给水管网课程设计论文.docx
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给水管网课程设计论文
一、设计目的
本课程设计是学生在学完《给水排水管网系统》后所进行的实践性教学环节，其目的是培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力。
二、设计基本要求
1.计算说明书完设计方案合理，安全可靠，运行管理方便。
2.计算说明书整，计算正确，条理清楚，编排合理，语言规范、简练，书写工整，装订整齐。
3.图纸应能准确表达设计意图，图面布置合理，图面整洁、规范，线条清晰，符合制图标准，并用工程字注文。
4.独立思考，遵守纪律，按时作息，独立完成
三、设计任务
陕西省周至县给水管网工程初步设计
四、设计基础资料
1.城市地理资料
该县位于陕西省西部地区，距西安市区68公里，是关中平原著名的大县；域内西南高，东北低，山区76.4%地区，沙河从城中穿过，将城市分为河东和河西两个部分。
河东区：
规划人口数5万人，房屋平均层数为4层;
河西区：
规划人口数30万人，房屋平均层数为5层;
2.自然资料
（1）地质：
该城市土壤种类为黏质土，地下水位线高程为426米。
（2）降水：
年平均降水量为816.5mm。
（3）气温：
年平均19.2℃，最热月平均33.5℃，最冷月平均5.8℃。
（4）常年主导风向：
西北风。
（5）地震烈度：
6级。
（6）水文资料：
在沙河上游1km处设有一座水文站，历史最高洪水位高程430.2米；98％保证率的枯水位高程426.24米，常水位高程427.43米。
河水水质满足地表水Ⅱ类水质标准。
3.工程资料
（1）工业企业：
具体位置见城市总规划图，用水量情况见下表：
表1工业企业用水情况汇总表
序号
名称
用水量（m³/s）
用水时间
备注
1
机械厂
3200
全天均匀使用
水质为生活饮用水，水压无特殊要求
2
化工厂
2500
全天均匀使用
同上
3
车辆厂
2200
8~24h均匀使用
同上
4
制药厂
2600
8~16h均匀使用
同上
5
针织厂
1000
8~16h均匀使用
同上
6
啤酒厂
2000
全天均匀使用
同上
7
食品厂
1400
8~24h均匀使用
同上
8
肉联厂
680
8~16h均匀使用
同上
9
火车站
750
全天均匀使用
同上
（3）最高日城市综合生活用水每小时用水量占最高日用水量的百分比情况如下表所示：
表二城市综合生活用水情况表
时间
小时用水量占最高日用水量%
时间
小时用水量占最高日用水量%
时间
小时用水量占最高日用水量%
0~1
1.62
8~9
5.92
16~17
5.57
1~2
1.62
9~10
5.87
17~18
5.63
2~3
1.65
10~11
5.00
18~19
5.28
3~4
2.65
11~12
5.66
19~20
5.24
4~5
2.87
12~13
5.00
20~21
4.01
5~6
3.95
13~14
4.89
21~22
3.65
6~7
4.11
14~15
4.92
22~23
2.83
7~8
4.81
15~16
5.24
23~24
2.01
（3）用水量标准
最高日综合生活用水量定额为184L/人·d,用水普及率为95%。
浇洒道路和大面积绿化用水量取总用水量（生活+工业）的3.5%，用水时间为每天8~10时和15~17时。
未预见和管网漏失水量取总用水量（生活+工业+绿化）的20%。
消防用水量按照相关设计规范计算。
（4）考虑在城市西南高地上建设一座高位调节水池。
（5）控制点自由水头为28米。
五、设计方案和管道定线
5.1设计用水量计算
（1）城市最高日综合生活用水量：
=
=
=64400（m³/d）
由于该城市的用水普及率为95%，则：
=95%
=95%
64400=61180（m³/d）
（2）工业生产用水量：
=
B2i（1-fi）
=16330（m³/d）
（3）浇洒道路和大面积绿化用水：
=（
+
）
3.5%
=（61180+16330）
3.5%=2712.85（m³/d）
（4）未预见水量和管网漏失水量：
=（
+
+
）
20%
=（61180+16330+2712.85）
20%=16044.57（m³/d）
（5）消防用水量：
城市规划总人口数为35万，查附表3知消防用水定额为65（L/s）,同时火灾次数为2，则消防用水量为：
=2
65=130（m³/d）
（6）最高日设计用水量：
=
+
+
+
=61180+16330+2712.85+16044.57=96267.42（m³/d）
取96500（m³/d）
5.2水量调节计算
时间
综合生活用水量（m³/h）
工业企业用水量（m³/h）
绿化（m³/h）
未预见和漏失（m³/h）
城市每小时用水量（m³/h）
%
0~1时
991.116
352.09
0
678.215
2021.42
2.09
1~2时
991.116
352.09
