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1、目 录1 设计题目12 设计任务13 工程资料13.1 条件图13.2 原始资料14 给水管网设计计算34.1 城市设计用水量34.2 供水系统方案的选择和管网布线64.3 全市最高日用水量变化曲线64.4 泵站供水流量确定74.5 清水池及水塔调节容积计算74.6 管段配水长度94.7 最高时集中用水流量的计算104.8 比流量的计算114.9 节点流量的计算115 流量分配及管径选择135.1 管网简图135.2 流量分配135.3 初选管径146 管网平差146.1 初分配流量下的平差146.2 控制点的确定156.3 水泵扬程与水塔高度的确定167 给水管网校核计算187.1 消防工况
2、校核计算187.2 转输工况校核187.3 事故工况校核188 管段附录及构筑物208.1 阀类208.2 消火栓208.3 管道配件209 设计总结209.1 设计思路209.2 学习总结20参考文献22致谢词23附 件241 设计题目山东省某城市的给水管网初步设计2 设计任务(1)城市给水工程规划(2)城市输水管与给水管网设计(3)二级泵站设计(4)绘制等水压线图、管网平面图和纵剖面图3 工程资料3.1 条件图图1 城市平面图3.2 原始资料该城市位于山东西南地区，A 河的中下游。城市分为、两个行政区，规划人口13.0 万人。A河流将该城市分成两部分，每一部分都有一个工业区，其中工业区I总
3、人数为3000人，高温车间人数为 1000人，工业区总人数为 4500人，高温车间人数为1200人。绿地面积 60 ha，道路面积 86ha。房屋平均层数6层。3.2.1 城市各区密度城市分为、两个行政区，规划人口13.8万人3.2.2 城市居住房中的卫生设备情况区：室内卫生设备情况（有给水、排水、淋浴）；区：室内卫生设备情况（有给水、排水、淋浴、热水供应）3.2.3 城市中房屋的平均层数房屋平均层数6层3.2.4 工业用水情况城市中有下列工业企业，其位置在城市平面图；（1）工业区生产用水量6000m3/d。工人总数3000人，分两班工作，热车间占33.33%第一班1500人，使用淋浴者150
4、0人；其中热车间500人第二班1500人，使用淋浴者1500人；其中热车间500人（2）工业区生产用水量8000 m3/d。工人总数4500人，分两班工作，热车间占26.67%第一班2250人，使用淋浴者2250人；其中热车间600人第二班2250人，使用淋浴者2250人；其中热车间600人3.2.5 给水水源：A河3.2.6 城市综合用水城市综合用水变化曲线及时变化系数见表1： 城市综合用水变化曲线及时变化系数 表1时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量（%）1.911.741.661.732.073.945.225.635.85.865
5、.665.43时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量（%）4.934.223.282.72.335.384.934.934.854.925.235.654 给水管网设计计算4.1 城市设计用水量给水系统设计时，首先须确定该系统的供水规模和供水量。因为系统中的取水、水处理、泵站和管网等设施的确定都须参照设计用水量，从而确定工程的规模及正确选择各级工艺的设计参数和水处理工艺的流程，从而使水质、水压、水量满足用户的使用要求。城市设计用水量主要包括居住区生活用水和由城市给水系统供给的工业生产用水和职工生活用水，
6、还有全市性的公共建筑用水、浇洒道路和大面积绿化用水以及消防时的用水。4.1.1 居民最高日生活用水量城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）为： ()式中 不同卫生设备的居住区最高日生活用水量标准。区属中、小城市，最高日生活用水量标准为150-240，本设计采用200；设计年限内计划用水人口数；4.1.2 工业企业生产用水量厂生产用水量为6000 ；厂生产用水量为8000 。 4.1.3 职工生活用水量厂：工业企业内工作人员生活用水量和沐浴用水量，可按工业企业设计卫生标准。(1)工作人员生活用水量：应根据车间性质决定，一般车间按每人每班25升计，热车间按每人每班35升，则全厂职工生活
