1、第第6 6章章 给水管网工程设计（重点）给水管网工程设计（重点）给水管网工程设计的内容：1、设计用水量，水量调节与设计流量的计算2、进行管段设计，确定管段直径3、设计工况水力分析4、泵站扬程与水塔高度计算5、非设计工况水力校核6、绘制施工图。6.1 设计用水量及其调节计算设计用水量及其调节计算6.1.1 最高日设计用水量计算最高日设计用水量计算一、最高日设计用水定额一、最高日设计用水定额1、居民生活用水由N（城市人口）、q（生活用水定额）及f（城市给水普及率）确定。其中：q一般可参照室外给水设计规范，见附表1。2、工业企业生产用水和生活用水（1）生产用水预测方法有3种：根据以前资料，工业用水增
2、长率推水量根据单位工业产值的用水量计算根据单位产值用水量，用水重复利用率计算。用水指标：一般以万元产值用水量表示（m3/万元）或单位产品或每台设备每天用水量表示（m3/产量单位，m3/生产设备单位d）。（2）生活用水及淋浴用水其定额按工业企业设计卫生标准生活用水量定额：一般车间每人每班25L 高温车间每人每班35L沐浴用水定额：高温车间每人每班25L 一般车间每人每班40L 3、消防用水消防用水量、水压和火灾时间应按建筑设计防火规范和高层民用建筑设计防火规范，见附表3，4，54、其它用水绿化和市政浇洒道路浇洒绿地用水定额：1.02.0L/m2，每日两次绿化用水量定额：1.54.0L/m2.d5
3、、未预见水量和管网漏失水量按照最高日用水量的1525二、最高日生活用水量计算指设计年限内给水系统所供应的全部用水。包括：1、居住区综合生活用水2、工业企业生产用水和职工生活用水3、消防用水4、浇洒道路和绿地用水5、管网漏失水量和未预见水量注意：不包括工业自备水源水量消防用水量不累计到设计总用水量中，仅作为设计校核。1、城市最高日生活用水量用水普及率用水普及率城市规划人口；城市规划人口；：计划用水人口数：计划用水人口数；最高日生活用水量定额最高日生活用水量定额:,),()./(:),/(10001113111fNfNNcapNdcapLqdmNqQiiiii 2、工业企业生产用水)/)(1(32
4、22dmfNqQiii 生产用水重复率生产用水重复率设备单位设备单位或生产设备数量，生产或生产设备数量，生产产品单位产品单位或产量，或产量，各工业企业产值，万元各工业企业产值，万元（生产设备单位（生产设备单位产量单位或产量单位或万元，万元，用水定额用水定额各工业企业最高日生产各工业企业最高日生产:;,/,/:)/(:23332iiifddNdmmmq 3、工业企业生活用水和淋浴用水、工业企业生活用水和淋浴用水)/(1000333333dmNqNqQbiibaiia ）职职工工淋淋浴浴用用水水总总人人数数（各各工工业业企企业业车车间间最最高高日日）职职工工生生活活用用水水总总人人数数（各各工工业
5、业企企业业车车间间最最高高日日班班）（浴浴用用水水量量定定额额（各各工工业业企企业业车车间间职职工工淋淋班班）（活活用用水水量量定定额额（各各工工业业企企业业车车间间职职工工生生capNcapNcapLqcapLqaiaibiai:./:./:33334、浇洒道路和大面积绿化用水量5、未预见水量及管网漏失水量浇浇洒洒次次数数:),/(1000344444fdmNqfNqQbbaa)/)(25.015.0343215dmQQQQQ ）（.:)/:)/:2442424mNfdmLqmLqbba化用水面积，化用水面积，：城市最高日大面积绿：城市最高日大面积绿数；数；城市最高日浇洒道路次城市最高日浇洒
