给水管网设计计算说明书

仲恺农业工程学院实践教学

给水排水管网工程综合设计

——给水管网计算书

（2013—2014学年第二学期）

班 级 给排水科学与工程121班 姓 名 李子恒 学 号 201210524123 设计时间 2014.5.31 ~ 2014.6.25 指导老师 刘嵩 孙洪伟 成 绩

城市建设学院

摘 要

本设计为给水管网设计。 给水工程为城市的一个重要基础设施，必须保证以足够的水量、合格的水质、充裕的水压供应生活用水、生产用水和其它用水。给水系统设计步骤：根据最高日用水量变化曲线计算水塔和清水池调节容积；进行管网定线，计算管段设计流量、管径和水头损失；最高时环状网管网平差计算；确定水塔高度和水泵扬程；分别进行不利管段事故时、消防时、最大转输时校核。然后根据上述计算，算出最高时各节点水压，绘制等水压线。

关键词：给水管网；管网定线；设计流量；管网平差；校核；节点水压

目 录

1 设计的基础依据 .......................................................... 1

1.1设计工程概况 ....................................................... 1 1.2 设计资料 .......................................................... 1 2 用水量计算 .............................................................. 4

2.1 居民区最高日生活用水量的计算Q1 ..................................... 4 2.2 工业企业用水和工作人员生活用水及淋浴用水Q2 ......................... 4 2.3 浇洒道路和绿化用水量Q3 ............................................. 4 2.4 火车站用水量Q4 ..................................................... 4 2.5 未预见水量 ......................................................... 4 2.6 最高日最高时用水量Qh计算 .......................................... 6 2.7 消防用水量Qf计算 .................................................. 6 2.8 城市最高日用水量变化曲线 ........................................... 6 2.9清水池和水塔有效容积的计算 ......................................... 7 2.10清水池尺寸 ........................................................ 8 3 给水方案的确定和管网的定线以及各种计算 .................................. 9

3.1 给水方案的确定 ..................................................... 9 3.2 管网定线要求： .................................................... 10 3.3 配水干管的有效长度计算 ............................................ 10 3.4 比流量计算 ........................................................ 11 3.5 沿线流量 .......................................................... 11 3.6 节点流量 .......................................................... 13 3.7 环状管网流量分配和初拟管径 ........................................ 14 3.8 管网平差计算 ...................................................... 16 3.9 节点水压标高 ...................................................... 20 4 水泵扬程计算与选择 ..................................................... 22

4.1 最高时二级水泵扬程的计算： ........................................ 22 4.2 水泵的选择 ........................................................ 22 5 消防校核 ............................................................... 22

5.1 消防时的流量分配 .................................................. 22 5.2 消防校核管网平差 .................................................. 24 5.3 消防时节点标高 .................................................... 29 6 总结 ................................................................... 30

参 考 文 献 ................................................................ 30 附件1 附件2

1 设计的基础依据

1.1 设计工程概况

给水系统设计时，首先须确定该系统的供水规模和供水量。因为系统中的取水、水处理、泵站和管网等设施的确定都须参照设计用水量，从而确定工程的规模及正确选择各级工艺的设计参数和水处理工艺的流程，从而使水质、水压、水量满足用户的使用要求。

城市设计用水量主要包括居住区的生活用水和由城市给水系统供给的工业生产用水和职工的生活用水与淋浴用水，还有全市性的公共建筑和设施用水、浇洒道路和大面积绿化用水以及消防时用水。

设计区域内的用水情况：2个居民区的居民的生活用水、2个工业区的职工生活用水及淋浴用水、2个工业区的生产用水、火车站的用水、浇洒道路和大面积绿化用水。 1.2 设计资料 1.2.1 设计依据

本章的主要内容是熟悉设计任务书中提供的原始资料，对镇所在的地形，工厂等企业的坐落位置，居住区的建筑层数和结构，道路和河流情况，水厂和水塔位置等设计资料结合总体规划图作系统的了解。此外对设计期限内居民总人口，用水普及率，房屋卫生设备条件以及工业的性质，规模，职工人数，消防要求，对水厂供水的要求。结合水文地质等具体资料作知识性了解。

