华清1202给水管网课程设计.docx

目录
一、设计任务 1
二、设计要求 1
三、设计原始资料 1
3.1城市地理资料 1
3.2自然资料 2
3.3工程资料 2
四、设计方案和管道定线 5
4.1设计用水量计算 6
4.2水量调节计算 7
4.3设计流量计算 10
4.4管段设计流量分配计算 12
4.5管段设计管径计算 12
4.6设计工况水力分析 14
4.7确定控制点 16
4.8泵站扬程设计 17
4.9水塔高度设计 18
4.10管网设计校核 19
4.10.1消防工况校核 19
4.10.2水塔转输工况校核 21
4.10.3事故工况校核 24
五、管材选用 26
六、其它问题 27
七、附件 28

一、设计任务
陕西省安康市给水管网工程初步设计

二、设计要求
1）、设计方案合理，安全可靠，运行管理方便。
2）、计算说明书完整，计算正确，条理清楚，编排合理，语言规范，书写工整，装订整齐。
3）、图纸应能准确表达设计图意，图面布置合理，图面整洁，规范，线条清晰，复合制图标准，并用工程字注文。
4）、独立思考，遵纪守律，按时作息，独立完成。

三、设计原始资料
3.1城市地理资料
该城市位于陕西省南部地区，汉江中游，黄洋河从城中穿过汇入汉江，将城市分为河南和河北两个行政区。
河南区：规划人口数10万人，房屋平均层数为4层；
河北区：规划人口数18万人，房屋平均层数为5层；
3.2自然资料
（1） 地质：该城市土壤种类为黏质土，地下水位线高程为508.43米。
（2）降水：年平均降水量为816.5mm。
（3）气温：年平均19.2℃，最热月平均33.5℃，最冷月平均5.8℃。
（4）常年主导风向：东北风。
（5）地震烈度：6级。
（6）水文资料：在黄洋河汇流处汉江上游1km处设有一座水文站，历史最高洪水位高程510.55米；98%保证率的枯水位高程504.25米，常水位高程507.62米。河面比降：汉江为2.8‰，黄洋河为5.5‰.汉江多年平均流量为854.5m³/s，流速1.8~3.2m/s，江水水质满足地表水Ⅱ类水质标准。
3.3工程资料
（1）工业企业：具体位置见城市总规划图，用水量情况见下表：

表1 工业企业用水情况汇总表

序号
名 称
用水量
（m3/d）
用 水 时 间
备 注
1
钢 铁 厂
4200
全天均匀使用
水质为生活饮用水，
水压无特殊要求
2
化 工 厂
3500
全天均匀使用
同上
3
车 辆 厂
2600
8～24h均匀使用
同上
4
制 药 厂
1600
8～16h均匀使用
同上
5
针 织 厂
800
8～16h均匀使用
同上
6
啤 酒 厂
2500
全天均匀使用
同上
7
食 品 厂
950
8～24h均匀使用
同上
8
肉 联 厂
650
8～16h均匀使用
同上
9
火 车 站
750
全天均匀使用
同上

（2）最高日城市综合生活用水每小时用水量占最高日用水量的百分比情况如下表所示：

表二 城市综合生活用水情况表

时间
小时用水量占最高日用水量/%
时间
小时用水量占最高日用水量/%
时间
小时用水量占最高日用水量/%
0~1
1.82
8~9
5.92
16~17
5.57
1~2
1.62
9~10
5.47
17~18
5.68
2~3
1.65
10~11
5.40
18~19
5.23
3~4
2.45
11~12
5.60
19~20
5.14
4~5
2.87
12~13
5.14
20~21
4.11
5~6
3.95
13~14
4.81
21~22
3.65
6~7
4.11
14~15
4.92
22~23
2.83
7~8
4.81
15~16
5.24
23~24
2.01

