给水管网课程设计说明书

2015年1月25日

课程名称 给水工程 学生姓名 李 鹿 学生学号 201201120308 学生班级 给排水科学与工程1203班 学院名称 土木工程学院 指导老师 余 健

给水管网课程设计说明书

第一部分设计目的与要求以及设计任务

一、设计要求

1.掌握给水管网设计的一般步骤、内容以及方法，并提高设计计

算、绘图能力，培养自己分析问题和解决问题的能力。

2.加深理解和巩固所学给水管网设计计算知识。

3.熟悉一些设计常用资料，并应用之。

4.培养自己刻苦专研、严格细致、精益求精的精神，提高自学能

力和独立工作能力。

二、设计任务

1.进行输配水系统布置，包括确定输水管、干管网、调节水池的

位置和管网主要附件布置；

2.求管网、输水管、二级泵站的设计用水量与调节水池的容积；

3.计算确定输水管和管网各段管段管径；

4.进行管网水力计算；

5.确定二级泵站的设计扬程以及水塔的设计高度；

6.确定二级泵站内水泵的型号和台数(包括备用泵)，并说明泵站

在各种用水情况下的调度情况；

7.画出管网内4-6个复杂的节点详图。

三规划基础资料

1、某市规划资料

某市位于湖南的东部，濒临湘江。近期规划年限为5年，人口

数为10万，城区大部分房屋建筑控制在6层(即28m)。全市

内只有两家用水量较大的工业企业，其用水量及其他情况详见

表1。

表1 工业企业近期规划资料

企业

1 2

项目

2400 3600

1.企业用水量（米3/

日）

工业用水对水质要求同生活饮用水同生活饮用水工业用水对水要求不小于24米不小于24米2.工厂房屋耐火等级二三

工程生产品危险等级丙乙

工厂房屋最大体积

10000（厂房）5000（库房）（m2）

工厂面积（公顷）24 20

2、补充说明

(1)对起点水压未知的官网，假定经济因素 f = 0.92，管线造价

中的指数α = 1.8 。

(2)工业企业每小时耗用生产用水量相同。铁路车站每天用水量为

2000吨，按均匀用水考虑。

(3)不论设计年限内最高日用水量是多少，均嘉定其用水量变化如

表2所示。

(4)城市生活污水和工业废水经适当处理后排入水体下游。河流水

量充足，能做给水水源，水厂位置如平面图所示。

(5)冰冻深度0.2米，地下水离地面3米。

(6)其他资料见平面图。

表2 最高日内小时用水量变化

时间0~1 1~2 2~3 3~4 4~5 5~6 6~7 7~8 8~9 9~10 10~11 11~12

占日

用水

1.60 1.47 1.43

2.36 2.36 4.15 5.14 5.96 6.1 5.89 5.07 5.35 量比

例（%）

时间12~13 13~14 14~15 15~16 16~17 17~18 18~19 19~20 20~21 21~22 22~23 23~24

占日

用水

5.35 5.35 5.27 5.52 5.75

6.03 5.72 5.00 3.19 2.69 2.58 1.87 量比

例（%）

第二部分 管网计算说明书

一、用水量计算

1、最高日生活用水量计算

查表可知湖南省属于一区，由设计任务书知，取该设计城市设计人口数为10万人，属于中、小型城市，故取综合生活用水定额为)/(27.0)/(L 270q 3d cap m d cap ?=?=， 自来水普及率f=95%，得居住区最高日生活用水量为：

