給水管網(wǎng)工程設(shè)計(jì).ppt

第6章 設(shè)計(jì)用水量,6.1 設(shè)計(jì)用水量變化 6.2 設(shè)計(jì)流量分配與管徑設(shè)計(jì) 6.3 泵站揚(yáng)程與水塔高度設(shè)計(jì) 6.4 設(shè)計(jì)流量分配與管徑設(shè)計(jì) 6.5 給水管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計(jì),居民區(qū)綜合生活用水； 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和職工生活用水； 澆灑道路和綠地用水： 管網(wǎng)漏損量； 未預(yù)見水量； 消防用水 。 但不包括工業(yè)企業(yè)自備水源所供應(yīng)的水量。 設(shè)計(jì)用水量應(yīng)先分項(xiàng)計(jì)算，最后進(jìn)行匯總。由于消防用水量是偶然發(fā)生的，不累計(jì)到設(shè)計(jì)總用水量，僅作為設(shè)計(jì)校核使用。,6.1.1 最高日設(shè)計(jì)用水量,1最高日設(shè)計(jì)用水量定額 （1）居民生活用水 居民生活用水定額和綜合生活用水定額（包括公共設(shè)施生活用水量）見室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范 （2）工業(yè)企業(yè) 1）,2),（3）消防用水：按建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范執(zhí)行 （4）其他用水 1）澆灑道路：12 L/m2 次，每日23 2）綠化：1.54 L/m2 d,2最高日設(shè)計(jì)用水量計(jì)算Qd,（1）城市最高日綜合生活用水量（包括公共設(shè)施 生活用水量）,（2）工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量,（3）工業(yè)企業(yè)職工生活用水和淋浴用水量,（4）澆灑道路和綠化用水量,（5）管網(wǎng)漏損量,0.080.12,（6）未預(yù)見水量,Q6=0.080.12( Q1+ Q2+ Q3+ Q4 + Q5 ),（7）消防用水量（校核時(shí)使用）,8）最高日設(shè)計(jì)用水量 Qd= Q1+ Q2+ Q3+ Q4 + Q5 + Q6 (m/s),設(shè)計(jì)用水量應(yīng)先分項(xiàng)計(jì)算，最后進(jìn)行匯總。 由于消防用水量是偶然發(fā)生的，不累計(jì)到設(shè)計(jì)總用水量，僅作為設(shè)計(jì)校核使用。,6.1.2 設(shè)計(jì)用水量變化及調(diào)節(jié)計(jì)算,1設(shè)計(jì)用水量變化規(guī)律的確定 可用變化系數(shù)（粗略）或變化曲線（比較精確）。無詳細(xì)資料時(shí)，可供參考。 （1）最高日城市綜合用水的時(shí)變化系數(shù)Kh宜采用 1.31.6，日變化系數(shù)Kd 1.11.5； （2）工業(yè)企業(yè)職工生活用水時(shí)變化系數(shù)為2.53.0。 （3）工業(yè)生產(chǎn)用水可均勻分配。,2 泵站供水流量設(shè)計(jì),（1）取水構(gòu)筑物和水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)流量 主要取決于一級(jí)泵站和水廠的工作情況，通常是連續(xù)均勻地工作. 原因是： 1) 流量穩(wěn)定，有利于水處理構(gòu)筑物運(yùn)行和管理，保證出 水水質(zhì)，使水廠運(yùn)行管理簡單； 2) 從造價(jià)方面，構(gòu)筑物尺寸、設(shè)備容量降低，降低工程造價(jià)。,式中 水廠自用水系數(shù)，一般=1.051.1； T每天工作小時(shí)數(shù)。 Qd最高日設(shè)計(jì)用水量。,（2）二級(jí)泵站的設(shè)計(jì)流量 二級(jí)泵站的工作情況（與管網(wǎng)中是否設(shè)置流量調(diào)節(jié)設(shè)施有關(guān)）,1）管網(wǎng)中無流量調(diào)節(jié)設(shè)施 任何時(shí)刻供水量等于用水量； 為使水泵高效工作使用大小搭配的多臺(tái)水泵來適應(yīng)用水量 的變化；,泵站管理，可根據(jù)管網(wǎng)的壓力來切換水泵 Q二泵=Qh,2）管網(wǎng)有流量調(diào)節(jié)設(shè)施 每小時(shí)供水量可以不等于用水量，但24h總供水量等于總用 水量用水量； 二級(jí)泵站的工作是按照設(shè)計(jì)供水曲線進(jìn)行，設(shè)計(jì)供水曲線 是根據(jù)用水量變化曲線擬定的，擬定時(shí)注意：,供水曲線盡量接近于用水曲線，且分級(jí)數(shù)不宜超過三級(jí)；有利于選泵及水泵的合理搭配，適當(dāng)留有發(fā)展余地。 