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1、四川理工学院课程设计 C市给水管网设计学 生：学 号：11041040112专 业：给水排水工程班 级：2011.2指导教师：万珊 四川理工学院建筑工程学院二一三 年 十二 月四 川 理 工 学 院课 程 设 计 任 务 书设计题目： C市给水管网设计学院： 建工学院 专业： 给排水 班级： 2011.2 学号： 11041040112 学生： 指导教师： 万 珊 接受任务时间2013 年 12 月 2 日教研室主任 （签名）学院院长 （盖章）1课程设计的主要内容及基本要求需完成课程设计提供的C市给水管网设计中涉及全部内容。可徒手绘图或者采用计算机出图，并将结果编写完整的计算书。计算书的内容及
2、要求详见课程设计任务书与指导书。2指定查阅的主要参考文献及说明（1）给水排水设计手册（第1册）常用资料.（2）给水排水设计手册（第3册）城镇给水.（3）给水排水工程快速设计手册（第1册）给水工程.（4）建筑给水排水制图标准GB/T501062010（5）给水排水国家标准图集（S1、S2等）（6）室外给水设计规范GB50013-20063进度安排序号设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1接受及完成课程设计方案草图2013.12.22013.12.32完成课程设计图纸和计算说明书2013.12.42013.12.73上交设计图纸及计算说明书2013.12.8注：1、本表一式三份，学院、指导教师、学
3、生各一份。 2、附图纸的电子文件。摘 要水在人们的生活和生产中占有重要地位，是人们不可或缺的东西。在现代工企业中，为了生产上的需要和改善劳动条件，水更是必不可少，缺水将会严重影响国民的经济发展。所以，给水系统成为城市发展的一项基础设施，必须保证足够的水量、合格的水质、充裕的水压供应人们生活和工企业的需求，给水系统由相互联系的一系列构筑物和输配水管网系统组成。他的任务是从水源取水，按照用户对水质要求进行处理，然后将水输送到用水区，并向用户配水。给水系统是保证用水对象获得所需水质、水压、和水量的一套构筑物、设备和管路系统的总和。包括水塔、水池、水泵等一系列设备。给水管道系统的给水方式可以按不同的分
4、类方式而不同，如统一给水、分质给水、分压给水、串联给水、并联给水等等。选择给水方式时应当在保证供水安全的前提下，尽量力求造价便宜。关键词; 基础设施、给水系统目 录 1. 前言52. 设计说明及基本资料62.1设计题目62.2设计任务62.3设计资料目7 2.4设计要求83用水量计算93.1 城市居民生活用水量93.1.1确定城市计划人口数及给水人口数93.1.2 确定用水量标准9 3.2 工厂用水量10 3.2.1 生产用水量103.2.2车间生活用水量及淋浴用水量103.3 消防用水量113.4 其他用水量113.4.1 铁路车站用水量113.4.2浇洒道路和大面积绿化所需的水量113.4
5、.3未预见水量124. 二泵站供水方案设计及清水池，水塔容量计算134.1 二泵站供水方案设计134.2 清水池容量计算134.2.1调节容积144.2.2 消防水量154.2.3 水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水154.2.4清水池的安全储量155. 管网定线166管网水力计算176.1 根据情况确定水泵的供水量及每一管段的计算流量176.1.1求比流量186.1.2求沿线流量q沿186.1.3求节点流量Q节196.2 管网平差206.2.1 最大用水时的管网平差216.2.2最大用水时的加消防时的管网校核246.2.3事故时的流量校核287. 确定二泵站扬程及管网各节点的水压377.1
6、确定二泵站扬程377.1.1最大用水时二泵站扬程377.1.2最大用水加消防用水时的水泵扬程377.1.3事故时的的水泵扬程387.2 计算干管各节点上的实际自由水头388. 结束语39参考文献40致谢词40图纸目录401 前言 此课程设计是我们给水工程专业学习了主干课程给水工程后的第一个设计，做这个设计的目的主要是为了使同学们正确掌握给水管网设计的步骤和方法，学会应用所学的理论、公式、标准、规范等来解决工程实际问题，从而培养我们独立工作能力。同时让我们练习一下给水系统的设计，让我们加深对给水的方法和重要性的理解，给水方式对不同的城市来说根据当地实际情况来合理地选择相应的给水体制，在城市与工业
