给水管网计算书
给水排水管网系统设计计算
一、管网水力分析的前提（恒定流基本方程组必须可以求解） 必须已知各个管段的水力特性（管段流量与水头之间的关系）
i＝1，2，3，……M 式中：hi－管段压降，(水流通过该管段所产生的能量损失)，m。 qi－管段流量，m3/s。 si－管段阻力系数，反映管段对水流的阻力大小。 hei－管段扬程，即管段上的泵站提供给水流的总能量，就 等于泵站的静扬程，m。 n－管段阻力系数（与水头损失计算公式相一致） 公式中已经考虑了管段流量的正负值情况,管段水头损失的 方向与流量方向一致（当管段水流流向与管段设定方向不一致时， 管段流量为负值）。
* Fi * Ti * Fi * Ti
* i
i＝1，2，3，…,M。
上式说明，如果R＝0，则所有节点水头同时降低或者增加一个 相同的量，不会影响方程组的成立，方程组无确定的解。
所以，方程组有确定解的充分条件是R≧1。
二、恒定流基本方程组的线性变换
线性变换：a、方程等式两边同时乘一个不为零的常数； b、两个方程式相加或者相减。 1、节点流量连续性方程组的变换 将两个或者多个相邻的彼此关联的节点的流量方程相加， 得到新的流量连续性方程。（其工程意义在于：得到有多个 节点组成的大节点的流量连续性方程，可以大大地简化计 算）。 也可以通过对管网图割集取隔离体，运用质量守恒定律， 直接得到大节点的连续性流量方程。 树状管网中，每条管段均是一个割集，它们的连续性流 量方程组中，每个方程只包含一个管段流量，如果对应的节 点流量已知，则很容易求出各个管段流量。
此式为给水管网水力计算的基础方程。
§ 6.4 解环方程的水力分析
以环流量为未知量，求解环能量方程组（水力平差法） 。 一、 环能量方程组的线性化 1、 管段水力特性线性化
自来水管网水力计算
自来水管网水力计算1）计算公式的选用1）管径计算公式①按经济流速计算管径：D=18.8*(Q/V)1/2式中：Q---管中流量（m3/h）；D---管道内径(mm)；V---管中流速（m/s）。
可参考下列范围取值：输水管和配水干管：V=0.5～1.2m/s；配水支管：V=0.75～1.0m/s；水泵吸水管：V=1.0～1.2m/s；水泵出水管：V=1.5～2.0m/s。
②按拟定的水力比降计算管径：式中：I---水力比降，其余符号见管网水头损失计算公式。
2）管网水头损失计算公式式中：Q---管中流量（m3/h）；D---管道内径(mm)；h f ---管道沿程水头损失（m）；L---管道长度（m）。
f、m、b---与管材有关的参数，见表3-1。
表3-1 不同管材的f、m、b取值范围注：当Q以m3/s计时，d以m计时，f取(f)对应列的值。
3）局部水头损失（h j）为简化计算，局部水头损失可按沿程水头损失的10％计算。
（2）确定管网控制点（管网中压力最低的节点）一般是离管网入口处较远、地面标高较高的节点，通过水力计算比较确定管网控制点。
（3）确定干管、支管干管：从控制点到管网入口处的最短距离的管线。
控制点→节点………节点→管网入口节点。
支管：非干管管线，要分别列出所经过的节点。
（4）节点出流量Q i计算先将配水管网总流量扣除集中出流节点流量（工业企业集中用水量）后分摊到各管段，再将分摊到各管段的流量分摊到各节点。
1）管段分摊流量通常采用以下几种方法计算①按每管段负担的供水户数分摊管段分摊流量按下式计算：式中：---计算管段分摊流量（L/s）；---工业企业集中用水量（L/s）；----配水管段负担的供水户数（户）；其余符号同前。
按表3-2格式计算。
表3-2 管段分摊出流量计算表②按每管段负担的供水人口数分摊管段分摊流量按下式计算：式中：----配水管段负担的供水人口数（人）；其余符号同前。
按表3-2格式计算。
第6章给水管网的设计计算
ql
qx
qt
1 ql
q
L
ql
qt
ql
L
dx
ql qt
x
qt
qx
qt
ql
L L
x
ql
L L
x
qt / ql
dh
dx qx2
dx
ql2
L L
x
2
h
L 0
dh
L
ql
2
2
1 3
hij
Hi
H
j
L d
2
2g
8
2D5g
LQ 2
LQ2 SQ2
6.2 管网图形及简化
➢管网计算中，城市管网现状核算、现有管网扩建计 算最为常见。
➢除新设计管网，定线和计算仅限于干管，对改建和 扩建管网往往适当简化，保留主要干管，略去次要、 水力条件影响较小的管线。
➢管网图形简化是在保证计算结果接近实际情况的前 提下对管线进行的简化，这样能减轻计算工作量。
节点：有集中流量进出、管道合并或 环：起点与终点重合的管线 分叉以及边界条件发生变化的地点
忽略：管网中主要起联络作 用的管段，由于正常运行时 流量很小，对水力条件影响 很小，计算时可忽略。
分解
忽略
管段合并：长度近似相等、 彼此几乎平行且相距很近的 两条管段计算时可合并。
节点合并：距离很近的两个节 点计算时可视为一个节点。
管网图形及简化
经分解、合并和省略 等，管网由原来42个
环减少到21环。
使环状网某些管段流量为零，即将环状网改成树状 网，才能得到最经济的流量分配，但树状网并不能 保证可靠供水。
环状网流量分配时，应同时照顾经济性和可靠性。
给水排水管网课程设计说明书及计算书
前言水是人类生活、工农业生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。
特别是在近代历史中，随着人类居住和生产的程式化进程，给水排水工程已经发展成为城市建设和工业生产的重要基础设施，成为人类生命健康安全和工农业科技与生产发展的基础保障。
给水排水系统是为人们的生活、生产、和消防提供用水和排除废水的设施的总称。
它是人类文明进步和城市化聚集居住的产物，是现代化城市最重要的基础设施之一，是城市社会文明、经济发展和现代化水平的重要标志。
尤其是在面临全球水资源极其缺乏的今天，给排水管网的作用显得尤为重要。
由于城市给排水系统在新的时期赋予了新的内涵，与人们的生产和生活息息相关。
看似平凡的规划设计却有着不平凡的现实意义，在满足规范和其它技术要求的条件下，根据城市的具体情况，科学规划设计城市给排水管网系统是一个非常重要的课题。