Q二泵=Qmax,供水設(shè)計(jì)的原則是： 1）設(shè)計(jì)供水總流量必須等于設(shè)計(jì)用水量，即： Qs=Qh=(khQd)/86.4 (L/S) (6.9) 式中 Qs設(shè)計(jì)供水總流量，L/S。 2）對(duì)于多水源給水系統(tǒng)，供水調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，一般不設(shè)水塔和高位水池，設(shè)計(jì)時(shí)直接使各水源供水泵站的設(shè)計(jì)流量之和等于最高時(shí)用水量。 3）對(duì)于單水源給水系統(tǒng)，可以考慮管網(wǎng)中不設(shè)水塔（或高位水池）或者設(shè)置水塔（或位水池兩個(gè)方案 )當(dāng)給水管網(wǎng)內(nèi)不設(shè)水塔或高位水池時(shí)，供水泵站 設(shè)計(jì)供水量為最高時(shí)用水流量； )當(dāng)給水管網(wǎng)內(nèi)設(shè)置水塔或高位水池時(shí)，應(yīng)先設(shè)計(jì)泵站供水曲線,具體要求： a）泵站供水量一般分成高峰供水和低峰供水兩級(jí)，最多可分三級(jí)； b)泵站各級(jí)供水線盡可能接近用水曲線，以減小水塔或高位水池的調(diào)節(jié)容積； C)應(yīng)注意每級(jí)能夠選到合適水泵，以及水泵機(jī)組合理搭配； d)必須使泵站立24小時(shí)供水量之和與最高日用水量相等。 通過供水設(shè)計(jì)，可確定各供水設(shè)施的設(shè)計(jì)流量。,如對(duì)圖6.1所示例題，當(dāng)最高日設(shè)計(jì)用水量為45000m/d時(shí)， 若管網(wǎng)中不設(shè)水塔或高位水池時(shí)，供水泵站設(shè)計(jì)供水流量為： 450005.92%10003600=740L/s: 若管網(wǎng)中設(shè)水塔或高位水池時(shí)，供水泵站設(shè)計(jì)供水流量為： 450004.97%10003600=620L/s; 水塔或高位水池的設(shè)計(jì)供水流量為： 45000(5.92- 4.97)% 10003600=120L/s:,6 5 4 3 2 1 0 時(shí)間（h） 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 圖6.1 某市最高日用水量變化曲線,4.97%,4.17%,3.65%,5.92%,2.22%,4.97%,最高 轉(zhuǎn)輸,塔供,供水泵站供水曲線,取水泵站供水曲線,Kh=245.92/100=1.42,用水曲線,水塔或高位水池的最大進(jìn)水流量（2122點(diǎn)，稱為最高轉(zhuǎn)輸時(shí)）為： 45000(4.97- 3.65)% 10003600=165(L/s) （3）調(diào)節(jié)容積的計(jì)算 取水和給水處理系統(tǒng)按日平均流量設(shè)計(jì)（即每小時(shí)流量為日流量的4.17%），供水泵站按用水流量工作（無水塔和高位水池時(shí)）或按接近用水流量的確23級(jí)供水（有水塔和高位水池時(shí)），這使給水處理系統(tǒng)與給水管網(wǎng)之間存在流量差。 圖6.1中兩條虛線之間的差即為要調(diào)節(jié)的流量之差,當(dāng)給水管網(wǎng)中設(shè)有水塔和高位水池時(shí)，則要調(diào)節(jié)供水泵站供水流量與用水流量之差，其調(diào)節(jié)容積為： W=Max（Q1-Q2）-Min (Q1-Q2) (m) (6.10) 例6.2清水池和水塔調(diào)節(jié)容積計(jì)算，請(qǐng)自閱,4. 清水池和水塔容積計(jì)算,（1） 清水池和水塔的調(diào)節(jié)作用,1）水塔的流量調(diào)節(jié) 二級(jí)泵站供水流量和用戶用水流量不相等時(shí)，其差額可由水塔來調(diào)節(jié)。 2）清水池的流量調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)一、二級(jí)泵站供水量的差額。,（2) 水塔與清水池的容積計(jì)算,清水池和水塔的調(diào)節(jié)容積的計(jì)算，通常采用兩種方法：一種是根據(jù)24h供水量和用水量變化曲線推算，一種是憑經(jīng)驗(yàn)估算。 清水池調(diào)節(jié)容積按最高日用水量的10%20%估算 水塔的調(diào)節(jié)容積按最高日用水量的2.5%6%估算,當(dāng)有城市24小時(shí)的用水量變化的詳細(xì)資料時(shí)，清水池和水塔的調(diào)節(jié)容積可按連續(xù)相加法等方法進(jìn)行計(jì)算清水池中除了貯存調(diào)節(jié)用水以外，還存放消防用水和水廠生產(chǎn)用水，因此，清水池有效容積等于：,式中 w1一清水池調(diào)節(jié)容積,m3； w2消防貯水量，m3，按2h火災(zāi)延續(xù)時(shí)間計(jì)算； w3水廠沖洗濾池和沉淀池排泥等生產(chǎn)用水，等于 最高日用水量的510； w4安全貯水量。