《给水管网课程设计》

计算说明书

一、布置给水管网·······································3

二、设计用水量及流量计算 ······························5

1、计算设计用水量··································5

2、计算实际管长和有效管长··························5

3、计算比流量、沿线流量、节点流量··················7

三、管网平差计算·······································9

1、初步分配管段流量和设定水流方向··················9

2、选择管径········································9

3、初步分配各管段最高时流量以及管长、管径的选取····9

4、哈代-克罗斯法校核环状管网·······················12

5、确定水泵扬程Hp并求出各节点水压和自由水头········15

四、管网核算···········································17

1、消防时的管网校核································17

2、确定消防校核后水泵扬程Hp及各节点水压和自由水头··20

3、最不利管段发生故障时的管网校核··················21

4、确定事故校核后水泵扬程Hp及各节点水压和自由水头··24

五、成果图绘制········································26

1、绘制给水管网平面布置图及节点详图和消火栓布置·······26

2、绘制最高时给水管网平面布置图·······················26

3、绘制消防时给水管网平面布置图·······················26

4、绘制事故时管网平面布置图···························26

六、总结··············································27

七、参考文献··········································28

一、布置给水管网

1、水源与取水点的选择

所选水源为D县南面的潇水河，取水点选在水质良好的河段即河流的上游，并且靠近用水区。

2、取水泵站和水厂厂址的选择：

取水泵站选在取水点附近，用以抽取原水。

水厂选在不受洪水威胁，卫生条件好的河段上游。由于取水点距离用水区较近， 可以考虑水厂与取水泵站合建。

3、给水管网布置

（1）原则：

符合城市规划，考虑远期发展

保证供水安全、可靠

管网遍布整个供水区域

力求管线短捷

（2）布置形式：

该设计区域为D县中心城区，不允许间断供水，适宜布置成环状网，可靠性高，水锤危害小。

（3）选取控制点：

根据D县规划平面图，选择最高最远点最为控制点。

（4）定线：

干管：先布干管，延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向一致，线路最短，遍布供水区域，干管平行间距为500—800m左右，沿规划道路，靠近大用户。

连接管：干管与干管之间用连接管连接形成环状网，连接管平行间距为800—1000m左右。

4、在规划平面图上布置给水管网（见下页，详图见图纸）

二、设计用水量及流量计算

1、计算设计用水量

（1）综合生活用水量Q1：

根据《给水管网课程设计任务书》可知，D县近期规划人口为6万人，查表可得综合生活用水定额为300L/cap·d,中心城区用水普及率100%。

Q1=q·N·f=0.3·60000·100%=18000m3/d

（2）工业企业用水量Q2+Q3

工业企业用水量按综合用水量20%计算，即：

Q2+Q3=20%·Q1=3600m3/d

（3）浇洒道路及绿地用水量Q4

浇洒道路面积和浇洒绿地面积各按城区总面积的10%计算，根据《给水管网课程设计任务书》可知，D县城市建设用地面积为10Km2,浇洒道路用水定额为2-3L/m3,浇洒绿地用水定额为1-3L/m3，在此，均取用水定额为=2L/m3。

Q4=ΣA·qi =10·106·20%·0.002=4000m3/d

（5）管网渗漏用水量Q5

Q5=（Q1+Q2+Q3+Q4）·10%=2560m3/d

（6）未预见水量Q6

Q6=（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）·10%=2816m3/d

（7）设计用水量Qh

Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=30976m3/d

时变化系数Kh=1.2-1.6,又因为D县是小城市所以取上限1.6，即：

Qh=Kh·Qd/T=573.63L/s

2、计算实际管长和有效管长

（1）实际管长：在规划平面图上布置给水管网后，量取各段管长：

（1）比流量

假定用水量均匀分布在全部干管上，由此算出干管线单位长度的流量，该设

计区域没有大用户集中用水量，故比流量为管网总用水量与管道有效长度的比值qs=（Q-Σq）/Σl`=0.02687L/（s·m）

（2）沿线流量

q1=qs·l

（3）节点流量

任一节点i的流量qi等于与该节点相连各管段的沿线流量qi总和的一半。

qi=0.5Σq1

三、管网平差计算

1、初步分配管段流量和设定水流方向

（1）选定水流方向:

先选定控制点（最高点、最远点）

水流向控制点

连接管流向任意定

（2）初步分配流量：

                 按节点流量平衡：流入（-）=流出（+）

干管流量尽量取平均值

连接管少分流

2、选择管径

根据界限流量表选择合适的管径。

（1）在选择连接管的管径时，考虑到干管事故时，连接管中可能通过较大的流量以及消防流量的需要，连接管管径应放大1、2级。

（2）从界限流量表得到管径为DN350时，从市场供应的规格考虑，本设计选用DN400的管径。

利用哈代-克罗斯法，调整各环校正流量，忽略临环的影响。

Δqi= -Δhi/2Σ|sijqij|)   sijqij=hij/qij      h=i·L

运用海曾威廉公式计算i值：i=10.67·q1.852/C1.852·D4.87

自制excel表格进行平差计算，要求精度基环的Δhi<0.5m，将最后校核后的结果列表如下，具体数据过程参阅附录《环状网计算(最高用水时)》。

从规划设计图中可知，泵站处地面标高1节点处为173.8m,控制点处地面标高26节点处为185.8m,所需服务水头为28m,从泵站到控制点的水头损失取1-2-3-8-14-27-26与1-5-6-7-12-13-19-20-24-23-22-21-25-26两条干线的平均值。故水泵扬程为：

Hp=(Zp-Zc)+Hc+hn=（185.8-173.8）+28+15=56m

各节点水压和自由水头见下表：

四、管网核算

1、消防时的管网校核

消防时的管网核算，是以最高时用水量确定的管径为基础，然后按最高时另行增加消防时的流量进行流量分配，求出消防时的管段流量和水头损失。

查阅《给水管网课程设计任务书》可知，D县远期人口规模为10万人，查表得同一时间内的火灾次数为2次，一次灭火用水量为35L/s,选择控制点和次控制点作为两处着火点，分别为25、26节点。

在总用水量的基础上加上70L/s,进行流量初步分配，在最高时用水量确定的管径下，运用哈代-克罗斯法进行校核。

自制excel表格进行平差计算，要求精度基环的Δhi<0.5m，将最后校核后的结果列表如下，具体数据过程参阅附录《环状网计算(最高用水时加消防用水)》。

从规划设计图中可知，泵站处地面标高1节点处为173.8m,控制点处地面标高26节点处为185.8m,所需服务水头为10m,从泵站到控制点的水头损失取1-2-3-8-14-27-26与1-5-6-7-12-13-19-20-24-23-22-21-25-26两条干线的平均值。故水泵扬程为：

Hp=(Zp-Zc)+Hc+hn=（185.8-173.8）+10+74.325=97.325m

各节点水压和自由水头见下表：

3、最不利管段发生故障时的管网校核

管网主要管线损坏时必须及时检修，在检修时间内供水量允许减少。一般按最不利管段损坏而需断水检修的条件，核算事故时的流量和水压是否满座要求。事故时应有的流量，在城市为设计用水量的70%。

在D县城区，最不利管段发生故障时，总供水量减少30%，水量从节点1通过管段1-2和1-5流出，由于1-5管段的流量更大，因此选择断开此条管段，总供水量均从1-2管段流出，各节点流量均减小30%，进行初步流量分配，在最高时用水量确定的管径下，运用哈代-克罗斯法进行校核。

自制excel表格进行平差计算，要求精度基环的Δhi<0.5m，将最后校核后的结果列表如下，具体数据过程参阅附录《环状网计算(最不利管段故障时)》。

从规划设计图中可知，泵站处地面标高1节点处为173.8m,控制点处地面标高26节点处为185.8m,所需服务水头为28m,从泵站到控制点的水头损失取1-2-3-8-14-27-26与1-5-6-7-12-13-19-20-24-23-22-21-25-26两条干线的平均值。故水泵扬程为：