（3）用水量标准
最高日综合生活用水量定额为197L/人·d,用水普及率为95%。
浇洒道路和大面积绿化用水量取总用水量（生活+工业）的3.5%，用水时间为每天8~10时和15~17时。
未预见和管网漏失水量取总用水量（生活+工业+绿化）的20%。
消防用水量按照相关设计规范计算。
（4）考虑在城市河南区东郊高地上建设一座高位调节水池。
（5）控制点自由水头为28米。

四、设计方案和管道定线
出于城市供水安全考虑，本设计采用单水源环状管网给水系统，在管网中设置一座供水泵站和一座高位调节水池，以满足城市供水要求。
城市管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。管网定线取决于城市的平面布置，供水区的地形，水源和调节构筑物位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁等的位置等。定线时，干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向基本一致，循水流方向以最短距离布置一条或数条干管，干管位置应从用水量较大的街区通过。干管的间距，可根据街区情况，采用500~800m。

4.1设计用水量计算
（1）城市最高日综合生活用水量：
=
由于该城市的用水普及率为95%，则：
=95%=197*28*95%*10000/1000+750
53152(m³/d)
（2）工业生产用水量：
=16780m³/d)
（3）浇洒道路和大面积绿化用水：
=（+）3.5%=2447.62 (m³/d)
（4）未预见水量和管网漏失水量：
=（++）20%=14475.924 (m³/d)

（5）消防用水量：
城市规划总人口数为28万，查附表3知消防用水定额为55 (L/s),同时火灾次数为2，则消防用水量为：
=255=110 (m³/d)
（6）最高日设计用水量：
=+++=86855.54 (m³/d)

4.2水量调节计算

从上表可知，用水高峰为8：:0~9:00，即用水最大时用水量为5387.29 m3，Kh=6.20%/（1/24）=1.49

城市最高日用水量变化曲线如坐标图所示，可知二级泵站分两级供水，从前一日22点到清晨5点为一级，从5点到22点为另一级，第一级供水量为2.59%，第二级为4.82%。

=6.20%
=86855.546.20%=5385.04 m³/h=1495.85(L/s)
管网中不设置水塔，供水泵站的设计水量：
1495.85(L/s)
管网中设置水塔或高位水池，供水泵站设计水量为：
86855.544.82%1000÷3600=1163.36(L/s)
水塔或高位水池的设计供水量为：
86855.54（6.20%-4.82%）1000÷3600=332.95 (L/s)
水塔或高位水池的最大进水流量（5~6点，即最高转输时）为：
86855.54（4.82%-3.60%）1000÷3600=294.34(L/s)

清水池与水塔调节容积计算表
时间
给水处理供水量（%）
给水泵站供水量（%）
清水池调节容积计算（%）
水塔调节容积计算
设置水塔
不设水塔
设水塔
不设水塔
（1）
（2）
(3)
(4)
(2)-(3)
∑
(2)-(4)
∑
(3)-(4)
∑
0~1
4.16
2.58
2.30
1.58
1.58
1.86
1.86
0.28
0.28
1~2
4.17
2.59
2.18
1.58
3.16
1.99
3.85
0.41
0.69
2~3
4.17
2.59
2.19
1.58
4.74
1.98
5.83
0.40
1.09
3~4
4.16
2.58
2.68
1.58
6.32
1.48
7.31
-0.10
0.99
4~5
4.17
2.59
2.94
1.58
7.90
1.23
8.54
-0.35
0.64
5~6
4.17
4.82
3.60
-0.65
7.25
0.57
9.11
1.22
1.86
6~7
4.16
4.81
3.70
-0.65
6.60
0.46
9.57
1.11
2.97
7~8
4.17
4.82
4.13
-0.65
5.95
0.04
9.61
0.69
3.66
8~9
4.17
4.82
6.20
-0.65
5.30
-2.03
7.58
-1.38
2.28
9~10
4.16
4.81
5.93
-0.65
4.65
-1.77
5.81
-1.12
1.16
10~11
4.17
4.82
5.18
-0.65
4.00
-1.01
4.80
-0.36
0.80
11~12
4.17
4.81
5.34
-0.64
3.36
-1.17
3.63
-0.53
0.27
12~13
4.16
4.82
4.98
-0.66
2.70
-0.82
2.81
-0.16
0.11
13~14
4.17
4.82
4.82
-0.65
2.05
-0.65
2.16
0.00
0.11
14~15
4.17
4.81
4.89
-0.64
1.41
-0.72
1.44
-0.08
0.03
15~16
4.16
4.82
5.79
-0.66
0.75
-1.63
-0.18
-0.97
-0.93
16~17
4.17
4.82
5.55
-0.65
0.10
-1.38
-1.57
-0.73
-1.67
17~18
4.17
4.82
4.88
-0.65
-0.55
-0.71
-2.28
-0.06
-1.73
18~19
4.16
4.81
4.67
-0.65
-1.20
-0.51
-2.79
0.14
-1.59
19~20
4.17
4.82
4.65
-0.65
-1.85
-0.48
-3.27
0.17
-1.42
20~21
4.17
4.82
3.89
-0.65
-2.50
0.28
-2.99
0.93
-0.49
21~22
4.16
4.82
3.67
-0.66
-3.16
0.49
-2.50
1.15
0.66
22~23
4.17
2.59
3.17
1.58
-1.58
1.00
-1.50
-0.58
0.08
23~24
4.17
2.59
2.67
1.58
0.00
1.50
0.00
-0.08
0.00

