陕西某地给水管网工程课程设计.doc

设计说明书
第一章 课程设计基本资料
一．设计资料
1．城市总平面规划图一张,比例1:10000。
2．该城位于陕西关中地区,城市自然资料如下：
土层:属非自重湿陷性黄土地区；
地震烈度: 6级；
地下水深: 地面以下5m见地下水；
最高气温: 39℃；
最低气温: -8℃；
冰冻深度:0.5m。
3．用水资料
1） 大用户
序号
用户名称（人数）
生产用水量（班次）
(m3/班)
时变化系数
(Kh)
要求水压
(M Pa)
1
2
3
4
5
食品加工厂（300）
针织印染厂（1500）
制药厂（1000）
氨肥厂（1200）
火车站（50）
2000（1）
1200（3）
400（2）
300（3）
200
1.1
1.1
1.2
1.2
2.4
0.28
0.28
0.28
0.28
0.28
2） 居民用水量：规划人口河北区为4万人,河南区为2.4万人,用水普及率为90%,室内均有给排水卫生设备,但无淋浴,建筑物为6层。
3） 印染厂、制药厂和氨肥厂每班有1/2 员工需淋浴。
4） 公用事业用水量按居民用水量的30%计,Kh=1.6。
5） 绿化面积为30万m 2,浇洒道路面积为20万m2。
6） 未预见水量及管网漏失水量可按最高日用水量的15~25%计。
4．水厂清水池最低水位标高109m，两座公路桥旁均可吊装管道，铁路桥不让吊管。

第二章 管网及附属构筑物布设
一、线路选择与布置要求
1、输配水管渠的线路应尽量做到线路短、起伏小，土石方工程量少，造价经济，
少占农田和不占良田。
2、输配水管渠走向和位置应符合城市和工业企业的规划要求，并尽可能沿现有
的
道路或规划路铺设，以利于施工和维护。
3、输配水管渠应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁路和泄洪地区，并注
意避开滑坡、塌方以及易发生泥石流和高侵蚀性土壤地区。
4、输水管线应尽量充分利用水位高差，当条件许可时，优先考虑重力流输水。
5、应尽量考虑近远期结合和分期实施的可能。
二、输配水管渠布置的一般要求
1、重力输水管渠应设检查井和通气孔。
2、检查井间距：当管径（渠宽）在700 ㎜以下，间距不大于200 米；在700—
1400㎜时，间距不大于400米。
3、对于重力管渠，需控制水位，压力水管，设消除水锤的措施。
4、压力输水管道隆起点设进气阀和排气阀，低凹处设置泄水管及泄水阀。
5、管道法兰接口应设于检查井或地沟内，特殊情况需埋土里时，需加保护措施。
三、输水管的布置
1、输水管根数，为了安全供用，采用2根。
2、连通管及阀门布置：
（1）两条以上输水管一般应设连通管，直径一般相同。
（2）设有连通管的输水管道上，应设必要阀门，以防事故及检修时切换。
（3）阀门间距视具体情况而定。
根据以上原则，一泵站之后输水管采用2根，线路尽量短，二泵站至管网的输水
管亦采用2根。
四、配水管网布置
1、管网定线与布置：
（1）配水管网应根据用水要求合理分布于全供水区，尽可能缩短配水管线的总
长度，一般布置成环状网。
（2）配水管网的布置应使干管尽可能以最短距离到达主要用水地区。
（3）干管的位置，应尽可能布置在两侧均有较大用户的道路上。

（4）配水干管之间应在适当间距处设连接管以形成环网。
（5）用以配水至用户和消火栓的配水支管，一般采用管径为150—200㎜，负担
消防任务的配水支管不得小于150毫米。
（6）城市生活饮用水管网严禁与非生活饮用水管网连接，并严禁与各单位自备
的 生活饮用水直接连接。
根据所给的城市市区平面图和以确定的水源位置、工厂、公共建筑等大用户的位置分布考虑一下几点进行管网定线：
（1）配水管网应根据用户要求合理分布于全供水区。在满足用户对水量、水压的要求原则下，尽可能缩短配水管线总长度，一般布置成环网状。
（2）干管的位置，尽可能布置在两侧均有较大用户的道路上，以减少配水支管的数量。
（3）配水干管之间应在适当间距处设置连接管，以形成管网。
根据以上几点原则，结合开发区的地形特点，管网定线环网共6个，从节点1到二级泵站节点20处采用并行管进行输水。
五、配水管与构筑物或管道的间距
（1）管道距构筑物的水平净距：
A、铁路：离远期路堤坡脚为5米，路坡顶为10米。
B、建筑江线为5米。
C、煤气管：低压为1.0米；中压为1.0米；次高压为1.5米；高压为2.0米。
D、热力管道为1.5米。
E、通讯照明杆柱为1.0米，高压电杆支座为3.0米。
（2）给水管与污水管间距：
A、给水管应铺设在污水管上面，给水管与污水管交叉时，管外壁净距不得小于
0.4米，且不准许有接口重叠。
B、给水管与污水管平行铺设时，管外壁净距应大于1.5米。
C、当污水管必须铺设在给水管上面时，给水管必须采用金属管材，并根据土壤
的渗水性及地下水位情况，确定净距。
（3）管道互相交叉时的净距：
A、给水管道相互交叉其净距不得小于0.15米。
六、阀门、消火栓、给水栓的布置原则
（1）阀门
A、配水管网中的阀门布置，应能满足事故段的切断需要。其位置可结合连接管

