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1、第一章 水量设计第一节 设计基础资料一、城市地理资料该给水管网工程位于皖南山区某城市，该城市规划人口10万人，房屋平均层数为5层。街道布置及地形情况见某城市规划图。二、自然资料1、地质：地基承载能力为30T/m2，地下水位在地面以下1.6m。2、降水：年平均降水量为1039.3mm。3、气温：月平均值：最热月28，最冷月2.1；极端值：最热40.6，最冷-6.1。4、相对湿度：最热月平均82%，最冷月平均73%。5、最大积雪厚度为60 mm，最大冻土厚度为20 mm。6、主导风向：夏季东南风，冬季西北风。 夏季平均风速：距地面2m处1.7m/s；7、水文资料：在规划图中所示地点设一个二级泵站，
2、提供全区的各种用水。水源为地表水源，水质满足地表水类水质标准。8、地震烈度6级。第二节 设计水量一、城市最高日综合用水量Q11、计算公式： 式中 q1i城市各用水分区的最高日综合生活用水量定额L/（cap） N1i设计年限内城市各分区的计算人口数（cap） 城市最高日综合用水量计算数据 表1.1规划人口（cap）最高日综合用水量定额（L/人.d）用水普及率（%）10000030095 2、计算结果：二、工业综合用水量1、计算公式 最高日最高时用水量：式中 Qs设计供水总流量（L/s） Qd最高日用水量（m3/d） Kh最高日最高时变化系数2、计算结果工业综合用水量计算结果 表1.2工业企业最高
3、日用水量Q2（m3/d）、最高日最高时用水量Q2s（L/s）序号名称最高日用水量（m3/d）时变化系数Kh最高时用水量Qs2i（L/s）用水时间备注1.00工业园Q21=10000+10*3=100301.30150.91全天均匀用水水质，水压无特殊要求2.00火车站Q22=2000+10*3=20301.2028.19全天均匀用水水质，水压无特殊要求3.00纺织厂Q23=2500+10*3=25301.5065.8916h均匀用水水质，水压无特殊要求，10m水压4.00食品厂Q24=1600+10*3=16301.6090.568h均匀用水水质，水压无特殊要求，11m水压计算结果Q2=Q21
4、+Q22+Q23+Q24=16220.00（m3/d）Qs2=QS21+QS22+QS23+QS24=335.55（L/s）三、浇洒道路和绿地最高日用水量Q3 1、计算公式： 式中 Q1城市最高日综合用水量（m3/d） Q2工业最高日综合用水量（m3/d）2、计算结果 四、未遇见和管网漏失最高日用水量Q4 1、计算公式： 2、计算结果 五、消防最高时用水量Q5（L/s） 1、计算公式： 式中 q6消防用水定额（L/s），经查表得35（L/s）； f6同时火灾次数，经查表得2次； 2、计算结果: 第三节 城市最高日最高时用水量一、城市最高日用水量Qd、最高日最高时用水量Qs 城市最高日设计用水量
5、设计时，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水：居住区综合生活用水，工业企业生产用水和职工生活用水，消防用水，浇洒道路和绿地用水以及未预见用水和管网漏失水量，但不包括工业自备水源供应的水量。1、计算公式： 式中 Kh由室外给水设计规范得Kh取1.21.6，本题取1.5 2、计算结果： 第二章 管网平差计算第一节 管网定线(22)27一、管网定线 城市给水管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。定线时一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。干管位置应从用水量较大的街区通过。干管的间距可采用500800m。连接管的间距可根据街区的大小考虑
6、在8001000左右。(15)1728（23）(20)(21)109(16)(17) (1)1(6)4(5)3(4)(3)2(2)(7)(8)(9)11(10)2423(18)(19)22(11)14(12)（13)(14)1615第二节 比流量、沿线流量、节点流量的计算一、比流量、沿线流量、节点流量的计算1、集中流量：一般采用集中用水户在最高日最高时用水量为依据； 2、沿线流量计算公式： 式中 qmi各管段沿线流量 ql qni各集中用水户的集中流量（/）； lmi各管段沿线配水长度（m）；2、计算结果：3、节点设计流量计算公式： j=1，2，3，N 式中 N管网图的节点总数； Qj节点j的
7、节点设计流量（L/s）； qmj最高时位于节点j的集中流量（L/s）； qsj位于节点j的（泵站或水塔）供水设计流量（L/s）； qmj最高时管段I的沿线流量（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。 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算 表2.2管段或者节点编号配水长度（m）量取长度（CM）管段沿线流量（L/s）集中流量（L/s）沿线流量（L/s）供水流量(L/s)节点流量（L/s）10.005.700.000.001018.23-1018.232570.003.8030.92150.9137.84188.753300.002.0016.2723.6023.6
8、04525.003.5028.4836.6236.625375.002.5020.3428.1924.4152.606525.003.5028.4865.8924.4190.307525.003.5028.4829.7029.708825.005.5044.7515.4615.469270.001.8014.6546.7946.7910300.002.0016.2738.6538.6511900.006.0048.8241.0941.09120.007.2058.5963.0663.06130.007.2058.5945.5745.57141035.006.9056.1425.2225.221
