给水管网设计计算
第三讲 给水管网设计计算与案例
3.3 输配水管网计算
由于实际管网的复杂性，加上情况在不断的变 化，例如流量在不断增加，管网逐步扩展，诸 多经济指标如水管价格、电费等也随时变化， 要从理论上计算管网造价和年管理费用相当复 杂且有一定难度时可采用经济流速。
3.3 输配水管网计算
五、水头损失计算 管（渠）道流量、流速和管径确定以后，即能进行 管段的水头损失计算。管渠总水头损失，一般可按下 式计算： hz=hy+hj
3.3 输配水管网计算
三、管段计算流量
沿线分配的流量，实
沿 线 流 量
际情况复杂，理论计
算采用：长度比流量、 面积比流量
无 性 扩 增
从沿线流量折算得出 的并且假设是在节点 集中流出的流量
管网图上各节点的流量包括由沿线流量折算的 节点流量和大用户的集中流量
3.3 输配水管网计算
四、沿线流量、节点流量计算实例 例题 某城市最高时总用水量为440L/s，其中集中工业用水量为 120L/s，分别在节点4、5集中出流50L/s。各管段长度（m）和节 点编号如图3.5所示。管段1-2、2-3、4-5、5-6为一侧供水，其余 为双侧供水。试求：（1）比流量；（2）各管段的沿线流量；（3） 各节点流量。
3.3 输配水管网计算
沿程水头损失计算公式的一般形式
上述沿程水头损失计算公式可转划为一般指数形式：
式中 k，b，c—指数公式参数，海曾—威廉公式和曼宁 公式的参数见表； α— 比阻，即单位长度管长的摩阻系数； q—流量，m³ /s； s—摩阻系数； l—管长，m； d—管道计算内径，m。
3.3 输配水管网计算
3.3 输配水管网计算
解：配水干管计算总长度
（1）配水干管比流量 （2）沿线流量（见下表）
管网计算步骤
管段设计流量分配计算
• 管段设计流量是确定管段直径的主要依据。
• 求得节点流量后，就可以根据节点流量连 续性方程，进行管网的流量分配，分配到 各管段的流量已经包括了沿线流量和转输 流量。
1、 单水源树状网
树状管网的管段流量具有唯一性，每一管段的计算 流量等于该管段后面各节点流量和大用户集中用水 量之和。 8 5
8 5 27 4 33 6 26 6 2 7 7 5 14 6 6 3 3 5
泵站
77 34
3 12
4
2 2
17
5
4
2、环状网
环状管网满足连续性条件的流量分配方 案可以有无数多种。
134 59 57 33 30 17 58 14 12 13 19 14 11 60 19 24 8 10 18 5 9 12 27 24 12 9 7 6 5 8 10 15
某城镇管网各管段最高日最高时沿线流量
管段编号 水厂－3 1-2 1-4 2-5 4-5 2-3 3-6 5-6 4-7 6-8 7-8 8-9 合计 管段长度(m) 管段计算长度(m) 沿线流量(L/s) 620 490 880 890 520 530 920 540 640 580 710 560 － 490 880 890 520 530 920 540 640 580×0.5 710 560×0.5 6690 － 5.39 9.68 9.79 5.72 5.83 10.13 5.94 7.04 3.19 7.81 3.08 73.60
管径 （mm） D=100～400 D≥400 平均经济流速 （m/s） 0.6～0.9 0.9～1.4
例6.5 某给水管网如图所示，节点设计流量、管段长度、管段 设计流量等数据也标注于图中。 求：设计管段直径； H =12.00
第6章给水管网的设计计算
ql
qx
qt
1 ql
q
L
ql
qt
ql
L
dx
ql qt
x
qt
qx
qt
ql
L L
x
ql
L L
x
qt / ql
dh
dx qx2
dx
ql2
L L
x
2
h
L 0
dh
L
ql
2
2
1 3
hij
Hi
H
j
L d
2
2g
8
2D5g
LQ 2
LQ2 SQ2
6.2 管网图形及简化
➢管网计算中，城市管网现状核算、现有管网扩建计 算最为常见。
➢除新设计管网，定线和计算仅限于干管，对改建和 扩建管网往往适当简化，保留主要干管，略去次要、 水力条件影响较小的管线。
➢管网图形简化是在保证计算结果接近实际情况的前 提下对管线进行的简化，这样能减轻计算工作量。
节点：有集中流量进出、管道合并或 环：起点与终点重合的管线 分叉以及边界条件发生变化的地点
忽略：管网中主要起联络作 用的管段，由于正常运行时 流量很小，对水力条件影响 很小，计算时可忽略。
分解
忽略
管段合并：长度近似相等、 彼此几乎平行且相距很近的 两条管段计算时可合并。
节点合并：距离很近的两个节 点计算时可视为一个节点。
管网图形及简化
经分解、合并和省略 等，管网由原来42个
环减少到21环。
使环状网某些管段流量为零，即将环状网改成树状 网，才能得到最经济的流量分配，但树状网并不能 保证可靠供水。
环状网流量分配时，应同时照顾经济性和可靠性。
给水排水管网课程设计说明书及计算书
前言水是人类生活、工农业生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。
