城乡供水工程课程设计练习

来源:高中作文 发布时间:2020-09-04 点击:

城乡供水工程课程 设计任务书及指导书 指导教师:
专业班级:水利工程 2015 目录 城乡供水工程课程设计任务书 3 城乡供水工程课程设计指导书(计算说明书样例)
5 1建设背景  5 1.1项目区概况  5 1.1.1自然概况  5 1.1.3水资源概况  5 1.1.4地质概况  5 1.1.5水文地质概况  5 1.1.6地下水的补径排条件  6 1.2供水现状  6 1.3项目建设的必要性  6 1.4工程建设的有利条件 6 1.4.1 技术条件  6 1.4.2 经济条件  7 1.4.3 交通运输条件  7 2 建设依据及原则  7 2.1 设计依据  7 2.2设计原则  7 3 工程建设标准及规模  8 3.1 工程建设标准 8 3.1.1 供水水质  8 3.1.2 供水水量  8 3.1.3 用水方便程度  8 3.1.4 供水保证率  8 3.1.5 供水水压  8 3.2 工程规模  8 3.2.1 供水区最高日居民生活用水量预测(W1)  9 3.2.2 牲畜用水量(W2)  9 3.2.3 公共建筑用水量(W3)  9 3.2.4 生产用水量(W4)  9 3.2.5 消防用水量(W5)  9 3.2.6 市政用水量(W6)  10 3.2.7 管网漏失水量和其他用水量(W7)  10 3.2.8水厂自用水量(W8)  10 4工程设计  10 4.1水源地选择  10 4.2取水工程  10 4.2.1水源地布井方案 10 4.2.2水源地泵站  11 4.3配水厂位置选择及输水管道定线  11 4.3.1配水厂位置选择  11 4.3.2输水工程  11 4.3.3给水系统工艺流程  11 4.4配水工程  11 4.4.1清水池  11 4.4.2一级泵站和变配电室  12 4.4.3加氯间  12 4.4.4配水厂附属建筑  12 4.4.5配水厂总体布置  13 4.4.6配水厂厂区给排水管道  13 4.5 配水管网工程设计 14 4.5.1配水管网的功能  14 4.5.2管网设计流量和水压  14 4.5.3管材选择 14 4.5.4配水形式和水量分配  15 4.5.5配水管网布置  16 4.5.6管网水力计算  16 5水源保护  17 5.1水资源的保护  17 5.2水质保护  18 5.2.1建立水源地保护区  18 5.2.2保护措施  18 6结语  18 附图 管网布置简图 19 附:环状管网练习 20 城乡供水工程课程设计任务书 一、课程设计的目的 本课程设计是《城乡供水工程》课程实践性教学环节之一。通过本设计使学生巩固所学的城乡供水工程方面的知识,了解城乡供水给水管网设计的基本内容,加强工程设计能力的训练,提高综合运用《城乡供水工程》以及其它课程中所学的知识,解决给水管网系统实际问题的能力。

二、课程设计题目 某镇给水管网的初步设计。

三、设计分组 设计小组 1班 居住用地平均日用水量指标 第一组 6人 110 L/(人·d)
第二组 6人 115 L/(人·d)
第三组 6人 125 L/(人·d)
第四组 6人 135 L/(人·d)
第五组 6人 145 L/(人·d)
第六组 6人 155 L/(人·d)
第七组 7人 165 L/(人·d)
四、课程设计时间及进度安排 1、起止时间:
2015年6月29日至2015年7月3日。

2、进度安排:
进度安排 内容及要求 备注 6月29日 熟悉设计任务,查阅资料 6月30日 确定给水管网布置方案及供水量计算 7月1~3日 给水管网水力计算 7月2~3日 边计算,边绘图与整理说明书 按规范完成 五、 设计原始资料 见指导书。

六、设计成果 1、设计成果:包括课程设计说明计算书一份,图纸一张 2、课程设计说明书的要求:
设计说明书主要内容包括:目录;
工程概述;
用水量计算,包括计算依据、公式、定额和结果,编制用水量计算表;

根据管网定线的原则,确定主要供水方向,计算集中流量、比流量、沿线流量、节点流量;

选定合适的经济流速确定管道直径,进行管网水力计算;

确定服务水头,判断最不利供水点,计算水泵所需扬程,并拟订供水方案。

设计说明书应条理清楚,结论正确,文字通顺,字迹工整,用钢笔撰写或计算机打印。

3、课程设计图纸的要求 给水管网总平面布置图,图中应表示出主干管和连接管布置,标出各管段的管长、管径、水流速度和水头损失,应标注每个节点的自由水压、地面标高和水压标高。

设计图纸要求表达正确,图面清晰,层次清楚,线条匀称,字体工整。图纸中应注明图名及比例;
图中文字一律用仿宋体书写,图中线条应粗细主次分明;
图纸大小应符合标准,图右下角画出标题栏。