课程设计是学习计划的一个重要的实践性学习环节，是对前期所学基础理论、基本技能及专业知识的综合应用。
通过课程设计调动了我们学习的积极性和主动性，培养我们分析和解决实际问题的能力，为我们走向实际工作岗位，走向社会打下良好的基础。
本设计为玉树囊谦县香达镇给排水管道工程设计。
整个设计包括三大部分:给水管网设计、排水管网设计。
给水管网的设计主要包括管网的定线、流量的设计计算、清水池容积的确定、管网的水力计算、管网平差和消防校核。
排水管网设计主要包括排水管网定线、设计流量计算和设计水力计算。
目录第一章设计任务书 (4)第二章给水管网设计说明与计算 (6)2.1给水管网的设计说明 (6)2.1.1 给水系统的类型 (6)2.1.2 给水管网布置的影响因素 (6)2.1.3 管网系统布置原则 (7)2.1.4 配水管网布置 (7)2.2给水管网设计计算 (8)2.2.1 设计用水量的组成 (8)2.2.2 设计用水量的计算 (8)2.2.3 管网水力计算 (12)2.3二级泵站的设计 (20)2.3.1 水泵选型的原则 (20)2.3.2 二级泵站流量计算 (21)2.3.3二级泵站扬程的确定 (21)2.3.4 水泵校核 (22)第三章排水管网设计说明与计算 (23)3.1排水系统的体制及其选择 (23)3.2排水系统的布置形式 (24)3.3污水管网的布置 (24)3.4污水管道系统的设计 (24)3.4.1 污水管道的定线 (24)3.4.2 控制点的确定 (25)3.4.3 污水管道系统设计参数 (25)3.4.4 污水管道上的主要构筑物 (26)3.5污水管道系统水力计算 (27)3.5.1 污水流量的计算 (27)3.5.2 集中流量计算 (27)3.5.3 污水干管设计流量计算 (27)3.5.4 污水管道水力计算 (29)3.6管道平面图及剖面图的绘制 (31)3.6.1 管道平面图的绘制 (34)3.6.2 管道剖面图的绘制 (35)结论 (35)总结与体会 (36)参考文献 (37)第一章设计任务书一、设计题目囊谦县香达镇给水排水管网工程设计。
给水管网计算书
设计说明书1设计目的及要求课程设计是实践教学环节的重要组成部分，其目的是通过课程设计加深对本课程基本知识的理解，提高综合运用知识的能力；掌握本课程的主要内容、工程设计或撰写论文的步骤和方法；提高制图能力，学会应用有关设计资料进行设计计算和理论分析的方法，以提高学生独立分析问题、解决问题的能力，逐步增强实际工程训练。
2 设计题目陕西省安康市给水管网工程初步设计（D布局）3设计要求3.1完成一份设计说明书；3.2 完成一份设计计算书；（以表格的形式附在说明书之后）3.3 给水管网总平面布置图图中应注明：A. 管段：管长、管径、流量和水头损失；B. 节点：地面标高、节点水头和自由水压；C. 水流方向；D. 图例和图纸说明；E. 给水管网等水压线；3.4 节点详图4 设计原始资料4.1城市地理资料该城市位于陕西省南部地区，汉江中游，黄洋河从城中穿过汇入汉江，将城市分为河南和河北两个行政区。
河南区：规划人口数11万人，房屋平均层数为4层；河北区：规划人口数19万人，房屋平均层数为5层；4.2自然资料A.地质：该城市土壤种类为黏质土，地下水位线高程为508.43m。
B.降水：年平均降水量为816.5mm。
C.气温：年平均19.2℃，最热月平均33.5℃，最冷月平均5.8℃。
D.常年主导风向：东北风。
E.地震烈级：6级。
F.水文资料：在黄洋河汇流处汉江上游1km处设有一座水文站,历史最高洪水位高程510.55m; 98%保证率的枯水位高程504.25m，常水位高程507.62m。
河面比降：汉江为2.8‰，黄洋河为5.5‰。
汉江多年平均流量为85405m3/s，流速为1.8—3.2m/s，江水水质满足地表水II类水质标准。
4.3工程资料4.3.1工业企业具体位置见城市总规划图，用水量情况见下表：表1 工业企业用水情况汇总表序号名称用水量（m3/s）用水时间（h）备注1 钢铁厂4200 全天均匀使用水质为生活饮用水，水压无特殊要求2 化工厂3500 全天均匀使用同上3 车辆厂2600 8-24均匀使用同上4 制药厂1600 8-16均匀使用同上5 针织厂800 8-16均匀使用同上6 啤酒厂2500 全天均匀使用同上7 食品厂950 8-24均匀使用同上8 肉联厂650 8-16均匀使用同上9 火车站750 全天均匀使用同上4.3.2 最高日城市综合生活用水每小时用水量占最高日用水量的百分比情况如下表所示：表2 城市综合生活用水情况表时间（h）小时用水量占最高日用水量(%)时间（h）小时用水量占最高日用水量(%)0--1 1.82 12--13 5.081--2 1.62 13--14 4.812--3 1.65 14--15 4.923--4 2.45 15--16 5.244--5 2.87 16--17 5.575--6 3.95 17--18 5.636--7 4.11 18--19 5.287--8 4.81 19--20 5.148--9 5.92 20--21 4.119--10 5.47 21--22 3.6510--11 5.4 22--23 2.8311--12 5.66 23--24 2.014.3.3用水量标准最高日综合生活用水量定额为221L/（人*d）, 用水普及率为95%；浇洒道路和大面积绿化用水量取总用水量（生活+工业）的3.5%；用水时间为每天8-10时和15-17时；未预见和管网漏失水量取总水量（生活+工业+绿化）的20%；消防用水量按照相关设计规范计算；考虑在城市河南区东郊高土地上建设一座高位调节水池；控制点自由水头为28米。
第二章2给水管网计算
给水管网管径计算(jìsuàn) 给水管网水力计算(jìsuàn)
第一页，共46页。
给水管网管径计算(jìsuàn)
基本(jīběn)公式 R 4Q
V
第二页，共46页。
沿线流量 (liúliàng)：供 给管段两侧用 户所需流量 (liúliàng)。
