新水厂城市管网供水工程输配水工艺计算.docx

新水厂城市管网供水工程输配水工艺计算1.1 管材的选择1.2 流量计算/2/比流量计算.122沿线流量计算./.2.3节点流量计算.1.3 初始流量分配1.4 管径的确定1.5 管网水力计算151最高用水时管网平差.1.5.2 消防时校核.事故时校核.1.6方案技术经济计算Xl市有条自东向西的河流从城市穿越，水量充沛，水质良好，经勘探检验，可作为生活饮用水水源。该县境内地形情况复杂，多丘陵和山地，地形高差小于20m,不符合分区给水的要求。城市街区分布较为规则，无大的工业企业，对水质也无特殊要求，也不需要分质给水。经考虑，决定方案一为采用统一给水系统，两个水厂同时向管网供水管网具体布置见蓝图。1.l管材的选择管道是给水排水工程中投资大并且作用最为重要的组成部分，管道的材料和质量是给排水工程质量和运行安全的关键保障。管道材料的选择，主要取决于管道承受的水压、外部荷载、地质和施工条件、市场供应情况等。按照给水工程设计和运行的要求，给水管道应具有良好的耐压力和封闭性，管道材料应耐腐蚀，内壁不结垢、光滑、管路畅通，使管网运行可靠、安全，水质稳定，节省输水能量。本设计将常用于输配水管的管材球墨铸铁管和PE管进行对比，以确定所用管材。球墨铸铁管优点：1、产品出厂已做内外防腐，耐腐蚀性能好；2、兼有普通灰口铸铁管的强度和钢管的延展性特点，抗冲击和地基变形能力极强，运行安全可靠，破损率低。3、管件种类齐全；4、施工维修方便、快捷，安装速度快。缺点：1、产品重量大，运输及施工现场二次搬运困难；2、内表面粗糙，水力特性不及PE管。PE管优点：1、具有良好的耐腐蚀性其抗无机物性能比金属管强得多，在埋地敷设时不需要防腐。2、重量轻、施工方便。3、内表面光滑，水阻小，水力特性持久。4、小口径PE管在性能价格比上优于钢管和球墨铸铁管O缺点：1、管材强度和硬度较低；2、安装需要专用设备，操作繁琐，速度慢；3、管件类型较少；4、维修需专用设备，极不方便。由以上优缺点对比可以看出，球墨铸铁管在输水安全性、维修安装方面、价格方面具有很大优势，而仅是水力特性不及PE管，从而使得管路中的水头损失大于PE管，泵站所需的扬程高于PE管，所需的动力费用高于PE管，但结合管材费用和动力费用，球墨铸铁管的总费用还是低于PE管,因此选用球墨铸铁管作为管网配水的管材。1.2流量计算1.2.1比流量计算比流量的计算有两种方法，一是按管段的计算长度计算；一是按管段的供水面积计算。第一种方法存在一定的缺陷，它忽视了沿线供水人数和用水量的差别，所以与实际配水量并不一致；而第二种虽然较精确，由于复杂在实际中很少采用，本设计采用第一种方法。以单位长度管段计的比流量按下式计算：式中d比流量，L(5m);Q管网总用水量，Ls各大用户集中用水量总和，L/s;/管网各管段计算长度之和，机。最高用水时，Q=0,=1389Ls;ZQj只有火车站的集中流量，根据人口考察取200011*23ls经计算，管网中管段计算长度之和Z'=20574机因此，比流量为：=1389-23=00664Lsm)205741.2.2沿线流量计算各管段沿线流量按下式计算：ch=qJ式中4沿线流量，LISI该管段的计算长度，加。根据上述公式，管网中每一管段的沿线流量计算结果如表1.1所示。表Ll沿线流量计算管段管段计算长度(m)比流量(L(s*m)沿线流量(LS)1-355860.066438.935-222715.12-357938.43-453435.54-548732.35-636524.26-723215.47-819112.78-930820.59-101348.910-1141327.410-1255937.112-1418312.212-1317711.814-15785.220-1536824.415-1671247.316-845630.321-1945129.919-1826917.918-1756437.417-647831.712-1646330.716-1747631.617-471647.518-367144.615-1963842.419-272348.02-361107.336-2200.022-2340727.023-2415210.124-3464841.034-2500.037-2400.04-3722514.924-28120079.728-3266744.328-2922014.623-27100466.727-3158238.622-2626017.326-3033021.926-27107171.127-2855236.730-3159839.731-3230320.132-3320711.71.2.3节点流量计算管网中任一节点的节点流量?等于与该节点相连各管段的沿线流量/总和的一半，即：4=°立S根据上述公式，管网中每一管段的节点流量计算结果如表1.2所示。表1.2节点流量计算点编号与节点相连的管段节点流量节点编号与节点相连的管段节点流量11-3519.452015-2012.222-3；2-19；2-36；2-3554.42119-2114.9532-3；3-4；3-1859.252222-26:22-23:22-3622.1543-4；4-17；4-5；4-3765.1222-23;23-24;23-2751.9354-5；5-628.252424-37;24-28;24-34;23-2466.465-6；6-7；6-1735.652525-34O76-7；7-814.052622-26:26-27:26-3055.1587-8；8-9；8-1631.752726-27;23-27;27-31;27-28106.5598-9；9-1014.72827-28;24-28;28-29;28-3287.651O9-10；10-11；10-1236.72928-297.31110-1111.73O26-30;30-3130.81210-12;12-13;12-14;12-1645.93127-31;31-32;30-3149.21312-