,水塔除了貯存調(diào)節(jié)用水量以外，還需貯存室內(nèi)消防用水量。因此，水塔設(shè)計(jì)有效容積為: 式中 w1調(diào)節(jié)容積 w2消防貯水量，按10min室內(nèi)消防用水量計(jì)算。,水塔和清水池的構(gòu)造,清水池 形狀：圓形和矩形 管道：進(jìn)水管、出水管、溢流管、放空管 注意： 一般設(shè)兩個(gè)以上 選用時(shí)盡可能往標(biāo)準(zhǔn)圖集上靠,清水池構(gòu)造圖,給水系統(tǒng)的水壓關(guān)系,城市給水管網(wǎng)需保持最小的自由水壓為：1層10m， 2層12m，2層以上每層增加4m。,1.二級(jí)泵站水泵揚(yáng)程和水塔高度的確定 二級(jí)泵站水泵揚(yáng)程和水塔的高度與管網(wǎng)中是否設(shè)置水塔及水塔在管網(wǎng)中的位置有關(guān)。 (1) 無水塔管網(wǎng),控制點(diǎn)是指整個(gè)給水系統(tǒng)中水壓最不容易滿足的地點(diǎn)（又稱最不利點(diǎn)），用以控制整個(gè)供水系統(tǒng)的水壓，一般情況下，控制點(diǎn)通常在系統(tǒng)的下列地點(diǎn)： （1）地形最高點(diǎn)； （2）距離供水起點(diǎn)最遠(yuǎn)點(diǎn)； （3）要求自由水壓最高點(diǎn)。,式中 Zc 管網(wǎng)控制點(diǎn)c的地面標(biāo)高和清水池最低 水位的高程差，m； Hc 控制點(diǎn)所需的最小服務(wù)水頭，m； hs 吸水管中的水頭損失，m； hc 、hn輸水管和管網(wǎng)中水頭損失，m。,2.網(wǎng)前（前置）水塔管網(wǎng),3.網(wǎng)后（對(duì)置）水塔管網(wǎng),可能有兩種工作情況：,（1）在最高用水量時(shí)，管網(wǎng)用水由泵站和水塔同時(shí)供給，兩者各有自己的給水區(qū)，在給水區(qū)分界線上，水壓最低。水泵揚(yáng)程可按無水塔管網(wǎng)的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，水塔高度的計(jì)算公式可按網(wǎng)前水塔的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 （2）最大轉(zhuǎn)輸流量時(shí) 最大轉(zhuǎn)輸時(shí)水泵揚(yáng)程的計(jì)算公式為：,6.2 設(shè)計(jì)流量分配與管徑計(jì)算,管網(wǎng)計(jì)算會(huì)遇到兩類課題： 1管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算（最高時(shí)）第一類課題 2管網(wǎng)復(fù)核計(jì)算（消防時(shí)、事故時(shí)及最大轉(zhuǎn)輸時(shí)等）第二類課題,6.2.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量分配計(jì)算,1沿線流量 是指沿線分配給用戶的流量。 管網(wǎng)配水情況比較復(fù)雜，高峰流量各異。計(jì)算時(shí)加以簡化。比流量法，假定小用水戶的流量沿線均勻分布。,（1）長度比流量 假定水量沿管網(wǎng)長度均勻流出。管線單位長度上的配水流量，稱為長度比流量，記作qcb。,則每一計(jì)算管段沿線流量記作qy為：,（2）面積比流量 假定沿線流量均勻分布在整個(gè)供水面積上。管線單位面積上的配水流量，稱為面積比流量，記作qmb。,則每一計(jì)算管段沿線流量記作qy為：,每一管段所負(fù)擔(dān)的供水面積可按分角線法和對(duì)角線法劃分。,注意： 1）面積比流量考慮了沿線供水面積（人數(shù)）多少對(duì)管線配水的影響，計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際配水情況，但計(jì)算較麻煩。當(dāng)供水區(qū)域的干管分布比較均勻時(shí)，二者相差很小。這時(shí)，用長度比流量較好。 2）當(dāng)供水區(qū)域內(nèi)各區(qū)衛(wèi)生設(shè)備或人口密度相差較大時(shí)，各區(qū)的比流量應(yīng)分別計(jì)算。 3）同一管網(wǎng)，比流量的大小隨用水量變化而變化。各種工況下需分別計(jì)算。,2、節(jié)點(diǎn)流量,（1）沿線流量為什么要轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)流量,但是，實(shí)際的管段并沒有喇叭口形狀的，管徑也是不連續(xù)的，所以，仔細(xì)去計(jì)算每一個(gè)沿線流出去的流量已經(jīng)沒有實(shí)際意義了。沿線流量只有當(dāng)其累積到一定量，足以引起管徑變化的時(shí)候計(jì)算起來才有實(shí)際意義。