《給水管道工程》課程設(shè)計說明書

1、 給水管道工程課程設(shè)計說明書第一部分 設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計項目某市給水管網(wǎng)課程設(shè)計二、設(shè)計任務(wù)根據(jù)所給資料，完成下列任務(wù)：1、進行輸配水系統(tǒng)布置，包括確定輸水管、干管網(wǎng)、調(diào)節(jié)水池（如果設(shè)置的話）的位置和管網(wǎng)主要附件布置；2、求管網(wǎng)、輸水管、二級泵站的設(shè)計用水量與調(diào)節(jié)水池的容積；3、計算確定輸水管和管網(wǎng)各管段管徑；4、進行管網(wǎng)水力計算；5、確定二級泵站的設(shè)計揚程，如果有水塔，確定水塔的設(shè)計高度；6、確定二級泵站內(nèi)水泵的型號與臺數(shù)（包括備用泵），并說明泵站在各種用水情況下的調(diào)度情況；7、畫出管網(wǎng)內(nèi)46個復(fù)雜的節(jié)點詳圖。三、設(shè)計資料1、某市規(guī)劃平面圖一張2、某市規(guī)劃資料某市位于湖南的東部，瀕臨湘江。近

2、期規(guī)劃年限為5年，人口數(shù)為 10萬，城區(qū)大部分房屋建筑控制在6層。全市內(nèi)只有兩家用水量較大的工業(yè)企業(yè)，其用水量及其它情況詳見表11。表11 工業(yè)企業(yè)近期規(guī)劃資料企業(yè)項目121企業(yè)用水量（m3/d）24003600工業(yè)用水對水質(zhì)要求同生活飲用水同生活飲用水工業(yè)用水對水壓要求不小于24米不小于24米2工廠房屋耐火等級二三工廠生產(chǎn)品危險等級丙乙工廠房屋最大體積（m2）10000（廠房）5000（庫房）工廠面積（ha）24203、補充說明 對起點水壓未知的管網(wǎng),假定經(jīng)濟因素f=0.92，管線造價指數(shù)a為1.8。 工業(yè)企業(yè)每小時耗用生產(chǎn)用水量相同。鐵路車站每天用水量為2000噸，按均勻用水考慮。 不論設(shè)

3、計年限內(nèi)最高日用水量是多少，均假定其用水量變化如表12所示。 城市生活污水和工業(yè)廢水經(jīng)適當處理后排入水體下游。河流水量充足，能作給水水源，水廠位置如平面圖所示。 冰凍深度0.2米，地下水離地面3米。 其它資料見平面圖。表12 最高日內(nèi)小時用水量變化時間01122334455667788991010111112占日用水量比例（%）1.601.471.431.432.364.155.145.696.105.895.075.35時間121313141415151616171718181919202021212222232324占日用水量比例（%）5.355.355.275.525.756.035.7

4、25.003.192.692.581.87第二部分 給水管網(wǎng)設(shè)計流量計算一、用水量計算1、最高日生活用水量計算 據(jù)悉湖南屬于第一區(qū)，其設(shè)計人口數(shù)為10萬人，屬于中、小型城市，故取綜合生活污水定額為， 自來水普及率f=95%，得居住區(qū)最高日生活用水量為： 2、最高日工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量計算 NO.1企業(yè)的用水量為2400，NO.2企業(yè)的用水量為3600，火車站的用水量為2000， 由此可得工業(yè)企業(yè)職工的生活用水和淋浴用水量為：3、最高日澆灑道路和綠地用水量計算：經(jīng)量取道路總面積為215.73 ha，其澆灑道路用水量和大面積綠化用水量計算如下：(1)澆灑道路的用水量面積按道路面積的5

