給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設計

1、<p>　　重慶交通大學河海學院</p><p><b>　　給水排水工程專業(yè)</b></p><p>　　給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)課程設計（Ⅰ）</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　河海學院資源與環(huán)境科學系</p><p><b>　

2、　二O一一年八月</b></p><p>　　在城市與工業(yè)企業(yè)給水工程中，給水管網(wǎng)在整個工程總投資中占有很大比重，一般約為50%－80%，因此給水管網(wǎng)設計的正確與否，不僅關系到供水安全，也直接影響到給水工程的造價。</p><p>　　一．計劃任務及原始資料</p><p><b>　?、?、計劃任務</b></p>&

3、lt;p>　　為重慶市楊柳鎮(zhèn)給水管道工程進行綜合設計，包括城市用水量的確定，管網(wǎng)定線，確定水廠及水塔（高位水池）的位置，泵站的供水方案設計，清水池及水塔容積計算，管網(wǎng)的水力計算。</p><p>　　設計成果有：繪制給水管道總平面布置圖、節(jié)點詳圖、水力坡線圖，并編制設計說明書和計算書。</p><p><b>　　Ⅱ、原始資料</b></p>&l

4、t;p>　?。ㄒ唬┏鞘锌偲矫鎴D一張，比例1∶3000。</p><p><b>　?。ǘ┏鞘谢A資料</b></p><p>　　1、城市位于中國西南地區(qū)重慶，給水水源位置見城市總平面圖。</p><p>　　2、城區(qū)地質(zhì)情況良好，土壤為砂質(zhì)粘土，冰凍深度不加考慮，地下水位距地表8m；該市的地貌屬丘陵地區(qū)，海拔標高一般為270～320m

5、。</p><p>　　3、城市居住區(qū)面積115公頃，老城區(qū)占人口2.1萬，新城區(qū)占人口3.4萬。給水人口普及率為95%。</p><p>　　4、居住區(qū)建筑為六層及六層以下的混合建筑；城市衛(wèi)生設備情況，室內(nèi)有給排水設備和淋浴設備。</p><p>　　5、本市附近某江穿城而過，在支流與干流交匯處，河流歷史最高洪水位283.4m，二十年一遇洪水位281.8m，95%

6、保證率的枯水位278.2m，常水位279.5m，河床標高277.8m，平均水面坡降3‰。</p><p>　　6、由城市管網(wǎng)供水的工廠為造紙廠，生產(chǎn)能力為2噸/日（每噸紙耗水量為500m3），該廠按三班制工作，每班人數(shù)為300人，每班淋浴人數(shù)25%；該廠建筑物耐火等級為三級，廠房火災危險性為丙級，建筑物體積約為2500m3；對水壓無特殊要求，個別生產(chǎn)車間壓力不足，自行加壓解決。</p><p&

7、gt;　　7、城市管網(wǎng)供水的車站用水量480米3/日；澆灑道路及綠地用水量100米3/日。</p><p>　　8、未預見水及管漏系數(shù)取K=1.2。</p><p><b>　　二．字母含義說明</b></p><p>　　三．綜合設計計算及設計說明</p><p><b>　?、?、用水量計算</b>

8、;</p><p>　　1、城市居民生活用水量</p><p>　?、俅_定城市計劃人口數(shù)及給水人口數(shù)</p><p>　　由原始資料可得，楊柳鎮(zhèn)的計劃人口數(shù)為5.5萬人。</p><p><b>　　②確定用水量標準</b></p><p>　　楊柳鎮(zhèn)位于重慶，屬于一區(qū)的中小城市，因當?shù)啬昃鶜鉁剌^

9、高，因此居民需水量較大，而且原始資料給出，該鎮(zhèn)室內(nèi)有較為普及的給排水設備和淋浴設備，綜合考慮這些因素，查《室外給水設計規(guī)范》GBJ13-86確定相應的最高日居民生活用水定額為225升/人·日。</p><p>　　③確定城市居民生活用水量</p><p>　　==11757 （1）</p><p>　　其中-城市居民生活用水量；</

10、p><p>　　-最高日居民生活用水定額；</p><p>　　-設計年限內(nèi)計劃人口數(shù)；</p><p><b>　　-自來水普及率</b></p><p><b>　　2、工廠用水量</b></p><p><b>　?、偕a(chǎn)用水量</b></p&g

11、t;<p>　　由原始資料可得，由城市管網(wǎng)供水的工廠為造紙廠，生產(chǎn)能力為2噸/日，每噸紙耗水量為500m3，因此生產(chǎn)用水量為</p><p>　　= =1000 （2）</p><p>　　其中-工廠生產(chǎn)用水量；</p><p>　　-工廠日生產(chǎn)能力（）；</p><p>　　-單位產(chǎn)品耗水量（）；</p>&