這樣，就可以不考慮實(shí)際沿線配水的情況，而把一定長度管段上的沿線流量用一個(gè)等效的流量來代替，即節(jié)點(diǎn)流量。,（2）沿線流量如何轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量,沿線流量劃成節(jié)點(diǎn)流量公式,（3）沿線流量轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)流量的依據(jù),假設(shè)沿線出流是均勻的，則管道的任一斷面上的流量,沿程水頭損失,沿程水頭損失,將 移至兩端點(diǎn)，分別為,管道內(nèi)流量為,根據(jù)水力等效原則,（2）節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算公式 節(jié)點(diǎn)流量包括兩部分： 由沿線流量劃成節(jié)點(diǎn)流量和該節(jié)點(diǎn)的集中流量,【例題】某城市最高時(shí)總用水量為260L/s，其中集中供應(yīng)的工業(yè)用水量120 L/s（分別在節(jié)點(diǎn)2、3、4集中出流40 L/s）。各管段長度（單位為m）和節(jié)點(diǎn)編號(hào)見圖。管段1-5、2-3、3-4為一側(cè)供水，其余為雙側(cè)供水。 試求：（1）比流量；（2）各管段的沿線流量； （3）各節(jié)點(diǎn)流量,解：1配水干管計(jì)算總長度,2配水干管比流量,3沿線流量：,各 管 段 沿 線 流 量 計(jì) 算,4節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算：,各 管 段 節(jié) 點(diǎn) 流 量 計(jì) 算,6.2 初擬管徑,1、管段設(shè)計(jì)流量分配 目的：確定各管段中的流量，進(jìn)而確定管段直徑。 流量分配要保持水流的連續(xù)性，每一節(jié)點(diǎn)必須滿足節(jié)點(diǎn)流量的平衡條件：流入任一節(jié)點(diǎn)的流量等于流離該節(jié)點(diǎn)的流量，若以流入為“一”，流離為“+”，則Q=0。,a. 枝狀網(wǎng) 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節(jié)點(diǎn)流量總和。,b. 環(huán)狀網(wǎng),流量分配有多種組合方案 基本原則：滿足供水可靠性前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)性。,1）體現(xiàn)供水的目的性，從水源或多個(gè)水源出發(fā)進(jìn)行管段流量分配，使供水流量沿較短的距離擴(kuò)散到整個(gè)管網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)上去； 2）體現(xiàn)供水的經(jīng)濟(jì)性，向主要供水方向（如通向密集用水區(qū)或用水大戶）分配較多的流量，向次要供水方向分配較少的流量，特別注意不能逆向流 3）體現(xiàn)供水的可靠性，應(yīng)確定兩條或兩條以上平行的主要供水方向，并且應(yīng)在各平行供水方向分配相接近的較大流量，垂直主要供水方向的管段上也要分配一定的流量,方法和步驟： 確定控制點(diǎn)位置，管網(wǎng)主導(dǎo)流向； 參照主導(dǎo)流向擬定各管段水流方向，以最短距離供水到大用戶或邊遠(yuǎn)地區(qū)； 盡量使平行的主要干管分配相近的流量（防止某些管段負(fù)荷過重），連接管要少分配流量，滿足沿線配水為限（主要作用是干管損壞時(shí)轉(zhuǎn)輸流量） 各干管通過的流量沿主要流向逐漸減少，不要忽多忽少； 可以起端開始或從末端，滿足節(jié)點(diǎn)流量的平衡條件。 此分配值是預(yù)分配，用來選擇管徑，真正值由平差結(jié)果定。,2、初擬管徑,確定管網(wǎng)中每一管段的直徑是輸水和配水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要課題之一。管段的直徑應(yīng)按分配后的流量確定。 在設(shè)計(jì)中，各管段的管徑按下式計(jì)算：,式中 q為管段流量，m3/s； V為管內(nèi)流速，m/s。 由上式可知，管徑不但和管段流量有關(guān)，而且還與流速有關(guān)。因此，確定管徑時(shí)必須先選定流速。,)為防水錘現(xiàn)象出現(xiàn)事故，最大設(shè)計(jì)流2.53m/s； )在輸送渾濁的原水時(shí)，為避免原水中懸浮物沉淀，最低設(shè)計(jì)流速0.6m/s )如果V取小，則D大，管網(wǎng)造價(jià)增加，但hf 減少， 水泵Hp可降低，節(jié)約電費(fèi)； )如果V取大，則D小，管網(wǎng)造價(jià)減少，但hf增加， 水泵Hp需增大，多用電費(fèi)。 