第6章-给水管网设计（高等教学）

《第6章-给水管网设计（高等教学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第6章-给水管网设计（高等教学）（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、,第6章 给水管网工程设计,1,高级教育,6.1设计用水量计算,6.1.1最高日设计用水量 （1）最高日设计用水量定额 设计用水量定额是确定设计用水量的主要依据，应结合现状和规划资料并参照类似地区或企业的用水情况，确定用水量定额。 居民生活用水定额和综合用水定额，结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。 1）居民生活用水 城市居民生活用水量由城市人口、每人每日平均生活用水量和城市给水普及率等因素确定。 我国幅员辽阔，各城市人均用水量有较大的差别。我国东南地区、沿海经济开发特区和旅游城市，用水量普遍高于水源缺乏及气候寒冷的地区。 居民生活用水定额和综合生活用水定额可参照室外给水设计规范的

2、规定。 2）工业企业生产用水和生活用水 设计年限内生产用水量的预测，可以按历年工业用水增长率以推算未来的水量，或根据单位工业产值的用水量、工业用水量增长率与工业产值的关系，或单位产值用水量与用水重复利用率的关系加以预测。 工业企业的生产用水量标准，通常由企业的工艺部门提供。在估计工业企业生产用水量时，应按当地水源条件、工业发展情况、工业生产水平，预估将来可能达到的重复利用率。 工业企业内工作人员生活用水量和淋浴用水量可按工业企业设计卫生标准。工作人员生活用水量应根据车间性质决定，一般车间采用每人每班25L，高温车间采用每人每班35L。 工业企业内工作人员的淋浴用水量，可参照附录表2的规定，淋浴

3、时间在下班后一小时内进行。,2,高级教育,6.1.1最高日设计用水量（续） 3）消防用水 消防用水量、水压和火灾延续时间等，应遵照建筑设计防火规范（GB 50016-2006）和高层民用建筑设计防火规范（GB 50045-95）等执行。 城市或居住区的室外消防用水量，应按同时发生的火灾次数和一次灭火的用水量确定，见附录表4。 工厂、仓库和民用建筑的室外消防用水量，可按同时发生火灾的次数和一次灭火的用水量确定，见附录表4和表5。 4）其它用水 浇洒道路和绿化用水量应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定。浇洒道路用水量一般为每平方米路面每次1.02.0L，每日23次。大面积绿化用水量可采用

4、1.54.0L/（m2d）。 城市的未预见水量和管网漏失水量可按最高日用水量的1525%合并计算，工业企业自备水厂的上述水量可根据工艺和设备情况确定。 （2）最高日设计用水量计算 最高日设计用水量应包括设计年限内所供应的全部用水：居住区综合生活用水，工业企业生产用水和职工生活用水，消防用水，浇洒道路和绿地用水以及未预见水量和管网漏失水量，但不包括工业自备水源所供应的水量。 设计用水量应先分项计算，最后进行汇总。由于消防用水量是偶然发生的，不累计到设计总用水量中，仅作为设计校核使用。,3,高级教育,6.1.1最高日设计用水量（续1） 1）城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）：,式中

5、 q1i 城市各分区的最高日综合生活用水量定额，L /(Capd)，见附录表1； N1i 设计年限内城市各用水分区的计划人口数，Cap； 2）工业企业生产用水量：,式中q2i各工业企业最高日生产用水量定额，m3/万元或m3/产量单位； B2i各工业企业产值（万元/d）或产量（产品单位/d； fi各工业企业生产用水重复利用率。 3）工业企业职工的生活用水和淋浴用水量：,式中q3ai各工业企业车间职工生活用水量定额，L/（Cap班）； Q3bi各工业企业车间职工淋浴用水量定额，L/（Cap班）； N3ai各工业企业车间最高日职工生活用水总人数，Cap； N3bi各工业企业车间最高日职工淋浴用水总人

6、数，Cap。,4,高级教育,6.1.1最高日设计用水量（续2） 4）浇洒道路和绿化用水量：,式中q4a城市浇洒道路用水量定额，L/（m2次）； q4b城市绿化用水量定额，L/（m2d）； N4a城市最高日浇洒道路面积，m2； f4城市最高日浇洒道路次数； N4b城市最高日绿化用水面积，m2。 5）未预见水量和管网漏失水量：,6）消防用水量：,式中q6消防用水量定额，L/s；f6同时火灾次数。 7）最高日设计用水量：,(6.7),（m3/d）,5,高级教育,6.1.2设计用水量变化及其调节计算 （1）设计用水量变化规律 最高日用水量的时变化系数： 城市综合用水的时变化系数宜采用1.31.6 ；