12、lt;p><b>　　②車間生活用水量</b></p><p>　　按照《室內(nèi)給水排水和熱水供應設計規(guī)范》TJ15-74，確定車間職工生活用水定額為35，因此車間生活用水量為</p><p>　　==31.5 （3）</p><p>　　其中-工廠生活用水量；</p><p&

13、gt;　　-職工生活用水定額；</p><p><b>　　-工廠職工數(shù)量；</b></p><p><b>　　③車間淋浴用水量</b></p><p>　　按照《室內(nèi)給水排水和熱水供應設計規(guī)范》TJ15-74，確定職工淋浴用水量定額為60，因此職工的淋浴用水量為</p><p>　　==13.5

14、 （4）</p><p>　　其中- 職工的淋浴用水量；</p><p>　　- 職工淋浴用水量定額；</p><p><b>　　- 淋浴人數(shù)比例；</b></p><p><b>　?、芄S用水量</b></p><p>　　由上可得，工廠

15、用水量為</p><p>　　=1000+31.5+13.5=1045 （5）</p><p><b>　　其中-工廠用水量</b></p><p><b>　　3、消防用水量</b></p><p>　　由原始資料可得，居住區(qū)建筑為六層及六層以下的混合建筑，且該廠建筑物耐火等

16、級為三級，廠房火災危險性為丙級，按照《工業(yè)企業(yè)和居住建筑暫行防火標準》《城市及工業(yè)企業(yè)消防用水量標準》，確定消防流量為35.</p><p>　?。ㄗⅲ合烙盟恐饕糜谇逅睾退萘坑嬎慵肮芫W(wǎng)平差的校核計算，在城市總用水量計算中可不統(tǒng)計在內(nèi)）。</p><p><b>　　4、其他用水量</b></p><p>　　由原始資料可得，城市管網(wǎng)

17、供水的車站用水量為480；澆灑道路及綠地用水量為100。因此其他用水量為</p><p>　　=480+100 =580 （6）</p><p><b>　　5、未預見水量</b></p><p>　　因未預見水及管漏系數(shù)取K=1.2，因此未預見水量為</p>&l

18、t;p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=2767 （7）</p><p><b>　　其中-未預見水量；</b></p><p

19、><b>　　-管漏系數(shù)</b></p><p>　　城市居民生活用水量變化可由原始資料得到，工廠生產(chǎn)和生活用水量、車站用水假定24小時均勻供水，澆灑道路用水可集中在3-4點，16-17點各進行一次。</p><p>　　在各項用水量計算之后，綜合用水量的時際變化，編制城市各用戶逐時用水量合并計算表如下表1。</p><p>　　表1

20、 城市各用戶逐時用水量合并計算表</p><p>　?、?、 二泵站供水方案設計及清水池，水塔容量計算</p><p>　　1、二泵站供水方案設計</p><p>　　由楊柳鎮(zhèn)用水量變化，將二泵站工作分為兩級：從20時到次日5時，一臺水泵運轉(zhuǎn)，流量為最高日用水量的3.20%；其余時間增開一臺同型號的水泵，供水量為最高日用水量的4.86%，雖然泵站每小時供量不等于用水量

21、，但一天的供水量等于最高日用水量：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　因此重慶市楊柳鎮(zhèn)用水量變化曲線如下圖所示。</p><p>　　圖1 重慶市楊柳鎮(zhèn)用水量變化曲線圖</p><p>　　2、清水池，水塔容量計算</p><p>　　清水池調(diào)節(jié)容積由為一、二泵站供水

22、量曲線確定，水塔調(diào)節(jié)容積由二泵站供水線與用水量變化曲線確定，分別為相應曲線的的面積差。根據(jù)圖1的供水線，可算出清水池和水塔的調(diào)節(jié)容積如下表：</p><p>　　表2 清水池和水塔調(diào)節(jié)容積合并計算表</p><p>　　由上表可得，有無水塔的情況下，清水池的調(diào)節(jié)容積變化較大，因此有必要設水塔。</p><p>　　清水池容量計算 </p>&

23、lt;p>　　清水池中除了貯存調(diào)節(jié)用水量之外，還應存放消防用水和水廠內(nèi)沖洗濾池，排泥等用水。</p><p>　　由表2可得，清水池的調(diào)節(jié)容積為楊柳鎮(zhèn)日用水總量的9.55%；居住區(qū)和工廠按2小時火災延續(xù)時間的消防用水總量計算 ，經(jīng)查《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2006確定消防流量為35；水廠生產(chǎn)量水量按最高日用水量的6%考慮。</p><p>　　==1533.6

