管网计算书

贵州大学
课程设计任务书
课题名称给水管网工程
学院土木建筑工程
专业给水排水工程
班级 101
学号 1008070033
姓名袁胜楠
指导教师（签名） 2013年 6月 19 日
一、课程性质和任务
本课程是给水排水专业的主要实践性教学内容之一。

通过课程设计，使学生熟悉和掌握配水管网设计的原则，步骤和方法，加深理解所学专业理论知识，培养学生运用所专业理论知识，综合分析和解决实际工程设计问题的能力，使学生在设计、计算、绘图、查阅资料和使用设计手册、设计规范等基本技能上得到训练和提高。

学生应用已学的知识，按照教学要求，在一周内完成南方某城市给水管网的设计。

二、设计内容和设计要求 （一）设计原始资料
1、某县城总平面规划图一张（A2），比例1:5000。

该县城为我国贵州地区某中小城市，城内有工厂数家及部分公共建筑。

居民区居住人口按380人/公顷设计，居民区面积大约70公顷。

最高建筑为六层楼，室内有给排水设备，无淋浴设备，给水普及率为90%。

居住区时变化系数为1.4~1.8。

2、大用户对水量、水质和水压要求资料见用户对水量、水压要求一览表。

序号 用水单位名称 用水量
(m 3/d) 每日
班次
时变
化系
数 水压要求（mH 2O ）
生
产
生活
1 发电厂 400 30 3 1.7 1
2 2 磷肥厂 300 35 2 1.
3 18 3 陶瓷厂 350 30 1 1.3 12
4 汽修厂 300 3
5 2 1.9 18 5 水泵厂 250 20 3 1.2 20
6 仪表厂 200 20 1 2.0 12 7
洗煤厂
350 35
2
1.4
16
3、浇洒道路用水：50~1003m /d ；绿地用水：50~1003
m /d 4、未预见用水量按最高日用水量的15~25%计算。

5、消防用水量、水压及延续时间按规范要求确定。

6、该县城供水由高位水池供水，高位水池修建在附近的山坡上。

（二）设计基本要求
1、了解管网定线原则，敷设要求；
2、掌握经济管径选择要求；
3、掌握哈代一克罗斯法解环方程组步骤；
4、掌握给水系统压力关系确定方法；
5、掌握管网电算程序。

（三）设计内容：
1、某县城给水管网设计的用水量分析与总用水量计算；
2、给水管网的布设与定线；
3、沿线流量、节点流量和各管段设计流量的计算；
4、根据经济流速（或界限流量）并考虑到消防时等要求确定各管段的管径；
5、管网水力计算；
6、确定控制点，计算从控制点到高位水池的水头损失，确定高位水池的容积和标高；
7、最大用水加消防时的校核，若不满足要求，应说明必须采取的措施。

（四）设计成果要求
1、设计要遵循现行国家标准及有关规范、规程。

并符合工程实际情况，图纸要符合制图标准，图面干净整洁，线条清晰，各种数据标注齐全正确，无缺漏。

2、说明书要条理清楚、简洁、措词准确，引用公式及数据要注另明出处，计算准确无误，表格及草图要认真绘制，说明问题，全部设计文件要装订成册。

3、在设计过程中，要发挥独立思考能力，在指导教师帮助下，独立工作，严禁抄袭。

4、设计说明书要求：
1）说明设计项目的性质、建设规模、设计范围、主要设计资料的来源。

2）设计对象的概况，现有给水系统，用户对水质、水压、水量等的要求。

3）配水管网设计（如定线等）的依据和理由。

5、设计计算书要求：
1）节点流量计算表。

2）调节构筑物的确定（位置及其容积等）。

3）最大用水量平差结果表（包括枝状管线及输水管，应标出节点编号、
节点流量、管段标注（含管长、管径、流量及水头损失）及水流方向、各环闭合差、各节点的水压线标高、地形标高及实际自由水头）。

*按设计计算说明书形式编写。

6、设计图纸要求：
1）管网平面布置图1张(1：5000)。

2）水力计算图1张。

*图纸按工程制图要求绘制。

三、设计工作起始日期:
自2013年6月24日起，至2011年6月30日止（教学第17周）。

四、进度计划与应完成的工作:
本课程设计分如下四个阶段：
1、准备阶段（6月24日—6月25日）：根据任务书的要求，选题收集资料、系统总体方案设计构思。

2、设计阶段（6月25日—6月27日）：完成管网定线及计算。

3、批阅阶段（6月27日）：对完成的各种计算进行批阅和审核，提出相应的修改意见和建议。

4、成果整理阶段（6月28日—6月30日）：进行图纸绘制和设计说明（含计算）书的编制。

五、主要参考书
[1] 张延灿等. 给水排水设计手册第4册城镇给水[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1985。

