给水管网计算
给排水-----给水管网计算
给水管网管径计算 给水管网水力计算
给水管网管径计算
基本公式
4Q R V
沿线流量：供 给管段两侧用 户所需流量。
传输流量：给 水管中流向下 一管段，没有 在本管段被用 户取用的流量。
集中流量：给 水管网中用大 用户的用水量
比流量：将扣除了集 中流量后的用水量， 均匀分布在干管（用 水面积）上，所得到 的单位长度（面积） 上的流量，分别称为 长度比流量和面积比 流量。
城市工程系统规划基础资料
自然环境资料 气象、水文、地质资料 城市基本情况 现状经济、人口、用地、城市布局、
城市环境资料
城市规划资料
城市性质、人口规模和分布、用地 布局、 道路网和各类设施规划分布状况
分区或详规地块相应资料
城市给水工程资料
1. 城市水源资料
(1)城市水资源分布图 , 城市水资源分布状况 , 可利用的地下水、 地表水资源量与开发条件。 (2) 城市及周围的水库设计容量、死库容量、总蓄水量。 (3) 城市现有的引水工程分布、规模、运行状况。 (4)城市取水口的位置、取水条件、原水水质状况。
qL2 qL1 qn qL4 qL3
把沿线流量转换为节点流量后，每条管段所通过的流量，即
为其计算流量。对于树状管网，管段上的流量为其后所有节 点流量与集中流量的和。
q5 Q1~2=q2+q3+q4 Q0~1=q1+q2+q3+q4+q5+q6 0 1 2 q2 q3 q6
q1 q4
流速的确定
为简化计算，假定用 水量均匀分布，并且 用户从管道节点处取 水。
节点流量：由沿线 流量计算得出的， 假定从节点被用户 从管段取用的水流 量。
11-3给水管网的水力计算
v
求定管径。
流速：（1）干管、立管流速：0.8~1.0m/s；
（2）支管流速：0.6～0.8m/s。 （3）消火栓系统给水管道内水流速度不宜大 于2.5m/s。 （4）自动喷水系统给水管道内水流速度不宜 大于5.0m/s。
三、管网水头损失的计算 (1) 沿程水头损失 hl ＝ i L 式中： hl——管段的沿程水头损失，kPa； L——计算管段长度，m； i－管道单位长度的水头损失,kPa/m。 (2) 局部水头损失
式中：U0——生活给水配水管道的最大用水时卫生器具 给水当量平均出流概率（％） q0——最高日用水定额（升/人· 日）按表11－3取用； m——每户用水人数（人） Kh——小时时变化系数按表11－3取用 Ng——每户设置的卫生器具给水当量数； 0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量（l/s）。 使用该公式时应注意：q0应按当地实际使用情况，正确 选定；各建筑物的卫生器具给水当量最大用水时的平均 出流概率参考值见表 11－7。
∴ H =123.0 + 77.2 + 11.8 +15.0 = 227.0 kPa 市政管网供水压力为310kPa > 室内给水所需的压力 227.0 kPa,可以满足1~3层的供水要求。
附图1 1～3层给水管网水力计算用图
一、图纸组成
（一）设计说明及设备材料表 凡是图纸中无法表达或表达不清楚的而又必须为 施工技术人员所了解的内容，均应用文字说明。包括: • 所用的尺寸单位 • 施工时的质量要求 • 采用材料、设备的型号、规格 • 某些施工做法及设计图中采用标准图集的名称 为了使施工准备的材料和设备符合设计要求，便 于备料和进行概预算的编制，设计人员还需编制主要 设备材料明细表，施工图中涉及的主要设备、管材、 阀门、仪表等均应一一列入表中。 返回
给排水管网水力计算方法
给排水管网水力计算方法在给排水工程中，水力计算是非常重要的环节，特别是在设计给排水管网时。
