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1、 给水工程课程设计第一节 设计任务及设计资料工程概述：本设计为广东省某城市的给水管网初步设计，该城市位于广东，A 河的中下游。城市分为、两个行政区，总共人口12.2万人；A河流将该城市分成两部分，每一部分都有一个工业区；城市中各工业企业对水质无特殊要求，城市楼房平均层数6层。其基本资料具体如下。一、 设计资料1 基本情况该城市位于广东，A 河的中下游。城市分为、两个行政区，总共人口12.2万人；A河流将该城市分成两部分，每一部分都有一个工业区；房屋平均层数6层。条件图： 1：5000 城市平面图2.城市居住房中的卫生设备情况：区：室内卫生设备情况（有给水、排水、淋浴、热水供应）；区：室内卫生设
2、备情况（有给水、排水、淋浴、热水供应）；3城市中房屋的平均层数：区6层；区6层；4工业用水情况：城市中有下列工业企业，其位置在城市平面图；工业区，生产用水量 6000 米3天。工人总数3400人，分两班工作，热车间占41.18第一班1700人，使用淋浴者1700人；其中热车间700人第二班1700 人，使用淋浴者1700 人；其中热车间700人工业区，生产用水量 8000 米3天。工人总数5100人，分两班工作，热车间占35.29第一班2550人，使用淋浴者2550人；其中热车间 900人第二班2550人，使用淋浴者2550人；其中热车间 900人5. 给水水源： A河2 城市综合用水城市综合
3、用水变化曲线及时变化系数用水时变化系数Kh=1.23。时间0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-12用水量%2.822.792.933.063.133.784.935.135.114.814.644.52时间12-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-24用水量%4.494.454.454.555.114.924.94.714.294.043.423.02二、 设计任务1. 城市给水工程规划2. 城市输水管与给水管网设计3. 二级泵站设计4. 图纸。第二节 给水管网布置及水厂选址该城
4、市有一条自西向东流的水量充沛，水质良好的河流，可以作为生活饮用水水源。该城市的地势比较平坦没有太大的起伏变化。城市的街区分布比较均匀，城市中各工业企业对水质无特殊要求。因而采用统一的给水系统。城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。考虑要点有以下： 定线时干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致。干管的间距一般采用500m800m 。 循水流方向，以最短的距离布置一条或数条干管，干管位置从用水量较大的街区通过。 干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。 干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量少穿越铁路。减小今后
5、检修时的困难。 干管与干管之间的连接管使管网成环状网。连接管的间距考虑在8001000m左右。 力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用。输水管线走向应符合城市和工业企业规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。城市的输水管和配水管采用钢管（管径）1000mm时）和铸铁管。配水管网共设10个环，输配水管路布置如附图(一)所示.另外考虑到河流将该城市分成两半，为了安全供水起见在河流的上游铺设倒虹管，在其两岸应设阀门井，阀门井顶部标高应保证洪水时不被淹没。井内有阀门和排水管等。倒虹管顶在河床下的深度不小与0.5m，在航道线范围内不应小于1m，倒虹管使用钢管并须加强防腐措施。对水厂厂址
6、的选择，应根据下列要求，并且通过技术经济比较来确定：（）、给水系统布局合理；（）、不受洪水威胁；（）、有较好的废水排除条件；（）、有良好的工程地质条件；（）、有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；（）、少拆迁，不占或少占良田；（）、施工、运行和维护方便。第三节 给水管网设计计算基础资料：总人口（万）绿地面积（万平米）道路面积（万平米）工业区总人数其中高温 车间人数工业区总人数其中高温 车间人数12.2508434001400510018001 最高日用水量城市最高日用水两包括综合用水、工业生产用水及职工生活用水及淋浴用水、浇洒道路和绿化用水、未预见用水和管网漏失水量。该城市在广东，总人口12.
