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1、太原理工大学现代科技学院输水工程与水泵站课程设计 课题名称 输水工程与水泵站 专业班级 环境工程1302 学 号 2013102023 姓 名 蔡家梁 指导教师 段润斌 太原理工大学太原理工大学专业班级环工1302学生姓名 蔡家梁课程名称输水工程与水泵站设计名称DB市给水与排水管网设计设计周数2周指导教师段润斌设计任务主要设计参数给水设计资料:1.DB市地形图（比例尺1：5000）2.城区总人口： 9.2 万 用水人口：100%3.城区房屋层数：5 4.给水管道排管单价：c10（每米长管线造价费为c=24.6+249D1.7）5.工业企业情况（1）电厂工作时间：第一班0-8，第二班8-16，第
2、三班16-24冷车间人数：12000人/日热车间人数:9000人/日淋浴用水:6000人/班生产用水量:8000吨/日（2）车辆厂工作时间：第一班8-16，第二班16-24冷车间人数：8000人/日热车间人数:6000人/日淋浴用水:4500人/班生产用水量:6000吨/日6.设计年限年：5年排水设计资料：1.1：5000比例尺城区总平面图一张，图中每隔一米的等高线2.排入城区管网的工厂有企业甲、乙等甲工厂污水排放量：1000m3/d乙工厂污水排放量：2000m3/d3.城区土壤冰冻深度：0.8m4.地下水位：6m5.径流系数：=0.66.污水处理厂沉砂池水位：108m7.暴雨强度按长治市计算
3、设计内容设计要求给水管网设计要求：1.根据所给资料，确定取水建筑和净水建筑的地点；2.分析全城用水量和一天内流量变化情况，决定清水池容积；3.确定DB市主要供水方向，并进行管网定线；4.初步分配流量，确定管径；5.进行管网平差；6.管网技术经济计算7.确定水泵的扬程；8.绘制管网平面图；9.整理报告装订成册。报告应力求文字通顺，字迹清楚。排水管网设计要求：1. 排水体制选择；2. 城区排水管网定线；3. 设计流量计算；4. 污水主干管的水力计算；5. 任选一条雨水管路进行水力计算；6. 绘制管网总平面图、主干管的纵剖面图；7. 泵站流量、扬程计算；8. 泵站吸、压水管路计算；9. 泵站机组、管
4、路布置；10. 泵站平面尺寸和高度计算；11. 绘制泵站详图；12.整理报告装订成册。报告应力求文字通顺，字迹清楚。主要参考资 料1.给水排水设计手册第1、11、12册；2.给水工程教材3.排水工程上册4.泵与泵站5. 简明给水设计手册学生提交归档文件1.给水管网、排水管网设计任务书1份2.给水管网说明书1份3.城区给水管网总平面布置图一份4.排水管网设计说明书1份5.城区排水水管网总平面布置图一份6.排水管网主干管纵剖面图一份7.泵站详图注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面任务书说明书图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订） 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变
5、。指导教师签名： 日期： 给水管网课程设计说明书目 录第一章 工程概述及设计资料第二章 设计要求第三章 用水量计算第四章 界限流量计算第五章 管网定线第六章 水力计算第七章 管网平差计算和校核第八章 参考文献附表一 城市用水量计算附图一 最高日逐时变化曲线附表二 清水池调节容积计算表附表三 界限流量计算表附表四 环状管网平差计算表附表五 最不利点校核附表六 消防时校核附表七 事故时校核第一章 工程概述及设计资料城市给水工程规划的主要内容包括：预测城市水量，进行水资源与城市用水量之间的供需平衡分析；选择城市给水水源并提出相应的给水系统布局框架；确定给水工程的位置和用地；提出水资源保护以及节流的要
6、求和措施。城市给水工程规划期限应与城市总体规划期限一致。城市给水工程应重视近期建设规划，且应适应城市远景发展的需要。城市给水系统的设计年限，应符合城市总体规划，近远期结合，以近期为主，一般宜采用510年，远期宜采用1020年。设计资料一、 DB市总平面图一张，比例1:5000；二、 城市总人口数：9.2万人； 用水人口数：100%；三、 城市房屋层数：5层；四、 给水管道排管单价：c10（每米长管线造价费为c=24.6+249D1.7）；五、 城市中有下列工业企业，其具体位置见平面图：1、 电厂（企业乙）：生产用水量：8000吨/日； 工作时间：第一班（0：008:00）； 第二班（8：001
7、6:00）； 第三班(16:0024:00); 热车间人数：9000人/日； 冷车间人数：12000人/日 淋浴人数：6000人/班（热车间3000人/班；冷车间3000人/班）； 2、 车辆厂（企业甲）：生产用水量：6000吨/日； 工作时间：第一班（8:0016：00）； 第二班（16:0024:00）；热车间人数：6000人/日； 冷车间人数：8000人/日淋浴人数：4500人/班（热车间3000人/班；冷车间1500人）； 六、 设计年限年：5年。第二章 设计要求一、根据所给资料，确定取水建筑和净水建筑的地点；二、分析全城用水量和一天内流量的变化情况；三、计算界限流量和经济因素，f=m
