给水排水第6章给水管网工程设计2014

第6章给水管网工程设计设计用水量计算6.1.1最高日设计用水量6.1.2设计用水量变化231．最高日设计用水量定额（1）居民生活用水居民生活用水定额和综合生活用水定额（包括公共设施生活用水量）见《室外给水设计规范》（2）工业企业1）单位产品用水量单位设备用水量示以每万元产值用水量表生产用水定额6.1最高日设计用水量4班人高温车间班人一般车间职工淋浴用水定额/60/40LL班人高温车间班人一般车间职工生活用水定额/35/25LL2)（3）消防用水：按《建筑设计防火规范》执行（4）其他用水1）浇洒道路：1～2L/m2·次，每日2～32）绿化：1.5～4L/m2·d52．最高日设计用水量计算Qd（1）城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）)/(10003111dmNqQii数，人。水分区的计划用水人口—设计年限内城市各用—人，高日综合生活用水定额—城市各用水分区的最—式中iiNdLq11/（2）工业企业生产用水量6)/(2232)1(dmiiiQfNq重复使用率。—各工业企业生产用水—数量，或产量，或生产设备元—各工业企业产值，万—）（单位生产设备单位产量或万元，产用水量定额，—各工业企业最高日生—式中iiifdNdmmmq////23332（3）工业企业职工生活用水和淋浴用水量)/(1000)/(1000323231313232313133333333dmNqNqNqNqQdmNqNqQbbbbaaaabibiaiai或7，人。最高日职工淋浴总人数—各工业企业高温车间—，人；最高日职工淋浴总人数—各工业企业一般车间—班；人职工淋浴用水量定额，—各工业企业高温车间—班；人职工淋浴用水量定额，—各工业企业一般车间—；最高日职工总人数，人—各工业企业高温车间—；最高日职工总人数，人—各工业企业一般车间—班；人职工生活用水量定额，—各工业企业高温车间—班；人职工生活用水量定额，—各工业企业一般车间—式中2313231323132313/60/40/35/25bbbbaaaaNNLqLqNNLqLq（4）浇洒道路和绿化用水量)/(10003444444dmNqfNqQbbaadmQQQQQ/))(25.0~15.0343215（8最高日设计用水量（5）未预见水量和管网漏失量。面积，—城市最高日绿化用水—；次次数，—城市最高日浇洒道路—；面积，—城市最高日浇洒道路—）；（，—城市绿化用水量定额—次）；（定额，—城市浇洒道路用水量—式中244242424/3~2//mNdfmNdmLqmLqbabadmQQQQQQQQQQd/))(25.1~15.13432154321（dmNqQffx/393．消防用水量（校核时使用）/—同时发生火灾次数。—；—消防用水量定额，—式中ffNsLq106．1.2设计用水量变化1．设计用水量变化规律的确定可用变化系数（粗略）或变化曲线（比较精确）。无详细资料时，可供参考。（1）最高日城市综合用水的时变化系数Kh宜采用1.3～1.6，日变化系数Kd1.1～1.5；（2）工业企业职工生活用水时变化系数为2.5～3.0。（3）工业生产用水可均匀分配。6.2设计用水量的调节计算6.2.1给水排水系统的流量关系6.2.2清水池和水塔6.2.3给水系统的水压关系126.2.1给水排水系统的流量关系1．取水构筑物和水处理构筑物的设计流量主要取决于一级泵站和水厂的工作情况，通常是连续均匀地工作.原因是：1)流量稳定，有利于水处理构筑物运行和管理，保证出水水质，使水厂运行管理简单；2)从造价方面，构筑物尺寸、设备容量降低，降低工程造价。TQQdI13式中α——水厂自用水系数，一般α=1.05~1.1；T——每天工作小时数。Qd——最高日设计用水量。2．