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1、给水排水管道系统课程设计 学 院：河北工业大学 专 业：给排水C081班指导老师：姓 名：学 号： 目录目录 1 设计题目 2 基本资料 2 用水量计算 2 供水方案的选择4 管网定线 4城市最高日用水量变化曲线5清水池与水塔调节容积计算6管段设计流量计算7管网平差 11水泵扬程和水塔高度计算 17 消防时管网核算 17 水塔转输工况核算 22 事故工况管网核算 25参考文献 27设计题目 河北某城镇给水管网设计基本资料： 本工程为河北某城镇给水管网设计，人口数12.2万,查室外排水设计规范可知该城市位于一分区，为中小城市。道路面积50万平米，绿地面积86万平米。工业区I总人数3400人，其中
2、高温车间人数1400人，工业区II总人数5100人，其中高温车间人数1800人。一、用水量计算1、 最大日用水量计算（1）城市最高日综合生活用水量该城镇为河北中小城市，城市分区为二区，查给水排水管网系统第二版323页附录2，取最高日用水定额为240L/ capd。Q1=qNf Q1城市最高综合生活用水，md；q城市综合用水量定额，（cap.d）；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%则最高日综合生活用水量为Q1=29280（2） 工业企业职工生活用水和淋浴用水量计算 1）工业区的一般车间生活用水量计算 一般车间的生活用水量定额为q=25。 工业区的一般车间人数为20
3、00人，其生活用水量： 同样，工业区一般车间的人数为3300人，其生活用水量： 2）工业区的高温车间生活用水量计算 高温车间的生活用水量定额为q=35。 工业区的高温车间人数为1200人。其生活用水量： 同样，工业区高温车间的人数为1800人，其生活用水量： 3)工业企业职工生活用水量计算 区职工生活用水量： 区职工生活用水量； 职工生活用水量总额为： (3) 工业企业生产用水量为工业区6000，工业区8200工业企业生产用水量为Q3=14200（4）浇洒道路和绿化用水量浇洒道路用水定额采用1.5，每天浇洒1次，绿化用水定额采用2.0Q4=（5） 未预见用水量和管网漏失水量由给排水设计手册第三
4、册城镇给水得未预见用水量和管网漏失水量取以上用水量之和的20%， Q5=20%(Q1+Q2+Q3+Q4) =0.2（29280+244.5+14200+2470）=9238.9(6) 最大日设计用水量为 Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=55433.4。2、最高日最高时用水量最高时是上午7-8点，最高时用水量为全天用水量的5.15%，时变化系数 Kh=最高时用水量为Qh=2854.80=793.0。3、消防用水量计算查给水排水管网系统第二版324页附表3，则消防用水定额为,45，同时火灾次数为2次，消防历时取2小时则消防用水量为：Q7=4523600=324000L=324m3。二、供水系统
5、方案选择管网定线取决于城市平面布置，供水区地形，水源和调节水池位置，街区和大工业集中用水等。考虑城市近，远期发展，管网布置成环状网。该城市给水管网的主要供水方向拟定为自西向东供水。为满足用户供水要求其定线满足：干管的间距一般采用500-800m，两干管的连接间距为800-1000m。允许有个别管段不符合上叙规则。其管网布置图见附图一。 ( 1 ) 选定水源及位置和净水厂位置水源选在河流上游，以保证水质、管网中水流流向整体与河流流向一致，净水厂选在水源附近，（见图）水塔暂定在河边工业II处。（2）选定供水系统方案：单水源，不分区供水。三、管网定线 （1）各节点编号、管段编号标于图中，节点地面标高
