【文章內(nèi)容簡介】 蕪湖市蕪湖縣，該區(qū)地形起伏較大，總?cè)丝跒?萬人，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展總?cè)丝跒?0萬人，設(shè)計用水的最小服務(wù)水頭30m，（萬人天）。利用Google earth對蕪湖縣地區(qū)截圖，從軟件中截得該縣的平面圖。以下是利用Google earth截取的蕪湖縣平面圖。3 給水管網(wǎng)設(shè)計計算與說明 給水管網(wǎng)概況 給水系統(tǒng)的組成和分類（1）給水系統(tǒng)的組成給水系統(tǒng)由相互聯(lián)系的一系列構(gòu)筑物和輸配水管網(wǎng)組成。它的任務(wù)是從水源取水，按照用戶對水質(zhì)的要求進行處理，然后將水輸送到用水區(qū)，并向用戶配水。為了完成上述任務(wù)，給水系統(tǒng)常由下列工程設(shè)施組成：①取水構(gòu)筑物，用以從選定的水源（包括地表水和地下水）取水。②水處理構(gòu)筑物，是將取水構(gòu)筑物的來水進行處理，以期符合用戶對水質(zhì)的要求。這些構(gòu)筑物常集中布置在水廠范圍內(nèi)。③泵站，用以將所需水量提升到要求的高度，可分抽取原水的一級泵站、輸送清水的二級泵站和設(shè)于管網(wǎng)中的增壓泵站等。④輸水灌渠和管網(wǎng)，輸水灌渠是將原水送到水廠的灌渠，管網(wǎng)則是將處理后的水送到各個給水區(qū)的全部管道。⑤調(diào)節(jié)構(gòu)筑物，它包括各種類型的貯水構(gòu)筑物，例如高低水池、水塔、清水池等，用以貯存和調(diào)節(jié)水量。高地水池和水塔兼有保證水壓的作用。大城市通常不用水塔。中小城市或企業(yè)為了貯備水量和保證水壓，常設(shè)置水塔。根據(jù)城市地形特點，水塔可設(shè)在管網(wǎng)起端、中間或末端，分別構(gòu)成往前水塔、網(wǎng)中水塔和對置水塔的給水系統(tǒng)。（2）給水系統(tǒng)是保證城市、工礦企業(yè)等用水的各項構(gòu)筑物和輸配水管網(wǎng)組成的系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)的性質(zhì)，可分類如下：①按水源種類，分為地表水（江河、湖泊、蓄水庫、海洋等）和地下水（淺層地下水、深層地下水、泉水等）給水系統(tǒng)；②按供水方式，分為自流系統(tǒng)（重力供水）、水泵供水系統(tǒng)（壓力供水）和混合供水系統(tǒng)。③按使用目的，分為生活用水、生產(chǎn)給水和消防給水系統(tǒng)；④按服務(wù)對象，分為城市給水和工業(yè)給水系統(tǒng)；在工業(yè)給水中，又分為循環(huán)系統(tǒng)和復(fù)用系統(tǒng)。綜上所述，根據(jù)本設(shè)計規(guī)劃區(qū)—蕪湖市蕪湖縣的實際情況，該區(qū)地形較為平坦，街區(qū)分布比較均勻，各工業(yè)企業(yè)對水質(zhì)無特殊要求，因而采用統(tǒng)一給水系統(tǒng)的方式。 影響給水系統(tǒng)布置的因素（1）城市規(guī)劃的影響給水系統(tǒng)的布置，應(yīng)密切配合城市和工業(yè)區(qū)的建設(shè)規(guī)劃，做到統(tǒng)盤考慮分期建設(shè)，既能及時供應(yīng)生產(chǎn)、生活和消防用水，又能適應(yīng)今后發(fā)展的需要。（2）水源的影響任何城市，都會因水源種類、水源距給水去的遠(yuǎn)近、水質(zhì)條件的不同，影響到給水系統(tǒng)的布置。（3）地形的影響地形條件對給水系統(tǒng)的布置有很大影響。中小城市如地形比較平坦，而工業(yè)用水量小、對水壓又無特殊要求時，可用統(tǒng)一給水系統(tǒng)。大中城市被河流分隔時，兩岸工業(yè)和居民用水一半先分別供給，自成給水系統(tǒng)，隨著城市的發(fā)展，再考慮將兩岸管網(wǎng)相互溝通，成為多水源的給水系統(tǒng)。取用地下水時，可能考慮到就近鑿井取水的原則，而采用分區(qū)供水的系統(tǒng)。地形起伏較大的城市可采用分區(qū)給水或局部加壓的給水系統(tǒng)。