传输流量 (liúliàng)：给 水管中流向下 一管段，没有 在本管段被用 户取用的流量 (liúliàng)。
第二十三页，共46页。
灰铸铁管
灰铸铁管具有经久耐用、耐腐蚀性强、
使用寿命长的优点 , 但质地较脆 , 不耐振动和
弯折 , 重量大。灰铸铁管是以往使用最广的
管材 , 主要用在 DN80~1000 的地方。
球墨铸铁管
球墨铸铁管强度高 , 耐腐蚀 , 使用寿命
长 , 安装施工方便 , 能适用于各种场合 , 如高
一级泵站 二级泵站 加压泵站 调节泵房
水源
净水厂
水厂轻水池
给水管网
管网 管网
调节水池 管网
第二十七页，共46页。
水塔(shuǐtǎ) 高地水池
水塔和高地水池是给水系统中调节流量 (liúliàng)和保证水压的构筑物
用水低峰时 用水高峰时
管网
水塔 、水池
水塔、水池
管网
第二十八页，共46页。
水塔(shuǐtǎ)
q2
2
q3
q1 q4
第六页，共46页。
流速(liú sù)的确定
管中流速越小，则管径越大 （建设费用(fèi yong)高）， 管中水头损失越小，水泵扬程 与耗电越小（运行费用(fèi yong)低）；
管中流速越大，则管径越小建 费用 设费用(fèi yong)高） ，管中 水头损失越大，水泵扬程与耗 电越大（运行费用(fèi yong) 低）。
给水管网课程设计计算说明书
/d19420m =83*101600+83*102500 +83*102000+83*1010000=f q ∑=Q 3i i 2）（）（）（）（++++第一章 水量计算1.1最高日设计用水量d Q1）城市最高日综合生活用水量为1Q ：/d 28500m 95%/1000*100000*300f/1000*N *q Q 31===式中：q —城市最高日综合生活用水量定额[L/(cap*d)],其中q=300L/（人*d ）;N —设计年限城市用水的计划人口数（cap ）,其中N=10万人; f —城市生活用水量用水普及率，其中f=95%; 2)工业企业生产用水量Q 2式中：i q —各工业企业最高日生产用水量定额[m 3/d]；i q = k q +10Y,Y 为学号的末两位，取Y=83;i f —各工业企业用水重复利用率，取i f =1.工业企业用水情况汇总表 表1.1注：其中Y 为学号的末2位。
1.2消防用水量6Qs L f q Q /702*35*666===式中：6q --消防用水量定额（L/s ）,查规范当城市人口数≤10时取6q =35L/s ；6f --同时火灾次数，查规范当城市人口数≤10时取6f =2 1.3最高时用水量h Q1）综合生活用水量与工业企业最高时用水量式中：1Q --城市最高日综合生活用水量； i q --各工业企业用水量； 1T --综合生活日用水时间； i t --各工业企业日用水时间；1F --综合生活用水量时变化系数，查规范其取值范围为1.2~1.6，故可取1F =1.5；i f --各工业企业用水量时变化系数，资料已给，分别为3.11=f ，2.12=f ，5.13=f ，6.14=f .2）浇洒道路与绿化最高时用水量2h Q h m N Q Q h h /61.111%5.3*81.3188*3112=== 3）未遇见水量和管网漏失水最高时用水量3h Qh m N Q Q Q h h h /08.660%20*)61.11181.3188(*)(32213=+=+=4）最高时用水量h Qh m Q Q hi h /51.396008.66061.11181.31883=++==∑hm t f q T Q Q i i i /81.31888/6.1*243016/5.1*333024/2.1*283024/3.1*1083024/5.1*28500/*/F *31111h =++++=+=∑第二章管网平差计算2.1管网定线根据整个市区居民分布和地形特征进行给水管网定线，在定线过程当中要按规范布置各管段位置及各管段之间的距离，结合规范和管网环数6环以上要求，管网定线见绘图①2.2管段长度及管段配水长度管段长度和管段配水长度表2.12.3比流量计算)/(s L q l)/(056521.03600/8/1000*16003600/16/1000*25003600/24/1000*20003600/24/1000*100003600/1000*796.3697(/)(4321s L l q q q q Q q i h l =----=----=∑式中：i l --各管段长度；4321q q q q 、、、 ——见下表2.22.4 沿线流量和节点流量计算 1）沿线流量)/(s L q mi i l mi l q q *=式中 mi q --各管段沿线流量（L/s ）; 计算结果见下表2.3 2）节点设计流量)/(s L Q jN j q q q Q mi sj i j ,.....,3,2,1)*2/(1=+-=∑式中 N —管网图节点总数；j Q --节点j 的节点设计流量（L/s ）;sj q --位于节点j 的（泵站或水塔）供水设计流量（L/s ）;mi q --各管段沿线流量（L/s ）;利用上式计算出各节点的流量见下表2.3。
给水管网水力计算2
给水方式及管道布置
3.给水管道的敷设
第15页/共63页
给水管道的防护
1）防腐 防腐措施：管道除锈后，在外壁涂刷防腐涂料 进行防腐处理。
明装的焊接钢管和铸铁管外刷防腐漆一道， 银粉面漆两道;
镀锌钢管外刷银粉面漆两道；
暗装和埋地管道均刷沥青漆两道；
第16页/共63页
给水管道的防护
第8页/共63页
给水管道布置与敷设
2.布置要求
2）保证建筑物使用功能和生产安全。 管道不能穿过配电间，以免因渗漏造成电气 设备故障或短路； 不能布置在遇水易引起燃烧、爆炸、损坏的 设备、产品和原料的上方， 应避免在生产设备上面设置管道；
第9页/共63页
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给水管道布置与敷设
2.布置要求
3）保证给水管道的正常使用。
第11页/共63页
给水管道布置与敷设
3.给水管道的敷设