本设计是围绕必修课程《给水排水管网系统》开展的课程设计，课程设计是教学的重要组成部分，是将城市给水排水管道工程的理论与工程设计相联系的重要环节，其目的在于：

1.训练学生设计与制图的基本技能；

2.复习和理解城市给水排水管道工程课程所讲授的内容； 3.培养学生动手能力和训练严格的科学态度和工作作风。

最终达到提高学生综合运用理论知识独立进行分析和解决实际工程技术问题的能力的目标。 1.2.2原始资料

（1）城镇规划平面图(1:10000) （2）城镇概况

1

A城市位于我国华南地区，该城市是广东省辖县级市，自然资源丰富，交通便利。市区地势平坦，主要建在平原上，城市中间以铁路为界，分为两个生活区：Ⅰ区和Ⅱ区。均有给水排水设备，自来水普及率100%。 （3）城市用水和排水情况： ① 用水

城市用水按近期人口15~21万人口设计（按学号顺序分成7个设计小组，每组5人，从第一组开始每组人口递增1万人，即第一组15万人，第二组），远期（10年）人口增加10%。居民最高日用水量按210L/人?d，给水普及率：100%。市区以4~6层的多层建筑为主。生活用水变化规律见下表：

表1 生活用水量变化百分数（每小组内按学号顺序对应不同列）

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

备注：每个设计小组按照学号前后分别对应从左到右的5列数据

2

01 Kh=1.41 1.91 1.74 1.66 1.73 2.07 3.94 5.22 5.63 5.80 5.86 5.38 4.93 4.93 4.85 4.92 5.23 5.65 5.66 5.43 4.93 4.22 3.28 2.70 2.33

02 Kh=1.75 1.10 0.70 0.90 1.10 1.30 3.91 6.61 5.84 7.04 6.69 7.17 7.31 6.62 5.23 3.59 4.76 4.24 5.99 6.97 5.66 3.05 2.01 1.42 0.79

03 Kh=1.82 1.92 1.85 1.84 1.85 3.51 3.96 4.77 4.71 4.71 4.79 4.87 4.87 4.39 4.63 4.57 5.25 5.91 6.73 7.59 4.55 3.84 3.67 2.83 2.39

04 Kh=1.42 1.92 1.80 1.77 2.45 2.47 3.95 4.11 4.81 5.92 5.47 5.40 5.66 5.08 4.81 4.92 5.24 5.57 5.63 5.28 5.14 4.11 3.65 2.83 2.01

05 Kh=1.22 2.12 3.03 2.08 3.53 3.73 3.22 5.18 5.78 4.87 4.26 4.81 5.81 4.92 4.73 4.85 4.49 4.63 4.82 5.20 4.22 3.86 3.60 3.25 3.01

②工业用水情况：

城市中有下列工业企业，其位置在城市平面图；

a. 工厂甲：日用水量 1800 米3/d 工人数: 工人总数1400人，分三班工作.

第一班 500 人，使用淋浴者250人，其中热车间100人; 第二班 500 人，使用淋浴者250人，其中热车间100人; 第三班 400 人，使用淋浴者200人，其中热车间80人;. b. 工厂乙：日用水量 800 米3/d 工人数: 工人总数700人，分三班工作.

第一班 300 人，使用淋浴者120人，其中热车间48人; 第二班 200 人，使用淋浴者100人，其中热车间40人; 第三班 200 人，使用淋浴者100人，其中热车间40人;. ③ 火车站用水量：260m3/d 。 ④ 其它用水

道路洒水量： 按城区的主要道路面积和规范设计（日洒水2次）。 绿化用水：城区绿地面积占25%，其中需要每天浇水的面积占其中的5 %。 消防用水：按规范计算。

未预见水量：按总用水量的 15~25%计算 ⑤ 给水普及率： 100% 1.2.3 相关设计规范

（1）室外排水设计规范GBJ14-87 （2）室外给水设计规范GBJ13-87 （3）城市管线综合规划规范GB50289-98 （4）给水排水制图标准GB／T50106-2001

3

2 用水量计算

2.1 居民区最高日生活用水量的计算Q1 Q1 = qNf=210×190000×100%×1.1=43890m3/d

q―― 最高日用水量定额,m3/（cap.d）; N――城市设计年限内计划用水人口数; f―― 城市自来水普及率,采用f=100%.