因此需要用優(yōu)化法求得V或D最優(yōu)解 ，在數(shù)學(xué)上歸納為求 一定年限下內(nèi)管網(wǎng)造價(jià)和管理費(fèi)用之和為最小的流速，稱為經(jīng)濟(jì)流速，以此確定的管徑稱為經(jīng)濟(jì)管徑,各城市的經(jīng)濟(jì)流速值應(yīng)按當(dāng)?shù)貤l件，如水管材料和價(jià)格、施工條件、電費(fèi)等來確定，不能直接套用其他城市的數(shù)據(jù)。另外，管網(wǎng)中各管段的經(jīng)濟(jì)流速也不一樣，須隨管網(wǎng)圖形、該管段在管網(wǎng)中的位置、該管段流量和管網(wǎng)總流量的比例等決定。因?yàn)橛?jì)算復(fù)雜，有時(shí)簡便地應(yīng)用“界限流量表”確定經(jīng)濟(jì)管徑，見界限流量表 。,由于實(shí)際管網(wǎng)的復(fù)雜性，加上情況在不斷的變化，例如流量在不斷增加，管網(wǎng)逐步擴(kuò)展，諸多經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如水管價(jià)格、電費(fèi)等也隨時(shí)變化，要從理論上計(jì)算管網(wǎng)造價(jià)和年管理費(fèi)用相當(dāng)復(fù)雜且有一定難度。在條件不具備時(shí)，設(shè)計(jì)中也可采用由各地統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算出的平均經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，得出的是近似經(jīng)濟(jì)管徑，見平均經(jīng)濟(jì)流速表,界 限 流 量 表,平 均 經(jīng) 濟(jì) 流 速 表,8）重要的輸水管，及未設(shè)貯水池的樹狀網(wǎng)應(yīng)采用平行雙線管道，每管直徑按Q設(shè)的50%確定，較長時(shí)應(yīng)設(shè)置兩處以上的連通管，并配切閥門，保證事故段能夠隔離，達(dá)70%以上。如圖： 平行雙線管道,Q設(shè)70%,6.3 泵站揚(yáng)程與水塔高度設(shè)計(jì) 由Qj qi分 Di qi計(jì) hi Hp 6.3.1 設(shè)計(jì)工況水力分析 給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)工況：即最高日最高時(shí)用水工況，對(duì)此工況進(jìn)行水力分析所得到的管段流量和節(jié)點(diǎn)水頭一般都是最大值，用它們確定泵站揚(yáng)程和水塔高度通常是最安全的。但在泵站揚(yáng)程和水塔高度未確定前，對(duì)設(shè)計(jì)工況下的水力分析有兩個(gè)前提不滿足,連續(xù),V經(jīng),連、能,已經(jīng)解決,如何進(jìn)行？,泵站所在管段的水力特性未知，管網(wǎng)中沒有定壓節(jié)點(diǎn)，因此，需要進(jìn)行預(yù)處理。 （1）刪除泵站所在管段 泵站尚未設(shè)計(jì)，其揚(yáng)程Hp和內(nèi)阻Sp尚屬未知所以其管段水力特性未知，為了進(jìn)行管網(wǎng)水力分析，必須暫時(shí)將該管段從管網(wǎng)中刪除 但是，此管段的流量（即泵站的設(shè)計(jì)流量）已知，必須將該管段流量合并到與之相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)上，以保持管網(wǎng)的水力等效。 見下例：,如圖6.8以圖6.9與其等效,Q7,Q7+q1,Q1-q1,q1,Q1,1,(1),(7),(7),圖6.8,圖6.9,（1）,泵站,水塔,水塔,（2）假設(shè)一個(gè)控制點(diǎn) 由于泵站所在管段的暫時(shí)刪除，水塔的高度還未確定，所以管網(wǎng)中沒有已知節(jié)點(diǎn)水頭的節(jié)點(diǎn)，即無定時(shí)定壓節(jié)點(diǎn)，暫無法用恒定流基本方程組確定各節(jié)點(diǎn)水頭值 各節(jié)點(diǎn)的水頭相對(duì)值是可以確定的，為便于分析，可以任意假定某個(gè) 節(jié)點(diǎn)為控制點(diǎn)，令其節(jié)點(diǎn) 水頭H等于服務(wù)水頭，如圖 H=Z地+p/,0.00,Z地,H,P/,把假設(shè)的控制點(diǎn)作為定壓節(jié)點(diǎn)。就可以進(jìn)行水力分析，根據(jù)分析結(jié)果，找出用水壓力最難得到滿足的節(jié)點(diǎn)真正的控制點(diǎn)，并根據(jù)真正的控制點(diǎn)的服務(wù)水頭調(diào)整所有節(jié)點(diǎn)水頭。 