《给水排水管网系统》课程设计计算说明书

2008年12月18日《给水排水管网系统》课程设计计算说明书第1页共44页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程1工程概述该工程为某城镇给排水管网初步设计,包括给水管网、污水管网以及雨水管网设计。其中，给水管网设计首先要计算最高日最高时用水量，包括居民生活用水、工业企业生产用水、工业企业职工生活及淋浴用水、公共建筑用水、浇洒道路及绿化用水以及未预见水量等。再根据该城镇的最高日用水量变化曲线，选定供水系统方案及泵站分级送水方案，从而确定清水池与水塔的容积。然后进行管网定线，确定比流量，计算出各节点出流，进行流量初分配，选择各管段管径，通过平差最终确定各管段流量与水头损失，得出各节点自由水压，通过调整各节点水头使各节点自由水压均满足要求，核对各管段的流速是否均在经济流速范围之内，再进行泵的选型以及确定水塔高度。最后，进行消防工况校核，核对在消防工况下各节点自由水压，各管段流速是否均符合要求。绘制给水管网平面布置图、最高时用水以及消防工况下用水的平差结果图、最高时用水的等水压线，以评价设计成果。污水管网设计首先要计算各区域的居民生活污水量、各工矿企业生产废水量、各工业企业职工生活及淋浴污水量以及公共建筑污水量。再进行管网定线，从而计算出支管、干管及主干管的流量。通过水力计算确定各干管、主干管各管段的管径、水力坡度及两端的埋设深度。最后根据各管段管径布置检查井和干管与主干管交汇处的跌水井，确定污水处理厂前污水泵的选型。绘制干管与主干管的纵剖面图。雨水管网设计先要进行管网定线，从而划分出汇水区域，计算出汇水面积，根据该城镇的暴雨强度公式确定各支管、干管的流量，通过水力计算确定各干管各管段的管径、水力坡度及两端埋设深度。再根据各管段管径布置检查井。绘制干管的纵剖面图，将污水管网与雨水管网绘制成排水管网布置平面图。2008年12月18日《给水排水管网系统》课程设计计算说明书第2页共44页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2给水管网2.1最高日设计用水量计算2.1.1居民生活用水该城镇位于河南省新乡市，总面积为796.75ha，人口密度为220cap/ha，故：总人口数=796.75×220=173729.6（人）。所以，该城镇属于中、小城市，又河南省属于用水二区，根据以上资料查得该城镇的最高日居民生活用水定额为150L/（cap•d），又知该城镇火车站用水量为480m3/d，医院用水量660m3/d，浴室用水量450m3/d，故该城镇最高日综合生活用水量为：Q1=Σq1aiN1i/1000+q1bi=173729.6×150/1000+480+660+450=27649.44（m3/d），q1ai——城市各用水分区的最高日居民生活用水定额，L/（cap•d）；N1i——设计年限内城市各用水分区的计划用水人口数，cap；q1bi——公共建筑用水量，m3/d。2.1.2工业企业生产用水量Q2=Σq2iN2i（1-fi）=14.9×350（1-0）=5215.00（m3/d），q2i——各工业企业最高日生产用水量定额，m3/t；N1i——各工业企业产值，t/d；fi——各工业企业生产用水重复利用率。2.1.3工业企业职工的生活用水和淋浴用水量Q3=Σ（q3aiN3ai+q3biN3bi）/1000=536×3×[40%×（50+90%×60）+60%×（30+35%×40）]/1000=109.34（m3/d），q3ai——各工业企业车间职工生活用水量定额，L/（cap•班）；N3ai——各工业企业车间最高日职工生活用水总人数，cap；q3bi——各工业企业车间职工淋浴用水量定额，L/（cap•班）；N3bi——各工业企业车间最高日职工淋浴用水总人数，cap。2.1.4浇洒道路和大面积绿化用水量浇洒用水可按3%～5%的最高日用水量估算：Q4=（Q1+Q2+Q3）×4%=（27649.44+5215+109.34）×4%=1318.95（m3/d）。2.1.5未预见水量和管网漏失水量Q5=（Q1+Q2+Q3+Q4）×0.2=（27649.44+5215+109.34+1318.95）×0.2=6858.55（m3/d）。2.1.6消防用水量Q6=q6f6=25×2=50（L/s），q6——消防用水量定额，L/s；f6——同时火灾次数。2.1.7最高日设计用水量Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q52008年12月18日《给水排水管网系统》课程设计计算说明书第3页共44页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程=27649.44+5215+109.34+1318.95+6858.55=41151.28（m3/d）。2.2设计用水量变化及其调节2.2.1设计用水量变化规律的确定该城镇的用水量变化曲线如图1所示。最高时用水量：Qh=KhQd×1000/24/3600=1.35×41151.28×1000/24=642.42（L/s），Kh——时变化系数。2.2.2供水泵站供水流量设计根据该城镇的用水量变化曲线，确定供水泵站分两级供水：第一级为23时～5时，供水量为2.39%；第二级为5时～23时，供水量为4.76%。不设水塔，供水泵站设计流量为：41151.28×5.62%×1000/3600=642.42（L/s）；设水塔，供水泵站设计流量为：41151.28×4.76%×1000/3600=544.11（L/s）；水塔的设计供水流量为：41151.28×（5.62%-4.76%）×1000/3600=98.31（L/s）；水塔的最大进水流量为：41151.28×（4.76%-3.39%）×1000/3600=156.60（L/s）。