给一.设计题目甘肃省礼县城区室外给水管网设计。

二.设计目的与任务给水管道设计的目的是巩固所学课程内容并加以系统化，能够将所学知识运用到工程实际中，联系实际培养分析问题和解决问题的能力。

给水管网水力计算的任务是：在各种最不利的工作条件下，满足最不利点（一般指离二级泵站最远、最高的供水点）的供水水压和水量的要求；管网供水要可靠和不间断；管网本身及与此相连的二级泵站和调节构筑物建造费之和应为最低。

因此，管网水力计算的任务是在各种最不利条件下，求出管网各供水点的水压，由最不利点水压加上该点至二级泵站的水头损失定出二级泵站的最高扬程和相应的流量，这些数据是设计二级泵站的依据。

管网的管径和水泵扬程，按设计年限内最高日最高时的用水量和水压要求决定。

但是用水量是发展的也是经常变化的，为了核算所定的管径和水泵能否满足不同工作情况下的要求，就需进行其它三种用水量条件下的校核计算，以确定经济合理地供水。

通过核算，有时需将管网中个别管段的直径适当放大，也有可能需要另选合适的水泵。

给水管道设计的任务是根据给出的各项原始资料计算用水量、确定给水系统类型并进行管网及输水管定线、由管网水力计算确定管径及水塔调节容积，选择合适的水泵。

三.设计内容1、计算最高日用水量。

2、计算最高日最高时流量。

3、选择给水系统类型进行管网及输水管定线。

4、进行管网水力计算。

5、确定水塔调节容积。

6、确定二级泵站扬程和流量。

四.设计指导思想和原则⑴本着百年大计，质量第一，对礼县城供水统一规划，以安全供水，经济合理，技术先进，管理方便为原则。

⑵根据国家建设方针，结合礼县县城发展情况，按照礼县县城发展规划预测用水量，合理确定供水规模。

⑶在符合礼县总体规划的前提下，考虑到贫困地区财政负担的可能，给水工程的建设从实际出发，分期逐步实施的方式，逐步满足县城及周边地区生活用水的需要。

⑷县城给水为地下水，水质较好，经消毒处理后即可达国家饮用水卫生标准。

⑸水厂布置充分利用原有地形，合理布局，远近结合，适当超前，并宜分期建设。

⑹充分利用水源地水厂高差、靠重力向礼县县城供水，节约运行成本。

⑺认真贯彻国家关于城镇供水有关的方针和政策，符合国家有关的法规，规范和标准。

五.设计原始资料1.县城平面图该县城为我国黄河以东甘肃地区二区中小城市，城内有工厂数家及部分公共建筑。

居民区居住人口在规划期内近期按150~300人/公顷设计，远期按250~400人/公顷考虑。

最高建筑为六层楼，室内有给排水设备，无淋浴设备，给水普及率为近期80~90%，远期90~95%。

居住区时变化系数为1.4~1.8。

2.规划期内大用户对水量、水质和水压要求资料见用户对水量、3.浇洒道路用水：50~1003m /d ；绿地用水：50~1003m /d4.未预见用水量按最高日用水量的15~25%计算。

5.消防用水量、水压及延续时间按规范要求确定。

6.该区地表水污染严重，水质不好，故近期不考虑采用地表水作为水源。

7.气象资料（1）主导风向：夏季东南风，冬季东北风；（2）年最高温度39℃，年最低温度-8℃；（3）年平均降雨量：800mm（4）最大积雪深度0.4m ，最大冰冻深度1.0m（5）土壤性质：（最低处）0.4m~0.8m 垦殖土0.8m~3.8m 粘沙土3.8m~8m 中沙及砂石（6）地下水位深度：10.0m （最浅）地下坡度：0.2%（7）地震等级：中国地震划分为七级地震区8.地面水系：（1）最高水位33.0（2）常水位 31.0（3）最低水位 29.59.材料来源及供应：本地区自产砖、混凝土及混凝土管。

六.设计技术参数（一）用水量确定1、居民综合生活用水定额（包括居民生活用水和公共建筑用水），根据礼县当地国民经济和社会发展规划、城市总体规划和水资源充沛程度，结合给水专业规划和给水工程发展的条件综合分析确定。

由于缺乏实际用水资料，查《室外给水设计规范》中“综合生活用水定额”表。

礼县地处甘肃黄河以东地区，属二区中小城市，按近期规划设计，采用最高日额定值150~240L/（cap·d）的综合生活用水定额200L/（cap·d）。

居住人口按近期内300人/公顷考虑。

根据礼县县城性质、较小的规模、国民经济与社会发展较大潜力、城镇供水系统和较大的用水变化幅度，最高日城市综合用水时变化系数采用Kh=1.5。

给水管网系统的功能是向各种不同类型的用户供应满足要求的水质、水量和水压。

生活饮用水的水质，必须符合现行的《生活饮用水卫生标准》的要求；生活饮用水管网上的最小服务水头按建筑层数确定，最高建筑为六层楼，最小服务水头为28m。

2、县城内共有十座工厂，都作为大用户从管网中以集中流量形式取水，对水质、水量和水压的要求应根据生产工艺要求确定。

3、浇洒道路和绿地用水量，根据路面状况、绿化状况、气候和m/d，绿地用水：803m/d。

土壤等条件确定。

浇洒道路用水：8034、城镇未预见用水量及管网漏失水量按最高日用水量的20%合并计算。

工业企业自备水厂的未预见用水量及管网漏失水量并未在此次设计中考虑。

m/d，最高5、综合考虑各因素，得城镇最高日用水量为112.993时用水量为198.05L/s。

(二)给水系统的选择和管网定线虽然该城镇濒临河流，但因其水质不好，污染严重，故不宜作为给水水源。

从技术经济比较综合考虑，从水量充沛可靠性、水质、农业水利综合利用、取水输水净水设施的安全经济维护和施工条件等方面评价，宜开采地下水作为水源地。

因为水源地只有一处，且位于城镇边缘河岸附近，所以采用单水源统一给水的管网系统。

而且要在城镇西侧的高地上设置高位水池，以求缓解管网的供水压力。

在给水管网布置中遵循了以下几点原则：（1）按照城市总体规划，结合当地实际情况布置给水管网，要进行多方案技术经济比较；（2）主次分明，先搞好输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线于设施；（3）尽量缩短管线长度，节约工程投资与运行管理费用；（4）协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系；（5）保证供水具有安全可靠性；（6）尽量减少拆迁，少占农田；（7）管渠的施工、运行和维护方便；（8）远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。