七、设计期间的基本要求 1、学生在教师的指导下,应积极、主动地独立完成毕业设计所规定的全部任务。

2、应严格按照进度进行设计,不得无故拖延。

3、要遵守学院的作息时间,严格遵守设计纪律,原则上不得请假。

4、设计方案有原则性错误、未按规定时间完成设计、抄袭他人设计、不按设计要求或未完成全部设计内容、无故旷课二次及以上、缺勤时间达三分之一及以上者,成绩定为不及格。

5、老师采取面授、网络或电话方式答疑(qq-344908250,电话13631419446(669446))。

城乡供水工程课程设计指导书(计算说明书样例)
  1建设背景  1.1项目区概况  1.1.1自然概况  S镇地处位于东经“36118~“33118,北纬“5339~“5139之间。交通条件优越。  S镇域地势西北高、东南低,西北部是山区,东南部为平原。海拔高度在54~313m之间。  S镇属北温带半湿润大陆性气候,四季分明,春季风多,夏季炎热多雨季寒冷干燥,平均气温11.2℃。降雨量年内、年季变化较大,多集中在7、8、9月三个月份,多年平均降水量656mm。盛行风向,夏季西南风,冬季西北风。无霜期171天,最大冻土深度0.9m。  S河是镇内唯一的地表水。贯穿镇南北。

  1.1.2社会经济境况   S镇是Q市重镇之一。全镇辖19个行政村,7765户,31067人。镇域总面积44.352km,其中耕地3万亩。全镇经济以工业为主,养殖业、物流业为辅。近年来,S镇实施“养殖立镇,工业强镇,商贸富镇”四大战略,特色经济日趋明显。目前S镇已形成工业为主导,养殖业、储运业为辅,各类市场为导向的经济发展格局。2005年农民人均纯收入达4662元。  本次集中供水工程主要解决S镇镇区1500户。6000人,3000头大牲畜,7000头小牲畜的饮水不安全问题。  1.1.3水资源概况  地表水主要是S河,贯穿镇域南北。

1.1.4地质概况  项目区位于H断层:长4km,产状直立,围岩破碎。  地质岩性属于太古代地层(Ar),太古代地层为一套变质岩,主要以各类片麻岩为主。因受东西向挤压带的影响,变质程度东深西浅,紫苏辉石东少西多,东部构造发育,属深变质岩。在燕山运动中,有雨受岩浆活动,形成燕山期混合花岗岩、石英岩脉和闪长斑岩。

  1.1.5水文地质概况  地下水的储藏和富水程度受地形地貌、地质构造、地层岩性和补给方式的制约。根据Q市地形地貌和地层岩性分布特征,将Q市地下水类型分为岩基构造——风化裂隙水和第四系松散岩类孔隙水。  项目区属于第四系松散岩类空隙潜水,含水层一层稳定的卵烁石层,卵石为杂色的片麻岩、石英岩和安山岩等,直径一般20~50mm,最大的可达250mm,松散无胶结,磨圆度较好,分选性较差,卵石中充填大量粗砂和烁石。  1.1.6地下水的补径排条件  本区地下水补给来源主要有大气降水、河水入渗、农业灌溉水入渗补给等。 地下水排泄方式有人工开采及自然排泄,其中排泄包括蒸发及向下游侧向流出;
人工开采包括城镇工业开采、水源地开采和农业的季节性开采。  1.2供水现状  项目区内农村饮水矛盾较突出,农户基本利用十几米深的浅井临时解决吃水问题,水质无法得到保障。因水源污染该区农民群众发病率上升,影响了人民群众的身体健康,这种状况不仅使当地农民大量的劳动力资源被占用于取水工作而无法转用其他经济的发展,而且还严重制约了农民生产活动的开展。长期以来,该地区受自然、地理、社会、经济等因素的制约,现有供水设施严重影响了当地居民正常的生产、生活。

1.3项目建设的必要性       给水工程是城镇建设的重要组成部分,是保证工业生产和满足人民生活的必要设施,随着城镇的发展,对水的需求量也越来越大。地下水位不断下降,供水设施的陈旧是S镇面临的是个十足迫切需要解决的问题。它不仅阻碍了人民生活水平的提高,而且还成为S镇国民经济和社会发展制约因素,随着城镇的不断发展,这一问题必将日趋严重。  为适合城镇建设的发展,控制自备井滥采超采局面,尽快开辟新水源,建设较完善的城镇供水设施,科学合理的开发利用地下水资源,实行水资源统一规划、统一管理、统一使用,封闭镇区部分自备井,将一部分质量较好的自备井纳入城镇集中供水工程统一管理,作为城镇集中供水的补压井或备用井。减少镇区地下水开采量,控制地下水环境恶化,已成为当务之急。

供水工程是城镇的生命线工程,水厂的建设可以是S镇及周边村庄的居民、机关、学校、商业等用水质量得到提高。供水量和水压的保证,供水服务面积的扩大,可促进城镇建设的步伐,有利于经济和社会的安定、团结。