2.2 工业企业用水和工作人员生活用水及淋浴用水Q2

工业区内职工生活用水量和淋浴用水量，可按《工业企业设计卫生标准》 工厂职工生活用水量:

一般车间每人每班35L,高温车间每人每班45L计算. 淋浴用水:

一般车间每人每班40L,高温车间每人每班60L计算; 第三班 200 人，使用淋浴者100人，其中热车间40人;. 故Q2=1800+800+700×65+280×95+128×95+320×65=2701.3 m3/d 2.3 浇洒道路和绿化用水量Q3

用区域面积可以在CAD图纸上直接量出A=2.45×107m2.

由表1——城镇地面覆盖情况一览表,可知绿地面积为6.125×106m2,混凝土和沥青地面为1.225×106m2.

表2 城镇地面覆盖情况一览表

地面覆盖名称 所占面积(%)

各种屋面 43

混凝土和沥青地面

17

非铺砌土地面

15

绿地（草地）

25

浇洒道路用水定额采用1.25L/( m2 ?次),每天浇洒2次,绿化用水定额采用1.75 L/( m2 ?次) Q3=1.25×2×1.225×106+6.125×106×1.75×5%=3609.2 m3/d 2.4火车站用水量Q4

Q4=260 m3/d 2.5未预见水量

4

城市未预见水量及管网漏失水量按最高日用水量的15%-25%计。本设计取未预见水量系数为20%

所以设计年限内城市最高日设计水量Qd=1.20×(Q1+Q2+Q3+Q4)=60552.42 m3/d 根据以上计算，得广东某城市最高日用水量计算表2

表3 最高日用水量逐时变化表

居民生活用水

量

甲工厂（3班制）

乙工厂（3班

制）

生活

生产用水 (m）

3

每小时总用水量

时间 (h）

%

m

3

生活

生产用水 (m）

3

道路 洒水 (m）

3

绿化 用水量 (m）

3

未预见水量 (m）

3

火车 用水量 (m）

3

用水 和淋浴用水 (m）

3

用水 和淋浴用水 (m）

3

m

3

%

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10

1.92 1.85 1.84 1.85 3.51 3.96 4.77 4.71 4.71 4.79

842.69 811.97 807.58 811.97 1540.54 1738.04 2093.55 2067.22 2067.22 2102.33 2137.44 2137.44 1926.77 2032.11 2005.77 2304.23 2593.90 2953.80 3331.25 1997.00 1685.38 1610.76 1242.09 1048.97

75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00 75.00

5.80 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35

33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33 33.33

7.39 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 6.44 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 5.48 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68

512.20 512.20

420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83

1395.54 2.30 1354.29 2.24 1349.90 2.23 1354.29 2.24 2190.07 3.62 2792.57 4.61 3255.28 5.38 3121.75 5.16 2734.18 4.52 2644.34 4.37 2679.45 4.43 2679.45 4.43 2468.78 4.08 2574.11 4.25 2547.78 4.21 2846.23 4.70 3771.78 6.23 4114.88 6.80 4385.14 7.24 2538.68 4.19 2227.06 3.68 2152.45 3.55 1783.77 2.95 1590.66 2.63

107.20 420.50 10.83

512.20 107.20 420.50 10.83

107.20 420.50 10.83

13.67 33.33

10-11 4.87 11-12 4.87 12-13 4.39 13-14 4.63 14-15 4.57 15-16 5.25 16-17 5.91 17-18 6.73 18-19 7.59 19-20 4.55 20-21 3.84 21-22 3.67 22-23 2.83 23-24 2.39 总计

100

13.35 33.33 512.20 107.20 420.50 10.83 512.20 107.20 420.50 10.83 512.20

420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83 420.50 10.83

43890.00 1800.00 65.65 799.92 35.73 3073.20 536.00 10092 259.92 60552.42 100

5

说明：（1）火车站用水为24小时均分，工业区生产和生活同样为24小时均分，淋浴用水为每班后的第一个小时内；(2)浇洒道路跟绿地尽量避开用水高峰期； 2.6最高日最高时用水量Qh计算