8、Pk/(p+100/t)b； 四、确定DB市主要供水方向，并进行管网定线；五、初步分配流量，确定管径；六、进行管网平差，满足小环闭合差h0.5m,大环闭合差H1.0m；七、按平差结果确定水泵扬程；八、校核消防和事故时，水泵流量扬程是否满足要求；九、绘制管网平面图；十、整理报告，装订成册，报告力求文字通畅，字迹清晰。第三章 用水量计算一、 居住区最高日生活用水量Q1按已知条件，该城市属于中、小城市，由课本附表1(b)综合生活用水定额表查得最高日生活用水量标准为150-240L/capd，这里取200 L/capd。由城市或居住区的最高日生活用水量公式：Q1=qNf (m/d)式中 q最高日生活用
9、水量定额，m/(d人)； N设计年限内计划人口数； f自来水普及率，。则Q1=200L/(capd)0.00192000人100%18400m/d=212.96L/s二、最高日职工生活用水量和淋浴用水量Q2 1、电厂 职工用水量标准：热车间取35L/人班 冷车间取25L/人班 则电厂职工生活用水量为： Q2电生活=90000.035120000.025615m3/d=7.12L/s 淋浴用水量标准：热车间取60L/人班 冷车间取40L/人班则电厂职工淋浴用水量为：Q2电淋浴=3(30000.0630000.04)900m3/d=10.41L/s2、车辆厂职工用水量标准：热车间取35L/人班 冷
10、车间取25L/人班则车辆厂职工生活用水量为：Q2车生活=60000.03580000.025410.0m3/d=4.74L/s淋浴用水量标准：热车间取60L/人班 冷车间取40L/人班 则车辆厂职工淋浴用水量：Q2车淋浴=2(30000.0615000.04)480m3/d=5.56L/s 则总的最高日职工生活用水量和沐浴用水量：Q2=Q2电生活+Q2电淋浴+Q2车生活+Q2车淋浴=7.12+10.41+4.74+5.56L/s=27.83L/s三、 最高日生产用水量Q3 生产用水量Q3=电厂生产用水量+车辆厂生产用水量则Q3=8000+6000=14000m3/d=162.04L/s四、 未
11、预见用水量及管网漏水量Q4，以最高日用水量的20来计算 Q4=0.2（Q1+Q2+Q3）=0.2（212.96+27.83+162.04）L/s=80.57L/s五、最高日用水量QdQd=Q1+Q2+Q3+Q4=212.96+27.83+162.04+80.57L/s=483.40L/s六、 城市用水量计算表（附表一）七、 最高日用水量逐时变化曲线（附图一）八、 给水系统中的水塔和清水池的作用之一在于调节泵站供水量和用水量之间的流量差值，当一级泵站和二级泵站每小时供水量相近时，清水池的调节容积可以减小，但为了调节二级泵站和用水量之间的差额，水塔的容积将会增大。如果二级泵站每小时供水量越接近用水
12、量，水塔的容越小，但清水池的容积增加。清水池的调节容积，由一、二级泵站供水量曲线确定，对于无水塔的管网二级泵站的供水量曲线即为城市用水量曲线。清水池调节容积的计算（附表二）W=W1+W2+W3+W4W1=11.534%41766.25=4817.32 m3/dW2=236003520.001=504 m3/dW3=41766.258%=3341.30m3/dW4=120 m3/dW=4817.32+504+3341.30+120=8782.62 m3/d第四章 界限流量计算一、根据给水管道排管每米长管线造价费为c=24.6+249D1.7可得：a=24.6 b=249 =1.7二、求经济因素：
13、 其中：m=5.33 =1.7 b=249 E（电费）=48分/度 k=1.74310-9 P每年扣除的折旧和大修费，以管网造价的计，设计p=5% t投资偿还期，此时t=5 泵站效率，一般为0.550.85，此时=70% 供水能量变化系数，此时取=0.4 计算得P=2357.09分 f=2.0710-9三、界限流量（附表三）四、界限流量表管径（mm）界限流量（L/s）管径（mm）界限流量（L/s）管 径（mm）界限流量（L/s）50531.3625023.05-37.29500136.13-189.22第五章 管网定线一、定线原则：1、输配水线路尽量做到线路短，起伏小，土石方工程量小，造价经济
14、。2、输配水线路走向位置应符合城市和工业企业的规划要求，并尽可能沿现有道路或规划道路敷设，以利施工。3、配水管网应根据用水要求合理分布与全供水区，在满足各用户对水量水压的要求下，应尽可能缩短配水管线的长度。4、配水管网的位置应使干管尽可能以最短距离到达主要用水地区及管网中的构筑物。5、干管的位置，尽可能布置在两侧均有较大用户的道路上，以减少配水支管的数量。6、配水干管之间在适当间距设置连接管，连接管应通过断管时满足事故用水要求的计算确定。7、用以配水至用户和消防栓的配水支管，一般采用管径为150-200毫米；负担消防任务的配水支管不得小于150毫米。二、实际定线1、利用重力流，取水厂设在河流上
15、游；2、供水由西向东，保证电厂、车辆厂两厂用水；3、尽量减少拐弯，以减少水头损失；4、为保证供水安全，布置成环状网；5、泵站布置位置在高水坡上，利用重力流达到减少造价的目的；6、考虑到城市的发展，某些管段单侧供水；7、管网铺设在街区的道路下；8、详图见城市管网定线图。第六章 水力计算一、沿线流量与节点流量：1、比流量的计算 依据城市用水量计算表知，城市最高日最高时居民生活用水及未预见水量为：Q=1104m3/h +290.052m3/h =1394.052m3/h=387.237L/s 比流量：qs=(Qdq)/Li=Q/Li=387.237/8638=0.04483L/(sm)2、沿线流量计
