给水排水管路设计给水部分Word文件下载.docx
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Q4=0。
④未预见水量和管网漏失水量:
Q5=(15%--25%)×
(Q1+Q2+Q3+Q4),这里取20%,则Q5=20%×
(24000+3000)m3/d=5400m3/d。
⑤消防用水量:
根据《建筑设计防火规范》该城市消防用水量定额为35L/s,同时火灾次数为2次。
故城市消防用水量为:
Q6=35×
2=70L/s
所以:
最高日设计用水量为:
Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=24000+3000+0+5400=32400m3/d。
取Qd=33000m3/d
2、最高日用水量变化情况
城市生活用水量变化情况如下表:
时间
0~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6~7
7~8
8~9
9~10
10~11
11~12
用水量
1.10
0.70
0.90
1.30
3.91
6.61
5.84
7.04
6.69
7.17
7.31
12~13
13~14
14~15
15~16
16~17
17~18
18~19
19~20
20~21
21~22
22~23
23~24
6.62
5.23
3.59
4.76
4.24
5.99
6.97
5.66
3.05
2.01
1.42
0.79
根据“用水量计算表”绘制最大日用水量变化曲线(见下图)
3、最高日最高时设计用水量
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:
第一级从21时到5时,供水量为1.16%,第二级从5时到21时,供水量为5.67%,最高日泵站总的供水量为:
1.16%×
8+5.67%×
16=100%,从表中可以得知,城市最高日用水有两个高峰:
一是早上8:
00--12:
00,一是下午17:
00--20:
00,最高时用水量是在上午11:
00,为全天的7.31%。
则时变化系数为Kh=7.31%/4.17%=1.75.
故,最高日最高时用水量为:
Qh=Kh×
Qd/86.4=1.75×
33000/86.4=668.4L/s。
4、计算二泵房、水塔、管网设计流量
由最高日设计用水量为33000m3/d,且管网中设置有水塔,则:
二泵房的设计供水流量为:
33000×
5.67%×
1000/3600=519.75L/s。
水塔的设计供水流量为:
(7.31%-5.67%)×
1000/3600=150.3L/s。
5、计算清水池设计容积和水塔设计容积
由用水量变化曲线与分级供水线求得清水池与水塔的调剂容积,如下表:
清水池与水塔调节容积计算
给水处理供水量(%)
二级(供水)泵站供水量(%)
清水池调节容积计算设置水塔(%)
水塔调节容积计算(%)
设置水塔
不设水塔
(1)
(2)
(3)
(4)
(2)-(3)
∑
(3)-(4)
0-1
4.17
1.16
3.01
0.06
1–2
6.02
0.46
0.52
2–3
4.16
3.00
9.02
0.26
0.78
3–4
12.03
0.84
4–5
15.04
-0.14
5–6
5.67
-1.51
13.53
1.76
2.46
6–7
-1.50
-0.94
1.52
7–8
10.53
-0.17
1.35
8–9
-1.37
-0.02
9–10
7.52
-1.02
-1.04
10–11
-2.54
11–12
4.51
-1.64
-4.18
12–13
-0.95
-5.13
13-14
1.51
0.44
-4.69
14-15
0.00
2.08
-2.61
15-16
0.91
-1.70
16-17
-3.00
1.43
-0.27
17-18
-4.51
-0.32
-0.59
18-19
-6.01
-1.30
-1.89
19-20
-7.51
0.01
-1.88
20-21
-9.02
2.62
0.74
21-22
-0.85
-0.11
22-23
-0.26
-0.37
23-24
0.37
合计
100.0
100.00
调节容积=24.06
调节容积=7.59
清水池中除了储存调节用水外还存放消防用水,则清水池有效容积W为:
W=W1+W2+W3+W4
其中:
W-清水池总容积m3;