例6.5圖6.10管網(wǎng)設(shè)計(jì)工況水力分析， 表 已知管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,（6）,（7）,（8）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,H1=12m清水池,水塔,-194.35,-37.15,14.55,51.17,20.77,35.03,82.33,27.65,圖6.10 管網(wǎng)設(shè)計(jì) 工況水力分析,表6.11,設(shè)計(jì)工況水力設(shè)計(jì)結(jié)果 真控制點(diǎn)水壓不足：43.71-47.10=-3.39m 各節(jié)點(diǎn)水壓均加3.39m,使真控制點(diǎn)（3）自由水壓滿足28.00m的要求。,6.3.2 泵站揚(yáng)程設(shè)計(jì) 完成了設(shè)計(jì)工況水力 設(shè)計(jì)后，泵站揚(yáng)程可 以根據(jù)其所在館段的 水力特性確定： 如圖： hpi=(HTi-HFi)+(hfi + hmi )(6.24),0。00,HFi,HTi,hpi,hfi2,hfi1,HTi-HFi,估算泵站內(nèi)部的水頭損失并選泵 一般水泵吸水管設(shè)計(jì)流速為1.22.0m/s,局部阻力系數(shù)可按58考慮，沿程阻力忽略。 hpm1=V2 / 2g=82.02/(2 9.8)=1.63m 水泵揚(yáng)程Hp=hp1+hpm1=41.35+1.63=42.98m43m 按兩臺(tái)泵并聯(lián)工作考慮，單臺(tái)水泵流量為 Qp=194.352=97.32(L/s)=349.8(t/h) 350 (t/h) 查水泵樣本，選取250S39型水泵3臺(tái)，2用1備,6.3.3 水塔高度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)工況水力分析已得水塔所在節(jié)點(diǎn)水頭為Hj,，地面標(biāo)高為Zj，則水塔高度為 HTj=Hj-Zj (m) (6.26) 為安全起見，此式所確定的水塔高度應(yīng)作為水塔水柜的最低水位離地面的高程。 在考慮水塔轉(zhuǎn)輸（進(jìn)水）時(shí)，水塔高度還應(yīng)加上水柜設(shè)計(jì)有效水深。 例6。5所給數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果，水塔高度 HTS=H5-Z5=47.40-32.20=15.20m 在進(jìn)行轉(zhuǎn)輸計(jì)算時(shí)取水塔的水頭為 Zj+HTj+H,6.4 管網(wǎng)校核,1、管網(wǎng)校核的定義 從前面的設(shè)計(jì)過程可知，管網(wǎng)的管徑和水泵揚(yáng)程，是按設(shè)計(jì)年限內(nèi)最高日最高時(shí)的用水量和正常水壓要求來設(shè)計(jì)的。這樣的管徑和水泵能否滿足其他特殊情況(消防時(shí)、最大轉(zhuǎn)輸、事故時(shí))下的要求，就需進(jìn)行其它用水量條件下的核算。 核算按最高日最高時(shí)流量設(shè)計(jì)的管徑和水泵能否滿足其他特殊情況下的要求的過程就叫作管網(wǎng)校核。,2、管網(wǎng)校核的內(nèi)容 消防校核：發(fā)生火災(zāi)的情況下； 事故校核：管網(wǎng)前端主要干管發(fā)生事故的情況下； 最大轉(zhuǎn)輸校核：設(shè)有對(duì)置水塔的管網(wǎng)最大轉(zhuǎn)輸?shù)那闆r下；,消防校核,1.消防校核的實(shí)質(zhì) 管網(wǎng)是按最高日最高時(shí)流量來設(shè)計(jì)的，這個(gè)流量并沒有包括消防流量。（城市火災(zāi)不是經(jīng)常發(fā)生的，且火災(zāi)持續(xù)時(shí)間不長，滅火期間短時(shí)間的斷水或者流量減少居民能夠接受） 消防校核的實(shí)質(zhì)是以最高日最高時(shí)流量另加消防流量作為設(shè)計(jì)流量，按10m的服務(wù)水頭計(jì)算，校核按最高時(shí)流量確定的管徑和水泵能否滿足消防時(shí)候的要求。,2.消防校核的方法： 1）首先根據(jù)城市規(guī)模和現(xiàn)行的建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范確定同時(shí)發(fā)生的火災(zāi)次數(shù)和消防用水量； 2）把消防流量作為集中流量加在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量中； 如:按消防要求同時(shí)一處失火，則放在控制點(diǎn)，有兩處或兩處以上失火，一處放在控制點(diǎn)，其他設(shè)定在離二級(jí)泵站較遠(yuǎn)或靠近大用戶的節(jié)點(diǎn)處，其余節(jié)點(diǎn)仍按最高用水時(shí)的節(jié)點(diǎn)流量。,3）以最高日最高時(shí)用水量確定的管徑為基礎(chǔ)，將最高時(shí)用水量與消防流量相加后進(jìn)行流量分配； 4）進(jìn)行管網(wǎng)平差，求出消防時(shí)的管段流量和水頭損失 5）計(jì)算消防時(shí)所需要的水泵揚(yáng)程。