给水工程课程设计说明书

四川大学给水课程设计说明

学院：建筑与环境学院

专业：给水排水工程

姓名：吴晓

学号： 0943052027

指导老师：付垚

完成时间： 2011.11.24

一、设计任务及原始资料

原始资料：

1、城市总平面图一张，比例1：6000。

2、城市居区面积见总平面图。近期规划人口密度：520人/公顷。

给水人口普及率为100%。

3、居住建筑为一、二、三、四、五层混合建筑。

4、居住区卫生设备情况：室内有给水设备和淋浴设备。

5、由城市给水管网供水的工厂为造纸厂，生产能力为3T/d（每T纸用水

量为250 m3），该厂按三班制工作每班人数300人，每班淋浴人数为25%。该厂建筑耐火等级为三级。厂房火灾危险性为丙级，最大建筑物体积为4000m3。

6、由城市管网供水的铁路车站用水量为600m3/d。

7、医院有200个病床，有盥洗室和浴室。

8、浇洒道路及绿地用水量考虑150m3/d。

9、未预见用水及管漏水系数k=1.2。

10、城市位于四川省内，土壤为砂质粘土，无地下水，冰冻不考虑。

设计任务及要求：

根据上述资料，设计该城市给水管网。具体要求：

1、进行设计计算。

①计算各种用水量，编制该城市逐时合并用水表。

②进行管网定线布置，确定水厂及水塔的位置。

③拟定管网工作制度，确定计算管网的几种情况，进行管网水力计算。

④确定水塔高度及二级泵站扬程。

⑤计算管网各节点的自由水压，检查是否满足用户对水压的要求。

2、编写设计计算与说明书一份。

根据设计原始资料，各项设计计算过程以及设计中的体会编写设计说明说一份。

3、绘制下列设计图纸各一张。

①城市给水管网平面布置图

②干管水力坡线图

③管网节点布置图

④最高用水时管网的等水压线

二、设计计算

（一）用水量计算

1、城市居民生活用水量

（1）确定城市计划人口及给水人口数

经过的设计图的分区测量，得到居民区的图上总面积为83957.5mm2，由比例尺1：6000，可计算

总面积=83957.5×6000×6000÷1000000÷10000=302.247公顷因近期规划人口密度为520人/公顷，给水人口普及率为100%，可计算给水人口数=302.247×520×100%=157168人

（2）确定用水量标准

为了确保供水，并考虑流动人口，未来发展等诸多因素计算为16万人。根据《室外给水设计规范》，由于人口数量不满50万，属于中小城市，位于四川，所以属于一区。所以最高日居民生活用水定额为140~230L/cap.d，这里取200 L/cap.d，所以城市居民生活用水量：

Q1=200×160000÷1000=32000m3/d

居住区24小时用水量变化参照教材表3—1采用。

2、工厂用水量

（1）生产用水量

由原始资料，造纸厂生产能力为3T/d，每T纸用水量为250m3，所以

生产用水量=3×250=750 m3/d

生产用水量24小时用水变化参见指示书的附录2。

（2）职工生活用水量及淋浴用水量

由附录1，员工生活用水量一般可采用25~35升/人/班，时变化系数为2.5~3.0。这里取30升/人/班。员工淋浴用水量一般可采用40~ 60升/人/班，其延续时间为1小时。这里取50升/人/班。所以

职工生活用水量=300×30×3÷1000=27 m3/d

淋浴用水量=300×25%×50×3÷1000=11.25 m3/d

生活用水设计为24小时均匀用水，淋浴时间设计为0~1点，8~9点，16~17点。

所以工厂用水量

Q2=750+27+11.25=788.25 m3/d

3、公共建筑用水量

本设计考虑医院一个，用水量标准按《建筑给排水设计规范》GBJ15—88选用，医院的用水量定额为100-200L/床.日，时变化系数为 2.5~2.2，这里取150 L/床.日。因医院用水量不大，用水比较均匀，选取24小时均匀供水。用水量：