6、道路次）（定额（定额（城市大面积绿化用水量城市大面积绿化用水量次）次）（额（额（城市浇洒道路用水量定城市浇洒道路用水量定 6、消防用水量7、最高日设计用水量火灾次数。火灾次数。消防用水量定额，消防用水量定额，:);/(:),/(66665fsLqsLfqQ )/(354321dmQQQQQQd 6.1.2 设计用水量变化及其调节计算一、设计用水量变化规律的确定1、目的：计算管网各部分设计流量2、表示方法：可以用变化系数（Kd，Kh）和变化曲线表示，由于变化因素太多，精确计算不可能。3、设计时取经验数据：城市综合用水：Kd可用1.11.5;Kh可用1.51.6；见教材p29表2.5工业企业生活用
7、水：Kh取2.53.0；生产用水取值在最高日内平均分配二、最高时用水量)/(243hmQKQdhh 三、给水管网中设施流量设计（一）供水泵站供水流量设计 1、对于单水源给水管网或用水量变化大的管网，可能在管网中设水塔或高地水池，低峰时，贮存流量，高峰时供水，以降低供水泵站设计规模。2、供水设计原则：（1）设计供水总流量设计用水量 （2）多水源管网，有多个泵站各供水，协调能力强，无需设水塔或高地水池.设计供水量各供水泵站设计流量而各泵站分别供水多少应通过经济比较确定（3）对单水源管网若设水塔，则先设计供水泵站的供水曲线，泵站供水量一般分二级 要求：泵站供水先尽量接近用水线，减少V水塔 一般采用相
8、应时段用水量平均值若不设水塔，供水泵站流量Qh3、实例说明供水泵站水量计算（1）管网中无水塔时：（2）管网中有水塔时：)/(243hmQKQQdhh 供供设设124pQQQQQQh见见最大转输最大转输分段中最大用水量分段中最大用水量水塔水塔分段中最大用水量分段中最大用水量供设供设（二）调节容积计算清水池，水塔，高地水池P124表及例题（三）清水池，水塔容积设计1、清水池作用 贮存用水量（W1）；贮存消防水量（W2）；贮存水厂自用水量(W3)（510）Qd；贮存事故水量W4;V清W1+W2+W3+W4经验上计算：V清（1020）Qd2、水塔V清W1+W2;经验计算：V水塔（2.53%56）Qd
9、用水量大时取 用水量小时取6.2 设计流量分配与管径设计 确定D是管网设计中主要任务；要确定D，要线确定qi和Qi.6.2.1 节点设计流量分配计算一、用水流量分配 即将Qh分到系统中各管段及节点上，分配原则：1、用户分成两类：集中用户（大用户）和分散用户，即分成集中流量和沿线流量2、集中流量取水点在节点，沿线流量则沿线供应。集中流量计算一般：)/(4.86sLQKqdinini 3、沿线流量计算方法：可以按管段配水长度计；也可以按管段配水面积计；A的划分方法有梯形和三角形法4、计算完后，核算流量平衡：长长度度配配水水长长度度，而而不不是是实实际际及及比比流流量量的的概概念念；掌掌握握:,mi
10、minihlnlllqQqqq AqQqnihA)/(sLQqqhmini 二、节点流量计算集中流量直接加到节点；沿线流量按第3章求力等效原则折算到管段两端。三、例题讲解见教材。6.2.2 管段设计流量分配计算管段设计流量分配计算管段沿线流量管段设计流量一、树枝网管段流量分配计算逆推法，有关算法见第五章二、环状管网流量分配计算管段分配设计流量方案涉及经济性安全性.原则上要综合考虑经济安全前提，分析拟定；一般按照经验，遵循一下原则分配设计流量：1、从水源出发进行分配，使供水量沿较短距离扩散到所有节点.2、遇到向两个或以上方向分配流量时，向主要供水方向分配较多流量，次要的分配少些，以免出现逆流。3
