给水管网课程设计.

课程设计
题目：某城市给水管网初步设计
教学院：环境科学与工程学院
课程：给水排水管网系统
专业：给水排水工程
学号：************
学生姓名：**
指导教师：***
2013 年5 月25 日
目录
一、给水管网设计任务书 2
1.1课程设计题目 2
1.2课程设计内容 2
1.3基本资料 2
1.4进度安排 3
1.5基本需求 3
1.6设计成果 3
1.7设计步骤 3
1.8参考资料 3
二、给水管网设计计算说明书 4
2.1 最高日设计用水量计算 4
2.2 设计用水量变化及其调节计算 5
2.3 确定给水管网定线方案 7
2.4 设计流量初分配与管径设计 8
2.5 设计工况水力分析计算 11
2.6 水塔与水泵设计 12
2.7 消防校核 12
2.8 事故安全校核 12
2.9 水塔最大转输工况校核 13
三、设计结束语与心得体会 14
一、给水管网设计任务书
1.1 课程设计题目
某城市给水管网初步设计
1.2 课程设计内容
1.2.1 某城市给水管网设计最高日用水量分项分析与总用水量计算；
1.2.2 沿线流量、节点流量的计算及各管段设计流量初步拟定；
1.2.3 根据初步拟定的管段设计流量，选取经济流速（参见教材表6.8，表7.7）或界限流量表（给水工程教材表7-1）初步计算各管段管径（并考虑到消防、最大转输时及事故时等要求确定各管段的管径），然后根据教材表7.8 标准管径选用界限表确定各管段标准管径。

1.2.4 管网水力计算（可采用相关计算软件进行计算，如EPANET 软件）；
1.2.5 确定控制点，计算从控制点到二级泵站的水头损失，确定二级水泵流量扬程和水塔水箱高度；
1.2.6 消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时的校核，若不满足要求，应说明必须采取的措施。

1.2.7 绘图，在提供的总平面图（1：10000）（仅供参考）基础上确定给水管网定线方案，绘出经过抽象的节点和管段环状管网模型图（1 张），另针对环状管网图绘制消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时校核的水力计算图（3 张）。

1.3 基本资料
1.3.1 城市自然资料如下：
土层:属非自重湿陷性黄土地区；
地震烈度: 5 级；
地下水深: 地面以下5m 见地下水；
最高气温: 39℃；
最低气温: -8℃；
冰冻深度:0.5m。

1.3.2 设计规模
1）大用户
2）居民用水量：规划人口为8 万人,用水普及率为95%，居民生活综合用水定额
（含公建用水）：200～350L/人·日，建筑物为6 层。

3）印染厂、制药厂和氨肥厂每班有 1/2 员工需淋浴。

4）绿化面积为 30 万m2 ,浇洒道路面积为20 万m2。

5）未预见水量及管网漏失水量可按最高日用水量的 15~25%计。

6）最高日小时用水量变化曲线（即占最高日用水量百分比和时间的关系）参见教材P146 页习题一（最高日小时用水量百分比与时间关系）的数据。

计算时变化系数。

拟定二级泵站供水曲线。

管中设置水塔。

1.3.3 地面集中大用户高程（即节点地面高程）自己拟定。

1.4 进度安排
1．给水管网的设计要求，设计原则及管网定线方案 2 天
2．给水管网水力计算 3 天
3．水泵选型及水塔高度的确定 2 天
4．消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时的校核及采取必要措施 3 天5．计算书的整理和排版 2 天
6．绘图 2 天
1.5 基本要求
1、根据提供的总平面图（1：10000）确定给水管网定线方案；
2、进行基础资料分析提出给水管网设计的可行性方案；
3、完成相关的设计计算书及图纸绘制工作；
4、课程设计必须独立完成；
5、图中文字一律用仿宋体书写；图例的表示方法应符合一般规定和制图标准；图纸应注明图标栏及图名；图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别；图幅宜采用3 号图，必要时可选用2 号图；
6、计算书内容简要，论证充分、文字通顺、字迹端正。