0
678.215
2021.42
2.09
2~3时
1009.47
352.09
0
678.215
2039.78
2.11
3~4时
1621.27
352.09
0
678.215
2651.58
2.75
4~5时
1755.866
352.09
0
678.215
2786.17
2.89
5~6时
2416.61
352.09
0
678.215
3446.92
3.57
6~7时
2514.498
352.09
0
678.215
3544.80
3.67
7~8时
2942.758
352.09
0
678.215
3973.06
4.12
8~9时
3621.856
1112.08
678.21
678.215
6090.36
6.31
9~10时
3591.266
1112.08
678.21
678.215
6059.77
6.28
10~11时
3059
1112.08
0
678.215
4849.30
5.03
11~12时
3462.788
1112.08
0
678.215
5253.08
5.44
12~13时
3059
1112.08
0
678.215
4849.30
5.03
13~14时
2991.702
1112.08
0
678.215
4782.00
4.96
14~15时
3010.056
1112.08
0
678.215
4800.35
4.97
15~16时
3205.832
1112.08
678.21
678.215
5674.34
5.88
16~17时
3407.726
577.08
678.21
678.215
5341.23
5.53
17~18时
3444.434
577.08
0
678.215
4699.73
4.87
18~19时
3230.304
577.08
0
678.215
4485.60
4.65
19~20时
3205.832
577.08
0
678.215
4461.13
4.62
20~21时
2453.318
577.08
0
678.215
3708.61
3.84
21~22时
2233.07
577.08
0
678.215
3488.37
3.61
22~23时
1731.394
577.08
0
678.215
2986.69
3.10
23~24时
1229.718
577.08
0
678.215
2485.01
2.58
累计
61180
16330
2712.84
16277.16
96500
100
城市综合用水情况表表4.1
城市最高日用水量变化曲线如坐标图所示，可知二级泵站分两级供水，从前一日22点到清晨5点为一级，从5点到22点为另一级，第一级供水量为2.52%，第二级供水量为4.85%
由图知，最高日最高时用水量在8~9时，为
，最高日平均时用水量为
则用水量时变化系数
=
=1.51
出于城市供水安全考虑，本设计采用单水源环状管网给水系统，在管网中设置一座供水泵站和一座水塔，以满足城市供水要求。
所以，供水泵站设计供水流量为：
取1300
水塔的设计供水流量为：
取390
水塔的最大进水流量（5~6点，及最高转输时）为：
取350
清水池与水塔调节容积计算表表4.2
时间
给水处理供水量
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
百分比
∑
百分比
∑
0~1时
4.17
2.52
2.09
1.65
1.65
0.43
0.43
1~2时
4.17
2.52
2.09
1.65
3.3
0.43
0.86
2~3时
4.17
2.52
2.11
1.65
4.95
0.41
1.27
3~4时
4.16
2.52
2.75
1.64
6.59
-0.23
1.04
4~5时
4.17
2.52
2.89
1.65
8.24
-0.37
0.68
5~6时
4.17
4.85
3.57
-0.68
7.56
1.28
1.96
6~7时
4.17
4.85
3.67
-0.68
6.88
1.18
3.15
7~8时
4.16
4.85
4.12
-0.69
6.19
0.73
3.88
8~9时
4.17
4.85
6.31
-0.68
5.51
-1.46
2.43
9~10时
4.16
4.85
6.28
-0.69
4.82
-1.43
1.00
10~11时
4.17
4.85
5.03
-0.68
4.14
-0.18
0.82
11~12时
4.16
4.85
5.44
-0.69
3.45
-0.59
0.23
12~13时
4.17
4.85
5.03
-0.68
2.77
-0.18
0.05
13~14时
4.17
4.85
4.96
-0.68
2.09
-0.11
-0.04
14~15时
4.17
4.85
4.97
-0.68
1.41
-0.12
-0.17
15~16时
4.16
4.85
5.88
-0.69
0.72
-1.03
-1.19