1.4工程建设的有利条件 1.4.1 技术条件    Q市具有多年解决农村人畜饮水困难的经验,技术人员多次参加市级专业培训具有较高的水平。本市具有甲、乙、丙级井队5个,有各类钻机17台,试试水源工程建设有保障,另外,Q市根据以往的经验,摸索出了一整套较为实用的管理模式,可保障工程的顺利实施和建后管理。

1.4.2 经济条件  通过多年来探索、发展,Q市已拥有一批有很强经济实力的龙头企业,从而带动了全是经济的大发展、大进步。截止到2005年底全是年财政收入达到33.7亿元,农村居民人均纯收人达到4908元。S镇近年来经济得到快速发展,农民人均纯收入达到4662元,人民群众的经济收入提高了,生活水平、生活方式发生了转变,改善生活饮用水质量的呼声越来越强烈。这为农村饮水安全工程项目的顺利实施提供了有力的经济保障。

1.4.3 交通运输条件  交通条件十分优越。  2 建设依据及原则    2.1 设计依据  (1)  《Q市S镇总体级建设规划纲要》     2005年        (2)  《H省“十一五”(2007-2010年)农村饮水安全工程规划》 2005年10月  (3)  《H省Q市水资源调查评价报告》           (2006.08)
(4) 《城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准》      CJJ41-91  (5)  《自来水企业制定劳动定员标准》(试行)           1988  (6)  《村镇供水站定岗标准》                        2004.5  (7)  《地下水质量标准》                            GB/T14848-93  (8)  《生活应用水卫生标准》                        GB5749-85 (9) 《建筑给水排水设计规范》                      GB50015-2003 (10) 《机井技术规范》                              SL256-2000  (11) 《泵站设计规范》                              GB/T50265-97  (12) 《村镇供水工程设计规范》                      SL310-2004 (13) 《村镇建筑设计防火规范》                      GBJ39  (14) 《给水排水设计手册》                          第一册(2000.10)  (15) 《净水厂设计》                              中国建筑工业出版社 (16) 《水力计算手册》                              第二版  (17) 《中国农村给水工程给水设计手册》            农村读物出版社出版 2.2设计原则  (1) 以S镇总体规划为指导,从近期出发,考虑远期发展,近期和远期相结合,合理选择本工程的给水系统。  (2) 对水资源统一规划、统一管理、统一使用,开源和节流并重,合理开发利用水资源。   (3) 根据城镇总体规划,结合现状用水情况,认真贯彻节水方针,合理确定城镇用水定额和工程规模。  (4) 充分考虑供水的安全措施,确保城镇用水的水量、水质、水压;
城镇供水工程是城镇的生命线工程,工艺和供电设计先进、经济、合理,确保安全供水;
在监测和控制方面因地制宜采用自动化技术,逐步实现科学管理;
工程设计、建设和生产中,注重水资源保护,确保供水水源安全。  3 工程建设标准及规模  3.1 工程建设标准   3.1.1 供水水质  本次新建工程供水水质达到饮用安全标准,即达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749)要求。  3.1.2 供水水量       依据水利部《H省“十一五”(2007-2010年)农村饮水安全工程规划》和水利部、卫生部《农村饮水安全评价指标体系》以及国家有关法律法规和技术规范、标准,结合当地气候特点、地形、水资源条件和居民的生活习惯,确定本次设计农村生活用水供水水量标准为平均日用水量??L/(人·d),大牲畜用水定额??L/(人·d),小牲畜用水标准为??L/(人·d)。

3.1.3 用水方便程度  根据《中国农村给水工程给水设计手册》,用水方便程度达到安全标准,本次设计集中供水工程供水到户。  3.1.4 供水保证率  根据《村镇供水工程设计规范》,本次饮用水水源保证率不低于??。  3.1.5 供水水压  供水水压应满足配水管网中用户接管点的最小服务水头,本次设计最不利点的自由水头不低于0.12MPa。  3.2 工程规模  3.2.1 供水区最高日居民生活用水量预测(W1)  S镇现有1500户,6000口人,大牲畜3000头,小牲畜7000只。设计按照中长期考虑,设计年限??,则??年供水人口数量达到:
 P=P0(1+g)n+P1=??    (1)
其中:
P—规划期年末人口数(人);
        P0—现状人口数(人);
             P1—人口机械增长增长总数(人)(取1500人);
         g—人口自然增长率,(人口按3.0‰考虑);
            n—设计年限(年)。

 经计算,供水总人口??人。  根据《室外给水设计规范》的有关规定及农村给水和用水集中的特点,结合当地实际情况,本次可研最高日变化系数取??。  则供水工程??年最高日居民生活用水量预测:  W1=??m3/d。