)/(71.2606495.0101027.0q Q 341d m f N =???=??=

2、最高日工业企业职工的生活用水和淋浴用水量计算

NO.1企业的用水量为2400

3(/)m d NO.2企业的用水量为3600

3(/)m d 火车站的用水量为2000

3(/)m d 由此可得工业企业职工的生活用水和淋浴用水量为：

322400+360020008000(/)=92.59/Q m d L s =+=（）

3、最高日浇洒道路和绿地用水量计算：

经量取得该市道路总面积为215.76ha ，其浇洒道路用水量和大面积绿化用水量计算如下：

(1)浇洒道路的用水量面积按道路面积的50%计算，并取浇洒道路

用水量为1.32

（L/m ）计算，每天浇洒2次，则浇洒道路用水量为： 433215.7610 1.310250%=2804.88m d -?????（/）

(2)绿化用水量面积按道路面积的15%计算，并取绿化用水量为

21.8/()L d m ?，则绿化（含公园）用水量为：

433215.7610 1.81015%582.55m d -????=（/）

(3)公园面积为9.58ha ，其用水量也按公园面积的15%计算，并取

绿化用水量为

21.8/()L d m ?，则公园用水量为： 4-339.5810 1.81015%=25.87m d ????（/）

∴ 浇洒道路和大面积绿化用水总量为：

33=2804.88+582.55+25.87=3413.30m d Q （/）

4、城市的未预见水量及管网漏水量按最高日用水量的23%计算，则在5年的近期规划年限内，城市最高日用水量为：

)/(95.46097)30.3413800071.26064(23.1)(%)231(Q 3321d s m Q Q Q =++?=++?+=其时变化系数为：

6.1% 1.464.17%d h d Q K Q ?==?

∴ 最高时用水量为：

)/(97.7784

.8695.4609746.14.86Q s L Q K d h h =?=?= 5、消防用水量：

该城市人口为10万人，由此可知同一时间内火灾次数为2次，其每一次灭火用水量为35L/s ，故消防用水量为：

23570(/s)x Q L =?=

二、管网定线

根据城市的整体规划平面图和供水区的地形，结合城市的近期规划，并考虑远期发展的可能，城市主要供水区布置成环状网供水，其边缘地区布置成树状网供水，远期可发展成环状网供水。即近期采用

环状网和树状网结合布置的管网形式。其主要供水方向确定为自西向东供水，并考虑用户对水量和水压的要求，在主要供水方向上布置3条干管，其间距满足500～800m的要求；在干管之间布置连接管，其间距满足800～1000m的要求（结合城市规划和供水区地形的现状，允许一些管段稍微超出此范围）。管网中设置水塔。管网平面布置见城市规划蓝图。

2、管段总长度

详见图纸及附表。

说明：

(1)管段1～1’、1’～2、2～3、3～4、1～5’’’、5’’’～5’’、5’’～5’、5’~5、18~19、16~18、14~16只有一侧供给用户用水，其管段长度按一半计算。

(2)二级泵站到节点2的输水管渠、17’～20’管段由于两侧没有建筑物，故不计入管段的计算。

三、其他数据计算

1、二级泵站、管网的设计流量

管网的设计流量为最高日最高秒流水量)/

Q s

778

L

97

.

(

=

s

二级泵站的设计流量与泵站的工作情况有关。由于管网内设计了高位水池，且最高日内用水量变化较大，故采用分级供水。二级泵站采用两级供水，5-20点泵站每小时输送最大一天用水量的5.00%，其余小时输送最大一天用水量的2.78%，因此二级泵站的设计流量为%

00

.

.53s

46097

h

?

=

m=

95

L

90

50

(

/

)

.

638

.

(

/

)

2304

2、清水池及高位水池容积计算

（1）清水池容积321W W W W ++=

。清水池有效容积实际取考虑一定的安全贮量，）

（积为因此，清水池的有效容确定：的按最高日用水量，则城市室外消防用水量为因此，确定。

最高日用水量的水厂自用水量，一般按计算。

间一般按消防贮水，扑灭火灾时级泵站供水线确定。

调节容积，一般根据二333

3d 33

23

132110000m 08.995484.368750424.5762W 84.368795.46097%8W %8Q 5041000

3600702W /L 7024.576295.46097%50.12%Q 50.12W %10-%5---W 2---W ---W m m W m s m h d =++==?==??==?== 为保证清洗和检修时不间断供水，水厂采用2只容积大小相等的清水池。 设清水池为直径40m 圆形水池，每座池子的有效容积为5000 m 3，所以计算得深度为3.98m 。