[2] GB50013-2006，室外给水设计规范[S].北京:中国计划出版社，2006。

[3] 严煦世，刘遂庆. 给水排水管网系统[M].北京：中国建筑工业出版社，2007。

[4] 范瑾初，《给水工程》（第四版），中国建筑工业出版社，1999。

[5] 姜乃昌，《水泵与水泵站》（第四版），中国建筑工业出版社，1998。

设计计算书
1、贵州地区某中小城市给水管网设计的用水量分析与总用水量计算
查给水排水管网系统（第二版）附录2可知，该城市最高日综合生活
用水定额为220—370L/(cap.d) ，采用260 L/ (cap.d)。

根据原始资料可知规划人口为2.66万人，用水普及率为90%，室内均有给排水卫生设备，无淋浴，建筑物为6层。

K h =1.6
（1）城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）为：
d
m N q Q i i /4.62241000
%
902660026010003111=⨯⨯==∑
式中 i q 1—城市各用水分区的最高日综合用水量定额［L/cap ·d ］
i N 1—设计年限内各用水分区的计划人口数（cap ）
（2）工业企业生产用水量的计算：
贵州某地区中小城市
大用户对水量、水质和水压要求资料见用户对水量、水压要求一览表。

序号 用水单位名
称 用水量
(m 3/d) 每日
班次
时变
化系
数 水压要求（mH 2O ）
生产
生活
1 发电厂 400 30 3 1.7 1
2 2 磷肥厂 300 35 2 1.
3 18 3 陶瓷厂 350 30 1 1.3 12
4 汽修厂 300 3
5 2 1.9 18 5 水泵厂 250 20 3 1.2 20
6 仪表厂 200 20 1 2.0 12 7
洗煤厂
350 35
2
1.4
16
工业企业生产用水量为：
d
m Q /215035020025030035030040032=++++++=
（3）工业企业职工的生活用水量和淋浴用水量的计算：
d
m 2053520203530353033=++++++=Q
（4）浇洒道路和绿化用水量计算：
浇洒道路用水：50~1003m /d ；绿地用水：50~1003
m /d
故浇洒道路用水取用1003m /d ，绿地用水取用1003
m /d
d m Q /20034=
（5）未预见水量和管网漏失水量计算：（取20%）
d m Q Q Q Q Q /88.1755)20020521504.6224(2.0)
(2.0343215=+++⨯=+++⨯=
（6）消防用水量计算：
查给水排水管网系统（第二版）附表3得，消防用水定额为25L/s ，同时
火灾次数为2，则消防用水量为：
s
L f q Q /50225666=⨯==
（7）最高日设计用水量计算：
d
m d m Q Q Q Q Q Q d /28.1053588.175520020521504.62243
35
4321=++++=++++=）（
取：
d
m Q d /110003=
2、最高日最高时用水量的计算
Qh=4
.86KhQd （L/s ）
根据《室外给水设计规范》（GB50013—2006）规定，城市供水系统中，时变化系数，日变化系数、日应根据城市性质、城市规模、国民经济与社会发展和城市供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化分析确定；在缺乏实际资料的情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用 1.3～1.6，日变化系数宜采用 1.1～1.5 ，个别小城镇可以加大。

由于该城市为小城市，Kh 取1.6
则 Qh=
4
.8611000
6.1⨯=203.7（L/s ）
由于供水曲线不明确，若采用提供的现有Kh 作为计算依据（综合用水量时变化系数Kh=1.8 工业企业
序号 用水单位名称 用水量
(m 3/d) 每日
班次
时变
化系
数 水压要求（mH 2O ）
生
产
生活
1 发电厂 400 30 3 1.7 1
2 2 磷肥厂 300 35 2 1.
3 18 3 陶瓷厂 350 30 1 1.3 12
4 汽修厂 300 3
5 2 1.9 18 5 水泵厂 250 20 3 1.2 20
6 仪表厂 200 20 1 2.0 12 7
洗煤厂
350 35
2
1.4
16。

