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管道课程设计说明书
给水设计
一、设计任务
D区城市现状布局不够合理,基础设施较差,公用设施与工业和住宅建设不配套,给水管网简陋,生活用水普及率较低,因此,拟对其总体规划,对各项配套设施进行配套调整,对原供水管网进行彻底改造,按近期规划建立统一给水管网,生活普及率达100%,水厂建于城区西南端。
二、设计资料
(1)生活用水量
aD区近期规划人口为15万;
b生活用水标准100/人·d;
c生活用水普及率按100%考虑;
d职工用水量和淋浴用水量按生产用水量15%计算;
e经济因素f=1考虑楼房为六层最高用水百分数5.88%
(2)工业生产用水量11000m/d,管段工业集中用水量按面积近似计算;
(3)市政用水量按
(1)
(2)两项之和的3%~5%计算;
(4)公建用水量按
(1)
(2)两项之和的5%~15%计算;
(5)未预见用水量按
(1)
(2)(3)(4)之和的15%~25%计算;
(6)水厂自身用水量按
(1)
(2)(3)(4)的5%~10%计算;
(7)该市用水量变化情况可参照供水条件相近的相邻B市逐时用水量曲线,日变化系数约1.32,时变化系数可按B市用水量变化曲线(见附图)算;
三、设计依据
1城市总体规划图
2用水量逐时变化曲线
3室外给水工程设计规范
4给水排水设计手册
5有关的教材与其他工具书
四、设计方案及思路
方案:
为保证城镇的供水安全,减少事故管段对整个管网系统的影响,主要才去环状管网的布置形式布置管道;对周边郊区和未开发或在开发区采用树状管网的布置形式布置管道。
由高向低的大体方向布置管道。
步骤:
(1)按成镇管网布置图,绘制计算草图,对节点和管段顺序编号,并标明管段长度和节点地形标高;
(2)
按最高日最高时用水计算节点流量,并在节点旁引箭头,注明节点流量。
大用户的集中流量也标注在相应节点上。
(3)在管网计算草图上,将最高用水时由二级泵站和水塔供入管网的流量(指对置水塔的管网),沿各管段计算流量预分配,定出各管段的计算流量。
(4)根据所定出的各管计算流量和经济流速,选取各管段的管径。
(5)计算各管段的水头损失h及各个环内的水头损失代数和∑h。
(6)若∑h超过规定值(即出现闭合差△h),须进行管网平差,将预分配的流量进行校正,以使各个环的闭合差达到所规定的允许范围之内。
(7)按控制点要求的最小服务水头和从水泵到控制点管线的总水头损失,求出水塔高度和水泵扬程。
(8)根据管网各节点的压力和地形标高,绘制等水压线和自由水压线图。
思路:
(1)根据现有的D市总体规划和道路平面规划图,布置四个管网,水厂到管网的输水管线采用双管,以保障供水的可靠性,城市规划人口为15万人,属于小型城镇,用户较为集中在城镇中心,则给水管道工程采用统一系统,二郊区则主要工业用地和仓库用地,从经济方面考虑应布置中心地区为环状管网,郊区为树状管网,该市的经济因素按f=1考虑,自由水压按最不利点处为六层楼房计算,即控制点的最小服务水头为28m,生活用水标准为100/人·d,生活用水普及率按100%考虑。
(2)对任一节点来说,流入该节点的流量必须等于流出该节点的流量。
(3)环状管网任一闭合环路内,水流为顺时针方向的各管段水头损失之和应等于水流为逆时针方向的各管段的水头损失之和。
五、设计计算过程
1布置输配水管网,如图1所示
2计算最高日设计用水量,确定最高日最高时用水量
(1)生活用水量
综合生活用水量:
N1——近期规划人口数cap
qd——采用的最高日居民生活用水定额L/(cap·d)
工厂职工用水和淋浴用水量:
∴生活用水量:
工业生产用水量:
Q2=11000(m3/d)
市政有水量:
公建用水量:
未预见用水量:
∴城镇最高日设计用水量:
城镇最高日最高时设计用水量:
3计算管段沿线流量和节点流量
(1)配水干管计算长度:
∑L=17180m
(单侧配水其计算长度按实际长度的一半算,双侧配水管,按实际长度计算)
(2)集中供应工业用水流量:
(2)配水干管比流量
(3)沿线流量计算
管段1~7的沿线流量为:
各管段的沿线流量计算见表1
各管段的沿线流量计算表1
管段编号
管段长度(m)
管段计算长度(m)
长度比流量[L/(s.m)]
沿线流量(L/s)
0—1
800
0—25
875
0—11
875
1—7
875
0.5*875=438
438
12.8772
1—2
1375
1375
1375
40.425
1—12
825
0.5*825=413
413
12.1422
2—8
875
875
875
25.725
2—3
375
375*0.5=188
188
5.5272
3—13
800
800*0.5=400
400
11.76
3—4
625
625*0.5=313
313
9.2022
4—9
875
875
875
25.725
4—5
875
875
875
0.0294
25.725
5—6
625
625*0.5=313