100.00
100.00
100.00
0.00
调节容积11.06

调节容积12.88

调节容积5.39

设水塔时清水池容积：11.06%*Qd=9606.22m3
不设水塔时清水池容积：11.88% Qd=10318.43 m3
水塔调节容积：5.39% Qd=4681.51 m3

4.3设计流量计算
布线图如蓝图所示，可得各管段长度和配水长度如下表：

各管段与配水长度表
表4.3
管段编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
管长（m）
797
526
520
716
815
349
367
520
254
配水长度（m）
0
526
260
358
408
349
367
520
254
管段编号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
管长（m）
272
815
815
815
1059
1075
440
1075
1140
配水长度（m）
136
815
815
815
390
1075
440
1075
1140
管段编号
19
20
21
22
23
24
25
26
27
管长（m）
578
440
578
1140
440
440
1059
286
716
配水长度（m）
578
220
578
950
440
440
390
0
0
管段编号
28
29
30

管长（m）
515
447
647

配水长度（m）
0
0
0

最高时集中用水量表
表4.4
集中用户名
钢铁厂
化工厂
车辆厂
制药厂
针织厂
啤酒厂
食品厂
肉联厂
火车站
水量（L/S）
48.61
34.72
45.14
55.56
27.77
28.94
16.50
21.88
8.68
节点号
21
20
22
11
6
14
16
15
4

按管段配水长度进行沿线流量分配，先计算比流量[L/(s·ｍ)]：
=
=0.0906
从坐标图所示泵站供水曲线，得泵站设计供水流量为：
=1497.715.25%/6.19%=1262.12 (L/s)
水塔设计供水流量：
=1497.71-1262.12=235.59 (L/s)

各管段沿线流量分配和各节点流量计算见下表

最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算表

表4.5
管段或节点编号
管段配水长度
管段沿线流量
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量
（m）
（L/s）
1
0
0.00
0.00
0.00
1162.90
-1163.36
2
526
47.66
0.00
60.75