7、企业给水工程中，给水管网在整个工程总投资中占有很大比重，一般约为5080%，因为给水管网设计的正确与否，不仅关系到供水安全，也直接影响到给水工程的造价。 本设计除了利用题目给出的已知的一些数据外，我还参考了许多资料并运用了一些辅助工具，具体使用的参考资料已经列在了本书的后面，辅助工具如CAD、天正给排水软件，除此之外，还有许多表在设计过程中也发挥了很大作用，比如水力计算图等。通过这个课程设计不仅让我接触到了真是具体的工程设计，而且让我对给水工程的知识、软件的运用有了更深刻的理解。 由于初次做给水管网设计，书中有不妥之处，敬请老师斧正。 2设计原始资料和设计任务2.1设计题目：C市给水管网设计2
8、.2设计任务：运用所学的给水管网的相关专业知识，进行C市给水管道系统的基本设计。2.3设计资料：该城市位于四川省，B江的中下游。设计年限为2018年，2018年规划人口为6万人，给水普及率为100%。1、设计区总平面图一张（比例为1：10000），图上标有每隔1米的等高线；工业企业、公共建筑及街坊布置；水厂位置；水体分布与风向玫瑰图。2、设计区主要服务对象为城区人民生活和工业生产用水，不考虑农业用水。居住区建筑为六层及六层以下的混合建筑，不考虑耐火级别。室内有给水排水设备和淋浴设备，但无集中热水供应。3、靠城市水厂供水的主要工业企业资料序 号厂 名工人人数（人）每日班次生产用水（ m3/d ）
9、备 注1纺织厂120037002造纸厂75035503金属加工厂120024004乐百氏厂15003600合计 建筑物耐火等级： 一 级 生产类别： 丙类 最大建筑物体积： 40005000m3 水质要求： 生活饮用水质标准GB5749-2006 水压要求： 28m 热车间人数占工人总人数的65 %，一般车间淋浴人数，按工人总人数的30%计，热车间淋浴人数，按100%计。4、由城市管网供水的铁路车站用水量为550m3/d。5、公共绿地面积为： 3.20m2/人 人均道路面积为： 2.20m2/人6、未预见水及管网漏失系数取K=1.2。7、城市位于四川省，土壤为砂质粘土，无地下水，冰冻深不加考虑
10、。8、该城市二泵站用变频泵，故不用考虑水塔的设计。9、用水量变化 1） 工业企业生产用水逐时变化情况时间占总生产水量%时间占总生产水量%时间占总生产水量%时间占总生产水量%0-11.53-41.56-74.29-106.81-21.54-51.27-86.810-116.02-31.55-61.28-96.811-126.012-135.015-165.818-195.021-224.513-145.016-175.819-204.622-233.514-155.017-185.020-214.623-241.2 2） 城区居民用水逐时变化情况时间占一天用水量%时间占一天用水量%时间占一天用水
11、量%时间占一天用水量%0-11-22-31.921.701.773-44-55-62.442.863.946-77-88-94.104.805.909-1010-1111-125.465.385.6412-1313-1414-155.064.804.9115-1616-1717-185.225.555.6118-1919-2020-215.265.124.1021-2222-2323-243.642.822.002.4设计要求1.设计计算（1）计算各种用水量，编制城市逐时合并用水量图表。（2）进行管网定线布置。（3）拟定水泵工作制度，确定计算管网的几种情况，进行管网计算。（4）决定二泵站扬程。
12、（5）计算管网各节点的自由水头。2、编写设计计算说明书一份说明书内容包括：（1）目录、前言（2）设计原始资料和设计任务（3）用水量计算（4）二泵站供水方案设计及清水池、水塔容积计算（5）管网水力计算（6）确定二泵站扬程及管网各节点水压（7）管道铺设，说明管材、管道埋深、接口方法、实验压力（8）收获体会说明书要求计算正确，条理清晰，简明扼要，文字通顺，篇幅15页左右。3、绘制下列设计图各一张（1）城市给水管网平面布置图:包括管线（表明管径、管长、节点编号），消火栓布置、排气阀、闸门、泄水阀位置、水源位置和编号，平差后各管段的流量和水头损失。（2）节点大样图（画一个），以上两个内容在一张图上。（3