9、5810.005.4043.9427.6727.6716390.002.6021.1690.5638.24128.8017540.003.6029.2960.2160.2118480.003.2026.0463.0663.0619480.003.2026.0441.0941.0920480.003.2026.0421480.003.2026.04221035.006.9056.1423810.005.4043.9424930.006.2050.45合计：12585.0098.30799.85335.55682.681018.230.01注：在计算管网节点流量时，因节点（20）（23），管段【2
10、5】【29】为面向集中用户供水，所以先不考虑其节点和管段流量，只考虑管段及节点所需流量加到最近的节点上。在平差结束后，再进行这四根管段的计算128.8060.2163.0641.0941.0927.6725.2245.5763.6090.3038.6546.7915.4629.7036.62188.7523.6017(15)(13)151614(14)(12)(11)22(16)(17)(18)(19)2423(7)(9)9(8)4(6)(4)(1)(3)(2)211(10)105(5) 52.601 第三节 初分流量计算一、流量初分10(8)108.0530.7970.56107.0097.
11、485.963.491018.23147.47200.07390.2409.4924.841018.23128.8060.2163.0641.09（13)41.0927.6725.2245.5763.6023.60188.7536.6290.3052.6038.6546.7929.7015.462322171615149115412(6)(16)(17)(18)(19)(14)(12)(11)(7)(9)(10)(5)(4)(3)(2)(1)24 第四节 管径设计一、管段直径设计 1、设计依据 式中 D管段直径（m） q管段设计流量（m3/s） A管段过水断面面积（m2） V设计流速（m/s）
12、 平均经流速 表2.3管径（mm）平均经济流速（m/s）管径（mm）平均经济流速（m/s）1004000.60.94000.91.4 输水管经济流速 表2.4管材电价元/（kWh）设计流量（L/s）102550100200300400500750100015002000球墨铸铁管0.40.991.091.181.271.371.431.481.511.581.631.711.760.60.870.971.041.131.221.271.311.351.411.451.521.570.80.800.890.961.041.121.171.211.241.291.331.401.441.00.75
13、0.830.900.971.1051.091.131.161.211.251.311.35普通铸铁管0.40.951.051.141.231.331.401.451.481.551.611.681.740.60.840.931.011.101.191.241.281.321.381.431.501.550.80.770.860.931.011.091.141.181.211.271.311.381.421.00.720.800.870.941.021.071.111.141.191.231.291.33钢筋混凝土管0.41.231.291.331.381.431.461.481.501.531
14、.551.581.600.61.081.131.171.211.261.281.301.321.341.361.391.410.80.991.031.071.111.151.171.191.201.231.241.271.291.00.920.961.001.031.071.091.111.121.141.161.181.20 标准管径选用界限表 表2.5标准管径（mm） 界限管径（mm）标准管径(mm)界限管径(mm) 标准管径(mm) 界限管径(mm) 100150200250300120120171171222222272272328350400450500600328373373423
15、42347447454554564670080090010001200646746746847847947947109010902、由以上设计依据计算求得管径 管段初分流量和直径设计 表2.5管段编号经济流速（m/s）初分流量（L/s）计算管径（mm）管径（mm）11.801018.23848.8980021.20390.20643.6060031.20366.60623.8460040.90200.07532.1550051.10147.47413.2640061.2057.17246.3520071.10130.00388.0140081.40439.19632.1660091.30409
16、.19633.22600101.2024.84162.39200111.00108.05371.00400121.20369.19626.04600131.10126.57382.85400141.00189.18490.91500151.1063.49271.16300161.2030.79180.79200171.2070.56273.69300181.3042.80204.79200191.3048.71218.48200201.2053.46238.23200211.10148.09414.13400221.00107.00369.20400231.2097.40321.5530024
