1、华侨大学化工学院课程论文某城市给水管网的设计课 程 名 称 给水排水 姓 名 学 号 专 业 2007 级环境工程 成 绩 指 导 教 师 华侨大学化工学院印制2010 年 06 月 25 日目录第一章 设计用水量31.1用水量的计算.31.2 管网布置图.41.3 节点流量计算4第二章 管网水力计算51.1 初始流量分配61.3 事故流量校正.91.2 消防流量校正.12第三章 水泵的选取15第四章 设计总结154.1 设计补充.164.2 设计总结16第一章 设计用水量一、用水量的计算1、最高日居民生活用水量Q 1：城区规划人口近期为9.7万，按居民生活用水定额属于中小城二区来计算，最高日
2、用水量定额在100160L/cap.d，选用130L/cap.d，自来水普及率为1。故一天的用水量为Q 1qNf=1309.710 41=12610m3d 。2、企业用水量Q 2： 企业内人员生活用水量和淋浴用水量可按：生活用水，冷车间采用每人每班25，热车间采用每人每班35；淋浴用水，冷车间采用每人每班40，热车间采用每人每班60L。企业甲：冷车间生活用水量为：300025=75000L=75m 3/d冷车间淋浴用水量为：700403=84000L=84m 3/d热车间生活用水量为：270035=94500L=94.5m 3/d热车间生活用水量为：900603=162000L=162m 3/
3、d则企业甲用水量为75+84+94.5+162=415.5m 3/d企业乙：冷车间生活用水量为：180025=45000L=45m 3/d冷车间淋浴用水量为：800402=64000L=64m 3/d热车间生活用水量为：140035=49000L=49m 3/d热车间生活用水量为：700602=84000L=84m 3/d则乙车间用水量为：45+64+49+84=242m 3/d则企业用水量Q 2=415.5+242=657.5m3/d3、道路浇洒和绿化用水量Q 3：、道路浇洒用水量：道路面积为678050m 2道路浇洒用水量定额为11.5L/(m 2次)，取1.2L/(m 2次)。每天浇洒2
4、3次，取3次则道路浇洒用水量为6870751.23=2473470L=2473.47m 3/d绿化用数量绿化面积为城市规划总面积的1.3，城市规划区域总面积为3598300m 2，则绿化面积为35983001.3=46777.9m 2，用水定额为1.52.0L/（m 2d），取2.0L/（m 2d）故绿化用水量为46777.92=93555.8L/d=93.5558m 3/d则道路浇洒和绿化总用水量Q 3=2473.47m3/d+93.5558m3/d=2567.0258m3/d=319.92L/s4、企业生产用水量Q 4：企业甲：生产用水量为：3500t/d=3500m 3/d企业乙：生产用
5、水量为：3700t/d=3700m 3/d则Q 4=3500+3700=7200m3/d5、未预见水量及管网漏失水量为最高日用水量的15%25%。以20%计。6、设计年限内的城市最高日用水量为Q=1.2（Q 1+Q2+Q3+Q4）=1.2（12610+657.5+2567.0258+7200）=27641.43m3/d=319.916L/s依据下表可知，居民时最大用水量为最高日居民总用水量的7.59%，出现在18:0019:00时段。最高日每小时综合生活用水量占该日总综合生活用水量的百分比小时 生活用水量（%） 小时 生活用水量（%） 小时 生活用水量（%） 小时 生活用水量（%） 01 1.