由该城市最高日逐时用水量综合表可以看出，最高时用水量发生在18-19时，得全市最高日最大时用水量Qh=4385.14m3/h=1218.12L/s 时变化系数Kh=Qd/Qh=60552.42/ 24/ 4385.14=1.74 2.7消防用水量Qf计算

按设计规范规定，消防时是指火灾发生在最高日最高时，所以其用水量是最高日最高时加上消防所需的用水量城市（或居住区）室外消防用水量标准，人口在10.0~20.0万人，同一时间发生2次火灾，一次灭火用水量为45L/s; 在本设计中的总人口为19万，故采用上述标准Qf=45×2=90L/s

2.8城市最高日用水量变化曲线

按逐时用水量计算表，绘制最高日用水量变化曲线，依次确定二级泵站的供水曲线。因为本设计不设置水塔，所以二级泵站的最大供水量要按最高日最高时的用水量计算。二级泵站的供水曲线图也就和全市的最高日用水量变化曲线一致。

表4 最高日各时段用水量（%）

时间 (h） 用水量 (%) 时间 (h） 用水量 (%) 0-1 2.32 12-13 4.08 1-2 2.24 13-14 4.25 2-3 2.23 14-15 4.21 3-4 2.24 15-16 4.70 4-5 3.62 16-17 6.23 5-6 4.61 17-18 6.79 6-7 5.37 18-19 7.24 7-8 5.15 19-20 4.19 8-9 4.52 20-21 3.68 9-10 4.37 21-22 3.55 10-11 4.42 22-23 2.95 11-12 4.42 23-24 2.63

根据最高日用水量比例绘制最高日逐时用水量变化曲线,如下图1所示。

6

占最高日用水量百分数（%）876543210123456789101112131415161718192021222324时间（h)图1 最高日逐时用水量变化曲线

2.8.1 一级泵站设计流量

一级泵站一天工作24小时平均供水 Q=α×Qd/24=1.10×60552.42/24=2775.32 m3/h 其中α=1.10

2.8.2 二级泵站设计流量

由于管网没有设置水塔，为了保证所需的水量和水压，水厂的输水管和管网应按二级泵站最大供水量也就是最高日最高时用水量计算。 2.9清水池和水塔有效容积的计算 清水池有效容积W清

(1) W清 = W 1 + W 2 + W 3 + W 4 其中

W 1— 调节容积,m3. 根据上表可知为最高日用水量的24.31%。

W 1 = 24.31%×Qd =14720 m3

W 2— 消防贮水量,m3. 本镇人口为19万,按照规范要求同一时间内的火

次数是2次,一次灭火用水量是45L/s,按2h火灾延续时间计算.

W 2 = 45×2×2×3600÷1000 = 648 m3

W 3— 水厂自用水,按最高日用水量的10%考虑,m3. W 3 = 10%×Qd = 6055 m3

W 4— 安全贮量,按最高日用水量的2.0%考虑,m3.

7

W 4 = 2.0%×(W1 +W2 +W3) = 867.19 m3 W清 = W1 +W2 + W3 +W4= 21851 m3 2.10 清水池尺寸

取有效水深4m，分成两格，每格设为正方形，先求出清水池面积，即是S=21851÷4.0=5462.75m2 ，故清水池的池宽为52.26m（取55m），池长为55×2=110m.池高为4.5m。

清水池采用半地下式，最低水位高程为调节容积、水厂自用水及安全用水储量与消防用水储量交界线，则清水池的最低水位高程720.75-2.5+648÷55÷110=718.36m 防止清水池消防用水被动用的措施

为保证消防用水不被动用，同时又能保证清水池水质不腐化，拟在位于消防储水水位与生活调节水位交界处的生活水泵吸水管开一个额10mm小孔，水位降低至小孔，则进气停生活供水泵。 清水池容积计算如下表：

表5 清水池和高低水池调节容积计算

时间

(h） 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19

用水量 (%) 2.32 2.24 2.23 2.24 3.62 4.61 5.37 5.15 4.52 4.37 4.42 4.42 4.08 4.25 4.21 4.70 6.23 6.79 7.24

