城市给水管道工程设计说明书.docx
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城市给水管道工程设计说明书
城市给水管道工程设计
——某县城给水管网初步设计
课程名称：
专业名称：
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
是否组长：
给水管网计算说明书
1给水管网设计任务书
设计目的和要求
课程设计的目的，在于培养学生运用所学的理论知识，解决实际问题，进一步提高计算、制图和使用规范与技术资料的能力。
设计要注意贯彻国家有关的基本建设方针政策，做到技术上可能，经济上合理。
为了达到这一目的，学生应该深入复习有关课程，充分理解它的原理，在此基础上，学会独立查阅技术文献，确定合理的技术方案，逐步树立正确的设计观点。
通过技术能基本掌握给水管网的设计程序和方法，较熟练地进行管网平差，加强基本技能和运作技巧的训练。
设计题目
某县城给水管网初步设计
设计原始资料
概述
某县城位于我国的广东省，根据城市建设规划，市内建有居民区、公共建筑和工厂。
详见规划地形图。
城市用水情况
城市用水按近期人口412000万人口设计，远期（10年）人口增加10％，市区以5层的多层建筑为主。
表1生活用水变化规律表
时间
企业用水变化百分数％
居民用水变化百分数％
时间
企业用水变化百分数％
居民用水变化百分数％
0-1
12-13
1-2
13-14
2-3
14-15
3-4
15-16
4-5
16-17
5-6
17-18
6-7
18-19
7-8
19-20
8-9
20-21
9-10
21-22
10-11
22-23
11-12
23-24
表2公共建筑用水量表
用水单位
用水人数
用水标准
用水时间及水量分配
医院
800床
按规范的最高标准查取
24h
均匀
影剧院
600人/场3场/日
24h
中学
2000人
6-22点
宾馆
600床
24h
火车站
流动人口5000人
6-22点
师专
3000人
6-22点
幼儿园
2000人
6-22点
表3企业生产用水表
工厂名称
生产用水（万m3/d）
人员用水
人数（人）用水标准
用水时间（h）
备注
酒厂
1000
按规范标准查取
24
高温人数50％
食品厂
800
24
高温人数30％
工艺品厂
500
6-22点
高温人数70％
肉联厂
500
3-19点
高温人数0％
机械厂
1000
6-22点
高温人数20％
注：
1）下班后淋浴人数100％；2）企业生产用水变化规律：
两班制的按16小时均匀供水，三班制的变化系数见表;3）工厂的生活用水和淋浴用水变化规律见教材16页表2-1;4）建筑物的耐火等级3级，生产类别为丙类，建筑物最大体积4000m3；5）居民生活用水变化规律见表1。
其他用水
道路洒水量：
城区的主要道路面积占总面积的10％计（日洒水2次）
绿化用水：
其中需要每天浇水的面积占总面积的5％
消防用水：
按规定计算
未预见水量：
按总用水量得15-25％计算
给水普及率：
100％
地质资料
该市地处西南中部，属亚热带地区，西南季风气候，年平均气温℃，绝对最高气温为℃，最低气温℃。
年平均降雨量1180mm，80％以上的降雨发生在6-10月之间，多年平均降雨量为，日最大降雨量为。
常年最大风速为s，主导风向为西南风。
该市的主要水源为河流。
根据水文地址部门提供的资料，河流的最低水位为。
水厂的地面标高为，清水池的最低水位为。
城市规划及地形（见后面的附图及蓝图）
从图上可以看到整个城区的概况，5个工厂全部集中在A江左上方的工业区内，水厂单独向工业区供水，只考虑布置一条支状管供给，在其与城区管网之间一断连通管连接，设阀门控制，平时关闭，事故时再开启。
工业区所需的最低水位为，由各厂自行加压供其使用，各厂的加压站内均设有贮水池，可贮存2-3h的企业用水，以避免管网事故时造成的停水。
城区位于A江右侧，有7个集中流量流出点，按对置水塔换装管网要求进行配水管网设计。
2、生活、生产用水量计算及逐时用水量计算、供水曲线的确定
、生活用水计算
根据《建筑给排水手册》（第2册）第一章建筑给水查得居民生活用水定额；
广东省为一分区，从而确定最高日用水情况140~230L/（人*d）,本设计采用230L/（cap·d）做为用水定额
，
所以居住区生活用水总额为：
Q1=412000*230/1000=94760（m3）
、企业生产用水计算
根据《建筑给排水手册》（第2册）
工业企业职工生活用水量25～35L/（人、班），淋浴用水40～60L/（人、班）。
一般车间采用下限值，高温车间采用上限值