7、2万人，查室外排水设计规范可知该城市位于一分区，为中小城市。综合生活用水定额采用上限370L/cap.d最高日综合生活用水量Q1 ：Q1=qNf Q1城市最高日综合生活用水，md；q城市最高日综合用水量定额，（cap.d）；城市设计年限内计划用水人口数；f城市自来水普及率，采用f=100%所以最高日综合生活用水为： 工业用水量为：工厂职工生活用水量采用一般车间每人每班25L，高温车间每人每班35L计算，淋浴用水按一般车间每人每班40L，高温车间每人每班60L计算；工厂生产用水量：6000+8000=14000 m/d工人生活用水量：工厂0.0252000+0.035140099.00 m3/d
8、工厂0.0253300+0.0351800145.50 m3/d工人淋浴用水量： =40(1000+2550-900)/1000+60(700+900)/10002 =404 m3/d工厂总用水量:Q214000+99+145.50+404 14648.50 m3/d浇洒道路用水量Q3：浇洒道路用水量按每平方米路面每次1.5L计算；每天浇洒3次。所以浇洒道路用水量Q31.5841043/10003780 m/d绿化用水量Q4：绿化用水量按2 L/d.m2 计算；所以： Q42.050104/1000=1000 m/d城市的未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的25%计算。最高日设计流量Qd：
9、 Qd1.25（Q1+Q2+Q3+Q4）1.25（45140+14648.5+3780+1000）80710.63 m/d消防用水量：根据建筑设计防火规范该城市消防用水量定额为45L/s，同时火灾次数为2次。城市消防用水量为： 最高时用水量从表一城市用水量变化情况表中可以看出，1516点为用水最高时，最高时用水量为：Qh=3362.94m3/h=1459.77 L/s时间时变化系数综合生活用水工业生产用水淋浴用水工厂职工用水浇洒道路绿地用地未预见水城市每小时用水量m3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/hm3/h%0-12.821272.95202.00368.74184
10、3.692.281-22.791259.41314.851574.261.952-32.931322.60330.651653.252.053-43.061381.28345.321726.612.144-53.131412.88353.221766.102.195-63.781706.29426.572132.872.646-74.932225.401260871.354356.755.407-85.132315.68500.00703.923519.604.368-95.112306.65875.0015.28799.233996.174.959-104.812171.23875.0015
11、.28765.383826.894.7410-114.642094.50875.0015.28746.193730.974.6211-124.522040.33875.0015.2812601047.655238.266.4912-134.492026.79875.0015.28729.273646.334.5213-144.452008.73875.0015.28724.753623.764.4914-154.452008.73875.0015.28724.753623.764.4915-164.552053.87875.0015.2812601051.045255.196.5116-175
12、.112306.65875.0015.28500.00924.234621.175.7317-184.922220.89 875.00 15.28 777.79 3888.96 4.82 18-194.92211.86 875.00 202.00 15.28 826.04 4130.18 5.12 19-204.712126.09 875.00 15.28 754.09 3770.47 4.67 20-214.291936.51 875.00 15.28 706.70 3533.48 4.38 21-224.041823.66 875.00 15.28 678.48 3392.42 4.20
13、22-233.421543.79 875.00 15.28 608.52 3042.59 3.77 23-243.021363.23 875.00 15.28 563.38 2816.89 3.49 合计45140.00 14000.00 404.00 229.22 1000.00 16142.13 80710.63 100.00 表（一）城市用水量变化情况表2 清水池调节容积，二级泵站供水情况如下表：清水池调节容积计算 Kh=1.56时间用水量%二泵站供水量%一泵站供水量%清水池调节容积0-12.282.284.17-1.891-21.951.954.17-2.222-32.052.054.