24、 （9）</p><p>　　= =504.0 （10）</p><p>　　= =963.5 （11） </p><p>　　因此清水池有效容積等于：</p><

25、p>　　=1533.6+504.0+963.5=3001.1</p><p><b>　　其中-調(diào)節(jié)容積；</b></p><p><b>　　-消防用水；</b></p><p><b>　　-水廠生產(chǎn)量水量；</b></p><p><b>　　水塔容量計算

26、</b></p><p>　　水塔中除了貯存調(diào)節(jié)水量外，還需要貯存部分消防水量。</p><p>　　由表2可得，清水池的調(diào)節(jié)容積為楊柳鎮(zhèn)日用水總量的7.13%；經(jīng)查《建筑設計防火規(guī)范》可得，室內(nèi)消防用水量為15，按10分鐘計算。</p><p>　　= =1145.0 （12）</p>

27、<p>　　= =9 （13）</p><p><b>　　因此，水塔總?cè)莘e為</b></p><p>　　=1145.0+9.0=1154 （14）</p><p><b>　　式中：-

28、調(diào)節(jié)容積；</b></p><p><b>　　-消防貯水量；</b></p><p><b>　?、?、管網(wǎng)定線</b></p><p>　　所謂管網(wǎng)定線就是在現(xiàn)有的給水區(qū)域地形圖上確定水塔（或高水位水池）、水源、水廠的位置及干管的走向和圖形。</p><p>　　確定水源、水廠、水塔（

29、或高水位水池）的位置確定</p><p>　　水源、水廠、水塔（或高水位水池）的位置的確定，遵循了如下原則：</p><p><b>　　可取水量充沛可靠；</b></p><p>　　原水水質(zhì)符合國家有關現(xiàn)行標準； </p><p>　　與農(nóng)業(yè)、水利綜合利用；</p><p>　　地形較平緩，

30、具有施工條件；</p><p><b>　　靠近主要用水區(qū)；</b></p><p>　　避開人工構(gòu)筑物和天然障礙物；</p><p>　　水廠位置的選擇時，排水出路往往是選擇廠址的一個重要條件，宜靠近城市下水道</p><p>　　水塔應盡量置于城市較高地區(qū)，以減少水塔高度；此外應盡可能靠近大用</p>

31、<p>　　戶，以便在最大轉(zhuǎn)輸時減少水塔至該處的連接管中的水頭損失，從而減少水塔高度。</p><p>　　綜合考慮以上因素，將流溪河鍛壓廠上游作為取水點，附近設置一、二泵站，并將水塔布置在附近標高為328米的高地上。</p><p>　　干管的走向和圖形的確定</p><p>　　在定線前熟悉了地形圖，明確了水源、水廠、水塔設計位置以及各大用戶的位置，定

32、線時遵循以下原則綜合考慮。</p><p>　　①干管應通過兩側(cè)負荷較大的用水區(qū)，并以最短距離向用戶送水。</p><p>　?、诳拷缆?、公路，以便于施工及維修。</p><p>　?、劾诎l(fā)展，并考慮分期修建的可能性。</p><p>　?、芨晒鼙M量沿高地布置，使管道內(nèi)壓力較小，而配水管壓力則更高些。</p><p&g

33、t;　　⑤注意與其他管線交叉時平面與立面相隔間距的規(guī)定與要求。</p><p>　?、拊谥饕盟畢^(qū)四周附近應有多根干管，以確保供水安全。</p><p>　?、叩貏萏叨覠o太多居民，無太大發(fā)展前景的地區(qū)，不宜接入干管，可在較遠的位置布置一根較長的干管，如若日后發(fā)展需要，可布置支管接入。</p><p>　?、嗟匦屋^為平坦且傍河的，目前人口稀少，但具有發(fā)展前景的地區(qū)

34、，宜在附近布置干管，而且考慮對主要用水區(qū)的貢獻。</p><p>　?、岣晒懿贾玫哪繕藚^(qū)域應是主要用水區(qū)，其他地區(qū)依條件適當增大干管長度</p><p>　　依據(jù)以上原則，干管走向和圖形布置如下圖：</p><p>　　圖2 水塔、水源、水廠的位置及干管的走向和圖形示意圖</p><p><b>　　管線草圖草圖如下：</b&