（2）高位水池容积21W W W +=

。量为取高位水池的容积实际考虑一定的安全贮量，积为因此，高位水池有效容考虑，则室内消防用水量按则：室内消防用水量计算。

消防贮水量，按线确定。

用水线及二级泵站供水调节容积，一般由管网33

323

d 121400049.3532649.3526W m

66000106010/L 1049.352695.46097%65.7%Q 65.7W min 10---W ---W m m L W s m =+===??==?==

设水塔为直径30m 圆形水池，则根据有效容积算得深度为5.67m 。

3、节点流量计算

取折减系数=0.5α，根据=0.5i l l q q q α?∑=∑，可得出各节点的流量。具体计算见附表2所示。

最高用水时

流出。假定从节点流量流出，铁路车站的集中定从节点假的集中流量流出，企业假定从节点的集中流量企业。

和附表分别见附表线流量和节点流量计算管网中的每一管段的沿因此，比流量出）的长度。（管线两边没有流量输，不包括管网管段长度之和为因此：：企业：企业铁路车站：为时的用水量，其值分别、铁路车站在最高用水

、企业包括企业，9/L 15.2316L/67.41219/L 78.27121m)/(0347.021800

60.9297.77822

-2120830/L 60.9267.4178.2715.23Q /67.4186400

10003600:2/L 78.2786400

100024001/L 15.233600

241000200021Q /97.778Q Q i i s s s s s L q m l s

s L s s s L s ?=-===++==?=?=??==∑∑∑ 4、沿线流量l q 的计算

根据l s q q l =?，可得出各管段的沿线流量。具体计算如附表1所示。

最高日设计用水量为：46097.95（m 3／d ），管网中设置对置水塔

最高用水时（8~9点） 水塔的设计供水流量为：140.74（L ／s ）；

最大传输时（3~4点） 水塔的最大进水流量为：152.84（L ／s ）。

5、初始流量分配和管径确定

（1）初始流量分配

最高用水时，管网总供水量为778.97L/s ，其中二级泵站供水量为638.50L/s ，高位水池供水量为140.47L/s 。据此，可初步确定二级泵站和高位水池的供水区域，其分界线经过10、15、18三个节点。

根据管网的定线，初步拟定主要供水方向为自西向东，根据节点流量在3条干管上分配大致相等的流量，在干管之间的连接管分配

较少的流量，起转输少部分流量的作用。但为了考虑满足事故时流量转输的要求，其管径适当放大。其初始流量分配见附表4及A3图纸所示。

（2）管径的确定

最高用水时的初始流量分配完成后，各管段管径即可按简化公式计算： 67.61852.2)(ij ij fq D

根据简化公式算出的管径取相近的标准管径，但对于部分管段，最高用水时的工作流量比较小，在最大转输时却比较大，这时候可以将这些管段适当的放大1-3档，详见附表4。

6、关于泵的选取

在最高用水时时，二级泵站送水量为638.50L/s ，每条输水管均输送319.25 L/s ，输送到控制点18点所需要的扬程为Hst=Z18+(服务水头)-(Zp+水位)=137.90+28.00-(128.00+3.98)=33.92m ，则推断所需泵站扬程约为40~50m ，另外水塔供水量为140.74 L/s 。在最大转输时，二级泵站送水量为335.42L/s ，每条输水管均输送167.71 L/s ，转输入水塔的水量为152.84L/s 。为满足该两种用水工况，且使泵保持较高效率运转，选取型号为12Sh-6B 口径为的单级双吸式离心泵，选用两台，选取型号300S58B 的单级双吸式离心泵，选用三台。两种泵互为备用。

7、管网水力计算

1) 清水池、水塔水位计算

因为一级泵站均匀供水，每小时供4.17%，且6时清水池贮量最大水位为3.98m ，在最高用水时开始时即早上8点，水位为3.34m, 最高用水时结束时水位为3.30m 。