16~17时
4.17
4.85
5.53
-0.68
0.04
-0.68
-1.87
17~18时
4.16
4.85
4.87
-0.69
-0.65
-0.02
-1.88
18~19时
4.17
4.85
4.65
-0.68
-1.33
0.20
-1.68
19~20时
4.16
4.85
4.62
-0.69
-2.02
0.23
-1.45
20~21时
4.17
4.85
3.84
-0.68
-2.7
1.01
-0.44
21~22时
4.17
4.85
3.61
-0.68
-3.38
1.24
0.80
22~23时
4.17
2.52
3.10
1.65
-1.73
-0.58
0.23
23~24时
4.16
2.52
2.58
1.64
0
-0.06
0.00
累计
100
100.09
100
调节容积=11.62
调节容积=5.76
5.3设计流量计算
布线图如蓝图所示，可得各管段长度和配水长度如下表：
各管段与配水长度表
表4.3
管段编号
1
2
3
4
5
6
管段长度
590
950
800
1480
610
310
配水长度
590
800
400
610
500
310
管段编号
7
8
9
10
11
12
管段长度
280
600
350
800
1480
610
配水长度
280
590
360
800
1130
610
管段编号
13
14
15
16
17
18
管段长度
280
600
1160
1480
610
730
配水长度
280
300
1160
920
310
730
管段编号
19
20
21
22
23
24
管段长度
730
730
730
730
730
540
配水长度
730
730
730
730
370
540
管段编号
25
26
27
28
管段长度
410
950
950
950
配水长度
410
950
950
480
最高时集中用水量表
表4.4
集中用户名
钢铁厂
化工厂
车辆厂
制药厂
针织厂
啤酒厂
食品厂
肉联厂
火车站
水量（L/S）
40.51
45.14
55.56
27.78
28.94
16.49
22.57
8.68
节点号
（6）
（9）
（5）
（13）
（7）
（14）
（20）
（21）
（4）
按管段配水长度进行沿线流量分配，先计算比流量[L/（s·ｍ）]：
=
=
=0.0775
最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算表
表4.5
编号
管段配水长度
管段沿线流量
节点设计流量计算
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量
1
590
45.71
51.13761
51.13761
2
800
61.98
82.1301
82.30429
3
400
30.99
74.76938
74.94357
4
610
47.26
8.68
67.40867
76.26286
5
500
38.74
71.28273
71.45692
6
310
24.02
33.70433
33.87852
7
280
21.69
34.72
40.29024
75.18443
8
590
45.71
28.94
43.77689
72.89108
9
360
27.89
61.98498
62.15917
10
800
61.98
73.60716
73.78135
11
1130
87.55
73.21976
73.39395
12
610
47.26
139.8536
140.0278
13
280
21.69
114.2848
114.459
14
300
23.24
56.5613
56.73549
15
1160
89.88
38.19
31.7673
70.13149
16
920
71.28
26.73102
26.90521
17
310
24.02
27.50584
27.68003
18
730
56.56
127.31
93.36488
220.8491
19
730
56.56
71.06
117.3841
188.6182
20
730
56.56
66.24645
66.42064
21
730
56.56
30.60508
30.77927
22
730
56.56
0
1300
-1300
23
370
28.67
0
390
-390
24
540
41.84
308.9
1377.616
1690
0
25
410
31.77
26
950
73.61
27
950
73.61
28
480
37.19
29
480
37.19
5.4管段设计流量分配计算：
根据城市给水管网图和各节点设计流量计算结果以及流量连续性方程进行管段设计流量初分配，分配结果见图4-1。
5.5管段设计管径计算
根据管段设计流量初分配结果进行管段设计管径计算，为了提高供水可靠性，管段[1]采用并行双管,根据经济流速计算出管径后,按邻近原则选取标准管径,计算结果见下表：
