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1、徐州工程学院课程设计（论文）徐M 崔 院给水管网课程设计青阳镇给水管网课程设计学生姓名学院名称环境工程学院专业名称给水排水工程指导教师程斌2012年 10月 31日、乙刖百给水工程的任务是向城镇居民、工矿企业、机关、学校、公共服务部门及各类保障城 市发展和安全的用水个人和单位供应充足的水量和安全的水质，包括居民家庭生活和卫生 用水、工矿企业生产和生活用水、冷却用水、机关和学校生活用水、城市道路喷洒用水、 绿化浇灌用水、消防以及水体环境景观用水等等。此次设计为苏北地区青阳镇给水管网系统设计，主要设计以下内容。(1)用水量计算(2)供水方案选择(3)管网定线(4)清水池、水塔相关计算(5)流量、管
2、径的计算(6)泵站扬程与水塔高度的设计(7)管网设计校核给水工程必须满足各类用户或单位部门对水量、水质和水压对的需求。要求能用确定 管网的布置形式，管线的选择，管径的选择，流量的分配及校核，确保管线的合理布置及 使用。目 录1设计资料及任务 11.1 设计原始资料11.1.1 地形地貌 11.1.2 气象资料 11.1.3 工程水文地质情况 11.1.4 图纸资料 11.1.5 用水资料 11.2 设计任务 22设计说明书22.1 设计方案的流程及考虑细则 22.1.1 管网及输水管的定线 22.1.2 输水管径的确定 22.1.3 管网管径平差计算 22.1.4 节点水压计算 32.1.5
3、管网消防校核计算 33设计计算书33.1 设计用水量计算33.1.1 最高日设计用水量 33.2 供水方案选择43.2.1 选定水源及位置和净水厂位置 43.2.2 选定供水系统方案 43.3 .管网定线 43.4 设计用水量变化规律的确定 43.5 泵站供水流量设计 53.5.1 供水设计原则 53.5.2 具体要求 53.5.3 二级供水 53.5.4 根据用水量变化曲线确定清水池和水塔的容积 64管网布置及水力计算 74.1 管段布线，并确定节点和管道编号 74.1.1 节点设计流量分配计算 74.1.2 节点设计相关计算 84.1.3 节点设计流量计算 94.1.4 给水管网设计数据计
4、算 94.1.5 平差计算 104.1.6 设计工况水力分析计算结果 114.1.7 二级泵站流量、扬程及水塔高度设计 114.2 消防工况校核124.2.1 设计工况水力分析计算结果 124.2.2 设计工况水力分析计算结果 135结语14参考文献15附图16徐州工程学院课程设计(论文)1设计资料及任务1.1 设计原始资料1.1.1 地形地貌地势较平坦，地形标高如图。1.1.2 气象资料风向：以东北风为主导风向；气温：年平均气温14.10OC;夏季平均气温28.0oC,冬季平均气温-1.0oCo1.1.3 工程水文地质情况工程地质良好，适宜于工程建设；地下水位深度450cm；土壤冰冻深度30
5、cm。1.1.4 图纸资料城市地形图见另页，比例为1: 200001.1.5 用水资料(1)青阳镇位于苏北地区，城镇设计居住人口为2.2万,给水普及率100%该城镇最高日用水量变化曲线见图1。%1数分百量水用日高最占765432102 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24时间(h)图1青阳镇最高日用水量变化曲线(1)设计房屋卫生设备标准为室内有卫生设备但无淋浴设备，城市建筑按六层考虑(3)该城镇各企业单位最高集中用水量为：甲企业：2400米3/日；乙企业：3800米3/日；内企业：2400米3/日；1.2设计任务(1)泵站输水管及城市管网定线；(2)输水管径的确定；(3)
6、城市供水管网管径的确定；(4)各节点水压的计算；(5)计算清水池容积、水塔容积和水塔高度；(6)消防时管网校核；(7)管网配件及阀门井的确定；(8)绘出成果图。2设计说明书2.1 设计方案的流程及考虑细则2.1.1 管网及输水管的定线(1)输水管定线根据设计区域情况，在充分考虑到输水安全性和可能性的基础上，应尽量减少工程造 价，少占农田，同时尽可能避免穿越人工或天然障碍。(2)城市配水系统定线因本设计确定的计算管线仅为此配水系统的主干线，所以干线位置应用尽可能布置在 两侧均有较大用户的道路上，并在适当间距要设置连接管成环网。设计用水量的确定：居住区生活用水量确定、工业企业用水量Q、消防用水量