11、、应确定两条或以上平行的主要供水方向。三、例题(见教材)6.2.3 管段直径设计确定D是管网主要课题之一D与q,v有关，当q一定时，要确定v才能确定D。1、了解经济流速、经济管径的概念p1332、影响v经和D经的因素很多，v经常取1.0，也可以查表6.83、选取v经确定D时，应考虑的原则：略6.3 水泵扬程及水塔高度的确定水泵扬程及水塔高度的确定6.3.1 设计工况水力分析设计工况水力分析一、设计工况是管网最高用水时工况一、设计工况是管网最高用水时工况需预处理1、泵站所在管段的暂时删除2、假设控制点了解概念：节点服务水头和控制点二、例题见教材6.3.2 泵站扬程设计泵站扬程设计水力分析完成后，
12、计算H，一部分用于提升水头；一部分用于克服管段水头损失例题见教材6.3.3 水塔高度设计水塔高度设计fiFiTihHHH jjTjZHH 6.4 管网设计校核管网设计校核通常设计计算按Qh校核目的：检验在事故、消防及最大转输流量时，能够满足流量水压要求校核方法：水头校核法及流量校核法一、消防工况校核：总流量1、校核方法：消防流量加在控制点上，一处着火时，在不利火灾点；两处以上时，其余加在离泵站较远处，靠近大用户或重要工业企业附近节点上。其它节点上节点流量不变 考考虑虑其其它它节节点点水水头头满满足足否否不不时时，着着火火点点,10mHqQQfhf 2、计算一般用水头校核法，即按各节点流量进行水
13、力分析，计算各节点水头，然后判断各灭火点水头是否满足要求。若水泵扬程不符合消防要求，适当放大个别管段，或换泵。二、最大转输校核（有水塔）1、最大转输校核定义：2、各节点流量计算公式3、校核方法一般采用流量校核法，即在水塔所在节点作为定压节点，经水力分析，得到该节点流量，判断是否满足水塔的流量要求。最高时各节点流量最高时各节点流量量量最高时工况管网总用水最高时工况管网总用水最大转输管网总用水量最大转输管网总用水量最大转输各节点流量最大转输各节点流量 三、事故校核三、事故校核 ，消防时：H10m仍需满足1、各节点流量计算公式2、校核方法一般采用水头校核法，删除事故管段，调低节点流量，然后进行水力分
14、析，得到各节点Hi，与节点服务水头比，全高于服务水头为满足要求。若不符合要求，可增平行主干管或埋双管，或缩短损坏管道修复时间。hQQ 7.0事事故故6.5 输水管（渠）计算输水管（渠）计算水位差H已知的压力输水管 要求输水量为Q，平行敷设直径和长度相同的输水管线n条，则每条管线的流量为Q/n，当一条管线损坏时，平行的输水管线为n-条，系统的输水能力变成Q Q/n，要保证70%的设计流量，需要平行布置四条输水管。平行敷设两条彼此独立的输水管：正常运行 25.0 QlAH事故运行 27.0 QlAH AA5.0 平行敷设两条输水管，等距离设置N条联络管段：正常运行 25.0 QLAH事故运行事故运
15、行 227.0135.01QNLAQNNLAH2227.01135.015.0NNN288.1NN22QLAH22121nnQNLAQNNLAH不同联络管段数的事故流量不同联络管段数的事故流量水泵供水的输水管水泵供水的输水管20)(QSSHHdpS Sd d为输水管的当量摩阻为输水管的当量摩阻22121SSSSSd2222211QSQSQSdQQQ21输水管特性曲线：输水管特性曲线：水泵特性曲线：水泵特性曲线：2SQHHb0HQH0HQ Q正常运行流量：正常运行流量：dpbSSSHHQ0hQ 输水管用输水管用n 1条连接管等分成条连接管等分成n段，段，其中任一管段发生故障时：其中任一管段发生故障时：210)(addpaQnSnSSSHHQQH0H0HQ hQhQQ事故运行流量：事故运行流量：nSSSSSHHQddpba10nSSSSSSSSQQddpdpa/)(1)1)()(221dpdSSSSSn流量比为：解出分段数：