60.75
3
260
23.56
0.00
72.53

72.53
4
358
32.43
8.68
64.91

73.59
5
408
36.96
0.00
34.70

34.70
6
349
31.62
27.77
34.29

62.06
7
367
33.25
0.00
50.10

50.10
8
520
47.11
0.00
77.10

77.10
9
254
23.01
0.00
71.98

71.98
10
136
12.32
0.00
35.33

35.33
11
815
73.84
55.56
43.08

98.64
12
815
73.84
0.00
68.63

68.63
13
815
73.84
0.00
129.33

129.33
14
390
35.33
28.94
106.82

135.76
15
1075
97.40
21.88
36.15

58.03
16
440
39.86
16.43
36.15

52.58
17
1075
97.40
0.00
97.76

97.76
18
1140
103.28
0.00
120.27

120.27
19
578
52.37
0.00
68.63

68.63
20
220
19.93
34.72
0.00

34.72
21
578
52.37
48.61
0.00

48.61
22
950
86.07
45.14
0.00

45.14
23
440
39.86
0.00
0.00
332.95
-332.95
24
440
39.86
0.00
1208.51

0.39
25
390
35.33
0.00

26
0
0.00
0.00

27
0
0.00
0.00

28
0
0.00
0.00

29
0
0.00
0.00

30
0
0.00
0.00

4.4管段设计流量分配计算
根据城市给水管网图和各节点设计流量计算结果以及流量连续性方程进行管段设计流量初分配。

4.5管段设计管径计算
根据管段设计流量初分配结果进行管段设计管径计算，为了提高供水可靠性，管段[1]采用并行双管,根据经济流速计算出管径后,按邻近原则选取标准管径,计算结果见下表

管段设计管径计算表
表4.7
管段或节点编号
设计流量(L/s)
经济流速(m/s)
计算管径（mm）
设计管径（mm）
管段长度（m）
1
1163.36
1
1217
1100*2
797
2
402.61
1
716
800
526
3
130.08
1
407
500
520
4
73.44
0.8
342
400
716
5
60.27
0.8
310
400
815
6
181.16
1
480
500
349
7
200
1
505
600
367
8
294.05
1
612
700
520
9
166.03
1
460
500
254
10
601.36
1
875
900
272
11
700
1
944
1000
815
12
200
1
505
600
815
13
16.95
0.6
190
200
815
14
400
1
714
800
1059
15
240
1
553
600
1075
16
171.37
1
467
500
440
17
102.74
0.9
381
400
1075
18
2.74
0.6
76
100
1140
19
4.74
0.7
100
100
578
20
47.87
0.7
295
300
440
21
105.9
0.9
387
400
578
22
10.67
0.6
150
200
1140
23
20
0.6
206
300
440
24
100
0.9
376
400
440
25
331.06
1
649
700
1059
26
182.95
1
483
500
286
27
332.95
1
651
700
716
28
115.28
0.9
404
500
515
29
66.67
0.8
326
400
447
30
21.53
0.7
198
200
647

管段直径设计公式为：
（m）
式中 D——管段直径，m；
q——管段设计流量，m³/s；
A——管段过水断面面积，m³；
v——设计流速，m/s。

4.6设计工况水力分析
为了满足水力分析前提条件,将管段[1]暂时删除,同时假定节点（17）为控制点,其节点水头等于服务水头,即H18= 542.40m。采用哈代克洛斯法进行平差，允许闭合差0.5m，使用海曾-威廉公式计算水头损失，Cw=110，计算过程见附表。设计节点数据及设计工况水力分析结果见下表：

节点数据计算设计工况水力分析结果
表4.8和表4.9
管段或节点编号
管段流量(L/s)
管内流速(m/s)
服务水头(m)
管段压降(m)
节点水头(m)
地面标高(m)
供水差额(m)
自由水压(m)
1
1163.36
1.22

