给排水课程设计.docx
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给排水课程设计
第一章前言
1·设计任务
江西某县给水管网系统扩大初步设计
2·设计资料
2.1·城市概述
该县位于江西中部,整个县城区地势相对平坦,稍有起伏,其中东北角有一块高地(比其他地位高5m左右),县城南临自西向东流向的沙河。
自改革开放以来,工农业生产及县城建设迅猛发展,县区内建筑层数最高为六层,规划人口为5万人。
该区以地表水为水源,自来水厂建在上游(如图示)向整个县城供水。
绿地面积占城区面积的30%,每日下午15:
00~17:
00浇洒一次。
道路总面积占城区面积的20%,每日上午7:
00~9:
00,和15:
00~17:
00各浇洒二小时。
(绿化面积用水定额用1.0L/(d.m2),浇洒道路用水定额用2.0L/(d.m2))。
2.2·用水资料
2.2.1、居民生活用水变化曲线
经统计获得的生活用水量变化规律如下表示:
时段
0~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6~7
7~8
用水百分数(%)
1.15
0.09
1.00
1.15
1.5
3.81
6.61
6.04
时段
8~9
9~10
10~11
11~12
12~13
13~14
14~15
15~16
用水百分数(%)
6.64
6.51
6.88
7.11
6.82
5.23
4.21
4.75
时段
16~17
17~18
18~19
19~20
20~21
21~22
22~23
23~24
用水百分数(%)
4.34
5.79
6.07
5.56
3.16
2.22
1.64
0.91
2.2.2、公共建筑、生产企业等集中用水量
编号
单位名称
班制及时间
(h)
每班职工人数
每班沐浴人数
生产用水量m3/d
一般车间
高温车间
一般车间
高温车间
1
县中学
8~18
100
2
水泥厂
0~8,8~16,16~24
100
200
50
200
200
3
无线电厂
8~16,16~24
300
200
100
4
县政府
8~18
100
5
食品服务站
6~14,14~22
100
100
50
100
600
6
印刷厂
8~16,16~24
50
7
浴室
15~23
50
8
电厂
0~8,8~16,16~24
50
100
30
100
500
9
农机厂
8~18
150
10
造纸厂
0~8,8~16,16~24
300
200
200
200
3000
11
化肥厂
0~8,8~16,16~24
100
100
50
100
300
12
针织厂
0~8,8~16,16~24
300
100
300
13
阀门厂
8~16,16~24
200
100
100
100
300
14
工业局
8~18
80
15
人民医院
0~8,8~16,16~24
200
16
党校
8~18
100
17
电影院
15~23
30
18
育才小学
8~18
50
19
百货商场
9~22
100
20
县宾馆
0~8,8~16,16~24
200
21
农贸市场
6~20
120
22
油脂化工厂
0~8,8~16,16~24
200
300
100
300
2000
23
公园
6~23
150
24
刀具厂
8~16,16~24
100
150
50
150
200
25
淀粉厂
0~8,8~16,16~24
100
150
50
150
200
说明:
(1)企业职工沐浴用水按下班后1小时均匀使用;
(2)该设计中用水普及率为100%;
(3)该设计中经济因素f为0.8;
(4)城市规划图比例为1:
1000(道路的比例为1:
2000)。
2.2.3、设计内容
①水量计算;
②管网定线与平面布置;
③水力计算;
④制图与设计说明;
⑤水泵初步选型与调度方案设计。
2.2.4、参考资料
①给水排水手册设计第三册《城镇给水》
②给水排水设计手册第一册《常用资料》
③给水排水设计手册第十册《器材与装置》
④给水排水设计手册第十一册《常用设备》
⑤《室外给水设计规范》GB50013-2006
⑥《建筑设计防火规范》GB50016-2006
⑦水源工程与管道系统设计计算
⑧给水排水管网系统(第二版)
第二章设计计算书
1·设计计算
1.1·最高日设计用水量
(1)城市最高日居民生活用水量:
该县为江西中小城市,城市分区为一区,查《给水工程(第四版教材)》522页附表1(b),取最高日用水定额为180L/cap·d。
则最高日综合生活用水量:
Q1=qNf=180×5×104=0.9×107L/d=0.9×104m3/d
(2)工业企业生产用水量:
由设计资料公共建筑、生产企业等集中用水量计算得
Q2=9180m3/d
(3)工业企业职工的生活用水和淋浴用水量:
由给水排水手册设计第三册《城镇给水》得,高温车间设计用水量取60L/cap•班,一般车间设计用水量取40L/cap•班;工业企业内工作人员淋浴时间按《工业企业设计卫生标准》,一般车间采用每人每班25L,高温车间采用每人每班35L。