二级泵站的设计流量二级泵站的工作情况（与管网中是否设置流量调节设施有关）1）管网中无流量调节设施●任何时刻供水量等于用水量；●为使水泵高效工作使用大小搭配的多台水泵来适应用水量的变化；●泵站管理，可根据管网的压力来切换水泵Q二泵=Qh14占最高日用水量的百分比间时4321651820222416141210862405%4.17%2.78%2）管网有流量调节设施●每小时供水量可以不等于用水量，但24h总供水量等于总用水量用水量；●二级泵站的工作是按照设计供水曲线进行，设计供水曲线是根据用水量变化曲线拟定的，拟定时注意：15•供水曲线尽量接近于用水曲线，且分级数不宜超过三级；有利于选泵及水泵的合理搭配，适当留有发展余地。•Q二泵=QⅡmax3、输水管和配水管网16•输水管和配水管网的计算流量均应按输配水系统在最高日最高用水时工作情况确定，并与管网中有无水塔(或高地水池)及其在管网中的位置有关。•当管网中无水塔时，泵站到管网的输水管和配水管网都应以最高日最高时设计用水量作为设计流量。•管网起端设水塔时(网前水塔)，泵站到水塔的输水管直径应按泵站分级工作的最大一级供水流量计算，水塔到管网的输水管和配水管网仍按最高时用水量计算。•管网末端设水塔时(对置水塔或网后水塔)，因最高时用水量必须从二级泵站和水塔同时向管网供水，泵站到管网的输水管以泵站分级工作的最大一级供水流量作为设计流量，水塔到管网的输水管流量按照水塔输入管网的流量进行计算。6.2.2清水池和水塔17清水池和水塔的调节作用1.水塔的流量调节•二级泵站供水流量和用户用水流量不相等时，其差额可由水塔来调节。2.清水池的流量调节•调节一、二级泵站供水量的差额。18水塔与清水池的容积计算•清水池和水塔的调节容积的计算，通常采用两种方法：一种是根据24h供水量和用水量变化曲线推算，一种是凭经验估算。•清水池调节容积按最高日用水量的10%～20%估算。水塔的调节容积按最高日用水量的2.5%～6%估算。19当有城市24小时的用水量变化的详细资料时，清水池和水塔的调节容积可按连续相加法等方法进行计算清水池中除了贮存调节用水以外，还存放消防用水和水厂生产用水，因此，清水池有效容积等于：4321式中w1一清水池调节容积,m3；w2－消防贮水量，m3，按2h火灾延续时间计算；w3－水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，等于最高日用水量的5％～10％；w4－安全贮水量。20水塔除了贮存调节用水量以外，还需贮存室内消防用水量。因此，水塔设计有效容积为:（6-4）式中w1－调节容积w2－消防贮水量，按10min室内消防用水量计算。21水塔和清水池的构造1.清水池形状：圆形和矩形管道：进水管、出水管、溢流管、放空管注意：•一般设两个以上•选用时尽可能往标准图集上靠2122清水池构造图6.2.3给水系统的水压关系23城市给水管网需保持最小的自由水压为：1层10m，2层12m，2层以上每层增加4m。5.3.1、二级泵站水泵扬程和水塔高度的确定二级泵站水泵扬程和水塔的高度与管网中是否设置水塔及水塔在管网中的位置有关。1.无水塔管网ncsccphhhHZH泵站提供能量=供水地点的势能+服务水头+管网损失24•控制点是指整个给水系统中水压最不容易满足的地点（又称最不利点），用以控制整个供水系统的水压，一般情况下，控制点通常在系统的下列地点：（1）地形最高点；（2）距离供水起点最远点；（3）要求自由水压最高点。式中Zc－管网控制点c的地面标高和清水池最低水位的高程差，m；Hc－控制点所需的最小服务水头，m；hs－吸水管中的水头损失，m；hc、hn－输水管和管网中水头损失，m。252.网前（前置）水塔管网ttccnZHZHh3.网后（对置）水塔管网可能有两种工作情况：水塔地面势能+水塔的高度=供水地点的势能+服务水头+管网损失26（1）在最高用水量时，管网用水由泵站和水塔同时供给，两者各有自己的给水区，在给水区分界线上，水压最低。水泵扬程可按无水塔管网的计算公式进行计算，水塔高度的计算公式可按网前水塔的计算公式进行计算。（2）最大转输流量时最大转输时水泵扬程的计算公式为：提供的能量=水塔安置地面高程+水塔高+管网损失+服务水头+水塔水深0''''pttscnHZHHhhh27管网计算会遇到两类课题：1．