水塔在凌晨6点时贮量最大，水位达到最大5.67m ，在最高用水时开始时即早上8点，水位为5.10m ，最高用水时结束时水位为4.30m 。

2) 水力平差计算

○

1使用EPA 软件对管网进行水力计算，依次画出各节点、管段、水池水塔及水泵（注意此处不参与构成虚环的管段和节点不画出来），并输入各管段水力参数，先假定水塔标高为175.00m ，将泵的曲线输入让泵运行后不断调整水塔的高度，将得到的泵站与水塔输出的流量与设计流量相比较，使其满足供水量要求。

四、校核工况

A 、最高用水时

最高用水时是二级泵站和高地水池同时向管网供水，其中二级泵站供水量为638.50L/s ，高低水池供水量为140.47L/s 。清水池最低水面标高取129.50m(池底标高为128.00m)，控制点选为较远处的节点18处。根据海曾-威廉公式：

87.4852.1001298.0ij

ij D l q h 进行水力计算。管材选用新铸铁管，所以公式中的C=130.

各节点的地面标高在图1上。

采用初始流量分配的数据，然后进行管网平差，在这里选用epa

来进行平差。具体的数据与结果已整理在（附表-最高用水时）以及图1上。

然后根据海曾〃威廉公式以及各管段的水头损失以及泵的安全水头、地面标高差、泵内的水头损失等计算出最高用水时的泵站扬程为47.59m。(控制点取节点18)

B、最大转输时

最大转输时发生在凌晨3-4点时，此时管网用水量为最高日用水量的1.43%，即183.11L/s；二级泵站供水量为最高日用水量的2.56%，即327.81L/s；转输入水池的流量为152.84L/s。此时管网的大用户集中流量为企业1、企业2和火车站的总流量，即92.70L/s。

管网节点流量可以根据最高用水时节点流量和下列比值进行计算：

最大转输时沿线流量之和÷最高用水时沿线流量之和

=(183.11-92.70)÷(778.97-92.70)=0.1317

算出节点流量之后(计算详见附表)，进行初始流量分配并且对环状网进行平差计算。

其他计算与最高用水量计算时一样，只是控制点在高低水池。

可以得出此时泵站扬程55.43m(算上2m的安全水头和2m的泵内水头损失，还有3.98m的高地水池高度)。

C、消防时

消防时管网用水量为848.97L/s(其中70L/s为两个火头的室外消防用水量)，2个火头分别布置在位于大用户附近的节点19处以及控制节点16处。除了2个火头的节点流量为最高时的节点流量加上70L/s。消防时其他的节点流量为最高时用水量的节点流量，算出节点流量之后(计算详见附表)，进行初始

流量分配并且对环状网进行平差计算。

由于消防时高低水池关闭了。根据公式可以算出泵站的扬程为46.62(算上2m的安全水头和2m的泵内水头损失)。由于消防时高低水池关闭了。根据公式可以算出泵站的扬程为

46.62(算上2m的安全水头和2m的泵内水头损失)。

D、事故时

事故时的校核要求管网前端主要管段发生损坏时，原设计的管径和水泵供应不变，要求管内流量应不小于最高时设计流量70%的流量，同时控制18点的服务水头大于或等于28.00m。将水塔视为把所有水几乎输出完的情况，所以设水塔的在这个工况下的初始水位0.5m，最低水位为0m，切断输水管1-2管段，得到的工况计算结果与管网中的流量方向分布如下所示。

由上表可知，清水池的供水流量为640.84L/s，大于70%的最高用水时的流量，控制点的服务水头也符合条件，所以水塔柜底的高度为162.00m，各管径的更改结果也符合实际情况。

五、管网的技术管理

为了维持管网的正常工作，保证安全供水，必须做好日常的管网养护管理工作，内容包括：

(1).建立技术档案；

(2)检漏和修漏；

(3)水管清垢和防腐蚀；

(4)用户接管的安装、清洗和防冰冻；

(5)管网事故抢修；

(6)检修阀门、消防栓、流量计和水表。

为了做好上述工作，必须熟悉管线的情况、各项设备的安装部

位和性能、用户接管的地位等，以便及时处理。平时要准备好各种管材、阀门、配件和修理工具等，便于抢修。