因給水區(qū)地形高差很大或管網(wǎng)延伸很遠(yuǎn)而分區(qū)的給水系統(tǒng)。整個給水系統(tǒng)按水壓分成高低兩區(qū)，它比統(tǒng)一給水系統(tǒng)可以降低管網(wǎng)的供水水壓和減少動力費用。 管網(wǎng)系統(tǒng)布置原則給水管網(wǎng)遍布整個給水區(qū)，根據(jù)管道的功能，可劃分為干管。分配管、接戶管三類。干管的主要作用是輸水至城市各用水地區(qū)，同時也為沿線用戶配水，起始管徑一般在100mm以上，分配管的主要作用是把干管輸送來的水配給接戶管和消火栓，起始管徑一般不予計算，均由消防流量來確定。干管和分配管的管徑并無明確的界限，應(yīng)視規(guī)模確定。干管通常遵循下列原則進行布置：（1） 干管布置的主要方向應(yīng)按供水主要流向用戶，而供水的流向則取決于最大用水戶或水塔等調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的位置；（2）為了保證供水可靠性，通常按照主要流向布置幾條平行的干管，其間用連接管線連接，這些管線在道路下以最短的距離達(dá)到用水量大的主要用戶；（3） 干管一般按照規(guī)劃道路布置，盡量避免在高級路面或重要道路下鋪設(shè)。管線在道路下的平面位置和高程應(yīng)符合城市地下管線綜合設(shè)計的要求。（4）干管的高處應(yīng)布置排氣閥，低處應(yīng)設(shè)泄水閥，干管上應(yīng)為安裝消火栓預(yù)留直觀，消火栓的兼具不應(yīng)大于120mm。（5）干管的布置應(yīng)考慮發(fā)展和分期建設(shè)的要求，并留有余地。配水管網(wǎng)的布置形式，根據(jù)城市規(guī)劃、用戶分布以及用戶對用水的安全可靠性的要求程度等，分成樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)。在本設(shè)計中采用的是環(huán)狀網(wǎng)，當(dāng)任意一段管線損壞時，閘閥可以將它與其余管線隔開進行檢修，不影響其余管線的供水，使供水的地區(qū)大為縮小，同時，環(huán)狀網(wǎng)可以大大減輕因水錘現(xiàn)象所產(chǎn)生的危害。給水管網(wǎng)包括輸水管渠和配水管網(wǎng)兩大部分。要求能夠供給用戶所需水量，保證不間斷供水，同時要保證配水管網(wǎng)足夠的水壓。 確定管網(wǎng)布置方案城鎮(zhèn)管網(wǎng)定線應(yīng)滿足以下幾點要求：(1) 前瞻性：按照城市規(guī)劃來布置管網(wǎng)，考慮給水系統(tǒng)分期建設(shè)的可能性，留有充分的發(fā)展余地；(2) 安全性：保證管網(wǎng)安全可靠，當(dāng)局部管網(wǎng)發(fā)生事故時，斷水范圍應(yīng)減到可接受的最小程度；(3) 全面性：管線布置在整個給水區(qū)內(nèi)，保證用戶有足夠的水量和水壓；(4) 經(jīng)濟性：力求最短距離敷設(shè)管線，以降低管網(wǎng)造價和供水能量費用，減少拆遷，少占農(nóng)田；(5) 層次性：先確定主干管位置，然后布置一般管線與設(shè)施；(6) 管線綜合：協(xié)調(diào)好與其它管道、電纜和道路之間的關(guān)系。 給水管網(wǎng)示意圖 給水管網(wǎng)設(shè)計 設(shè)計用水量的計算 （1）單位人口綜合指標(biāo)法：根據(jù) 《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50282—98）—1所列的城市單位人口綜合用水量指標(biāo)，本設(shè)計規(guī)劃區(qū)近期總?cè)丝跒?萬，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，現(xiàn)確定總?cè)丝跒?0萬。蕪湖市屬中、小城市,(萬人d)。因此,(萬人d)。故單位人口綜合指標(biāo)法預(yù)測本規(guī)劃區(qū)凈水廠的規(guī)模為556694L/s。（2）用地分類指標(biāo)法根據(jù)城市用地分類，結(jié)合城市用地性質(zhì)確定用水量，與城市地塊建設(shè)更貼近，是總規(guī)階段估算供水管徑和預(yù)測分區(qū)用水量的依據(jù)。