14、16-2.113-42.142.144.17-2.034-52.192.194.17-1.985-62.642.644.16-1.526-75.405.404.171.237-84.364.364.170.198-94.954.954.160.799-104.744.744.170.5710-114.624.624.170.4511-126.496.494.162.3312-134.524.524.170.3513-144.494.494.170.3214-154.494.494.160.3315-166.516.514.172.3416-175.735.734.171.5617-184.82
15、4.824.160.6618-195.125.124.170.9519-204.674.674.170.5020-214.384.384.160.2221-224.204.204.170.0322-233.773.774.17-0.4023-243.493.494.16-0.67合计100.000.00100.0012.82因此清水池调节容积按最高日用水量的12.82%计算清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为W=W1+W2+W3+W4W清水池总容积m3；W1调节容积；m；消防储水量m，按2小时火灾延续时间计算；W3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，取最高日用水量的1
16、0%计算；W4安全贮量按W1+W2+W3取整后计算W1+W2+W364568.512.82%+0.0923600+64568.510% 15382.53 m 故W4取15382.53-15000=382.53 m 因此：清水池总容积W： W15382+382.53 15765.06m取整数为：W=16000 m清水池应设计成体积相同的两个，如仅有一个，则应分格或采取适当措施，以便清洗或检修时不间断供水。5一、二级泵站的供水曲线：根据该城市的用水量变化情况，一级泵站一天工作24小时平均供水，二级泵站工作分两级：6时20时，二级泵站运转，流量占最高日用水量的5.82%，其他时间20次日6时二级泵站
17、运转流量占最高日用水量的2.67%，城市最高日用水变化曲线图如下：最大时用水小时用水变化曲线三、 管网水力计算（一） 集中用水量集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量，当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量，否则不计入集中用水量。从表（一）城市用水量变化情况表中可知：最大时集中流量为：（一） 比流量计算Qh为最高日最大时用水量 L/s q为大用户集中流量L/sL管网总的有效长度 m（二） 沿线流量计算qi-jq si-ji-j有效长度；mq s比流量 沿线流量计算表管段编号图纸上长度(mm)实际长度（m）有效长度（m）沿线流量（m/s）1-2159.057953
18、9845.161-10199.6499849956.682-9196.29981981111.4610-9168.1184142047.732-3154.5477338643.883-8185.54928928105.368-9159.179639845.1721-4152.9176538212.983-21110.6555327730.614-7180.0990045051.137-8143.5771817820.194-5121.4660730434.485-6176.6788344250.166-784.7442421224.0611-12104.5852326129.6911-2012
19、3.7661939845.2512-19128.7764464473.1220-1995.5447823927.1312-13150.8275437742.8213-18138.1569154161.4618-19136.6368334238.7913-14127.763931936.2614-17146.1273136541.4917-18130.0665015417.5014-15161.3980724427.7215-16153.9177038543.7016-17170.985542748.5217-2190.4545200.002-1983.841900.005-16102.9451
20、500.00合计106761212.47（四） 节点流量qiq折算系数取.节点流量表节点节点流量（L/s）节点节点流量（L/s）150.921137.472100.251272.82389.921370.27449.301452.73542.321535.71637.111646.11747.691753.75885.361858.879102.181969.521052.202036.192121.79（五） 管网平差1环状管网流量分配计算根据节点流量进行管段的流量分配. 分配步骤：按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间
21、选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。与干管线垂直的连接管，其作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只有在干损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可以分配较少的流量。3 管径的确定管径与设计流量的关系：qv2v（4q/v）公式中 D管段管径，m； q管段计算流量，m/s； 管段过水断面面积，m v设计流速，m/s；设计中按经济流速来确定管径进行平差，确定实际管径。平均经济流速与管径的确定管径mm平均经济流速（m/s）100400D4000.6.90.91.4流量分配如下：
22、1.最大时流量初步分配最大时设计流量1459.77L/s，流量初步分配如下表： 最大时流量分配环编号管长管径流量初步分配影响0.01104 11-2795 350-65.92 21 1-10998 200-15.00 21 2-9981 15020.00 2 10-9841 30037.20 21 4 22-3773 500-266.17 9 3-8928 20030.00 3 8-9796 400119.38 21 2-9981 150-20.00 1 5 33-21539 700-386.09 9 4-7900 40030.00 4 21-4229 700-607.88 10 3-8928
23、 200-30.00 2 7-8718 500174.73 21 4 44-5607 800-793.06 10 5-6883 600229.53 21 6-7424 600192.42 21 4-7900 400-30.00 3 4 511-12523 250-22.47 21 11-20619 20015.00 21 12-19644 200-20.00 6 20-19478 30051.19 21 4 612-13754 350-75.29 21 13-18691 250-20.00 7 18-19683 35060.71 9 12-19644 20020.00 5 4 713-1463