6、由图中标出。管段长度由图中读出（比例尺为1:5000）（2）布线原则：干管整体将城镇各用水户包含，集中流量用水处应布置干管，干管之间的其他用户以连接管连接。四、城市最高日用水量变化曲线 1、各时段用水量见表1-1 各时段用水量 表1-10-11-22-33-44-55-66-77-82.822.812.933.063.133.784.915.158-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-165.134.794.664.524.494.434.454.5516-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-245.114.924.904.714
7、.294.043.423.022、二级本站接两环设计，从前一日22点到清晨6点，6点到22点共两级，前一日22点到清晨6点：Q1 =（2.80+2.81+2.93+3.06+3.13+3.78+3.42+3.02）/8 =3.12%清晨6点到22点： Q2=（100%-3.12%*8）/16 =4.69%3、 由城市逐时用水量表，绘制用水量变化曲线如下图 用水量变化曲线 图1-1五、 清水池容积、水塔容积计算 清水池与水塔调节容积计算表 表1-2小时给水处理供水量（%）供水泵站供水量（%） 清水池调节容积计算（%）水塔调节容积计算（%）设置水塔不设水塔设置水塔不设水塔1 2 3 4 2-32-
8、43-40-14.17 3.12 2.80 1.05 1.05 1.37 1.37 0.32 0.32 1-24.17 3.12 2.81 1.05 2.10 1.36 2.73 0.31 0.63 2-34.16 3.12 2.93 1.04 3.14 1.23 3.96 0.19 0.82 3-44.17 3.12 3.06 待添加的隐藏文字内容21.05 4.19 1.11 5.07 0.06 0.88 4-54.17 3.12 3.13 1.05 5.24 1.04 6.11 -0.01 0.87 5-64.16 3.12 3.78 1.04 6.28 0.38 6.49 -0.66
9、0.21 6-74.17 4.69 4.91 -0.52 5.76 -0.74 5.75 -0.22 -0.01 7-84.17 4.69 5.15 -0.52 5.24 -0.98 4.77 -0.46 -0.47 8-94.16 4.69 5.13 -0.53 4.71 -0.97 3.80 -0.44 -0.91 9-104.17 4.69 4.79 -0.52 4.19 -0.62 3.18 -0.10 -1.01 10-114.17 4.69 4.66 -0.52 3.67 -0.49 2.69 0.03 -0.98 11-124.16 4.69 4.52 -0.53 3.14 -0
10、.36 2.33 0.17 -0.81 12-134.17 4.69 4.49 -0.52 2.62 -0.32 2.01 0.20 -0.61 13-144.17 4.69 4.43 -0.52 2.10 -0.26 1.75 0.26 -0.35 14-154.16 4.69 4.45 -0.53 1.57 -0.29 1.46 0.24 -0.11 15-164.17 4.69 4.55 -0.52 1.05 -0.38 1.08 0.14 0.03 16-174.17 4.69 5.11 -0.52 0.53 -0.94 0.14 -0.42 -0.39 17-184.16 4.69
11、4.92 -0.53 -0.00 -0.76 -0.62 -0.23 -0.62 18-194.17 4.69 4.90 -0.52 -0.52 -0.73 -1.35 -0.21 -0.83 19-204.17 4.69 4.71 -0.52 -1.04 -0.54 -1.89 -0.02 -0.85 20-214.16 4.69 4.29 -0.53 -1.57 -0.13 -2.02 0.40 -0.45 21-224.17 4.69 4.04 -0.52 -2.09 0.13 -1.89 0.65 0.20 22-234.17 3.12 3.42 1.05 -1.04 0.75 -1.
