给水排水课程设计计算22范文.docx
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给水排水课程设计计算22范文
第二部分计算说明书
一、给水管道部分:
(一)用水量计算(按近期进行计算)
1.居民区最高日最高时用水量计算
该县城为我国西北地区一小县城,城内有工厂数家及部分公共建筑。
由cad图可以计算出市区面积为76.5公顷。
居民区居住人口在规划期内近期按600人/平方公里。
根据《室外给水设计规范》GB50013-2006按近期200L/(cap·d)计算近期的用水量,综合生活用水量时变化系数kh为1.5,给水普及率为近期85%,。
则:
1.最高日综合生活用水量为:
Q1=(q1iN1i)/1000*fi(m3/d)
式中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人口数(cap)。
Fi:
给水普及率
Q1=(200*400*76.5/1000)*85%=7803(m3/d)
2.工业企业最高日生产用水量为:
工厂作为集中流量,根据所提供的最高日平均流量及工作班次,时变化系数,确定:
近期单位最高日最高时用水量约为Q2=353.48(m3/h)
远期单位最高日最高时用水量约为Q2'=476.15(m3/h)
序号
用水单位名称
近期用水量
(m3/d)
远期用水量
(m3/d)
每日班次
时变化系数
最高日最高时用水量
(m3/h)
生产
生活
生产
生活
近期
远期
1
化肥厂
400
25
500
35
2
1.8
47.81
60.19
2
磷肥厂
350
25
450
40
2
1.4
32.81
42.88
3
化工厂
400
30
500
50
3
1.5
26.88
34.38
4
发电厂
500
30
550
45
3
1.7
37.54
42.15
5
橡胶厂
200
35
300
45
2
1.3
19.09
28.03
6
陶瓷厂
250
30
350
50
1
1.3
45.50
65.00
7
汽修厂
300
35
400
45
2
1.9
39.78
52.84
8
水泵厂
200
20
350
35
3
1.2
11.00
19.25
9
仪表厂
200
20
300
35
1
2
55.00
83.75
10
洗煤厂
400
35
500
45
2
1.4
38.06
47.69
11
∑
略
略
略
略
略
略
353.48
476.15
3.市政用水量
浇洒道路和绿化用水量按以下公式计算:
Q3=(q3aN3a+q3bN3b)/1000(m3/d)
上式中q3a:
城市叫浇洒道路用水量定额[L/(m2*d)];
q3b:
城市绿化用水量定额[L/(m2*d)];
N3a:
城市最高日浇洒道路面积(m2);
N3b:
城市最高日绿化用水面积(m2);
已知浇洒道路面积约为30万m2,绿地面积约为100万m2。
根据《室外给水设计规范》浇洒道路面积以2.0L/(m2*d)计算,绿化面积以2.0L/(m2*d)计算。
则
Q3=((2.0*30*10000+2.0*100*10000)/1000)/24=108.33(m3/h)
4.管网漏损水量
根据《室外给水设计规范》管网漏损水量按照(居民区最高日最高时用水量+工业企业最高日最高时用水量+市政用水量)的10%计算,即:
近期:
Q4=(Q1+Q2+Q3)*10%=(202.37+353.48+108.33)*10%=66.42(m3/h)
Q4'=(Q1'+Q2'+Q3)*10%=(527.47+476.15+108.33)*10%=111.2(m3/h)
5.未预见水量
根据《室外给水设计规范》未预见水量按照(居民区最高日最高时用水量+工业企业最高日最高时用水量+市政用水量+管网漏损水量)的10%计算。
即:
近期:
Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)*10%=(202.37+353.48+108.33+66.42)*10%=73.06(m3/h)
Q5'=(Q1'+Q2'+Q3+Q4')*10%=(527.47+476.15+108.33+111.2)*10%=122.32(m3/h)
6.消防用水量
按照公式Q6=q6*f6(L/S)
上式中q6:
消防用水量定额(L/S)
f6:
同时火灾次数
根据规范查得消防用水量定额:
近期约为15(L/S),远期约为25(L/S)。
根据规范查得同一时间内的火灾次数:
近期约为1次,远期约为2次。
则可计算:
近期:
Q6=q6*f6=15*1=15(L/S)
远期:
Q6=q6*f6=15*2=30(L/S)
7.最高日最高时设计用水量:
近期:
Q7=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=(202.37+353.48+108.33+66.42+73.06)=803.66(m3/h)
远期:
Q7'=(Q1'+Q2'+Q3+Q4'+Q5')=(527.47+476.15+108.33+111.2+122.32)=1345.47(m3/h)
8.最高日最高时水厂供水量
近期:
Q8=Q7*70%=803.66*70%=562.56(m3/h)=156.27(L/S)
远期:
Q8'=Q7’*70%=1345.47*70%=941.83(m3/h)=261.62(L/S)
9.最高日最高时水塔(高位水池)供水量
近期:
Q9=Q7*30%=241.1(m3/h)=66.97(L/S)
远期:
Q9'=Q7’*30%=403.64(m3/h)=112.12(L/S)
(二)选择给水系统进行管网及其输水管定线
1.弄清县城平面图,地形,水体,街坊布置情况。
2.采用水厂与高位水池联合供水方式。
3.进行管网及输水管定线,对管段,节点进行编号。
绘制管网总平面布置图。
4.管段配水长度确定原则为:
两侧无用水的输水管,配水长度为零;单侧用水管段的配水长度取其实际长度的50%,两侧全部配水的管段配水长度等于实际长度。
经过测量此城区给水管段的配水长度约为4238.07m。
计算长度比流量:
ql=((Q7'-Q2')*1000/3600)/∑L[L/(s*m)]即:
ql=(1345.47*1000/3600-476.15*1000/3600)/4238.07=0.05698[L/(s*m)]
(三)计算最高日最高时工况下的节点流量、管段设计流量、初步确定管段直径
最高日最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算
管断或节点编号
管段配水长度(m)
管段沿线流量(l/s)
节点设计流量计算(l/s)
集中流量
沿线流量
供水流量
节点流量
1
0.00
0.00
0.00
261.62
-261.62
2
179.65
10.24
26.59
5.12
31.71
3
160.25
9.13
13.25
23.89
37.14
4
80.98
4.61
15.72
15.72
5
100.18
5.71
18.06
17.97
36.03
6
176.35
10.05
7.79
17.62
25.41
7
209.40
11.93
15.18
15.18
8
323.05
18.41
9.55
15.17
24.72
9
209.70
11.95
16.72
17.98
34.70
10
245.40
13.98
7.88
7.88
11
163.50
9.32
5.16
5.16
12
325.85
18.57
6.87
6.87
13
225.95
12.87
15.35
15.35
14
272.95
15.55
23.26
13.38
36.64
15
245.55
13.99
11.71
10.83
22.54
16
272.80
15.54
2.32
2.32
17
141.48
8.06
6.95
6.95
18
124.55
7.10
5.35
24.85
30.20
19
344.95
19.62
4.44
4.44
20
35.70
2.03
14.76
14.76
21
45.73
2.61
0.00
112.12
-112.12
22
198.00
11.28
23
156.10
8.89
24
0.00
0.00
合计
4238.07
241.49
132.28
241.46
373.74
0.02
课程设计管径计算
管段编号
1
2
3
4
5
6
7
8
设计流量(l/s)
261.62
229.91
64.25
57.38
52.22
44.34
23.75
0.97
经济流速(m/s)
1.2
1
0.9
0.9
0.9
0.9
0.7
0.2
计算管径(m)
0.53
0.54
0.30
0.28
0.27
0.25
0.21
0.07
设计管径(mm)
500*2
500
300
300
300
250
250
70
管段编号
9
10
11
12
13
14
15
16
设计流量(l/s)
16.15
14.11
55.67
48.53
64.25
64.25
9.61
5.15
经济流速(m/s)
0.6
0.6
0.9
0.7
0.9
0.8
0.6
0.6
计算管径(m)
0.19
0.17
0.28
0.30
0.30
0.32
0.14
0.10
设计管径(mm)
200
200
250
300
300
300
100
100
管段编号
17
18
19
20
21
22
23
24
设计流量(l/s)
68.95
48.45
11.81
10.73
13.05
20
4.44
112.12
经济流速(m/s)
0.9
0.8
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
1.1
计算管径(m)
0.31
0.28
0.16
0.15
0.17
0.21
0.10
0.36
设计管径(mm)
300
300
150
150
150
200
100
300*2
(四)进行最高日最高时管网平差计算