管网设计计算（最高时）——第一类课题2．管网复核计算（消防时、事故时及最大转输时等）——第二类课题第一类课题第二类课题已知条件管网定线图、设计流量管网定线图、设计流量、管径拟定内容节点流量Qi、管段流量qij节点流量Qi、管段流量qij计算内容Dij、hij、∑hijhij、∑hij最终目的Dij、Ht、Hp复核最高时确定的水泵能否满足其他工况时Q、H的要求管网计算步骤1、求沿线流量和节点流量；2、求管段计算流量；3、确定各管段的管径和水头损失；4、进行管网水力计算和技术经济计算；5、确定水塔高度和水泵扬程。6.2设计流量分配与管径设计6.2.1用水流量分配为进行给水管网的细部设计，必须将总流量分配到系统中去，也就是将最高日用水流量分配到每条管段和各个节点上去。用水流量分配原则•用户＝集中用水户＋分散用水户•集中流量：按集中用水户最高日最高时用水流量计算；•沿线流量：按管段配水长度或供水面积计算；•流量平衡集中流量：从一个点取得用水，用水量较大的用户。分散流量：沿线众多小用户用水，情况复杂。6.2.1节点设计流量分配计算集中流量：qni—各集中用水户的集中流量，L/s；Qdi—各集中用水户最高日用水量，m3/d；Khi—时变化系数。)/(4.86sLQKqdihini•根据实际管网流量变化情况设计管网非常复杂，加以简化。提出比流量，沿线流量，节点流量的概念。比流量：为简化计算而将除去大用户集中流量以外的用水量均匀地分配在全部有效干管长度上，由此计算出的单位长度干管承担的供水量。长度比流量：单位：L/(s.m)面积比流量：lqQqsAqQqs单位：L/(s.m2)（1）长度比流量假定水量沿管网长度均匀流出。管线单位长度上的配水流量，称为长度比流量，记作qs。不配水：计算长度为零的一半单侧配水：取管道实长双侧配水：取管道实长。，—配水干管计算总长度—；流量的总和，—管网中大用水户集中—；量，—管网总最高时设计流—式中mlsliqslhQmsllqQqihs///（2）面积比流量假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为面积比流量，记作qs。。积总和，—需沿线配水的供水面—式22/mAmslAqQqihmb注意：1）面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响，计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。2）当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量应分别计算。3）同一管网，比流量的大小随用水量变化而变化。各种工况下需分别计算。沿线流量：干管有效长度与比流量的乘积。lqqsll:管段配水长度，不一定等于实际管长。无配水的输水管，配水长度为零；单侧配水，为实际管长的一半。公园街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊节点流量：从沿线流量计算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。按照水力等效的原则，将沿线流量一分为二，分别加在管段两端的节点上；集中流量可以直接加在所处的节点上；供水泵站或水塔的供水流量也应从节点处进入管网系统)/(q5.0QislqLj例6-1图5-6所示管网，给水区的范围如虚线所示，比流量为qs，求各节点的流量。因管段8-9单侧供水，求节点流量时，将管段配水长度按一半计算。解:以节点3、5、8、9为例，节点流量如下：例：某城镇给水环状网布置如图所示，全城最高日最高时总用水量315m3/h，其中包括工厂用水量50m3/h，管段6～8和8～9均只在单侧有用户。计算最高日最高时单位管长比流量、沿线流量和节点流量。14295水厂7863工厂880640710540520490530560580920890620解