城市给水管网设计计算说明书要点.pdf

华侨大学化工学院 课程论文 某城市给水管网的设计 课 程 名 称给水排水 姓名 学号 专业2007 级环境工程 成绩 指 导 教 师 华侨大学化工学院印制 2010 年06 月25 日 目录 第一章设计用水量 3 1.1 用水量的计算.3 1.2 管网布置图.4 1.3 节点流量计算4 第二章管网水力计算 5 1.1 初始流量分配6 1.3 事故流量校正.9 1.2 消防流量校正.12 第三章水泵的选取 15 第四章设计总结 15 4.1 设计补充.16 4.2 设计总结16 第一章设计用水量 一、用水量的计算 1、最高日居民生活用水量 Q1： 城区规划人口近期为 9.7 万，按居民生活用水定额属于中小城二区来计算， 最高日用水量定额在 100160L/cap.d ， 选用130L/cap.d ， 自来水普及率为 1。 故一天的用水量为 Q1qNf=130×9.7 ×10 4×1=12610m3d 。 2、企业用水量 Q2： 企业内人员生活用水量和淋浴用水量可按：生活用水，冷车间采用每人每班 25，热车间采用每人每班 35；淋浴用水，冷车间采用每人每班40，热车间 采用每人每班 60L。 企业甲： 冷车间生活用水量为： 3000×25=75000L=75m 3/d 冷车间淋浴用水量为： 700×40×3=84000L=84m 3/d 热车间生活用水量为： 2700×35=94500L=94.5m 3/d 热车间生活用水量为： 900×60×3=162000L=162m 3/d 则企业甲用水量为 75+84+94.5+162=415.5m 3/d 企业乙： 冷车间生活用水量为： 1800×25=45000L=45m 3/d 冷车间淋浴用水量为： 800×40×2=64000L=64m 3/d 热车间生活用水量为： 1400×35=49000L=49m 3/d 热车间生活用水量为： 700×60×2=84000L=84m 3/d 则乙车间用水量为： 45+64+49+84=242m 3/d 则企业用水量 Q2=415.5+242=657.5m 3/d 3、道路浇洒和绿化用水量 Q3： 、道路浇洒用水量： 道路面积为 678050m 2 道路浇洒用水量定额为 11.5L/(m 2·次) ，取1.2L/(m2·次) 。每天浇洒 23 次，取 3次 则道路浇洒用水量为 687075×1.2 ×3=2473470L=2473.47m 3/d 绿化用数量 绿化面积为城市规划总面积的1.3 ，城市规划区域总面积为3598300m 2， 则绿化面积为 3598300×1.3 =46777.9m 2，用水定额为 1.5 2.0L/ （m2·d），取 2.0L/ （m 2·d） 故绿化用水量为 46777.9×2=93555.8L/d=93.5558m 3/d 则道路浇洒和绿化总用水量Q3=2473.47m 3/d+93.5558m3/d=2567.0258m3/d =319.92L/s 4、企业生产用水量 Q4： 企业甲：生产用水量为： 3500t/d=3500m 3/d 企业乙：生产用水量为： 3700t/d=3700m 3/d 则Q4=3500+3700=7200m 3/d 5、未预见水量及管网漏失水量为最高日用水量的15% 25% 。以20% 计。 6、设计年限内的城市最高日用水量为 Q=1.2（Q1+Q2+Q3+Q4）=1.2（12610+657.5+2567.0258+7200）=27641.43m 3/d =319.916L/s 依据下表可知，居民时最大用水量为最高日居民总用水量的7.59%，出现在 18:00 19:00时段。 最高日每小时综合生活用水量占该日总综合生活用水量的百分比 小时 生活用水量 （% ） 小时生活用水量（% ）小时 生活用水量 （% ） 小时 生活用水量 （% ） 01 1.92 67 4.77 1213 4.39 1819 7.59 12 1.85 78 4.71 1314 4.63 1920 4.55 23 1.84 89 4.71 1415 4.57 2021 3.84 34 1.85 910 4.79 1516 5.25 2122 3.67 45 3.51 1011 4.87 1617 5.91 2223 2.82 56 3.96 1112 4.87 1718 6.73 2324 2.01 最高日最高时用水量出现在18:00 19:00 时段。 则最高日最高时用水量为27641.43×7.59%=2097.98m 3/h 最高日平均时用水量为27641.43÷24=1151.73m 3/h 则是变化系数 kh=2097.98÷1151.73=1.82 7、消防时用水量： 城市规划人口数为9.7 万人，则取同一时间内的火灾次数为2 次，一次灭火用水 量为 35L/s ，火灾延时为 2h 则消防用水量为 q=35×3600×2×2=504m 3 二、给水系统方案选择 从流经城市和工业区的河流上游取地表水，采用统一给水系统 三、管网定线： 输水管渠定线的基本原则： 输水灌渠定线时， 必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长 度，减少拆迁，少占农田，便于灌渠施工和运行维护， 保证供水安全； 定线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便 施工和检修；减少与铁路、公路和河流的交叉；管线避免穿越滑坡、 岩层、沼泽、高地下水位和河流淹没与冲刷地区，以降低造价和便于 管理。 