敷设要求： （1）引入管埋地敷设 • 在室外埋地敷设时要注意地面动荷载和冰冻的影响，
其管顶覆土厚度不宜小于0.7m，并且管顶埋深应 在冻土线0.2m以下。 • 建筑内埋地管在无动荷载和冰冻影响时，其管顶埋 深不宜小于0.3m。 • 给水横管穿承重墙或基础、立管穿楼板时均应预留 孔洞。暗装管道在墙中敷设时也应预留墙槽。横管 穿过预留洞时，管顶上部净空不得小于建筑物的沉 降量，其净空一般不小于0.1m。
qg——计算管段的给水设计秒流量（L/s）； q0——同一类型的1个卫生器具给水额定流量（L/s） n0——同一类型卫生器具/共63页
一、给水设计流量及生活给水设计秒 流量
例：某公共浴池内有淋浴器20个，浴盆8个，洗 脸盆10个，大便器（冲水箱）5套，污水池2个， 求给水进户总管中的设计秒流量。 解：通过查表确定各卫生器具的同时给水百分数 和当量数。
给水管网计算
五、水厂生产过程监测与自动控制
1.监测参数
（1）监测参数
为了保证工艺过程的正常运行，在水厂的生产过程中需 监测各项运行参数，以确保运行安全，保证出水水质，降 低药耗能耗管理，实行科学管理。
水的监测参数包括 流量 水质 液位 压力 水温 机电设备温度 电气系统等
四、水厂平面与高程布置
1、水厂平面布置 （1）水厂内部功能分区 生产区 包括处理构筑物、清水池、泵房、
加药间、污泥处理设施、变电室等
生产辅助区 包括检修、仓库、料库、车库 等
办公与生活辅助区 包括综合办公楼、总控 制室、化验室、食堂、锅炉房、宿舍等
（2）生产区平面布置原则
水处理构筑物宜分为可以独立操作的两组，或两组以上。
（2）过程检测和控制仪表
为了提高水厂的监测和控制水平，应考 虑设置必要的过程监测和控制仪表。包 括：
压力计
液位计
流量计
温度计
水质在线检测仪
水送器与显示仪表等
对于水质在线检测仪，最常用的有：浊 度仪、余氯仪、PH计、电导仪、COD、 TN、TP等。
地表水厂自动检测仪表的基本配置为
（2）集中监测、集中控制的方式
一些自动化水平较高的水厂或小型水厂则采用 集中监测、集中控制的方式，可在中央控制室 直接对各设备进行遥控。
（2）初步设计
初步设计成果包括设计说明书、设计图纸、主要工程量 表、主要材料设备数量表和工程概预算书。
初步设计说明书应该包括：
㈠概况
设计依据 主要设计资料 现有供水概况、自然条件
㈡设计概要
工程规模 水质与水压要求 水源、给水系统、输配水系统 净水工艺流程确定与设计 处理构筑物设计、设备选型 处理构筑物、建筑物与功用辅助设施的辅助专业设计（建筑设计、结
给水管网计算
一、用水量计算1 最高日用水量1．1最高日生活用水量基本数据：由原始资料知该城市位于二分区,在设计年限内人口数6.0万,查《室外给水设计规范》（GB 50013-2006）可知该城市为中小城市。
最高日综合活用水定额生：150～240 L/（cap•d）。
根据资料显示人口数，选取q=240 L/（cap•d）。
城市的未预见水量和管网漏失水量按最高日用水量的20%计算。
=∑qNf/1000根据公式 Q1―—城市最高日生活用水，m³／d；Q1q――城市最高综合生活用水量定额，取240 L/（cap•d）；Ｎ――城市设计年限内计划用水人口数（cap）；f――城市自来水普及率，采用f=100%则该城市最高日生活用水量为：=（240×6.0×104×100%）/1000=14400 m³/d=166.67 L/sQ11．2工业企业职工的生活用水和沐浴用水量工业企业职工的生活用水量和淋浴用水量，可按《工业企业设计卫生标准》确定。
选取如下数据：职工生活用水量：冷车间按每人每班25升计，热车间按每人每班35升计；职工淋浴用水量：均按每人每班50升计。
则企业甲职工的生活用水和沐浴用水量为：=(25×3×1200+35×3×900)/1000+(50×600×3)/1000=274.50 m³/d Q21企业乙职工的生活用水和沐浴用水量为：=(25×2×1000+35×2×800)/1000+(50×800×2)/1000=239.00 m³/d Q22所以工业企业职工的生活用水和沐浴用水量为：=274.50+239.00=513.5 m³/d =5.94 L/sQ21．3浇洒道路大面积绿化所需的水量洒道路用水量为每平方米路面每次1-1.5L，大面积绿化用水量可采用1.5-2.0L/(d·m²)。
第六章给水管网设计与计算
表5-1 某城镇管网各管段最高日最高时沿线流量
管段编号 管段长度(m) 管段计算长度(m) 沿线流量(L/s)
水厂－3
620
－
－
1-2
490
490
5.39
1-4
880
880
9.68
2-5
890
890
9.79
4-5
520
520
5.72
2-3
530
530
5.83
3-6
920
920
10.13
5-6
540
540
5.94
4-7
640
640
7.04
6-8
580
580×0.5
3.19
7-8
710
710
7.81
8-9
560
560×0.5
3.08
合计
6690
73.60
表5-2 某城镇管网最高日最高时各节点流量
节点编号 1 2 3 4
连接管段编号 1-2,1-4
1-2,2-3,2-5 2-3,3-6,水厂-3
(3)顺主要供水方向延伸的几条平行干管所分配的计算 流量应大致接近；
(4)每一节点满足进、出流量平衡。
例6.4 p132
管段直径设计
管径和设计流量的关系：
q Av D2 v
4 D 4q
v
D－管段直径，m； q －管段流量，m3/s； v －流速，m/s； A －水管断面积，m3。
确定管径必须先选定设计流速。
/
42.8 47.1 46
5
6
7
8
32.2 18.3 17.3 17.5
给水管网水力计算-给水管网水力计算
确定给水计算管路水头损失、水表和特殊附件的水头损 失之后，即可根据公式求得建筑内部给水系统所需压力。
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.4 求给水系统所需压力
确定
给水计算管路水之后头损失 水表和特殊附件的水头损失
根据公式
