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1、给水排水管网系统课程设计计算书设计题目： D市某城区给水管网工程设计 学 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 答辩日期： 目 录1.基础资料11.1设计原始资料11.1.1城市平面图11.1.2城市概况11.1.3气象资料21.1.4水文地质资料21.2设计内容21.3设计成果及要求31.3.1绘制图纸31.3.2设计说明与计算书31. 4进度安排31. 5评分标准31. 6参考资料32.给水管网42.1输配水系统布置42.1.1水源与取水点的选择42.1.2取水泵站的位置：42.1.3水厂厂址选择42.1.4输水管渠定线42.1.5配水管网42.2设计用水量及其调节构
2、筑物相关计算52.2.1设计用水量计算52.2.2设计用水量变化规律的确定62.2.3清水池调节容积的计算72.2.4清水池和水塔容积设计82.3经济管径确定92.3.1沿线流量及节点流量92.3.2初始分配流量102.3.3管径的确定112.4管网水力计算122.4.1管网平差122.4.2水泵的选定182.4.3水塔高度设计202.5管网设计校核202.5.1最高时加消防时校核：202.5.2水塔转输工况校核：262.5.3最不利管段发生故障时的事故校核：322.6管材及管道附件：38课程设计总结39参考资料391.基础资料1.1设计原始资料1.1.1城市平面图城市总平面图一张(1:500
3、0)，设计年限按10年考虑。1.1.2城市概况(1)城区地形平坦，城镇人口密度为225cap/ha，最高日综合生活用水定额120L/(capd)，用水普及率为95%，室内均有给排水卫生设备，但无淋浴设备，房屋平均层数67层。(2)该城市有工业企业，其位置见城市总体规划布置图，用水量情况见表1.1.1：表1.1.1 集中用水量情况统计表序号用户名称用水量（m3/d）要求水压(M Pa)1234果品厂纺织厂造纸厂酿造厂28001200120020000.280.280.280.28(3)其他1)绿地面积以规划图为准，道路面积按城市规划总面积的2%计。用水量可参考规范：浇洒道路用水可按浇洒面积以2.
4、03.0L/(m2d)计算；浇洒绿地用水可按浇洒面积以1.03.0L/(m2d)计算。2)未预见水量及管网漏失水量按规范要求计。3)消防用水量不计入最高日最高时用水量。4)公路桥旁均可吊装管道，铁路桥不让吊管。(4)城市用水每小时用水量占最高日用水量百分比情况见表1.1.2所示。表1.1.2 该城市每小时用水量占最高日用水量百分比情况表时间占最高日用水量（%）时间占最高日用水量（%）时间占最高日用水量（%）011.81 895.46 16175.47 121.79 9105.84 17185.47 231.61 10116.46 18195.06 341.46 11125.00 19205.9
5、1 452.81 12134.88 20214.19 564.04 13144.80 21223.25 675.25 14154.87 22232.70 785.46 15164.48 23241.93 1.1.3气象资料年平均气温20.2，最热月平均气温36.3，最冷月平均气温1.2，年平均降水量1027.3毫米，常年主导风向东北风，风速1.7(m/s)。1.1.4水文地质资料该城市土壤种类为黏质土，工程地质良好，适宜于工程建设，耐压力15kg/cm2以上；地面以下8m见地下水。1.2设计内容(1)根据城市的特点，选定用水量标准，确定城市给水管网的设计流量； (2)根据地形特点，按照管网的布
6、置原则进行给水管网方案的选择和管线布置，计算供水区域的比流量、管段流量和节点流量，并进行流量分配；(3)最高日最高时的管网平差计算，（包括枝状管线及输水管，应标出节点编号、节点流量以及水流方向、各环闭合差、各节点的水压线标高、地形标高及实际自由水头）直至闭合差满足规定的精度要求（手算时：基环h0.5m，大环h11.5m；电算时：= 0.010.05m；(4)消防工况校核时的平差结果表（要求同最高日最高时）；(5)最不利管段发生事故时的平差结果表（要求同最高日最高时）；(6)最大转输时的平差结果表（若无对置水塔则不做此校核）；(7)确定控制点，计算从控制点到二泵站的水头损失，确定二级泵站的水泵扬
7、程和流量； (8)根据平差结果确定各管段的水力参数、确定各个节点的自由水头，并进一步绘制等水压线。1.3设计成果及要求1.3.1绘制图纸(1)给水管网设计总平面图（总平面图包括管网布置、等水压线图、并标出管道的水力计算参数）(2)给水管网节点详图（手工绘制） 绘图要求：设计图纸所采用的比例、管径、编号、标高、图例以及幅面规格、图标格式、剖切线、指北针等画法应符合“给水排水制图标准”的有关规定。1.3.2设计说明与计算书概述设计任务和依据；给水管网布置的依据和理由；设计流量、管段流量和节点流量及管网平差的计算，包括下述内容：最高日最高时用水量平差结果；最不利管段发生事故时的平差结果；消防校核时的