Q3=150×200÷1000=30 m3/d，考虑盥洗室和浴室用水，设计Q3=40 m3/d

4、消防用水量

（1）室外消防用水量

按照《建筑防火设计规范》，因人口为16万，取同时发生火灾次数为2次，一次灭火用水量为45l/s。火灾延续时间按2小时算。

室外消防用水量=2×45×3600×2÷1000=648 m3/d

（2）工厂消防用水量

由原始资料，厂建筑物耐火等级为三级，厂房火灾危险性为丙级，最大建筑物体积为4000 m3。根据《建筑物的室外消火栓用水量》表，一次灭火用水量为30l/s，根据《同一时间内的火灾次数表》，同一时间内的火灾次数取1次。火灾延续时间按2小时算。

工厂消防用水量=30×3600×2÷1000=216 m3/d

消防用水量应取2者的较大值，所以消防用水量Q4为648 m3/d。消防用水量不计算在城市最高日用水量内。

5、火车站用水量

由原始资料，火车站用水量Q5为600 m3/d，假定24小时均匀供水。

6、浇洒道路及绿化用水量

由原始资料，浇洒道路及绿化用水量Q6考虑150 m3/d，假定早晚各集中一次。分别在6~7点和18~19点。

由原始资料，未遇见用水及管网漏水系数k=1.2。

所以，最高日用水量：

Q d=1.2×（Q1+ Q2+ Q3+ Q5+ Q6）=40293.9 m3/d

未遇见用水量=0.2×（Q1+ Q2+ Q3+ Q5+ Q6）=6715.65 m3/d 由上述计算，可以编制城市各用户逐时用水量合并计算表。

由表可知，最高日最大时用水量为8~9点的Q h =2231.535 m3/d。最高日平均时用水量= Q d/24=1678.9125 m3/d

所以K h=2231.535/ Q d=1.33

城市各用户逐时用水量合并计算表

（二）二泵站供水方案设计及清水池、水塔容积计算

1、二泵站供水方案设计

由于城市人口很多，用水量大，所以考虑不设计水塔，这时二级泵站的供水量等于用水量。

2、清水池容积计算

清水池调节容积计算表

清水池中除了贮存调节用水量之外，还应贮存消防用水和水厂内冲洗滤池等水厂自用水，因此清水池的有效容积等于：

W=W1+W2+W3+W4

式中：

W1：调节容积（米3）。

W2：消防贮水容积（米3）。

W3：净水构筑物冲洗用水及其他厂用水的调节水量（米3），根据水厂的生产工艺确定，本设计可取W3=200~300米3。这里取W3=250米3。

W4：安全贮水容积（米3），为避免清水池抽空，威胁供水安全，吃水池可保留一定水深的容量作为安全储量，本设计可取W4=0.1 W1米3。

W1= Q d×14.40%=5802.3米3

W2=Q4=648米3

W3=250米3

W4=0.1 W1=580.2米3

所以W=W1+W2+W3+W4=7280.5米3

城市用水量变化曲线

（三）管网定线

管网定线的基本原则是：

1.、干管应通过两侧负荷较大的用水区，并以最短的距离向用户供水。

2、靠近道路、公路、以便于施工管理。

3、有利于发展，有条件考虑分期修建的可能。

4、干管尽量在高地布置，使管道内压力较小，而配水管内压力则更高些。

5、注意与其它管道交叉时平面与立面相隔间距的规定于要求。

根据基本原则，选取如图所示的定线方案，把水厂设置在河流主流的上游，保证水量的充足和水源的尽可能清洁无污染，同时将水厂布置在南岸，因南岸部分城市区域广用水量大，可以节省管道费用，管网把城市分为五个环，环状管网更能保证供水的可靠性，连接两岸的管道从左边的桥上过，为了节省费用不选择两座桥都通过，为了可靠采用并联供水，把城市分为南北两区。