6、92 67 4.77 1213 4.39 1819 7.5912 1.85 78 4.71 1314 4.63 1920 4.5523 1.84 89 4.71 1415 4.57 2021 3.8434 1.85 910 4.79 1516 5.25 2122 3.6745 3.51 1011 4.87 1617 5.91 2223 2.8256 3.96 1112 4.87 1718 6.73 2324 2.01最高日最高时用水量出现在 18:0019:00 时段。则最高日最高时用水量为 27641.437.59%=2097.98m3/h最高日平均时用水量为 27641.4324=1151
7、.73m3/h则是变化系数 kh=2097.981151.73=1.827、消防时用水量：城市规划人口数为 9.7 万人，则取同一时间内的火灾次数为 2 次，一次灭火用水量为 35L/s，火灾延时为 2h则消防用水量为 q=35360022=504m32、给水系统方案选择从流经城市和工业区的河流上游取地表水，采用统一给水系统3、管网定线：输水管渠定线的基本原则：输水灌渠定线时，必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田，便于灌渠施工和运行维护，保证供水安全；定线时，应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线，以便施工和检修；减少与铁路、公路和河流的交叉；管线避免穿越滑坡
8、、岩层、沼泽、高地下水位和河流淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。依据地形图如下图，管网布置如下：四、绘制城市用水量变化曲线图设计为有水塔二级泵站5、清水池容积计算：清水池有效容积 W=W1+W2+W3+W4调节容积 W1=27641.439.96%=2753.1m3消防贮水量 W2=504m3水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，以最高日用水量的 5%计，则W3=27641.435%=1382.1m3安全贮量，以设计用水量的 0.5%计，则 W4=27641.430.5%=138.2m3故清水池的有效容积 W=W1+W2+W3+W4=4777.4m36、管段设计流量计算1、比流量计算：大用户
9、集中用水为q=Q 甲 +Q 乙 = 657.5+7200=7857.5m3/d= 90.94 L/sl=10700m比流量 qs=(Q-q)/l= （ 319.916-90.94）/10700=0.0214 L/(sm）管线流量 ql=qsL （L 为有效长度）有部分管线为单侧供水，管线流量如下表所示沿线流量（表 2）管段 有效管长 m 比流量 L/s 沿线流量 L/s12 760 0.0214 16.264 23 550 0.0214 11.7734 540 0.0214 11.556 45 625 0.0214 13.37556 660 0.0214 14.12467 490 0.0214
10、 10.486 78 505 0.0214 10.807 89 740 0.0214 15.836 910 685 0.0214 14.659 1011 750 0.0214 16.05 1112 525 0.0214 11.235 125 505 0.0214 10.807110 635 0.0214 13.589211 690 0.0214 14.766811 680 0.0214 14.552312 690 0.0214 14.766712 670 0.0214 14.338节点流量 qi=0.5qsl(L/s）企业甲集中节点流量 Q 甲 /86.4= 45.315 L/s 企业乙集中节
11、点流量 Q 乙 /86.4=45.625L/s 总节点流量以及消防总节点流量图下表节点流量（表 3）节点编号 L节点流量L/s集中节点流量L/s总节点流量L/s消防总节点流量 L/s1 1395 14.9265 0 14.9265 72.1 2 2000 21.4 0 21.4 113.6 3 1780 19.046 45.625 64.671 61.0 4 1165 12.4655 45.315 57.7805 21.7 5 1790 19.153 0 19.1536 1150 12.305 0 12.305 7 1665 17.8115 0 17.8115 8 1925 20.5975 0
12、 20.5975 9 1425 15.2475 0 15.2475 10 2070 22.149 0 22.14911 2645 28.3015 0 28.3015 12 2390 25.573 0 25.573总流量L/s319.916 691.4 第二章 管网水力计算1.1 初始流量分配根据用水量 Q=319.92 L/s，以及各个节点的流量，分配到各个管段，进行平差将初分流量和平差结果制成附表 4初始流量分配表 4环号 管段 管长 管径 q12 760 450 168.79211 690 250 9.861110 750 350 -67.05101 635 450 -136.199523
