城市给水管道设计

尽量使干管平均经济流速在该范围以内，以减少工程造价，同时考虑到城市 的发展，新建管道应具有一定的弹性，流速的范围也相应地扩大。 1.3.1 管网平差 拟定水流方向，根据连续性方程，初步分配管段流量，考虑经济流速，初拟 管径。 管径（mm） DN=100-400 DN≥400 平均经济流速（m/s) 0.6～0.9 0.9～1.4
200 150 200 550 150 100 250 150 200 150 100 150 600 150 150 300 500
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
清水池较控制点低 3.5m，故 Z c =3.5m。
H P 38 5.22 2.0 0.24 3.5 2.0 50.96m
3.消防时水泵所需扬程
' Hp H f h ' hs h f Z c H 0
式中， H f —消防时所需自由水头，取 10m；
糙率 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
主体水反应系 数 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
管壁反应系 数 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05
-0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05 -0.05
1.3 初步分配流量
拟定水流方向，根据连续性方程，初步分配管段流量，考虑经济流速，初拟 管径。
管径（mm） DN=100-400 DN≥400 平均经济流速（m/s) 0.6～0.9 0.9～1.4
h —通过消防流量时的管网水头损失，取 6.42m；
'
h f —消防时输水管的水头损失，取 0.27m； Z c —控制点地面与清水池最低水位的高程差； H 0 —安全水头，取 2.0m。 H P 10 6.42 2.0 0.27 8.32 2.0 29.01m
/
4.事故时水泵所需扬程
给水管道系统设计
1.0 城市设计用水量
用水量预测是确定供水规模、工程投资及水资源分配的依据。用水量受到 人口规模、气候条件、居民生活水平、工业生产性质和规模以及节水措施等因素 的影响。用水量的预测既要满足各个时期居民生活用水、工业用水及公建、市政 等用水的需要， 也要考虑节约用水和水资源的综合利用。水量预测是否符合发展 趋势和实际需要，将对水资源的合理利用、工程总体布局、实施步骤和工程费用 产生重大影响。预测规模偏大，建成工程不能充分发挥效益，造成浪费；预测规 模滞后，影响城市建设和经济发展，因而合理确定水量规模十分重要。目前，在 国家鼓励市场化力量进入水务领域的形势下，这个问题显得尤其重要。 1.0.1 城市最高日用水量 该城市最高日用水量包括下列各项： (1)综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水；Q1 (2)工业企业生产用水和工作人员生活用水；Q2 (3)消防用水；Q3 (4)浇洒道路和绿地用水；Q4 (5)未预计水量及管网漏失水量。Q5
1.1.2 供水系统方案的确定
根据本工程的特点，影响供水系统的主要因素有： ⑴ 城镇人口的发展、居住区的建筑层数和标准，规划的工业布局和规模；
⑵ 供水压力应以满足大多数用户要求来考虑，而不能根据个别的高层建筑 或要求水压较高的工业企业来确定。 对于个别要求水压高的用户可采用自行加压 以满足需要；对于成片的高层建筑，则考虑另建一个高压系统供水； ⑶ 本工程中的主要用水对象为居民和工业企业，根据了解的情况，大多数 的企业用水要求的水质与居民生活用水相近，因此，采用统一水源、统一净水处 理的给水系统，对于部分要求水质高的工业企业，自行对出厂水进行再处理； ⑷ 供水区域辽阔，用水区分散，建造单一系统不经济而城镇只能提供合理 的取水点时，为降低水厂供水压力和节约能源，可设置区域性增压泵站（无调节 水池）或调节泵站（有调节水池）； ⑸当城镇位于地形高差较大的丘陵地区，应考虑采用分压供水系统。 本工程供水区域较广，用水量也较大，要求的自由水压相同。考虑到城市的 自然分区和地形特点，可以采用统一给水，也可以采用分区给水。分区给水时送 水泵站能量浪费较少，各区管网首末端管段水压差较小；可以降低管网的长度； 但是，分区给水时送水泵站台数较多，工况较多，运行管理较为复杂；当其中一 区的输水管出事故时，另一区很少或不能补助，造成事故的影响较大。 统一给水方案中送水泵站泵台数较少，调节工况较少，运行管理较为方便； 采用统一供水能将供水区域连成一片，当其中某一区管段发生事故，不仅该区中 管段可以互补，区与区之间也可以互救，较为安全；但是统一给水管网首末端水 压差大， 能量浪费较为严重， 水漏失率高， 维修率高， 管网首端的管段承压较大。 因为两种方案各有利弊,具体采用哪种方案,需进行技术经济比较后才能决 定。 本设计接下来分别按着这两个方案计算,最后经过技术经济比较,确定最终的 供水方案。
H p H c h hs hc Z C H 0
式中， H C —控制点的设计自由水压， H C =38m；
h —管网的水头损失， h =5.22m；
hs —泵站内的水头损失， hs =2.0m； hc —输水管的水头损失， hc =0.24m； Z c —控制点地面与清水池最低水位的高程差； H 0 —安全水头，取 2.0m。
1.4.2 统一供水方案中送水泵站水泵的选择 1．计算泵站流量 Q 及扬程 H 流量：Q=55000m 3 扬程：Hst=51.96m 2．管道特性曲线
H H ST SQ 2 S
