23)q27+Q23-q26=0q26=q27+Q23q26=64.495(22)-q24+Q22=0q23=Q22q23=06(21)-q24+Q21=0q24=Q21q24=07(18)-q25+Q18=0q25=Q18q25=5.488(17)-ql8+Q17=0q18=Q17q18=6.659(1)-Qh+Ql+ql=Oq1=Qh-Q1q1=204.5310(2)-q1+Q2+q2=0q2=q1-Q2q2=203.8711(3)-q2+Q3+q3=0q3=-Q3+q2q3=200.6812(4)-q3+Q4+q4=0q4=-Q4+q3q4=197.23环状网〔结果见表〔3-3〕流量分配有多种组合方案。基本原则：满足供水可靠性前提下，兼顾经济性管段流量分配表3-3环号管段的流量分配1q6=73.36；q7=72.09；q8=66.50；q9=24.452q5=98.30；q9=24.45；q10=76.91；q11=28.14q12=92.61； q13=97.20；q14=97.71；q15=98.303q11=28.14；q16=56.28； q22=30.00 ；q21=8.014q17=32.03；q19=1.45；q20=28.38； q21=8.013．4管网水力计算和平差计算〔满流管计算〕(1)管段直径计算①给水管网各管段直径应按最高日最高时用水量和经济流速来确定，按管段预分配流量和所选定的管径，查水力计算表，即可求得各管段的lOOOi,按人=让计算各管段水头损失。管径与设计流量的关系为：q=Av二〒V 〔式3--4〕由此可得： D= 〔式3--5〕式中D——管段直径〔m〕q 管段设计流量〔m3/s〕A 管段过水断面面积〔m2〕V——设计流量〔m/s〕②选取经济流速和确定管径，大管径可取较大经济流速，小管径可取较小的经济流速平均经济流速参考表3—4管径〔mm〕平均经济流速〔m/s〕管径〔mm〕平均经济流速〔m/s〕100—4000.6—0.924000.9—1.4给水管网管径设计数据表3—5管段编号设计流量〔L/S〕经济流速〔m/s〕计算管径〔mm〕设计管径〔mm〕设计流速〔m/s〕1000i1204.531.14875001.0422.962203.871.14865001.0382.883200.681.14825001.0222.834197.231.14785001.0042.73598.300.93724000.7822.30673.360.93223001.0385.59

772.090.93203001.0205.45866.500.93073000.9414.70924.450.72114000.1950.201076.910.93304000.6121.461128.140.72263000.3980.971292.610.93624000.7372.071397.200.93714000.7732.401497.710.93764000.7782.261598.300.93734000.7822.291656.280.82993000.7963.421732.030.82262001.029.46186.650.61191000.84717.70191.450.2961000.1851.172028.380.82132000.9037.40218.010.71302000.2550.772230.000.82193000.4241.1023、240.0000000255.480.61081000.69812.002664.490.93023000.9124.402750.070.92663000.7082.772813.860.71592000.4412.01296.040.61131000.76914.002〕管网平差计算〔结果见表3—6〕管网平差采用哈代克罗斯法，通过平差计算确定管网的实际流量分配，并计算相应的水头损失。平差计算采用列表形式，并以平差计算简图的形式标识平差计算过程中的流量分配变化和校正流量大小方向。计算公式：①哈代—克罗斯平差公式：Aq⑴=— k k=1,2,…，L 〔式3—6〕k YnsIq|n-1i=RKAq——环校正流量kAh——环水头闭合差〔最大允许闭合差|Ah|<eh,eh=0.1—0.5m〕kkS——摩阻系数s=al=旦,m=4.87,k=10.67，海曾一威廉系数Cw=110Dm C1.852wn 海曾一威廉粗糙系数，n=1.852②管段流量迭代计算公式：TOC\o"1-5"\h\zq（k+i）=qk+Aq—Aq,i=1,2,…，M 〔式 3—7〕i i j lAqi 第j环的校正流量〔当管段i在第j中为顺时针方向〕Aql 第l环的校正流量〔当管段i在第l中为逆时针方向〕沿程损失计算公式：h=il或h=sqn 〔式 3—8〕ef④哈代一克罗斯法平差计算表3—6环号管段编号She(m)流量初分卜配第1次平差q(L/s)h(m)s|q|0.852q(L/s)h(m)s|q|0.8521926.08024.450.031.1062.210.172.45-8155.720-66.50-1.1815.47-24.79-0.206.67-771.630-72.09-0.637.62-30.38-0.133.65-6146.370-73.36-1.3115.81-31.36-0.287.66

