第六章 给水管网的设计计算.ppt

第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算管网计算会遇到两类课题：1.管网设计计算（最高时）-第一类课题1.1供水起点水压未知1.2供水起点水压满足用户要求2.管网复核计算（消防时、事故时及最大转输时等）-第二类课题6.16.1给水系统的流量关系给水系统的流量关系给水管网设计计算任务：在最高时用水情况下，计算各管段的流量；确定各管段的管径和水头损失；确定水泵的扬程和水塔的高度，并在特殊情况下，对管网管径和水泵扬程进行校核。新建管网最高时用水量管径水头损失水泵扬程水塔高度消防最大转输事故校核由最高时流量确定的管径、水泵能否满足上述最不利情况下的要求2第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算给水管网是由管段和节点构成的有向图，节点包括:1.配水水源点2.不同管径或不同材质的交界点3.管网中管段的交汇点或集中向大用户供水的点6.26.2管网图形的性质与简化管网图形的性质与简化6.2.16.2.1管网图形的性质管网图形的性质6.2.26.2.2管网图形的简化管网图形的简化简化方法分解：只有一条管线连接的两个管网；两条管线连接的 分支管网，且在官网的末端，流量和方向已知。分 别计算合并：管径较小、相互平行且靠近的管线；管线交叉点很 近可合并省略：水力条件影响较小的管线（管径较小）3第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 管网配水情况比较复杂，高峰流量各异。计算时加以简化。比流量法，假定小用水户的流量沿线均匀分布在全部干管上。长度比流量和面积比流量 （1）长度比流量 假定水量沿管网长度均匀流出。管线单位长度上的配水流量，称为长度比流量，记作qs。6.36.3管段设计流量计算管段设计流量计算6.3.16.3.1沿线流量沿线流量4第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.36.3管段设计流量计算管段设计流量计算6.3.16.3.1沿线流量沿线流量则每一计算管段沿线流量记作qy为：5第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.36.3管段设计流量计算管段设计流量计算6.3.16.3.1沿线流量沿线流量2.面积比流量 假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为面积比流量，记作qA。则每一计算管段则每一计算管段沿线流量沿线流量记作记作q qy y为：为：6第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算注意：注意：1 1）面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响，）面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响，计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。2 2）当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量）当供水区域内各区卫生设备或人口密度相差较大时，各区的比流量应分别计算。应分别计算。3 3）同一管网，比流量的大小随用水量变化而变化。各种工况下需分别）同一管网，比流量的大小随用水量变化而变化。各种工况下需分别计算。计算。7第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.36.3管段设计流量计算管段设计流量计算6.3.26.3.2节点流量节点流量管网中任一管段的流量沿线流量qy：变化的转输流量qzs：不变总量变化，难以确定管径和水头损失简化化渐变流为均匀流，以变化的沿线流量折算为管段两端的节点流量节点流量折算流量qif=qzs+qi=qzs+qy=qzs+0.5qy8第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算【例题例题】某城市最高时总用水量为某城市最高时总用水量为260L/s260L/s，其中集中供应的工业用水，其中集中供应的工业用水量量120 L/s120 L/s（分别在节点（分别在节点2 2、3 3、4 4集中出流集中出流40 L/s40 L/s）。各管段长度）。各管段长度（单位为（单位为m m）和节点编号见图。管段）和节点编号见图。管段1-51-5、2-32-3、3-43-4为一侧供水，为一侧供水，其余为双侧供水。试求：（其余为双侧供水。试求：（1 1）比流量；（）比流量；（2 2）各管段的沿线流量；）各管段的沿线流量；（3 3）各节点流量。）各节点流量。