特别是在近代历史中，随着人类居住和生产的程式化进程，给水排水工程已经发展成为城市建设和工业生产的重要基础设施，成为人类生命健康安全和工农业科技与生产发展的基础保障。
给水排水系统是为人们的生活、生产、和消防提供用水和排除废水的设施的总称。
它是人类文明进步和城市化聚集居住的产物，是现代化城市最重要的基础设施之一，是城市社会文明、经济发展和现代化水平的重要标志。
尤其是在面临全球水资源极其缺乏的今天，给排水管网的作用显得尤为重要。
由于城市给排水系统在新的时期赋予了新的内涵，与人们的生产和生活息息相关。
看似平凡的规划设计却有着不平凡的现实意义，在满足规范和其它技术要求的条件下，根据城市的具体情况，科学规划设计城市给排水管网系统是一个非常重要的课题。
课程设计是学习计划的一个重要的实践性学习环节，是对前期所学基础理论、基本技能及专业知识的综合应用。
通过课程设计调动了我们学习的积极性和主动性，培养我们分析和解决实际问题的能力，为我们走向实际工作岗位，走向社会打下良好的基础。
本设计为玉树囊谦县香达镇给排水管道工程设计。
整个设计包括三大部分:给水管网设计、排水管网设计。
给水管网的设计主要包括管网的定线、流量的设计计算、清水池容积的确定、管网的水力计算、管网平差和消防校核。
排水管网设计主要包括排水管网定线、设计流量计算和设计水力计算。
目录第一章设计任务书 (4)第二章给水管网设计说明与计算 (6)2.1给水管网的设计说明 (6)2.1.1 给水系统的类型 (6)2.1.2 给水管网布置的影响因素 (6)2.1.3 管网系统布置原则 (7)2.1.4 配水管网布置 (7)2.2给水管网设计计算 (8)2.2.1 设计用水量的组成 (8)2.2.2 设计用水量的计算 (8)2.2.3 管网水力计算 (12)2.3二级泵站的设计 (20)2.3.1 水泵选型的原则 (20)2.3.2 二级泵站流量计算 (21)2.3.3二级泵站扬程的确定 (21)2.3.4 水泵校核 (22)第三章排水管网设计说明与计算 (23)3.1排水系统的体制及其选择 (23)3.2排水系统的布置形式 (24)3.3污水管网的布置 (24)3.4污水管道系统的设计 (24)3.4.1 污水管道的定线 (24)3.4.2 控制点的确定 (25)3.4.3 污水管道系统设计参数 (25)3.4.4 污水管道上的主要构筑物 (26)3.5污水管道系统水力计算 (27)3.5.1 污水流量的计算 (27)3.5.2 集中流量计算 (27)3.5.3 污水干管设计流量计算 (27)3.5.4 污水管道水力计算 (29)3.6管道平面图及剖面图的绘制 (31)3.6.1 管道平面图的绘制 (34)3.6.2 管道剖面图的绘制 (35)结论 (35)总结与体会 (36)参考文献 (37)第一章设计任务书一、设计题目囊谦县香达镇给水排水管网工程设计。
给水管网设计与计算(2)
则水泵扬程应为： Hp=41.35+1.63，取43m； 按2台水泵并联工作，单台水泵流量为： Qp=194.35/2=97.2(m/s)=349.8（t/h)，取350t/h。 查水泵样本，选型。
总结：给水管网设计和计算的步骤
（1）管网定线 （2）计算干管的总长度 （3）计算干管的比流量 （4）计算干管的沿线流量 （5）计算干管的节点流量 （6）定出各管段的计算流量 树状网：管段流量等于其后管段各节点流量和 环状网：根据一定原则先人为拟定
63.69 2.5 0.9 2.24 0.32 0.97
3、确定控制点
假定节点（8）为控制点，根据管段能量方程求出其他节点 水头和自由水压。 H8 H7 H4 H6 H3 H2
H1=12.00 （1）清水池 泵站 [1]320 （2） [2]650 （3） [3]550 [4]270 （4）
水塔（5）
qs Qq l
ql qs l
Qt 0.5 ql Q集中
（7）根据计算流量和经济流速，选取各管段的管径 （8）根据流量和管径计算各管段压降(环状网中已和 流量同步计算）
树状网：根据流量直径计算压降。 环状网：若各环内水头损失代数和（闭合差）超过规定值，进 行水力平差，对流量进行调整，使各个环的闭合差达到规定的 允许范围内。
2 600 0 300 1
15 0
250
水泵
450 4
0 23
650 5
190
8 6 205 7
解： 1．比流量 管线总长度：ΣL＝2425m，其中水塔到节点0的管 段两侧无用户不计入。 比流量： (93.75－6.94)÷2425＝0.0358L/s
2．沿线流量：
管段 0～ 1 1～ 2 2～ 3 1～ 4 4～ 8 4～ 5 5～ 6 6～ 7 合计 管段长度（m） 300 150 250 450 650 230 190 205 2425 沿线流量（L/s） 300×0.0358＝10.74 150×0.0358＝5.37 250×0.0358＝8.95 450×0.0358＝16.11 650×0.0358＝23.27 230×0.0358＝8.23 190×0.0358＝6.80 205×0.0358＝7.34 86.81