0.53
546.46
513.25

33.21
2
406.71
0.81
534.00
0.52
545.93
514.00
-11.9273
31.93
3
141.66
0.72
534.50
0.72
545.41
514.50
-10.9073
30.91
4
69.69
0.55
533.00
0.79
544.69
513.00
-11.6873
31.69
5
24.03
0.19
534.00
0.13
543.90
514.00
-9.89734
29.90
6
162.86
0.83
533.00
0.63
543.77
513.00
-10.772
30.77
7
216.14
0.76
534.00
0.46
544.40
514.00
-10.402
30.40
8
280.31
0.73
533.60
0.50
544.86
513.60
-11.2601
31.26
9
150.46
0.77
533.75
0.39
546.04
513.75
-12.2914
32.29
10
595.34
0.94
534.00
0.31
546.44
514.00
-12.4353
32.44
11
686.67
0.87
534.00
0.72
546.74
514.00
-12.7431
32.74
12
201.84
0.71
537.20
0.90
544.42
513.20
-7.22362
31.22
13
12.93
0.41
537.00
1.16
545.41
513.00
-8.40693
32.41
14
402.16
0.80
537.65
1.03
543.04
513.65
-5.39195
29.39
15
187.35
0.66
536.50
1.03
541.62
512.50
-5.12195
29.12
16
118.72
0.60
537.25
0.44
540.58
513.25
-3.33195
27.33
17
50.09
0.40
542.40
0.64
542.40
514.40
0
28.00
18
1.55
0.20
538.00
0.94
543.34
514.00
-5.3389
29.34
19
3.20
0.41
538.25
1.82
543.98
514.25
-5.73358
29.73
20
49.41
0.70
534.00
1.04
544.53
514.00
-10.532
30.53
21
107.44
0.85
534.25
1.42
544.89
514.25
-10.6385
30.64
22
14.01
0.45
533.30
1.89
545.14
513.30
-11.8432
31.84
23
71.46
1.01

2.07
545.08
522.00

/
24
99.65
0.79

0.94
/
/

/
25
328.91
0.85

1.36
/
/

/
26
200.89
1.02

0.76
/
/

/
27
332.95
0.70

0.55
/
/

/
28
97.34
0.50

0.36
/
/

/
29
48.73
0.39

0.25
/
/

/
30
3.59
0.11

0.09
/
/

/

4.7确定控制点
在水力分析时，假定节点（17）为控制点,单经过水力分析后,比较节点水头与服务水头，满足压力需求。计算过程见下表：

控制点确定与节点水头调整
表4.10
节点标号
节点水头(m)
服务水头(m)
供水差额(m)
节点水头调整(m)
地面标高(m)
自由水压(m)
1
546.46

546.46
513.25

2
545.93
534.00
-11.93
545.93
514.00
31.93
3
545.41
534.50
-10.91
545.41
514.50
30.91
4
544.69
533.00
-11.69
544.69
513.00
31.69
5
543.90
534.00
-9.90
543.90
514.00
29.90
6
543.77
533.00
-10.77
543.77
513.00
30.77
7
544.40
534.00
-10.40
544.40
514.00
30.40
8
544.86
533.60
-11.26
544.86
513.60
31.26
9
546.04
533.75
-12.29
546.04
513.75
32.29
10
546.44
534.00
-12.44
546.44
514.00
32.44
11
546.74
534.00
-12.74
546.74
514.00
32.74
12
544.42
537.20
-7.22
544.42
513.20
31.22
13
545.41
537.00
-8.41
545.41
513.00
32.41
14
543.04
537.65
-5.39
543.04
513.65
29.39
15
541.62
536.50
-5.12
541.62
512.50
29.12
16
540.58
537.25
-3.33
540.58
513.25
27.33
17
542.40
542.40
0.00
542.40
514.40
28.00
18
543.34
538.00
-5.34
543.34
514.00
29.34
19
543.98
538.25
-5.73
543.98
514.25
29.73
20
544.53
534.00
-10.53
544.53
514.00
30.53
21
544.89
534.25
-10.64
544.89
514.25
30.64
22
545.14
533.30
-11.84
545.14
513.30
31.84
23
545.08

545.08　
522.00

本设计要求控制点自由水头满足28m。

最终节点水头确定

4.8泵站扬程设计
在完成设计工况水力分析后，泵站扬程可以直接根据其所在管段的水力特性确定。设泵站位于管段i，该管段起点水头为HFi，终端节点水头为HTi，该管段管道沿程水头损失为hfi，管道局部水头损失为hmi，则泵站扬程由两部分组成，一部分用于提升水头，即HTi-HFi，另一部分用于克服管道水头损失，即hfi+hmi，所以泵站扬程可以用下式计算：
=（-）+（+）
管道沿程水头损失可以根据管段设计流量（即泵站设计流量）和管径等计算，局部水头损失一般可以忽略不计，则上式可以写成：
=（-）+
考虑到泵站内部连接管的水头损失，选择水泵的扬程一般略高于泵站的设计扬程。
根据本设计数据和计算结果，根据式 有：