35、gt;</p><p>　　圖3 干管的走向和圖形草圖圖</p><p><b>　?、?、 管網(wǎng)水力計算</b></p><p>　　1、確定管網(wǎng)計算情況</p><p>　　本設計為前置水塔管網(wǎng)，因此其計算情況為：</p><p><b>　　最高用水時；</b></

36、p><p><b>　　最高用水加消防</b></p><p>　　2、根據(jù)每種計算情況確定水塔、小泵的供水量及每一管段的計算流量。</p><p><b>　?、偾蟊攘髁縬比</b></p><p>　　將管網(wǎng)各管段按節(jié)點進行編號，如圖2所示，根據(jù)表1提供最高日最高時總用水量和最高時各大用戶（工廠和車

37、站）中用水量之和，以及表3中的總計算長度，以此計算比流量q比即：</p><p>　　==0.054 （15）</p><p>　　其中Q-城市最高日最高時總用水量；</p><p>　　-城市最高時各大用戶中用水量之和；</p><p>　　管網(wǎng)的總計算長度（米）（不包括沿無建筑區(qū)域、橋梁通過的干管以及房屋支管等的總

38、長度）。</p><p><b>　?、谇笱泳€流量</b></p><p>　　根據(jù)比流量和各管段的計算長度，可算出各管段的沿線流量</p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　其中L-各管段計算長度（米）</p><p>　　管段沿線流量見表3。<

39、;/p><p>　　表3 各管段鉛線流量計算表</p><p><b>　　求節(jié)點流量</b></p><p>　　節(jié)點流量等于連接在該節(jié)點上所有管段沿線流量之和的一半，即</p><p><b>　?。?7）</b></p><p><b>　　節(jié)點流量見表4&

40、lt;/b></p><p>　　表4 各節(jié)點節(jié)點流量計算表</p><p><b>　　3、管網(wǎng)水力計算</b></p><p><b>　?、倭髁糠峙?lt;/b></p><p>　　根據(jù)最大用水時水泵及水塔供水量以及管網(wǎng)各節(jié)點的出流量（包括大用戶的集中流量），按節(jié)點流量平衡條件即進行初

41、步的流量分配（先假定水流方向）；求出各管段流量。</p><p><b>　?、谶x管徑</b></p><p>　　在各管段計算流量確定之后，利用水力計算表，按平均經(jīng)濟流速選管徑：平均經(jīng)濟流速一般在大管徑（毫米）時采用0.9~1.4米/秒；在小管徑時為0.6~0.9（米/秒）</p><p>　　當流量很小時，按平均經(jīng)濟流速選出的管徑大小，按通

42、過消防流量的要求選取最小管徑。</p><p>　　通過消防流量的最小管徑規(guī)定如下：</p><p>　　小城市 d最小=100mm</p><p>　　本設計最小管徑取d=100mm；此外在選管徑時，還考慮了通過最大轉(zhuǎn)輸流量的可能，并適當留有發(fā)展余地。因此在供水分界線附近及某邊遠地區(qū)的管徑適當進行了放大。。</p&g

43、t;<p><b>　?、塾嬎闼^損失h</b></p><p>　　根據(jù)各管段計算流量和管徑，由水力計算表查i值，按公式h=iL計算水頭損失。</p><p>　　計算每一環(huán)的水頭損失代數(shù)和，各環(huán)閉合差大多超過0.5米，有的遠遠超過1米，因此需要進行管網(wǎng)平差。</p><p>　　表5 流量分配、管徑選擇、水頭損失計算表&

44、lt;/p><p><b>　?、芄芫W(wǎng)平差</b></p><p>　　利用哈代-克羅斯法將管網(wǎng)中的流量進行調(diào)整，使超負荷段的流量減少，而欠負荷管段的流量增加，（但必須滿足的條件）,直至各環(huán)的閉合差達到允許的范圍以內(nèi)為止。</p><p>　　表6 環(huán)網(wǎng)平差計算表</p><p>　　由上表可得，經(jīng)平差，環(huán)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、

45、Ⅳ、Ⅴ的閉合差分別為-0.358米、-0.485米、-0.044米、0.295米、0.083米，最大環(huán)的閉合差為-0.499米，符合閉合差要求，平差完成。</p><p>　?、酢?確定水塔高度，二泵站揚程</p><p>　　1、確定水塔高度及二泵站揚程</p><p><b>　?、?水塔高度計算</b></p><p&

46、gt;　　經(jīng)比較，13點為該管網(wǎng)的控制點。</p><p>　　=28+7.237-（328-298）=5.237 （18）</p><p>　　其中Hc-供水區(qū)最不利點（控制點）所需的自由水頭（米）；</p><p>　　-從水塔到控制點的總水頭損失（米）；</p><p>　　-水塔所在地的地面標高（米）；</p>