1.6 设计成果
1．设计计算书一份；
2．设计图纸：节点和管段环状管网模型图、绘制消防时、最大转输时和最不利管段发生事故时校核的水力计算图各一张。

1.7 设计步骤
1．明确设计任务及基础资料，复习有关知识及设计计算方法
2．在平面图上确定给水管网定线方案，进行水力学计算
3．设计图纸绘制
4．设计计算书校核整理
1.8 参考资料
1．《给水排水管网系统》教材；
2．给水排水设计手册第一册、第三册、第九册、第十一册等；
3．范瑾初，《给水工程》（第四版），中国建筑工业出版社，1999 年；
4. 姜乃昌，《水泵与水泵站》（第四版），中国建筑工业出版社，1998 年；5．室外给水设计规范；
6．其它相关资料。

二、给水管网设计计算说明书
2.1 设计用水量计算
2.1.1 最高日设计用水量
(1) 城市最高日综合生活用水量:
规划人口为8万人,用水普及率为95%，居民生活综合用水定额（含公建用水）：300L/人·日，建筑物为6层。

)
/(10003111d m f N q Q i
i ∑
=
Q 1=（300×80000）÷1000×0.95=22800 (m 3/d)
(2) 工业企业生产用水量:
2
Q )/)(1(3
22d m f B q i i -∑=
Q 2=2000+1200×3+400×2+300×3+200=7500 (m 3/d)
(3) 工业企业职工的生活用水和淋浴用水量：
查《给水排水管网系统》附录二：职工淋浴用水量定额 一般车间40L/(cap.班) 《给水排水管网系统》 ：职工生活用水量定额：一般车间25L/(cap.班)
用户名称 生产班制 每班职工人数 每班淋浴
人数
职工生活与淋浴用水量
)/(3d m
生活用水 淋浴用水 小计
食品加工
厂
1 300 300 7.5 1
2 19.5
针织印染
厂 3 1500 750 37.5 30 67.5
制药厂 2 1000 500 25 20 45 氮肥厂 3 1200 600 30 24 54 火车站 50 50 1.25 2 3.25 合计（Q3) 189.25
（4）浇洒道路和绿化用水量：(参见《室外给水设计规范2006版》浇洒道路用水可按浇洒面积以2.0~3.0L/（m2·d ）计算；浇洒绿地用水可按浇洒面积以1.0~3.0 L/（m2·d ）计算。

)
10005.12000005.23000001000
444444÷⨯+⨯=+=
）（b
b a i N q f N q Q
=900 (m 3/d)
（5）未预见水量和管网漏水量：
)
(2.043215
Q Q Q Q Q +++⨯= =0.2×(22800+7500+189.25+900)
=6277.85 (m 3/d)
(6) 消防用水量： 室外消防用水量
城镇、居住区室外的消防用水量：（附表3） 火灾次数：2
一次灭火用水量：35L/s 城镇消防用水量为 70 L/s
最高日设计用水量：
)
(54321Q Q Q Q Q Q d ++++=
=22800+7500+189.25+900+6277.85 =37667.1 (m 3/d)
（ 取 38000 m 3/d ）
2.1.2 二级泵站分级供水拟定及时变化系数计算
最高日小时用水量变化曲线（占最高日用水量百分比和时间的关系）依据课本P146页习题一：
最高日最高时用水量所占比例为：5.83% 计算可得：
4.1399.124%83.5≈=⨯=h k
2.2 设计用水量变化及其调节计算
取时变化系数：1.4 ，则：
最高日最高时：221674
.86==d h h Q
k Q m 3/h=615.5L/s
由资料可知：最高日最高时用水量占日用水量5.83%
供水泵站设计供水流量：38000×5.02%×1000÷3600 = 530 L/s
水塔设计供水流量： 38000×（5.83%-5.02%）×1000÷3600 = 85.5 L/s
最大转输流量：38000×(4.92%-3.31%)=611.8m 3/h = 169.9L/s
2.2.1 清水池容积设计
4321W
W W W W +++= 清水池调节容积设计
时间一级泵站供水量Q1（%）二级泵站供水量Q2（%）Q1-Q2（%）
∑(Q1-Q2)（%）时用水量Q3（%）(Q2-Q3)（%）∑(Q2-Q3)（%）
0—1 4.17 2.33 1.84 1.84 2.020.310.311—2 4.17 2.33 1.84 3.68 1.950.380.692—3 4.16 2.33 1.83 5.51 2.090.240.933—4 4.17 2.33 1.847.35 2.090.24 1.174—5 4.17 2.33 1.849.19 2.64-0.310.865—6 4.16 2.33 1.8311.02 3.1-0.770.096—7 4.17 4.92-0.7510.27 5.36-0.44-0.357—8 4.17 4.92-0.759.52 5.51-0.59-0.948—9 4.16 4.92-0.768.76 5.21-0.29-1.239—10 4.17 4.92-0.758.01 4.540.38-0.8510—11 4.17 4.92-0.757.26 4.70.22-0.6311—12 4.16 4.92-0.76 6.5 4.770.15-0.4812—13 4.17 4.92-0.75 5.75 5.19-0.27-0.7513—14 4.17 4.92-0.755 4.790.13-0.6214—15 4.16 4.92-0.76 4.24 4.470.45-0.1715—16 4.17 4.92-0.75 3.49 4.480.440.2716—17 4.17 4.92-0.75 2.74 4.9200.2717—18 4.16 4.92-0.760 5.13-0.210.0618—19 4.17 4.92-0.75-0.75 5.83-0.91-0.8519—20 4.17 4.92-0.75-1.5 5.47-0.55-1.420—21 4.16 4.92-0.76-2.26 5.41-0.49-1.8921—22 4.17 4.92-0.75-3.01 4.630.29-1.622—23 4.17 4.92-0.75-3.76 3.31 1.610.0123—24 4.16 2.33
1.830
2.39-0.060
清水池调节容积为
[]
=⨯---=∑∑d Q Q Q Q Q W )(min )((max 21211（%)76.3(%02.11--）×38000=5616.4m
3
室外消防用水量
城镇、居住区室外的消防用水量：（附表3） 火灾次数：2
一次灭火用水量：35L/s 城镇消防用水量为 70 L/s
3250410007036002m W =÷⨯⨯=
水厂自用水量容积按最高日用水设计用水量的5%计算，则
d
Q W ⨯=%53
= 5% ×38000= 1900 m 3 .
安全储备水量按照前三个用水量总和的1/6计算： =++⨯=)()6/1(3214W W W W 1336.73 m 3
W 清 =1W +2W +3W +4W = 9357.13 m 3
如采用两座钢筋混凝土水池，每座池子有效容积为4678.57m 3。

