给排水作业

1、某城市最高日用水量为15000m3/d，其各小时用水量见表1，管网中设有水

塔，二级泵站分为两级供水，从前一日22点到清晨6点为一级，从6点到22点为另一级，每级供水量等于其供水时段用水量平均值。试绘制用水量变化曲线，并进行一下项目计算：

1）时变化系数

2）泵站和水塔设计供水流量

3）清水池和水塔调节容积

【解】：水量变化曲线如图1所示

图1 水量变化曲线

1）根据Qh=Kh*Qd /24

其中，Qh=875m3 Qd=15000m3/d

所以，时变化系数Kh=1.4

2） 日平均供水量百分数为 1/24=4.17%，最高时用水量是18~19点，为875m3, 其用水量为全天用水量的5.83%。

第一级平均用水量占全天用水量的百分数： 495359303293313314396465

2.45%150008

+++++++=⨯

第二级平均用水量占全天用水量的百分数：

804826782681705716778719671672738769875820811695

5.03%1500016

+++++++++++++++=⨯

水泵站设计供水流量为：15000×5.03%×1000÷3600=210 L/s

水塔设计供水流量为：15000×（5.83%—5.03%）×1000÷3600=33 L/s 所以，泵站泵站设计供水流量为210 L/s ，水塔设计供水流量为33 L/s 。

3）清水池调节容积为计算见图2中第5、6列，Q1为第（2）项，Q2为第（3）项，第5列为调节流量Q1—Q2,第6列为调节流量累计值∑（Q1—Q2），其最大值为10.3，最小值为-3.43，则清水池调节容积为：10.3—（-3.43）=13.73（%） 水塔调节容积计算见图2中第7、8列，Q1为第（3）项，Q2为第（4）项，第7列为调节流量Q1—Q2,第8列为调节流量累计值∑（Q1—Q2），其最大值为2.15，最小值为-0.2，则清水池调节容积为：2.15—（-0.2）=2.35（%）

2、接上题，城市给水管网布置如图2所示，各管段长度与配水长度见表3，各

集中用户最高时用水量见表4。试进行设计用水量分配和节点设计流量计算。

图2 某城市给水管网图

【解】：按管段配水长度进行沿线流量分配，先计算比流量[L/(s ·m)]

0.0393L/s

120

40022028021531550053038565022.50)17.607.208.606.4026.20(12.60-243.05lmi qni -Qh Ql =+++++++++++++++=∑∑=

由上题可知：qs1=210 L/s qs2=33 L/s

各管段沿线流量分配与各节点设计流量计算见表5，例如：

25.54L/s 650 0.0393lm3 ql Qm3=⨯=⨯=

同理可得qm4、qm5、qm6、 qm7、 qm8 、qm9、 qm10 、qm11、 qm12

1j Q =qn1－qs1＋0.5(qm1)=0－210＋0.5×0=-210 L/s 2j Q =qn2－qs2＋0.5(qm2)=12.6－33＋0.5×(0)=-20.4 L/s

3j Q =qn3－qs3＋0.5(qm1+qm3+qm4)=0－0＋0.5×(0+25.54+15.13)=20.335 L/s

4j Q =qn4－qs4＋0.5(qm2+qm3+qm6+qm11)=0－0＋0.5×(0+25.54+19.65+15.72)=30.455

L/s

5j Q =qn5－qs5＋0.5(qm4+qm5+qm12)=8.6－0＋0.5×(15.13+20.83+4.72)=28.94 L/s 6j Q =qn6－qs6＋0.5(qm5+qm6+qm7)=32.6－0＋0.5×(20.83+19.65+12.38)=59.03 L/s 7j Q =qn7－qs7＋0.5(qm7+qm8)=0－0＋0.5×(12.38+8.45)=10.415 L/s 8j Q =qn8－qs8＋0.5(qm10+qm11)=7.2－0＋0.5×(8.65+15.72)=19.385 L/s 9j Q =qn9－qs9＋0.5(qm9+qm10)=0－0＋0.5×（11.00+8.65）=9.825 L/s 10j Q =qn10－qs10＋0.5(qm8+qm9)=17.6－0＋0.5×（8.45+11.00）=27.325 L/s 11j Q =qn11－qs11＋0.5(qm12)=22.5－0＋0.5×4.72=24.86 L/s 、

3、接上题，进行管段设计流量分配和管段直径设计。

【解】：1）管段设计流量分配

节点设计流量已经在上题中计算得出。观察管网图形，可以看出，有两条主要供水方向，一条从泵站节点（1）出发，经过管段[1]、[4]、[12]通向节点（11），另一条也是从供水泵站节点（1）出发，经过[1]、[6]、[8]通向水塔节点（10），先在图中将这两条线路标出来。

首先应确定枝线管段的设计流量，它们可以根据节点流量连续性方程，用逆树递推法计算。然后，从节点（3）出发，分配环状管网设计流量，[3]和[4]管段均属于主要供水方向，因此两者可分配相同的设计流量。管段[11]虽为垂直主要供水方向的管段，但其设计流量不能太小，必须考虑到主要供水方向上管段[6]发生事故时，流量必须从该管段绕过。另外，[8]和[9]共同承担（10）节点供水，如果其设计流量太大，必然造成管段[8]、[9]逆向流动。

管段设计流量分配结果如图3。

图3 管段设计流量分配结果

2）管段直径设计

管段经济流速采用表6第3列，其中[1]、[3]、[4]由于涉及流量较大，采用较高的经济流速。管段[11]虽然流量不大，但它是与主要供水方向垂直，对电费影响较小，所以也采用较高的经济流速。[5]、[6]管段设计流量中等，采用中等经济流速，[9]管段设计流量很小，采用较小的经济流速，管段[1]、[2]为输水管，为了提高供水可靠性，采用并行双管，根据经济流量计算出管径后，按邻近原则选取标准管径，见表6中第5列。

管段或者节点编号管段的设

计流量

（L/s)

经济流速

（m/s)

计算管径

（mm)

设计管径

(mm)

1 210 1 520.55 500*2

2 20.4 0.8 178.46 200*2

3 94.83 1 347.57 300

4 94.83 1 347.57 300

5 41.03 0.7 273.25 300

6 42.75 0.8 260.91 300

7 24.75 0.7 212.23 200

8 14.33 0.6 174.43 200

9 13 0.6 166.14 200

10 22.83 0.7 203.83 200

11 42.22 1 231.91 200

12 24.86 0.7 212.7 200

4、接上题，已知清水池最低水位标高38.30m，各节点地面标高与用户要求自

由水压见表7，进行设计工况的水力分析计算，确定控制点，计算泵站扬程、水塔高度并选泵。

节点编号 1 2 3 4 5 6

地面标高

（m）

40.7 62 41.5 52.4 42.2 45.1

要求自由

水压（m）

——24 24 24 28

节点编号7 8 9 10 11

地面标高

（m）

44.8 48.3 46.6 45.9 43.3

要求自由

水压（m）

24 24 24 24 20