经计算，得到各个企业生产用水及生活用水
表4各企业总用水量
工厂名称
生产用水（万m3/d）
生活用水（m3）
沐浴用水（m3）
总用水量
（m3）
高温车间
一般车间
酒厂
50
25080
食品厂
14
工艺品厂
27
15043
肉联厂
0
30
机械厂
7
20
44
15071
企业总用水：
Q2=25080++15043++15071=（m3）
、公共建筑用水
公共建筑用水标准查阅《建筑给排水手册》（第2册）第一章建筑给水表1-10集体宿舍、旅馆、公共建筑生活用水定额得到
表5公共建筑总用水量
用水单位
用水人数
用水标准
总用水量（m3）
医院
800床
400L/（床.d）
320
影剧院
600人/场3场/日
20L/（观众.场）
36
中学
2000人
50L/（学生.d）
100
宾馆
600床
500L/（床.d）
300
火车站
流动人口5000人
6L/
30
师专
3000人
200L/（学生.d）
600
幼儿园
2000人
100L/（儿童.d）
200
公共建筑Q3=320+36+100+300+30+600+200=1586（m3）
、市政用水
根据《建筑给排水手册》（第2册）表1-14查得浇晒道路和绿化用水定额
县城面积按A1图幅1:
5000比例，计算得县城面积为1717950m2
经计算得，浇晒道路用水量：
Q4=1717950***2/1000=（m3）
绿化用水：
Q5=1717950**2*2/1000=344（m3）
未预见用水量
按照总用水量的25%计算
所以未预见用水量Q6=*（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）=48293（m3）
最高日用水量
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=（m3）
消防用水量计算
由《给排水设计手册˙第二版˙第02册˙建筑给水排水》第77页表2-12、表2-13及表2-15查得：
居民区室外消防用水量为75L/S，设同一时间内的火灾次数为3次，消防用水定为2小时。
室内消防同一时间内的火灾次数为1次，消防用水时间定为10min。
工厂建筑的耐火等级3级，生产类别为丙类，最大体积4000m3，厂区室外消防用水量为30L/s，设同一时间内的火灾次数为1次，消防用水时间定为2小时。
室内消防同一时间内的火灾次数为1次，消防用水时间定为10min。
室外消防用水量=居住区室外消防用水量+工厂室外消防用水量=*3600*2*3+*3600*2*1=1836m3
室内消防用水量=居住区室内消防用水量+民用建筑的室内消防用水量+工厂室内消防用水量=*60*10*3+*60*10=45m3
确定供水曲线
以24个小时用水时间段作为横坐标，小时段内用水量占最高日用水量的百分数作为纵坐标，做出县城供水曲线，
3、泵站的工况和清水池水塔容积的计算
、二级泵站工况调节
根据城市用水变化曲线，二级泵站采用三级供水，其中低级供水区在22:
00-6:
00时段，共8小时，高级供水区在7:
00-12:
00和18:
00:
21:
00，共11小时，次高级供水区在13:
00-17:
00时段，共5个小时。
在低级供水区，拟定流量为最高日时的%，在次高级供水区，为%，则高级供水区为%，即
%x8+%x5+%x11=100%
根据假设库存法，算得水塔的调节容积为%
再取%、%等值为低供水时段供水值，算出相应的水塔调节容积，当低供水值为%时，水塔调节容积及清水池调节容积均最小，故确定二泵站低供水时工况点为%，高供水时工况点为%。
二级泵站工况曲线如图所示。
、清水池和水塔的容积确定
清水池和水塔调节容积的确定，可根据24h供水量的用水变化曲线推算，具体计算见
表6。
表中第
（2）项参照城市用水变化规律得出，第（4）项假定一级泵站24小时均匀供水，（5）=
（2）-（4），（6）=（3）-（4）,（7）=
（2）-（3）由累计的正直（或负值）可确定水塔或清水池所需的容积，其值以最高日用水量百分数计。
表6清水池和水塔调节容积计算
时间
用水量（%）
二级
（%）
一级
（%）
清水池调节容积（%）
水塔调节容积（%）
无水塔
有水塔
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
0—1
1—2
2—3
3—4
4—5
5—6
0
6—7
7—8
8—9
9—10
10—11
11—12
12—13
13—14
14—15
15—16
16—17
17—18
18—19
19—20
20—21
21—22
22—23
23—24
累计
100
100
