第6章-给水管网工程设计

第6章给水管网工程设计§6.1设计用水量计算§6.2设计流量分配与管径设计§6.3泵站扬程与水塔高度设计§6.4管网设计校核§6.5给水管网分区设计第6章给水管网工程设计设计内容和程序：（1）管网工程设计范围：城市总体管网：总体规划、干管设计；区域供水管网：城市区域、功能区域（工厂、居住、学校、…）；单项管道工程；引水工程、输水工程、改扩建工程、…；（2）设计用水量：满足最不利供水条件下用水需求；工程覆盖区域用水量需求和分布；用户用水量和区域用水量计算；节点用水量分布；设计内容和程序（续）：（3）调节供水量与调节设施：清水池、水塔、调节水池、泵站、加压泵站；（4）管段设计——确定管段直径；（5）设计方案水力分析和校核；（6）不同工况水力水质校核；（7）确定初步设计方案：管径、管材、流量、压力、泵站扬程、造价匡算、能量、成本、校核；（8）编制初步设计说明书：说明书、计算书；（9）施工图设计：详细设计－管道定位、埋深、施工方法、费用概预算；（10）工程施工：工程招投标（工程施工、设备采购、材料采购）、工程监理、设备监理。（1）管网定线（2）计算干管的总长度（3）计算干管的比流量（4）计算干管的沿线流量（5）计算干管的节点流量lqQqslqqslltqq5.0给水管网设计和计算的步骤（6）定出各管段的计算流量树状网：管段流量等于其后管段各节点流量和环状网：根据一定原则先人为拟定（7）根据计算流量和经济流速，选取各管段的管径（8）根据流量和管径计算各管段压降（9）确定控制点，根据管道压降求出各节点水头和自由水压。树状网：根据流量直径计算压降。环状网：若各环内水头损失代数和（闭合差）超过规定值，进行水力平差，对流量进行调整，使各个环的闭合差达到规定的允许范围内。（6）~（9）列水力分析计算表（10）确定水泵扬程和水塔高度6.1设计用水量计算6.1.1最高日设计用水量设计用水量＝居住区综合生活用水＋工业企业生产用水和职工生活用水＋浇洒道路和绿化用水＋未预见水量和管网漏失水量设计规范：《室外给水设计规范》《工业企业设计卫生标准》《建筑设计防火规范》《高层民用建筑设计防火规范》（1）最高日设计用水量定额*建设部（1995）科研项目：“城市生活用水定额研究”成果；*数据来源：全国用水人口35%，全国市政供水量40%，约10万个数据；*《室外给水设计规范》GB50013-2006；*《城市供水统计年鉴》(1990～2001年)：555个城市用水资料；*用水定额划分为三个区；*城市规划法规定：特大城市－人口在100万以上；大城市－人口在100万以下，50万以上；中小城市－人口在50万以下。用水量预测1）居民生活用水－生活用水量规范定额2）工业企业生产用水和生活用水工业用水指标：－－单位产品用水量•用途：冷却、空调、制造、加工、净化、洗涤；•行业用水量指标规定：发电、冶金、化工、、纺织、电子、机械、….；工业企业内工作人员生活用水量•一般车间采用每人每班25L，高温车间采用每人每班35L。Kh=2.5-3.0工业企业工作人员淋浴用水量•接触污染工种：60L/cap.班；一般工种：40L/cap.班；•淋浴用水时间：每次下班后1小时内用水。节约用水：改进生产工艺、循环、重复利用。3）消防用水：－管网消防栓设计：“室外消防给水管道的最小直径不应小于100mm”和“室外消火栓的间距不应超过120m”；－消防用水量计算：《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)2005版。4）市政用水：浇洒道路用水：2.0-3.0L/(m2·d)计算；浇洒绿化1.0-3.0L/(m2·d)。5）管网漏水：最高日用水量的10%-12%计算。6）未预见水量：最高日用水量的8%12%。【注：5）＋6）＝15－25％】用水量变化系数：日变化系数宜采用Kd=1.1-1.5；时变化系数宜采用Kh=1.3-1.6。1）城市最高日综合用水量q1i----城市各用水分区的最高日综合生活用水量定额，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。)/(10003111dmNqQii（2）最高日设计用水量计算2）工业企业生产用水量q2i——各工业企业最高日生产用水量定额，[m3/万元、m3/产量单位或m3/（生产设备单位.d）]；N2i——各工业企业产值，[万元/d，或产量，产品单位/d，或生产设备数量，生产设备单位]；fi——各工业企业生产用水重复利用率。)/)(1(3222dmfNqQiii3）工业企业职工的生活用水和淋浴用水q3ai——职工生活用水量定额，L/(cap.班）；q3bi——职工淋浴用水量定额，L/(cap.班）；N3ai——职工生活用水总人数，cap；N3bi——职工淋浴用水总人数，cap。)/(1000333333dmNqNqQbibiaiai4）浇洒道路和大面积绿化用水量q4a——城市浇洒道路用水量定额，L/(m2/d);q4b——城市大面积绿化用水量定额，L/(m2.d)；N4a——城市最高日浇洒道路面积，m2；f4——城市最高日浇洒道路次数N4b——城市最高日大面积绿化用水面积，m2。)/(10003444444dmNqfNqQbbaa5）未预见水量和管网漏失水量Q5=（0.15~0.25）（Q1+Q2+Q3+Q4）（m3/d)6）消防用水量Q6=q6f6(L/s)q6——消防用水量定额，L/s；f6——同时火灾次数。