管网布置的形式有树状网和环状网两种基本形式。

设计方案如下图所示，采用三个环加两条枝状管组成管网系统。

考虑到县城中心人口密集，需要的供水保证率高，而且县城中心交通发达，道路连接成环，干管敷设在街道下，可通过分配管就近分配给两侧用户，所以按干管和连接管长度的规定，本次设计将给水管网布置成环状网形式，当任一段管线损坏时，可以关闭附近的阀门，与其余管段隔开，然后进行检修，水还可以从另外管线供应用户，断水的地区可以缩小，从而增加供水可靠性。

环状管网可以大大减轻因水锤作用产生的危害。

定线时，干管的延伸方向和二级泵站输水到水塔、大用户的水流方向基本一致，从用水量较大的街区通过。

从经济来说，给水管网布置成一条干管接出许多支管，形成树状管网的费用最低，但主要从供水的可靠性考虑，布置成有两条主要供水方向的环状管网。

为了提高供水的可靠性，其中从高位水池到管网即管段（1）~（5）以及下游管段（9）~（10）都采用双管输水。

为了便于规划、设计和运行管理，运用简化和抽象的手段，将给水管网模型化，以便于用图形和数据表达分析系统。

运用宏观等效原则和小误差原则，将管线进行简化，并进一步抽象，使其成为仅有管段和节点两类元素组成的管网模型。

节点只能传递能量，不能改变水的能量，即节点上水的能量是唯一的，但节点可以有能量的输入或输出；管段只能输送水量，而不允许改变水量，即管段中间不允许有流量的输入和输出，但管段中可以改变水的能量（水头损失、加压、降压）。

所以礼县给水管网可简化抽象为3个环，10个节点和12个管段。

（三）.最高时工况设计节点流量、管段流量及管径、管材的选择1.管网用水户分为两类，一类称为集中用水户，另一类称为分散用水户。

集中用水户直接从节点上取水；分散用水户从管段沿线取得用水，为了提高计算精度和合理性，配水长度不一定是实际长度，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%，只有部分管长配水的管段按实际比例确定配水长度；两侧全部配水的管段配水长度等于实际长度。

由于管网的模型化，管段不允许有流量的输入和输出，所以沿线流量应转移到管段两端的节点上。

集中流量可以直接加到所处节点上；沿线流量将一分为二，分别加到两端节点上，得出节点流量；供水泵站或高位水池的供水流量也应从节点处进入管网系统，其方向与用水流量方向不同，应作为负流量。

2.在确定了节点设计流量之后，利用节点流量连续性方程确定区管段设计流量。

按照节点流量平衡条件、依据供水经济性和安全可靠性初步分配各管段设计流量：（1）从水源或多个水源（指供水泵站或水塔等在最高时供水的节点）出发进行管段设计流量分配，使供水流量沿较短的距离扩散到整个管网的所有节点上去，这一原则体现了供水的目的性。

（2）在遇到要向两个或两个以上方向分配设计流量时，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，向次要供水方向分配较少的流量，这一原则体现了供水的经济性。

（3）确定两条或两条以上平行的主要供水方向，并且在平行供水方向上分配相接近的较大流量，垂直主要供水方向的管段上也要分配一定的流量，使得主要供水方向上管段损坏时，流量可通过这些管段绕道通过，这一原则体现了供水的可靠性。

本设计中有两条平行的主要供水方向，一条从供水泵站节点（6）出发，经过管段[7][6]及输水管通向高位水池，另一条也是从供水泵站节点（6）出发，经过管段[5][2][1]通向节点（1）。

从节点（6）出发分配环状管网设计流量，[7][5]管段均属主要供水方向，分配大致相同的设计流量。

3.管段设计流量确定后，结合技术上允许的经济流速和当地的经济条件来确定经济管径。

主要原则是：（1）大管径可取较大的经济流速，小管径可取较小的经济流速。

（2）管段设计流量占整个管网供水流量比例较小时取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。

（3）从供水泵站到控制点的管线上的管段可取较小的经济流速，其余管段可取较大的经济流速。

（4）管线造价较高而电价相对较低时取较大的经济流速，反之取较小的经济流速。

（5）管段设有对置水塔时，在水塔供水的分界区域，管段设计流量可能特别小，选择管径是要适当放大，因为当水塔转输时，这些管段可能需要输送较大的流量。

（6）重要的输水管，或向远离主管网大用户供水的输水管，在未连成环状网且输水末端没有保证供水可靠性的储水设施时，应采用平行双条管道，每条管道直径按设计流量的50%确定。

4.输水管道及配水管网是给水工程中的重要组成部分，在投资比重上占有工程总金额的很大比例，而管材又是构成管网的主要内容，选择管材的基本原则是：能承受要求的内压和外荷载，使用性能可靠，维修工作量少，施工方便，使用年限长，内壁光滑，输水能力基本保持不变，造价低。