5、0%計算，并取澆灑道路用水量為1.3計算，每天澆灑2次，則澆灑道路用水量為：(2)綠化用水量面積按道路面積的15%計算，并取綠化用水量為，則綠化（含公園）用水量為：(3)公園面積為9.58ha，其用水量也按公園面積的15%計算，并取綠化用水量為，則公園用水量為： 澆灑道路和大面積綠化用水總量為：4、城市的未預(yù)見水量及管網(wǎng)漏水量按最高日用水量的23%計算，則在5年的近期規(guī)劃年限內(nèi)，城市最高日用水量為：其時變化系數(shù)為： 最高時用水量為：5、消防用水量：該城市人口為10萬人，由此可知同一時間內(nèi)火災(zāi)次數(shù)為2次，其每一次滅火用水量為35L/s，故消防用水量為：二、管段沿線流量和節(jié)點流量計算1、管網(wǎng)定線根

6、據(jù)城市的整體規(guī)劃平面圖和供水區(qū)的地形，結(jié)合城市的近期規(guī)劃，并考慮遠期發(fā)展的可能，城市主要供水區(qū)布置成環(huán)狀網(wǎng)供水，其邊緣地區(qū)布置成樹狀網(wǎng)供水，遠期亦發(fā)展成環(huán)狀網(wǎng)供水。即近期采用環(huán)狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)結(jié)合布置的管網(wǎng)形式。其主要供水方向確定為自西向東供水，并考慮用戶對水量和水壓的要求，在主要供水方向上布置3條干管，其間距滿足500800m的要求；在干管之間布置連接管，其間距滿足8001000m的要求（結(jié)合城市規(guī)劃和供水區(qū)地形的現(xiàn)狀，允許一些管段稍微超出此范圍）。管網(wǎng)中不設(shè)置水塔。管網(wǎng)平面布置見城市規(guī)劃藍圖。2、管段總長度管線總長度計算見表21所示：表21 管段長度計算表管段編號管段長度l（m）計算長度（m）

7、管段編號管段長度l（m）計算長度（m）12670350131488588523325325101568034034107510751116680680451040104012176806805692092013186806803729029014196803404829029015161060106059290290161710851085110460230171810401040311645645181988588541264564515205502755136456451621550550614645645172234034010111060106018235605601112108510

8、85192436018012131040104025261801801213104010402627680680管段總長度：22700m，計算管段總長度：21015m。說明：(1)管段12、110、1015、1520、614、1419、1924只有一側(cè)供給用戶用水，其管段長度按一般計算。(2)二級泵站到節(jié)點1的輸水管渠、穿越鐵路的2325管段以及2628處的管段由于兩側(cè)沒有建筑物，故不計入管段的計算。(3)管段1112、1116在經(jīng)過公園處的部分管段長度分別為380m、320m，在計算時理論上應(yīng)該只取一半計入計算，但考慮到此處流量較小，因而在計算的管段長度時按向兩側(cè)建筑物的沿線流量計算，其管段

9、不折半而取全長接入計算。2、比流量計算采用長度流量計算法，得管段計算總長度為，總流量為，集中流量為，故比流量為：3、沿線流量的計算根據(jù)，可得出各管段的沿線流量。具體計算如附表1所示。4、節(jié)點流量的計算取折減系數(shù)，根據(jù)，可得出各節(jié)點的流量。具體計算見附表2所示。第三部分 清水池容積計算1、由于此城市沒有設(shè)置水塔，因而二級泵站的供水量與管網(wǎng)的用水量時時刻刻保持相等。根據(jù)最高日用水量小時用水量變化表（表12），可以繪制出用水量變化曲線圖（圖31），根據(jù)用水量變化曲線圖，可以知道管網(wǎng)最高時用水量為，最低時用水量為，故二級泵站的最高時流量為，最低時用水量為。2、清水池有效容積的計算(1)清水池調(diào)節(jié)容積計

10、算：根據(jù)用水量變化和一級泵站的供水量，確定清水池的調(diào)節(jié)容積W1為：(2)消防貯水量計算：根據(jù)消防用水量，按2h火災(zāi)延續(xù)時間計算，可得出消防貯水量W2為： (3)水廠自用水量計算：水廠沖洗濾池和沉淀池排泥等生產(chǎn)用水，按最高日用水量的8%計算，得水廠自用水量W3為：根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得：再考慮安全貯水量，可以取清水池的調(diào)節(jié)容積W=15000。為保證清洗和檢修時不間斷供水，水廠采用2只容積大小相等的清水池。第四部分 管網(wǎng)平差及水力計算1、初始流量分配根據(jù)管網(wǎng)的定線，初步擬定主要供水方向為自西向東，根據(jù)節(jié)點流量在3條干管上分配大致相等的流量，在干管之間的連接管分配較少的流量，起轉(zhuǎn)輸少部分流量的作用。但為了