=（545.93-513.25）+0.60
=33.28 （m）
为了选泵，估计泵站内部水头损失。一般水泵吸压水管道设计流速为1.2~2.0m/s， 局部阻力系数可按5.0~8.0考虑，沿程水头损失较小，可以忽略不计，则泵站内部水头损失约为：
（m）
则水泵站扬程应为：
Hp=33.28+1.63=34.91，取35m；
按两台泵并联工作考虑，单台水泵流量为：Qp=
1163.36÷2=581.68（L/s）

4.9水塔高度设计
在完成设计工况水力分析后，水塔高度也就随之确定了。设水塔所在节点为Hj，地面高程为Zj，即水塔高度为：

HT8=H8-Z8=545.08-522=23.08（m）

4.10管网设计校核
4.10.1消防工况校核
给水管网的设计流量未计入消防流量，当火灾发生在最高日最高时时，由于消防流量比较大，一般用户的用水量肯定不能满足。但消防时工况下，管网以保证灭火用水为主，其他用户的用水可以不必考虑，但其他用户的用水会影响消防用水。所以，为了安全起见，要按最不利的情况——即最高时用水量加上消防流量的工况进行消防校核，但节点水头只要求满足火灾处节点的灭火服务水头，而不必满足正常用水的服务水头。
考虑两处或两处以上同时火灾时，消防流量一处加在控制点上，即节点（17），另一处加在节点（18），已知消防流量为55（L/s）。对于未发生火灾的节点，其节点流量与最高时相同。
灭火节点服务水头按低压消防考虑，即10m的自由水压。
消防工况校核一般采用水头校核法，即先按上述方法确定各节点流量，通过水力分析，得到各节点水头，判断各节点水头是否满足消防服务水头。
水力平差过程见附表，消防工况水力分析计算结果见下表：
消防工况水力分析计算结果
表4.11
管段或节点编号
管段流量(L/s)
管内流速(m/s)
管段压降(m)
节点水头(m)
地面标高(m)
自由水压(m)
1
1218.36
1.22
0.53
547.65
513.25
34.40
2
414.54
0.82
0.54
547.12
514.00
33.12
3
135.78
0.69
0.67
546.58
514.50
32.08
4
64.73
0.52
0.69
545.91
513.00
32.91
5
23.11
0.18
0.12
545.22
514.00
31.22
6
212.90
1.08
1.03
545.10
513.00
32.10
7
221.55
0.78
0.48
546.13
514.00
32.13
8
286.65
0.74
0.52
546.61
513.60
33.01
9
143.16
0.73
0.36
547.13
513.75
33.38
10
642.51
1.01
0.35
547.49
514.00
33.49
11
733.84
0.93
0.81
547.84
514.00
33.84
12
215.46
0.76
1.01
544.83
513.20
31.63
13
12.01
0.38
1.01
546.19
513.00
33.19
14
456.70
0.91
1.30
544.20
513.65
30.55
15
217.49
0.77
1.36
542.73
512.50
30.23
16
148.86
0.76
0.67
541.62
513.25
28.37
17
80.23
0.64
1.54
542.40
514.40
28.00
18
0.71
0.09
0.22
542.62
514.00
28.62
19
1.50
0.19
0.44
544.16
514.25
29.91
20
51.12
0.72
1.11
546.25
514.00
32.25
21
109.15
0.87
1.47
545.87
514.25
31.62
22
14.41
0.46
1.99
545.57
513.30
32.27
23
95.47
1.35
3.54
546.80
522.00
/
24
153.80
1.22
2.11
/
/
/
25
384.36
1.00
1.81
/
/
/
26
251.85
1.28
1.15
/
/
/
27
387.95
0.70
0.55
/
/
/
28
101.38
0.52
0.38
/
/
/
29
52.77
0.42
0.30
/
/
/
30
7.63
0.24
0.35
/
/
/

消防