13、）干管水力坡线图。以上两张图纸，绘制完毕后附在说明书后，装订成册上交。3用水量计算3.1城市居民生活用水量3.1.1确定城市计划人口数及给水人口数因为该城市位于四川省，B江的中下游。设计年限为2018年，2018年规划人口为6万人，给水普及率为100%所以该城市的计划人口数为6万人，给水人口数等于计划人口数乘以给水普及率，由此可得给水人口数也为6万人。3.1.2 确定用水量标准根据城市所在分区（包括了气候条件及生活习惯等因素），室内给水设备情况，查给水工程（第四版）附表1，得出相应的最高日用水量标准为220-370L/cap.d，本设计采用每人每天230 L/cap.d的标准按照城市给水人口数
14、，用水量标准，时变化系数便可算出平均日流量，最大日流量以及最大日最大时流量和秒流量。根据提供的城区居民用水逐时变化情况表可以找出最高日最高时和最高日平均时的供水百分比分别为5.90%和4.17%，所以可以求得时变化系数Kh所以城市居住区的最高日生活用水量由原始资料可知该城市在四川，人口为6万是小城市，自来水普及率为100%所以Q1=230*600000*100%=13800（m/d）。3.2 工厂用水量靠城市水厂供水的主要工业企业资料序 号厂 名工人人数（人）每日班次生产用水（ m3/d ）备 注1纺织厂120037002造纸厂75035503金属加工厂120024004乐百氏厂1500360
15、0合计生产和生活用水量的多少根据不同厂家的不同而不同，由题目给出的几家厂商的需水量如上表3.2.1 生产用水量由上表可知四家工厂的生产需水量分别为700、550、400、600m3/d.所以可得工业生产用水量Q2=700+550+400+600=2250(m/d)3.2.2车间生活用水量及淋浴用水量工业企业中工人的生活用水及淋浴用水的用水量标准，可根据车间的性质，按照给水工程（第四版）附表2高温作业工作人员淋浴用水量标准取60L/（人.班），一般车间工作人员淋浴用水量取40 L/（人.班）。职工生活用水量一般车间按每人每班25升计，高温车间按每人每班35升计。热车间人数占工人总人数的65 %，
16、一般车间淋浴人数，按工人总人数的30%计，热车间淋浴人数，按100%计两班制的金属加工厂总人数1200人，热车间的工作人员数为780人，一般车间工作人员数量为420人。金属加工厂的生活用水量(m/d)金属加工厂的淋浴用水量(m/d)纺织厂的的总人数1200人，热车间的工作人员数为780人，一般车间的工作人员数为420人。纺织厂的生活用水量 (m/d)纺织厂的淋浴用水量(m/d)造纸厂的总人数750人，热车间的工作人员数为488人，一般车间的人数为262人。造纸厂的生活用水量(m/d)造纸厂的淋浴用水量(m/d)乐百氏厂的总人数有1500人，热车间的人数有975人，一般车间的工作人员数为525人
17、。乐百氏厂的生活用水量(m/d)乐百氏厂的淋浴用水量(m/d)工厂员工用水量Q3=Q31+Q32+Q33+Q34+Q35+Q36+Q37+Q38=347.3 (m/d)3.3消防用水量按照给水工程（第四版）附表3、附表4可知该城市及工业企业消防用水量标准及同时发生火灾的次数为2次，并知道一次灭火用水量为35L/S，由此可以算出消防用水量。（注：消防用水量主要用于清水池和水塔容量计算及管网平差的校核计算，在城市总用水量计算中可不统计在内）城市消防用水量为：Qf=235=70L/s消防用水量按照2小时用水，3.4 其他用水量3.4.1 铁路车站用水量由城市管网供水的铁路车站用水量为550m3/d,
18、火车站用水为24小时均分。3.4.2浇洒道路和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/(dm)设计，浇洒道路用水量为每平方米路面每次1.5L，大面积绿化用水量采用2.0L/(dm)，道路每天浇洒2，绿地每天浇洒2次,公共绿地面积为：3.20m2/人，人均道路面积为：2.20m2/人。公共绿地面积600003.20=192000 m2道路总面积600002.20=132000 m2浇洒道路和大面积绿化所需的水量以及铁路车站用水量Q5=1.51320002+192000 2.0+550=1330(m/d)3.4.3未预见水量城市未预见