7、用水量为：（2）淋浴用水标准：一般车间按每人每班40升计，热车间按每人每班60升，得全厂淋浴用水量为：厂：用水量标准同厂，则全厂职工生活用水量为：得全厂淋浴用水量为：职工生活用水量4.1.4 浇洒道路绿化用水量由任务书上可得：绿地面积55ha，道路面积86ha根据规范，绿化面积用水量取1.5,浇洒道路用水量为2.54.1.5 管网漏失水量城市管网漏失水量按最高日用水量的10%12%计，本设计取10%则：4.1.6 未预见水量城市未预见水量按日最高用水量量的8%12%计，本设计取10%则：4.1.7 设计年限内城市最高日设计水量由全市逐时用水量综合表可以看出，最高时用水量发生在910时，得全市最
8、高日最大时用水量为:说明：路面洒水和绿地用水避开用水最高峰4.1.8 全市最高日最大时用水量计算(1)最高日平均时用水量(2)最高日最高时用水量4.1.9 时变化系数4.1.10 消防时用水量计算按设计规范规定，消防时是指火灾发生在最高日最大时，故其用水量是最高日最大时加上消防所需的用水量。城市（或居住区）室外消防用水量标准，人后在10.020.0万人，同一时间发生2次火灾，一次灭火用水量为45 消防所需用水量为： 4.2 供水系统方案的选择和管网布线该城市采用单水源供水管网系统，对水质无特殊要求，所以采用统一供水方案。管网定线及输水管定线见图2：图2 网布线图4.3 全市最高日用水量变化曲线
9、按逐时用水量计算表，由于采用单水源给水系统且城市最高日用水量变化较大，因此需要在管网中设置水塔，供水泵站采用二级供水，06时为一级，6-24时为二级。绘制最高时用水量变化曲线，依此确定泵站的供水曲线，见图3：图3 最高日用水量变化曲线4.4 泵站供水流量确定（1）供水泵站供水流量为：（2）水塔设计供水流量为：（3）水塔最大进水流量为:4.5 清水池及水塔调节容积计算水池与水塔调节容积计算见表2 清水池和水塔调节容积计算 表2时间一级泵站供水量（）供水泵站供水量（）清水池调节容积（）水塔调节容积（）设置水塔不设水塔设置水塔不设水塔(1)(2)(3)(4)(2)-（3）(2)-（4）(3)-（4）
10、0-14.172.175 1.911.995 1.995 2.260 2.260 0.265 0.265 1-24.172.175 1.741.995 3.990 2.430 4.690 0.435 0.700 2-34.162.175 1.661.985 5.975 2.500 7.190 0.515 1.215 3-44.172.175 1.731.995 7.970 2.440 9.630 0.445 1.660 4-54.172.175 2.071.995 9.965 2.100 11.730 0.105 1.765 5-64.162.175 3.941.985 11.950 0.22
11、0 11.950 -1.765 0.000 6-74.174.830 5.22-0.660 11.290 -1.050 10.900 -0.390 -0.390 7-84.174.831 5.63-0.661 10.629 -1.460 9.440 -0.799 -1.189 8-94.164.831 5.8-0.671 9.958 -1.640 7.800 -0.969 -2.158 9-104.174.831 5.86-0.661 9.297 -1.690 6.110 -1.029 -3.187 10-114.174.831 5.66-0.661 8.636 -1.490 4.620 -0
12、.829 -4.016 11-124.164.830 5.43-0.670 7.966 -1.270 3.350 -0.600 -4.616 12-134.174.831 4.93-0.661 7.305 -0.760 2.590 -0.099 -4.715 13-144.174.831 4.22-0.661 6.644 -0.050 2.540 0.611 -4.104 14-154.164.830 3.28-0.670 5.974 0.880 3.420 1.550 -2.554 15-164.174.830 2.7-0.660 5.314 1.470 4.890 2.130 -0.424
13、 16-174.174.831 2.33-0.661 4.653 1.840 6.730 2.501 2.077 17-184.164.830 5.38-0.670 3.983 -1.220 5.510 -0.550 1.527 18-194.174.831 4.93-0.661 3.322 -0.760 4.750 -0.099 1.428 19-204.174.830 4.93-0.660 2.662 -0.760 3.990 -0.100 1.328 20-214.164.831 4.85-0.671 1.991 -0.690 3.300 -0.019 1.309 21-224.174.