），分别计算各用水单位的最高时用水量累计作为最高日最高时用水量，则计算结果如下：
（1）综合生活最高日最高时用水量h m Q /83.4668.1h m 24
4.622433
1h =⨯=
（2）工业企业生产用水最高日最高时用水量
h m h m h m h m h m h m h m Q /33.23816
35082002.1242509.1163003.183503.1h m 163007.12440033
33
33332h =++⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=
（3）工业企业生活与淋浴用水最高日最高时用水量：
根据《室外给水设计规范》（GB50013—2006）规定，工业企业内工作人员的生活用水时变化系数为2.5-3.0， 取3.0
h m Q /90.140.3h m 16
358202420163583016352430333h =⨯++++++=
）（ （4）s 65.2224.8688.17552006.390.146.333.238s L 6.383.466h L s L s L s L Q =++++== 故Qh=223L/s
两者比较，宜采用223L/s 作为最高日最高时设计用水量。

最高时集中流量：发电厂s L Q 91.824
3
30247.1400=⨯+⨯=
发 磷肥厂s L Q 34.66.316
3
35163.1300=÷⨯+⨯=）（磷
陶瓷厂s L Q 92.186.3833083.1350=÷⨯+⨯=
）（陶 汽修厂s L Q 72.116.316
3
359.1300=÷⨯+⨯=
汽
水泵厂s L Q 17.44
.863
202.1250=⨯+⨯=
泵
仪表厂s L Q 97.156.38
3
200.2200=÷⨯+⨯=
仪 洗煤厂s L Q 33.106.316
3
354.1350=÷⨯+⨯=
煤
3、沿线流量、节点流量的计算
（1）沿线流量、节点设计流量分配计算：
该给水管网定先后，经过简化，得如下图所示管网图。

各管段长度和配水长度如2.1表所示。

各管段长度和配水长度 表2.1(a) 管段编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 管段长
度（m ） 320 430 500 400 540 190 380 170 380 350 430
配水长
度（m ） 0 215 360 370 230 150 380 90 190 175 215
表2.1(b)
管段编号 12 13 14 15 16 17 管段长度（m ） 330 440 340 250 360
170
配水长度（m ）
165 220 170 250 360
85
表2.2
最高时集中用水流量 集中用水户名称 发电厂 磷肥厂 陶瓷厂 汽修厂 水泵厂 仪表厂 洗煤厂 集中用水流量（L/s) 8.91 6.34 18.92 11.72 4.17 15.97 10.33 所处位置节点编号 4 5 2 5 4 3 8
最高时管段流量分布与节点流量计算
比流量∑∑-=
Lmi
qni Qh Q cb =362536
.76223-=0.04045[L/(s ·m)]
管段沿线流量
各管段沿线流量计算见表2.3：
i
L ⨯=cb y q q
各管段沿线流量分配计算
管段编号管段计算总长度
（m）
比流量（L/s.m）沿线流量（L/s）
[1] 0 0.040450
[2] 215 0.040458.6973
[3] 360 0.0404514.5620
[4] 370 0.0404514.9665
[5] 230 0.040459.3035
[6] 150 0.04045 6.0675
[7] 380 0.0404515.3710
[8] 90 0.04045 3.6405
[9] 190 0.040457.6855
[10] 175 0.040457.0788
[11] 215 0.040458.6968
[12] 165 0.04045 6.6743
[13] 220 0.040458.8990
[14] 170 0.04045 6.8765
[15] 250 0.0404510.1125
[16] 360 0.0404514.5620
[17] 85 0.04045 3.4383
合计3625
各管段节点流量计算
节点节点连的管
段节点流量（L/s）集中流
量（L/s）
节点总流
量（L/s）
1 [1] 0 0 0
2 [1] [2] [6][14] 10.8206 18.92 29.74
3 [2] [3] 11.6296 15.97 27.96
4 [3] [4] [5] 19.4160 13.08 32.49
5 [5] [8] 6.4720 18.0
6 24.53
6 [4] [7] [8][17] 18.7082 18.60
7 [6] [7] [16] 18.0000 18.00
8 [9] [17] 5.5619 10.33 15.89
9 [9] [16] [10] 14.6631 14.56
10 [11] [10] [15] 12.9440 12.94
11 [11] [12] 7.6855 7.66
12 [12] [13] 7.7866 7.79
13 [13] [14] [15] 12.9400 12.84
合计146.64 76.36 223
4、各管段设计流量计算
（1）管段设计流量分配计算：
根据经济流速（或界限流量）并考虑到消防、事故时等要求确定各管段的管径。