7）最高日设计用水量Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5（m3/d)例6.1p1166.1.2设计用水量变化及其调节计算（1）设计用水量变化规律的确定1）《室外给水设计规范》规定，城市供水中，时变化系数、日变化系数应根据城市性质、城市规模、国民经济与社会发展和成熟供水系统并结合现状供水曲线和日用水变化分析确定；在缺乏实际用水资料的情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜采用1.3~1.6，日变化系数宜采用1.1~1.5，个别小城镇可适当加大。2）工业企业内工作人员的生活用水时变化系数为2.5~3.0，淋浴用水量按每班延续用水1小时确定变化系数；3）工业生产用水量一般变化不大，可以在最高日个小时均匀分配。6.1.2设计用水量变化及其调节计算用水量变化曲线Kh＝Qhmax/Qhav＝5.92/4.17=1.42（1）设计用水量变化规律的确定6.1.2设计用水量变化及其调节计算（2）泵站供水流量设计供水设计的原则：1）供水管网设计流量等于最高日最高时设计用水量；2）多水源给水系统，一般不需要在管网中设置水塔或高位水池进行水量调节；3）单水源给水系统，可以考虑不设水塔（或高位水池）或者设置水塔（或高位水池）两种方案。单水源给水系统•不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为最高时用水量；•设置水塔或高位水池，应设计泵站供水曲线。具体要求：•泵站供水量一般分两级；•泵站各级供水线尽量接近用水线，各级供水量取相应时段用水量的平均值；•应注意每级能否选到合适水泵，以及水泵机组的合理搭配；•必须使泵站24小时供水量之和与最高日用水量相等。例：二级供水第一级：从22点到5点，供水量2.22%；第二级：从5点到22点，供水量4.97%；总供水量：2.22%*7+4.97%*17=100%用水量变化曲线二级泵站设计供水线一级泵站供水线供水泵站、水塔或高位水池设计流量若最高日用水量为45000m3/d不设水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量为：45000×5.92%×1000/3600=740(L/s)设置水塔或高位水池，供水泵站设计供水流量：45000×4.97%×1000/3600=620(L/s)水塔或高位水池的设计供水流量：45000×（5.92%-4.97%）×1000/3600=120(L/s)水塔或高位水池的最大进水流量（21-22点）：45000×（4.97%-3.65%）×1000/3600=165(L/s)（三）调节容积计算)()(2121QQMinQQMaxW用水量变化曲线二级泵站设计供水线一级泵站供水线二级泵站供水线越接近用水线，则水塔容积越小，清水池容积越大些。例6.2P121Q1、Q2――表示要调节的两个流量，m3/h。清水池或水塔调节容积计算：累计100.00100.00100.00调节容积=13.63调节容积=14.46调节容积=4.21（4）清水池和水塔容积设计清水池设计有效容积＝调节用水量＋消防用水量＋水厂生产自用水量＋安全储备水量：水塔设计有效容积＝水塔调节水量＋室内消防用水量：清水池构造图管网计算步骤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、确定水泵扬程和水塔高度。6.2设计流量分配与管径设计(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。6.2.1节点设计流量分配计算集中流量：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配水支管配水干管Q2Q1Q3Q4q1q2qqqqq34576图14-1干管配水情况集中流量：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：面积比流量：lqQqsAqQqs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0.5ilqq例：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880640710540520620520560580920890解：工厂的集中流量作为在其附近的节点4配出。管段6～8和8～9均只在单侧有用户。各管段配水长度如表所示。全部配水干管总计算长度为6690m，该管网最高日最高时的总用水量为：Q-∑q=(315-50)×1000/3600=73.6(L/s)管长比流量qs为：Qs=73.6/6690=0.011(L/s.m)某城镇管网各管段最高日最高时沿线流量管段编号管段长度(m)管段计算长度(m)沿线流量(L/s)水厂－3620－－1-24904905.391-48808809.682-58908909.794-55205205.722-35305305.833-692092010.135-65405405.944-76406407.046-8580580×0.53.197-87107107.818-9560560×0.53.08合计669073.60节点编号连接管段编号连接管段沿线流量之和(L/s)节点流量（L/s)11-2,1-45.39+9.68=15.077.5421-2,2-3,2-55.39+5.83+9.79=21.0110.5132-3,3-6,水厂-35.83+10.13+0=15.96