给水管网计算
一、用水量计算1 最高日用水量1．1最高日生活用水量基本数据：由原始资料知该城市位于二分区,在设计年限内人口数6.0万,查《室外给水设计规范》（GB 50013-2006）可知该城市为中小城市。
最高日综合活用水定额生：150～240 L/（cap•d）。
根据资料显示人口数，选取q=240 L/（cap•d）。
城市的未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的20%计算。
=∑qNf/1000根据公式 Q1―—城市最高日生活用水，m³／d；Q1q――城市最高综合生活用水量定额，取240 L/（cap•d）；Ｎ――城市设计年限内计划用水人口数（cap）；f――城市自来水普及率，采用f=100%则该城市最高日生活用水量为：=（240×6.0×104×100%）/1000=14400 m³/d=166.67 L/sQ11．2工业企业职工的生活用水和沐浴用水量工业企业职工的生活用水量和淋浴用水量，可按《工业企业设计卫生标准》确定。
选取如下数据：职工生活用水量：冷车间按每人每班25升计，热车间按每人每班35升计；职工淋浴用水量：均按每人每班50升计。
则企业甲职工的生活用水和沐浴用水量为：=(25×3×1200+35×3×900)/1000+(50×600×3)/1000=274.50 m³/d Q21企业乙职工的生活用水和沐浴用水量为：=(25×2×1000+35×2×800)/1000+(50×800×2)/1000=239.00 m³/d Q22所以工业企业职工的生活用水和沐浴用水量为：=274.50+239.00=513.5 m³/d =5.94 L/sQ21．3浇洒道路大面积绿化所需的水量洒道路用水量为每平方米路面每次1-1.5L，大面积绿化用水量可采用1.5-2.0L/(d·m²)。
第六章给水管网设计与计算
表5-1 某城镇管网各管段最高日最高时沿线流量
管段编号 管段长度(m) 管段计算长度(m) 沿线流量(L/s)
水厂－3
620
－
－
1-2
490
490
5.39
1-4
880
880
9.68
2-5
890
890
9.79
4-5
520
520
5.72
2-3
530
530
5.83
3-6
920
920
10.13
5-6
540
540
5.94
4-7
640
640
7.04
6-8
580
580×0.5
3.19
7-8
710
710
7.81
8-9
560
560×0.5
3.08
合计
6690
73.60
表5-2 某城镇管网最高日最高时各节点流量
节点编号 1 2 3 4
连接管段编号 1-2,1-4
1-2,2-3,2-5 2-3,3-6,水厂-3
(3)顺主要供水方向延伸的几条平行干管所分配的计算 流量应大致接近；
(4)每一节点满足进、出流量平衡。
例6.4 p132
管段直径设计
管径和设计流量的关系：
q Av D2 v
4 D 4q
v
D－管段直径，m； q －管段流量，m3/s； v －流速，m/s； A －水管断面积，m3。
确定管径必须先选定设计流速。
/
42.8 47.1 46
5
6
7
8
32.2 18.3 17.3 17.5
给水管网水力计算方法步骤
给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。
2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。
3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。
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假定水量沿管网长度均匀流出。管线单位长度上的配水流量，称 为长度比流量，记作qs。
3
第6章 给水管网的设计计算
6.3管段设计流量计算
6.3.1沿线流量
0.5 (600 600 600) 3 800 600 500
4400 ( m)
2．配水干管比流 量
qcb
Qh
qi l
260 120 4400
0.03182 l / s m
绿地
Q=260L/s 17.50
1
600 5
7.95 7
居住区
27.05 600 6
500
30.22
居住区 居住区 居住区 居住区
140.00
集中 流量 (L/s)
40 40 40
节点总 流量 (L/s)
17.50 57.50 62.28 57.50 27.05 30.22
节 点
节点连的管段
1 1-2 , 1-5 2 1-2 , 2-3 3 2-3 , 3-4 , 3-5 4 3-4 , 4-6 5 1-5 , 3-5 , 5-6 6 4-6 , 5-6 , 7-6 7 6-7
合 计
节 点 流 量(L/s)