W1-调节容积;
m3;
W2-消防储水量m3,按2小时火灾延续时间计算;
W3-水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水,取最高日用水量的10%计算,W4-安全贮量按W1+W2+W3取整后计算。
在缺乏资料时,一般清水池设计容积可按最高日用水量的10%--20%计算,这里取15%。
故本次设计的清水池容积为:
W=33000×
15%=4950m3
水塔除了贮存调节容积用水量以外,还需贮存室内消防用水量,因此,水塔设计有效容积为:
W=W1+W2
其中:
W1--水塔调节容积
W2--室内消防贮备水量,按10分钟室内消防用水量计算。
在缺乏资料时,一般水塔容积可按最高日用水量的2.5%--3%至5%--6%计算,城市用水量最大时取低值。
这里取5%,故水塔设计容积为W=33000×
5%=1650m3
四、管材的选择
选择陶土管道作为输水管道(Cw=110)
五、管网水力计算
1、①集中用水量
集中用水量主要为工厂的生产用水量和职工生活用水量,当工人淋浴时间与最大时供水重合时淋浴用水也应该计入集中用水量,否则不计入集中用水量。
从城市资料用水量变化情况表中可知:
最大时集中用水量为甲企业的总用水量3000m3/d=34.72L/s。
②节点流量计算
由管网定线草图得各管段长度和配水长度,如下表:
管段编号
1
2
3
4
5
6
7
管段长度(m)
500
1000
750
配水长度(m)
375
8
9
10
11
12
13
14
200
③比流量的计算:
ql=(Qh-∑qi)/∑L=(668.4-34.72)/(500×
4+375×
4+750×
2+1000×
2)=0.091L/s
Qh——为最高日最大时用水量L/s
∑qi——为大用户集中流量L/s
∑L——管网总的有效长度m。
沿线流量计算:
qi-j=qsLi-jLi-j—有效长度(m);
ql—比流量。
计算见下表:
最高时管段沿线流量分配与节点设计流量
管段或者节点标号
管段配水长度(m)
管段沿线流量(L/s)
节点设计流量(L/s)
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量
-
519.75
-519.75
45.5
39.82
79.63
34.13
31.15
68.26
97.90
159.26
124.60
91.0
34.72
114.35
62.30
123.72
44.50
150.3
-120.00
7000
623.00
637.06
670.05
④初分配流量:
下图所示
2、确定管径、水头损失及流速
管径与设计流量的关系:
q=Av=πD2v/4;
D=(4q/πv)1/2
公式中:
D—管段管径,m;
q—管段计算流量,m3/s;
A—管段过水断面面积,m2
v—设计流速,m/s;
根据规范,最大设计流速不应超过2.5~3.0m/s,最小设计流速不得小于0.6m/s。
经济流速的选取要求如下表:
管径(mm)
平均经济流速(m/s)
管径
100~400
0.6~0.9
≥400
0.9~1.4
由初分配流量图得知,管段经济流速的选取见下表的三行,其中管段【1】【2】【4】【5】【7】【13】【14】由于设计流量大,则采用较高经济流速;
管段【11】虽然流量不太大,但它与供水方向垂直,对电费影响较小,可以采用较高经济流速;
【3】【8】管段设计流量中等,采用中等经济流速;
【4】【6】【9】【10】管段设计流量很小,故采用较小的经济流速;
【6】管段很特殊,考虑到水塔转输流量必须经过此管段,所以直接选取200mm管径。
管段【1】和【14】均为输水管,为了提高供水可靠性,采用并列双管,根据经济流速计算出管径后,按就近原则选取标准管径。
设计流量L/s
239.97
54.25
106.09
14.43
137.34
54.17
23.00
20.00
44.03
16.82
66.45
经济流速m/s
1.2
1.1
0.8
0.6
0.9
1.0
计算管径mm
742
527
294
351
---
399
293
220
206
250
164
291
417
设计管径mm
700×
300
400
400×
3、管网平差计算
4、计算各节点水压和自由水头
(1)、设计工况水力分析
为了满足水力分析前提条件,将管段【1】暂时删除,其管段流量并列到节点
(2)上得Q2=—519.75+39.82=—479.93(L/s)。