给排水管网的水力计算涉及到流量、压力、速度等多个参数，需要综合考虑。
本文将介绍给排水管网水力计算的方法和步骤。
1. 给排水管网的定义给排水管网是建筑物内或城市管道系统中，传输水、废水的管道和相关附件的总称。
它由供水管网和排水管网组成。
供水管网主要是将清水输送给用户，而排水管网则主要负责排出污水和废水。
2. 给排水管网水力计算的目的在给排水管网水力计算中，主要是要计算出管道内的流量、速度和压力等参数。
这些参数可以帮助我们评估管道的输送能力，确定合适的管道规格和数量，保证给排水系统的正常运行。
3. 给排水管网水力计算的方法给排水管网水力计算一般采用以下两种方法：3.1 简化方法简化方法是指在管道的水力计算中，忽略管道的一些细节，按照一定的模型进行简化。
这种方法适用于一些简单的给排水管网，如单管计算、梯级计算等。
3.2 完整计算方法完整计算方法是指在管道的水力计算中，考虑管道的各种细节因素，包括流体的黏度、管道的弯头、三通、泵站等，以及管道长度、直径等因素。
这种方法适用于复杂的给排水管网，如城市供水、排水系统等。
4. 给排水管网水力计算步骤在进行给排水管网水力计算时，需要遵循以下步骤：4.1 确定管道参数管道参数包括管道长度、直径、材质、壁厚等。
这些参数将影响到管道的流量和阻力。
因此，在进行水力计算之前，需要准确地确定这些参数。
4.2 计算流量流量是指单位时间内通过管道横截面的液体体积。
在给排水管网水力计算中，通常是根据需求流量来计算，因此需要首先确定需求流量。
在确定需求流量后，可以根据流量公式计算出流量大小。
4.3 确定管道阻力管道阻力是指管道内液体流动时，流体与管道壁之间产生的阻力。
在给排水管网水力计算中，需要根据管道直径、材质和流量等参数来计算管道的阻力。
4.4 计算管道压力管道压力是指管道中液体的压强大小。
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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（3）高浊度原水
可将预沉淀部分建在取水构筑物处，主体 净水处理构筑物部分设在靠近用水区附近。
（4）地下水为水源
不需设置净水构筑物，水厂（清水池、加 氯间、配水泵房）一般设在用水区附近。
二）局部水头损失
沿程水头损失的5%～10%计算
给水厂的设计
一、水厂的厂址选择
1、给水厂位置的设置方式 （1）取水点与用水区较近的情况 净水设施一般与取水构筑物（一泵房）建
在一起，原水经净化后，再通过配水泵房 （二泵房）把自来水送入输配水管网送至 用户。
（2）取水点与用水区较远的情况
方案一：净水厂建在靠近用水区的地方， 原水用取水泵房抽取后，用输水管将原水 送到净水厂，处理后在用配水泵房（二泵 房）把自来水输入配水管。
为节约用地，可考虑在平流式沉淀池下面建清水池、泵房 地上部分建变电配电室、滤池控制间上建反冲洗水箱等
北方地区还要考虑防冻问题等
2、水厂高程布置原则
应充分利用原有地形坡度，减少施工的土 方量
在水处理工艺流程中，各构筑物之间的水 流应为重力流。流程中前后构筑物间的水 面高程设置应考虑构筑物各部分水头损失 之和。连接管应按正常流量计算，并按超 载流量进行校核，适当选用较大尺寸
设计变更部分（对照初步设计的变更内容、原因、 依据等）
施工安装注意事项一质量验收要求 运转管理注意事项
施工设计的图纸范围与初步设计形似，但 要求更为详细确切，需增加：各构建筑物 的平、剖面图、局部详图、管渠纵断面图、 配筋图、安装图、接线图、布置图等，以 及非标设备的总装图、部件图、零件图等