8、平差结果。二泵站扬程和流量的确定；并附平差结果示意图。 内容要求：不少于5000字，文句通顺，段落分明，计算准确，论证充分合理，字迹工整；用统一的报告纸书写。1.4进度安排（共1.5周）表1.1.3 进度安排表设计内容时间安排（天）查阅资料，水量计算、管线布置1.5管网平差及校核计算3图纸绘制2编写设计说明书1.5答辩11.5评分标准成绩评定由三部分组成（五级分制）：1.考勤；2.学习态度；3.成果质量1.6参考资料1. 严煦世、刘遂庆.给水排水管网系统（第二版）.中国建筑工业出版社2. 严煦世、范瑾初.给水工程（第四版）.中国建筑工业出版社3. 赵洪宾.给水管网系统理论与分析.中国建筑工业出
9、版社4.给水排水设计手册第二版（第1，3册）.中国建筑工业出版社5.室外给水设计规范（GB500132006）6. 张志刚主编，给水排水工程专业课程设计. 化学工业出版社，20047. 给水排水工程快速设计手册（第2，5册）. 中国建筑工业出版社，19952 给水管网2.1输配水系统布置根据所给资料，结合城镇规划并考虑经济性和供水可靠性的要求，决定了采用城区环状给水、郊区及河边树状给水的布置形式，水厂至管网双管输水。2.1.1水源与取水点的选择所选水源为城市中部的河流。取水点应该选在水质良好的河段，也就是河流的上游，并且要靠近用水区。2.1.2取水泵站的位置：定在取水点附近，即上游河岸，用以抽
10、取原水。2.1.3水厂厂址选择水厂厂址应该选在不受洪水威胁，卫生条件好的地方，也就是河流的上游。由于取水点距离用水区较近， 所以水厂设置在取水泵站附近，或者与取水泵站建在一起。2.1.4输水管渠定线(1)沿着现有道路(2)尽量缩短输水距离(3)充分利用地形高差，优先考虑重力输水。但是由于取水点选在城市中部的河流，地势较低，两边地势较高，所以输水方式只考虑压力输水。(4)本设计是单水源供水，为保证供水的安全性，采用双管输水。过河采用倒虹管过河2.1.5配水管网(1)干管延伸方向应和二级泵站到大用户的方向一致，干管间距采用500800m。(2)干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为800
11、1000m左右。(3)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。(4)干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度。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。(5)本设计采用环状网。(6)干管布置的主要方向按供水主要流向延伸。管网中输水干管到大用户如工厂、 火车站的距离要求最近。(7)管网布置必须保证供水安全可靠，尽可能布置成环状。干管尽可能布置在两侧有大用户的道路上，以减少配水管的数量。2.2设计用水量及其调节构筑物相关计算2.2.1管网设计用水量基本数据：D市城区地形平坦 ，总面积为515ha（不包括绿化和工厂面积），城镇人口密度为225cap/ha，
12、最高日综合生活用水定额120L/(capd)，用水普及率为95%，室内均有给排水卫生设备，但无淋浴设备，房屋平均层数6层。(1) 居民最高日生活用水量(包括公共设施生活用水量）Q1 ： 式中， f给水普及率，%； q最高日综合生活用水定额，m3/d； N计划人口数。(2)工业企业生产及生活用水量为Q2：(3)绿地、道路用水量Q3：绿地面积为9ha，道路面积为城市规划总面积的2%，城市规划总面积为555ha，所以道路面积为11.1ha。绿地和道路浇洒用水都以浇洒面积3L/(m2d)计算。 式中，q3a城市浇洒道路用水量定额L/(m2d)； q4a城市绿化用水量定额L/(m2d)； N3a城市最高
13、日浇洒道路面积(m2)； N3b城市最高日绿化用水面积(m2)。(4)管网漏失水量Q4：根据室外给水设计规范，管网漏失水量按居民生活用水、工业企业用水、浇洒道路和绿地用水之和的10%12%计算。这里按10%计算。(5) 未预见水量Q5：根据室外给水设计规范，未预见水量按居民生活用水、工业企业用水、浇洒道路和绿地用水、管网漏失水量之和的8%12%计算。这里按10%计算。从而可以算得最高日设计流量Qd：根据实际情况取Qd=26000m3/d2.2.2设计用水量变化规律的确定根据所给资料，绘制出日用水量曲线，见图2.2.1。图2.2.1 最高日用水量变化曲线由图并结合资料可求得：(1)时变化系数，K