结合设计资料公共建筑、生产企业等集中用水量计算得
Q3=588.6m3/d
(4)浇洒道路和绿化用水量:
整个县城设计面积为256×104m2,道路总面积占城区面积的20%,则
Q4=256×104×30%×1+2.0×2565000×20%=1792×103L/d==1792m3/d
(5)未预见水量和管网漏失水量:
由给水排水手册设计第三册《城镇给水》得,未预见用水量取居民生活用水量、工业企业职工用水量、工业企业职工沐浴用水量、生产用水量及市政用水量总和的20﹪,即:
Q5=0.20×(0.9×104+9180+588.6+1792)=4112.12m3/d
(6)最高日设计用水量:
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=24672.72m3/d,取Qd=25000m3/d
1.2·最高日各小时用水量计算
见下表(流量单位均为m3/h):
1.3·最高日各小时用水量曲线
曲线如下:
则最高日最大用水量在14~15时段,为1565.658m3/h,时变化系数为:
Kh=24X6.34/100=1.52
一级泵站全天运转,流量为最高日用水量的4.17%;
二级泵站分两级供水:
从6时到20时,一组泵站运转,流量为最高日用水量的5.0%;其余时间的水泵流量为最高日用水量的3%。
一天泵站总供水量等于最高日供水量。
1.4·消防用水量计算:
查《给水工程(第四版教材)》523页附表3,该县同一时间的火灾次数为2次,一次灭火用水量为25L/S,消防历时2小时;
共:
2×3600×25×2=360000L=360m3
2·调节构筑物容积、个数、尺寸的计算
由最大日用水量变化曲线绘制“清水池和水塔调节容积计算表”(见下表)。
2.1·清水池
①清水池调节容积W1=11.66%×25000=2915m3
②消防储水量W2参考课程设计资料,由于该县规划人口5万得在同一时间内的火灾次数为2次,一次灭火用水量25L/s,按2h火灾延续时间计算。
W2=25×2×3.6×2=360(m3)。
③水厂自用水W3=5%×25000=1250m3
④安全储水量W4=1/6×(W1+W2+W3)=554.1m3
则清水池的有效容积W=W1+W2+W3+W4=5279.2m3
取清水池5400m3,设两个水池,2700m3一个,有效水深5m,直径26.2m,其中消防水深0.67m
2.2·水塔容积和尺寸的计算:
①调节容积的计算:
W1=4.83%×25000=1207.5m3
②消防贮水量的计算(按10min计算):
W2=25×2×3.6/6=30m3
③总容积计算:
W=W1+W2=1237.5m3
由于总容积相对比较大,故而可不设水塔,在有必要的情况下也可以。
3·管网设计
3.1·方案一
3.1.1、管网定线:
管网采用环状管网,在平面上确定管线测量出的管线长度并进行节点编号。
具体平面图定线如下:
具体节点、管段编号如下:
3.1.2、比流量,沿线流量和节点流量的计算:
①最高日最大时用水量:
Q=1565.658m3/h=435L/s
②最大时工业集中流量:
∑q=329.75L/s
③管段配水总长:
∑L=8508m
1~2管段无沿线流量,5~9,13~14管段为单侧供水。
④比流量:
qs=(Q-∑q)/∑L=(435-329.75)/8537=0.012370709L/(s·m)
⑤比流量与管段长度及配水系数相乘得出该管段的沿线流量。
管段沿线流量计算(见下表);
最高日最高时管段沿线流量计算表
比流量qs=0.012370709
管段
管段配水长度(m)
管段沿线流量(L/s)
1~2
263.8
0
2~3
551.2
6.818734801
2~4
362.8
4.488093225
3~6
246.6
3.050616839
2`7
240.8
2.978866727
4~8
235.8
2.917013182
5~6
365.8
4.525205352
6~7
559.6
6.922648756
7~8
369
4.564791621
5~9
931.2
5.75980211
6~10
918.2
11.358785
7~11
897.4
11.10147426
8~12
878.6
10.86890493
9~10
312.6
3.867083633
10~11
652
8.065702268
11~12
345.2
4.270368747
10~13
390.2
4.827050652
11~14
394.6
4.881481771
13~14
644
3.983368298
合计
9295.6
105.2499922
最高日最高时节点流量计算表
节点设计流量计算(L/s)
节点编号
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量
1
0
0
0
2
2.1368
7.142847377
39.27964738
3
0
4.93467582