Hp=(Zp-Zc)+Hc+hn=（185.8-173.8）+28+68.03=109.03m

五、成果图绘制

1、绘制给水管网平面布置图及节点详图和消火栓布置

1）阀门的布置：

输水管的最小坡度应大于1:5D，D为管径，以mm计。输水管线坡度小于1:1000时，应每隔0.5~1km装置排气阀。即使在平坦地区，埋管时也应人为地做成上升和下降的坡度，以便在管坡顶点设排气阀，管坡低处设泄水阀。排气阀一般以每公里设一个为宜，在管线起伏处应适当增设。管线埋深应按当地条件决定，在严寒地区敷设的管线应注意防止冰冻。

在本D县某区给水管网平面布置图中，泄水阀选择设在6—7管段的管坡低处，排气阀设在4—9管段中点的管坡顶点处，在此仅各做一处标记作为示意。

2）消火栓的布置：

消火栓宜每隔120m~150m布置一个消火栓，在本D县某区给水管网平面布置图中，选择1—23管段进行布置。

2、绘制最高时给水管网平面布置图

3、绘制消防时给水管网平面布置图

4、绘制事故时管网平面布置图

详图见图纸

六、总结

整个给水管网的课程设计到此就结束了，其实整个设计的过程是幸福的，因为当自己设计的成果呈现在眼前的时候，那种成就感是无可比拟的。刚开始做的时候，毫无头绪。但通过刘老师的指导和自己查阅相关资料和网络上的其他课程设计，使自己有了良好的准备工作。同时更重要的是，通过整个设计过程，让我们掌握了一门技术，一个设计方案，一种设计思维，实际一点的话，可能就是我们未来的工作的一个手段。

做课程设计是很有收获的，因为在大学的生活中，太多的书本知识，太多的考试让我们的实际动手能力受到了很大的，没有学到真正的知识，或者说是也就只是纸上谈兵，那些理论知识没有得到真正的利用。课程设计正好弥补了这一点的不足，给我们提供了一个时间理论知识的机会，尽管本次设计离设计标准还有很大的差距，但是能够的完成整个设计，已经加深了我们对于课程知识的理解，同时明白一个设计所必须的知识和思维，通过大家的讨论也能够了解到很多的问题。总之，通过整个设计的完成，确实学到了很多实际的知识和比较好的工程思维，我想这是最重要的。

在这一次课程设计中，我通过自己查找资料和老师的讲解我学会并能通过自己的努力完成课程设计。 同时，使我对给水工程所学的基础知识得到了进一步的了解，并较熟练掌握了室外给水工程的思路和过程。同时课程设计也给我们提供了一次锻炼和发挥自己创新意识的机会。此外，通过此次课程设计我体会对知识严谨性的重要性。做出一份合格的优秀的设计是需要对各方面因素均妥善处理和解决的，要面面俱到，这就要求我们对知识的全面性和整体性有一个更加牢固的掌握和应用。 

本次课程设计也使我对office和CAD以及给水排水相关软件的运用能力有了进一步的加强；设计中许多东西是需要通过查找工具书和相应的文献和规范才能设计的，这对我们发现问题解决问题的能力以及运用网络资源的能力也提出了更高的要求。在设计中，通过查阅规范我发现我们的书本知识有许多都已经是过时了的，我们的专业具有与时俱进的性质，随着时代的发展而发展，因此对那些不再适用的条文进行了及时的修改甚至删除，这就要求我们平时就应不断加强自身专业素质的修养。

与此同时，通过此次课程设计，我也发现自己所存在的很多缺点。比如：基础知识的不牢固；平时不注意观察；理论联系实际较差等；在电脑软件的运用上还存在效率不高的问题，这都是我今后需要加强的地方。 

七、参考文献

1、严煦世、范瑾初主编.《给水工程》（第四版）

2、中华人民共和国建设部等.《室外给水设计规范（GB50013-2006）》

3、上海市政工程设计研究院.《给水排水设计手册（第三册）》（第二版）

4、中国市政工程西南设计院.《给水排水设计手册（第一册）》（第二版）.

5、中华人民共和国建设部等.《城市给水工程规划规范（GB50282-98）》

6、中华人民共和国建设部等.《建筑设计防火规范（GB50016-2006）》下载本文