净水工艺的首要因素 （1）地下水水源的净水工艺 （2）一般地表水水源的净水工艺 （3）低温、低浊、高藻水源水净水工艺 （4）微污染水水源的净水工艺 （5）高浊度水源水的净水工艺
2、水处理构筑物的选择
处理构筑物的类型选择需要考虑水质特点、 水厂规模和高程匹配，合理选择适宜的处 理构筑物
处理构筑物应选择技术先进、产水能力高、 处理效果好、能耗低、管理方便的处理构 筑物形式
各构筑物的水头损失和连接管中的允许流 速详见有关设计手册
五、水厂生产过程监测与自动控制
1.监测参数
（1）监测参数
为了保证工艺过程的正常运行，在水厂的生产过程中需 监测各项运行参数，以确保运行安全，保证出水水质，降 低药耗能耗管理，实行科学管理。
水的监测参数包括 流量 水质 液位 压力 水温 机电设备温度 电气系统等
㈡工艺部分
各主要构筑物设计图
㈢建筑
㈣结构 ㈤电气 ㈥自动控制与仪表 ㈦厂区给排水、通风、锅炉房、供热等 ㈧机械设备布置与非标机械设备总装简图等
（3）施工图设计 施工图设计文件包括：设计说明书、设计图纸、
工程数量表、材料设备表、修正概算或施工预算
设计说明书包括：
设计依据（初步设计批准的部门、文号、日期及 主要审批内容、施工图设计资料依据）
（2）初步设计
初步设计成果包括设计说明书、设计图纸、主要工程量 表、主要材料设备数量表和工程概预算书。
初步设计说明书应该包括：
㈠概况
设计依据 主要设计资料 现有供水概况、自然条件
㈡设计概要
工程规模 水质与水压要求 水源、给水系统、输配水系统 净水工艺流程确定与设计 处理构筑物设计、设备选型 处理构筑物、建筑物与功用辅助设施的辅助专业设计（建筑设计、结
（2）过程检测和控制仪表
为了提高水厂的监测和控制水平，应考 虑设置必要的过程监测和控制仪表。包 括：
压力计
液位计
流量计
温度计
水质在线检测仪
水送器与显示仪表等
对于水质在线检测仪，最常用的有：浊 度仪、余氯仪、PH计、电导仪、COD、 TN、TP等。
地表水厂自动检测仪表的基本配置为
当ν＜1.2m/s时，、 i=0.000912v 2(1+0.867/v)0.3/d 1.3 当ν≥1.2m/s时，、 i=0.00107v 2/d 1.3 式中v—管内流速，m/s；
D—管道内径，M；
3)混凝土管、钢筋混凝土管的单位管长水头损失，可按公式计算：
i=10.294n2Q2/d5.333 式中Q—管段流量，m3/s； d—管道内径，m； n—粗糙系数，应根据管道内壁光滑程度确定，可为0.013～0.014。
给水管网
树枝状管网 环状管网
给水管网计算
树枝状管网
树枝状管网
树枝状管网Βιβλιοθήκη 树枝状管网树枝状管网
管网水头损失计算
一）沿程水头损失
1)UPVC、PE等硬塑料管的单位管长水头损失，可按公式计算：
i=0.000915Q 1.774/d 4.774 式中Q—管段流量，m3/s； d—管道内径，m；
2)钢管、铸铁管的单位管长水头损失，可按下列公式计算：
地表水取水口水位、水泵吸水井水位 水厂出厂水的压力计 配水管网水压测定与数据传输 清水池水位指示，并带有上、下限报警 滤池水头损失，带上限报警 冲洗水塔（箱）水位 原水、絮凝池进水的PH计 原水、沉淀水、滤后水、出厂水的浊度连续测定仪 滤后水、出厂水的余氯连续测定仪 水温 溶液池液位与混凝剂加量 其他水质在线检测仪等
2、厂址选择的原则
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、并便于设立防护带 少拆迁，不占或少占良田 施工、运行和维护方便 必须考虑防洪措施 水厂的设计必须考虑污泥的处理与处置问题
二、设计步骤与设计原则
1、设计步骤 （1）可行性研究
2.水厂自动控制
（1）分散控制、集中监测的方式