19、水量及管网漏失水量按最高日用水量的15%-25%计。本设计未预见水及管网漏失系数取K=1.2，即未预见水及漏失量按最高日用水量的20%计算。设计年限内城市最高日设计水量=（1+20%）（）=21272.76(m/d)4 二泵站供水方案设计及清水池，水塔容量计算4.1二泵站供水方案设计该城市二泵站用变频泵，故不用考虑水塔的设计。二泵站供水线可在城市最高日用量变化曲线上进行设计，按逐时用水量计算表，绘制最高日用水量变化曲线，依次确定二级泵站的供水曲线。因为本设计不设置水塔，所以二级泵站的最大供水量要按最高日最高时的用水量计算。二级泵站的供水曲线图和全市的最高日用水量变化曲线一致。最高日用水量变化曲
20、线如下：4.2清水池容量计算清水池是给水系统的调节构筑物，整个给水系统的调节水量实际由水塔和清水池来分担，但本设计不需要设计水塔。清水池中除了贮存调节用水量以外，还应存放消防用水和水厂内冲洗滤池、排泥等用水，因此清水池有效容积等于：式中:W1-调节容积（米3）；W2-消防用水（米3），居住区和工厂可按2小时火灾延续时间的消防用水总量计算；W3-水厂生产用水量（米3），一般按最高日用水量的5%10%考虑。W-清水池的安全储量可按以上三部分容积和的0.05%计算。4.2.1调节容积清水池的调节容积的计算如下表4-1表4-1清水池容积计算时间用水量（%）二级泵站供水量（%）一级泵站供水量（%）清水池
21、调节容积（%）（1）（2）（3）（4）（5）0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-242.582.082.132.572.803.513.935.576.545.094.965.134.644.484.554.846.305.934.774.653.983.673.032.272.582.082.132.572.803.513.935.576.545.094.965.134.644.484.554.846.305.934.774.653
22、.983.673.032.274.174.174.164.174.174.164.174.174.164.174.174.164.174.174.164.174.174.164.174.174.164.174.174.161.592.092.031.61.370.650.24-1.4-2.38-0.92-0.79-0.97-0.47-0.31-0.39-0.67-2.13-1.77-0.6-0.480.180.51.141.89累计100.00100.00100.0013.28清水池的调节容积4.2.2 消防水量城市人口数6万人，则确定同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为35L/s。火
23、灾延续时间按2h计，故火灾延续时间内所需的总水量为： =235236001000=504m4.2.3 水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水按最高日用水量的8%计。=8%=8%21272.76=1701.82m4.2.4清水池的安全储量清水池的安全储量可按以上三部分容积和的0.5%算。所以，清水池的有效容积：清水池的有效水深为5m,清水池设为长方形，长度为41m，宽度为25m.为保证消防用水不被动用，同时又能保证清水池水质不腐化，拟在位于消防储水水位与生活调节水位交界处的生活水泵吸水管开一个10mm小孔，水位降低至小孔，则进气停生活供水泵。5管网定线该城市的水厂位
24、置已经确定，城市的居民区和工厂等用水户被河流隔开，给水管网有多种布置形式，但为了供水的安全性本设计采用环状网的布置形式，当管网意管段损坏时，可以关闭附近的阀门使其余管线隔开，缩短断水的区域，增加供水可靠性。干管之间的距离在500-800米，连接管的间隔在800-1000米之间。同时根据题目要求本设计不设水塔，本设计采用统一给水方式。现有的道路规划，尽可能减少穿过铁路和高级路面以及其他重要建筑物。允许有个别管段不符合上叙规则。其管网布置图如下。干管均匀分配，故按长度流量法来计算沿线流量和节点流量。干管的布置如下图.6管网水力计算6.1 根据情况确定水泵的供水量及每一管段的计算流量每一管段的计算流