結(jié)合蕪湖地區(qū)城市用地布局采用多中心、分散組團式，與自然環(huán)境相互呼應(yīng)，因此，各類型用水量的指標(biāo)結(jié)合城市規(guī)劃目標(biāo)和引導(dǎo)性城市設(shè)計展開。此處采用單位人口綜合指標(biāo)法。 管網(wǎng)水力計算(1) 比流量的計算假定用水量均勻分布在全部干管上,由此算出干管線單位長度的流量，叫做比流量： qs=Qql ()式中，qs——比流量，L/() Q ——管網(wǎng)總用水量，L/ｓ q——大用戶集中用水量總和， l——干管總長度，m，不包括穿越廣場、花園等無建筑物地區(qū)的管線；只有一側(cè)配水的管線，長度按一半計算。在圖中標(biāo)出節(jié)點編號，假定水流方向和各管段長度。進行管網(wǎng)水力計算。城市最高時各大用水戶中用水量之和：q=0qs= Qql== L/(sm)（2）沿線流量計算根據(jù)比流量和各管段的計算長度，列表計算出各管段的沿線流量：Q沿= qsL ()式中：L——該管段的長度 m；qs——比流量（L/sm）比流量（L/sm）qs=Qql=(sm) 沿線流量管段管段長度（m）沿線流量12520238863460245110527670管段管段長度（m）沿線流量677863971251080078662895609101436611917713770814784101528011124601213377131474714151645121681514178021518760161712201718160511969019201208320587（3）節(jié)點流量的計算節(jié)點流量按qi＝α∑qL，折算系數(shù)α＝，即任一節(jié)點i的節(jié)點流量等于與該點相連各管段的沿線流量總和的一半，若有集中流量，再將集中流量計入，計算結(jié)果見下表： 節(jié)點流量節(jié)點編號節(jié)點流量（L/s）1234567891011121314節(jié)點編號節(jié)點流量（L/s）151617181920 管徑的確定的原則根據(jù)管網(wǎng)定線的基本原則，綜合考慮地形、經(jīng)濟、城市規(guī)劃和發(fā)展等因素。本設(shè)計采用生活、消防聯(lián)合給水管網(wǎng)系統(tǒng)，為保證給水安全和水質(zhì)可靠，將網(wǎng)布置成8環(huán)，環(huán)狀管網(wǎng)，則水力計算可按下列步驟進行。（1）流量分配根據(jù)最大用水時水泵及水塔供水量以及管網(wǎng)各節(jié)點的出流量（包括大用戶的集中流量），可按節(jié)點流量平衡條件即∑Q=0，進行初步流量分配（先假定水流方向），求出各管段的流量。（2）選管徑在各管段計算流量確定之后，可利用水力計算表（給排水設(shè)計手冊第二冊），平均經(jīng)濟流速為：DN=100400mm,，DN大于400mm， m/s。本設(shè)計最小管徑可取d=200mm，此外在選管徑時，還應(yīng)考慮通過最大轉(zhuǎn)輸流量的可能，并適合留有發(fā)展余地。因此在供水分界線附近及某邊遠(yuǎn)地區(qū)的管徑可適當(dāng)放大。 管網(wǎng)平差計算 環(huán)狀管網(wǎng)流量分配 根據(jù)節(jié)點流量進行管段的流量分配分配步驟： （1）按照管網(wǎng)的主要方向，初步擬定各管段的水流方向，并選定整個管網(wǎng)的控制點。 （2）為可靠供水，從二級泵站到控制點之間選定幾條主要的平行干管線，這些平行干管中盡可能均勻的分配流量，并且滿足節(jié)點流量平衡的條件。 （3）與干管線垂直的連接管，其作用主要是溝通平行干管之間的流量，有時起一些輸水作用，有時只是就近供水到用戶，平時流量不大，只有在干管損壞時才轉(zhuǎn)輸較大的流量，因此連接管中可以較少的分配流量。管徑的確定 管徑與設(shè)計流量的計算：q=AV=Pi*D2*V/4 ()D= ()設(shè)計中按經(jīng)濟流速來確定管徑進行平差，確定實際管徑。 