依据地形图如下图，管网布置如下： 四、绘制城市用水量变化曲线图 设计为有水塔二级泵站 五、清水池容积计算： 清水池有效容积 W=W1+W2+W3+W4 调节容积 W1=27641.43×9.96%=2753.1m 3 消防贮水量 W2=504m 3 水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，以最高日用水量的5% 计，则 W3=27641.43×5%=1382.1m 3 安全贮量，以设计用水量的0.5%计，则 W4=27641.43×0.5%=138.2m 3 故清水池的有效容积W=W 1+W2+W3+W4=4777.4m 3 六、管段设计流量计算 1、比流量计算： 大用户集中用水为 q=Q甲+Q乙= 657.5+7200=7857.5m 3/d= 90.94 L/s l=10700m 比流量 qs=(Q-q)/l=（319.916-90.94）/10700=0.0214 L/(s ·m ） 管线流量 ql=qs· L （L为有效长度） 有部分管线为单侧供水，管线流量如下表所示 沿线流量（表 2） 管段有效管长m 比流量 L/s 沿线流量 L/s 12 760 0.021416.264 23 550 0.021411.77 34 540 0.021411.556 45 625 0.021413.375 56 660 0.021414.124 67 490 0.021410.486 78 505 0.021410.807 89 740 0.021415.836 910 685 0.021414.659 1011 750 0.021416.05 1112 525 0.021411.235 125 505 0.021410.807 110 635 0.021413.589 211 690 0.021414.766 811 680 0.021414.552 312 690 0.021414.766 712 670 0.021414.338 节点流量 qi=0.5qsl(L/s） 企业甲集中节点流量Q甲/86.4= 45.315 L/s 企业乙集中节点流量Q乙/86.4=45.625L/s 总节点流量以及消防总节点流量图下表 节点流量（表 3） 节点编号L 节点流量 L/s 集中节点流量 L/s 总节点流量 L/s 消防总节点流 量 L/s 1 1395 14.9265 0 14.9265 72.1 2 2000 21.4 0 21.4 113.6 3 1780 19.046 45.625 64.671 61.0 4 1165 12.4655 45.315 57.7805 21.7 5 1790 19.153 0 19.153 6 1150 12.305 0 12.305 7 1665 17.8115 0 17.8115 8 1925 20.5975 0 20.5975 9 1425 15.2475 0 15.2475 10 2070 22.149 0 22.149 11 2645 28.3015 0 28.3015 12 2390 25.573 0 25.573 总流量 L/s 319.916 691.4 第二章管网水力计算 1.1 初始流量分配 根据用水量 Q=319.92 L/s ，以及各个节点的流量，分配到各个管段，进行 平差将初分流量和平差结果制成附表4 初始流量分配表 4 环号管段管长管径q 12 760 450 168.79 211 690 250 9.86 1110 750 350 -67.05 101 635 450 -136.1995 23 550 400 137.53 312 690 200 9 1211 525 300 -43.2585 112 690 250 -9.86 34 540 300 63.859 45 625 200 6.0785 512 505 250 -13.5 123 690 200 -9 1011 750 350 67.05 118 680 200 5.35 89 740 250 -31.753 910 685 300 -47.0005 1112 525 300 43.2585 127 670 250 13.1855 78 505 250 -16.5055 811 680 200 -5.35 125 505 250 13.5 56 660 200 0.4255 67 490 250 -11.8795 712 670 250 -13.1855 续表 4 第20次平差 第1环 编号流量损失hf' 