100
由表6可知，水塔调节容积为%Qd,清水池调节容积为%Qd。
（1）清水池中除了储存调节用水外，还存放消防用水，因此，清水池有效容积等于
W=W1+W2+W3+W4（m3）
W1（调节容积）=%×Qd=%×=18614m3
W2（消防）=×3600×2×3+×3600×2×1=1836m3
W3（水厂生产用水量）=9%×Qd=×=21672m3
W4（安全蓄水量）=5%×Qd=×=12040m3
所以清水池的有效容积为W=W1+W2+W3+W4=18614+1836+21672+12040=54162m3
故可采用两只等体积为27081m3的清水池。
（2）水塔总容积=W1（调节容积）+W2（消防蓄水量）
W1=×%=7055m3
W2=×60×10×3+×60×10=45m3
所以水塔容积W=7055+45=7100m3
4、管网布置及方案选择
、管网布置
管网布置应满足一下要求：
1、管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小
2、管网遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压。
3、力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水量费用。
4、干管间距，应采用500m-800m
5、连接管间距，在800m-1000m左右
6、整个管网布置，应在3-4个环，且每个环的面积比不超过10%
7、单侧供水的管路应尽量少。
根据以上原则，我们组管网布置一共有3个环，且每个环的面积比在10%以内，有2条连接管，没有一条干管间距超过800m。
有两条管线是单侧供水。
详图请看图集册《2012-10-2701管网布置方案图》。
5、管段设计流量及管径的确定
、最高日时管段流量设计
．1、最高日时节点流量的计算
管网的有效长度为∑L=6225m
最高日最高时流量：
Q=s
最高日时居民、市政、未预见用水量总和：
∑q=s
比流量qs=∑q/∑L=
表7节点流量计算
节点
管段1长度（m）
管段2长（m）
管断3长度（m）
总管长
（m）
比流量：
大用户（L/s）
节点流量
（L/s）
1
380
2
625
医院（）
3
715
4
125
5
470
6
485
影剧院（）
7
1050
食品厂（）幼儿园（）
8
740
酒厂（）
9
855
宾馆（）
10
585
机械厂（）
11
285
12
850
13
540
14
470
15
1135
肉联厂（）
中学（）
火车站（）
16
880
17
1035
工艺品厂（师专（）
18
220
19
755
20
250
经计算得，所有节点流量及大用户流量之和为（L/s）而最高日最高时流量也为（L/s），说明节点流量计算合理。
最高日时设计流量：
Qh=（L/s）
二级泵站供水;Q1=Qh*=（L/s）
水塔供水量Q2=Qh*=（L/s）
根据最高日时设计状态下二级泵站及水塔供水情况，可初步拟定流量的分配
在确定节点流量的时候就可以进行流量的初步分配和管径的选择，管径的选择要满足以下的要求。
1.技术流速要求：
～s，不低于s是为了防止水中的悬浮物在水管内沉积，不大于s是为了防止发生水锤；
2．经济流速要求：
DM>=400，v=～L/sDM<400,v=～L/s；
3．根据管段具体位置进行选择，管网入口管段管径应大致相近，不超过两个数量级，水塔附近管段在可选情况下选偏大的管径，控制点附近管段在可选情况下选偏大的管径；
4．连接管管径应不小于150mm。
计算结果如下表：
表8环状网流量及管径初拟定
环号
管段
管长（m）
管径（mm）
初分流量
q（L/S）
1000i
h（m）
︳sp︳
Ⅰ
1～2
235
1400
2～3
390
1200
3～5
200
1100
5～8
270
1100
1～6
290
1500
6～7
340
1500
7～8
310
500
100
△q=
△h1=
Ⅱ
7～13
400
1200
13～14
280
1100
14～15
330
1100
7～8
310
500
-100
8～9
160
800
9～15
565
400
△q=
△h2=
9～15
565
400
Ⅲ
15～16
240
800
16～17
355
500
9～10
130
600
10～12
170
450
12～17
680
600
△q=
△h3=
注：
其中黄色部分为连接管，“+”号代表水流方向为顺时针方向，“-”号代表水流方向为逆时针方向,△hij为环内各管段损失代数和，校正流量△q=-△hi/2∑（sij*qij）.