求得建筑内部给水系统所需压力
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.5 水力计算的方法步骤
[ 例题]某5层10户住宅，每户卫生 间内有低水箱坐式大便器 1套，洗 脸盆、浴盆各 1个，厨房内有洗涤 盆 1个，该建筑有局部热水供应。 右图为该住宅给水系统图，管材为 镀锌钢管。引入管与室外给水 管网连接点到最不利配水点的高差 为 17.1m 。室外给水管网所能提供
式中
hy ——沿程水头损失， kPa； L ——管道计算长度， m； i——管道单位长度水头损失， kPa/m，按下式计算：
i
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1.７ 给水管网的水力计算
1.7.2 给水管网和水表水头损失的计算
式中
i —— 管道单位长度水头损失， kPa/m ；
dj —— 管道计算内径，m； qg—— 给水设计流量，m3/s ； C h —— 海澄-威廉系数：
最大流量和最小流量之间的范围。流量范围分为二个区 间，二个区间的误差限各不相同。 (７)公称压力：
水表的最大允许工作压力，MPa 。
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水表的常用术语
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(８)压力损失： 水流经水表所引起的压力降低，MPa 。
给水管网课程设计计算说明书
《给水管网课程设计》计算说明书2012年12月31日目录一、布置给水管网 (3)二、设计用水量及流量计算 (5)1、计算设计用水量 (5)2、计算实际管长和有效管长 (5)3、计算比流量、沿线流量、节点流量 (7)三、管网平差计算 (9)1、初步分配管段流量和设定水流方向 (9)2、选择管径 (9)3、初步分配各管段最高时流量以及管长、管径的选取 (9)4、哈代-克罗斯法校核环状管网 (12)5、确定水泵扬程H p并求出各节点水压和自由水头 (15)四、管网核算 (17)1、消防时的管网校核 (17)2、确定消防校核后水泵扬程H p及各节点水压和自由水头··203、最不利管段发生故障时的管网校核 (21)4、确定事故校核后水泵扬程H p及各节点水压和自由水头··24五、成果图绘制 (26)1、绘制给水管网平面布置图及节点详图和消火栓布置 (26)2、绘制最高时给水管网平面布置图 (26)3、绘制消防时给水管网平面布置图 (26)4、绘制事故时管网平面布置图 (26)六、总结 (27)七、参考文献 (28)一、布置给水管网1、水源与取水点的选择所选水源为D县南面的潇水河，取水点选在水质良好的河段即河流的上游，并且靠近用水区。
2、取水泵站和水厂厂址的选择：取水泵站选在取水点附近，用以抽取原水。
水厂选在不受洪水威胁，卫生条件好的河段上游。
由于取水点距离用水区较近，可以考虑水厂与取水泵站合建。
3、给水管网布置（1）原则：符合城市规划，考虑远期发展保证供水安全、可靠管网遍布整个供水区域力求管线短捷（2）布置形式：该设计区域为D县中心城区，不允许间断供水，适宜布置成环状网，可靠性高，水锤危害小。
（3）选取控制点：根据D县规划平面图，选择最高最远点最为控制点。
（4）定线：干管：先布干管，延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致，线路最短，遍布供水区域，干管平行间距为500—800m左右，沿规划道路，靠近大用户。
给水处理管网水力计算
19
方程组的第一部分称为闭合差：
0 0 0 F1 (q10 , q2 , q3 , , q P ) h1
F2 (q , q , q ,, q ) h2
0 1 0 2 0 3 0 P
FL (q , q , q ,, q ) hL
0 1 0 2 0 3 0 P
26
初步拟定的水压一般不满足连续性方程：
1 ( H1 , H 2 , H 3 ,, H J S ) 0
2 ( H1 , H 2 , H 3 ,, H J S ) 0
J S ( H 1 , H 2 , H 3 , , H J S ) 0
27
初步拟定水压与实际水压的差额为ΔＨ， 实际水压应满足连续性方程：
F1 (q , q , q ,, q ) 0
0 1 0 2 0 3 0 P
F2 (q , q , q ,, q ) 0
0 1 0 2 0 3 0 P
FL (q , q , q ,, q ) 0
0 1 0 2 0 3 0 P
17
初步分配流量与实际流量的的差额为 Δq，实际流量应满足能量方程：
13
8．确定水塔高度和水泵扬程
Ht Ho h ( Zt Zo) 16.00 5.00 7.53 5.00 23.53 (m)
水泵扬程需要根据水塔的水深、吸水 井最低水位标高、水泵吸水管路和压水管 水头损失计算确定。
14
6.2 环状网计算原理（不讲）
6.2.1 环方程组解法 环状网在初步分配流量时，已经符合连续性 方程qi+∑qij=0的要求。但在选定管径和求得各 管段水头损失以后，每环往往不能满足∑hij=0或 ∑sijqijn=0的要求。因此解环方程的环状网计算 过程，就是在按初步分配流量确定的管径基础上， 重新分配各管段的流量，反复计算，直到同时满 足连续性方程组和能量方程组时为止，这一计算 过程称为管网平差。
供水管网设计计算
供水管网设计计算1. 最高日设计水量《室外给水设计规范》（GB50013-2006）中规定，在缺乏实际用水资料情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用 1.2～1.6 ；日变化系数宜采用 1.1～1.5 。
本设计采用时变化系数K h 取1.4，日变化系数K d 取1.35.1)城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）为：∑=1000111q NQ ii(m 3/d)式中 q 1i -----城市各用水分区的最高日综合生活用水量定额[L/(cap ·d)]，【根据大名县城市总体规划（2012-2030年）供水规划，为180 L/(cap ·d)】N 1i -----设计年限内城市各用水分区的计划人口数（cap ），规划确定2030年中心城区人口规模约为45万人。