7、Q、未预见水量Q旅及管网漏水量Q。2.1.2 输水管径的确定根据给水工程性质确定输水管根数和是否设置连通管，由最高日最高时用水量确定输 水管及连通管管径。2.1.3 管网管径平差计算(1)沿线流量计算(2)节点流量计算(3)流量分配：在满足各节点连续性条件 Q+三* =0的基础上进行流量分配，但同时应 考虑供水安全性和经济性，所以平行管应尽量分配相近数量的流量；(4)管径的确定(5)管网平差计算：根据要求水头损失计算公式采用哈代克罗斯法则列表进行管网平差计算；2.1.4 节点水压计算由平差结果计算各管段水头损失和各节点地面标高，以管网已知水压点(在此为管网压力控制点)推算各节点水压和自由水压。
8、2.1.5 管网消防校核计算根据城市规模查规范可确定消防核算时同时失火点数。若一处可将着火点放在管网控 制点；若两处则为一处应放在离二泵站较远或较近大用户和工业企业用水量大的地方，消 防校核的方法是在高日高时基础上在确定的着火点上增加一次消防水量，采用简化法在图 上直接进行平差计算，若二泵站水厂水压变化太大应考虑调整个别管径。3设计计算书3.1 设计用水量计算3.1.1 最高日设计用水量(1)城镇最高日综合生活用水量(包括公共设施生活用水量)为：Q1 = q1N1 /1000 =200*22000/1000( m3/d)式中 q1 居民生活综合用水定额(含公建用水)：2001/人日(最高日)N
9、1居住区人口数，capQ1 =q1N1/1000 =200 22000/1000 =4400 m3/d(2)工业生产用水量表1工业生产用水量序号单位名称最tWj日用水量(m3用水变化系数1甲企业24002.02乙企业38002.03丙企业24002.0Q2 二Q甲 Q乙 Q丙=24 00 3800 24038600m3/d(3)浇洒道路和绿化用水量：占以上两项之和的5%3Q3 = 5%(Qi Q2) = 5% (4400 8600) = 650 m /d(4)未预见水量和管网漏失水量：管网漏失水量和未预见水量按以上各项和的20%十算。Q4 =0.20(Q Q2 Q3) =0.20 13650
10、=2730 m3/d(5)消防用水量Q 二qf式中q 消防用水量定额L/ s;f 同时火灾次数；查附表3得，消防用水量定额为15L/s,同时火灾次数为1,则消防用水量为Q5 = qf = 15 1 = 15L/ s3徐州工程学院课程设计(论文)（6）最局日设计用水量Qd = Q1 Q2 Q3 Q4 = 4400 8600 650 2730 = 16380 m3 / d3.2 供水方案选择3.2.1 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，水塔暂定在地势高处，以利用地势高度。3.2.2 选定供水系统方案采用单水源，分区供水的
11、形式。3.3 .管网定线各节点编号管段编号标于图中，节点地面标高由图中读出，各管段长度由图中读出（比 例尺 1: 20000）。布置原则：干管整体将城镇用水量各用水户包含，集中流量用水处应布置干管，把甲 厂、乙厂、丙厂分别等效为为集中用水的节点，干管之间的其他用户用水以连接管连接。3.4 设计用水量变化规律的确定（1）室外给水设计规范规定，城市供水中，时变化系数、日变化系数应根据城市 性质、城市规模、国民经济与社会发展和成熟供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化 分析确定；在缺乏实际用水资料的情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用1.31.6 ,日变化系数宜采用1.11.5 ,个别小城镇
12、可适当加大。1）用水时变化系数：按整个系统考虑：时变化系数: 最高日用水量变化曲线如下：7654321Kh =24 6/100 =1.44L% 1数分百量水用日高最占02 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24时间（h）7图2青阳镇最高日用水量变化曲线2） Qh = KhQd/24 =1.44 16380/24 = 928.8 m3h(2)工业企业内工作人员的生活用水时变化系数为2.53.0 ,淋浴用水量按每班延续用水1小时确定变化系数；(3)工业生产用水量一般变化不大，可以在最高日个小时均匀分配。3.5泵站供水流量设计3.5.1 供水设计原则(1)供水管网设计流量等于最高