12、14 -0.30 -0.10 23-244.16 3.12 3.02 1.04 -0.00 1.14 0.00 0.10 0.00累计100.0 100.0100.0调节容积=8.37调节容积=8.51调节容积=1.89由表得水塔与清水池调节容积分别为最大日用水量的1.89%、8.51%。1、 水塔容积的计算(1) 调节容积的计算 W1=55433.41.89%=1047.69m3(2) 消防贮水量的计算（按10分钟计算） W2=27m3（3） 总容积计算的计算 W=W1+W2=1047.69+27=1074.69m32、 清水池容积的计算 (1)调节容积的计算 W3=8.37%55433.4
13、=4639.78m3 (2) 消防容积的计算 W4=324m3 (3)给水处理系统生产自用水量 W5=10%Qd=5543.34m3（4） 安全储备量W6=（W3+W4+W5）=1751.19m3总容积计算的计算 W=W3+W4+W5+W6=12258.31m36、 管段设计流量计算管段【1】、【4】为输水管，不参与配水，其计算长度为零。管段【2】、【3】、【13】、【14】，为单侧配水，其计算长度按实际长度的一半计入。其余均为双侧配水管段，均按实际长度计入。各管段配水长度见表1-3 表1-3管段编号1234567891011121314管段长度300860120020081081081072
14、572572596012001200860配水长度043060008108108107257257259601200600430注：表中管段长度和配水长度单位均为米。（1）、集中节点流量计算最高时集中用水量计算：工业区I：q=70.59，位于节点（8），工业区II：q=96.59位于节点（4）（2）、比流量计算 ql= =0.071由泵站供水曲线，得泵站设计供水流量为： 水塔设计供水流量为：各管段沿线流量分配按公式计算，管段沿线流量及各节点设计流量计算计算结果见表1-4。 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算 表1-4管段或节点编号管选配水长度（m）管段沿线流量（L/s）节点设计流量计算（
15、L/s）集中流量沿线流量供水流量节点流量100.00 0.00 722.17 -722.17 243036.98 35.91 35.91 360051.60 79.12 79.12 400.00 96.59 43.22 139.71 581034.83 0.00 70.83 -70.83 681069.66 84.62 84.62 781034.83 158.89 158.89 872531.22 70.59 74.30 144.89 972562.35 34.10 34.10 1072531.22 75.47 75.47 1196082.56 41.41 41.41 121200103.20
16、 1360051.60 1443036.98 合计7291627.03 0.00（1） 流量分配初拟管径由节点（1）出发，分配环状管网设计流量，管段【2】和【7】均 为主要供水管段，分配相等流量： q2+q7=q1-Qj2=722.17-35.91=686.26 q2=q7=343.13， q2-Qj3=q3+q6=343.13-79.12=264.01 6处于垂直方向，考虑【2】发生事故时，流量从【6】绕过，且【3】靠近水塔，故【6】应多分配流量，q6=0.7264.01=184.81，q3=264.01-184.81=79.20q3+q4-Qj4=q5=10.32。q7-Qj8=q11+q
17、8=343.13-144.89=189.24,11主要供水管段，分配较多的流量，q11=0.7189.24=132.47,q8=189.24-132.47=56.77q14=q8-Qj9=56.77-34.10=22.67,q9+q12=q6+q11-Qj7=184.81+132.47-158.89=158.39，q9=q12=79.20，q13=q9+q14-Qj10=79.20+22.67-75.47=26.40，q10=q5+q12-Qj6=10.32+79.20-84.62=4.9根据以上管段流量，初拟管径见下表： 表1-5管段编号1234567设计流量（L/s）722.17343.1
18、479.270.3810.32184.81343.13经济流速（m/s）2.620.80.80.21.12计算管径（mm）594.84 467.50 355.13 334.77 256.38 462.63 467.50 设计管径（mm）24504503502250250450450管段编号891011121314设计流量（L/s）56.7779.24.9132.4779.226.422.67经济流速（m/s）0.70.80.310.80.30.3计算管径（mm）321.42 355.13 144.25 410.79 355.13 334.82 310.26 设计管径（mm）3003502504
19、003503503007、 管网平差1、 （1）计算管段阻力系数 S=10.67*L(l1.852*d4.87) 压降 h=s*q1.852 等效管径 d*=(N)(n/m)*di (2) 水力分析图将1暂时删除，其管段流量并到节点（2）上、（3）用改进的哈代-克罗斯平差法计算，优先平差闭合差较大的环： 表1-6环号管段编号s流量初分配q（L/s）h（m）1290.11 343.144.47 13.03 684.87 184.811.34 7.24 -11188.51 -132.47-1.52 11.50 -784.87 -343.14-4.21 12.27 0.08 44.05 23480.