25、量的确定，可按下列方法进行：管线1-2, 14-16，15-25为输水管，不参与供水，其有效长度为零。管段有部分单侧供水，部分双侧供水，其有效长度为：单侧部分按实际距离的一半计，双侧部分按实际距离算。双侧供水有效长度即实际长度算。本设计采用统一供水制，管段的有效长度根据供水管的两侧的用户决定，管段的有效长度计算如下表表6-1 管段有效长度表管段备注实际距离m有效距离m2-33-44-55-66-77-89-1010-1111-1212-22-1313-1414-1515-1012-2626-411-510-716-1717-1818-1919-2020-2121-2222-23单侧双侧单侧单侧
26、双侧双侧双侧双侧双侧双侧单侧单侧单侧双侧双侧双侧双侧双侧双侧双侧单侧单侧单侧单侧单侧815740270400398100060366049851333351311583335153808155135585156665155587686764087401352003981000603660498513167257579333515380815513558515333258279384334续表6-123-2424-2525-2727-1615-2820-1721-1622-27双侧双侧双侧双侧单侧双侧双侧双侧66628639076860366666666666628639076830266666
27、6666区域总和1975716122综上管道的有效长度和6.1.1求比流量将管网各管段按节点进行编号，根据计算管段的总长度和总流量计算比流量q比即： 式中：Q-城市最高日最高时总用水量（升/秒）；-城市最高用水时各大用户集中用水量之和（升/秒）； -管网的总计算长度（米）（不包括沿无建筑区域、公园和桥梁通过的干管以及房屋支管等的总长度）最高时居民综合生活用水量q1= 765.90m/h=212.75L/s，最高时道路浇洒和绿化浇洒的用水量q2=192m/h=53.33L/s，未预见用水量q3=147.73m/h=41.04 L/s，工业用水量q4=211.82 m/h=58.84 L/s，火车
28、站的用水量q5=22.92m/h=6.37L/s最高用水时的用水总量Q=1340.37 m/h=372.33 L/s比流量6.1.2求沿线流量q沿根据比流量q比和各管段的计算长度，可算出各管段的沿线流量q沿式中：L-各管段计算长度（米）。管段沿线流量可列表计算，见表6-2表6-2 管线沿线流量表管段管段实长（米）管段计算长度（米）管段沿线流量Q沿（升/秒）238154080.0190=7.753474074014.06452701352.57564002003.8673983987.56781000100019.0015-286033025.7491060360311.461011660660
29、12.5411124984989.461225135139.752133331673.1713145132574.881415115857911.0010153333336.3312265155159.794263803807.2211581581515.491075135139.75161755855810.6017185155159.7918196663336.3319205152584.9020215582795.3021227683847.3022236763386.42232466666612.6524252862865.4325273903907.41271676876814.59
30、12143333336.33162166666612.65172066666612.65222766666612.65总和1975716122306.326.1.3求节点流量Q节节点流量等于连接在该节点上所有管段沿线流量之和的一半，即节点流量包括工厂的集中用水量，16-17点时各个工厂的集中用水量分别为：纺织厂的用水量金属加工厂的用水量造纸厂的用水量乐百氏厂节点流量等于工厂集中流量加上节点流量的计算过程和结果列表进行，见表6-3。表6-3 节点流量节点编号与节点连接的管段Q沿（升/秒） 22-3、2-12、2-1320.670.5*Q沿=10.3432-3、3-421.810.5*Q沿=10.