及重要供水支管的节点设置，干管阀门间距500—1000米。
B、干管上的阀门可设在连接管的下游，支、干管相接处的支管上。
C、城市管网支干管及重要水管上的消火栓，均应在消火栓前设阀门，支干管上
阀门布置不应隔断5个以上的消火栓。
（2）消火栓
A、消火栓间距不应大于120米。
B、消火栓的接管直径不小于100毫米。
C、尽可能设在交叉口和醒目处。消火栓规定应距建筑物不小于5 米，距车行道
边不大于2米，一般常设在人行道边。
（3）集中给水栓
考虑取水方便，设排水管沟，寒冷地区设防冻栓。
七、管网设计流量
1、确定管网计算工况
此管网没设水塔或高位水池等调节构筑物，仅依靠二泵房的分级供水来达到用水需要。管网计算工况有最高用水时、最高用水加消防时以及事故时三种.
（1） 管网按最高日最高时用水量Qs及设计水压HS计算
生活用水管网的设计水压（最小自由水头）应根据建筑物层数决定，此管网分南北两区。顾控制点分别是管网中的节点6(北区)，节点14（南区），平均层数是6层，故设计水压是28米。
（2）根据具体情况分别用消防、最不利管段发生故障等校核。
A、消防：采用低压消防系统，允许控制点降至10米。消防时同时考虑2个地方同时发生火灾时。
B、事故：考虑事故流量下，水压仍能满足设计水压的要求；流量为设计用水量的70% 。
八、管网水力计算应注意的问题
单水源环状管网计算
环状管网水力计算是联立求解连续性方程、能量方程和压降方程。求解时应注意的几点:
（1）一般情况下，流向节点的流量取负号，离开节点的流量取正号，分配时每一节点满足q+的条件（本设计采用）
（2）一般情况下，取各环内水流顺时针方向管段中的水头损失为正，逆时针方向管段中的水头损失为负（本设计采用）
（3）平均经济流速
在条件不具备时，设计中也可采用平均经济流速来确定管径，得出的是近似经济管径
管径
平均经济流速
D=100～400
0.6～0.9
D400
0.9～1.4

（4）界限流量表
管径（mm）
界限流量（L/s）
管径（mm）
界限流量（L/s）
管径（mm）
界限流量（L/s）
100
<9
350
68～96
700
355～490
150
9～15
400
96～130
800
490～685
200
15～28.5
450
130～168
900
685～822
250
28.5～45
500
168～237
1000
82～1120
300
45～68
600
237～355

（5）管网平差时：手工计算时，每基环闭合差要求小于0.5m,大环闭合差小于1.0m。电算时，闭合差的大小可考虑采用0.01～0.05m。本设计中采用管网平差软件进行计算，闭合差取0.5cm。

第三章 水泵的选择
1） 水泵的选择有以下原则：
2） 首先要满足最高时供水工况的流量扬程要求，并尽量水水泵处在高效工作区内。
3） 尽可能选用同型号水泵。
4） 一般应尽量减少水泵台数，通常取水泵房至少设置两台。
由以上原则选泵：根据上述原则选择四台S型单级双吸式离心泵，型号为10sh-6，其基本参数为：转速n＝1450转／分，用水量变化范围100-180L/s。水泵扬程65-70m，其中三台供水，一台作为备用泵