135.93231-32;32-33;28-3239.051412-14:14-156.13332-336.85115-14;15-2-;15-16;62.25324-34;25-3421.5515-1941616-15;12-16;16-17;16-869.95351-35:35-227176-17;17-18;4-17;16-1774.1362-36;22-361.65183-18;18-19;17-1849.953724-37;4-377.45192-19;15-19:18-19;19-2169.11.3初始流量分配最高用水时，管网总供水量为1389Ls,由于老水厂的供水规模为3万吨/天，考虑时变化系数为15则老水厂最高时供水量为Qh520.81/5=IooOXKh×Q,_1.5x3000024×360086.486.4则新水厂二级泵站的供水量为Q新=1389-520.8=868.2L/s。根据两水厂的供水量划分供水区域，初步确定供水分界线。在老水厂供水区域内进行初始流量分配时，为安全可靠起见，在主要供水干线上24-28-32、24-23-27-31、23-22-26-30分配较多的流量，而大部分连接管上分配较少的流量。在新水厂供水区域内进行初始流量分配时，为安全可靠起见，在主要供水干线8-16-17-4-3-28-16-15-20>17-18-19-2K8-7-6-5-4上分配较多的流量，对于连接管分配较少的流量。从老水厂至管网的两条输水管，为供水安全计，平均分配流量；出于同样考虑，从新水厂至管网的两条输水管也平均分配流量。1.4管径的确定最高用水时初始流量分配完成后，即可进行输配水管网各管段管径的计算。各管段管径可按简化公式计算：Dij=(fihF式中f取0.92该市给水管道拟采用球墨铸铁管材，并以海曾.威廉公式进行管网水力计算。因此上式中：=1.8,"=L852,m=4.87,带入则管径计算公式简化为Z¾.=(0.92×10'9×¾2852)°,5o按最高用水时初始分配流量，应用上式即可求得各管段计算管径，然后取标准管径。个别管段进行了适当的放大，是因为在消防时通过的流量较大，水头损失较大。连接管最小管径为150mm。另外，本设计采用美国环保署开发的水力平差软件EPANET进行平差，根据平差结果再对部分管径进行了调整，调整原则为满足管径对应的平均经济流速，单位管长的水头损失控制在管径的计算及调整结果如表1.3所示。平均经济流速表管径(mm)平均经济流速(ms)D=1004000.60.9D24000.91.4表1.3管径的确定管段管段长度(m)初分流量(L/S)计算管径(In)初定管径(mm)调整管径(mm)1-35117219.450.15715020035-245446.450.2282002502-3579137.950.3633503503-4534139.20.3643504004-548771.750.2743003505-67301000.3163004006-7464185.950.4124505007-81912000.4264505008-9308114.7O.3353503509-1O2681000.316300300lO-ll82611.7O.135150150IO-1255949.60.23425020012-1436637.80.20920020012-133545.90.09410010014-1531631.7O.19420015020-1573612.2O.12915015015-167121200.34235040016-8456521.750.64170070021-1990214.950.14015015019-1826960.050.25425030018-175641680.39540040017-647850.30.23625025012-16463400.21420025016-17476291.80.50050060017-47161000.31630040018-3671580.25125025015-1963877.250.28330030019-272351.230.2422503002-3622090.350.30330030036-2221786.70.29830030022-2381417.40.15025030023-24304167.60.39540050024-34648349.510.54060060034-25368364.560.5506006004-3722532.550.19630030037-24197400.21430030024-281200225.30.44845045028-3266788.90.30130035028-292207.30.10310010023-271004131.10.35835040027-31582480.23125025022-2626047.150.22925035026-30330120.12820025026-271071200.15920015027-2855241.450.21725015030-31119618.80.15520015031-32606200.15920015032-334146.850.1001001001.5管网水力计算本设计采用美国环保署开发的水力平差软件EPANET进行平差.该软件只需将管段的管径、管长、粗糙系数，节点的地形标高、节点流量输入即可。1. 5.1最高用水时管网平差(1)管网平差最高用水时老水厂和新水厂同时向管网供水，其中老水八¾1.5×3×1O4C厂的二级泵站供水量为=520.8L/S,新水厂的二级泵站供水量为Q2=2-Q=1389-520.8=868.2L/s。控制点服务水头取20m,系数C取130(按球墨铸铁管考虑)。利用EPANET管网平差计算软件进行平差，分析平差结果，对部分管径进行调整，初选水泵。经过反复的试算调整和比较最终确定所需的管径和水泵。水泵选取见下面的说明。