3.2.2 牲畜用水量(W2)       供水区内饲养的大牲畜主要为奶牛、耕牛、马、骡、驴等,小牲畜只要为猪和羊,根据《城镇供水工程技术规范》(SL310-2004)中??条规定,本次设计取大牲畜用水定额为??L/(人·d),小牲畜用水标准为??L/(人·d)。牲畜增长率按3%考虑,经计算:
??年大牲畜只数:??只     ??年小牲畜只数:??只  ??年牲畜用水量:??m3/d  则牲畜用水量为??m3/d。

  3.2.3 公共建筑用水量(W3)  根据《村镇供水工程技术规范》(SL310-2004),本次可研按居民生活用水量的??计算。经计算:  W3=?? m³/d  则公共建筑用水量为??m3/d。  3.2.4 生产用水量(W4)  因本项目属于国债资金的解决人畜饮水安全的工程,所以暂时不考虑供水区的生产用水。  3.2.5 消防用水量(W5)  根据《建筑设计防火规范》(GBJ16)2001版第??条规定,S镇同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量标准分别为?次和??L/s。  W5=N×W×T                                                       (2)  其中:N—同时发生火灾的次数;
       W—消防用水量标准;

T—消防用水时间,以??h/次计。  经计算,消防用水量为??m³。  消防用水量按现行的《建筑设计防火规范》(GBJ16)2001版和《村镇建筑设计防火规范》(GBJ39)的有关规定确定:“允许短时间间断供水的村镇,当上述用水量之和(W1+W2+W3+W4)高于消防用水量时,确定供水规模可不单列消防用水量。”故在确定工程供水规模中,??。

3.2.6 市政用水量(W6)  包括浇洒道路和绿化用水量,根据《村镇供水工程技术规范》(SL310-2004)的有关规定,本次按??m3/d考虑。  3.2.7 管网漏失水量和其他用水量(W7)       根据《村镇供水工程技术规范》SL310-2004),结合当地的实际情况,本次设计管网漏失水量和其他用水量取上数用水量之和的??,即:  W7=(W1+W2+W3+W4+W5+W6)×??                                 (3)  3.2.8水厂自用水量(W8)  根据当地水利部门提供的资料,水源采用地下水,且水质较好,只需要消毒即可。根据城镇供水工程技术规范SL310-2004中的第??条规定,只进行消毒处理的水厂,可不计此项。

综上所述项目区最高需水量  W =??         (4)            工程设计规模定为??m3/d。

4工程设计  4.1水源地选择  结合当地实际情况,合理的选择水源地,根据《Q市水资源调查总报告》(2006.03),S镇平原区地下水储存量丰富,可满足本地供水工程的水量要求,且水质良好,经过简单消毒处理后,符合《生活饮水卫生标准》(GB5749)要求。  4.2取水工程  4.2.1水源地布井方案 取水工程设计规模按照最高日需水量进行设计,满足配水厂??m3/d的规模,根据地下水资源评价结果及对附近农用机井出水量的调查,水源地单井出水量按照50m3/h进行设计,需要水源井1眼,根据《室外给水设计规范》第??的规定:采用管井取水时应设备用井,备用井的数量一般可按10%~20%的设计水量确定,但不得少于一口井,因此,本工程设计机井2眼,其中工作井1眼,备用1眼。  水源位于供水区南部,取水方式采用管井取水,成井深度100m。为减少两井之间互相影响,保证单井出水量,结合当地农用机井的使用情况,确定井距150m左右。  4.2.2水源地泵站  水源地供水规模??m3/d,取水工程按最高日均时设计,取水设备选自节能效果较好的井用潜水泵,根据动水位标高,配水厂清水池最高水位和管道损失计算潜水泵扬程,经分析计算扬程为??m。  为加强水源井的卫生与安全防护,每井均建成半地下式深井泵房一座,共两座,平面尺寸为5.0×5.56m,分为上下两层,底层安装工艺管道及设备,上层放置控制设备,泵房屋顶留设备安装孔。  为保证潜水泵正常运行,实现自控控制和维护管理,每台潜水泵的出水管上均设有必要数量的阀门和仪表。

4.3配水厂位置选择及输水管道定线  4.3.1配水厂位置选择  该工程主要由水源地、输水管道、配水厂和配水管网四部分组成。 根据当地水利部门和政府的要求,水源井和配水厂都建在供水区的西南角,S河以西, 根据沙河治理规划,防洪标准为20年一遇洪水,满足本工程的防洪要求。

  4.3.2输水工程  输水管道按最高日平均时流量设计,输水管道总长度250m,其最大工作压力1.0Mpa,管材选用??管,胶圈接口。凸起点设自动排汽阀,凹点设排水阀。