管网定线图

上面的2个环为北区，下面3个环为南区。

（四）管网水力计算

1、确定管网的计算工况

由于没设置水塔，所以此部分忽略。

2、根据每种计算情况确定水塔、水泵的供水量及每一管段的计算流量（1）求比流量q s（本设计按长度比流量计算）

q s=（Q h—∑q）/∑l

假设南区的比流量为q s1，北区的比流量为q s2。

由前面表中可知Q h =2231.535 m3/h=619.871 L/s

∑q为火车站和工厂用水，即∑q=788.25+600=1388.25 m3/d=16.068 L/s 由前面面积计算可知，南区占总面积约为0.568。

∑l1=5865

所以南区比流量q s1=（Q h—∑q）×0.568÷∑l1=0.0585 L/（s·m）

∑l2=4215

北区比流量q s2=（Q h—∑q）×（1—0.568）÷∑l2=0.0619 L/（s·m）（2）求沿线流量q l

根据比流量q s和各管段的计算长度，可算出各管段的沿线流量：

q l=q s l

沿线流量的计算如下表所示：

南区沿线流量计算表

北区沿线流量计算表

（3）求节点流量q i

各节点流量q i等于连接在该节点上所有管段沿线流量之和的一半。

即q i=0.5∑q l

节点9应加上工厂流量，节点14应加上火车站流量。

由城市各用户逐时用水量合并计算表，

工厂流量最大时流量=（5.4+40.5+1.125+3.75）×1000÷3600=14.104 L/s 火车站为均匀供水，流量=600×1000÷3600÷24=6.944 L/s

节点流量计算如下表所示：

节点流量计算表

3.管网水力计算

本设计方案选用的环状管网，水力计算按下列步骤进行：

（1）流量分配

先确定城市的主要供水流向，然后拟定各管段的流向，根据最高日最大

时水泵及水塔的供水量以及管网各节点流量（包括大用户的集中流量），按节点流量连续性条件q i+∑q ij=0，对个管段进行初步的流量分配。

南区的管网简化图以及初分流量如下图所示（从左到右一次为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ环）：

北区的管网简化图以及初分流量如下图所示（从左到右依次为Ⅳ，Ⅴ环）：

（2）管网平差

通过平差软件对上面的初分流量进行管网平差，所得的结果如下：

南区管网平差结果如下表：

初步分配（最高用水时）

最终平差结果

北区管网平差结果如下表：

初步分配（最高用水时）

最终平差结果

（五）确定水塔高度、二泵站扬程及管网各节点的水压

1、确定水塔高度、二泵站扬程

水塔高度：

由于本设计未设置水塔，故省略

二泵站扬程：

经过计算，得知南区的控制点为9，北区的控制点为13。

由规定，当按建筑层数确定生活饮用水管网上的最小服务水头时：一层为10米，二层为12米，二层以上每增高一层增加4米。由原始资料，居住区最高为5层，所以服务水头=12+3×4=24米，由管网平差所得的各断水头损失，以及地面上各点的标高（水厂为190.5m），可计算：

南区二泵站扬程=24+（192.7-190.5）+1.23462+0.93451+2.12746

+0.45179+0.52644+1.610+0.142

=33.22982m

根据选泵参考特性曲线选取12Sh-13型离心泵。

北区二泵站扬程=24+（193.4-190.5）+2.50977+1.40939+0.558

+1.610

=32.98716m

根据选泵参考特性曲线选取12Sh-13型离心泵。

因为型号相同，所以可以共用泵，总共选取两台，一台备用。

2、计算干管各节点上的实际自由水头

通过控制点的水头为24m，推算出其他各点的水头，列出下表：

节点自由水头计算

3、消防校核

消防校核即在控制点加上消防用水量，然后初分流量平差。

由前面计算可知，消防用水量Q4为648 m3/d即90L/s，南北区各加45L/s。南区消防校核：

初步分配

最终平差结果

北区消防校核：

初步分配

最终平差结果

水力坡线图见坐标纸上。

三、设计体会及必要说明

必要说明：

1、本设计所有管材均为球墨铸铁管。

2、金属管埋深不小于0.7m。

3、管道接口方法见图纸上。

设计体会：

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了给水工程的相关知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过仔细思考，认真检查，和同学讨论终于找出了原因并解决，通过动手使我们对知识掌握更加牢固并学会运用于实际。