1 166.06 2.36 26.33 11 20.77 0.8 71.21 -4 -73.28 -1.74 44.01 -10 -138.93 -1.42 18.9 总 h= .0005 总 hf'= 160.447 q= -.0031 第2环 编号流量损失hf' 2 123.89 1.76 26.35 12 8.11 0.41 94.71 -5 -52.21 -1.38 48.89 -11 -20.77 -0.8 71.21 总 h= .0001 总 hf'= 241.16 q= -.0005 第3环 编号流量损失hf' 3 51.11 1.36 49.38 13 -6.67 -0.26 72.68 -6 -22.64 -0.69 56.08 -12 -8.11 -0.41 94.71 总 h= .0006 总 hf'= 272.8543 q= -.0023 第4环 编号流量损失hf' 4 73.28 1.74 44.01 15 13.54 1.06 144.46 -7 -28.26 -1.51 99.26 -14 -43.5 -1.28 54.61 总 h= .0001 总 hf'= 342.3382 q= -.0003 第5环 编号流量损失hf' 5 52.21 1.38 48.89 16 12.11 0.29 43.65 -8 -21.2 -0.61 53.02 -15 -13.54 -1.06 144.46 总 h= .0008 总 hf'= 290.0299 q= -.0029 第6环 编号流量损失hf' 6 22.64 0.69 56.08 17 -3.19 -0.07 40.91 -9 -15.49 -0.33 39.39 -16 -12.11 -0.29 43.65 总 h= .0001 总 hf'= 180.035 q= -.0003 大环闭合差 =0，符合条件 编号流量损失 1 166.06 2.36 2 123.89 1.76 3 51.11 1.36 4 73.28 1.74 5 52.21 1.38 6 22.64 0.69 7 28.26 1.51 8 21.2 0.61 9 15.49 0.33 10 138.93 1.42 11 20.77 0.8 12 8.11 0.41 13 -6.67 -0.26 14 43.5 1.28 15 13.54 1.06 16 12.11 0.29 17 -3.19 -0.07 h=16.67m 校正结果如下图所示： 环号管段管长管径q 12 760 450 168.79 211 690 250 9.86 1110 750 350 -67.05 101 635 450 -136.1995 23 550 400 137.53 312 690 200 9 1211 525 300 -43.2585 112 690 250 -9.86 34 540 300 63.859 45 625 200 6.0785 512 505 250 -13.5 123 690 200 -9 1011 750 350 67.05 118 680 200 5.35 89 740 250 -31.753 910 685 300 -47.0005 1112 525 300 43.2585 127 670 250 13.1855 78 505 250 -16.5055 811 680 200 -5.35 125 505 250 13.5 56 660 200 0.4255 67 490 250 -11.8795 712 670 250 -13.1855 以节点 6 为控制点。 各干管水头损失分别为 干管 1-2-3-4 2.36+1.76+1.36=5.48m 干管 1-10-11-12-5 1.42+1.74+1.38+0.69=5.23m 干管 1-10-9-8-7-6 1.42+1.28+1.51+0.61+0.33=5.15m 1.2 消防流量校正 人口 9.7 万，依据城镇、居民区室外的消防用水量标准，同时发生火灾 2 次，一次灭火用水量为35 L/s ，假设有两处不利点同时着火，如4 点和 6 点。 则加入消防用水后再进行环状网的平差，结果见附表5 消防校正流量分配表 环号管段管长管径q 12 760 450 206.75 211 690 250 9.99 1110 750 350 -75.16 101 635 450 -168.2395 23 550 400 175.36 312 690 200 10.309 1211 525 300 -40.05 112 690 250 -9.99 34 540 450 100.38 45 625 200 7.5995 512 505 250 -21.36 123 690 200 -10.309 1011 750 350 75.16 118 680 200 16.7985 89 740 250 -55.683 910 685 300 -70.9305 1112 525 300 40.05 127 670 250 3.426 78 