1.选择哈代——克罗斯法进行管网平差计算,见下表:
平差结果如下:
平差计算
环号
管段编号
q(l/s)
h(m)
1
15
8.09
4.3
-16
-6.67
-3.34
18
44.18
0.48
19
7.54
0.74
-20
-15
-0.54
-21
-17.32
-0.91
-22
-24.27
-0.91
Σ
-0.18
2
12
42.69
0.59
13
58.41
0.73
17
66.2
0.15
16
6.67
3.34
-15
-8.09
-4.3
-14
-66
-1.11
Σ
0.4
3
3
67.34
0.67
4
60.47
0.56
5
55.31
0.59
6
47.43
1.88
-10
-11.64
-0.29
-11
-52.58
-2.11
-12
-42.69
-0.59
-13
-58.41
-0.73
Σ
-0.02
4
7
24.46
0.66
-8
-0.38
-0.11
-9
-15.46
-0.83
10
11.64
0.29
Σ
0.01
各管段实际流量、水头损失、管段流速及其各节点压力水头、自由水压。
为满足水里分析前提条件,将管段【1】暂时删除,其管段流量并到节点
(2)上,得Q2=-261.62+31.71=-229.61(L/S)。
同时,假定节点(15)为控制点。
其接点水头等于服务水头,即H15=28(m),水力分析计算见下表:
设计工况水力计算
管段或节点编号
2
3
4
5
6
7
8
23
管段流量(L/S)
229.91
67.34
60.47
55.31
47.46
24.46
0.38
4.44
管内流速(m/s)
1.17
0.91
0.81
0.74
0.9
0.48
0.1
0.56
管段压降(m)
0.61
0.67
0.56
0.59
1.88
0.66
0.11
0.9
节点水头(m)
64.98
64.37
63.64
63.05
60.94
60.11
60
——
地面标高(m)
31.5
32.4
33.4
34.9
34
34.2
31.8
——
自由水压(m)
33.48
31.97
30.24
28.15
26.94
25.91
28.2
——
管段或节点编号
9
10
11
12
13
14
15
24
管段流量(L/S)
15.46
11.64
52.58
42.69
58.41
66
8.09
112.12
管内流速(m/s)
0.51
0.45
1.13
0.69
0.91
0.91
1.22
1.58
管段压降(m)
0.83
0.29
2.11
0.59
0.73
1.11
4.3
3.58
节点水头(m)
60.66
62.54
63.13
63.69
62.12
61.64
60.9
——
地面标高(m)
32.3
32.4
32.1
32
35.2
34.8
32.9
——
自由水压(m)
28.36
30.14
31.03
31.69
26.92
26.84
28
——
管段或节点编号
16
17
18
19
20
21
22
管段流量(L/S)
6.67
66.2
44.18
7.54
15
17.32
24.27
管内流速(m/s)
0.85
0.98
0.69
0.67
0.61
0.74
0.64
管段压降(m)
3.34
0.15
0.48
0.74
0.54
0.91
0.91
节点水头(m)
61.44
62.35
63.26
62.36
58.96
64.48
——
地面标高(m)
32.6
32.2
32.4
31.3
33.6
66
——
自由水压(m)
28.84
30.15
30.86
31.06
25.36
——
——
在水力分析是假定节点(15)为控制点,但在水力分析后比较自由水压与服务水压,节点(6)、(7)、(13)、(14)和(20)的用水压力要求不能满足。
所以,节点(15)不是真正的控制点。
比较按假定控制点确定的自由水压与服务水压,可以得到各节点的供压差额,差额最大的节点就是用水压力最不能满足的节点。
本题即为节点(20)。
最大差额为2.64,所以自由水压加上此值,可使用水压力要求全部得到满足。
而管段压降未变,能量方程组仍然得到满足。
计算过程见下表:
控制点确定与节点水头调整
节点编号
2
3
4
5
6
7
8
自由水头(m)
33.48
31.97
30.24
28.15
26.94
25.91
28.2
服务水头(m)
28
28
28
28
28
28
28
供压差额(m)
-5.48
-3.97
-2.24
-0.15
1.06
2.09
-0.2
自由水压(m)
36.12
34.61
32.88
30.79
29.58
28.55
30.84
节点编号
9
10
11
12
13
14
15
自由水头(m)
28.36
30.14
31.03
31.69
26.92
26.84
28
服务水头(m)
28
28
28
28
28
28
28
供压差额(m)
-0.36
-2.14
-3.03
-3.69
1.08
1.16
0
自由水压(m)