参考文献
1. 范瑾初，《给水工程》（第四版），中国建筑工业出版社，1999年。
2. 姜乃昌，《水泵与水泵站》（第四版），中国建筑工业出版社，1998年。

计算说明书
第一章 给水管网用水量计算
一．最高日生活用水量
（1）居民生活用水量（用水普及率为90﹪）
Q1＝N*q1/24=（4+2.4）*104*0.9*0.16/24=384m3/h
式中：q1——最高日用水量标准（0.16 m3/人·d）
N——居住区人口数（cap）
（2）大用户生产用水量
Q2=2000*1.1/8+1200*1.1/8+400*1.2/8+300*1.2/8+200*2.4/24=565 m3/h
（3）大用户职工生活用水量
Q3=0.025*3.0*(300/8+1500/24+1000/16+1200/24+50/24)+(1500/3+1000/2+1200/3)*0.04/2=44.09 m3/h
（4）浇洒道路和绿化用水Q4（喷洒道路：q1=1.2L/次·m 2，n=3次；绿化：q2=2.0L/次·m 2）
Q4 =（2.0*30*10000/1000+1.2*20*3*10000/1000）/24=55 m3／h
（5）公共事业用水Q5
公共事业供水取居民生活用水的30%。
Q5=0.3 * Q1*1.6= 207.36m3／h
（6）未预见用水量及管网漏水量按最高日的25﹪计。
（7）最高时用水量
Qh=1.25(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)= 1569.313m3／h=435.920L／s
（8）集中用水量
序号
用户名称
生产用水量
生活用水量
总水量
供水节点
(L/s)
(L/s)
(L/s)
1
食品加工厂
76.389
0.781
77.17
17
2
针织印染厂
45.833
4.08
49.913
7
3
制药厂
16.667
4.08
20.747
16
4
氨肥厂
12.5
3.264
15.764
6
5
火车站
5.556
0.043
5.599
19
（9）总计算管长

∑l=12311m
二．水压
由于该开发区内的建筑物的层数都为6层，所以自由水压=4*(n+1)=28
三．清水池容积
V清=V调+V消+V自+V超
由于缺乏该城市综合生活每小时用水量占最高日用水量百分比的情况的资料，所按照经验发取值，
Qd=24[Qh-(Q2-Qd2)]= 36003.51m3/d
V调=10%Qd= 3600.351m3。
该开发区规划人口为6.4万人，查《给水排水设计手册》，确定同一时间内的火灾次数为两次，一次灭火用水量为35L/s,火灾延续时间内所需总水量
Q火=（2*35+10*4+15*1）*3.6*2 .0=900 m3。
水厂自用水量调节容积按最高日用水设计用水量的5%计算，则
V自=5%Qd= 1800.176m3。
清水池的安全储备
V超=1/6(V调+V消+V自)= 6300.527m3。
考虑到部分安全调节容积，取清水池的有效容积为7000 m3。
四．一级泵站和二级泵站的供水量
一级泵站的供水量为
QI=αQd/T=1.07*36003.51/24*1000/3600=445.877L/s
二级泵站的供水量在0—7，20—24时为3.06%，在7—20时为5.10%
QIImax=5.10%*36003.51*1000/3600=545.7532L/s

第二章 管网计算
一．管网设计流量计算
（1）长度比流量
集中流量∑q=169.19L/s
qs=( Qh -∑q)/∑l=（435.920-169.19）/12311=0.02167L/(s﹒m)
（2）沿线流量计算
沿线流量为管段的比流量与各个管段的长度的乘积。

管段沿线流量计算表
管长/m
计算管长m
沿线流量（L/s）
管段编号
管长/m
计算管长m
沿线流量（L/s）
590
590
12.783
10~11
325
325
7.041
509
509
11.028
11~12
567
567
12.285
736
736
15.946
12~13
621
621
13.455
826
826
17.896
13~14
648
648
14.040
810
810
17.549
14~15
475
475
10.291
539
539
11.678
15~16
677
677
14.668
776
776
16.813
16~17
650
650
14.083
814
814
17.636
10~17
596
596
12.913
542
542
11.743
12~17
493
493
10.681
608
608
13.173
13~16
509
509
11.028

（3）节点流量计算 (各大用户加入邻近节点)
节点流量计算表
节点
节点流量(L/s)
节点
节点流量(L/s)
1
21.081
10
9.977
2
11.905
11
9.663
3
13.487
12
18.210
4
22.793
13
19.261
5
24.309
14
12.165
6
30.378
15
12.480
7
64.158
16
40.636
8
23.811
17
96.009
19
5.599

第三章 管网校核
一．管网校核初分流量
初分流量表
北区
南区
管段号
最高时(L/s)
消防时(L/s)
事故时(L/S)
管段号
最高时(L/s)
消防时(L/s)
事故时(L/S)
1~18
147.05
175.05

9~10
65.476
70.476

2~18
70.471
92.471

10~11
55.499
60.499

2~3
58.566
80.566

11~12
45.836
50.836

3~19
45.079
67.079

9~17
152.925
162.925

4~19
39.48
61.48

12~13
29.626
34.626
39.483
1~4
30
28
51.335
13~16
0.8
0.8
26
4~5
46.687
68.687
63.281
16~17
54.916
64.916
7.819
5~8
6
0.5
15
12~17
2
2
59.388
8~1
95.969
123.969
36.578
13~14
11.165
16.165
27.516
5~6
28.378
50.378
31.265
14~15
1
11
19
6~7
2
30
10
15~16
13.48
23.48
10.264
7~8
66.158
94.158
34.911