14、h：(2)最高日最高时用水量：(3)通过供水管网设计计算，可以确定个供水设施的设计流量。1)若管网中不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为： 2)若管网中设置水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为： 3)水塔或高位水池的设计供水流量为： 4)水塔或高位水池的最大进水流量为： 综合实际情况，决定采用泵站和水塔供水。2.2.3清水池调节容积的计算表2.2. 1 清水池调节容积计算表小时给水 处理 供水量 (m3)供水泵站供水量(%)清水池调节容积计算(%) 水塔调节容积计算(%)设置水塔不设水塔设置水塔不设水塔014.17 2.381.81 1.79 1.79 2.36 2.36 0.57 0
15、.57 124.17 2.381.79 1.79 3.58 2.38 4.74 0.59 1.16 234.16 2.371.61 1.79 5.37 2.55 7.29 0.76 1.92 344.17 2.381.46 1.79 7.16 2.71 10.00 0.92 2.84 454.17 2.382.81 1.79 8.95 1.36 11.36 -0.43 2.41 564.16 2.374.04 1.79 10.74 0.12 11.48 -1.67 0.74 674.17 5.245.25 -1.07 9.67 -1.08 10.40 -0.01 0.73 784.17 5.2
16、45.46 -1.07 8.60 -1.29 9.11 -0.22 0.51 894.16 5.245.46 -1.08 7.52 -1.30 7.81 -0.22 0.29 9104.17 5.245.84 -1.07 6.45 -1.67 6.14 -0.60 -0.31 10114.17 5.246.46 -1.07 5.38 -2.29 3.85 -1.22 -1.53 11124.16 5.245.00 -1.08 4.30 -0.84 3.01 0.24 -1.29 12134.17 5.244.88 -1.07 3.23 -0.71 2.30 0.36 -0.93 13144.1
17、7 5.244.80 -1.07 2.16 -0.63 1.67 0.44 -0.49 14154.16 5.244.87 -1.08 1.08 -0.71 0.96 0.37 -0.12 15164.17 5.244.48 -1.07 0.01 -0.31 0.65 0.76 0.64 16174.17 5.245.47 -1.07 -1.06 -1.30 -0.65 -0.23 0.41 17184.16 5.245.47 -1.08 -2.14 -1.31 -1.96 -0.23 0.18 18194.17 5.245.06 -1.07 -3.21 -0.89 -2.85 0.18 0.
18、36 19204.17 5.245.91 -1.07 -4.28 -1.74 -4.59 -0.67 -0.31 20214.16 5.244.19 -1.08 -5.36 -0.03 -4.62 1.05 0.74 21224.17 2.383.25 1.79 -3.57 0.92 -3.70 -0.87 -0.13 22234.17 2.382.70 1.79 -1.78 1.47 -2.23 -0.32 -0.45 23244.16 2.381.93 1.78 0.00 2.23 0.00 0.45 0.00 100100100调节容积=16.10调节容积=16.10调节容积=4.37无
19、论是清水池还是水塔，调节构筑物的共同特点是调节另个流量之差，其调节容积为： (1)当管网中设置水塔时，清水池调节容积为： W=10.74-(-5.36)/10026000=4186m3/d(2) 当管网中不设置水塔时，清水池调节容积为： W=11. 48-(-4. 62)/10026000=4186m3/d(3)水塔的调节容积为：W=2. 84-(-1. 53)/10026000=1136.2m3/d2.2.4清水池和水塔容积设计清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积为：式中清水池总容积()；清水池调节容积()；消防储水量()，按2小时火灾延续时间计算；给水处理系统生产自用