505 250 -51.884 811 680 200 -16.7985 125 505 250 21.36 56 660 200 9.8065 67 490 250 -37.4985 712 670 250 -3.426 平差结果如下： 第4次平差 第1环 编号流量损失hf' 1 152.88 2.03 24.54 11 -43.88 -3.19 134.67 4 21.29 0.18 15.35 10 114.37 0.99 16.01 总 h= 0 总 hf'= 190.5712 q= 0 第2环 编号流量损失hf' 2 146.85 2.41 30.45 12 -18.2 -1.85 188.61 5 11.54 0.08 13.51 11 -18.52 -0.65 64.57 总 h= 0 总 hf'= 297.1435 q= 0 第3环 编号流量损失hf' 3 75.42 2.8 68.8 13 -17.36 -1.54 164.11 6 -3.6 -0.02 11.71 12 -14.65 -1.24 156.79 总 h= 0 总 hf'= 401.4091 q= 0 第4环 编号流量损失hf' 4 38.69 0.53 25.54 15 -19.67 -2.11 198.57 7 19.22 0.74 71.47 14 34.46 0.83 44.78 总 h= 0 总 hf'= 340.3602 q= 0 第5环 编号流量损失hf' 5 15.74 0.15 17.6 16 -20.88 -0.78 69.45 8 27.58 0.99 66.35 15 -7.51 -0.35 87.42 总 h= 0 总 hf'= 240.8277 q= .0 001 第6环 编号流量损失hf' 6 4.8 0.04 14.96 17 -6.75 -0.28 77.52 9 20.94 0.58 50.91 16 -13.13 -0.33 46.79 总 h= 0 总 hf'= 190.1757 q= 0 大环闭合差为 0，符合条件。 编号流量损失 1 152.88 2.03 2 146.85 2.41 3 75.42 2.8 4 21.29 0.18 5 11.54 0.08 6 -3.6 -0.02 7 19.22 0.74 8 27.58 0.99 9 20.94 0.58 10 114.37 0.99 11 -43.88 -3.19 12 -18.2 -1.85 13 -17.36 -1.54 14 34.46 0.83 15 -19.67 -2.11 16 -20.88 -0.78 17 -6.75 -0.28 校正结果如下图所示： 以甲工厂为控制点。各干管水头损失分别为 干管 1-2-3-4-5-12 h 16.6m 干管 1-8-9-10-11-12 h 12.7m 干管 1-8-7-6-5-12 h 16.6m 平均管头损失为 15.3m 水泵到 12 点管段损失为 1.0m 消防时，二级泵站水泵所需扬程Hp 消=Zc+Hc+hs+hc+hn=16.3+2.5+10+ hs+hc 11.6+2.5+28+ hs+hc即Hp消Hp 满足条件。 1.3 事故流量校正 如果管网中有一处发生事故，如管段56 发生事故，即管网形成5 个小 环，每个节点流量为原始流量的70% ，则重新分配流量如下表6： 事故流量分配表 6 初步分配流量 环号管段管长管径q i h sq A 12 1200 0.4 -77.1 0.0015 -1.77 0.023 27 1200 0.3 30.0 0.0011 1.32 0.044 78 1200 0.3 3.4 0.0000 0.03 0.009 18 1200 0.15 -5.0 0.0013 -1.57 0.314 -1.99 0.390 dq=2.6 B 23 1800 0.6 -220.7 0.0014 -2.43 0.011 36 1200 0.4 45.0 0.0006 0.67 0.015 67 1800 0.5 21.0 0.0000 0.09 0.004 27 1200 0.3 -30.0 0.0011 -1.32 0.044 -2.99 0.074 dq=20.2 D 78 1200 0.3 -3.4 0.0000 -0.03 0.009 89 1200 0.25 35.0 0.0036 4.28 0.122 910 1200 0.35 56.7 0.0016 1.95 0.034 710 1200 0.3 -50.0 0.0028 -3.33 0.067 2.88 0.232 dq=-6.2 E 67 1800 0.5 -21.0 0.0000 -0.09 0.004 710 1200 0.3 50.0 0.0028 3.33 0.067 10 11 1800 0.5 155.5 0.0018 3.16 0.020 611 1200 0.4 -73.6 0.0014 -1.62 0.022 4.78 0.113 dq=-21.1 G 34 1200 0.6 -326.7 0.0028 -3.36 0.010 45 1200 0.7 -348.4 0.0015 -1.74 0.005 36 1200 0.4 -45.0 0.0006 -0.67 0.015 611 1200 0.4 73.6 0.0014 1.62 0.022 11 12 1200 0.6 277.9 0.0021 2.48 0.009 512 1200 0.9 -391.8 0.0005 -0.62 0.002 2.82 0.047 dq=-29.7 续表 6 第十次校正 q i h sq -65.3 0.0011 -1.31 0.020 46.8 0.0025 2.95 0.063 28.7 0.0010 1.22 0.042 6.8 0.0023 -2.72 -0.400 0.14 -0.274 dq=0.3 -225.7 0.0014 -2.53 0.011 140.9 0.0045 5.37 0.038 44.1 0.0002 0.33 0.007 -46.8 0.0025 -2.95 0.063 0.22 0.120 dq=-0.9 -28.7 0.0010 -1.22 0.042 21.4 0.0015 1.76 0.082 43.1 0.0010 1.19 0.028 -35.4 0.0015 -1.78 0.050 -0.05 0.202 dq=0.1 -44.1 0.0002 -0.33 0.007 35.4 0.0015 1.78 0.050 127.4 0.0012 2.19 0.017 -114.9 0.0031 -3.68 0.032 -0.03 0.107 dq=0.2 -313.6 0.0026 -3.11 0.010 -335.3 0.0014 -1.62 0.005 -140.9 0.0045 -5.37 0.038 114.9 0.0031 3.68 0.032 291.0 0.0023 2.71 0.009 -378.7 0.0005 -0.58 0.002 0.43 0.081 dq=-2.6 大环闭合差为 0.41 ，符合条件。 校正结果如下图所示： 以 8 点为控制点。各干管水头损失分别为 8-1-2-3-12 10.0m 8-7-10-12 7.9 m 8-7-6-12 7.9 m 8-9-10-12 7.9 m 平均管头损失 8.4 m 水泵到 12 点管段损失为 0.4m 事故时，二级泵站水泵所需扬程Hp事=Zc+Hc+hs+hc+hn=8.8+2.5+28+ hs+hc 11.6+2.5+28+ hs+hc即Hp事Hp满足条件。 第三章水泵的选取 根据设计最高用水量Qh=2725.2 m3/h，考虑到输水干管漏损和净化本身用水， 取自用水系数 =1.05，则近期设计流量为1.05*2725.2=2861.8 m3/h 选取 6 台 350S-75B（14SH-9B ）型号水泵，其中两台备用。 供水量 1080*82.4%*42861.8 水泵性质已经确定， 水泵自身损失难以计算， 吸水管损失难以估算。 所以水 泵扬程 不能 确定 ，设 计选定 水泵 扬程 为 55m ，可 能与 设计 所需 水泵扬程 Hp=11.6+2.5+28+ hs+hc较符合。 水泵性能如表所示 编码S 型 泵型号 SH 型 泵型 号 流量扬程效率轴功率 电机功 率 转速汽蚀余量 单泵重 量 m3/h m % kw r/min (NPSH)rm kg S139 350S-75 14SH-9 1260 75 85.2 303 355 1450 5.8 1320 S140 350S-75A 14SH-9A 1170 65 84.5 244 280 S141 350S-75B 14SH-9B 1080 55 82.4 196 220 第四章设计总结 4.1 设计补充 由于经验不足、 知识面不够广等问题， 本设计存在一定的不足之处，主要又 以下的几个方面： 未考虑实际地形中的的公园和绿地所在位置不需要管网直接输水；另外中部 地形也未考虑，直接铺设直管。 在进行管网扩初设计时， 管网末梢管径没有放大， 城市未来远期发展时， 应适 当放大。 3. 由于不设水塔， 二级泵站应变频级供水， 选泵时最好大小泵搭配， 本设计考虑 城市逐时用水量较均匀， 故采用四台型号相同的水泵， 对于近期用水量会造成一 定的浪费，但对于远期发展，又保证了一定的安全性。 4.2 设计总结 通过本次给水管网课程设计， 使我对整个给水工程的初级设计有了一个系 统、全面的了解，把课本上所学到的、零散的知识有条理地理顺、联系起来，使 所学到的知识能够学以致用， 但是也存在很多问题， 了解知识不够多也不够深入 使得设计困难重重， 处理过程太多理想化、 缺少现实数据； 难以达到实际设计标 准。 通过本次设计， 不仅使我对给水工程有了更深一步的了解，在 CAD 制图、 excel 数据处理、 word 排版以及对论文说明书等方面提高和收获不小。 自己独立自主完成设计，能够真正掌握一种技能，。 最后，在这里谢谢老师给我们做设计的机会！