7、工业企业内工作人员的生活用水时变化系数为2.53.0，淋浴用水量按每班延续用水1小时确定变化系数； 工业生产用水量一般变化不大，可以在最高日内各小时均匀分配。 最高日用水量的时变化曲线：最高日各小时用水量曲线图。,图6.1某城市最高日用水量变化曲线,(6.8),（m3/h）,图6.1 中，最高时用水量为全天用水量的5.92%，时变化系数为1.42。若最高日用水量Qd=45000m3/d，则最高时用水量为：,（m3/h）,6,高级教育,6.1.2设计用水量变化及其调节计算（续） （2）供水泵站供水流量设计 最高时供水来自一个或多个水厂，由供水泵站加压后送入管网。对于用水量变化较大时，需要在管网中

8、设置水塔或高位水池，在供水低峰时将水量贮存起来，而在供水高峰时协同供水泵站供水，可以降低供水泵站设计规模和建设费用。 供水管网设计的基本原则： 1）供水管网设计流量须等于最高日最高时设计用水量，即：,(6.9),（L/s）,式中Qs最高日最高时设计用水量，L/s。 2）当给水管网内不设水塔或高位水池时，各供水泵站设计流量之和等于最高时用水流量。 3）当给水管网中设置水塔或高位水池时，应先设计泵站供水曲线，要求如下： a）管网供水泵站的设计供水量一般分二级，如高峰供水时段分一级，低峰供水时段分一级，最多也可分三级； b）泵站各级供水线尽量接近用水线，以减小水塔或高位水池的调节容积； c）分级供水

9、时，水泵机组的合理搭配应满足用水量增长的需要； d）必须使泵站24小时供水量之和与最高日用水量相等。,7,高级教育,6.1.2设计用水量变化及其调节计算（续1） （3）调节容积计算 图6.1中两条虚线之间的差即为需要调节的流量差，列于表6.4中的（2）、（3）两项。 当给水管网中设有水塔或高位水池时，则要调节供水泵站供水流量与用水流量之差，如图6.1中泵站供水线（虚线）与用水线之间的差值，列于图6.4中的（3）、（4）两项。 调节构筑物的功能是调节供水量与用水量之间的差值，其调节容积为：,(6.9),（L/s）,式中Q1、Q2 - 分别为供水量与用水量，m3/h。,8,高级教育,调节容积计算表

10、 表6.4,9,高级教育,6.1.2设计用水量变化及其调节计算（续2） （4）清水池和水塔容积设计 清水池中除了贮存调节用水量以外，还存放消防用水量和给水处理系统生产自用水量，因此，清水池设计有效容积为：,(6.11),（m3）,在缺乏资料、不能进行水量调节计算的情况下，一般清水池容积可按最高日用水量的10%20%设计。工业用水可按生产上的要求确定清水池容积。,式中 W1一清水池调节容积； W2一消防贮备水量，按2小时室外消防用水量计算； W3一给水处理系统生产自用水量，一般取最高日用水量的510%； W4一安全贮备水量。,清水池应设计成相等容积的两只，如仅有一只，则应分格或采取适当措施，以便

11、清洗或检修时不间断供水。 水塔除了贮存调节用水量以外，还需贮存室内消防用水量，因此，水塔设计有效容积为：,式中W1一水塔调节容积，m3； W2一室内消防贮备水量，m3，按10分钟室内消防用水量计算。,10,高级教育,6.2设计流量分配与管径设计,6.2.1节点设计流量分配计算 （1）用水流量的分配 给水管网最高日最高时用水流量Qh是一个总流量，给水管网设计时须将这一流量分配到管网图的每条管段和各个节点上。 分配原则如下： 1）将用户分为两类： 集中用户：从管网中一个点取得用水，且用水流量较大的用户。其用水流量称为集中流量，如工业企业、事业单位、大型公共建筑等用水均可以作为集中流量； 分散用户：