20、水量()，一般取最高日用水量的5%10%，这里取5%；安全贮量()，按取整后计算。(1)调节容积(2)消防贮水量(3)给水处理系统生产用水因此，清水池总容积：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。水塔除了贮存调节用水量意外，还需贮存室内消防用水量，因此，水塔设计有效容积为：式中水塔总容积()； 水塔调节容积()； 室内消防消防储水量()，按10分钟室内消防用水量计算。(1)调节容积(2)室内消防贮水量 取整数为：2.3经济管径确定2.3.1沿线流量及节点流量(1)集中流量计算：表2.3.1 各集中用水用户-分布节点流量表节点编号用户名称用
21、水量(m3/d)用水量(L/s)(9)果品厂280050.25(7)纺织厂120021.53(19)造纸厂120021.53(16)酿造厂200035.89总和7200129.2(2)比流量：各集中节点编号见上表2.3.1 各集中用水用户分布-节点流量表，配水管长度见下表2.3.2。(3)沿线流量计算：各管段的沿线流量计算见下表：表2.3.2 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算管段或节点编号管段长度(m)管段配水长度(m)管段沿线流量(L/s)节点设计流量(L/s)集中流量沿线流量供水流量节点流量192392319.11 14.18 14.18 284384317.45 26.75 26
22、.75 38944479.25 12.65 12.65 481881816.93 18.85 18.85 57583797.85 35.17 35.17 692092019.04 16.44 16.44 775175115.55 21.5314.21 35.74 89084549.40 24.90 24.90 990990918.82 50.2510.04 60.29 109164589.48 8.80 8.80 1191991919.02 10.36 10.36 1257857811.97 22.25 22.25 133923928.11 12.32 12.32 1462062012.83
23、15.98 15.98 1580780716.71 32.83 32.83 167623817.89 35.8917.30 53.19 1772372314.97 10.79 10.79 187663837.93 22.16 22.16 1970570514.59 21.5311.40 32.93 2083583517.29 0.00 0.00 219164589.48 0.00 378.45 -378.45 2290990918.82 0.00 47.53 -47.53 239064539.38 0.00 40.58 -40.58 2458458412.09 0.00 2564864813.
24、41 0.00 2640000.00 0.00 2725100.00 0.00 2837900.00 0.00 292800.00 0.00 304800.00 0.00 合计2081616297337.36 129.2337.36 466.56 0.00 2.3.2初始分配流量 城区管网布置见图2.3.1；根据已经计算的节点流量和总设计供水流量得到出分配流量，见表2.3.3：图2.3.1 管线布置图表2.3.3 初分配流量管段编号12345678910设计流量（L/s)34.9296.620.7434.9396.619.9240.0821.8119.9240.08管段编号1112131415
25、1617181920设计流量（L/s)33.9929.0131.2881.1329.4481.1329.4417.1232.5714.59管段编号21222324252627282930设计流量（L/s)32.5814.5921.4821.7914.22205.84205.84172.3147.9240.192.3.3管径的确定根据设计资料中的要求，根据上述管段流量初分配结果，并结合考虑管网的造价和经营管理等费用，选定合适的经济流速，根据公式计算出管径，再最后确定管径。而由于最高时采用多水源供水，管网中存在供水分界线，分界线上的节点流量一般由两个水源共同供给，因此应适当放大供水分界线附近管段。
26、另外，考虑到事故时需要，连接管也应适当放大一至二级。管径确定结果见表2.3.4：表2.3.4 管径确定表管段编号12345678910设计流量（L/s)34.9296.620.7434.9396.619.9240.0821.8119.9240.08经济流速（m/s）0.60.80.60.60.80.60.70.60.60.6计算管径（mm）272 392 210 272 392 206 270 215 206 292 设计管径（mm）300400200300400200300250200300管段编号11121314151617181920设计流量（L/s)33.9929.0131.2881.