合计-3.0940.00-0.44 20.43一-3.09x1000二41.711.852x40.00=--0.44x1000=11.631.852x20.432-546.030-98.30-0.696.38-94.35-0.646.16-926.080-24.45-0.031.10-62.21-0.172.45-1046.030-76.91-0.443.34-72.96-0.404.95-11143.260-28.14-0.226.84-27.65-0.216.741229.15092.610.393.8496.560.243.98139.21097.200.141.26101.150.141.311429.15097.710.434.04101.660.464.161513.81098.300.211.91102.250.221.98合计-0.2128.71-0.3630.05"=-Z=3-=--0.36x1000=6.471.852x30.0531693.43056.280.518.0551.840.457.51211032.0108.010.1816.892.460.126.18-2293.430-30.00-0.174.71-34.44-0.215.30-11143.260-28.14-0.226.84-27.65-0.216.74合计0.336.490.1527.53一。3x1000 =-4.441.852x36.49一O」5x1000 =-2.941.852x27.53417717.92032.031.5138.2733.141.6539.391930178.701.450.27115.132.560.69186.86-20717.920-28.38-1.1834.52-27.27-1.1233.36-211032.010-8.01-0.1816.89-2.46-0.126.18合计0.42204.811.10265.79=-0.42x1000=1.111.852x204.81一MOx1000=-2.231.852x265.79第2 次平 差环号管段编号Sq(L/s)h(m)s1q|0.852————————926.0867.000.18—————

1-8155.72-13.15-0.05 -771.63-18.74-0.45—————-6146.37-19.72-0.10 合计-0.42 —————2-546.0387.88-0.51 -926.08-67.00-0.18 -1046.03-66.49-0.30 -11143.26-45.94-0.48 1229.15103.030.43 139.21107.620.15 1429.15108.130.47 1513.81108.720.23 合计-0.19 31693.4348.900.35 211032.011.750.01 -2293.43-37.38-0.21 -11143.26-37.06-0.32 合计-0.17 —————417717.9230.911.15 1930178.70.330.01 -20717.92-29.50-1.05—————-211032.01-1.75-0.01—————合计-0.10 —————

3．5节点水压标高计算先假设管网的控制点在节点〔1〕，由此点开始，按要求的最小服务水头计算该点节点水头，然后向各节点推算，即得各节点的水压标高和自由水压，再判断真实的控制点，经计算得出的各节点水压标高、自由水压与该节点处的地面标高，以一定格式注写在相应管网平面图的节点旁〔见《附图1——给水管网设计图》〕。计算过程见表3—7管段或节点编号i管段长度li〔m〕管段直径Di(mm)管段流量qi〔L/S〕管段压降hi〔m〕节点水头(m)自由水压〔m〕节点地面标高〔m〕1155500204.530.50111.0016.0095.002330500203.871.06110.5022.5088.003120500200.680.37109.4424.4485.004115500197.230.34109.0729.0780.00530040087.880.51108.7333.7375.00623530019.720.10107.4537.4570.00711530018.740.45107.7734.7773.00825030013.150.05107.3241.7265.60917040067.000.18107.2748.6758.601030040066.490.30106.9766.2740.701123030045.940.48107.4562.4545.0012190400103.030.43107.8854.4853.401360400107.620.15107.8647.8660.0014190400108.130.47108.3347.3361.001590400108.720