11、考慮滿足事故時流量轉(zhuǎn)輸?shù)囊?，其管徑適當放大。其初始流量分配見附表4所示。2、管徑、水頭損失計算管道采用混凝土管敷設(shè)，根據(jù)環(huán)狀管網(wǎng)經(jīng)濟管徑公式可確定各管段的管徑。已知經(jīng)濟因素=0.92，管線造價指數(shù)=1.8，再根據(jù)巴甫洛夫斯基公式（當阻力系數(shù)n= 0.013時，有），確定指數(shù)n=2，指數(shù)m=5.33，則有管徑，水頭損失。其管徑確定和水頭損失計算如附表4所示。3、最高時用水量管網(wǎng)平差計算為幫助平差計算，采用哈工大的GSPC管網(wǎng)平差軟件進行管網(wǎng)最高時用水量的平差計算，其條件是保證每環(huán)閉合差的精確度在0.01之內(nèi)。經(jīng)GSPC軟件平差結(jié)果顯示，經(jīng)過19次迭代平差后，得到各管段的流速、流量、水頭損失等結(jié)

12、果。其最終的平差結(jié)果如附表5所示。4、消防時用水量管網(wǎng)平差核算選取距離二級泵站較遠且地面標高較高的24節(jié)點為控制點。按每次消防用水35L/s，同一時間內(nèi)發(fā)生2次火災(zāi)計算，考慮到安全性和經(jīng)濟性等因素，設(shè)一次火災(zāi)發(fā)生在控制點25節(jié)點處，另一次火災(zāi)發(fā)生在具有較大集中流量的14節(jié)點處。消防用水時，管網(wǎng)中的總流量為：，其集中流量為：，因而比流量為：消防時的比流量同最高用水時的比流量一致，因而當其增加消防時流量時，其他可以采用最高用水時的數(shù)據(jù)進行計算。此后仍采用哈工大的GSPC管網(wǎng)平差軟件進行消防時用水量的平差計算，其條件仍是保證每環(huán)的閉合差精確度在0.01之內(nèi)。經(jīng)GSPC軟件平差結(jié)果顯示，經(jīng)過15次迭代

13、平差后，得到各管段的流量、流速、水頭損失等結(jié)果。其最終的平差結(jié)果如附表7所示。第五部分 二級泵站中泵的選擇一、最高用水時二級泵站的流量和揚程1、確定各節(jié)點的自由水頭根據(jù)藍圖紙，可以確定各節(jié)點的地面標高值，由此根據(jù)控制點24節(jié)點所需的水壓為28m考慮，可以推出其他各節(jié)點的水壓。在推出25、26、27節(jié)點水壓時，需要計算管段2325的水頭損失。其計算過程如下：管段2325穿越鐵路，管長為565m，流量為30.16，按經(jīng)濟管徑公式計算得出管徑D為：考慮到此處的管段穿越鐵路，為保證供水的安全可靠性，減少維護管理的困難，故將2325管段的管徑適當放大，取管徑為350。此時仍由巴甫洛夫斯基公式可得其水頭損

14、失為： 節(jié)點水壓表如附表8所示。由各節(jié)點水壓的附表8可知，其他各點的水壓均在28.00m以上，均滿足6層建筑的水壓要求。故控制點確定為24節(jié)點。2、確定二級泵站與控制點之間的水頭損失由消防時流量校核知，離二級泵站較遠且地面標高較高的24節(jié)點確定為管網(wǎng)的控制點。又該城市大部分房屋建筑控制在6層，因此控制點24處的服務(wù)水頭為28.00m。由此可以推算出二級泵站處的水壓值。其過程如下：(1)輸水管渠管徑和水頭損失的確定從二級泵站到輸水管網(wǎng)的輸水管渠選定為兩條，每條長度為800 m。為保證事故時供水的可靠性，兩條輸水管渠之間設(shè)置連接管，從而每條輸水管渠的流量為：據(jù)此根據(jù)環(huán)狀管網(wǎng)經(jīng)濟管徑公式可以計算出輸