(2)二级泵站最高时扬程计算假定二级泵站内管路的水头损失为2.00m(粗估)，则最高用水时二级泵站所需扬程为：各水厂扬程讨论确定，一水厂采用原有水泵，1台300S58和1台250S-65A工作，二水厂出厂流量定为868.2,扬程假定为34m,此时一水厂与二水厂出水量分别为512.24Ls和876.42Ls,基本符合所要求的各水厂出水量。此时控制点为节点31。一水厂所需扬程的确定从水厂出水点25到控制点31/?=184.02-177.42=6.6m则一水厂最高时所需的扬程，其中ZO为清水池底标高/p=Zt.-Z0+t,+2=164.48-151+6.6+20+2=42.03二水厂所需扬程的确定从水厂出水点8到控制点31=186.46-177.42=9.04m则二水厂最高时所需的扬程，其中ZO为清水池底标高HpZc-Z0+h+Hc+2=64.48-152.50+9.04+20+2=43.02则一水厂和二水厂扬程分别定为42m和43m(3)二级泵站水泵选型根据最高时的设计流量和设计扬程进行初步选泵，并对消防时、事故时进行校核。查给排水设计手册之常用设备,考虑水泵组合方案能适应管网用水量的变化，同时管理运行方便等因素进行选泵。一水厂设计流量为520.8Ls,设计扬程为42m,显然原有水泵扬程过高不满足要求，故重新选泵。通过与二水厂的选泵方案搭配比较,最终选择1台500S59B和1台200S42运行，备用1台500S59B离心泵。二水厂设计流量为8682Ls,设计扬程为43m,最后决定选用2台350S44和2台200S42运行，备用1台350S44o为了确保两水厂所选的水泵能合理的协同工作，则实际供水量与设计供水量的偏差应在±10%以内时，否则初选水泵不当或老水厂的原有泵不能满足要求，需进行换泵。校核结果显示此时老水厂二级泵站供水量为519.26L/S,新水厂二级泵站供水量为869.74Zs,与设计供水量相差仅为0.3%和0.18%；控制点31节点处，服务水头为22.17m(包含泵的吸压管路2m的富余)，所以初选的泵完全可以满足服务水头为20m的要求。最高时管网平差最终结果如图1.1,表1.4,图1.2,表1.5所JO:肯网地图I压力0.00I20.00I28.0040.00m-255.63259.63178.52-248.S823125463O49W-.33502CO口流里25.0050.0075.00100.001.PS最高用水时时EPA管网平差管段示意图-258.17,3337-112.15180.12：4»1/-194514-O-8.07312.6216200O261816Ml174151.333O.2711表1.4方案一最高用水时时节点信息节点ID标高m基本需水量L/s需水量1./s总水头m压力m连接点115419.4519.45184.8830.88连接点351552727187.532.5连接点2155.254.454.4189.2134.01连接点3155.659.2559.25190.7635.16连接点155.665.165.1192.036.4545连接点515628.2528.25191.1137.11连接点615735.6535.65194.5437.54连接点7157.514.0514.05195.2837.78连接点8156.531.7531.75195.6339.13连接点9157.514.714.7194.9337.43连接点10160.336.736.7194.5134.21连接点11162.111.711.7190.5928.49连接点1216245.945.9191.1831.18连接点16157.6569.9569.95194.4836.83连接点141606.16.1192.5332.53连接点15862.2562.25192.434.48158连接点1915669.169.1190.734.7连接点18156.549.9549.95191.735.2连接点1715774.174.1191.6236.62连接点2115814.9514.95185.6827.68连接点20162.512.212.2189.6727.17连接点361561.651.65188.8732.87连接点2215722.1522.15188.5831.58连接点23155.251.951.9191.0735.87连接点37155.67.457.45192.0136.41连接点24155.666.466.4192.0136.41连接点156.121.521.5192.736.68348连接点25155O0191.2538.25连接点27162106.55106.55188.1326.13连接点28158.6787.6587.65188.8830.21连接点29155.347.37.3186.5431.2连接点32165.3262.0562.05187.6422.32连接点33158.456.856.85181.7325.28连接点31164.4849.249.2186.6522.17连接点26158.5655.1555.15187.9629.4连接点13161.55.95.9190.6427.14连接点30160.330.830.8187.2326.93水库39151#N/A-519.151026水库38152.5#N/A-869.74152.5O表1.5最高时管段信息管段ID长度In直径mm粗糙系数流里1./S流速m/s单位水头损失m/km管道11172200130-19.450.622.23管道2454250130-46.450.951.77管道3579350130-91.360.972.67管道5730400130-112.150.891.96管道6464500130-180.120.921.59管道7191500130-194.170.991.82管道982615013011.70.784.74管道1055920013020.140.642.38管道113661501308.070.461.78管道13712400130-136.31.082.81管道14456700130-558.591