16、算：ql=qsLi Li管段长度编号长度（m）流量(L/S)编号长度（m）流量(L/S)1-2712.531.941 2-3814.536.514 4-571131.874 5-6814.536.514 7-871532.053 8-974633.443 1-464729.005 4-7679.530.462 2-5715.532.076 5-868030.484 3-671532.053 6-9687.530.821 3、节点流量计算：qi =ql=0.5ql节点流量计算表节点编号1 2 3 4 5 节点流量(L/S)30.473 50.266 34.284 45.671 65.474 节点
17、编号678 9总计节点流量(L/S)49.694 31.258 47.991 32.132 387.242 3、 初分流量（1）分配原则：A、在环状管网流量分配时，必须保证每一节点的水流连续性即流向任意节点的流量，必须等于流出该节点的流量。即 ： qi+qij=0式中：qii节点的节点流量（L/s） qij节点i到节点j的管段流量进入管网总用水量为qi+qni=387.242+271.194=658.436 L/sB、环状网流量分配时，应同时照顾经济性和可靠性，但经济性和可靠性之间往往难以兼顾，一般只能满足可靠性的要求，力求管网最为经济。（2）分配步骤：A、按环状网的主要供水方向，初步拟定各管
18、段的水流方向，并选定整个管网的控制点。控制点是管网正常工作时和事故时必须保证所需水压的点，一般选在给水区内离二级泵站最远或地形较高之处。B、为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管线尽可能均匀分配流量，并符合水流的连续性即节点流量平衡的条件。C、和干管线垂直的连接管，起作用主要是沟通平行干管之间的流量，有时起一些输水作用，有时只是就近供水到用户，平时流量一般不大，只是在干管损坏时才转输较大的流量，因此连接管中可分配较少的流量。由于实际管网的管线错综复杂，大用户位置不定，上述原则必须结合具体条件，分析水流情况加以运用。（3）流量初分图 30.473 50.266
19、 271.194 34.284 1 2 3 158.559151.792 189.032 43.459 153.725 658.436 45.671 65.474 49.694 4 5 6 204.255 130.379 219.478 35.057 73.040 31.258 47.991 32.132 7 8 9188.220 105.172根据初步分配流量确定管径：管段号1-22-34-55-67-88-9管径（mm）500500600450500450管段号1-42-53-64-75-86-9管径（mm）600300500600250350说明：根据界限流量确定管径。 综合考虑安全因素
20、和事故时保证70%供水，所以应适当放大横跨管的管径。另外，还需确定由清水池到管网节点5管段的管径，因为进入管网总用水量为：qi+qni=387.242+271.194=658.436 L/s，为保证用水安全可用两条管输水则每条管输水量为329.218 L/s，因此所用管为直径为700mm。第七章 管网平差计算和校核一、管网平差计算1、管网平差的目的、要求环状网在初步分配流量时，已经满足连续性方程，但在选定管径和求得的各管段水头损失往往不能满足hij=0的要求，因此在解方程的环状网计算过程中，就是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合能量方程组
21、时为止，即为管网平差。管网平差手工计算时，每环闭合差要求小于0.5m，大环闭合差小于1.0m，电算时考虑采用0.01-0.05m。2、管网平查步骤（手评）环状网平差通常采用表格法，具体步骤如下：（1）、初步分配流量qi。（2）、查水力计算表（见给水排水设计手册第1册铸铁管）并求得相应的Dij、iij、vij。（3）、计算各管段的sijqij和hij，hij= iijL hij=sijqij2 sijqij= hij/qij。（4）、计算每环的水头损失，若值不为0则将其作为第一次闭合差。（5）计算每环的按公式qi=-hi/2(sq)，求出校正流量qi。（6）调整各管段的流量，重新分配流量。（7）
22、再次按上述步骤进行计算计算各环的闭合差，使每环闭合差要求小于0.5m，大环闭合差小于1.0m。详细计算过程见附表四二、 校核（1）最不利点校核（详表见附表五）平差计算依据和结果1、平差类型 最不利点校核2、计算公式 海曾威廉公式 V=0.44*C*(Re/C)0.075*(g*D*I)0.5 Re=V*D/ 计算温度：13 =0.0000013、局部损失系数：1.204、水源点水泵参数: 无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)4-612.765130.23 最大管径(mm):600.00最小管径(mm):250.00 最大流速(m/s):0.992最小流速(m