47、<p>　　-控制點的地面標高 ；</p><p>　　表7 水塔高度計算成果表</p><p><b>　?、?二泵站揚程計算</b></p><p>　　二泵站揚程應保證供水至水塔，故揚程為：</p><p><b>　?。?9）</b></p><p>

48、;　　=（328-282）+5.237+5+0.937+2.5 =59.674</p><p>　　其中-清水池最低水位標高；</p><p>　　-水塔中水柜的最大水深；</p><p><b>　　-輸水管水頭損失；</b></p><p>　　-泵站內(nèi)吸、壓水管水頭損失；</p><p>

49、<b>　　其余符號意義同前。</b></p><p>　　表8 二泵站揚程計算成果表</p><p>　?、?、 最大用水加消防用水的校核</p><p>　　最大用水加消防用水的校核，需要將消防用水量加在不利節(jié)點上，重新進行流量分配和管網(wǎng)平差，因計算繁瑣，因此用相關軟件進行再次平差，結(jié)果如下表。</p><p>

50、　　表9 最大用水加消防用水校核管網(wǎng)平差表</p><p>　　由上表可得，消防時由管網(wǎng)起點至失火地點的總水頭損失、最大轉(zhuǎn)輸時輸水管水頭損失如表10所示。</p><p><b>　　（20）</b></p><p>　　=10+8.880+（298-282）+1.227+3 </p><p><b>

51、　　=39.107</b></p><p>　　其中 10-低壓制消防管網(wǎng)在失火地點應保證的自由火頭（米）；</p><p>　　-消防時由管網(wǎng)起點至失火地點的總水頭損失（米）；</p><p><b>　　其余符號意義同前。</b></p><p>　　表10 最大用水加消防用水校核二泵站揚程成果表&

52、lt;/p><p>　　由上表可得，最大用水加消防用水校核二泵站揚程小于正常情況二泵站揚程，因此該管網(wǎng)設計符合要求。</p><p>　?、鳌?計算于管各節(jié)點上的實際自由水頭</p><p>　　在求出水塔高度與水泵揚程之后，按水流方向一次疊加水損，算出節(jié)點水損，再依據(jù)下列各式進行計算出水坡線高度和自由水頭。</p><p><b>　

53、?。?1）</b></p><p><b>　　（22）</b></p><p><b>　　其中-水坡線高度；</b></p><p><b>　　-自由水頭；</b></p><p><b>　　其余符號意義同前。</b></p>

54、;<p>　　計算出干管上各節(jié)點的實際自由水頭如下表：</p><p>　　表11 管網(wǎng)節(jié)點自由水頭計算</p><p>　　選5-6-7-10-11-12-13干管畫出水坡線如下：</p><p>　　圖4 干管5-6-7-10-11-12-13水坡線高度及自由水頭圖</p><p><b>　　四．心得體會&l

55、t;/b></p><p>　　這次給水管網(wǎng)設計受益匪淺、收獲頗多。</p><p>　?、瘛⒃O計要專心致志，不應有外來瑣事干擾。</p><p>　　這次設計做的比較慢，除了學藝不精的緣故外，課程設計的一周也是重慶市12371網(wǎng)上黨務平臺整改的一周，很長的時間用在了12371上，導致設計斷斷續(xù)續(xù)，進程緩慢。</p><p>　　Ⅱ、學

56、藝要精，要真正通過課程設計將課本知識綜合起來，達到融會貫通。</p><p>　　周圍的人也有做得快的，自己進程慢的根本原因是沒有真正掌握管網(wǎng)設計的技能，以致問題重重，有些問題解決起來較為棘手。</p><p>　?、?、團隊合作的前提是獨立的思考能力。</p><p>　　團隊合作很重要，在合作的過程中，掌握了以前不太清楚的知識點如管網(wǎng)平差計算，但討論花費了太長時間

57、，而踟躕不前，猶豫不決，所以應該培養(yǎng)快速獲取信息并決策的能力。</p><p>　?、?、給排水的學習大業(yè)任重而道遠。</p><p>　　此次課程設計尚不能令自己滿意，更何談以專業(yè)知識立足社會，綜合而言，這么一個學期學習狀態(tài)不是很好，沒有完全理順專業(yè)知識，這是下學期乃至以后人生道路的教訓，謹記前車之鑒。</p><p>　?、酢⒔o排水設計工作需扎實的技能，需實際行動