2.2.2 水塔容积计算 水塔调节容积：
[]
3323218.116238000%)89.1%17.1()(min )(max m Q Q Q Q Q W d =⨯+=⨯---=∑∑室内消防储备水量：（按照10分钟室内消防用水 一次火灾 每次10L/s ）(参照《建筑设计防火规范 2012版》
3261000106010m W =÷⨯⨯=
3218.1168m W W W =+=水塔
2.3 确定给水管网定线方案 管网定线
为了供水安全，采用环状管网，在定管线时，主要考虑了以下因素： ⒈ 只考虑到配水干管和连接管；
⒉ 干管尽可能通过用水量较大的区域，在定线时，尽可能满足大用户用水； ⒊ 平行干管间距为500—800m ；
⒋ 按现有的道路规划，尽可能减少过铁路和过高级路面。

5.根据所给资料，结合城镇规划并考虑经济性和供水可靠性的要求，采用城区环状给水、设置对置水塔，水厂至管网双管输水,水塔向管网也采用双管接入管网。

根据城市总平面规划图，设计为环状管网，且环数为10，设置对置水塔。

模型图：
2.4 设计流量分配与管径设计
从整个城镇管网分布情况来看，干管的分配比较均匀，故按长度流量法计算。

(1)配水干管计算长度：
二级泵站及水塔连接管段不参与配水，其计算长度为零。

单侧配水，其计算长度按实际长度的一半计入。

其余均为双侧配水管段，均按实际长度计入。

则：
mi
L ∑
=14480m
(2)配水干管比流量：
最高时总用水量有上述计算查得为615.5L/s.
集中流量：103 L/ s 沿线流量：615.5-103=512.5L/s 比流量计算公式：
q
l
=512.5÷14480= 0.0354 L/(s.m)
最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算
mi
ni
h s l q Q q ∑∑-=
2.4．3 管段设计流量初分配和管段直径设计
参照第七章管网优化设计表7-7，选取普通铸铁管（电价为1.0元/（KW.h）选取经济流速。

2.5 设计工况水力分析计算
=130
参照《给水排水管网系统》第三章表3-2 选取新铸铁管C
w
应用EPANET平差软件做管网平差计算结果：（假定（2）节点为控制点）
根据《室外给水设计规范.2006版》规定节点自由水压按照6层建筑所需水头设计，即为28m.
从计算结果可知，所有节点的自由水头都大于28m，满足水压要求。