23、/s):0.254 水压最低点: 3压力(m):125.98 自由水头最低点： 8自由水头(m):24.00（2）消防时校核（详表见附表六） 根据给水工程教材附表3，查得在城市人口9.2万的情况下，城镇居住区室外的消防用水量以同一时间内的火灾次数为 2次计算，且一次灭火用水量以35L/s计算。说明：1、消防时的官网核算，是以最高时的用水量确定的管径为基础，然后按最高时用水量另行增加消防时的流量进行流量分配，求出消防时的管段流量和水头损失。2、在计算时只是在控制点另外增加一个集中的消防流量，如按照消防要求同时有两处失火时，则可从经济安全等方面考虑，将消防流量一处放在控制点，另一处放在离二级泵站较
24、远或靠近大用户和工业企业的节点处。平差计算依据和结果1、平差类型 消防校核2、计算公式 海曾威廉公式 V=0.44*C*(Re/C)0.075*(g*D*I)0.5 Re=V*D/ 计算温度：13 =0.0000013、局部损失系数：1.204、水源点水泵参数: 无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)4-643.775116.23 最大管径(mm):700.00最小管径(mm):250.00 最大流速(m/s):0.826最小流速(m/s):0.352 水压最低点： 4压力(m):111.98 自由水头最低点： 8自由水头(m):10.00（4）事故时校核（详
25、表见附表七）事故时大用户流量按原来的70%计算，即：387.9570%=271.565(L/s)。因管段6-5发生事故，故沿线流量和节点流量发生变化。qs =550.94/（10650-500）=0.0543（L/(sm)）平差计算依据和结果1、平差类型 事故校核2、计算公式 海曾威廉公式 V=0.44*C*(Re/C)0.075*(g*D*I)0.5 Re=V*D/ 计算温度：13 =0.0000013、局部损失系数：1.204、水源点水泵参数: 无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)4-622.536131.22 最大管径(mm):700.00最小管径(m
26、m):250.00 最大流速(m/s):0.927最小流速(m/s):0.236 水压最低点： 3压力(m):126.73 自由水头最低点： 5自由水头(m):24.00 第八章 参考资料 本着科学严谨的态度，根据设计要求，依据手册规范结合实际联系经济效益进行设计。设计中考虑经济安全因素，力求达到最佳组合，设计成果由设计说明书、城区给水管网总平面布置图组成。1、给水排水设计手册（1986）第一册2、给水工程教材 （1999年12月第四版 主编：严煦世、范瑾初；主审：许保玖；中国建筑工业出版社）3、给水管网课程笔记 附表一： 时间居民生活用水电厂车辆厂未预见水量每小时用水量占一天用水量%用水量热
27、车间冷车间淋浴用水生产用水热车间冷车间淋浴用水生产用水m3生活用水用水量生活用水用水量生活用水用水量生活用水用水量变化系数m3变化系数m3m3m3变化系数m3变化系数m3m3m3m3%0-11.7312.84.167 13.125 4.167 12.5300333.333 290.052 1261.810 3.021 1-21.67307.284.167 13.125 4.167 12.5333.333 290.052 956.290 2.290 2-31.63299.924.167 13.125 4.167 12.5333.333 290.052 948.930 2.272 3-41.632
28、99.924.167 13.125 4.167 12.5333.333 290.052 948.930 2.272 4-52.56471.044.167 13.125 4.167 12.5333.333 290.052 1120.050 2.682 5-64.35800.44.167 13.125 4.167 12.5333.333 290.052 1449.410 3.470 6-75.14945.764.167 13.125 4.167 12.5333.333 290.052 1594.770 3.818 7-85.641037.764.167 13.125 4.167 12.5333.3
29、33 290.052 1686.770 4.039 8-9611044.167 13.125 4.167 12.5300333.333 6.2513.125 6.2512.5240375290.052 2693.635 6.449 9-105.841074.564.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 2124.195 5.086 10-115.07932.884.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1982.515 4.747 11
30、-125.15947.64.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1997.235 4.782 12-135.15947.64.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1997.235 4.782 13-145.15947.64.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1997.235 4.782 14-155.27969.684.167 13.125 4.16