（自由水壓不低于 10 mH2O）,3.消防校核結(jié)果 雖然消防時(shí)比最高時(shí)所需的服務(wù)水頭要小得多,但因消防時(shí)通過管網(wǎng)流量增大，各管段的水頭損失相應(yīng)增加，按最高時(shí)確定的水泵揚(yáng)程有可能不滿足消防時(shí)的需要。若： 消防時(shí)需要的水泵揚(yáng)程 小于 最高時(shí)確定的水泵揚(yáng)程,則設(shè)計(jì)不需要調(diào)整； 消防時(shí)需要的水泵揚(yáng)程 略大于 最高時(shí)確定的水泵揚(yáng)程，可放大管網(wǎng)末端個(gè)別管徑； 消防時(shí)需要的水泵揚(yáng)程 遠(yuǎn)大于 最高時(shí)確定的水泵揚(yáng)程，專設(shè)消防泵。,1. 事故校核的實(shí)質(zhì) 管網(wǎng)主要管段發(fā)生損壞時(shí)，必須及時(shí)檢修，在檢修時(shí)間內(nèi)供水量允許減少，但設(shè)計(jì)水壓一般不應(yīng)降低。事故時(shí)管網(wǎng)供水流量與最高時(shí)設(shè)計(jì)流量之比，稱為事故流量降落比，用R表示。R的取值根據(jù)供水要求確定，城鎮(zhèn)的事故流量降落比R一般不低于70%。,事故校核,事故校核的實(shí)質(zhì)是管網(wǎng)前端主要管段發(fā)生損壞時(shí)，原設(shè)計(jì)的管徑和水泵能否供應(yīng)不小于最高時(shí)設(shè)計(jì)流量70%的流量。,2.事故校核的方法 校核時(shí)，水力計(jì)算過程跟最高時(shí)計(jì)算過程相同，只是管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的流量應(yīng)按事故時(shí)用戶對(duì)供水的要求確定。（可按事故流量降落比統(tǒng)一折算，即事故時(shí)管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)流量等于最高時(shí)各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)流量乘上事故降落比R）,3. 事故校核的結(jié)果 經(jīng)過校核后不符合要求時(shí)，可以增加平行主干管或埋設(shè)雙管，或放大某些連通管的管徑，或重新選擇水泵。也可以從技術(shù)上采取措施，如加強(qiáng)當(dāng)?shù)亟o水管理部門的檢修力量，縮短損壞管段修復(fù)時(shí)間；重要的和不允許斷水的用戶，可以采用貯備用水的保障措施。,最大轉(zhuǎn)輸校核,1.最大轉(zhuǎn)輸校核的實(shí)質(zhì),設(shè)對(duì)置水塔的管網(wǎng)，在最高用水時(shí)由泵站和水塔同時(shí)向管網(wǎng)供水，但在一天內(nèi)泵站送水量大于用水量的時(shí)段內(nèi)，多余的水經(jīng)過管網(wǎng)送入水塔貯存。,最大轉(zhuǎn)輸校核的實(shí)質(zhì)是校核設(shè)對(duì)置水塔的管網(wǎng)在發(fā)生最大轉(zhuǎn)輸流量時(shí)水泵能否將水送到水塔水柜中最高水位。,最高時(shí),轉(zhuǎn)輸時(shí),2.最大轉(zhuǎn)輸校核的方法 校核時(shí)，水力計(jì)算過程跟最高時(shí)計(jì)算過程相同，只是管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的流量需按最大轉(zhuǎn)輸時(shí)管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際用水量求出。因節(jié)點(diǎn)流量隨用水量的變化成比例地增減，所以最大轉(zhuǎn)輸時(shí)各節(jié)點(diǎn)流量可按下式計(jì)算：,-最高用水時(shí)的節(jié)點(diǎn)流量，L/s,-最大轉(zhuǎn)輸時(shí)節(jié)點(diǎn)流量折減系數(shù)，其值可按下式計(jì)算,式中 Qzy、Qh分別為最大轉(zhuǎn)輸時(shí)和最高用水時(shí)管網(wǎng)總用水量，L/s； Qzi、Q i 分別為最大轉(zhuǎn)輸時(shí)已確定（常為集中流量）的節(jié)點(diǎn)流量和與之相對(duì)應(yīng)的最高用水時(shí)的節(jié)點(diǎn)流量，L/s。 節(jié)點(diǎn)流量確定后，按最大轉(zhuǎn)輸時(shí)的流量進(jìn)行分配和管網(wǎng)平差，求出各管段的流量、水頭損失和所需要的水泵揚(yáng)程。,3. 最大轉(zhuǎn)輸校核的結(jié)果 校核不滿足要求時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放大從泵站到水塔最短供水路線上管段的管徑。