313
9.2022
5—10
875
875*0.5=438
438
12.8772
5—14
850
850
850
24.99
11—12
575
12—13
1875
1875
1875
55.125
12—16
1200
1200*0.5=600
600
17.64
13—14
1600
1600
1600
47.04
13—18
1250
1250
1250
36.75
14—22
500
500
500
14.7
14—15
1000
1000
1000
29.4
16—17
750
0.5*750=225
375
11.025
18—19
850
0.5*850=425
425
12.495
17—18
1125
0.5*1125=563
563
16.5522
18—21
600
0.5*600=300
300
8.82
19—23
575
0.5*575=288
288
8.4672
23—24
625
0.5*625=313
313
9.2022
19—20
725
0.5*725=363
363
10.6722
22—20
750
0.5*750=375
375
11.025
合计
26400
17180
505.092
(4)节点流量计算
工业总面积:
∑w=3187500m2
面积比流量:
各工业去的集中流量分别为:
同理得:
500000
468750
531250
250000
267857.1429
93750
62500
357142.8571
如节点1的节点流量:
节点总流量:
各节点的节点流量计算见表2
各管段节点流量计算表2
节点
连接管道
节点流量(L/s)
集中流量(L/s)
节点总流量(L/s)
0
28
28
1
0—1、1—2
1—7、1—12
0.5*(17.0598+44.1375+9.499)=35.34815
26.25
61.59815
2
1—2、2—3、2—8
0.5*(44.1375+6.0348+28.0875)=39.1299
39.1299
3
2—3、3—4、
3—13
0.5*(6.0348+12.84+10.0473)=14.46105
14.46105
4
3—4、4—9、4—5
0.5*(10.0473+28.0875+28.0875)=33.11115
33.11115
5
4—5、5—10、
5—6、5—14
0.5*(28.0785+10.0473+14.0598+27.285)=39.7353
29.75
69.4853
6
5—6
0.5*10.0473=5.02365
5.02365
7
1—7
0.5*14.0598=7.0299
7.0299
8
2—8
0.5*28.0875=14.04375
14.04375
9
4—9
0.5*28.0875=14.04376
14.04375
10
5—10
0.5*14.0598=7.0299
7.0299
12
12—16、12—13、
12—1
0.5*(60.1875+27.285+9.499)=48.4875
48.48575
13
13—12、3—13、
13—14、13—18
0.5*(60.1875+12.84+51.36+40.125)=82.25625
82.25625
14
14—15、14—22、
5—14、13—14
0.5*(32.1+28.0875+51.36+27.285)=69.41625
69.41625
15
14—15
0.5*32.1=16.05
16.05
16
12—16、16—17
0.5*27.285=13.6425
14
27.6425
17
17—16、17—18、
17—26
0.5*18.0723=9.03615
9.03615
18
18—17、18—19、
18—21、18—13
0.5*(18.0723+9.63+12.0375+40.125)=39.9324
15
54.9324
19
19—20、18—19
19—23
0.5*(9.2448+10.0473+9.2448)=14.26845
5.25
19.51845
20
20—14、19—20
0.5*(10.0473+28.0875)=19.0674
19.0674
21
21—18、21—23
0.5*9.63=4.82
4.82
22
22—14、22—20
0.5*(12.0375+16.05)=14.04375
14.04375
23
23—24、19—23
0.5*(10.0473+9.2448)=9.64605
9.64605
24
23—24
0.5*10.0473=5.02365
3.5
8.52365
25
0—25
31.5
31.5
26
17—26
20
20
合计
173.25
727.8951
将节点流量和集中流量标注相应节点上,如下图1。
5、环状管网平差
(1)流量初次分配
根据管网布置和用水情况,拟定各管段的流向,按每一节点满足连续性方程的条件,初步分配管段流量。
分配结果见下图2.