管網(wǎng)校核（1）給水水力計算平差校核 采用JK法進行校核，即完成管網(wǎng)系統(tǒng)的編號和寫出“銜接矩陣”、“環(huán)路矩陣”和“追溯矩陣”，簡單操作步驟如下：①根據(jù)給水管網(wǎng)系統(tǒng)圖，為節(jié)點、管段和環(huán)進行編號，預(yù)估計管段流量的方向，并在管網(wǎng)系統(tǒng)圖上標(biāo)注參考流向箭頭；建立Excel工作表，登陸“序號”、“管段”、“管段長度（m)”、“節(jié)點號”和“環(huán)路號”。②統(tǒng)計得：共有節(jié)點數(shù)J個，管段數(shù)P個和環(huán)數(shù)L個，存在關(guān)系“P=J+L1”③根據(jù)“管段”和“節(jié)點”的相互關(guān)系建立銜接矩陣Aij。銜接矩陣的大部分元素為“0”，可按照節(jié)點的次序，逐行確定系數(shù)元素，流量指向節(jié)點的系數(shù)為“1”，背離節(jié)點的系數(shù)為“1”。④構(gòu)建環(huán)的的回路矩陣，環(huán)中流量符合順時針方向取“1”，逆時針方向取“1”，寫作[Lij].⑤構(gòu)造“追溯矩陣”[Wij],首先把矩陣的所有元素均設(shè)置為“0”，然后由控制點節(jié)點出發(fā)，分別向其他節(jié)點前進，把途徑管段的元素標(biāo)為“+1”或“1”元素的正負(fù)號根據(jù)以下規(guī)則確定：如果是向上游走，標(biāo)為“+1”；向下游走時，標(biāo)為“1”。按照以上步驟對本設(shè)計中的給水管網(wǎng)進行設(shè)計。最高工況點的管網(wǎng)平差結(jié)果見附附表一。（2）消防校核該區(qū)同一時間火災(zāi)次數(shù)為兩次，一次滅火用水量為35L/S，從安全和經(jīng)濟角度考慮，失火點設(shè)在7節(jié)點和14節(jié)點處，消防時管網(wǎng)各節(jié)點的流量除14節(jié)點各附加35L/S的消防流量外，其余各節(jié)點的流量與最高時相同。消防校核結(jié)果見附表二。（3）事故工況校核因為事故造成管網(wǎng)損失或者主供水管路檢修時，必須保證各個節(jié)點70%的供水量要求，各個節(jié)點的服務(wù)水頭不變。最不利事故工況：考慮靠近供水泵站（水廠）的主干管在最高日最大時發(fā)生損壞時的工況。①事故工況節(jié)點流量計算事故工況節(jié)點流量=事故工況供水比例（70%）*最大時工況各節(jié)點流量②事故工況校核的方法刪除事故管段，計算各個節(jié)點的事故工況流量，通過水力分析，計算出各個節(jié)點的水頭，如果全部高于其服務(wù)水頭，則系統(tǒng)滿足要求。如果不滿足，可以增加平行主干管的數(shù)目，或者主干管采用雙線供水。事故校核結(jié)果見附表三。 二級泵站設(shè)計計算 選泵原則（1）大小兼顧，調(diào)配靈活。選泵時不能僅僅只滿足最大流量和最高水壓是的要求，還必須全面估計用水量的變化。為節(jié)省動力費用，應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)水量與相應(yīng)的水壓變化情況。合理地選擇不同性能的水泵，做到大小泵兼顧，在運行中可靈活調(diào)度，以求得到最經(jīng)濟的效果。（2）型號整齊，互為備用。從泵站運行管理與維護檢修的角度來看，如果水泵的型號太多則不便于管理。一般選擇同型號的水泵并聯(lián)工作，這樣無論對電機、電器設(shè)備的配套與貯備，管道配件的安裝與制作均會帶來很大的方便。（3）合理地用盡各水泵的高效段。流量變幅大的二級泵房，以選用QH特性曲線平緩的水泵。（4）水泵的構(gòu)造形式對泵房的大小、結(jié)構(gòu)形式和泵房內(nèi)部布置等均有影響，因而對泵站造價很有關(guān)系。對于水源水位很低，必須建造很深的泵站時，選用立式泵可使泵房面積減小，減低造價。（5）應(yīng)保證水泵的正常吸水條件。在保證不發(fā)生氣蝕的前提下，應(yīng)充分利用水泵的允許吸上真空高度，以減少泵站的埋深，降低工程造價。同時應(yīng)避免泵站內(nèi)各泵安裝高度相差太大，致使各泵的基礎(chǔ)埋深參差不齊或使整個泵站埋深增加。（6）應(yīng)選用效