14、830 4.92-0.660 1.331 -0.750 2.550 -0.090 1.219 22-234.174.831 5.23-0.661 0.670 -1.060 1.490 -0.399 0.820 23-244.164.830 5.65-0.670 0.000 -1.490 0.000 -0.820 0.000 100100 100调节容积=11.950调节容积=11.950调节容积=6.480因此清水池调节容积按最高日用水量的11.95%计算。清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为：式中 清水池总容积，；调节容积，；消防储水量，按2小时火灾延续时间计算；水
15、厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的10%计算；安全贮量按取整后计算， 故取 因此：清水池总容积： 取整为13500 清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水，水厂清水池最低水位标高比地面低3.5m。水塔设计有效容积 式中 水塔调节容积，；室内消防储备水量，按10分钟室内消防用水量计算；因此：水塔容积：4.6 管段配水长度根据所给资料，量取所布置管网中各管段的长度，并根据实际情况，计算各管段的配水长度，具体数据见表3： 各管段长度及配水长度数据表 表3管段编号管段长度（m）管段配水长度（m）备注管段编号管段长度（m）管段配水长度
16、（m）备注1231.648 0.000 输水管24657.086 328.543 2827.628 827.628 25234.287 117.143 3777.540 777.540 26421.994 0.000 不配水4871.034 871.034 27323.831 0.000 不配水5596.131 596.131 28343.865 0.000 不配水6272.857 272.857 29811.519 405.760 7298.430 298.430 30675.411 158.145 部分配水8314.503 314.503 31682.728 341.364 9328.28
17、1 328.281 32435.900 217.950 10338.037 338.037 33721.882 360.941 11887.272 887.272 34866.322 866.322 12800.869 800.869 35827.069 827.069 13769.883 769.883 36791.921 635.350 部分配水14655.770 655.770 37741.885 741.885 15677.844 677.844 38799.009 799.009 16698.587 698.587 39724.510 724.510 17731.437 731.43
18、7 40764.809 764.809 18765.751 567.775 部分配水41663.773 663.773 19713.318 713.318 42754.624 754.624 20947.406 473.703 43478.650 478.650 21718.019 359.010 44759.393 759.393 22471.468 235.734 45206.455 206.455 23418.595 0.000 不配水12195.639 4.7 最高时集中用水流量的计算最高时集中用水流量：工厂I： 工厂II： 集中用水流量为： 4.8 比流量的计算比流量的计算：4.9
19、节点流量的计算4.9.1 泵站供水流量计算泵站供水流量为：4.9.2 水塔供水流量计算水塔供水流量为：4.9.3 沿线流量及节点流量计算最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算见表4。 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算 表4管段或节点编号管段长度（m）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(m3)集中流量(m3)集中流量(m3)节点流量(m3)1231.6480.00000732.7753-732.782827.628827.628016.05316.053777.540777.540027.76827.774871.034871.034028.63
20、528.645596.131596.131026.19026.196272.857272.857013.62713.637298.430298.430026.81026.818314.503314.5030101.32939.168140.509328.281328.281038.16938.1710338.037338.037033.86733.87管段或节点编号管段长度（m）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(m3)集中流量(m3)集中流量(m3)节点流量(m3)11887.272887.272024.90224.9012800.869800.869
21、016.79816.8013769.883769.883022.33722.3414655.770655.770019.34519.3415677.844677.84403.4393.4416698.587698.587013.07513.0717731.437731.437016.90616.9118765.751567.77501.709156.081-154.3719713.318713.318018.55618.5620947.406473.7030135.56920.290155.8621718.019359.010016.55416.5522471.468235.734018.98