44.93467582
4
2.7778
3.702553204
36.4803532
5
0
5.142503731
44.62580373
6
6.9445
12.92862798
19.87312798
7
9.1402
12.78389068
21.92409068
8
4.7658
9.175354865
13.94115487
9
5.952
4.813442872
20.76544287
10
35.9404
14.05931078
49.99971078
11
9.4704
14.15951352
23.62991352
12
36.0938
7.569836837
43.66363684
13
2.6447
4.405209475
37.04990948
14
3.6806
4.432425035
38.11302504
合计
119.547
105.2501922
434.2804922
3.1.3、管段流量初始分配:
为保证安全供水,二级泵站至给水区的输水管均采用两根。
根据管网布置和用水情况,假定各管段的流向,按环状管网流量分配原则和方法进行流量预分配。
管段设计流量分配应遵循下列原则:
①从一个或多个水源出发进行管段设计流量分配,使供水流量沿较短的距离输送到整个管网的所有节点上,这一原则体现了供水的目的性;
②在遇到要向两个或两个以上方向分配设计流量时,要想主要供水方向分配较多的流量,向次要供水方向分配较少的流量,特别注意不能出现你流向,之而已原则体现供水的经济性。
③应该确定两条或两条以上平行的主要共水方向,如从供水泵站至水塔或主要用水区域等,并且应在个平行供水方向上分配相近的较大流量,垂直与主要供水方向的管段也要分配一定的流量,使得主要供水方向上的管段损坏时,流量可通过这些管段绕到通过,这一原则体现供水的可靠性。
根据管网布置情况、用水情况和分配原则,假定个管段流向,进行分配。
分配数据如下:
管段
管段
初分配流量(L/s)
界限流量(L/s)
管径(mm)
管段1
1~2
434.2804
403.880772
700
管段2
2~3
180.2486
167.631198
500
管段3
2~4
64.0852
59.599236
300
管段4
3~6
135.3139
125.841927
450
管段5
2`7
150.667
140.12031
450
管段6
4~8
27.6048
25.672464
200
管段7
5~6
60.3912
56.163816
300
管段8
6~7
30
27.9
250
管段9
7~8
20
18.6
200
管段10
5~9
15.7654
14.661822
200
管段11
6~10
85.0496
79.096128
350
管段12
7~11
78.7429
73.230897
350
管段13
8~12
33.6636
31.307148
250
管段14
9~10
5
4.65
100
管段15
10~11
10
9.3
150
管段16
11~12
10
9.3
150
管段17
10~13
40.0499
37.246407
250
管段18
11~14
35.113
32.65509
250
管段19
13~14
3
2.79
100
3.1.4、管网平差与校核:
3.1.4.1、最高日最大时管段流量分配平差
平差数据见下表:
管网表-节点
标高
需水量
总水头
压力
节点ID
m
LPS
m
m
连接点2
72.75
39.28
118.01
45.26
连接点3
75.1
44.93
116.58
41.48
连接点4
71.7
36.4
116.36
44.66
连接点5
78.7
44.63
114.37
35.67
连接点6
75.5
19.87
115.95
40.45
连接点7
72.8
21.92
117.26
44.46
连接点8
71.9
13.94
115.81
43.91
连接点9
80.5
20.77
111.6
31.1
连接点10
79.5
50
112.85
33.35
连接点11
74
23.63
114.29
40.29
连接点12
72.75
43.66
112.83
40.08
连接点13
80.6
37.05
111.43
30.83
连接点14
75.1
38.11
112.45
37.35
水库15
73
-434.2
73
0
管网表-管段
长度
直径
流量
流速
单位水头损失
管段ID
m
mm
LPS
m/s
m/km
管道2
551.2
500
180.62
0.92
2.59
管道3
362.8
300
63.8
0.9
4.54
管道4
246.6
450
135.69
0.85
2.55
管道5
240.8
450
150.51
0.95
3.09
管道6
235.8
250
27.39
0.56
2.31
管道7
365.8
300
62.08
0.88
4.32
管道8
559.6
250
-27.66
0.56
2.35
管道9
369
200
20.29