居住区居住区居住区工厂工厂居住区Q=260L/s6007.958008008006006006003421657500绿地居住区9第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算解解解解：1 1 1 1配水干管计算总长度配水干管计算总长度配水干管计算总长度配水干管计算总长度2 2 2 2配水干管比流配水干管比流配水干管比流配水干管比流量量量量10第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 3 3沿线流量：沿线流量：管段编号管段编号管段计算总长度管段计算总长度 （m）比比 流流 量量 (L/s.m)沿沿 线线 流流 量量 (L/s)1-2 2-3 3-4 1-5 3-5 4-6 5-6 6-7 800 0.5 5600=300600=300 0.5 5600=300600=300 0.5 5600=300600=300 800 800 800 800 600 600 500 500 0.03182 25.45 9.55 9.55 9.55 25.45 25.45 19.09 15.91 合合 计计 4400 140.00各各各各 管管管管 段段段段 沿沿沿沿 线线线线 流流流流 量量量量 计计计计 算算算算 11第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算4 4节点流量计算：节点流量计算：各各 管管 段段 节节 点点 流流 量量 计计 算算 节节点点节点连的管段节点连的管段节节 点点 流流 量量(L/s)(L/s)集集 中中 流流 量量(L/s)节点总节点总流量流量 (L/s)1 12 23 34 45 56 67 71-2,1-5 1-2,1-5 1-2,2-31-2,2-32-3,3-4,3-52-3,3-4,3-53-4,4-63-4,4-61-5,3-5,5-61-5,3-5,5-64-6,5-6,7-64-6,5-6,7-66-76-70.5(25.45+9.55)=17.500.5(25.45+9.55)=17.500.5(25.45+9.55)=17.500.5(25.45+9.55)=17.500.5(9.55+9.55+25.45)=22.280.5(9.55+9.55+25.45)=22.280.5(25.45+9.55)=17.500.5(25.45+9.55)=17.500.5(9.55+25.45+19.09)=27.050.5(9.55+25.45+19.09)=27.050.5(25.45+19.09+15.91)=30.220.5(25.45+19.09+15.91)=30.220.5(15.91)=7.950.5(15.91)=7.95 4040 40 40 40 40 17.5017.50 57.50 57.50 62.28 62.28 57.50 57.50 27.05 27.05 30.22 30.22 7.95 7.95合合计计140.00140.00120.00120.00260.00260.0012第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.36.3管段设计流量计算管段设计流量计算6.3.26.3.2节点流量节点流量管网上各节点的流量包括由沿线流量折算的节点流量和大用户的集中流量。验证流量平衡Q=Qi+qi管网总流量Q大用户最高时集中流量QiL/S(qzs)小用户沿线流量qy L/S长度比流量qs L/s.m面积比流量qA L/s.m2 节点流量qi（折算系数0.5）折算流量qif13第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.36.3管段设计流量计算管段设计流量计算6.3.36.3.3管段的计算流量管段的计算流量 管网上各节点的流量包括有沿线流量折算的节点流量和大用户的集中流量。所有节点的流量总和便是二级泵送来的总流量。单水源枝状管网每一管段的计算流量等于该管段后面所有节点流量和大用户及中水量之和，得出的各管段的通过流量为各管段的计算流量14第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.46.4管径计算管径计算管径计算公式：式中 q为管段流量，m3/s；v为管内流速，m/s。由上式可知，管径不但和管段流量有关，而且还与流速有关。因此，确定管径时必须先选定流速。为了防止管网因水锤现象而损坏，在技术上最大设计流速限定在2.53.0m/s范围内；在输送浑浊的原水时，为了避免水中悬浮物质在水管内沉积，最低流速通常应大于0.60m/s15第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.46.4管径计算管径计算v（0.6-3.0 m/s）选择 管网造价 经营管理费经济流速管径/mm平均经济流速ve/（m/s）D=100-4000.60.9D4000.91.416第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算在使用各地区提供的经济流速或按平均经济流速确定管网管径时，需考虑以下原则：首先定出管网所采用的最小管径（由消防流量确定），按e确定的管径小于最小管径时，一律采用最小管径；连接管属于管网的构造管，应注重安全可靠性，其管径应由管网构造来确定，即按与它连接的次要干管管径相当或小一号确定；一般对于大口径管道可按略高于平均经济流速来确定管径，对于较小口径的管道，可按略低于平均经济流速确定管径，特别是对确定水泵扬程影响较大的管段，适当降低流速，使管径放大一号，比较经济；管线造价（含管材价格、施工费用等）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。