13、日最高时设计用水量;KhQd86.41.44 16380 =27386.4L/s式中 Qs 设计供水总流量(L/s)(2)多水源给水系统，一般不需要在管网中设置水塔或高位水池进行水量调节；(3)单水源给水系统，可以考虑不设水塔(或高位水池)或者设置水塔(或高位水池)两种方案。当不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为最高时用水量；当设置 水塔或高位水池，应设计泵站供水曲线。3.5.2 具体要求(1)泵站供水量一般分两级；(2)泵站各级供水线尽量接近用水线，各级供水量取相应时段用水量的平均值;(3)应注意每级能否选到合适水泵，以及水泵机组的合理搭配；(4)必须使泵站24小时供水量之和与最高日用
14、水量相等。3.5.3 二级供水(1)第一级：从22点到5点，供水量2.36%;第二级：从5点至I 22点，供水量4.91%;(2)总供水量：2.36%*7+4.91%*17=100%(3)供水泵站、水塔或高位水池设计流量：最高日已求得用水量为16380m3/d ,不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为: 16380X 6.0%X 1000/3600=273(L/s);设置水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量：16380X 4.91%X 1000/3600=223.405(L/s);水塔或高位水池的设计供水流量：16380X (6%-4.91% X 1000/3600=49.595(L/s)
15、水塔或高位水池的最大进水流量(21-22点)：16380X (4.91%-4.0%) X 1000/3600=41.405(L/s)(1)调节池容积计算W 二max (Qi Qz) -min (Qi Q2)(m3)式中 Qi、Q2 分别表示泵站供水量和管网供水量（m3h）3.5.4根据用水量变化曲线确定清水池和水塔的容积表2清水池与水塔土调节容积计算小时供水处 理供水供水泵站供水量 （%）清水池调节容积计算（）水塔调节容积 计算（）量（%）设置水 塔不设水 塔设置水塔不设水塔(1 )(2 )(3)(4 )-(3)2(2)-(4)2(3)-(4)20 - 14.172.362.51.811.81
16、1.671.67-0.14-0.141 - 24.172.362.51.813.621.673.34-0.14-0.282 - 34.162.361.51.85.422.6660.86r 0.583 - 44.172.361.51.817.232.678.670.860.884 - 54.172.362.51.819.041.6710.34-0.140.65 - 64.164.913.5-0.758.290.66111.412.076 - 74.174.914.5-0.747.55-0.3310.670.412.547 - 84.174.915.5-0.746.81-1.339.34-0.59
17、2.018 - 94.164.916-0.756.06-1.847.5-1.090.98 ;9 - 104.174.915-0.745.32-0.836.67-0.09r 0.94 :10 - 114.174.914.5-0.744.58-0.336.340.411.4111 - 124.164.915.5-0.753.83-1.345-0.59r 0.88 12 - 134.174.915-0.743.09-0.834.17-0.090.8513 - 144.174.914.5-0.742.35-0.333.840.411.3214 - 154.164.915-0.751.6-0.843-0
18、.091.2815 - 164.174.915-0.740.86-0.832.17-0.091.2516 - 174.174.915.5-0.740.12-1.330.84-0.590.7217 - 184.164.915.5-0.75-0.63-1.34-0.5-0.590.1918 - 194.174.915-0.74-1.37-0.83-1.33-0.090.1519 - 204.174.915-0.74-2.11-0.83-2.16-0.090.1220 - 214.164.914.5-0.75-2.86-0.34-2.50.410.5921 - 224.174.914-0.74-3.