0.65
3.93
管道10
931.2
200
17.45
0.56
2.97
管道11
918.2
350
81.39
0.85
3.37
管道12
897.4
350
80.63
0.84
3.31
管道13
878.6
250
33.74
0.69
3.4
管道14
312.6
100
-3.31
0.42
4.01
管道15
652
150
-6.97
0.39
2.2
管道16
345.2
150
9.92
0.56
4.23
管道17
390.2
250
35.05
0.71
3.64
管道18
394.6
250
40.11
0.82
4.68
管道19
644
100
-2
0.25
1.57
水泵20
#N/A
#N/A
434.2
0
-45.01
注意:
此表是平差最后的结果,它是由于管段(6)千米水损过大,所以增加管径50mm,
3.1.4.2、消防校核
室外消防水量50L/s,在节点4和节点11处同时发生火灾,各占水量255L/s。
消防时,需向管网供应总流量为434.3+2×25=484.3L/s。
经校核后的数据如下:
管网表-节点
标高
需水量
总水头
压力
节点ID
m
LPS
m
m
连接点2
72.75
39.28
116.19
43.44
连接点3
75.1
44.93
114.75
39.65
连接点4
71.7
61.4
115.33
43.63
连接点5
78.7
44.63
112.53
33.83
连接点6
75.5
19.87
114.11
38.61
连接点7
72.8
21.92
115.28
42.48
连接点8
71.9
13.94
114.52
42.62
连接点9
80.5
20.77
109.78
29.28
连接点10
79.5
50
111.07
31.57
连接点11
74
48.63
112.72
38.72
连接点12
72.75
43.66
111.43
38.68
连接点13
80.6
37.05
109.66
29.06
连接点14
75.1
38.11
110.86
35.76
水库15
73
-484.2
73
0
管网表-管段
长度
直径
流量
流速
单位水头损失
管段ID
m
mm
LPS
m/s
m/km
管道2
551.2
500
181.57
0.92
2.62
管道3
362.8
400
95.44
0.76
2.36
管道4
246.6
450
136.64
0.86
2.58
管道5
240.8
450
167.92
1.06
3.79
管道6
235.8
250
34.03
0.69
3.45
管道7
365.8
300
62.03
0.88
4.31
管道8
559.6
250
-25.96
0.53
2.09
管道9
369
200
14.3
0.46
2.05
管道10
931.2
200
17.4
0.55
2.95
管道11
918.2
350
80.7
0.84
3.31
管道12
897.4
400
105.73
0.84
2.85
管道13
878.6
250
34.4
0.7
3.52
管道14
312.6
100
-3.36
0.43
4.11
管道15
652
150
-7.52
0.43
2.53
管道16
345.2
150
9.27
0.52
3.73
管道17
390.2
250
34.86
0.71
3.61
管道18
394.6
250
40.31
0.82
4.72
管道19
644
100
-2.19
0.28
1.86
水泵20
#N/A
#N/A
484.2
0
-43.19
注意:
此表是消防校核最后的结果,虽然着火点的自由水头都满足10m的消防水头,但由于管段3的千米水损过大,所以管段3管径加大了100mm。
3.1.4.3、事故时校核:
设管段2损坏需关闭维修,并按事故是流量降落比R=70%及设计水压进行核算,事故时管网各节点可按最高时各节点的70%计算。
数据如下:
管网表-节点
标高
基本需水量
需水量
总水头
压力
节点ID
m
LPS
LPS
m
m
连接点2
72.75
27.49575
27.5
127.99
55.24
连接点3
75.1
31.45427
31.45
124.67
49.57
连接点4
71.7
25.53625
25.54
127.67
55.97
连接点5
78.7
31.23806
31.24
123.92
45.22
连接点6
75.5
13.91119
13.91
124.71
49.21
连接点7
72.8
15.34686
15.35
127.09
54.29
连接点8
71.9
9.758808
9.76
127.01
55.11
连接点9
80.5
14.53581
14.54
122.66
42.16
连接点10
79.5
34.9998
35
123.76
44.26
连接点11
74
16.54094
16.54
1
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