13、 550 400 137.53 312 690 200 9 1211 525 300 -43.2585 112 690 250 -9.86 34 540 300 63.85945 625 200 6.0785512 505 250 -13.5123 690 200 -9 1011 750 350 67.05118 680 200 5.3589 740 250 -31.753910 685 300 -47.00051112 525 300 43.2585127 670 250 13.185578 505 250 -16.5055811 680 200 -5.35125 505 250 13.55
14、6 660 200 0.425567 490 250 -11.8795712 670 250 -13.1855续表 4第20次平差第1环编号 流量 损失 hf1 166.06 2.36 26.3311 20.77 0.8 71.21-4 -73.28 -1.74 44.01-10 -138.93 -1.42 18.9总 h= .0005总 hf= 160.447q= -.0031第2环编号 流量 损失 hf2 123.89 1.76 26.3512 8.11 0.41 94.71-5 -52.21 -1.38 48.89-11 -20.77 -0.8 71.21总 h= .0001总 hf=
15、241.16q= -.0005第3环编号 流量 损失 hf3 51.11 1.36 49.3813 -6.67 -0.26 72.68-6 -22.64 -0.69 56.08-12 -8.11 -0.41 94.71总 h= .0006总 hf= 272.8543q= -.0023第4环编号 流量 损失 hf4 73.28 1.74 44.0115 13.54 1.06 144.46-7 -28.26 -1.51 99.26-14 -43.5 -1.28 54.61总 h= .0001总 hf= 342.3382q= -.0003第5环编号 流量 损失 hf5 52.21 1.38 48.8
16、916 12.11 0.29 43.65-8 -21.2 -0.61 53.02-15 -13.54 -1.06 144.46总 h= .0008总 hf= 290.0299q= -.0029第6环编号 流量 损失 hf6 22.64 0.69 56.0817 -3.19 -0.07 40.91-9 -15.49 -0.33 39.39-16 -12.11 -0.29 43.65总 h= .0001总 hf= 180.035q= -.0003大环闭合差=0，符合条件编号 流量 损失1 166.06 2.362 123.89 1.763 51.11 1.364 73.28 1.745 52.21
17、 1.386 22.64 0.697 28.26 1.518 21.2 0.619 15.49 0.3310 138.93 1.4211 20.77 0.812 8.11 0.4113 -6.67 -0.2614 43.5 1.2815 13.54 1.0616 12.11 0.2917 -3.19 -0.07h=16.67m校正结果如下图所示：环号 管段 管长 管径 q 12 760 450 168.79211 690 250 9.861110 750 350 -67.05101 635 450 -136.1995 23 550 400 137.53 312 690 200 9 1211 5
18、25 300 -43.2585 112 690 250 -9.86 34 540 300 63.85945 625 200 6.0785512 505 250 -13.5123 690 200 -9 1011 750 350 67.05118 680 200 5.3589 740 250 -31.753910 685 300 -47.0005 1112 525 300 43.2585127 670 250 13.185578 505 250 -16.5055811 680 200 -5.35 125 505 250 13.556 660 200 0.425567 490 250 -11.879
19、5712 670 250 -13.1855以节点 6 为控制点。各干管水头损失分别为干管 1-2-3-4 2.36+1.76+1.36=5.48m干管 1-10-11-12-5 1.42+1.74+1.38+0.69=5.23m干管 1-10-9-8-7-6 1.42+1.28+1.51+0.61+0.33=5.15m1.2 消防流量校正人口 9.7 万，依据城镇、居民区室外的消防用水量标准，同时发生火灾 2 次，一次灭火用水量为 35 L/s，假设有两处不利点同时着火，如 4 点和 6点。则加入消防用水后再进行环状网的平差，结果见附表 5消防校正流量分配表环号 管段 管长 管径 q 12 7
20、60 450 206.75211 690 250 9.991110 750 350 -75.16101 635 450 -168.2395 23 550 400 175.36 312 690 200 10.309 1211 525 300 -40.05 112 690 250 -9.99 34 540 450 100.3845 625 200 7.5995512 505 250 -21.36123 690 200 -10.309 1011 750 350 75.16118 680 200 16.798589 740 250 -55.683910 685 300 -70.9305 1112 52