20、30 79.21.58 19.92 51950.00 10.320.15 14.25 -1248.30 -79.2-0.16 2.00 -684.87 -184.81-1.34 7.24 0.23 43.41 311188.51 132.471.61 12.12 9290.18 79.20.95 12.03 -14783.18 -22.67-0.25 11.19 -8660.24 -56.77-1.17 20.62 1.13 55.95 -10.91 41248.30 79.20.16 2.00 101745.71 4.90.03 6.76 -13480.30 -26.4-0.21 7.81
21、-9280.18 -79.2-0.92 11.62 -0.93 第一次平差第二次平差q（L/s）h（m）q（L/s）h（m）343.144.47 13.03 184.811.34 7.24 -121.56-1.37 11.26 -343.13-4.21 12.27 0.23 43.81 79.20 1.58 19.92 10.32 0.15 0.00 -93.49 -0.22 2.31 -184.81 -1.34 7.27 0.17 121.561.37 11.26 121.56 1.37 68.290.72 10.61 54.00 0.47 8.68 -33.58-0.53 15.63 -3
22、3.61 -0.53 -67.68-1.62 23.95 -67.71 -1.62 -0.05 61.45 -0.31 79.20.16 2.00 93.49 0.22 2.31 4.90.03 6.76 19.19 0.42 21.63 -26.4-0.21 7.81 -12.11 -0.05 4.02 -68.29-0.70 10.24 -54.00 -0.45 8.38 -0.71 26.82 0.13 14.29 （4） 工况水力分析节点水头、地面标高、自由水压计算表假设9为控制点节点水头等于服务水头 表1-7节点编号1234567891011地面标高（m）62.0 63.1 63.4
23、 63.2 62.5 65.0 66.4 67.3 69.5 67.8 66.3 自由水压（m）24.0 28.0 28.0 24.0 24.0 28.0 24.0 24.0 24.0 服务水头（m）87.1 91.4 91.2 89.0 90.4 95.3 93.5 91.8 90.3 假设9为控制点节点水头等于服务水头 ，即H9=93.50m。其余各节点自由水头由表1-6中的相应管段压降求得。计算结果见下表。 表1-8管段或节点编号2345678管段流量（L/s）343.14 79.20 70.83 10.32 184.81 343.14 67.71 管内流速（m/s）0.54 0.21
24、0.21 0.05 0.29 0.54 0.24 管段压降（m）4.47 1.58 0.86 0.15 1.34 4.21 0.52 节点水头（m）98.23 93.99 93.49 94.35 93.34 92.65 94.02 地面标高（m）63.163.463.263.065.066.467.3自由水头（m）35.13 30.59 30.29 31.35 28.34 26.25 26.72 9101112131454.00 19.19 121.56 93.49 12.11 33.61 0.14 0.27 0.24 0.24 0.03 0.12 0.47 0.42 1.37 0.22 0.
25、05 0.53 93.50 92.97 92.92 69.567.866.324.00 25.17 26.62 表1-8结果可知节点8水头不能满足要求，所以节点9不是真正的控制点，节点8 为控制点，其供压差额为1,28m，所有节点水头加上此值，可使用水压力全部满足要求。计算过程见下表： 表1-9节点编号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 节点水头98.2 94.0 93.5 94.4 93.3 92.7 94.0 93.5 93.0 92.9 服务水头87.1 91.4 91.2 89.0 90.4 95.3 93.5 91.8 90.3 供压差额-11.1 -2.6 -2.3 -
26、4.3 -2.2 1.3 0.0 -1.2 -2.6 节点水头调整62.0 99.5 95.3 94.8 95.6 94.6 93.9 95.3 94.8 94.3 94.2 自由水头36.4 31.9 31.6 29.6 27.5 28.0 25.3 26.5 27.9 注：表中各水头单位均为米。（5）校核结果图 八、水泵扬程和水塔高度计算（1） 水泵扬程 hpl=（H2-H1）+ =（99.5-62）+ 泵内水损失：hpml=8=1.63m 所以水泵的扬程是 Hp=39.28+1.63=40.91m，取41m；按两台泵并联工作考虑，单台泵流量为Qp=0.5722.17L/s=361.09L