二．最高时用水校核
北区最高用水时平差数据表
=================================================================
迭代次数= 5
================================================================
环号= 1
闭合差= -.037
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1~18 352 450 .96 152.17 2.86 1.01 .0066
2~18 238 400 .52 -65.35 1.09 -.26 .0040
3~2 509 350 .56 -53.45 1.46 -.74 .0139
3~19 287 350 .42 -39.96 .86 -.25 .0062
4~19 450 350 .36 -34.36 .66 -.30 .0086
1~4 542 300 .39 27.33 .93 .50 .0184
sqtotal= .161 dq= -.12
===============================================================
环号= 2
闭合差= -.260
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
1~4 542 300 .39 -27.33 .93 -.50 .0184
4~5 826 300 .55 -38.90 1.75 -1.45 .0372
5~8 608 150 .18 -3.25 .61 -.37 .1147
8~1 814 400 .83 103.76 2.54 2.06 .0199
sqtotal= .108 dq= -1.21
===============================================================
环号= 3
闭合差= -.497
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
5~8 608 150 .49 -8.75 3.56 -2.17 .2477
5~6 810 300 .33 -23.33 .70 -.57 .0243
6~7 539 200 .22 7.04 .60 .32 .0457
7~8 776 350 .74 71.20 2.47 1.91 .0269
sqtotal= .108 dq= -2.31
================================================================
南区最高用水时平差数据表
=================================================================
迭代次数= 2
================================================================
环号= 1
闭合差= .072
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
9~10
334
450
0.36
56.79
0.47
0.16
0.0028
10~11
325
350
0.49
46.82
1.15
0.37
0.008
11~12
567
350
0.39
37.15
0.76
0.43
0.0116
12~17
493
300
0.11
-7.9
0.1
-0.05
0.0065
9~17
262
450
1.02
-161.61
3.2
-0.84
0.0052
sqtotal= .578 dq= .06
===============================================================
环号= 2
闭合差= -.155
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
12~13 621 250 .55 26.84 2.20 1.36 .0508
13~16 509 150 .24 -4.16 .94 -.48 .1156
16~17 650 350 .60 -57.70 1.68 -1.09 .0189
12~17 493 300 .11 7.90 .10 .05 .0065
sqtotal= .462 dq= -.17
===============================================================
环号= 3
闭合差= .402
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
13~14 648 250 .24 11.74 .50 .32 .0276
14~15 475 200 .01 -.43 .00 .00 .0053
15~16 677 250 .26 -12.91 .59 -.40 .0310
13~16 509 150 .24 4.16 .94 .48 .1156
sqtotal= 0.462 dq= 0.43
===============================================================
三．消防用水校核
北区消防用水时平差数据表
=======================================================================
迭代次数= 6
======================================================================
环号= 1
闭合差= -0.011
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1~18
352
450
1.18
187.94
4.24
1.49
0.0079
2~18
238
400
0.63
-79.58
1.56
-0.37
0.0047
2~3
509
350
0.7
-67.67
2.25
-1.14
0.0169
3~19
287
350
0.56
-54.19
1.5
-0.43
0.0079
4~19
450
350
0.51
-48.59
1.23
-0.55
0.0114
1~4
542
300
0.56
39.86
1.83
0.99
0.0249
sqtotal= 0.190 dq= -0.03
======================================================================
环号= 2
闭合差= 0.344
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
1~4
542
300
0.56
-39.86
1.83
-0.99
0.0249
4~5
826
300
0.96
-67.65
4.85
-4
0.0592
5~8
608
150
0.53
9.31
3.99
2.42
0.2605
8~1
814
400
0.99
125
3.58
2.92
0.0233
sqtotal= 0.127 dq= 1.36
======================================================================
环号= 3
闭合差= -0.124
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
5~8
608
150
0.53
-9.31
3.99
-2.42
0.2605
5~6
810
300
0.82
-58.15
3.66
-2.97
0.051
6~7
539
200
0.71
22.23
4.7
2.53
0.114
7~8
776
350
0.9
86.38
3.52
2.73
0.0316
sqtotal= 0.127 dq= -0.49
======================================================================
南区消防用水时平差数据表
=======================================================================
迭代次数= 3
======================================================================
环号= 1
闭合差= -0.018
----------------------------------------------------------------------
管段号 管长 管径 流速 流量 1000I 水头损失 sq
(米) (毫米) (米/秒) (升/秒) (米)
----------------------------------------------------------------------
9~10
334
450
0.37
59.04
0.51
0.17
0.0029
10~11
325
350
0.51
49.06
1.25
0.41
0.0083
11~12
567
350
0.41
39.4
0.84
0.48
0.0121
12~17
493
300
0.17
-11.95
0.21
-0.11
0.0089
9~17
262
450
1.1
-174.36
3.68
-0.97
0.0055
sqtotal= 0.