0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(9.55+9.55+25.45)=22.28 0.5(25.45+9.55)=17.50 0.5(9.55+25.45+19.09)=27.05 0.5(25.45+19.09+15.91)=30.22 0.5(15.91)=7.95
800 800 600 500
4400
比流量 (L/s.m) 0.03182
沿线流量 (L/s)
25.45 9.55 9.55 9.55 25.45 25.45 19.09 15.91
140.00
10
4．节点流第量6计章算：给水管Q网j 的0.设5计qy计 q算i (l / s)
各管段节点流量计算
第6章 给水管网的设计计算
6.1给水系统的流量关系
给水管网设计计算任务：在最高时用水情况下，计算各管段的流量； 确定各管段的管径和水头损失；确定水泵的扬程和水塔的高度，并 在特殊情况下，对管网管径和水泵扬程进行校核。
管网计算会遇到两类课题： 1.管网设计计算（最高时）--第一类课题 1.1供水起点水压未知 1.2供水起点水压满足用户要求 2.管网复核计算（消防时、事故时及最大转输时等）--第二类课题
qs
Q
Qi L
l / sm
式中 Qh — —管网总用水量，l / s；
Qi — —管网中大用水户集中流量（最高日最高时用水量）
的总和，l / s；
双侧配水：取管道实长
L — —配水干管计算总长度，m。单侧配水：取管道实长的一半
不配水：计算长度为零
则每一计算管段沿线流量记作qy为：
qy qS li ( l / s) 式中 li — —该管段的计算长度，m。
800
800
800
57.5
62.28
57.5
2
600
工厂
3
600
工厂
4
9
3．沿线流第量6章： 给水q管y 网qcb的li设计(l / s计) 算
各管段沿线流量计算
管段编号
1-2 2-3 3-4 1-5 3-5 4-6 5-6 6-7
合计
管段计算总长度 （m）
800 0.5×600=300
0.5×600=300 0.5×600=300
4
第6章 给水管网的设计计算
6.3管段设计流量计算
6.3.1沿线流量
2.面积比流量
假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配 水流量，称为面积比流量，记作qA。
qA
Q
Qi A
l / sm2
式 A — —需沿线配水的供水面积总和，m2。
则每一计算管段沿线流量记作qy为：
qy qA Ai ( l / s)绿地 居住区
1
600 5
600 6
居住区 居住区 居住区 居住区
800
800
800
2
600
工厂
3
600
工厂
4
8
解：1．配水第干6章管计算给总水长管度网的设计计算
L 0.5L15 0.5L23 0.5L34 L12 L35 L46 L67 L56
3）同一管网，比流量的大小随用水量变化而变化。各种工况下需分别 计算。
6
第6章 给水管网的设计计算
6.3管段设计流量计算
6.3.2节点流量
管网中任一管段的流量
沿线流量qy：变化的 转输流量qzs：不变
总量变化，难以确定管 径和水头损失
简化
化渐变流为均匀流，以变化的沿线流量折算为管段两端的节点流量 折算流量qif=qzs+qi=qzs+αqy=qzs+0.5qy
式中 Ai — —该管段负担的供水面积，m2。
5
第6章 给水管网的设计计算
注意：
1）面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响， 计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管 分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。
2）当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量 应分别计算。
节点流量
7
第6章 给水管网的设计计算
【例题】某城市最高时总用水量为260L/s，其中集中供应的工业用水
量120 L/s（分别在节点2、3、4集中出流40 L/s）。各管段长度
（单位为m）和节点编号见图。管段1-5、2-3、3-4为一侧供水，
其余为双侧供水。试求：（1）比流量；（2）各管段的沿线7.9流5 量；
6.2.2管网图形的简化
简化方法
分解：只有一条管线连接的两个管网；两条管线连接的 分支管网，且在官网的末端，流量和方向已知。分 别计算
合并：管径较小、相互平行且靠近的管线；管线交叉点很 近可合并
省略：水力条件影响较小的管线（管径较小）
2
第6章 给水管网的设计计算
6.3管段设计流量计算
6.3.1沿线流量
最高时用水量 新建管网
管径 水头损失 水泵扬程 水塔高度
消防 最大转输 事故
校核由最高时流量 确定的管径、水泵 能否满足上述最不 利情况下的要求
1
第6章 给水管网的设计计算
6.2管网图形的性质与简化
6.2.1管网图形的性质
给水管网是由管段和节点构成的有向图，节点包括:1.配水水源点2. 不同管径或不同材质的交界点3.管网中管段的交汇点或集中向大 用户供水的点