31、7 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 2019.315 4.835 15-165.521015.684.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 2065.315 4.945 16-175.7510584.167 13.125 4.167 12.5300333.333 6.2513.125 6.2512.5240375290.052 2647.635 6.339 17-185.831072.724.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.
32、125 6.2512.5375290.052 2122.355 5.082 18-195.621034.084.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 2083.715 4.989 19-2059204.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1969.635 4.716 20-213.19586.964.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1636.595
33、3.918 21-222.69494.964.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1544.595 3.698 22-232.58474.724.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1524.355 3.650 23-241.87344.084.167 13.125 4.167 12.5333.333 6.2513.125 6.2512.5375290.052 1393.715 3.337 总计1001840010031510030
34、0900800010021010020048060006961.2541766.25 100 附图一：清水池调节容积的计算（附表二）时间（h）用水量（%）一级泵站供水量（）清水池调节容积（）0-13.0214.170 -1.149 1-22.294.170 -1.880 2-32.2724.160 -1.888 3-42.2724.170 -1.898 4-52.6824.170 -1.488 5-63.474.160 -0.690 6-73.8184.170 -0.352 7-84.0394.170 -0.131 8-96.4494.160 2.289 9-105.0864.170 0.91
35、6 10-114.7474.170 0.577 11-124.7824.160 0.622 12-134.7824.170 0.612 13-144.7824.170 0.612 14-154.8354.160 0.675 15-164.9454.170 0.775 16-176.3394.170 2.169 17-185.0824.160 0.922 18-194.9894.170 0.819 19-204.7164.170 0.546 20-213.9184.160 -0.242 21-223.6984.170 -0.472 22-233.654.170 -0.520 23-243.337
36、4.160 -0.823 总计10010011.534附表三：2009.2101840041766.250.83341.301204817.325048782.62管径（m) 10.050.006148599830.2120.10.019950.01381213796.2098386034.0011.64696E-090.001180941.35622134430.150.039750.0197924628.25203189167.95691.04664E-070.0047126535.41212827540.20.064820.025075315.08388519313.168151.298
37、32E-060.01090921812.5284185850.250.094730.029901618.0046073697.0792788.08909E-060.02007397223.0534515760.30.129150.03442612.27103191005.7335753.4225E-050.03246741437.2863911670.350.167840.03869269.2262014343.04483050.0001127970.04831687155.4883038880.40.210620.04277132.1357233137.09047810.0003120080.0678248277.8917206390.450.257310.0466970.5305550561.605168220.0007579170.091174588104.7071789100.50.307780.0504740.2244279830