管段节点编号
管段流量（L/s）
管径（mm）
管内流速（m/s）
1
44
300
0.070685834
2
111.64
400
0.125663704
3
159.87
450
0.159043125
4
263.14
450
0.159043125
5
7
200
0.031415926
6
147.32
350
0.096211273
7
155
350
0.096211273
8
231.82
450
0.159043125
9
20
400
0.125663704
10
120.11
400
0.125663704
11
198.14
450
0.159043125
12
60.81
300
0.070685834
13
135.34
400
0.125663704
14
200.07
900
0.636172502
15
306.38
900
0.636172502
16
595
900
0.636172502
17
53.58
250
0.049087384
18
7.14
300
0.070685834
19
14.67
300
0.070685834
20
26.71
200
0.031415926
21
38
250
0.049087384
22
341.6
500
0.196349538
23
26.88
200
0.031415926
24
65.12
300
0.070685834
25
162.15
450
0.159043125
26
220.6
500
0.196349538
27
100
400
0.125663704
28
715
800
0.502654816
29
22.8
200
0.031415926
管段直径设计公式为：
（m）
式中D——管段直径，m；
q——管段设计流量，m³/s；
A——管段过水断面面积，m³；
v——设计流速，m/s。
5.6设计工况水力分析
为了满足水力分析前提条件,将管段[1]暂时删除,同时假定节点（7）为控制点,其节点水头等于服务水头,即H18=461m。
采用哈代克洛斯法进行平差，允许闭合差0.1m，使用海曾-威廉公式计算水头损失，Cw=110，计算过程见附表。
设计节点数据及设计工况水力分析结果见下表：
节点编号
地面标高（m）
自由水压（m）
服务水头
1
422.5
24
446.5
2
423
24
447
3
422.1
24
446.1
4
424.2
24
448.2
5
425
20
445
6
425
20
445
7
433
28
461
8
433.2
24
457.2
9
433.5
24
457.5
10
433.2
24
457.2
11
433.3
24
457.3
12
427.5
24
451.5
13
426.5
20
446.5
14
426.5
20
446.5
15
435.5
24
459.5
16
435
24
459
17
436.1
24
460.1
18
434
24
458
19
431.5
24
455.5
20
428
20
448
21
430
20
450
设计工况水力分析结果
表4.9
管段或节点编号
管段流量（L/s）
管内流速（m/s）
管段压降（m）
节点水头（m）
地面标高（m）
自由水压（m）
1
35.58
0.070686
0.76
459.53
422.5
24
2
97.51
0.125664
1.95
460.29
423
24
3
148
0.159043
2.01
462.24
422.1
24
4
177.66
0.159043
5.21
464.25
424.2
24
5
14.95
0.031416
1.14
469.46
425
20
6
90.74
0.096211
1.07
470.6
425
20
7
72.78
0.096211
0.64
461
433
28
8
155.32
0.159043
1.65
462.07
433.2
24
9
21.37
0.125664
1.27
462.71
433.5
24
10
119.22
0.125664
2.39
464.36
433.2
24
11
166.81
0.159043
4.64
465.63
433.3
24
12
62.53
0.070686
2.24
468.02
427.5
24
13
160.98
0.125664
1.46
472.66
426.5
20
14
174.43
0.636173
2.04
474.9
426.5
20
15
254.15
0.636173
4.74
466.02
435.5
24
16
581.81
0.636173
2.85
467.48
435
24
17
43.91
0.049087
2.82
469.08
436.1
24
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