.452.51管道15476600130312.621.111.81管道16716400130119.440.952.2管道1767125013027.150.551.4管道1872330013054.050.762.06管道47825013032.310.661.9319管道20564400130151.391.21.41管道2126930013074.291.051.71管道2290215013014.950.855.57管道2373615013012.20.691.82管道243541001305.90.757.17管道2563830013061.810.92.8管道2622030013046.560.661.56管道2721730013042.910.611.34管道28814300130-66.970.951.06管道29304500130-258.171.311.09管道3022530013012.780.180.14管道311973001305.330.080.03管道32648600130-248.880.881.19管道33368600130-259.630.921.29管道341200450130178.521.122.61管道351004400130139.31.112.92管道3666735013076.610.81.85管道3758225013037.50.762.54管道3826035013087.730.912.38管道3933025013034.790.712.21管道4010711501302.210.120.16管道5521501306.960.391.3541管道424141001306.850.879.46管道432201001307.30.9310.64管道446061501307.710.441.63管道451196150130-1.990.230.48管道4646325013039.730.812.83管道12316150130-1.970.110.13管道47648600130-248.880.881.19管道48368600130-259.630.921.29管道830835013085.240.892.26管道5226835013070.540.731.59管道448735013081.90.872.19管道55534400130125.4612.41水泵49#N/AWA#N/A442.160-42.25545351ZK涧50萝萝萝萝萝S萝S萝S萝S萝萝萝萝63g723g72H-iOOOO313131I4CO52水泵56#N/A#N/A#N/A74.60-41.131.5.2消防时校核消防时老水厂和新水厂同时向管网供水，管网用水量为1479Ls,其中90Ls为2处室外消防用水量，考虑到分别布置于控制点节点31）和节点2（人口稠密）上。校核结果显示此时一水厂二级泵站供水量为563.73Ls,二水厂二级泵站供水量为915.28L/S。控制点在节点31处，服务水头为15.81m,满足常低压消防体制IOm服务水头要求。具体各管段的校核结果见图L3表1.6、图L4表L7。表L6消防时校核节点水压、自由水头计算节点ID标高m基木需水量L/s需水量1./s总水头m压力m连接点115419.4519.45181.4727.47连接点351552727184.0929.09连接点2155.299.499.4185.830.6连接点3155.659.2559.25188.1732.57连接点4155.665.165.1189.8334.23连接点515628.2528.25191.1335.13连接点615735.6535.65192.835.8连接点7157.514.0514.05191.6336.13连接点8156.531.7531.75194.0137.51连接点9157.514.714.7191.3135.81连接点10160.336.736.7192.8732.57连接点11162.111.711.7188.9626.86连接点1216245.945.9191.4329.43连接点16157.6569.9569.95192.7435.09连接点141606.16.1190.6230.62连接点1515862.2562.25190.5332.53连接点1915669.169.1188.2732.27连接点18156.549.9549.95189.4932.99连接点1715774.174.1191.7534.75连接点2115814.9514.95181.2525.25连接点20162.512.212.2187.7225.22连接点361561.651.65185.5129.51连接点2215722.1522.15185.2628.26连接点23155.251.951.9188.5631.36连接点37155.67.457.45189.7834.18连接点24155.666.466.4189.7634.16连接点34156.121.521.5190.6634.56连接点25155O0191.2136.21连接点27162106.55106.55184.5922.59连接点28158.6787.6587.65186.1927.52连接点29155.347.37.3181.8528.51连接点32165.3262.0562.05184.6619.34连接点33158.456.856.85180.7522.3连接点31164.4894.294.2180.2915.81连接点26158.5655.1555.15184.5525.99连接点13161.55.95.9188.8925.39连接点30160.330.830.8181.5621.26水库39151#N/A-561.731510水库38152.5#N/A-915.27152.5O表17消防时管段校核结果管段ID长度In直径mm粗糙系数it*1./S流速m/s单位水头损失m/km管道11172200130-19.450.622.23管道