21、5 300 40.05127 670 250 3.42678 505 250 -51.884811 680 200 -16.7985 125 505 250 21.3656 660 200 9.806567 490 250 -37.4985712 670 250 -3.426平差结果如下：第4次平差第1环编号 流量 损失 hf1 152.88 2.03 24.5411 -43.88 -3.19 134.674 21.29 0.18 15.3510 114.37 0.99 16.01总 h= 0 总 hf= 190.5712q= 0第2环编号 流量 损失 hf2 146.85 2.41 30.4
22、512 -18.2 -1.85 188.615 11.54 0.08 13.5111 -18.52 -0.65 64.57总 h= 0 总 hf= 297.1435q= 0第3环编号 流量 损失 hf3 75.42 2.8 68.813 -17.36 -1.54 164.116 -3.6 -0.02 11.7112 -14.65 -1.24 156.79总 h= 0 总 hf= 401.4091q= 0第4环编号 流量 损失 hf4 38.69 0.53 25.5415 -19.67 -2.11 198.577 19.22 0.74 71.4714 34.46 0.83 44.78总 h= 0
23、 总 hf= 340.3602q= 0第5环编号 流量 损失 hf5 15.74 0.15 17.616 -20.88 -0.78 69.458 27.58 0.99 66.3515 -7.51 -0.35 87.42总 h= 0 总 hf= 240.8277q= .0001第6环编号 流量 损失 hf6 4.8 0.04 14.9617 -6.75 -0.28 77.529 20.94 0.58 50.9116 -13.13 -0.33 46.79总 h= 0 总 hf= 190.1757q= 0大环闭合差为 0，符合条件。编号 流量 损失1 152.88 2.032 146.85 2.41
24、3 75.42 2.84 21.29 0.185 11.54 0.086 -3.6 -0.027 19.22 0.748 27.58 0.999 20.94 0.5810 114.37 0.9911 -43.88 -3.1912 -18.2 -1.8513 -17.36 -1.5414 34.46 0.8315 -19.67 -2.1116 -20.88 -0.7817 -6.75 -0.28校正结果如下图所示：以甲工厂为控制点。各干管水头损失分别为干管 1-2-3-4-5-12 h 16.6m干管 1-8-9-10-11-12 h 12.7m干管 1-8-7-6-5-12 h 16.6m平均
25、管头损失为 15.3m水泵到 12 点管段损失为 1.0m消防时，二级泵站水泵所需扬程 Hp 消=Zc+Hc+hs+hc+hn=16.3+2.5+10+hs+hc11.6+2.5+28+ hs+hc 即 Hp 消Hp 满足条件。1.3 事故流量校正如果管网中有一处发生事故，如管段 56 发生事故，即管网形成 5 个小环，每个节点流量为原始流量的 70%，则重新分配流量如下表 6：事故流量分配表 6初步分配流量环号 管段 管长 管径 q i h sq12 1200 0.4 -77.1 0.0015 -1.77 0.023 27 1200 0.3 30.0 0.0011 1.32 0.044 78
26、 1200 0.3 3.4 0.0000 0.03 0.009 A18 1200 0.15 -5.0 0.0013 -1.57 0.314 -1.99 0.390 dq=2.6 23 1800 0.6 -220.7 0.0014 -2.43 0.011 36 1200 0.4 45.0 0.0006 0.67 0.015 67 1800 0.5 21.0 0.0000 0.09 0.004 B27 1200 0.3 -30.0 0.0011 -1.32 0.044 -2.99 0.074 dq=20.2 78 1200 0.3 -3.4 0.0000 -0.03 0.009 89 1200 0
27、.25 35.0 0.0036 4.28 0.122 910 1200 0.35 56.7 0.0016 1.95 0.034 D710 1200 0.3 -50.0 0.0028 -3.33 0.067 2.88 0.232 dq=-6.2 67 1800 0.5 -21.0 0.0000 -0.09 0.004 710 1200 0.3 50.0 0.0028 3.33 0.067 1011 1800 0.5 155.5 0.0018 3.16 0.020 E611 1200 0.4 -73.6 0.0014 -1.62 0.022 4.78 0.113 dq=-21.1 34 1200
28、0.6 -326.7 0.0028 -3.36 0.010 45 1200 0.7 -348.4 0.0015 -1.74 0.005 36 1200 0.4 -45.0 0.0006 -0.67 0.015 611 1200 0.4 73.6 0.0014 1.62 0.022 1112 1200 0.6 277.9 0.0021 2.48 0.009 G512 1200 0.9 -391.8 0.0005 -0.62 0.002 2.82 0.047 dq=-29.7 续表 6第十次校正q i h sq-65.3 0.0011 -1.31 0.020 46.8 0.0025 2.95 0.