二级泵站 供水量 （%） 2.30 2.24 2.23 2.24 3.62 4.61 5.38 5.16 4.52 4.37 4.43 4.43 4.08 4.25 4.21 4.70 6.23 6.80 7.24

8

一级泵站 供水量 （%） 4.17 4.17 4.16 4.17 4.17 4.17 4.16 4.17 4.16 4.17 4.17 4.16 4.17 4.17 4.17 4.16 4.17 4.17 4.16 清水池 调节容积 （%） -1.85 -1.93 -1.93 -1.93 -0.55 0.44 1.21 0.98 0.36 0.20 0.25 0.26 -0.09 0.08 0.04 0.54 2.06 2.62 3.08

19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 总计 4.19 3.68 3.55 2.95 2.63 100.00 4.19 3.68 3.55 2.95 2.63 100.00

4.17 4.16 4.17 4.17 4.16 100.00 0.02 -0.48 -0.62 -1.22 -1.53 24.31

3 给水方案的确定和管网的定线以及各种计算

3.1 水方案的确定

由该城镇的平面图可以得知，该城市地势西南高，一直向东南降低，地势相差5m，河流方向由西北向东南方向，居民区比较集中，工业区位于河流的下游。其中，一条铁路将该城市分为两个居民区。根据以上因素考虑，选定该地区的供水方式为统一给水方案，且不设置水塔。该城市的平面图如下：

夏季主导风向：东南风

图3 城镇平面图

水源定在河流上游，水质较好；净水厂设置在河流与城市的之间，方便取水，也方

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便供水到城市。其主要供水方向是由东到西。 3.2 管网定线

管网定线取决于城市平面布置，供水区地形，水源和调节水池位置，街区和大工业集中用水等。考虑城市近，远期发展，管网布置成环状网。为满足用户供水要求，其定线满足：干管的间距一般采用500-800m，两干管的连接间距为800-1000m，现有的道路规划，尽可能减少穿过铁路和高级路面以及其他重要建筑物。允许有个别管段不符合上叙规则。其管网布置图如下。干管均匀分配，故按长度流量法来计算沿线流量和节点流量。

夏季主导风向：东南风图4 管网定线

3.3 配水干管的有效长度计算

按照以上的定线方法，铁路上部分为Ⅰ区，铁路下半部分为Ⅱ区，确定主要的供水

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方向，列表统计各管段的实际长度和有效长度，计算机中流量、比流量、沿线流量、节点流量。

当管段分为单侧供水或是双侧供水时，其有效长度为：单侧供水部分按照实际距离的一半计算，双侧部分供水按照实际距离计算。总的有效长度为∑L=45789m

表 6 各管段长度和配水长度

管段 实际 有效长度 （m） 管段 实际 有效长度 （m） 管段 实际 有效长度 （m） 管段 实际 有效长度 （m） 1-5 1-2 2-3 4-3 5-4 5-6 6-7 7-8 8-9 8-4 3-13 1977 606 2007 272 902 1113 932 485 2268.4 597 1371 13-12 10-12 16-18 21-27 26-27 27-29 29-31 2-14 14-15 15-12 30-31 666 810.8 986 1349 638 804 121 686 1266 2025 832 24-25 25-29 14-13 9-11 16-17 18-20 22-21 21-28 26-25 28-30 23-26 984 1600 370 1320 892.2 879 800 478 971 1016 685 19-20 20-28 3-11 11-10 10-16 19-17 12-23 18-22 22-23 23-24 1845 1116 1107 831 1135 940.5 2180 1129.2 874 1922

3.4比流量计算

ql?Qh??qnilmi?1218.12?31.25?0.02592L/s45789

3.5最高时管段沿线流量分配

管段i~j的沿线流量为: qi~j=qsli~j 各管段的沿线流量计算如下表:

11

表7 沿线流量分配

管段 1-5 1-2 2-3 4-3 5-4 5-6 6-7 7-8 8-9 8-4 3-13 13-12 10-12 16-18 21-27 26-27 27-29 29-31 2-14 14-15 15-12 19-20 20-28 3-11 11-10 10-16 19-17 12-23 18-22 22-23 23-24 24-25 25-29 14-13 9-11 16-17 18-20 22-21 21-28 26-25 28-30