27、1329.4481.1329.4417.1232.5714.59经济流速（m/s）0.60.60.60.80.60.80.60.60.60.6计算管径（mm）269 248 258 359 250 359 250 191 263 176 设计管径（mm）300250250350250350250200250200管段编号21222324252627282930设计流量（L/s)32.5814.5921.4821.7914.22205.84205.84172.3147.9240.19经济流速（m/s）0.60.60.60.60.61110.70.7计算管径（mm）263 176 213 215
28、174 362 362 331 209 191 设计管径（mm）2502002002002005195193892592592.4管网水力计算2.4.1管网平差计算压降时采用海森威廉公式：（m = 4.87，n = 1.852，C=100）由于管线布置成两个独立的子系统，所以分别表示。根据上述管段流量初次分配以及管径确定结果，采用哈代-克罗斯法进行管网平差。管网平差结果图2.4.1、图2.4.2和表2.4.1、表2.4.2：图2.4.1 系统1管网平差结果示意图表2.4.1 系统1管网平差管长(m)管径(mm)环号管段编号s流量初分配第1次平差q(L/s)h(m)s|q|0.852q(L/s)
29、h(m)s|q|0.8529233001-1574.28 -34.92-1.15 32.95 -34.51 -1.13 32.62 8183004508.95 34.931.02 29.21 35.43 1.05 29.56 92020064123.60 19.922.92 146.65 15.22 1.78 116.63 894200-34007.07 -20.74-3.06 147.48 -20.33 -2.95 145.02 -0.27 356.29 -1.25 323.83 q=0.41 q=2.09 8434002-2129.21 -96.60 -1.70 17.64 -96.69
30、-1.71 17.65 7584005116.18 96.60 1.53 15.86 96.51 1.53 15.85 7513007467.27 40.08 1.21 30.15 40.36 1.22 30.33 818300-4508.95 -34.93 -1.02 29.21 -35.43 -1.05 29.56 0.02 92.86 0.00 93.39 q=-0.09 q=0.01 9202003-64123.60 -19.92 -2.92 146.65 -15.22 -1.78 116.63 90920094074.30 19.92 2.89 144.89 25.39 4.52 1
31、78.19 919300-11571.79 -33.99 -1.09 32.06 -28.89 -0.81 27.91 908200-84069.82 -21.81 -3.41 156.35 -16.71 -2.08 124.60 -4.53 479.95 -0.14 447.33 q=5.10 q=0.17 7513004-7467.27 -40.08 -1.21 30.15 -40.36 -1.22 30.33 916250101384.95 40.08 3.58 89.36 39.71 3.52 88.65 39225013592.68 31.28 0.97 30.96 30.91 0.
32、95 30.65 278300-12172.97 -29.01 -0.25 8.47 -29.38 -0.25 8.57 909200-94074.30 -19.92 -2.89 144.89 -25.39 -4.52 178.19 0.21 303.83 -0.31 306.05 q=-0.37 q=0.55 管长(m)管径(mm)环号管段编号第25次平差第6次平差第7次平差q(L/s)h(m)s|q|0.852q(L/s)h(m)s|q|0.8529233001-1-31.80 -0.97 30.42 -31.79 -0.97 30.41 818300436.95 1.13 30.64 3
33、6.86 1.13 30.58 920200616.63 2.09 125.72 16.53 2.07 125.12 894200-3-17.62 -2.26 128.36 -17.61 -2.26 128.29 -0.01 315.14 -0.03 314.40 q=0.01 q=0.05 8434002-2-95.50 -1.67 17.47 -95.40 -1.67 17.45 758400597.70 1.56 16.02 97.80 1.57 16.03 751300740.26 1.22 30.27 40.35 1.22 30.32 818300-4-36.95 -1.13 30.
34、64 -36.86 -1.13 30.58 -0.02 94.39 0.00 94.38 q=0.10 q=0.01 9202003-6-16.63 -2.09 125.72 -16.53 -2.07 125.12 909200925.42 4.53 178.33 25.51 4.56 178.87 919300-11-27.58 -0.74 26.83 -27.47 -0.73 26.74 908200-8-15.40 -1.79 116.22 -15.29 -1.77 115.54 -0.09 447.09 -0.01 446.27 q=0.10 q=0.01 7513004-7-40.2
35、6 -1.22 30.27 -40.35 -1.22 30.32 9162501041.00 3.73 91.09 41.01 3.74 91.12 3922501332.20 1.02 31.73 32.21 1.02 31.74 278300-12-28.09 -0.23 8.24 -28.08 -0.23 8.24 909200-9-25.42 -4.53 178.33 -25.51 -4.56 178.87 -0.01 309.40 -0.03 309.97 q= 0.01 q=0.06 图2.4.2 系统2管网平差结果示意图表2.4.2 系统2管网平差管长(m)管径(mm)环号管段编
36、号s流量初分配第1次平差q(L/s)h(m)s|q|0.852q(L/s)h(m)s|q|0.852620350514182.089781.13 1.74 21.42 83.43 1.83 21.94 723250171093.1429.44 1.60 54.23 32.62 1.93 59.19 705250-191065.924-32.57 -1.88 57.63 -33.44 -1.97 58.94 762350-16223.7942-81.13 -2.14 26.33 -78.83 -2.03 25.70 -0.68 159.61 -0.24 165.76 q=2.30 q=0.77 8072506151220.14329.44 1.78 60.53 28.55 1.68 58.97 766200183433.34817.12 1.84 107.32 16.23 1.66 102.55 835200-203742.619-14.59 -1.49 102.08 -20.99 -2.92 139.18 723250-171093.14-29.44 -1.60 54.23 -32.62 -1.93 59.19 0.53 324.15 -1.50 359.89 q=-0.89 q=2.26 7052507191065.924