水厂的自动控制目前多采用分级控制的方式， 即分散控制、集中监测。此方式是对各处理构 筑物和工序（如取水泵房、加药间、混凝池、 沉淀池（控制沉淀池排泥）、滤池、加氯间、 二泵房等）分别进行现场自动控制（如PCL）， 在全厂的总调度室只进行数据的显示、记录、 处理、打印等。
（2）集中监测、集中控制的方式
一些自动化水平较高的水厂或小型水厂则采用 集中监测、集中控制的方式，可在中央控制室 直接对各设备进行遥控。
构设计、电气仪表、仪表自控设计等） 总体设计
㈢人员编制与经营管理
管理机构与人员编制 主要经济指标（年总成本、单位制水成本、单位水量的投
资指标等）
㈣对下一阶段的设计要求
初步设计图纸应该包括： ㈠总图部分
总体布置图 厂平面图（工艺、建筑等） 高程图（竖向布置图） 厂区管线综合图 厂区道路图 厂区（园林）绿化图等
系统力求简单，净水构筑物宜按流程布置成直线型，以减 少管线的长度，并有利于今后的扩建。对于进出口在同一 个方向的回转型平面布置，更应考虑如何远近期布置相结 合的问题
分期建设的水厂，近远期净水构筑物宜品行布置。
构筑物间距应满足各构筑物和管线的施工要求，布置要紧 凑。
絮凝池与沉淀池宜建成一体。加药间、加氯间与氯库宜合 建
修正概预算的编制要求与初步设计相同。
2、总体设计原则
给水厂的总体设计原则是：
水处理构筑物的生产能力，应按最高日供水量加 自用水量确定，必要时还应包括消防补充水量。 城镇水厂的自用水率一般可以采用供水量的5%10%
水厂应按近期设计，考虑远期发展；
水厂设计中应考虑任一构筑物和设备检修、清洗 或停止工作时仍能够满足供水要求；
3、滤池冲洗废水回用与水厂污泥外排问题
（1）滤池冲洗废水回用问题
滤池冲洗水约占水厂供水能力的5%-8%， 许多水厂对滤池冲洗废水进行回收利用， 以节省水资源。但是这种做法可能产生系 列的问题，应慎重考虑。
（2）水厂污泥外排问题
水产废水与污泥中富集了大量的污染物质 和药剂，会产生环境污染问题，必须进行 处理。
总体设计还要满足建筑、消防、道路、绿化、环 保、文明生产等要求。
三、水厂工艺流程与 主要处理构筑物的选择
水厂处理工艺流程和主要处理构筑物的选 择，应根据原水水质的特点、水厂规模、 出水水质要求、技术经济能力、当地条件 等多项因素，并结合已有或相关的经验， 经技术经济比较后确定
1、工艺流程选择 在各方面的因素中，水源水的特性是确定
编制依据 编制范围 城市（或供水地区）概况 项目背景、总体规划和建设项目的必要性 工程规模、水源水质与处理后水质要求 厂址选择 工艺方案初选 方案设计（2个或2个以上方案分别进行） 工艺设计（各单元的工艺与设备）
总体设计（功能分区、辅助建筑物、厂平面、高程） 辅助专业设计（建筑、结构、电器、仪表自控等） 公用辅助设施设计（道路、厂区给排水、绿化、运输等） 安全生产、劳动保护、环保设施、节能等 管理机构、劳动定员 构筑物、建筑物与主要设备汇总 工程投资估算与成本估算 方案比较与推荐方案 项目建设实施计划及资金筹措 经济评价 结论和存在问题等
以上项目的监测点根据需要设于取水构 筑物、各主要处理构筑物、清水池、二 泵站等处，及其机电设备处，并设置状 态显示与报警系统、数据处理和记录系 统等。
对于水厂水质监测的具体项目和频率， 在《城镇供水厂运行、维护及安全技术 规程》（CJJ58—94）和《生活饮用水 集中式供水单位卫生规范》中做了详细 规定。
四、水厂平面与高程布置
1、水厂平面布置 （1）水厂内部功能分区 生产区 包括处理构筑物、清水池、泵房、
加药间、污泥处理设施、变电室等
生产辅助区 包括检修、仓库、料库、车库 等
办公与生活辅助区 包括综合办公楼、总控 制室、化验室、食堂、锅炉房、宿舍等
（2）生产区平面布置原则