(2)确定管径和水头损失
由各管段分配流量,查铸铁管水力计算表,参照经济流速,选出管径。
然后求出各管段的1000i,按照h=il,计算出各管段的水头损失、其初步分配结果见表6.
(3)管网平差
计算各环闭合差Δhk;
环Ⅰ:
ΔhI=h2-4+h4-6+h6-8+h8-19+h18-19+h17-18+h2-17
=-2.57-4.24-1.88-3.81+4.30+6.96+3.39
=2.16m
同理:
ΔhⅡ=-0.56m,ΔhⅢ=-3.43m,ΔhⅣ=-3.69m
由上述计算结果,环Ⅱ、环Ⅲ、环Ⅳ闭合差均为逆时针方向,把这三个环组成一个大环平差,详细结果见表7。
初步分配表6
环号
管段
管长(m)
管径(mm)
q(L/s)
1000i
h(m)
︳Sq︳
Ⅰ
2-4
650
600
-390.8
3.95
-2.57
0.007
4-6
1350
600
-347.4
3.14
-4.24
0.012
6-8
300
500
-303.8
6.27
-1.88
0.006
8-19
825
350
-100
4.62
-3.81
0.038
18-19
1100
300
60.5
3.91
4.30
0.071
17-18
1250
450
216.6
5.57
6.96
0.032
2-17
850
500
241.6
3.99
3.39
0.014
∑
2.16
0.180
Ⅱ
8-9
624
450
-184.5
4.09
-2.55
0.014
9-11
875
400
-144.1
4.67
-4.09
0.028
11-14
300
350
-84.1
3.35
-1.01
0.012
14-20
550
300
-56.4
3.44
-1.89
0.034
19-20
1500
300
56.4
3.44
5.16
0.091
8-19
825
350
100
4.62
3.81
0.038
∑
-0.56
0.217
Ⅲ
19-20
1500
300
-56.4
3.44
-5.16
0.091
20-24
500
300
-62
4.12
-2.06
0.033
24-31
750
250
-38
4.23
-3.17
0.083
30-31
750
200
-20.9
4.24
-3.18
0.152
29-30
876
200
20.9
4.24
3.71
0.178
19-29
1250
250
42.4
5.14
6.43
0.152
∑
-3.43
0.690
Ⅳ
18-19
1100
300
-60.5
3.91
-4.30
0.071
19-29
1250
250
-42.4
5.14
-6.43
0.152
28-29
500
250
30
2.75
1.38
0.046
27-28
550
300
52.6
3.02
1.66
0.032
23-27
500
350
85
3.42
1.71
0.020
18-23
650
400
123.8
3.52
2.29
0.018
∑
-3.69
0.339
Ⅱ-Ⅳ校正表7
管段
q(L/s)
1000i
h(m)
︳Sq︳
q(L/s)
1000i
h(m)
︳Sq︳
8-9
-184.5
4.09
-2.55
0.014
-184.5+5.1=-179.4
3.90
-2.43
0.014
9-11
-144.1
4.67
-4.09
0.028
-144.1+5.1=-139
4.34
-3.80
0.027
11-14
-84.1
3.35
-1.01
0.012
-84.1+5.1=-79
2.99
-0.90
0.011
14-20
-56.4
3.44
-1.89
0.034
-56.4+5.1=-51.3
2.89
-1.59
0.031
20-24
-62
4.12
-2.06
0.033
-62+5.1=-56.9
3.52
-1.76
0.031
24-31
-38
4.23
-3.17
0.083
-38+5.1=-32.9
3.26
-2.45
0.074
30-31
-20.9
4.24
-3.18
0.152
-20.9+5.1=-15.8
2.55
-1.91
0.121
29-30
20.9
4.24
3.71
0.178
20.9+5.1=26
6.44
5.64
0.217
28-29
30
2.75
1.38
0.046
30+5.1=35.1
3.65
1.83
0.052
27-28
52.6
3.02
1.66
0.032
52.6+5.1=57.7
3.62
1.99
0.035
23-27
85
3.42