12、从管段沿线取得用水，且流量较小的用户，其用水流量称为沿线流量，如居民生活用水、浇路或绿化用水等。 集中流量的取水点一般就是管网的节点，或者必须作为节点，沿线流量则认为是从管段的沿线供应。 2）集中流量一般根据集中用水户最高日用水量及其时变化系数逐项计算，即：,(6.13),式中 qni第i个集中用水户的集中流量，L/s； Khi第i个集中用水户最高日用水量，m3/d； Qdi第i个集中用水户最高日用水量时变化系数。,11,高级教育,6.2设计流量分配与管径设计,6.2.1节点设计流量分配计算（续） 3）沿线流量一般按管段长度分配，或按配水管段的供水面积分配计算，即：,(6.15),式中qmi各

13、管段沿线流量，L/s； lmi各管段沿线配水长度，m； ql按管段配水长度分配沿线流量 的比流量，L/（sm）； Ai各管段供水面积，m2； qA按管段供水面积分配沿线流量 的比流量，L/（sm2）。,(6.14),或,图6.2管段供水面积计算示意图,管段配水长度不一定是实际管段长度，两侧无用水的配水长度为零，单侧用水的配水长度取其实际长度的50%。 管段的供水面积计算如图6.2所示 。,12,高级教育,13,高级教育,14,高级教育,15,高级教育,16,高级教育,17,高级教育,6.2设计流量分配与管径设计,6.2.1节点设计流量分配计算（续1） 4）所有集中流量和沿线流量计算完后，应核算

14、流量平衡，即：,(6.15),式中N管网图的节点总数； Qj节点j的节点设计流量，L/s； qmj最高时位于节点j的集中流量，L/s； qsj位于节点j的（泵站或水塔）供水设计流量，L/s； qmi最高时管段i的沿线流量，L/s； Sj节点j的关联集，即与节点j关联的所有管段编号的集合。,(6.16),如果存在误差，则应检查计算过程中的误差，可以直接调整某些项集中流量和沿线流量，使流量达到平衡。,（2）节点设计流量计算 基本假设：即所有流量只能从节点处流出或流入。 供水泵站或水塔的供水流量也应从节点处进入系统，但应作为负流量。 节点设计流量是最高时用水集中流量、沿线流量（转移后）和供水设计流量

15、之和，假定流出节点为正向，则用下式计算：,18,高级教育,6.2设计流量分配与管径设计,6.2.2管段设计流量分配计算 （1）树状管网管段流量分配计算 树状管网的管段设计流量可以利用节点流量连续性方程组计算，管段数为M=N-1，节点流量连续性方程共N-1个，可以求解M个未知管段设计流量。（亦可用5.2节的逆推法）。,(6.15),（2）环状管网管段流量分配计算 环状管网的管段设计流量分配比较复杂，有很大的自由度，关系到管网设计的经济性和供水可靠性。当某条管段出现事故时，其它管段替代它输送流量的能力也不同。所以，管段设计流量分配要综合考虑管网经济性和供水可靠性。 管段设计流量分配应遵循下列原则：

16、 1）从一个或多个水源（指供水泵站或水塔等）出发，使供水流量沿较短距离输送到整个管网的所有节点上（目的性）； 2）在两个或两个以上方向分配设计流量时，要向主要供水方向（如通向密集用水区或大用户的管段）分配较多的流量，不能出现逆向流（经济性）； 3）应确定两条或两条以上平行的主要供水方向，应在各平行供水方向上分配相接近的流量，当主要供水方向上管段损坏时，流量可通过其他管段供给（可靠性）。,19,高级教育,6.2设计流量分配与管径设计,6.2.2（续）【例6.3-6.4】某单水源给水系统，其给水管网布置定线后，经过简化，得如图6.3所示管网图，管网中设置水塔，各管段长度和配水长度见表6.5，最高时用水流量为231.50L/s，其中集中用水流量见表6.6，用水量变化曲线及泵站供水曲线设计参照图6.1。试进行设计用水量计算、节点流量分配和管段流量分配。,图6.5管段设计流量分配结果,图6.4节点设计流量计算结果,图6.3某城市给水管网图,20,高级教育,6.2设计流量分配与管径设计,6.2.3 管段直径设计 管径与设计流量的关系为：,(6.19) 所以，,(6.20),式中D管段直径，m； q