  4.3.3给水系统工艺流程  给水系统建设方案为:水源地井泵取水,经联络管汇集后,由输水管送至配水厂,经加氯消毒后,由配水厂二级泵站送水至配水管网。工艺流程框图如下:  ??  4.4配水工程  配水厂位于供水区西南部,平面尺寸东西长69.75m,南北宽41.30m,占地面积2881m2,厂区地势平坦。水厂单体构筑物设计规模按??m3/d计。配水厂出水供应管网用水,水质符合《生活引用水卫生标准》。  配水厂内主要建构筑物有:??。  4.4.1清水池       清水池为调节管网用水变化的构筑物,由调节水量,消防储量和安全储量组成。厂区设有两座半地下水式矩形钢筋混凝土清水池。根据《村镇供水工程技术规范》,本次设计清水池容量按最高日用水量的??考虑,即清水池容量为??m3.  清水池内壁平面尺寸?m×?m×?mm,有效水深?m,安全水深?m,安全超高?m,消防储量和安全储量之和满足??的要求。池内设导流墙,池顶设检修孔和排水管。池内还设有水位传示仪,随时监测清水池水位,控制加压泵和水源的运行。  水池清洗排空采用临时安装备用潜水泵排除。

4.4.2一级泵站和变配电室  一级泵站运行满足配水管网最高用水量要求,并能适应管网用水量变化。 根据《村镇供水工程技术规范》(SL310——2004),本次可研时变化系数取??。泵房内设备最高日最高时供水量为??m3/h,选用?台(?台用1备用)水泵,型号为:??型深井潜水泵,泵房设计为半地下识式,地板标高根据吸水井最低水位确定,使水泵自灌冲水,保证运行安全。机组单排布置,进出水管直进直出,水力条件好。泵房东侧设变配电室,控制室与泵房间采用隔音措施,可改善工作环境。  为安装检修方便,泵房内设??吊车和潜水排污泵各一台。

  4.4.3加氯间  (1) 消毒剂的选择  说明选择什么消毒剂,为什么选这种消毒剂? (2) 加氯间设计  为保证出厂水余氯和配水管网末梢余氯达到《生活饮用水卫生标准》中?mg/L和?mg/L的要求,水源地来水进入配水厂清水池前采用加??消毒的方法,去除水中病原菌,并保证出厂水余氯,加氯量(以有效氯量计)1mg/L,则最高日加氯量为:0.07Kg/L,加氯点设在清水池进水管上。  设计选用2台YL100型二氧化氯发生器(1用1备)采用流量配比的方法分别向两条进清水池管道加氯,可满足加氯要求。  因为水源水质比较稳定,一年四季供水量变化较大,故采用流量配比的方法加氯,实现加氯自动化。  加氯间由设备间、盐酸库房、氯酸钠间和值班室组成,建筑面积24m2。  4.4.4配水厂附属建筑  配水厂内附属建筑有:??等。根据《城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准》,结合S镇的实际情况,参考同类型工程的实际运行经验,确定水厂内附属建筑规模,详见表1。

综合楼:内设必需的厂长办公室、技术室、会议室、打字室、检测室等其它工作人员用房及化验室、调度室、值班宿舍和单身职工宿舍等。

检修车间:由机修间、电修间、水表维修间、泥木工间、工具室、更衣室组成。 机修间:维修水泵、电动机、阀门、管道及其他零星修理项目,以修理不减为主;
电修间维修电气设备及照明装置。

4.4.5配水厂总体布置  配水厂占地4.33亩,东西长69.75m南北宽41.3m,  (1) 总平面布置  厂区平面设计以满足城镇供水和当地规划部门要求为指导思想,根据各建筑物使用功能分为三个区,即生产区、辅助生产区和办公区。(可绘制净水厂厂区平面及管道布置草图)。  综合工艺要求及进出厂管道布置,将清水池、二级泵房、变配电室和加氯间组成的生产区按工艺流程布置在里侧,即厂区西侧,即可满足工艺要求,又能保证安全生产。辅助生产车间包括维修间、仓库等,布置在南侧,通过道路和绿化使其与办公区分隔,减少煤灰、粉尘对其他建筑物的污染。办公楼临近入口,并在入口处结合花坛设计半封闭式小广场及停车场,使办公区对外交通联系便捷,同时减少往来人员往来对其他功能的影响。  厂区道路布置简洁畅通,形成一封闭的环形路,将各功能分区有机的、紧密的联系在一起。主要道路宽4.0m转弯半径6.0m。  (2) 绿化  厂区总体设计风格力求体现花园式水厂特点。绿化点、线、面相结合。沿道路两侧配植乔灌木等不同品种、形态各异的绿化植物,花卉树种的选择充分考虑四季不同的效果,使得三季有花、四季常青,并有效的利用清水池顶部,种植草坪,增加绿化面积,水厂绿化率45%。  4.4.6配水厂厂区给排水管道  厂区给水管道包括:生产工艺管道、厂区生活、生产自用管道。 工艺管道采用钢管,管道上设置必要的阀门、仪表及附属设施。  其余生活、生产自用水管道采用UPCVC给水管,管道上设阀门、消火栓、洒水栓等。 厂区排水管道包括:生产废水排放管、雨水管、生活污水管。生产废水无毒无害和雨水用同一管道系统排至厂外,管材选用钢筋混凝土排水管;
生活污水经厂区化粪池处理后,排至厂外,管材选用钢筋混凝土排水管。