1.71
0.020
85+5.1=90.1
3.80
1.90
0.021
18-23
123.8
3.52
2.29
0.018
123.8+5.1=158.9
3.82
2.48
0.019
18-19
-60.5
3.91
-4.30
0.071
-60.5+5.1=-55.4
3.33
-3.66
0.066
8-19
100
4.62
3.81
0.038
100+5.1=105.1
5.12
4.22
0.040
∑
-7.68
0.759
∑
-0.43
0.760
计算ΔhⅡ-Ⅳ=-7.68m,按
得校正流量
=5.1L/s。
将校正流量加到大环各管段流量上,环Ⅰ与大环公共管段减去校正流量。
第一次校正结果见表8。
由第一次校正结果,得知ΔhⅣ=-1.89m,数值较大。
因此,对该环进行校正。
同理,得出第二次校正结果,见表9。
由第二次校正结果,知ΔhI=0.82m,ΔhⅡ=0.67m,
ΔhⅢ=0.11m,ΔhⅣ=-0.28m。
因此,将环Ⅰ、环Ⅱ组成一个大环,对该两环的管段流量进行校正。
见表10.
第一次校正表8
第二次校正表9
环号
管段
q(L/s)
1000i
h(m)
︳Sq︳
q(L/s)
1000i
h(m)
︳Sq︳
Ⅰ
2-4
-390.8
3.95
-2.57
0.007
-390.8
3.95
-2.57
0.007
4-6
-347.4
3.14
-4.24
0.012
-347.4
3.14
-4.24
0.012
6-8
-303.8
6.27
-1.88
0.006
-303.8
6.27
-1.88
0.006
8-19
-105.1
5.12
-4.22
0.040
-105.1
5.12
-4.22
0.040
18-19
55.4
3.33
3.66
0.066
52.7
3.07
3.38
0.064
17-18
216.6
5.57
6.96
0.032
216.6
5.57
6.96
0.032
2-17
241.6
3.99
3.39
0.014
241.6
3.99
3.39
0.014
∑
1.11
0.177
∑
0.82
0.175
Ⅱ
8-9
-179.4
3.90
-2.43
0.014
-179.4
3.90
-2.43
0.014
9-11
-139
4.34
-3.80
0.027
-139
4.34
-3.80
0.027
11-14
-79
2.99
-0.90
0.011
-79
2.99
-0.90
0.011
14-20
-51.3
2.89
-1.59
0.031
-51.3
2.89
-1.59
0.031
19-20
56.4
3.44
5.16
0.091
56.4
3.44
5.16
0.091
8-19
105.1
5.12
4.22
0.040
105.1
5.12
4.22
0.040
∑
0.67
0.215
∑
0.67
0.215
Ⅲ
19-20
-56.4
3.44
-5.16
0.091
-56.4
3.44
-5.16
0.091
20-24
-56.9
3.52
-1.76
0.031
-56.9
3.52
-1.76
0.031
24-31
-32.9
3.26
-2.45
0.074
-32.9
3.26
-2.45
0.074
30-31
-15.8
2.55
-1.91
0.121
-15.8
2.55
-1.91
0.121
29-30
26
6.44
5.64
0.217
26
6.44
5.64
0.217
19-29
42.4
5.14
6.43
0.152
39.7
4.60
5.75
0.145
∑
0.79
0.686
∑
0.11
0.680
Ⅳ
18-19
-55.4
3.33
-3.66
0.066
-52.70
3.07
-3.38
0.064
19-29
-42.4
5.14
-6.43
0.152
-39.70
4.6
-5.75
0.145
28-29
35.1
3.65
1.83
0.052
37.80
4.21
2.11
0.056
27-28
57.7
3.62
1.99
0.035
60.40
3.91
2.15
0.036
23-27
90.1
3.80
1.90
0.021
92.80
4.04
2.02
0.022
18-23
128.9
3.82
2.48
0.019
131.60
3.95
2.57
0.020
∑
-1.89
0.345
∑
-0.28
0.341
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