15、水管渠的管徑為： 此外，根據(jù)消防時的流量亦可計算出經(jīng)濟管徑為：根據(jù)最高用水時和消防時用水所計算得出的管徑，再考慮標準管徑的規(guī)格，選取輸水管渠管徑為700mm兩條輸水管。由巴甫洛夫斯基公式得：從而輸水管渠的水頭損失為： (2)控制點到節(jié)點1處水頭損失的確定從控制點到節(jié)點1的水頭損失，取110151617181924和123456141924兩條管道的平均值，故其水頭損失為： 綜上可知，二級泵站與控制點24之間的水頭損失為：3、確定二級泵站的水壓從控制點確定二級泵站的水壓為：再考慮二級泵站內(nèi)的水頭損失，取為1.80m，以及安全水頭取2.00m，可以確定二級泵站的揚程為：根據(jù)上面的計算得知，最高用水

16、時二級泵站的揚程為49.97m，流量為829.59。二、消防時二級泵站的流量和揚程1、消防時，控制點24處所需的水壓為10.00m，由此計算得出各節(jié)點的水壓，節(jié)點水壓值如附表8所示。由附表8可知，其余各節(jié)點的水壓均滿足10.00m的消防水壓要求。2、計算輸水管渠的水頭損失根據(jù)巴甫洛夫斯基公式，可以計算出從二級泵站到管網(wǎng)節(jié)點1處的水頭損失為：從而輸水管渠的水頭損失為： 3 、控制點到節(jié)點1處水頭損失的確定從控制點到節(jié)點1的水頭損失，亦取110151617181924和123456141924兩條管道的平均值，故其水頭損失為：綜上可知，節(jié)點1與控制點24之間的水頭損失為：4、確定二級泵站的水壓從控

17、制點確定二級泵站的水壓為：再考慮二級泵站內(nèi)的水頭損失，取為1.80m，以及安全水頭取2.00m，可以確定二級泵站的揚程為：根據(jù)上面的計算得知，消防時二級泵站的流量為899.59，揚程為37.48m。三、選泵由此查給水排水設(shè)計手冊采用四用一備共選定5臺同一型號的單級雙吸式離心泵：350S44。其主要性能參數(shù)如下表51所示。表51 二級泵站水泵的選擇型號流量（L/s）揚程（m）轉(zhuǎn)速n（r/min）軸功率（kw）電機型號電機功率（kw）效率（%）臺數(shù)（臺）備注350S442703504105044371450164177.6189Y355M-42208187795四用一備其特性曲線圖如下圖51所示：

18、圖51圖例如右圖所示 350S44型號泵的性能曲線圖圖51說明：在最高用水時區(qū)段，流量為829.59L/s，揚程為49.97m，因此開啟四臺350S44型號的單級雙吸式離心泵。在消防用水時，流量為899.59，揚程為37.48m，因此開啟3臺350S44型號的單級雙吸式離心泵。在其他用水時，通過泵的調(diào)度管理，根據(jù)管網(wǎng)的實際用水量調(diào)整泵的運行臺數(shù)，以保持泵在高效段范圍內(nèi)運行，同時滿足供水的安全可靠以及用戶對水壓和水量的要求。第六部分 管網(wǎng)附件和節(jié)點詳圖一、管網(wǎng)附件在管網(wǎng)中，應(yīng)設(shè)置閥門、消火栓、泄水閥、排氣閥、止回閥等管網(wǎng)附件，以保證管網(wǎng)的正常工作。1、閥門根據(jù)管道的連接情況，在管道銜接處設(shè)置各類閥門（如手動法蘭連接閥門、蝶閥、止回閥等），閥門的數(shù)量為N-1個(N為節(jié)點處