31、9143-4、26-4、4-523.850.5*Q沿=11.9354-5、11-5、5-621.860.5*Q沿=10.9365-6、6-711.360.5*Q沿=5.6876-7、7-8、10-736.310.5*Q沿=18.1687-81916.44+0.5*19=25.9499-1011.4614+12.11+0.5*11.46=31.41109-10、10-7、10-11、10-1540.080.5*Q沿=20.041110-11、11-12、11-537.490.5*Q沿=18.751211-12、12-2、12-26、12-1435.330.5*Q沿=17.67132-13、13-
32、148.050.5*Q沿=4.031413-14、14-15、12-1422.210.5*Q沿=11.111514-15、10-15、15-2823.070.5*Q沿=11.541616-17、16-21、16-2737.840.5*Q沿=18.921716-17、17-18、17-2033.040.5*Q沿=16.521817-18、18-1916.120.5*Q沿=8.061919-20、18-1911.230.5*Q沿=5.622019-20、20-21、20-1722.850.5*Q沿=11.432120-21、16-21、21-2225.250.5*Q沿=12.632221-22、2
33、2-23、22-2726.370.5*Q沿=13.192322-23、23-2419.070.5*Q沿=9.542423-24、24-2518.0816.13+0.5*Q沿=25.172524-25、27-2512.840.5*Q沿=6.422612-26、26-417.010.5*Q沿=8.512725-27、27-22、27-1634.650.5*Q沿=17.332815-285.740.5*Q沿=2.87合计365.006.2管网平差管网平差的目的在于求出水源节点（二级泵站或水塔）的供水量、各管段中的流量和管径。管网的管径和水泵扬程，按设计年限内最高日最高时的用水量和水压要求决定。但是用
34、水量也是经常变化的，为了核算所定的管径和水泵能否满足不同工作情况下的要求，就必须进行其他用水条件下的计算，已确保经济合理的供水。该市的配水管网布置成环状，方案设置了10个环；控制点为管网中供水的最不利点，通常认为在作平差时，满足控制点的水压，则整个管网的水压可以满足。本方案初选控制点为8点，因为该点所处地势较高（地面标高256m），离水厂较远，服务水头为28m流量分配的目的是用以初步确定管网各管段的流量，据此确定管径，进而进行管网平差。环状网流量分配的步骤如下：（1）按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，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
35、般选在给水区离二级泵站最远或地形较高处。（2） 为了可靠供水，从二泵站到控制点之间的几条干管尽可能均匀分配流量，并且满足节点流量的平衡条件。（3） 和干管垂直的连接管，平时流量一般不大只有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。根据初分的流量，查界限流量表确定经济管径。6.2.1 最大用水时的管网平差最大用水时的管线的初步分配流量如下表6-4表6-4 初分流量环号管段管径（mm)管长（mm)初步分配流量q (L/S)16-725020039844.17-105131010-1140066096.4511-5150815125-625040039.78211-51508151
36、24-525027038.7126-415038010.6412-2620051519.15续表6-411-12400498127.232-12600513264.0212-2620051519.1526-415038010.642-330081550.913-425074040414-1520011582115-102503333514-1240033310012-11400498127.211-1040066096.45513-142505133514-1240033310013-225033339.382-12600513264.02619-201005153.6220-17100666519-18100666218-1715051510.06720-2115055810.0521-1625066635.4120-17100666517-1625055831.58821-2220076812.7322-27150666521-1625066635.4116-2725076817.33922-231506764.542