31
32.78
33.67
34.33
29.56
29.48
30.64
节点编号
16
17
18
19
20
21
1
自由水头(m)
28.84
30.15
30.86
31.06
25.36
——
——
服务水头(m)
28
28
28
28
28
——
——
供压差额(m)
-0.84
-2.15
-2.86
-3.06
2.64
——
——
自由水压(m)
31.48
32.79
33.5
33.7
28
——
——
2.确定泵站扬程及其水塔高度,确定水泵型号及其台数。
(清水池水位=其所在地地面标高-1.0m,二级泵站按两级供水)
有下列公式:
hpi=(HTi-HFi)+(hfi+hmi)(m)
节点
(1)为清水池,其最低水位标高HF1=31.6-1.0=30.6m。
即节点
(1)的水头为HF1=30.6m。
节点
(2)的节点水头为HT1=67.62m。
管段[1]的长度L1=28.2m。
即hp1=(HT1-HF1)+(10.67*(q/2)1.852)/(Cw1.852*D14.87)*L1=(67.62-30.6)+(10.67*(0.26162/2)1.852)/(1101.852*0.54.87)*28.2=37.05m
为了选泵,估计泵站内部水头损失。
一般水泵吸压水管道设计流速约为1.2~2.0m/s,局部阻力系数可按5.0~8.0考虑,沿程水头损失较小,可以忽略不计。
则泵站内部水头损失约为hpm1=8.0*2.02/(2*9.81)=1.63m
则水泵的扬程应为:
Hp=37.05+1.63=38.68m,取39m;
按两台泵并联工作考虑(2用1备),单台水泵的流量为:
Qp=261.62/2=130.81(l/s)=470.92(t/h),取471t/h。
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(m)
Hj=67.12m,Zj=66m则HTj=Hj-Zj=1.12m。
3.绘制管网平面结果图,图上注明各管段集节点主要水力参数。
(五)管网校核
1.消防时校核
1)确定火灾发生的次数和位置;
根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006得人数在4.44万人同一时间内的火灾次数为2次,一次灭火用水量约为25(L/s)。
其中一处在(20)号节点,另一处在(8)号节点。
2)火灾流量由二级泵站和水塔供给;
选择哈代——克罗斯法进行管网平差计算,见下表:
消防校核结果如下:
管网平差计算结果
环号
管段编号
s
he(m)
平差
q(L/s)
h(m)
s︱q︱0.852
1
15
32184.40
0.00
20.83
24.77
1188.95
-16
35756.07
0.00
-18.93
-23.05
1217.55
18
154.99
0.00
43.88
0.47
10.80
19
6276.20
0.00
7.24
0.68
94.28
-20
1299.09
0.00
-15.30
-0.56
36.89
-21
1663.89
0.00
-17.62
-0.94
53.29
-22
887.47
0.00
-24.57
-0.93
37.73
0.44
2639.49
2
12
202.74
0.00
40.48
0.53
13.19
13
140.58
0.00
56.20
0.68
12.10
17
176.05
0.00
78.16
1.57
20.07
16
35756.07
0.00
19.02
23.26
1222.62
-15
32184.40
0.00
-20.74
-24.56
1184.45
-14
169.83
0.00
-79.04
-1.54
19.54
-0.07
2471.97
3
3
99.71
0.00
79.43
0.92
11.52
4
100.76
0.00
72.56
0.78
10.78
5
124.66
0.00
67.40
0.84
12.52
6
533.26
0.00
59.52
2.87
48.19
-10
1099.93
0.00
-22.99
-1.02
44.19
-11
494.41
0.00
-65.49
-3.17
48.47
-12
202.74
0.00
-40.48
-0.53
13.19
-13
140.58
0.00
-56.20
-0.68
12.10
0.00
200.96
4
7
633.20
0.00
47.89
2.28
47.55
-8
.93
0.00
-1.95
-2.30
1179.90
-9
1879.83
0.00
-17.03
-1.00
58.49
10
1099.93
0.00
22.99
1.02
44.19
0.00
1330.13
5
1
138.90
39.00
167.26
-33.94
30.27
2
9.29
0.00
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