实际有效长度

（m） 1977 606 2007 272 902 1113 932 485 2268.4 597 1371 666 810.8 986 1349.2 638 804 121 686 1266 2025 1845.2 1116 1107 831 1135 940.5 2179.5 1129.2 874 1922 984 1600 370 1320 892.2 879 800 478 971 1016

12

比流量 （L/s·m） 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 0.02592 沿线流量 （L/s） 51.24384 15.70752 52.02144 7.05024 23.37984 28.84896 24.15744 12.5712 58.796928 15.47424 35.53632 17.26272 21.015936 25.55712 34.971264 16.53696 20.83968 3.13632 17.78112 32.81472 52.488 47.827584 28.92672 28.69344 21.53952 29.4192 24.37776 56.49264 29.268864 22.65408 49.81824 25.50528 41.472 9.5904 34.2144 23.125824 22.78368 20.736 12.38976 25.16832 26.33472

30-31 23-26 832 685 0.02592 0.02592 21.56544 17.7552

3.6节点设计流量计算

节点流量为沿线流量折半。如节点k的节点流量为q_k=0.5∑q_(i~j)Ⅱ区中的工厂甲、工厂乙分别由节点30、节点31供水，则其集中流量为：Q甲=21.59L/s Q乙=9.67L/s 各节点的节点流量计算表如下

表8 节点设计流量计算

节点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

连接点 2,5 1，3，14 2,4,11,13 3,5,8 1，4,6 5,7 6,8 4,7,9 8,11 12,11,16 3,9,10 10,13,15,23 3,12,14 2,13,15 12,14 10,17,18 16,19 16,20,22 17,20 18,19,28 27,22,28 18,21,23 12，22,24,26

23,25 24,26,29 23,25,27 26,21,29 20,21,30

节点流量 （L/s） 33.47568 42.75504 61.65072 22.95216 51.73632 26.5032 18.36432 43.421184 46.505664 35.987328 42.22368 73.629648 31.19472 30.09312 42.65136 39.051072 23.751792 38.804832 36.102672 49.768992 34.048512 36.329472 73.36008 37.66176 46.0728 29.73024 36.173952 33.8256

13

集中 流量 （L/s） — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 节点 总流量 （L/s） 33.47568 42.75504 61.65072 22.95216 51.73632 26.5032 18.36432 43.421184 46.505664 35.987328 42.22368 73.629648 31.19472 30.09312 42.65136 39.051072 23.751792 38.804832 36.102672 49.768992 34.048512 36.329472 73.36008 37.66176 46.0728 29.73024 36.173952 33.8256

29 30 31

25,27,31 28,31 29,30 32.724 23.95008 12.35088

— 21.59 9.67 总计 32.724 45.54008 22.02088 1218.11088

3.7环状管网流量分配和初拟管径

该城市配水管网布置成环状，方法中设置了14个环；控制点为管网中供水的最不利点，通常认为在作平差的时候，满足控制点的水压要求，则整个管网的水压可以以满足。本设计方案中，初定选取节点26作为控制点，因为该点离二级泵站最远，而且节点31向工厂乙供水，是大用户接水点。由于市区以4~6层的多层建筑为主，故该点的服务水头为28m，地面标高722.03m

流量分配的目的是用以初步确定的管网各管段的流量，据此确定管径，进而进行管网平差。环状网流量分配的步骤如下：

（1）按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需要的水压的点，一般会选择在给水区离二级泵站最远或者是地形较高处。

（2）为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间的几条干管尽可能均与分配流量，并且满足节点流量的平衡条件。

（3）和干管垂直的连接管，平时流量一般只有在干管损坏时才传输较大的流量，因此连接管中可分配较少的流量。根据初分的流量，查界限流量表确定经济管径。 统一给水方案中，定节点31为控制点。