大部分管段的流速都在经济流速范围内，满足流速要求（个别管段因位于供水分界线附近，流速偏小）。

故选取的（2）节点为控制点。

2．6 水泵与水塔的设计
水泵选型：
设计清水池最低水位标高为106m.
H p =(H
2
-H
(1标高
)+10.67×852
.1
43
)
(q L1÷)
(87.4
852
.1D
C
w
+H pm
=(147-106)+0.38+ H
pm
一般水泵吸压水管道设计流速为1.2~2.0m/s. 局部阻力系数可按5.0~8.0考虑沿程水头损失可以忽略不计.
H
pm
=8.0×2.02/(2×9.81)=1.63 m
故H p=41.38+1.63=43.01 m
Q
p
=265 L/s
根据水泵性能型谱图：选取 14Sh-13A 型号水泵 3台（两用一备）
水塔设计高度
H T =H 1-Z 1=142.84-113=29.84 m
2.7 消防校核：
按照室外消防用水量
城镇、居住区室外的消防用水量：（附表3） 火灾次数：2
一次灭火用水量：35L/s
城镇消防用水量为 70 L/s
将火灾点选在控制点和远离二级泵站，靠近大用户和工业企业的节点处，选取节点（2），（8），火灾点各加上35L/s 的节点流量。

水塔作为定压节点（142.84m ），清水池输入水量增加70L/s.
应用平差软件得到各节点数据：（消防校核图）
灭火节点（2），（8）自由水压分别为20.10m ，32.77m 均大于低压消防10m 水头的要求,故满足消防校核。

2.8 水塔最大转输校核
最大转输工况各节点流量=
最高时各节点流量
最高时小时用水量最大转输小时用水量
=最高时各自节点流量×
%
83.5%
65.3
水塔作为定压节点（142.84m ） 应用平差软件平差，管网各数据见下表：
转输校核计算结果
管段或节点编号 管段
节点
管段流量
(L/s)
管内流速(m/s)
节点流量
(L/s)
节点水头(m)
地面标高(m)
自由水压(m)
1 2×42.75 0.79 -85.5 113 113 0
2 11.92 0.38 28.62
142.99 111 31.99 3 18.98 1.07 23.9 143.66 112 31.66 4 15.07 0.48 24.23 151.19 112 39.19 5 18.39 0.37 26.7 152.42 112 40.42 6 5.66 0.72 9.33 152.84 112 40.84 7
55.8
1.14
39.92
146.45
109
37.45
水泵扬程-流量曲线：H=57.35-0.0002157q 2
泵站水压：H ，=106+57.35-0.0002157q 2=163.35 m
水塔）（水厂-=2
1(0.1325+0.62+0.873+1.272+1.74+7.56+1.328+0.972+9.802+0.105)+0.057+0.201=12.46 m
H 26+12.46=142.84+12.46=155.3 m ﹤163.35 m
故最大转输校核通过。

2.9 事故安全校核:
删除主干管[18]
各节点流量=最高时节点流量×0.7
应用管网平差计算数据见事故安全校核图，各节点自由水压见下表：
可知各处节点自由水压均满足28m 水压要求，即满足事故安全要求。

三、设计结束语与心得体会
首先，我觉得最重要就是要细心谨慎、时刻保持清晰的头脑，因为课程设计中出现的一点差错会让你花大量的时间来纠正。

所以在做事情的时候还是要先端正态度。

本次的课程设计题目是“某城市给水管网初步设计”，经过对题目的理解、城市基本资料的采集、数据的推算和深度处理、数据的水力分析等一系列过程，得到了设计的初步方案，并对方案中的一些问题采取了相应的可执行的措施。

在整个课程设计的过程中，我对管网系统与设计有了更加深刻的理解，并且也掌握了对于类似工程的处理，对于以后从事本专业的工作有很大帮助。

此外，通过这次课程设计，我熟悉了epanet，选泵等软件的基本操作及其应用，巩固了CAD的操作，收获颇多。

最后，还是那句话，书到用时方恨少，做课程设计的过程很曲折，因为好多问题都不懂，需要重新看书或者请教同学，所以学好专业知识很有必要。