17、1.2085.90301.98300251.13150.91412.46400260.9728.19192.41200271.0465.89284.09300281.2790.56301.39300第五节 最高日最高时平差计算一、哈代克罗斯平差计算1、计算公式 k=1，2，L 式中 hk环中各管段压降之和（m）； Zi环中各管段的阻尼系数之和；m=4.87； 式中 k Cw为海曾-威廉公式修正值，取110 l管段长度（m）；（19）（18）（17） D管段直径（m）（16）（5）（4）（10）（9）（8）（15）（14）（13）（12）（11）（6）（7）123456（3）（2）水厂2、计算结
18、果 根据哈代克罗斯平差法，对管网中的环进行编号，一次为、和(如图2.4)，利用上述计算公式以及表2.5中数据，求出摩阻系数、q。经过13次平差后，各环水头闭合差均小于0.01，最后计算出管段流速，节点水头等。计算结果如下表2.6：（迭代平差表省略）二、设计工况水利分析 1、最高日最高时平差结果数据 最高日最高时平差结果数据 表2.8哈代克罗斯最高日最高时平差结果管段或节点编号管段流量（L/s）管径管内流速（m/s）管段压降（m）11018.238002.034.632372.496001.321.953348.896001.230.914203.655001.041.425151.055000
19、.770.59660.753000.861.827108.714000.871.328456.906001.382.799427.206001.511.191053.204000.420.2011115.124000.922.5212358.546001.273.4413137.224001.094.1814145.985000.741.521568.093000.963.481612.181500.690.021799.824000.791.161872.063001.022.291934.703000.490.592081.413001.152.8721104.895000.530.382
20、263.804000.510.972382.154000.651.212456.643000.802.8425150.914001.202.562628.192000.903.352765.893000.932.182890.563001.283.39 2、设计工况水利分析 由于给水管网的设计工况即最高日最高时用水工况，对此工况进行水利分析所得到的管段流量和节点水头等一般都是最大值，用他们确定泵站扬程和水塔高度通常是最安全的。但是，在泵站扬程和水塔高度为确定前，对设计工况的水力分析有两个前提不满足，需要进行预处理。 （1）泵站所在管段暂时删除 由图中可知，先讲1管段先删除 （2）假设控制点 按
21、照管网水利分析的前提条件，管网中必须至少有一个定压节点，即R0，才以使恒定流方程可解。由于泵站所在的管段暂时删除。所有由该城市管网节点服务水头平均为5层楼（即24米）为供水压力值。由图2.3，假设节点（16）为控制点。 管网设计节点数据 表2.9节点编号地面标高（m）要求自由水压（m）服务水头（m）1254.02255.024279.03253.724277.74253.524277.55253.224277.26250.924274.97255.224279.28255.224279.29254.024278.010250.824274.811251.024275.012252.024276
22、.013252.324276.314252.524276.515251.624275.616252.324276.317254.124278.118252.924276.919250.224274.220255.024279.021253.824277.822251.810261.823251.410261.43、工况水利分析结果 根据表2.9地面标高、则控制点（16）的节点水头为已知水头，根据此节点已知水头，以及表2.8中各项数据推算出管网中其他节点水头。结果如下表2.10：控制点确定于节点水头调整 表2.10管段或节点编号管段流量（L/s）管段压降（m）节点水头（m）服务水头（m）供压差额
23、（m）节点水头调整（m）自由水压（m）11018.23-34.97254.00254.002372.491.95290.62279.00-11.62290.6235.623348.890.91288.67277.70-10.97288.6734.974203.651.42287.76277.50-10.26287.7634.265151.050.59286.34277.20-9.14286.3433.14660.751.82285.75274.90-10.85285.7534.857108.711.32287.84279.20-8.64287.8432.648456.902.79286.652
24、79.20-7.45286.6531.459427.201.19286.45278.00-8.45286.4532.451053.200.20283.93274.80-9.13283.9333.1311115.122.52281.69275.00-6.69281.6930.6912358.543.44283.21276.00-7.21283.2131.2113137.224.18279.73276.30-3.43279.7327.4314145.981.52279.75276.50-3.25279.7527.251568.093.48278.59275.60-2.99278.5926.9916