4.5 配水管网工程设计 4.5.1配水管网的功能  配水管网的根本任务是向用户提供高质量的饮用水,连续供应有压水,同时降低供水费用。为此,供水管网作为供水系统的重要环节对其的硬件有以下五点要求:  (1) 封闭性能高  供水管网是承压管网,管道良好的封闭性是连续供水的基本保证。  (2) 输送水质佳  自来水从水厂到用户,要经过较长的管道。管网实际上是一个大的反应器,出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行,并且含氯水与管壁发生的接触,可能产生新的化学反应。这些反应可能有生物性的、感官性的以及物理化学性的。因此要求管道内壁既要耐腐蚀性又不会向水中析出有害物质。

(3) 水力条件好  供水管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通,才能降低水头损失,确保服务水头。  (4) 设备控制灵  一个供水管网,要维持管网的良好运行,在管网上要设计专用设备包括:闸门、消火栓、通气阀、放空阀等。这些设备的完好是保证管网运行畅通、安全供水、避免污染的前提。  (5)
 建设投资省  供水管网的建设费用通常占供水系统建设费用的比例较高,因此如何通过经济分析确定供水管网的建设规模,恰当选用管材及设备是管网合理运行的途径。

4.5.2管网设计流量和水压  (1)设计流量 根据《村镇供水工程技术规范》(SL310-2004)中??条,选定本次可研的时变化系数取??,则配水管网的设计流量为??m3/h。  (2)设计水压  最不利控制点自由水头不低于0.12Mpa,用户水龙头出水压力为0.02Mpa。

4.5.3管材选择 可参考表2。

结合当地的情况和各种管材的对比选择??管。  4.5.4配水形式和水量分配  (1) 配水形式  水厂通过一级泵房向供水用户直接供水,水厂内的调节构筑物为?座清水池,总容量??m3。  (2) 水量分配  配水厂输水流量分配按照各村设计流量进行分配,送水泵房与现有水量的剩余流量按照远期可能的用水户进行预留,并在主干管中进行考虑计算。

4.5.5配水管网布置  因供水范围较分散,所以本次管线布置以枝状管网为主,这种布置方式使得管网线的总长度较短,结构简单,投资较省。   干管的布置通常应遵循下列原则:  (1)干管布置的主要方向应按供水主要流向延伸,而供水的流向则取决于最大用水户或水塔等调节构筑物的位置。  (2)通常为保证供水可靠,按照主要流向布置几条平行的干管,其间并用连通管连接,这些管线以最短的距离到达用水量大的主要用户。干管间距视供水区的大小,供水情况而不同,一般为500~800米。

(3)干管一般按规划道路布置,尽量避免在高级路面或重要道路下敷设。管线在道路下的平面位置和高程应符合城市地下管线综合设计的要求。  (4)干管应尽量布置在高地,这样可以保证用户附近配水管中有足够的压力和减低管内压力,以增加管道的安全。  (5)干管的布置应考虑发展和分期建设的要求,并留有余地。

4.5.6管网水力计算  配水管线沿程水头损失计算采用《建筑给水设计规范》(2003)中第??条推荐的海曾——威廉公式:   (5)
式中: h——管道沿程水头损失(m);
  dj——管道计算内径(m);