1000450000*1801=Q =81000 m 3/d=937.5L/s2）工业企业用水量 面粉厂：3200 m 3/d 化工厂：3500 m 3/d 食品厂：1600 m 3/d总用水量Q 2=3200+3500+1600=8300 m 3/d 3）浇洒道路和绿化用水量)/1000m q 3343333d Nq f N Q bbaa（+=式中 q 3a -----城市浇洒道路用水量定额[L/(m 2·次)]，本设计采用1.0 L/(m 2·次)；q 3b -----城市绿化用水定额[L/(m 2·d)]，本设计采用1.5 L/(m 2·d)；N 3b -----城市最高日浇洒道路面积 (m 2)，规划确定道路与交通设施用地为9264000m 2;F 3-----城市最高日浇洒道路次数，本设计采用2次；N 3b -----城市最高日绿化用水面积 (m 2)，规划确定绿化用地为7235800m 2;)/(2938210007235800*5.12*9264000*0.133d m Q=+=4）管网漏失水量：)/%12~%10m Q 33214d Q Q Q ）（）（（++= )/(1186929382830081000*%1034Qd m =++=）（5）未预见水量)/%12~%8m Q Q 343215d Q Q Q ）（）（（+++=)/(130551186929382830081000*%1035Qd m =+++=）（6)消防用水量 ）（L/s f 666q Q = 式中 q 6-----消防用水量定额（L/s ），见《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）表8.2.1；F 6-----同时火灾次数，见《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）表8.2.1；）（L/s 2253*756==Q7）最高日设计用水量：)/m Q Q 3543217d Q Q Q Q （++++=)/143606130551186929382830081000m Q37d （=++++=2.供水管网设计流量本设计为多水源给水管网系统，由于有多个泵站，水泵工作组合方案多，供水调节能力比较强，一般不需要在管网中设置水塔或高位水池进行用水量调节，设计时直接使各个水源供水泵站的设计流量之和最高时用水量。
管网设计计算说明书
给水排水管道系统课程设计计算书一、用水量计算1、居民生活用水量Q1：设计城市人口10万，自来水普及率按100%计算，居民综合用水定额310L/（人·d），Q1=100000×0.31=31000m3每小时用水量用最高日用水量乘以该小时占全天用水量的百分比。
2、工业区用水量Q2（1）工业区一用水量Q2a高温车间生活用水量：高温车间三班的总人数为0.9万，用水定额取35L/（人•班），Q`2a＝9000×35/1000＝315m3，然后分成三班，用每班的用水量乘以小时的变化数即得该小时的用水量。
一般车间生活用水量：一般车间的总人数为0.6万，用水定额取25/(人•班），Q``2a＝6000×25/1000＝150m3，然后分成三班，用每班的用水量乘以小时的变化数即得该小时的用水量。
淋浴用水量：分为两部分，高温车间淋浴用水量取60L/(人•班），高温车间100%淋浴，一般车间的淋浴用水量取40L/(人•班），一般车间60%，所以Q```2a ＝9000×60/1000×100%＋6000×40/1000×60%＝684m3，然后分为三班，每班的淋浴用水量为228m3，且淋浴时间分别在0~1、8~9、16~17.生产用水量Q````2a为21000m3，每小时的生产用水量用总生产用水量除以24工业一区的用水量Q2a＝Q`2a＋Q``2a＋Q```2a＋Q````2a（2）工业区二的用水量Q2b高温车间生活用水量：高温车间三班的总人数为0.9万，用水定额取35L/（人•班），Q`2b＝9000×35/1000＝315m3，然后分成三班，用每班的用水量乘以小时的变化数即得该小时的用水量。
一般车间生活用水量：一般车间的总人数为0.9万，用水定额取25/(人•班），Q``2b ＝9000×25/1000＝225m3，然后分成三班，用每班的用水量乘以小时的变化数即得该小时的用水量。
给水管网设计计算书
给水管网课程设计计算书一、用水量计算1. 居民区生活用水量计算按街道建筑层次及卫生设备情况，根据规范采用最高日每人每日综合生活用水，计算出居民区的每人每日用水量，并应用下列公式计算出居民区的最高时流量Q 1Q 1=k h14.8611ii N q ×f 1 K h1—时变化系数q 1i —最高日每人每日综合生活用水定额，L/(cap ·d) N 1i —设计年限内城市各用水区的计划用水人口数，cap f 1—用水普及率1 N 1=362人/公顷×17.183公顷=6154人K h1=1.48 f 1=80％ 2.工业企业用水量2Q工厂作为集中流量，根据所提供的最高日平均流量及工作班次，变化系数，确定单位最大秒流量。
3.市政用水量Q、3m/d；绿地用水：10003m/d浇洒道路用水：9803Q= 980 m3/d +1000 m3/d = 1980 m3/d3Q4.未预见用水量4Q=（1107.72+3485+1980）×0.20=1314.54 m3/d45.水厂供应7886.86×5.0%×1000÷3600=109.54 L/S其余由高位水池供应168-109.54=58.460 L/S二、选择给水系统及输水管定线1.根据县城平面图、地形、水体、街坊布置情况，绘制等高线；2.采用水厂与高位水池联合供水方式；3.进行管网及输水管定线，对管段、节点进行编号，并将管网模型化。
各管段长度与配水长度注：由于此县采用地下水作为给水水源，所以可以将清水池及水厂同建于管网的节点（1）处，输水管段非常短视其长度为零不计损失。