,設(shè)計(jì)成果整理,1、設(shè)計(jì)說明書 把整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算的過程表述清楚。 課程設(shè)計(jì)：要有單獨(dú)的設(shè)計(jì)說明書，而且格式要符合規(guī)定 實(shí)際工程設(shè)計(jì)：小工程可以沒有單獨(dú)的設(shè)計(jì)說明書，但必須有設(shè)計(jì)施工說明；較大的工程有設(shè)計(jì)說明書。,2、設(shè)計(jì)圖紙 設(shè)計(jì)成果主要是用設(shè)計(jì)圖紙來體現(xiàn)的。 課程設(shè)計(jì)：給水管網(wǎng)平面圖、等水壓線圖。 給水管網(wǎng)平面圖上要標(biāo)明管長、管徑。 實(shí)際工程設(shè)計(jì)：給水管網(wǎng)總平面圖、帶狀圖、等水壓線圖、管道縱剖面圖、節(jié)點(diǎn)詳圖。 給水管網(wǎng)總平面圖反映出管網(wǎng)的整體布置及其相互連接關(guān)系，帶狀圖具體體現(xiàn)管道在街道下面的具體位置。 較小的工程給水管網(wǎng)總平面圖和帶狀圖可以合并。,等水壓線圖繪制,1）管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高和自由水壓計(jì)算 起點(diǎn)水壓未知的管網(wǎng)進(jìn)行水壓計(jì)算時(shí)，應(yīng)首先選擇管網(wǎng)的控制點(diǎn)，由控制點(diǎn)所要求的水壓標(biāo)高依次推出各節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高和自由水壓，計(jì)算方法同枝狀管網(wǎng)。由于存在閉合差，即h0，利用不同管線水頭損失所求得的同一節(jié)點(diǎn)的水壓值常不同，但差異較小，不影響選泵，可不必調(diào)整。,等水壓線圖繪制,對(duì)于起點(diǎn)水壓已定的管網(wǎng)進(jìn)行水壓計(jì)算時(shí)，無論何種情況，均從起點(diǎn)開始，按該點(diǎn)現(xiàn)有的水壓值推算到各節(jié)點(diǎn)，并核算各節(jié)點(diǎn)的自由水壓是否滿足要求。 經(jīng)上述計(jì)算得出的各節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高、自由水壓及該節(jié)點(diǎn)處的地形標(biāo)高，按一定格式寫在相應(yīng)管網(wǎng)平面圖的節(jié)點(diǎn)旁。,2） 繪制管網(wǎng)水壓線圖 管網(wǎng)水壓線圖分等水壓線圖和等自由水壓線圖兩種，其繪制方法與繪制地形等高線圖相似。兩節(jié)點(diǎn)間管徑無變化時(shí)，水壓標(biāo)高將沿管線的水流方向均勻降低，據(jù)此從已知水壓點(diǎn)開始，按0.51.0 m的等高距（水壓標(biāo)高差）推算出各管段上的標(biāo)高點(diǎn)。在管網(wǎng)平面圖，用插值法按比例用細(xì)實(shí)線連接相同的水壓標(biāo)高點(diǎn)即可繪出等水壓線圖。,水壓線的疏密可反映出管線的負(fù)荷大小，整個(gè)管網(wǎng)的水壓線最好均勻分布。 如某一地區(qū)的水壓線過密，表示該處管網(wǎng)的負(fù)荷過大，所選用的管徑偏小。水壓線的密集程度可作為今后放大管徑或增敷管線的依據(jù)。,由等水壓線圖標(biāo)高減去各點(diǎn)地面標(biāo)高得自由水壓，用細(xì)實(shí)線連接相同的自由水壓即可繪出等自由水壓線圖。 管網(wǎng)等自由水壓線圖可直觀反映整個(gè)供水區(qū)域內(nèi)高、低壓區(qū)的分布情況和服務(wù)水壓偏低的程度。因此，管網(wǎng)水壓線圖對(duì)供水企業(yè)的管理和管網(wǎng)改造有很好的參考價(jià)值。,6.5 給水管網(wǎng)分區(qū)設(shè)計(jì),1、目的 1）技術(shù)上：管線壓力不至于過高，損壞管道 和附件以免； 2）經(jīng)濟(jì)上：可以降低供水動(dòng)力費(fèi)用 2、適合情況：給水區(qū)域大、地形高差大 3、分區(qū)的基本形式，并聯(lián)分區(qū)和串聯(lián)分區(qū),6.5.1 分區(qū)給水系統(tǒng),并聯(lián)分區(qū) A、定義：由同一泵站內(nèi)的低壓和高壓水泵分別供給 低區(qū)和高區(qū)用水的供水形式 B、特點(diǎn)：比較安全可靠，各區(qū)水泵集中在一個(gè)泵站 內(nèi)，管理方便；但增加了輸水管道長度和造價(jià) 串聯(lián)分區(qū) A、定義：高、低區(qū)兩區(qū)均有低區(qū)泵站供給，高區(qū)用 水再由高區(qū)泵站增壓的供水形式 B、特點(diǎn)：輸水管道長度和造價(jià)較低，但設(shè)有多個(gè)泵站 管理不方便,泵站供水能量E由以下三部分組成 1）保證最小服務(wù)水頭所需的能量 2）克服水管摩阻所需的能量 3）未利用的能量,6.5.2 分區(qū)給水的能量分析,