管段初分配流量见表4.1：
为了防止管网中因水锤现象出现事故，最大设计流速不应超过2.5～3.0m/s，为了防止悬浮物质在水管内沉积，最低设计流速通常不应低于0.6m/s。

一般通过优化方法求得设计流速和管径的最优解，用该最优解（即经济流速来）确定管径。

在条件不具备时，设计中可采用各地统计资料计算出的平均流速来确定管径，得出的是近似经济管径，见下表：
管径(mm) 平均经济流速
（m/s）管径(mm) 平均经济流速
（m/s）
100～400 0.6～0.9 ≥400 0.9～1.4
流量出分配如下：
管段编号设计流量（L/s）管道长度（m）管段管径(mm)
[1] 223 320 2*300
[2] 93.54 430 400
[3] 65.58 500 350
[4] 3.56 400 75
[5] 29.53 540 150
[6] 46.77 190 400
[7] 17.04 380 300
[8] 5.00 170 150
[9] 8.89 380 150
[10] 11.72 350 150
[11] 16.44 430 50
[12] 24.10 330 100
[13] 31.89 440 200
[14] 52.95 340 250
[15] 8.22 250 150
[16] 11.73 360 250
[17] 5 170 150
5.平差结果计算如下
迭代次数=23
============================================================= =========
环号= 1
闭合差= .358
----------------------------------------------------------------------
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)
----------------------------------------------------------------------
1 430 400 .57 71.07 1.27 .55 .0077
2 500 350 .45 43.11 .99 .49 .0115
3 400 75 .16 .69 1.13 .45 .6564
4 380 300 .60 -42.38 2.0
5 -.78 .0184
5 190 400 .70 -87.89 1.87 -.3
6 .0040 sqtotal= .328 dq= .55
============================================================= =========
环号= 2
闭合差= .423
----------------------------------------------------------------------
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)
----------------------------------------------------------------------
1 540 150 .56 9.93 4.48 2.4
2 .2438
2 170 150 .8
3 -14.60 9.09 -1.55 .1058
3 400 75 .16 -.69 1.13 -.45 .656
4 sqtotal= .197 dq= 1.07
============================================================= =========
环号= 3
闭合差= .004
----------------------------------------------------------------------
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)
----------------------------------------------------------------------
1 190 400 .70 87.89 1.87 .36 .0040
2 360 250 .56 27.51 2.30 .8
3 .0301
3 350 150 .32 5.70 1.65 .58 .1015
4 250 150 .39 -6.94 2.3
5 -.59 .0846
5 340 250 .70 -34.31 3.44 -1.17 .0341 sqtotal= .328 dq= .01
============================================================= =========
环号= 4
闭合差= .012
----------------------------------------------------------------------
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)
----------------------------------------------------------------------
1 380 300 .60 42.38 2.05 .78 .0184
2 170 150 .56 9.86 4.4
3 .75 .0764
3 380 150 .3
4 -6.03 1.82 -.69 .1150
4 360 250 .56 -27.51 2.30 -.83 .0301 sqtotal= .263 dq= .02
============================================================= =========
环号= 5
闭合差= .002
----------------------------------------------------------------------
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)
----------------------------------------------------------------------
1 250 150 .39 6.94 2.35 .59 .0846
2 430 50 .47 .92 13.52 5.81 6.3042
3 330 100 .86 -6.7
4 16.50 -5.4
5 .8083
4 440 200 .46 -14.53 2.17 -.9
5 .0657 sqtotal= .263 dq= .00
============================================================= =========
6 水力分析设计工况点计算及确定控制点
管段或节
1 2 3 4 5 6 7 8
点编号
223 71.07 43.11 0.69 9.93 87.89 42.38 14.60
管段流量
（L/s）
管径（mm）2*400 400 350 75 150 400 300 150
管内流速
0.89 0.57 0.45 0.16 0.56 0.70 0.60 0.83
（m/s）
0.66 0.55 0.49 0.45 2.42 0.36 0.78 1.55
管段压降
（m）
节点水头
65.78 65.23 65.09 63.09 64.64 65.42 64.00 （m）
33.75 34.80 33.45 30.80 32.15 33.40 30.70
地面标高
（m）
32.03 30.43 31.64 32.29 32.49 32.02 33.30
自由水压
（m）
管段或节
点编号
9 10 11 12 13 14 15 16 17 管段流量
（L/s ）
6.03 5.70 0.92 6.74 14.53 34.31 6.94 2
7.51 9.86 管径（mm ）
150 150 50 100 200 250 150 250 150 管内流速
（m/s ）
0.34 0.32 0.47 0.86 0.46 0.70 0.39 0.56 0.56 管段压降
（m ）
0.69 0.58 5.81 5.45 0.95 1.17 0.59 0.83 0.75 节点水头
（m ）
64.59 64.01 58.20 63.65 64.60 地面标高
（m ）
31.30 31.22 30.20 31.15 32.50 自由水压
（m ）
33.29 32.79 28.00 32.50 32.10
在水力分析时，假定节点（11）为控制点，经过水力分析后，比较节点水头与服务水头后可知该节点为真正的控制点。