其余管段配水长度确定原则为：两侧无用水的输水管，配水长度为零；单侧用水管段的配水长度取其实际长度的50%，只有部分管长配水的管段按实际比例确定配水长度；两侧全部配水的管段配水长度等于实际长度。
三、计算最高时工况下节点流量、管段设计流量、确定管段直径1.计算比流量q s =∑-ih lQ Q 2== 0.0261L/(s.m)2.计算沿线流量 i s mi l q q ⨯=3.计算节点流量：集中流量可以直接加到所处节点上；沿线流量将一分为二，分别加到两端节点上；供水泵站或高位水池的供水流量也应从节点处进入管网系统，其方向与用水流量方向不同，应作为负流量。
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一）《给水管网系统》课程设计任务书一、设计题目A县给水管网设计二、设计要求及工作量（一）、设计步骤：1 、用水量计算（1）、确定用水量标准，计算城市最高日用水量。
居民最高日生活用水量按城市分区用水量标准计算。
工厂最高日生产用水量已给出，工厂用水量还包括工人在工作时生活用水量及班后淋浴用水量。
此外，还有车站用水量、市政用水量（浇洒道路、绿地）。
加上未预见水量，即得该城市最高日设计用水量。
（2）、计算城市最高日最高时用水量。
（3）、计算消防时用水量。
2、供水系统方案选择：水源与取水点、取水泵站位置、水厂选址3、管网定线：根据选定的给水系统方案，进行管网定线和输水管定线。
4、清水池容积，水塔容积（如果设置）计算。
5、管段设计流量计算（1）、比流量计算（2）、节点流量计算先由比流量计算出沿线流量，再用沿线流量算出节点流量。
（3）、进行流量分配，初拟管径。
6、管网平差对供水方案的最高用水时进行管网平差。
在说明书中计算并绘出最高用水时管网平差图。
7、水泵扬程、水塔高度（如设置）计算。
8、进行消防和事故情况的校核。
（二）、图纸要求：给水管网总平面图—张。
在平面图上标注节点、管段编号，管长、管径。
三、参考资料1、严煦世主编．《给水排水管网系统》北京：中国建筑工业出版社，20082、北京市市政工程设计研究院主编．给水排水设计手册（1 、3、4），北京：中国建筑工业出版社，20043、室外给水设计规范（GB50013-2006）四、设计资料1城区总体规划图一张，1 10000。
图上标有间隔1.0m的等高线，城市区域的划分、工厂及大型独立性公共建筑物的位置如图所示。
2、用水资料人口密度及最高日生活用水定额见表1。
火车站最高日用水量为320 m3/d;工业企业用水量情况见表2;市政用水量为1200m3/d。
城区生活用水的最低自由水压为40m。
表1人口密度及排水量表城区土壤种类为粘质土。
地下水水位深度为15m。
年降水量为936mm。
城市最高温度为42C，最低温度为0.5C，年平均温度为20.4C。
夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为北风和东北风。
(二)设计要求及工作量一、设计用水量的计算经计算，铁路以北面积150公顷，铁路以南面积550公顷，又人口密度见下表: 表1人口密度及排水量故该城区总人口数：150 x 90 + 550x 110= 74000=7.4 万1、最高日设计用水量计算(1)、城市最咼日综合生活用水量Q1查＜＜室外给水设计规范＞＞第14页，得：假设该区为一区，该城区设计人口数为8.65 万，查表得居民最高日生活用水定额取为260L/cap・d,则有：150 130 110 150 550 = 10830m3 / d9°10001000式中：q—居民最高日生活用水量定额[L/cap *d]N —设计年限城市用水的计划人口数(cap)(2)工业企业生产用水量Q2由表2得, Q2 = 3500 2500 3000 180^ 10800m3/d(3)工业企业职工的生活用水和淋浴用水量Q3表2职工生活用水量定额为：一般车间25L/ (cap-班)，高温车间35L/ (cap•班); 职工淋浴用水量定额为：一般车间40L/ (cap.班)，污染车间60L/ (cap.班)。
(4)浇洒道路和大面积绿化用水量Q4Q = (Q + Q + Q) x 3% = 653. 775m5 / d(5)未预见和管网漏失水量Q,(取20%Q = 20%x(Q +Q +Q + Q) = 20%x (10830+ 10800+ 162 5 + 653 775) = 4489. 255nf / d(6)公共建筑：车站用水量QQ7=320nVd(7)最高日设计用水量QdQnQ Q Q Q Q Qn 10830 10800 162.5 653.775 4489.255 320 =27255.53m3/d取Q 二27255. 53m3/ d2、最咼日最咼时用水量Q h查《室外给水设计规范》，取时变化系数& =1.4 ,则:宀k h疋Q 1.4 汉27255. 53 3 , ,Q h1589. 90592( m3/ h)二1589. 91( L / s)24 243.消防用水量Q,经查得Q6 = q6 f6 =35 2 - 70L / s式中：q6--消防用水量定额（L/s ）,查规范当城市人口数<10万人时，取q6 =35L/s ;f6--同时火灾次数，查规范当城市人口数-10万人时，取f6=2二、供水系统方案选择1）给水管网布置形式的比较与选择给水管网的设计是给排水工程规划设计的主要内容，通过技术经济分析，选择技术可行、经济合理的最佳方案；给水管网布置的基本形式有：树状网和环状网。
树状网一般适用于中小城市和小型工况企业，这类管网从水厂泵站或水塔到用户的管线布置成树枝状。
树状管网的供水可靠性较差，因为管中任一段管线损坏时，在该管段以后所有管线就会断水。
另外，在树状网的末端，因用水量已经很小，管中的水流速度缓慢，甚至停滞不流动，因此水质容易变坏。
环状网中，管线连接成环状，当任一管线损坏时，可以关闭附近的阀门，与其余管线隔开，然后进行检修，水还可以从另外管线供应用户，断水地区可以缩小，从而增加供水可靠性。