29、063 28.7 0.0010 1.22 0.042 6.8 0.0023 -2.72 -0.400 0.14 -0.274 dq=0.3 -225.7 0.0014 -2.53 0.011 140.9 0.0045 5.37 0.038 44.1 0.0002 0.33 0.007 -46.8 0.0025 -2.95 0.063 0.22 0.120 dq=-0.9 -28.7 0.0010 -1.22 0.042 21.4 0.0015 1.76 0.082 43.1 0.0010 1.19 0.028 -35.4 0.0015 -1.78 0.050 -0.05 0.202 dq=0.
30、1 -44.1 0.0002 -0.33 0.007 35.4 0.0015 1.78 0.050 127.4 0.0012 2.19 0.017 -114.9 0.0031 -3.68 0.032 -0.03 0.107 dq=0.2 -313.6 0.0026 -3.11 0.010 -335.3 0.0014 -1.62 0.005 -140.9 0.0045 -5.37 0.038 114.9 0.0031 3.68 0.032 291.0 0.0023 2.71 0.009 -378.7 0.0005 -0.58 0.002 0.43 0.081 dq=-2.6 大环闭合差为 0.4
31、1，符合条件。校正结果如下图所示：以 8 点为控制点。各干管水头损失分别为8-1-2-3-12 10.0m8-7-10-12 7.9 m8-7-6-12 7.9 m8-9-10-12 7.9 m平均管头损失 8.4 m水泵到 12 点管段损失为 0.4m事故时，二级泵站水泵所需扬程 Hp 事=Zc+Hc+hs+hc+hn=8.8+2.5+28+hs+hc11.6+2.5+28+ hs+hc 即 Hp 事Hp满足条件。第三章 水泵的选取根据设计最高用水量 Qh=2725.2 m3/h，考虑到输水干管漏损和净化本身用水，取自用水系数 =1.05，则近期设计流量为 1.05*2725.2=2861.
32、8 m3/h选取 6 台 350S-75B（14SH-9B）型号水泵，其中两台备用。供水量 1080*82.4%*42861.8水泵性质已经确定，水泵自身损失难以计算，吸水管损失难以估算。所以水泵扬程不能确定，设计选定水泵扬程为 55m，可能与设计所需水泵扬程Hp=11.6+2.5+28+ hs+hc 较符合。水泵性能如表所示流量 扬程 效率 轴功率电机功率转速 汽蚀余量单泵重量编码 S 型 泵型号SH 型 泵型号m3/h m % kw r/min (NPSH)rm kgS139 350S-75 14SH-9 1260 75 85.2 303 355S140 350S-75A 14SH-9A
33、1170 65 84.5 244 280S141 350S-75B 14SH-9B 1080 55 82.4 196 2201450 5.8 1320第四章 设计总结4.1 设计补充由于经验不足、知识面不够广等问题，本设计存在一定的不足之处，主要又以下的几个方面： 未考虑实际地形中的的公园和绿地所在位置不需要管网直接输水；另外中部地形也未考虑，直接铺设直管。在进行管网扩初设计时，管网末梢管径没有放大，城市未来远期发展时，应适当放大。3.由于不设水塔，二级泵站应变频级供水，选泵时最好大小泵搭配，本设计考虑城市逐时用水量较均匀，故采用四台型号相同的水泵，对于近期用水量会造成一定的浪费，但对于远期发展，又保证了一定的安全性。4.2 设计总结 通过本次给水管网课程设计，使我对整个给水工程的初级设计有了一个系统、全面的了解，把课本上所学到的、零散的知识有条理地理顺、联系起来，使所学到的知识能够学以致用，但是也存在很多问题，了解知识不够多也不够深入使得设计困难重重，处理过程太多理想化、缺少现实数据；难以达到实际设计标准。 通过本次设计，不仅使我对给水工程有了更深一步的了解，在 CAD 制图、excel 数据处理、word 排版以及对论文说明书等方面提高和收获不小。 自己独立自主完成设计，能够真正掌握一种技能，。最后，在这里谢谢老师给我们做设计的机会！