22、018.9823418.5950.000020.09920.1024657.086328.543015.83315.8325234.287117.143023.79323.7926421.9940.000032.90332.9027323.8310.000029.95829.9628343.8650.000028.81128.8129811.519405.760029.71429.7130675.411158.145024.65724.6631682.728341.36403.0123.0132435.900217.950033721.882360.941034866.322866.32203
23、5827.069827.069036791.921635.350037741.885741.885038799.009799.009039724.510724.510040764.809764.809041663.773663.773042754.624754.624043478.650478.650044759.393759.393045206.455206.455022347.3300.000236.899651.957888.8560.005 流量分配及管径选择5.1 管网简图在流量分配和管径选择设计时，用到的管网简图见图4：图4 管网简图5.2 流量分配根据节点流量进行管段的流量分配。
24、分配步骤：按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，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地分配流量，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以分配较少的流量。5.3 初选管径根据分配的管线流量以及经济流速，选定经济流速，并计算管径，根据所计算管径值，初步选定管径，具体数据见表5： 各管段初分配流量及初选管径数据 表5管段编号分配设计流量（L/s）
25、初定经济流速(m/s)计算管径(mm)设计管径(mm)管段编号分配设计流量（L/s）初定经济流速(m/s)计算管径(mm)设计管径(mm)1732.78 2.00 683.18 7002427.37 0.80 208.76 200226.41 0.70 219.23 25025154.37 0.80 495.79 500326.64 0.70 220.18 2502630.17 0.60 253.09 25048.00 1.00 100.95 1002790.00 0.70 404.70 40058.00 1.00 100.95 1002827.50 0.90 197.29 200642.46
26、 0.60 300.25 30029250.91 0.90 595.94 600728.00 0.90 199.08 2003062.15 0.90 296.60 300810.00 0.60 145.71 1503115.60 0.90 148.60 150910.19 0.60 147.09 1503257.81 0.90 286.05 3001021.63 0.70 198.40 200338.00 1.00 100.95 1001145.49 0.65 298.58 3003431.75 0.65 249.45 2501248.17 0.70 296.08 3003532.90 0.7
27、0 244.69 250134.00 0.60 92.16 1003630.00 0.60 252.38 2501436.06 0.70 256.17 2503728.81 0.60 247.32 25015114.76 1.00 382.35 4003829.71 0.60 251.15 25016171.18 0.80 522.09 5003919.67 0.60 204.36 200174.00 0.60 92.16 100407.96 1.00 100.70 100184.00 0.60 92.16 100417.96 1.00 100.70 1001982.59 0.70 387.6
28、9 400428.00 1.00 100.95 10020300.00 1.10 589.43 600438.00 1.00 100.95 10021106.48 0.80 411.77 400448.00 1.00 100.95 1002283.14 0.70 388.97 400453.01 0.80 69.23 1002310.30 0.70 136.91 1506 管网平差6.1 初分配流量下的平差本次设计中采用解环方程组法，原理是在初步拟订节点压力的基础上，逐步调整节点水压以满足连续性方程各管段和各节点相关数据如下：（1）区各节点服务水头为6层高（28米）,区各节点服务水头为7层高（
29、32米） （2）管段阻力系数 n=1.852 m=4.87 Cw=110 （3）环压降闭合差hf=有向回路矩阵管段压降hf的列矩阵 （4）管段阻尼系数 （5）阻尼系数Zi=基本回路矩阵管段阻尼系数Zi的列矩阵 （6）, i=1,2,3,L （7）, i=1,2,3,L （8）其他如所示公式计算水力分析前随意假定一个节点为控制点，令其节点水头等于服务水头，则该节点为定压节点。待水力分析后，再通过节点自由水压比较，找到用水压力最难满足的节点真正的控制点，并根据控制的服务水头调整所有节点水头。根据所给资料，测量各节点的地面标高；根据所给资料，各节点要求的最低服务水头是28m；根据管网，初定各节点的初