以上是指水泵供水时的经济管径确定方法，在求经济管径时，考虑了抽水所需的电费。重力供水时，由于水源水位高于给水区所需水压，两者的标高差H可使水在管内重力流动。此时，各管段的经济管径应按输水管和管网通过设计流量时，供水起点至控制点的水头损失总和等于或略小于可利用的水头来确定。17第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.56.5枝状管网的水力计算枝状管网的水力计算计算步骤：根据题意计算各管段管网长度、比流量、沿线流量、节点流量找出控制点，确定对供水经济性影响最大的干管、支管绘制干管水力计算表，并计算绘制支管水力计算表，并计算节点地形标高m管段编号管段长度m流量L/S管径mm1000im流速m/s水头损失m水压标高m自由水压m节点地形标高m管段编号管段长度m流量L/S允许1000im管径mm实际1000im水头损失m水压标高m自由水压m确定水塔高度和泵的扬程18第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.56.5输水管设计输水管设计 原水输水管（渠）清水输水管 只起水的输送作用，不向两边配水的管道19第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算 输水管：不间断供水 原水输水管设计流量应按最高日平均时供水量与水厂自用水量之和确定，远距离输水时还应考虑管网遗失水量 清水输水管设计流量无调节构筑物时应按照最高日最高时用水量确定；有调节构筑物时应按照最高日最高时供水量减去调节构筑物每小时的供水量输水管的形式压力输水管渠无压输水管渠加压与重力相结合的输水管渠明渠6.76.7输水管水力计算输水管水力计算20第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.76.7输水管水力计算输水管水力计算输水管计算的任务确定输水管的条数确定设计流量确定管径和经济流速计算水头损失n当m为下列值时的R值0123420.50.630.710.760.7930.670.780.840.870.8940.750.850.890.910.93重力供水时 R事故时允许流量降落比21第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.56.5输水管设计输水管设计 压力供水网前水塔网后水塔S每一管段的摩阻Sp泵站内部管线的摩阻Sd两条输水管的当量摩阻Sc管网起点至控制点间的管路总摩阻S1事故输水管的摩阻R事故时允许流量降落比22第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.96.9给水管道的敷设给水管道的敷设 6.9.16.9.1管道埋深深度管道埋深深度覆土厚度：管道外壁顶部到地面的距离埋深深度：管道内壁底部到地面的距离非冻地区管道覆土厚度外部荷载管道强度管道交叉情况土壤地基金属管道：0.7m非金属管道：1.01.2m冰冻地区管径 mm管底在冰冻线以下的最小距离 mm300D+200300-6000.75D6000.5D23第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.96.9给水管道的敷设给水管道的敷设 6.9.26.9.2管道的基础管道的基础管道基础土壤耐力高地下水位低岩石或半岩石地基土壤松软淤泥层地下水位高天然基础砂基础混凝土基础换土或换石+混凝土24第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.96.9给水管道的敷设给水管道的敷设 6.9.36.9.3水压试验水压试验水压试验：给水管道的验收，分为强度试验和严密性试验水压试验前要求：管道基础合格，回填土不小于0.5m，试验管段长度不大于1km充水打压保压（10min）管道、附件、接口无破损和严重渗漏强度合格强度试验步骤：严密性试验步骤：管道直径不大于400mm，保压压力降不大于49Pa，合格架空、明装、地沟内管道，保压压力降不大于49Pa且无破损，合格25第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.96.9给水管道工程图给水管道工程图 工程图带状平面图道路中心线及折点坐标管道代号、与道路中心线、建筑物的相对距离、间距、管距、管道转弯处坐标等与其他管道的关系材料明细、图样说明纵断面图位置、编号地面标高管道中心标高管道坡向、坡度、水平距离管道直径、管材地段名称及管道基础形式大样图26第第6 6章章 给水管网的设计计算给水管网的设计计算6.56.5枝状管网的水力计算枝状管网的水力计算P103例6-2管段起点水压标高减去终端水压标高等于管段水头损失；节点的自由水压与地形标高的和为节点的水压标高27