19、60.17-2.330.911.56 122 - 234.172.3631.81-1.791.17-1.16-0.640.7823 - 244.162.3631.80.011.160-0.640累计100100100调节容积=13.63调节容积=13.17调节容积=4.2清水池设计有效容积为：W = W W2 W3 W4=10343 m3式中 Wi 清水池调节容积（m3）; W1=13.63m3W2 消防贮备水量（m3）,按2小时室外消防用水量计算；W2=108m3W3 给水处理系统生产自用水量（m3）,取最高日用水量的10%; W3=1638m3W4 安全贮备水量（m3）。W4=1 （四 +
20、W2 +WJ =293.27 m36城镇居住区的室外消防用水量可查下表徐州工程学院课程设计（论文）表3城镇、居住区室外消防用水量人数（万人）同一时间内的火灾次数一次性灭火用水量（L/s ）2.51155.0225=4000.91.4表7给水管网设计数据环号或供水 管段管段编R设计流量(L/s )经济流速(m/s)计算管径(mm设计管 径(mm实际流 速(m/s)1-(2-3)75.010.73694000.62-610013573501.046-914.340.61742000.461-(3-9)400.62913000.572-(4-3)19.930.62062000.6313-9400.6
21、2913000.579-1013.84 10.61712000.441-(4-10)63.030.73393500.663-(6-9)14.340.61742000.466-7300.62522500.617-817.410.61922000.558-9100.61461500.574-(9-10)13.840.61712000.44-(8-9)100.61461500.578-119.150.61391500.52-(10-11)1.790.6621000.23水塔4-5500.63264000.424.1.6 平差计算为满足水力分析前提条件，将管段1-2暂时删除，其管段流量并到节点 2上得
22、Q2=-175.01(L/s)。假定节点10为控制点，其节点水头等于服务水头，即 H22=78.25m。 采用哈代一克罗斯法平差，允许闭合差 1ml计算结果见下表。表8哈代一克罗斯法平差计算环 号管段编 号管长s流量初次分配第一次平差q (L/S )h (mD.0.852 s|q|q (L/S)h (m).0.852 s|q|1-(2-3)2618478.87-75.01-3.9552.7-65.91-3.1147.22-62160757.0510010.64106.44109.10.918.316-9246413179.7514.345.08354.2319.593.05155.87-(3-
23、9)1146850.92-40-2.1954.81-28.29-0.2810.059.58568.180.57221.43A q=9.10Aq=1.392-(4-3)18569927.6-19.93-7.04353.2-22.54-1.2354.453-91146850.92402.1954.8128.290.2810.059-10247413233.2413.844.78345.0811.571.1699.93-(4-10 )1848647.7-63.03-3.8761.46-65.64-0.7411.2-3.94814.55-0.53175.63A q=-2.61Aq=-1.633-(6-
24、9)246413179.75-14.34-5.08354.23-19.59-3.05155.876-710141829.58302.7792.2333.850.3510.367-8241012890.9117.417.12408.7421.263.48163.468-9105022798.56104.51450.7214.190.075.129.321305.920.85334.81A q=3.85Aq=1.374-(9-10 )247413233.24-13.84-4.78345.08-11.57-1.1699.93-(8-9)105022798.56-10-4.51450.72-14.19
25、-0.075.128-11253254977.099.159.221007.668.812.12240.35-(10-11)1256196459.1-1.79-1.61896.82-2.13-0.0835.57-1.682700.280.81380.97A q=-0.34A q=1.15(注：假设水流方向与管网模型图中流向一致，上述结果中负号表示实际流向与假设方向 相反。)经平差后，各环闭合差精度 2都1.0m。4.1.7 设计工况水力分析计算结果表9管段流速及压降计算管段编号1-22-33-42-66-77-88-9管段长度li (m)2536261818562160101424101050