=49.28
2 H H ST 49.28 40.32 2.54 s 5 2 2 m Q 1.87780
尽量使干管平均经济流速在该范围以内，以减少工程造价，同时考虑到城市 的发展，新建管道应具有一定的弹性，流速的范围也相应地扩大。
1.4 送水泵站扬程的确定
1.4.1 统一供水方案中送水泵站扬程的确定 1. 确定最不利点 通过对各点水压标高和自由水压的计算，确定最不利点为 J14 点，该点设计 自由水压为 38 米 ，地面标高为 3.5m。 2.水泵扬程确定 最大用水时管网的平均水头损失由平差结果得出 h 4.72m 。 水泵扬程按下式计算
1.2.2 管网布置要点 1. 为减少水头损失， 干管延伸方向应与送水泵站输水到大用户的水流方向一 致，这样可以减少水头损失，降低能耗，减少管材，缩小管径，从而降低投资成 本； 2. 干管的间距可根据街区的情况采用 500－800m，除特殊情况外，最长计算管 段不可超过 1000m； 3. 为保证供水的可靠性，干管之间应设置连接管，其作用在于当局部管线损坏 时可以通过它重新分配流量，连接管间距 800－1000m； 4. 干管的定线应尽量避免在高级路面或重要道路下通过，尽量减少穿越铁路的 次数， 减少施工难度和施工造价，管线在道路下的平面位置标高应符合城镇或街 区地下管线综合设计要求； 5. 给水管线和排水管以及电、 讯、煤气管线之间的铺设应严格执行相应的规范。 1.2.3 配水管定线 为保证安全供水，配水管采用环状管网的布置方式，给水系统采用统一供水 方案。管网计算见管网平差计算表，具体分配方案见下文附图。
" HP H C h" hs hc' Z c H 0
式中， H C —控制点设计自由水压，取 38m；
h
"
—事故时通过 70%流量的管网水头损失，取 7.32m；
hc' —事故时输水管的水头损失，取 0.93+0.16=1.09m； Z c —控制点地面与清水池最低水位的高程差； H 0 —安全水头，取 2.0m。 H P 38 7.32 2.0 1.09 3.5 2.0 53.91m
因此，管道特性曲线公式：
H 40.32 2.60Q 2
表2 Q(m3/s) H(m) 3．选泵 0.00 40.3 2
管道分布图பைடு நூலகம்
表 1 管段信息
管段编 号 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16
管径 长度（m） （mm） 2000 1000 2000 800 1000 600 1000 200 1000 100 1000 250 1000 600 1000 400 1000 200 1000 150 1000 350 1000 400 1000 300 1000 200 1000 200 1000 400
环保总局制定的《地表水环境质量标准》。选定为供水水源时，应取得当地卫生 部门正式同意。 ⑶水位因素：利用水位高程较高的水源（如水库水、山泉水、深层自流地下 水等）可降低经常的运行电耗； ⑷ 环保因素： 被确定为生活饮用水的水源一定要按《生活饮用水卫生标准》 的要求进行水源保护；在建造水厂的同时，环境保护的措施一定要同步实施。 2.水源水质 根据提供的设计资料，本次所选水源的水质良好，符合《地表水环境质量标 准》（GB3838-2002）Ⅱ类标准。
1.1.3 水源的确定
1.选择一个合适的水源需考虑以下因素： ⑴ 水量因素：为了确保水源的可取水量，必须对水资源进行综合平衡，特 别要综合考虑农业和航运等需要； ⑵ 水质因素： 根据各用户对水质要求，分析附近水源的水质是否符合要求， 河流水质的分析要测定汛期和非汛期的各项水质指标。 对于生活饮用水水源应选 在城镇的上游，其水质应符合建设部发布的《生活饮用水水源水质标准》和国家
1.2 管网定线
1.2.1 布置原则 城镇管网定线应满足以下几点要求： ⑴ 线路应力求顺直，路径较短，以降低管材费用； ⑵ 尽量避免经过地形起伏过大地区； ⑶ 尽量沿已有道路定线，以便施工和检修，同时兼顾近期实施道路，尽量 减少拆迁和借地，尽量减少对现有交通的影响； ⑷ 应与障碍物穿、跨越工程相结合，尽量减少与天然或人工障碍物交叉当 必须与河流、湖泊、公路、铁路交叉时，应尽可能利用现有穿、跨越措 施； ⑸ 应少占或不占农田，尽量避开村庄和居民点，减少拆迁； ⑹ 充分考虑工程地质、交通运输等条件； ⑺ 管道线路选择经充分经济技术比选，选择最经济、最有效的线路； ⑻ 配水主干管采用压力流管道设计，管道的最小覆土厚度，在车行道下不 小于 1.0m； ⑼ 输水管道根据需要在适当位置设置排气阀或泄水阀； ⑽ 需符合该地区的相关规划。
P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 P30 P31 P32 P33
1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
Q 总 ＝Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5 =55000m 3 /d
1.0.2 全市最高日用水量变化曲线
图 2 用水量模式图
1.1 供水系统方案的设计
1.1.1 工程要求 1. 水质要求 生活饮用水水质须满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），并在管网 末梢保持一定的余氯。
2. 水量要求 取水构筑物和净水厂按最高日平均时设计，城市管网和输水管及送水泵站按 最高日最高时设计，事故时要求供水量不低于最高日最高时的 70％。 3. 水压要求 控制点最小服务水头为 28 米； 消防时采用低压消防制， 要求 10 米自由水压。