24、9 400-125.56 21 14-17731 250-20.00 8 13-18691 25020.00 6 17-18650 500135.58 9 4 814-15807 450-158.29 21 15-16770 500-194.00 21 16-17855 600154.75 10 14-17731 25020.00 7 6 92-19419 30080.00 21 19-18683 350-60.71 618-17650 500-135.58 717-21452 400-200.00 103-21539 700386.09 32-3773 500266.17 25 1017-1
25、6855 600-154.75 816-5515 700-394.86 215-4607 800793.06 44-21229 700607.88 321-17452 400200.00 9最大时平差结果见附表平差(一)及附图平差(一)最大时加消防流量初步分配 在控制点11跟大用户14点上分别加上45L/S的流量。设计流量加上消防用水量90L/s。进行流量的初步分配，如下表： 最大时加消防流量初步分配表环编号管长管径流量初步分配影响0.01 104 11-2795 350-65.92211-10998 200-15212-9981 15010210-9841 30037.2214 22-377
26、3 500-276.1793-8928 2002038-9796 400129.38212-9981 150-1015 33-21539 700-386.0994-7900 40020421-4229 700-617.88103-8928 200-2027-8718 500194.73214 44-5607 800-793.06105-6883 600259.53216-7424 600222.42214-7900 400-2034 511-12523 250-67.472111-20619 200152112-19644 200-20620-19478 30051.19214 612-137
27、54 350-120.292113-18691 250-30718-19683 35040.71912-19644 2002054 713-14639 400-160.562114-17731 250-40813-18691 25030617-18650 500129.5894 814-15807 450-218.292115-16770 500-2542116-17855 600154.751014-17731 2504076 92-19419 3001002119-18683 350-40.71618-17650 500-129.58717-21452 400-210103-21539 7
28、00386.0932-3773 500276.1725 1017-16855 600-154.75816-5515 700-454.86215-4607 800793.0644-21229 700617.88321-17452 4002109平差结果见附表平差（二）及附图平差(二)事故时流量初步分配事故时4-5管段断开，70的设计流量（即1212.47L/s）送向管网。事故初步流量分配编号管长管径流量初步分配影响0.019141-2795 350-25.64211-10998 20010212-9981 150-20210-9841 30046.54214 22-3773 500-15.819
29、3-8928 200-3038-9796 400138.07212-9981 1502015 33-21539 700-48.7694-7900 400-50421-4229 70058.6343-8928 2003027-8718 500227.82217 417-16855 600-469.4785-6883 600337.18216-7424 600311.2214-7900 40050316-5515 700-655.04214-21229 700-58.63321-17452 400-122.6594 511-12523 250-21.232111-20619 20052112-19
30、644 200-10620-19478 30030.33214 612-13754 350-62.22113-18691 250-10718-19683 350148.99912-19644 2001054 713-14639 400-101.392114-17731 250-10813-18691 25010617-18650 500200.294 814-15807 450-128.32115-16770 500-153.32116-17855 600469.47414-17731 2501076 92-19419 300-602119-18683 350-148.99618-17650
31、500-200.2717-21452 400122.6543-21539 70048.7632-3773 50015.812平差结果见附表平差（三）及附图平差(三)（六）管网平差校核1 最大时水泵扬程 清水池地面标高为34.8 m ，清水池最低水位2m，最低水位地面标高32.8m。 从水厂向管网两条输水管长为300m最高时每条管中流量为729.89 L/s，依此每条输水管渠的管径选为1200mm，查得输水管最高时I为0.0176 m，所以沿程水头损失为0.0176300=5.28m，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算，故压水管水头损失为5.281.1= 5.81m。11 点为控制点，其地面
32、标高为 30.8 m ，控制点需要的服务水头为六层楼即2m。水泵安全扬程为2m，吸水管长度取20m，其水头损失计算得：沿程水头损失为0.05m，局部水头损失为0.160m，故吸水管水头损失为0.05+0.160=0.210m。最大时平差结果见附表平差（一）最大时水泵扬程:H1h+28+（32.8-34.8）+5.81+0.210+244.95m式中h为控制点到节点5最不利管段的水头损失取11-12-13-14-13-16-5与11-20-19-18-17-16-5两条管线各自总的水头损失的平均值,由附表平差（一）计算得 h =10.93 m 2 最高时加消防时校核 在节点11跟节点14分别加上
33、45 L/s的消防用水量，平差结果见附表平差（二）11点为控制点，查得输水管最高时I为0.0176 m。最高时消防所需水泵扬程:H2（32.8-34.8）+10+5.81+0.210+2+h35.21 m 满足要求（式中h为控制点到节点5最不利管段的水头损失取11-12-13-14-13-16-5与11-20-19-18-17-16-5两条管线的水头损失的平均值，由附表平差（二）计算得19.19 m 。平差结果见附图平差（二）最高时事故校核4-5管段断开，70的设计流量（即1212.47L/s）送向管网，平差结果见附表平差（三）查得每条输水管最高时I为0.0086 m。压水管水头损失为0.00865001.1=4.730m 。事故时平差结果见附图平差（三）事故时所需水泵扬程：H328+（32.8-34.5）+4.730+0.210+2+h42.72 m 满足要求（式中h为控制点到节点5最不利管段的水头损失取11-12-13-14-