25、12.180.02276.30276.300.00276.3024.001799.821.16279.14278.10-1.04279.1425.041872.062.29280.34276.90-3.44280.3427.441934.700.59281.31274.20-7.11281.3131.112081.412.87288.06279.00-9.06288.0633.0621104.890.38282.99277.80-5.19282.9929.192263.800.97283.57261.80-21.77283.5731.772382.151.21272.91261.40-11.5
26、1272.9121.512456.642.8425150.912.562628.193.352765.892.182890.563.39第六节 泵站扬程设计一、泵站扬程的设计 在完成设计工况分析以后，泵站扬程可以直接根据其所在管段的水力特性确定。(m) 1、计算公式 式中 HFi该管段起端节点水头（m）； HTi该管段终端节点水头（m）； Hfi该管段沿程水头损失（m）； 2、计算结果在计算扬程时，由于泵站内部连接管道有水头损失，计算时需加进去。则水泵的扬程应为：取43m按2台泵并联工作考虑，单台水泵流量为：查水泵样本，选取250S39型水泵3台，2用1备第三章 消防工况校核第一节 消防时平差
27、计算一、消防时平差分析1、分析依据 给水管网的设计流量未计入消防流量，当火灾发生在最高日最高时时，由于消防流量比较大，一般用户的用水量肯定不能满足。但消防时工况下，管网以保证灭火用水为主，其他用户用水可以不考虑，但其他用户的用水会影响消防用水。所以，为了安全起见，要按照最不利的情况来考虑。当只考虑一处火灾时，消防流量一般加在控制点上，当考虑两处或两处以上同时火灾时，另外几处分别放在离供水泵站较远、靠近大用户、居民密集或重要的工业企业附近的节点上。2、分析结果 （1）根据分析依据，以及第一章第一节消防最高时用水量计算得：消防最高时用水量为：70L/s火灾次数为2次 （2）火灾点选取节点（16）和
28、（19）。每个节点分取35L/s的流量，得消防时各管段初分流量结果如下表3.1 消防时初分流量 表3.1 管段编号初分流量（L/s）管径（mm） 管段编号初分流量（L/s）管径（mm）11088.238001572.053002399.97600164.512003376.3760017134.383004220.4050018106.622005167.804001930.99200677.502002083.45200796.9440021141.304008499.426502266.194009469.726002386.583001082.662002457.3630011132.8
29、2400251088.2340012398.4160026399.9720013167.3540027376.3730014182.3950028220.40300二、消防时平差计算由哈代克罗斯平差法进行消防时平差计算，计算结果如下表3.2。（迭代平差表省略）第二节 消防工况校核一、消防工况结果分析 根据表2.9中各数据对消防时平差结果进行工况分析，结果如下表3.3 消防工况结果分析 表3.3管段或节点编号管段流量（L/s）管段压降（m）节点水头（m）服务水头（m）供压差额（m）节点水头调整（m）自由水压（m）11088.23-43.00254.00254.002408.732.31297.0
30、0279.00-18.00297.0042.003385.131.09294.69277.70-16.99294.6940.994212.891.55293.60277.50-16.10293.6040.105160.290.65292.05277.20-14.85292.0538.85669.992.37291.40274.90-16.50291.4040.507113.211.42293.82279.20-14.62293.8238.628490.663.18292.45279.20-13.25292.4537.259460.961.37292.17278.00-14.17292.1738
31、.171063.430.28289.03274.80-14.23289.0338.2311129.863.15285.61275.00-10.61285.6134.6112408.884.39287.79276.00-11.79287.7935.7913156.885.36283.38276.30-7.08283.3831.0814177.552.18283.67276.50-7.17283.6731.171577.384.41282.04275.60-6.44282.0430.44168.670.01278.44262.30-16.14278.4426.1417119.751.62282.8
32、7278.10-4.77282.8728.771891.993.60284.36276.90-7.46284.3631.461940.480.79284.99260.20-24.79284.9934.792093.433.70294.44279.00-15.44294.4439.4421136.460.62288.70277.80-10.90288.7034.902261.350.90289.22261.80-27.42289.2237.422391.721.49275.06261.40-13.66275.0623.662471.994.4325150.912.562628.193.352765.892.182890.563.39 二、消防工况结果根据灭火处节点服务水头按低压消防考虑，即10m的自由水压。根据最高日最高时已知的泵站扬程以及节点水头来推算出管网中其他节点的水头。由表3.3中自由水压都大于10m，得管网中泵站扬程、管径分合理。第四章 事故工况校核第一节 事故时平差计算一、事故时平差分析1、分析依据 管网主要管线损坏时必须及时检修，在检修期和恢复供水前