    qg——给水设计流量(m3/s);
  Ch1.85——海曾威廉系数 L——管长(m)  (1) 配水管网水力计算     管网的最不利点可选在供水区的最远点,经最不利管线水力计算,在满足最不利点水压0.12MPa,用户水龙头出水压力0.02MPa,考虑村内地形高差0.4m的情况下,计算地出配水厂送水泵需要扬程??m,所选水泵满足要求,计算过程如下:  1)布置管网,见附图。 (附图只是作为已知条件提供,计算完成后应画出水力计算图。)
2)干管的总长  初定假定最不利点在点??,则干管线路为??;
           L=??m                         (6)  3) 计算各管段的沿线流量  单位管长的比流量?? 4)  计算各管段的节点流量 5)  干管的管段流量 6) 干管水力计算表  流速采用经济流速,管径由公式Q=v×3.14×D2/4求得,(D为管径,v为经济流速,Q为流量),根据《农村安全饮水设计手册》查水力计算表,确定Q和D。沿程水头损失由海曾——威廉公式求得。则干管水力计算表如下:
 重新假定不利点,如点??,进行上述计算,求得总水头损失小于点??的水头损失,依次假定最终确定不利点为点??;
  7)计算配水厂送水泵需要的扬程及选泵  村内地形高差为ZC=0.6m  控制点要求的自由水压HC=14m  管网中的总水头损失=??m  井深为60m,水泵吸水管的水头损失为10m  所以水泵扬程Hp=ZC+HC++?=??m  本次设计流量为??,此流量在??~??m3/h,扬程为??m,在??~??m之间,同时考虑到无噪音、安装简单等优点,水泵选为??型深井潜水泵。  (2) 支管水力计算表  流速采用经济流速,管径由公式Q=v×3.14×D2/4求得,(D为管径,v为经济流速,Q为流量),根据《农村安全饮水设计手册》查铸铁管水力计算表,确定Q和D。沿程水头损失由海曾——威廉公式求得。则支管水力计算如下:  (3) 计算自由水头  5水源保护    水是城镇发展的命脉,水源地的建设和保护是关系到城镇发展和饮水安全的重要问题。  5.1水资源的保护  (1)水源地必须注意做好地下水的动态监测工作,建立地下水动态监测系统,提高采水效率,防止水质恶化及不良环境地质问题的发生,特别注意对水源地影响区域的水位下降较大的范围内进行严格的监测。  (2)水源地开采范围内,禁止新建工业开采井。  (3)建立地下水资源管理模式。建立地下水动态监测制度,并与地下水动态长期观测网结合,对生产井及临近地区建立水位、水质、水监测网,定期观测水位、取样、分析水质。  5.2水质保护  5.2.1建立水源地保护区  保护区范围为机井外围各单井半径50~100m圆的外切线所包含的区域。保护区面积0.04km2。  5.2.2保护措施  在水源地保护区内禁止污水灌溉,严禁超量使用化肥、农药;
严格禁止采用渗坑、渗井等向地下排污;
保护区内各种建筑物施工必须得到卫生防疫部门和水资源管理部门的统一认可方可进行。  为防止沙河上游地表水污染威胁到本水源地的供水安全,建议对水源地上游建立一般卫生防护带。防护带内不得新建排污工厂,已有排污工程的,要做好污水达标排放的管理工作,不准有污水渗水坑(池)或铺设有水泥基础的污水管道,并不得从事破坏土层的活动。  6结语  附图 管网布置简图 节点编号 地面高程(m)
1 11.71 2 11.4 3 11.8 4 12 5 11 6 11.2 7 10.63 8 10.4 9 10.53 10 10.9 11 10.8 12 10.3 13 10 附:环状管网练习 一环状管网,各管段的长度和直径见下表,各节点的供水流量如图所示,管道采用铸铁管(正常管,)。请确定各管段的管径和流量分配。

管段 管长(m)
1-2 500 1-6 300 2-3 400 2-5 300 3-4 300 6-5 500 5-4 400 补充资料:环状管网水力计算 环状管网的设计,首先仍是根据工程要求及当地条件进行整个管网的管线布置,确定各管段长度及各管环节点向外供应的流量。然后求通过各管段的流量。根据流量来设计管道的直径,最后计算水头损失。但是由于管环的各管段是相互连通闭合的,相邻管环具有共同管段及共同节点,有时连流动方向都不能事先完全确定,则分配在各管段的流量也无从算出,问题较为复杂,计算时必须各管环共同考虑,联合求解。在工程设计中,常用渐近分析法来解决。但不管用什么方法求解,环状管网中的每一闭合环路应按并联管道考虑,解算的依据是环状管网的水流必须满足下列两个条件:
1、根据连续性条件, 各节点(各管段汇合点)流入的流量应等于流出的流量。若以流入节点的流量为正值, 流出节点的流量为负值, 则两者的代数和应为零 (5.40)
2、对于任一闭合环路, 由一个节点至另一节点间沿两条不同管线计算的水头损失应相等。在一个环内如以顺时针水流方向管段的水头损失为正值, 逆时针水流方向管段的水头损失为负值, 则两者的代数和应等于零 (5.41)
式中hfi是闭合环路中任一管段的水头损失。

下面简单介绍一下环状管网的渐近分析法。

设有一管系,如图5. 15所示。

图5. 15 在管网中取闭合环路A-B-C-D-F-A进行分析。流入节点A的流量Q可以设想按两个方向流动,一支沿着A-B-C方向流动,其流量为Q0;
另一支沿着A-F- C方向流动,其流量为。根据这样分配的流量,就可以选择各管段相应的管径,并计算相应的水头损失。

具体计算时可按下列步骤进行:
① 先初拟各管段的水流方向(用箭头标在图上) 并根据各节点上应 满足初拟各管段的流量;

② 据经济流速和各管段的流量选择管径di ;

③ 算各管段的水头损失, 校核各环是否满足(5.41)式。以顺时针流向的水头损失 为正值, 逆时针流向的水头损失为负值, 计算每一环的水头损失,因 (5. 42) 式中的。