环状管网还可以大大减轻因水锤作用产生的危害，而在树状网中，则往往因此而使管线损坏。
给水管网布置原则，给水管网布置应满足以下要求：①按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统分期建设的可能，并留有充分的发展余地；②管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减少到最小；③管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；④力求一最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。
2 给水管网系统类型的比较与选择统一给水管网系统：系统中只有一个管网，即管网不分区，统一供应生产、生活和消防等各类用水，其供水具有统一的水压。
分区给水管网系统：将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。
分区给水管网系统可以降低平均供水压力，避免局部水压过高的现象，减少爆管的几率和泵站能量的浪费。
综上所述，根据输配水管网布置的原则，通过技术经济比较，给水管网系统类型应选择统一给水管网系统，布置形式应为环状网。
三.管网定线根据小区规划平面图沿现有道路布置管网，管线遍布在整个给水区内，为保证供水的安全可靠性和远期发展的考虑，布置成环状网，管网布置如图1所示：图1管网定线四.清水池调节容积规范规定：净水厂清水池的有效容积，应根据产水曲线、送水曲线、自用水量及消防储备水量等确定，并满足消毒接触时间的要求•当管网无调节构筑物时，在缺乏资料情况下，可按水厂最高日设计水量的10%~20%，贝经计算W=20%*Qd=6200 n3/d。
五、管段设计流量计算(1)、比流量计算①各管段长度和配水长度如表3所示：各管段长度和配水长度总的配水长度为25910m②最高时集中用水流量见表4:工厂A最高时集中流量：Q A=Q A生产+Q A生活+Q A淋浴=3500/24+32.1*2.7/24+13.4= 162.84 m3 /h =45.23L/s工厂B最高时集中流量：Q B=Q B生产+Q B生活+Q B淋浴=2500/16+12.4*2.7/16+7.92=166.24 m3 /h=46.18 L/s工厂C最高时集中流量：Q c=Q c 生产+Q C生活+Q C淋浴=3000/24+23.9*2.7/24+10.04=137.72 m3 /h=38.26 L/s工厂D最高时集中流量：Q D=Q D生产+Q D生活+Q D淋浴=1800/8+3.8*2.7/8+4.2=230.48 m3 /h=64.02L/S最高时集中用水流量表4③管段配水长度进行沿线流量分配，先计算比流量[L/(s ・m)]Q h - ' q niq l - —=(502.3-45.23-46.18-38.26-64.02-3.7)/2591(=0.0118I miL/(s «m)Q—最高时用水量L/sq ni—各集中用水户的集中流量L/sl mi—各管段沿线配水长度mI mi—双侧配水，取管道实长单侧配水，取管道实长一半；不配水，配水长度为零（2）节点流量计算①各管段沿线流量q miq mi =q i * I mi I mi -各管段沿线配水长度②泵站设计供水流量为：Qsl= Q h =502.3（L/S）③节点设计流量Q j（L/s）Q j =q mj —q sj 1/2*' q mi ................................................... j-1,2,3,••…，N式中N—管网图的节点总数；Q j--节点j的节点设计流量（L/s ）;q sj --位于节点j的（泵站或水塔）供水设计流量（L/s ）; q mi--最高时管段的沿线流量（L/s ）;q mj--最高时位于节点j的集中流量（L/s ）Sj —节点j的关联集，即与节点j关联的所有管段编号的集合各管段沿线流量分配和各节点流量计算见表5最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算表5（1）进行流量分配，初拟管径在确定了节点流量之后，接着利用节点流量连续性方程确定管段设计流量。
通常应遵循下列原则进行管段设计流量分配：1）从水源或多个水源出发进行管段设计流量分配，使供水流量沿较短的距离扩散到整个管网的所有节点上去，这一原则体现了供水的目的性；2）在遇到要向两个或两个以上的方向分配设计流量时，要向主要供水方向分配较多流量，向次要供水方向分配较少的流量，特别要注意不能出现逆向流，这一原则体现了供水的经济性；3）应确定两条或两条以上平行的主要供水方向，并且应在各平行供水方向上分配相接近的较大流量，垂直主要供水方向的管段也要分配一定的较大流量，使得主要供水方向上管段损坏时，流量可通过这些管道绕道而行，这一原则体现了供水的可靠性。
管段设计流量分配的最终结果如表6所示：管段设计流量分配表621 136.65 1.16 0.39 400*222 44.47 1.02 0.24 25023 40.68 1.01 0.23 25024 37.8 1.01 0.22 20025 34.65 1.00 0.21 20026 29.9 0.98 0.20 20027 24.69 0.97 0.18 20028 19 0.93 0.16 15029 17.87 0.92 0.16 15030 13.53 0.89 0.14 15031 10.43 0.87 0.12 15032 6.32 0.60 0.12 10033 1.38 0.60 0.05 10034 11.91 0.88 0.13 15035 36.6 1.00 0.22 20036 39.84 1.01 0.22 25037 44.46 1.02 —0.24 25038 9 0.78 0.12 150 根据节点流量进行管段流量初次分配，流量选定后根据输水管经济流速表7选定经济流速，本设计中输水管材为球墨铸铁管，电价为0.6（元/kw*h）。