初分流量初拟管径表如下表所示：

表9 初分流量初拟管径表

环号

管长

（m） 1977 902 272 2007 606 1113 932 485

DN管径 （mm） 700 300 500 600 900 600 600 600

14

1

2

初步分配流量 （L/s） -432.7 -50.0 -202.8 275 750 -334.7 -307.5 -289.2

邻环编号 21 2 4 3 21 21 21 21

3

4

5

6

7

8

9

10

11

597 902 2007 1371 370 686 597 272 1107 1320 2268 1371 666 811 831 1107 370 1266 2025 666 811 2180 1135 986 1129 874 892 941 1845 879 986 1129 879 1116 478 800 874 685 638 1349 800 1349 804 121 1016 500 -175.7 300 50 600 -275.0 500 -237.8 200 20 700 433 500 175.7 500 202.8 500 178.37 200 -23.5 350 -70.0 500 237.8 600 226.6 600 260 450 -156.7 500 -178.4 200 -20.0 700 383 600 340 600 -226.6 600 -260.0 500 235 700 -383.6 400 -123.1 250 -44.0 200 -21.0 500 -221.6 500 -197.9 450 -161.9 250 40 400 123.1 250 44 250 -40.0 450 -152.2 300 -60.0 150 -13.0 200 21 350 80 250 33 150 -12.0 150 13 150 12 150 10.9 150 14.3 300

-58.3 15

4 1 1 5 6 21 4 1 5 21 21 3 6 7 21 4 3 21 21 5 5 21 21 8 9 10 21 21 21 9 7 7 8 21 11 10 7 13 12 11 9 10 12 21 21

12

13

832 478 638 971 1600 804 1922 984 971 685 100 300 250 200 250 150 350 300 200 350 -7.8 60 -33.0 16 36 -10.9 103.7 66.1 -16.0 -80.0 21 9 10 13 21 11 21 21 12 10

注：没有邻环标注为21. 3.8 管网平差计算 平差结果见下表：

表10 管网水力计算及平差

迭代次数=39 环号= 1 闭合差= -.016

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 1977 700 .88 -338.45 1.38 -2.72 .0080 2 902 300 .85 -60.23 3.91 -3.52 . 0585 3 272 500 .63 -123.68 1.15 -.31 .0025 4 2007 600 1.14 320.96 2.71 5.43 .0169 5 606 900 1.33 844.25 1.84 1.12 .0013

sqtotal= .161 dq= -.05

环号= 2 闭合差= -.010

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 1113 600 .81 -230.22 1.46 -1.62 .0071 2 932 600 .72 -203.02 1.16 -1.08 .0053 3 485 600 .65 -184.72 .97 -.47 .0026 4 597 500 .44 -86.35 .60 -.36 .0042 5 902 300 .85 60.23 3.91 3.52 .0585

sqtotal= .161 dq= -.03

16

环号= 8 闭合差= -.007

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)

1 892 500 1.05 -205.88 2.96 -2.64 .0128 2 941 500 .93 -182.18 2.36 -2.22 .0122 3 1845 450 .92 -146.18 2.65 -4.90 .0335 4 879 250 1.02 50.06 6.91 6.08 .1214 5 986 400 1.01 127.53 3.72 3.67 .0287

sqtotal= .167 dq= -.02

环号= 9 闭合差= -.031

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 1129 250 .78 38.37 4.22 4.77 .1243 2 879 250 1.02 -50.06 6.91 -6.08 .1214 3 1116 450 .92 -146.55 2.67 -2.98 .0203 4 478 300 .44 -31.14 1.17 -.56 .0180 5 800 150 .66 11.67 6.02 4.81 .4126

sqtotal= .167 dq= -.09

环号= 10 闭合差= -.048

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)

1 874 200 .30 -9.29 .97 -.85 .0917 2 685 350 1.31 126.37 6.16 4.22 .0334 3 638 250 1.13 55.33 8.33 5.32 .0961 4 1349 150 .44 -7.81 2.90 -3.92 .5015 5 800 150 .66 -11.67 6.02 -4.81 .4126

sqtotal= .167 dq= -.14

27

环号= 11 闭合差= -.027

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 1349 150 .44 7.81 2.90 3.92 .5015 2 804 250 .59 29.04 2.53 2.04 .0702 3 121 200 1.15 36.09 11.54 1.40 .0387 4 1016 300 1.15 -81.51 6.86 -6.97 .0855 5 832 300 .44 -31.01 1.16 -.97 .0312 6 478 300 .44 31.14 1.17 .56 .0180

sqtotal= .200 dq= -.07

环号= 12 闭合差= -.010

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)