30、始水头，并计算相关数据，进行第一次平差，见表6，进行第N次平差，Qmax=1.17748E-05；Hmax=-3.2782E-06，经过N次平差，最小水头满足要求，最终结果见表7,所用到的矩阵见附表。6.2 控制点的确定 控制点的确定与节点水头的调整 表8节点编号地面标高（m）节点水头（m）服务水头（m）供水差额（m）节点水头调整(m)自由水压(m)145.193-73.19311.1164587.60788-245.838579.0173473.83855.17884382.3157836.47728345.683678.1872973.68364.50369181.4857235.8021
31、2443.389776.19771.38974.80730279.4954436.10574542.682175.6002470.68214.91814278.8986836.21658节点编号地面标高（m）节点水头（m）服务水头（m）供水差额（m）节点水头调整(m)自由水压(m)642.127275.5989170.12725.4717178.8973436.77014745.62480.6783373.6247.05433383.9767738.35277844.419578.6235172.41956.20400781.9219437.50244943.237876.2170171.23
32、784.97920679.5154436.277641042.508375.6158470.50835.10753978.9142736.405971141.860675.6615569.86065.80094678.9599837.099381245.018684.0791773.018611.0605787.377642.3591343.878779.8498771.87877.97116783.148339.26961442.940277.0633770.94026.12316680.361837.42161542.392975.6347370.39295.24183378.933173
33、6.540271642.048875.634670.04885.58580178.9330336.884231741.456975.7784469.45696.32154479.0768837.619981841.189-69.1896.97007279.4575-1944.684269.9539772.6842-2.7302373.252428.56822043.804669.7763971.8046-2.0282173.0748229.270222142.998770.2234970.9987-0.7752173.5219230.523222242.211172.8315270.21112
34、.62042176.1299533.918852341.845872.7910669.84582.94526376.089534.24372441.226273.8306369.22624.60442677.1290635.902862543.864368.5658771.8643-3.2984371.8643282643.174768.5569271.1747-2.6177871.8553628.680662742.39468.9701270.394-1.4238872.2685529.874552841.708670.1561569.70860.44755373.4545931.74599
35、2941.26970.236469.2690.96740373.5348432.265843040.693270.1966768.69321.50347473.4951132.801913140.523970.1768668.52391.6529673.4752932.95139由上表可得出控制点为（15）节点，也得到调整后的节点水头，如上表所示。6.3 水泵扬程与水塔高度的确定6.3.1 水泵扬程的确定根据平差结果可知所需的水泵扬程为42.4m，泵内水头损失取2m，根据公式所以水泵的扬程为44.4m。6.3.2 水泵的选型根据二台泵并联工作考虑，单泵流量为=366.3877L/s,查取相关资
36、料可得采用300S58型水泵3台，二用一备。6.3.3 水塔高度确定由节点自由水压设计水塔高度为43m。7 给水管网校核计算7.1 消防工况校核计算考虑压力最低点节点处分别加30 L/s，在两个集中流量出加30 L/s，在水泵处减90 L/s，合适修改管径后，再次进行管网平差，第一次平差：Qmax = 0.045000369，Hmax= 0.05237789，结果见表9；第N次平差，Qmax = 6.54831E-06，Hmax= -3.1257E-06，结果见表10：由结果可知，各节点自由水头都大于10m，计算得水泵扬程Hp，将流量代入水力特性公式，水泵扬程满足条件需要。符合设计要求，校核结
37、束。7.2 转输工况校核在转输工况校核是，水塔不再是水源，而成为用户，需重新计算节点流量，进行平差计算。最大转输工况各节点流量可按下式计算：最大转输工况各节点流量= 最高时工况各节点流量水泵的供水流量不变，计算转输管段流量，平差计算，如下表所示，此时水塔处自由水头大于水塔高度，所以可以把水打进水塔。第一次平差：Qmax =0 .20203852，Hmax= 1.740785933，结果见表11；第N次平差，Qmax = 6.54831E-06，Hmax=-3.1257E-06，结果见表12：有结果可知，最小自由水头大于28m，水塔实际进水量与理论进水量相等，计算得水泵扬程Hp，将流量代入水力特性公式，水泵扬程满足条件需要。符合设计要求，校核结束。7.3 事故工况校核管段15损坏