所有的节点水头无需调整，即可使用水压力要求全部得到满足。

7高位水池位置确定
由计算可知高位水池的节点水头为66.74m ，为保证供水的安全可靠，即高位水池地面标高为66.74m 高位水池容积确定：
因缺乏资料，高位水池容积可按最高日用水量的2.5%-3%至5%-6%设计，取5%，即为：
355011000%5%5m Q W d =⨯=⨯=
8、管网设计校核
（1）消防工况校核
考率两处火灾时，消防流量加在大用户节点（2）上和大用户（5），对于未发生火灾的节点，其节点流量与最高时相同。

如前所算，消防用水量为：
s L f q Q /50225666=⨯==
即节点（2）的节点流量为q=29.74+25=54.74L/s,节点（5）的节点流量q=24.53+25=49.53 L/s ，其他节点的节点流量均不变。

消防校核后平差结果：
迭代次数=24
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环号= 1
闭合差= .380
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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)
----------------------------------------------------------------------
1 430 400 .63 79.37 1.55 .67 .0084
2 500 350 .5
3 51.41 1.36 .68 .0132
3 400 75 .23 1.01 2.19 .88 .8726
4 380 300 .81 -57.53 3.59 -1.36 .0237
5 190 400 .82 -103.64 2.53 -.48 .004
6 sqtotal= .329 dq= .58
============================================================= =========
环号= 2
闭合差= .451
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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)
----------------------------------------------------------------------
1 540 150 1.01 17.91 13.28 7.17 .4003
2 170 150 1.79 -31.62 34.36 -5.84 .1848
3 400 75 .23 -1.01 2.19 -.88 .8726 sqtotal= .197 dq= 1.14
============================================================= =========
环号= 3
闭合差= .004
----------------------------------------------------------------------
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)
----------------------------------------------------------------------
1 190 400 .8
2 103.64 2.5
3 .48 .0046
2 360 250 .57 28.11 2.39 .86 .0306
3 350 150 .3
4 5.98 1.80 .63 .1053
4 250 150 .4
5 -7.87 2.95 -.74 .0936
5 340 250 .72 -35.25 3.61 -1.23 .0349 sqtotal= .329 dq= .01
============================================================= =========
环号= 4
闭合差= .013
----------------------------------------------------------------------
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)
----------------------------------------------------------------------
1 380 300 .81 57.53 3.59 1.36 .0237
2 170 150 .47 8.32 3.25 .55 .0665
3 380 150 .43 -7.57 2.75 -1.0
4 .1379
4 360 250 .57 -28.11 2.39 -.86 .0306
sqtotal= .263 dq= .02
============================================================= =========
环号= 5
闭合差= .002
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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)
----------------------------------------------------------------------
1 250 150 .45 7.87 2.95 .74 .0936
2 430 50 .46 .91 13.22 5.68 6.2406
3 330 100 .86 -6.75 16.56 -5.46 .8095
4 440 200 .46 -14.54 2.17 -.96 .0657 sqtotal= .263 dq= .00
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高位水池的节点标高为68.84m，
一般对于节点（2）的地面标高为33.75m，相关管路水头损失为0.99m。

H=68.84-33.75-0.99=34.1m>10m
满足发生火灾时的水压要求
对于节点（5）的地面标高为30.8，相关管路的水头损失为9.51m。

H=68.84-30.80-9.51=28.53m>10m
各参数同上，满足发生火灾时的水压要求。