27、/s，考虑到消防，查水泵样本，选16SA-9B型水泵三台，两用一备,流量为540L/s，扬程为68m。（3） 水塔高度：HT5=H5-Z5（m） =95.6-63.0 =32.6m九、消防校核（1）、考虑同时两处火灾，灭火用水量为45 l/s2=90 l/s。将消防流量加在最不利控制点和较远点上，本设计选在（8）、（11）两节点上，每个节点加上消防流量45 l/s相应的，清水池和水塔供水量均增加45 l/s，节点流量不变，沿线流量重分配。（2）、流量初分配分配原则大体一致，【7】略多于【2】考虑到平差，当平差较困难时适当调整分配，具体分配结果见表1-10中第四列。（3） 、消防校核平差仍然采用
28、用改进的哈代-克罗斯平差法计算，结果见下表： 表1-10环号管段编号s流量初分配q（L/s）（m）1290.11 343.144.47 13.03 684.87 214.811.77 8.24 -11188.51 -132.47-1.52 11.50 -784.87 -388.13-4.79 13.63 -0.07 46.40 23480.30 49.20.65 13.28 51950.00 25.320.77 30.60 -1248.30 -120.00-0.34 2.85 -684.87 -184.81-1.34 7.24 -0.25 53.98 311188.51 132.471.61
29、12.12 9290.18 99.931.47 14.67 -14783.18 -22.67-0.25 11.19 -8660.24 -56.77-1.17 20.62 1.65 58.59 -15.21 41248.30 1200.34 2.85 101745.71 60.73.50 57.71 -13480.30 -57.11-0.86 15.07 -9280.18 -99.93-1.42 14.16 1.57 第一次平差第二次平差q（L/s）（m）q（L/s）（m）343.144.47 13.03 184.811.34 7.24 -117.26-1.37 10.92 -388.13-4.
30、7912.27 0.35 43.47 79.20 1.58 19.92 10.32 0.15 0.00 -99.02 -0.24 3.14 -184.81 -1.34 7.27 -0.15 117.26 1.37 10.92 117.26 1.37 11.26 84.720.97 12.11 95.32 0.66 10.15 -37.88-0.82 19.21 -33.61 -0.52 15.65 -70.98-2.05 26.69 -80.89 -1.62 23.96 -0.5 68.94 -0.11 79.20.16 2.00 99.02 0.24 2.42 4.90.03 6.76 24
31、.72 0.66 26.84 -26.4-0.21 7.81 -53.46 -0.82 2.39 -115.14-1.04 12.31 -95.32 -0.66 9.81 -1.06 28.88 -0.62 19.82 管段或节点编号管段流量（L/s）管内流速（m/s）管段压降（m）节点水头（m）地面标高（m）自由水压（m）2343.141.24.4799.5163.1036.4379.200.91.5895.2763.4031.87470.831.20.7594.7763.231.57510.320.90.1595.3662.532.866184.810.81.3494.6265.029.6
32、27388.1314.7993.9366.427.53880.960.71.6295.3067.328.00995.320.70.6694.7869.525.281024.720.70.6694.2567.826.4511117.260.71.3794.2066.327.901299.020.80.241353.460.70.821433.610.70.53经过校核所有节点水头均能满足要求。消防校核结果图：十、最大转输校核（1）、由表1-2可知最大转输发生在21-22点，此时用水量为最高日用水量的4.04%，水塔进水量为最高日用水量的4.69%-4.04%=0.65%，最大转输流量为：100.
33、09L/s。最大转输工况各节点流量=最高时工况节点流量计算结果如下表： 表1-11节点编号节点流量（L/s）228.17 362.07 4109.60 50.00 666.38 7124.64 8113.66 926.75 1059.20 1132.48 合计621.96 722.17-621.96=100.21L/s100.09L/s,满足要求。（2）、流量初分配分配原则大体一致，考虑到平差，当平差较困难时适当调整分配，具体分配结果见 表1-12中第四列。（3） 、最大转输流量管网平差仍然采用用改进的哈代-克罗斯平差法计算，结果见下表： 表1-12环号管段编号s流量初分配q（L/s）（m）1290.11 270.002.87 10.62 684.87 175.961.22 6.95 -11188.51 -125.6-1.37 10.90 -784.87 -323.00-3.77 11.66 -1.04 40.13 23480.30 131.974.06 30.77 -51950.00 -77.27