1 638 250 1.13 -55.33 8.33 -5.32 .0961 2 971 250 .82 40.04 4.57 4.44 .1108 3 1600 300 .56 39.66 1.82 2.91 .0733 4 804 250 .59 -29.04 2.53 -2.04 .0702

sqtotal= .133 dq= -.04

环号= 13 闭合差= -.005

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 1922 350 .87 83.32 3.29 6.33 .0760 2 984 300 .65 45.72 2.35 2.32 .0507 3 971 250 .82 -40.04 4.57 -4.44 .1108 4 685 350 1.31 -126.37 6.16 -4.22 .0334

sqtotal= .133 dq= -.02

28

5.3 消防时节点标高

由平差结果的水头损失，由控制点26以及节点22两处同时发生火灾时，按消防时其最高点喷出的水压至少是10m，以此推算出每个节点消防时的自由水头，如下表。

表15 消防时节点标高

节点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

地面标高m 721.18 721.54 723.34 723.39 722.38 722.67 723.69 723.57 726.17 724.22 724.70 723.42 722.80 722.44 720.95 725.20 726.20 724.81 726.60 724.76 723.72 723.65 722.80 720.91 720.94 722.45 722.66 723.73 722.11 722.97 722.02 水压标高m 783.54 768.32 763.75 764.09 781.68 780.14 779.83 779.16 774.78 758.34 761.52 755.33 755.66 763.49 759.35 757.45 754.24 754.95 752.42 745.68 746.37 749.50 745.76 737.54 735.25 741.21 736.10 741.67 733.51 733.94 732.02 自由水头m 62.36 46.78 40.41 40.70 59.30 57.47 56.14 55.59 48.61 34.12 36.82 31.91 32.86 41.05 38.40 32.25 28.04 30.14 25.82 20.92 22.72 25.85 22.96 16.63 14.31 18.76 13.44 17.94 11.40 10.97 10.00

从上表可以看出，管网各节点的实际自由水头都满足H＞10m，满足消防要求。 消防时水压，由节点数据计算表可知所需二级泵站最低供水水压标高为783.54m，其他不变，则此时所需的二级泵站总扬程为H=783.54+0.46+0.21+2-718.36=67.86m

29

所以水泵水压满足消防要求。

6 总结

经过两周的时间终于完成了城市管网课程设计。在设计的过程 中我有了些许收获和感触.首先是对城市管网设计有了更进一步的认识，在自己动手中队设计的各个环节的理解和操作逐渐加深。我深刻意识到实践工作的重要性和必要性，光靠理论知识是远远不够的，要积极参与实践设计，这样才能提高自己各方面的能力。其次，我在设计过程中发现单靠一人之力是很难完成既定任务的，通过和同学之间的商讨和交流意见会大大加快设计的进度和准确性，看来团队精神对搞设计这样的工作的作用非常大。

做为工程类专业学生，实践学习和设计是我们自身获取知识和经验的最好环节。学生通过设计，综合运用和深化所学的基本理论、基本技能，培养我们独立分析和解决问题的能力，通过设计能使我们具有掌握查阅规范、标准设计图集，熟练使用cad操作技术，并且培养了我们的初步设计思维，为我们以后的设计道路打下一些基础。

最后，这两周以来是持续的高温天气，在这种天气下完成设计是对自己的一种磨练。每个表格的数据都得反复计算，每个步骤都不敢有半点马虎，否则会严重影响后面的计算。这样我深深的感觉到在任何条件下都应该保持清醒的头脑和严谨的思路，一贯而终的对待工作。在周末自己已没过多的休息，硬是强迫自己坚持下去，丝毫不能懈怠,对自己最后的成果我还是比较满意的，完成了设计任务，也达到了自己的既定目标。

参 考 文 献

[1] 严煦世，刘遂庆主编.给水排水管网系统[M].北京：中国建筑工业出版社,2002.7

[2] 杜茂安，韩洪军主编.水源工程与管道系统设计计算[M].北京：中国建筑工业出版社,2006.3 [3] 严煦世、范瑾初主编.给水工程（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2000 [4] 孙慧修主编.排水工程（第四版）上册[M]，北京：中国建筑工业出版社，1999.12

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