同时,假定节点(4)为控制点,其节点水头为服务水头,即H9=0+28=28m。
水力分析采用海曾-威廉公式计算水头损失,Cw=110。
数据结果见下表:
管段或节点编号
管段流量L/s
247.20
56.68
232.71
110.90
18.59
124.57
58.04
28.52
18.17
37.72
11.30
72.76
管内流速m/s
1.26
1.19
0.88
0.59
0.99
0.82
0.36
1.03
管段压降m
3.89
3.06
2.61
1.96
2.10
3.24
3.19
4.63
0.28
7.77
1.11
4.85
节点水头m
139.00
140.43
142.24
136.86
134.70
139.94
134.90
132.60
136.51
28.82
地面标高m
105.4
106.5
107.3
105.8
106.7
107.6
107.8
137.02
自由水头m
33.67
33.93
34.94
31.06
28.00
32.34
29.10
25.90
27.71
(2)、控制点与各节点节点水头的确定
在水头分析时,假定节点(4)为控制点,但经过水力分析后,比较节点水头与服务水头,或比较节点自由水压与要求水压,可见节点(9)和(10)的用水压力要求不能满足,说明节点(4)不是真正的控制点。
比较按假定控制点确定的节点与服务水头,可以得到各节点供应差额,差额最大的节点就是用水压力最难满足的节点。
由表格数据得最大差额为2.10m,所有节点水头加上此值,可使用水压要求全部得到满足,而管段压降未变,能量方程组仍满足,自由水压也应同时加上此值。
计算过程见下表:
节点编号
25.90
服务水头m
供应差额
-5.67
-5.93
-6.94
-3.06
0.0
-4.34
0.09
节点水头调整
地面标高
自由水头
35.77
36.03
37.04
33.16
30.10
34.44
31.20
29.81
5、管网实际水头如图所示
6、泵站扬程与水塔高度设计
(1)在完成设计工况水力分析以后,泵站扬程直接可以根据其所在的管段水利特性确定。
即可由下式计算得到:
Hpi=(Hti-HFi)+kqin*li/Dim
式中:
Hpi-----泵站扬程,
HFi--------管段起端节点水头,
Hti-------管段末端节点水头,
kqin*li/Dim---------总水头损失
式中取节点
(1)水头H=10m
故有上述数据计算得泵站扬程为:
Hpi=(H2-H1)+10.67×
(q1/2)1.85×
l1/(Cw1.852×
D14.87)
=(35.77—10)+10.67×
(0.5197÷
2)1.852×
500/(1101.852×
0.74.87)=26.20m.
为了选泵,估计泵站内部水头损失。
一般水泵吸水管道设计流速为1.2--2.0m/s,局部阻力系数可按5.0--8.0考虑,沿程损失较小,可以忽略。
则泵站内部水头损失约为:
Hpm1=8.0×
2.02/2×
9.81=1.63m
则泵站扬程为Hp=26.20+1.63=27.8m.
(2)水塔高度
设水塔所在节点水头为Hj,地面标高为Zj,
即水塔高度为:
Htj=Hj-Zj=28.82-0=28.82m.
六、校核水力计算
(1)消防时管网核算
该城区同一时间火灾次数为两次,一次灭火用水量为35L/s。
从安全和经济角度来考虑,失火点一个放在控制点9.另一个放在离泵站较远且靠近企业甲的节点7。
消防时除节点7、9附加35L/s的消防流量外,其余各节点的流量与最高时相同。
消防时管网所需总流量519.75+70=589.75L/s。
其核算结果如下:
从表格中可以看出,管网各节点的实际自由水压都满足H>
10m
(98k
).符合消防要求。
(2)事故时管网核算
设8~9管段损坏需关闭检修,按事故时流量降落比R=70%及设计水压进行核算。
管网各节点流量按最高时各节点流量的70%计算,而企业甲流量按100%计算。
事故时,管道各节点水头基本上都符合要求,(9)(10)水头虽都低于28m,但水头都与28m相差不大,可以增加平行主干管条数或埋设双管,也可以从技术上采取措施,如加强当地给水管理部门的检修力量,缩短损坏的管道的修复时间;
重要的和不允许断水的用户,可以采取储备用水的保障措施。
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