环状网在初步分配流量时，已经符合连续性方程qi+∑qij=0的要求，但在选定管径和求得个管段水头损失以后，每个环往往不能满足△hij=0或∑（sij*qij）=0，因此要在初分流量和确定的管径基础上，重新调整各管段流量，反复计算，直到每个环的闭合差△hij<为止,从表8可以看出，每个环的闭合差△hij并没有都小于，因此要进行校正，校正结果如表9所示：
表9最高时平差成果图
环号
管段
管长（m）
管径（mm）
校正后流量
q（L/S）
1000i
h（m）
︳sp︳
Ⅰ
1～2
235
1400
2～3
390
1200
3～5
200
1100
5～8
270
1100
1～6
290
1500
6～7
340
1500
7～8
310
500
△h1=
Ⅱ
7～13
400
1200
13～14
280
1100
14～15
330
1100
7～8
310
500
8～9
160
800
9～15
565
400
△h2=
Ⅲ
9～15
565
400
15～16
240
800
16～17
355
500
9～10
130
600
10～12
170
450
12～17
680
600
△h3=
注：
经过校正后，每个环的闭合差均小于，满足条件。
此方案是经过多次最大转输校核，选择得到一个较为合理的方案。
使得只有一条入口处管段1～2以及两条连接管7～8、9～15不在经济流速范围内，其余的管段都在经济和技术流速范围内。
手工计算过程祥见附件《最高日时流量平差》
、最大转输时管段流量设计
管网总用水量：
Q=（L/s）
二级泵站供水量Q′=*=（L/s）
水塔进水量：
Q′′=*=（L/s）
最大转输节点流量计算与最高日时计算方法一样
表10最大转输流量分配
节点
管段1长度（m）
管段2长度（m）
管断3长度（m）
总管长
（m）
比流量：
大用户（L/s）
节点流量
（L/s）
1
380
2
625
医院（）
3
715
4
125
5
470
6
485
影剧院（）
7
1050
食品厂（）
8
740
酒厂（）
9
855
宾馆（）
10
585
11
285
12
850
13
540
14
470
15
1135
16
880
17
1035
18
220
19
755
20
250
经计算，所以节点流量之和为：
（L/s），与管网用水量相同。
根据最大转输的特殊情况，对最高日最高时的管网管段流量分配、管径拟定做进一步的校核确定，以确定水泵能否将水经过管网送入水塔。
表11最大转输流量分配
环号
管段
管长（m）
管径（mm）
初分流量
校正后流量
q（L/S）
q（L/S）
Ⅰ
1～2
235
1400
-900
2～3
390
1200
3～5
200
1100
5～8
270
1100
1～6
290
1500
6～7
340
1500
7～8
310
500
Ⅱ
7～13
400
1200
13～14
280
1100
14～15
330
1100
7～8
310
500
8～9
160
800
9～15
565
400
Ⅲ
9～15
565
400
15～16
240
800
16～17
355
500
9～10
130
600
10～12
170
450
12～17
680
600
注：
根据初分流量，手工平差，迭代3次，校正后流量如上表所示，最后每个环的闭合差均小于，平差后，管网中各管段的流速大多数仍在经济流速范围内，所有管段流速都在技术流速范围内。
手工计算过程祥见附件《最大转输流量平差》
、发生时故管段流量校核
管网主要管线损坏时必须及时检修，在检修时间内供水量允许减少，一般为城市设计流量的70%。
经过校核后，发现有一根连接管7～8的流速过大，差不多达到s，
为了防止发生事故时，此管段水压过大，容易爆裂，造成更大的损失，故此管段应采用钢管，大多数管段流速仍在技术流速范围内，此时，可以确定各管段的管径及流量
手工计算过程祥见附件《事故流量平差》
6、管网水力计算
地质资料：
水厂的地面标高为，清水池的最低水位为，水塔地面标高1525m，市区以5层楼房居多，故最小服务水头为24m
最高日时状态下
最高日时选择支管末端11节点为控制点，其地面标高为，故该节点的水压标高为+24=,其余节点水压标高如下
表12最高时水压标高
节点
干管
水头损失（m）
地面标高（m）
水压标高（mH?
O）
服务水头（m）
11
控制点
24
1
1～2
2
2～3
3
3～5
5
5～8
8
8～9
9
9～10
升级会员 