其中Q、分别为各管段所分配的流量及相应各管段的水头损失。

④ 计算各管段水头损失的代数和。这一值在首次试算时 一般是不会等于零的。记=Δh, 称Δh为环路的闭合差。在工程实际中通常只要求环路闭合差满足一定精度要求便可。如果Δh不满足精度要求, 则需对流量分配进行修正, 直至各环水流情况均满足闭合差Δh =小于规定值为止。对流量逐步修正的水力计算称为管网平差。

⑤ 求出使某一环的= 0 的校正流量ΔQ,ΔQ 的计算式为 ΔQ = -/2( hf i / Qi ) (5.43) 式中的分子是各管段水头损失的代数和, 可正可负, 而分母的hf 和Q 总是同号的, 所以分母为正。校正后的流量为 (5.44) 某一环在第一次校正后, 还会受到相邻另一个环校正流量的影响。相邻两环的公共管段(如图5. 15中的管段FC)的校正流量是把邻环的ΔQ 改变正、负号之后, 与本环的校正量迭加。

⑥ 按修正后的流量重新计算水头损失, 求闭合差, 若不满足精度要求, 则再进 行流量校正。重复以上步骤, 一般要求一个环的的绝对值在0. 5m以下便可。这时各管段的管径、流量、水头损失就可作为最后的计算结果。

【工程应用实例】 图5.16所示的管网为铸铁管,糙率n=0.0125,由1、2、3、4四个节点组成,各管段和节点流量分别在图中标出。试确定各管段的直径及管网中的流量分配(要求闭合差| |<0.1m)。

图5.16 【计算过程】 ①初拟流向,分配流量。如图所示各管段的流向。根据节点流量平衡=0,第一次分配的流量值,列于表5.7。

②根据初步分配的流量,按经济流速选择标准管径,见表5.7。

③计算两环中各管段的水头损失。首先按分配流量利用计算出各管段的水头损失。如计算1-2段水头损失,可由=250mm,n=0.0125,查表5.1得流量模数=618.5 L/s。第一次分配流量=50L/s,则 查表5.2,得修正系数k=1.027,则 按同样的方法可计算出两环各管段的水头损失,结果列于表5.7中。

检查两环水头损失的闭合值是否满足要求。根据第一次分配的流量,I环闭合差=0.513m,II环闭合差=0.374m,闭合差均大于规定值。

⑤按式(5. 43)分别计算两环的校正流量ΔQ,将ΔQ与各管段第一次分配的流量相加,得第二次分配流量。

值得注意的是,对于两个闭合环路共用的管段,该管段的流量校正值为两个闭合环校正值的代数和。校正值符号由所在环路的方向确定。例如本题2-4管段为I、II闭合环路共用的管段,计算I环路的校正流量时,除加上I环路求出的校正值外,还要加上II环路求出的校正值,其符号由在I环路中的方向确定。

由再分配的流量重复上述步骤的计算,直到各环路满足闭合差要求为止。本题按第三次分配流量计算,各环路满足闭合差的要求,故第三次分配流量即为各管段通过的流量。

表5. 1 管道的流量模数值 (按计算) 表5.7 环号 管段 管长(m) 管径(m) 一次分配流量(L/s) Ki (L/s) vi (m/s) 校正系数k hfi  (m) hfi/Qi △Q (L/s) 校正流量(L/s) 二次分配流量(L/s) vi (m/s) 校正系数k hfi (m) hfi/Qi △Q (L/s) 校正流量(L/s) 三次分配流量(L/s) vi (m/s) 校正系数 k hfi (m) Ⅰ 1-2 450 250 50 618.5 1.02 1.027 3.020 0.060 -0.85 -0.85 49.15 1.00 1.030 2.927 0.06 -0.18 -0.18 48.97 1.00 1.030 2.906 2-4 500 200 20 341.1 0.64 1.103 1.896 0.095 -0.85 +0.40 19.55 0.62 1.110 1.823 0.093 -0.18 +0.21 19.37 0.624 1.110 1.829 1-4 550 200 -30 341.1 0.95 1.035 -4.403 0.147 -0.85 -30.85 0.98 1.032 -4.643 0.151 -0.18 -31.03 0.988 1.031 -4.693 ∑             0.513 0.302           0.11 0.304           0.04 Ⅱ 2-3 500 150 15 158.4 0.85 1.050 4.708 0.314 -0.40 -0.40 14.60 0.82 1.060 4.503 0.308 -0.21 -0.21 14.39 0.813 1.057 4.362 2-4 500 200 -20 341.1 0.64 1.103 -1.896 0.095 -0.40 +0.85 -19.55 0.62 1.110 -1.823 0.093 -0.21 +0.18 -19.76 0.624 1.110 -1.829 4-3 550 250 -40 618.5 0.81 1.060 -2.438 0.061 -0.40 -40.40 0.82 1.062 -2.487 0.062 -0.21 -40.61 0.827 1.055 -2.500 ∑             0.374 0.470           0.193 0.463           0.033

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