26、管段直径Di (mm500400300600400250400管段流量qi ( L/s )223.4165.9122.54109.133.8521.2614.19管段流速vi (m/s)1.140.520.320.390.270.430.11水头损失hfi ( mm9.753.111.230.910.353.480.07管段压降hi (m)-61.253.111.230.910.353.480.07管段编号P 9-10110-113-98-114-10 4-56-9 管段长度li (m)2474125611462532184812342464管段直径Di (mm2502004002005004
27、00250管段流量qi ( L/s )11.572.1328.298.8165.645019.59管段流速vi (m/s)0.240.070.230.280.330.420.4水头损失hfi ( mm1.160.080.282.120.740.880.6管段压降hi (m)1.160.080.282.120.740.880.6表10节点水压计算表节点编号123456地面标高(m)36.1236.0435.7835.436.134.84节点流量(m/s)223.4148.415.086.95055.66节点水头(m)78.5468.7963.9862.7564.4367.88自由水压(m)一32
28、.7528.227.35一33.04节点编号7891011地面标高(m)34.5434.3134.834.4633.93节点流量(m/s)12.5918.2630.578.257.36节点水头(m)67.5364.0564.1262.0161.93自由水压(m)32.9929.7429.3227.5528比较节点水头与服务水头，所有节点的用水压力都得到满足，所以节点10是真正的控制点。4.1.8 二级泵站流量、扬程及水塔高度设计(1)泵站设计供水流量qs1 =273黑4.91% =223.405L/s6%(2)水塔设计供水流量为qs5 = 273 -223 = 50L /s(3)控制点到二级泵
29、站的水头损失 h=58.8247=11.82m(4)泵站扬程设计h H H )10.67q q1.852ihp - ( H 2 - H 1 )1 .852 4.87 (二) l110 D 210.67,0.224、1 .852= (36.12 -36.05) Toy ()2536 = 68.54m6034.75 0.42为了选泵，估计泵站内部水头损失，一般水泵吸压水管道设计流速为1.22.0m/s ,局部阻力系数按5.08.0考虑，沿程水头素食较小，可以忽略不及，则泵站内部水头损失为：22hpm1 =8 =1.63p 2 9.81则水泵的扬程应为：hp=68.54+1.63=70.71，取71
30、m按两台泵并联工作考虑，单台水泵流量为：Qp =223.41 + 2 =111.705(L/S)，取 112L/s查水泵样本，选取10Sh-6型水泵3台，2用一备。水塔高度 HTj =%-Zj =64.43-36.10=28.33(m),取 29m4.2消防工况校核4.2.1 设计工况水力分析计算结果城镇居住区的室外消防用水量可查下表：表11城镇、居住区室外消防用水量人数(万人)同一时间内的火灾次数一次性灭火用水量(L/s )2.5115= 5.0225M10.0235考虑1次处火灾，消防流量分别加在控制点 10上，加上15 (L/s)的集中流量。清水 池与水塔的供水流量各加15 (L/s),
31、其他节点流量与最高时相同，节点流量见水力计算图。重新分配管段流量，进行水力平差计算，计算结果见下面表格：表12管段相关数据计算环号管段 编R管段流量 (L/s)管内流速流速 (v/m)管径(mm管段压降(m)1-(2-3)85.010.684000.62-61050.376001.046-9300.612500.46P -(3-9)300.244000.572-(3-4)39.930.573000.633-9300.244000.579-10100.22500.44-(4-10)83.030.425000.663-(6-9)300.612500.466-719.340.154000.617-8
32、16.750.142500.558-919.50.164000.5713徐州工程学院课程设计（论文）续表124-(9-10)100.22500.44-(8-9)19.50.164000.578-117.990.252000.52-(10-11)0.630.022000.23卜表为节点水压计算图：表13节点水压计算表节点编号123456地面标高（m）36.1236.0435.7835.436.134.84节点流量（L/s）238.4148.415.086.95055.66节点水头（m）78.5468.7963.9862.7564.4367.88自由水压（m）一32.7528.227.35-33.04节点编号7891011地面标高（m）34.5434.3134.834.4633.93节点流量（m/s）12.5918.2630.593.667.36节点水头（m）67.5364.0564.1262.0161.93自由水压（m）32.9929.7429.3227.55284.2.2 设计工况水力分析计算结果表14哈代一克罗斯法平差计算环号管段编号管长s流量初次分配A次平差q (L/S)h(m)0.852 s|q|q (L/S)h (m) I 0.8s|q| 521-(2-3)2618478.47-85.01-4.9858.6389.06-5.436