2.2.3调节容积计算表1：清水池与水塔调节容积计算表供水泵站供水量（%）清水池调节容积计算（%）小时给水处理供水量（%）设置水塔不设水塔设置水塔不设水塔水塔调节容积计算（%）（1）（2）（3）（4）（2）-（3）Σ（2）-（4）Σ（3）-（4）Σ0～14.172.392.281.781.781.891.890.110.111～24.172.382.281.793.571.893.780.100.212～34.162.392.201.775.341.965.740.190.403～44.172.392.271.787.121.907.640.120.524～54.172.382.311.798.911.869.500.070.595～64.164.763.39-0.608.310.7710.271.371.966～74.174.764.64-0.597.72-0.479.800.122.087～84.174.765.15-0.597.13-0.988.82-0.391.698～94.164.765.29-0.606.53-1.137.69-0.531.169～104.174.765.15-0.595.94-0.986.71-0.390.7710～114.174.764.92-0.595.35-0.755.96-0.160.6111～124.164.764.77-0.604.75-0.615.35-0.010.6012～134.174.764.70-0.594.16-0.534.820.060.6613～144.174.764.62-0.593.57-0.454.370.140.802008年12月18日《给水排水管网系统》课程设计计算说明书第4页共44页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程14～154.164.764.86-0.602.97-0.703.67-0.100.7015～164.174.765.21-0.592.38-1.042.63-0.450.2516～174.174.765.62-0.591.79-1.451.18-0.86-0.6117～184.164.765.51-0.601.19-1.35-0.17-0.75-1.3618～194.174.765.41-0.590.60-1.24-1.41-0.65-2.0119～204.174.764.84-0.590.01-0.67-2.08-0.08-2.0920～214.164.764.25-0.60-0.59-0.09-2.170.51-1.5821～224.174.763.84-0.59-1.180.33-1.840.92-0.6622～234.174.763.51-0.59-1.770.66-1.181.250.5923～244.162.392.981.770.001.180.00-0.590.00累计100100100调节容积=10.68调节容积=12.44调节容积=4.17因此，清水池设计有效容积为：W=W1+W2+W3+W4=[41151.28×（10.68%+5%）+0.05×3600×2]×（1+5%）=7153.15（m3），W1——清水池调节容积，m3；W2——消防贮备水量，m3，按2h室外消防用水量计算；W3——给水处理系统生产自用水量，m3，一般取最高日用水量的5%～10%；W4——安全贮备水量，m3。水塔设计有效容积为：W=W1+W2=41151.28×4.17%+0.01×60×10=1722.01（m3），W1——水塔调节容积，m3；W2——室内消防贮备水量，m3，按10min室内消防用水量计算。2.3管网定线具体见图2（给水管网计算草图）。2.4节点设计流量分配计算2.4.1用水流量分配表2：各管段长度与配水长度管段编号管段长度（m）配水长度（m）1129025729979973136113614821495568254661200120071491149189939939466466106036032008年12月18日《给水排水管网系统》课程设计计算说明书第5页共44页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程11461461127867861314501450148058051558958916106010601794094018847847196036032010901090219589582264064023486486配水总长度为：19124m。表3：最高时集中用水流量集中用水户名称造纸厂浴室火车站医院集中用水流量（L/s）110.9210.425.557.64所处位置节点编号4101420按管段配水长度进行沿线流量分配，则比流量为：ql=Qh-Σqni/Σlni=（642.42-110.92-10.42-5.55-7.64）/19124=0.0265（L/s•m），qni——各集中用水流量，L/s；lni——各管段配水长度，m。2.4.2节点设计流量计算表4：最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算节点设计流量计算（L/s）管段或节点编号管段配水长度（m）管段沿线流量（L/s）集中流量沿线流量供水流量节点流量12576.833.41544.11-540.70299726.4822.8522.853136136.1431.3131.31482113.15110.9224.64135.56554614.5029.7629.766120031.877.2598.31-91.067149139.5946.4246.42899326.3732.9832.98946612.3827.3927.391060316.0210.4214.1324.551146112.2431.0331.031278620.8742.4142.412008年12月18日《给水排水管网系统》课程设计计算说明书第6页共44页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程13145038.5137.7637.761480521.385.5521.9027.451558915.6426.5526.5516106028.1530.1830.181794024.9619.2619.261884722.4922.4822.481960316.0221.2221.2220109028.957.6414.9622.602195825.44////2264017.00////