【導讀】本設計為華北地區(qū)E2縣縣城給水工程設計。凈水廠設計規(guī)模為20200m3/d，配水廠的設計規(guī)模為10000m3/d。整個工程包括三大部分：取水工程、輸配水工程和凈水工程。水位置及型式的確定、單井的設計計算及井群的水力平衡計算。輸配水工程主要指管網(wǎng)的定線和管網(wǎng)的水力平衡計算。計算以及水廠的平面和高程布置。

　　

【正文】 管井的單位出水量、含砂量和工作年限有很大影響。對過濾器的基本要求是：應有足夠的強度和抗蝕性；具有良好的透水性且能保持人工填礫和含水層的滲 透穩(wěn)定性。 基于巖層的性質，查手冊得應選用規(guī)格 8 英寸，內徑 203mm，外徑 225mm 的纏絲鑄鐵過濾器，纏絲采用 2mm 的鍍鋅鐵絲，墊筋厚 6mm，共 11 根。 過濾器的長度應根據(jù)含水層厚度及層數(shù)而定。當含水層厚度大于 15m 時，過濾器長度應根據(jù)水文地質條件與過濾器直徑等因素按下式確定： l=Q/πDv0 (m) 上式中 Q—過濾器出水量為 m3/d D—過濾器外徑為 225mm vc—含水層的允許滲透速度（ m/d） vc=65k1/3=65 1001/3=(m/d) K—含水層的滲透系數(shù) （ m/d） 故 )( ml ???? 則 l ≥ ，為供水安全，充分利用含水層，取過濾器長度 l=17m （ 4） 沉淀管長度的計算 沉淀管接在過濾器的下面，用以沉淀進入井內的細小砂粒和自地下水中析出的沉淀物，其長度根據(jù)井深和含水層出砂可能性而定，一般為 2~10m。井深小于 20 m，沉淀管長度取 2m；井深大于 90 m，取 10 m。井深在 31~90 m 時，沉淀管長度不小于 5 m，故此處取沉淀管長度為 6 m。 （ 5） 井深計算 井深 H=+2+++17+6=72(m) 此井為非完整井。 在規(guī)模較大的地下水取水水工程中，常由很多管井組成一個井群系統(tǒng)。當井數(shù)較多時，宜用集中控制，以克服分散管理的缺點。管井數(shù)和井群位置的選擇與布置方式對整個給水系統(tǒng)都有很大影響。 1. 開采井數(shù)的確定 配水廠最高日最高時設計水量為 10000m3/d（ 417 m3/h） 由于井群互阻影響使各井的出水能力降低，但井群發(fā)生互阻影響時出水量的減少不超過 25%~30%，為經(jīng)濟合理設出水量減少 25%，則開采井數(shù)為： )( 10 000 口????n 考慮到工作井群系統(tǒng)需有備用，備用井數(shù)一般按生產(chǎn)井數(shù)的 10%~20%停止工作時能滿足設計水量要求來確定，但不得少于 1 口。故備用 1 口井即能滿足需要。故井數(shù)為6 口。 2. 井群位置的選擇與布置方式 當井群沿河布置時，應避開有沖刷危險的河岸并與河岸保持一定的距離。井的間距通常不必按影響半徑的兩倍計算，以免井間連絡管線過長，一般可按相互干擾使單井出水量減少不超過 25%~30%計算。查手冊設計井最小間距為 150~200m。 具體距離應根據(jù)含水層的富水性、抽水設備、集水 方式、基建投資與經(jīng)營管理費用等因素確定。 井群的布置如下圖所示： 圖 35 進群布置圖 3. 設計井出水量減少系數(shù) α的計算 由抽水試驗資料（見表 1—3）可知，試驗井的 Q—S 為直線關系，因此可用式2121 tS t??? 計算各試驗井出水量減少系數(shù)。 第一次抽水試驗時，兩井出水量減少系數(shù)分別為： 21 ????? tS t? 12 ????? tS t? 同樣，第二次，第三次抽水試驗時，兩井出水量減少系數(shù)分別為： 1 ????? 1 ????? ????? ????? 為安全起見，取其最大值 α1=α2=α200= 井距為 353m、 571m、 300 m時出水量 減少系數(shù)按式iLRLRlglg??試設 ??修正 式中 α 試 —試驗井 出水量減少系數(shù)，為 ； R —設計井影響半徑，為 812m； L —設計井井距 Li—試驗井井距，為 200m 200lg812lg 353812lg202053 ??????? ?? 200lg812lg 571812lg202071 ??????? ?? 200lg812lg 300812lg202000 ??????? ?? 按式 Qp180。=Qp(1∑ α) 計算各井外于互阻影響下的出水量列于表 4—3 中 （ Qp 、 Qp180。分別為設計井處于互阻影響前、后的出水 量， ∑ α為各井對某 一設計井的出水量減少系數(shù)之和，其中 1 號井為備用井） 表 37 互阻時井的出水量 井號 ∑ α353 ∑ α571 ∑ α300 ∑ α 1∑ α Qp Qp180。 2 3 0 0 4 5 6 由上表得，井群在互阻礙影響下的總出水量為 ∑ Qp180。=(+) 2+=(L/s)≈ 11000（ m3/d） 不發(fā)生互阻影響時，井群的總出水量應為 ∑ Qp= 5=(L/s) 由于互阻影響，井群出水量共減少： % %100 ????? ????ppp Q 滿足要求。 4. 管井的連接及水力計算 （ 1） 管井與清水池的平面布置如下圖： 清水池 圖 36 管井布置平面圖 上圖中節(jié)點 6 對應井群中的 6 口井，各管段長度已標出。（ 1 號井為備用井，不需要平差）。 （ 2） 井群系統(tǒng)平差結果表 表 38 井群系統(tǒng) 節(jié)點平差表 編號 地面標高（ m） 已知水壓（ m） 已知流量(L/s) 節(jié)點水壓（ m） 自由水頭（ m） 節(jié)點流量(L/s) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 表 39 井群系統(tǒng)管段平差表 編號 管徑(mm) 長度(m) 阻力 系數(shù) 起始節(jié)點 終止節(jié)點 流量(L/s) 流速(m/s) 水力坡度 水頭損失 (m) 1 400 200 8 7 2 300 67 9 8 3 300 244 10 9 4 250 92 12 10 5 250 276 11 8 6 200 300 5 11 7 200 109 3 10 8 200 176 2 12 9 200 101 6 11 10 200 234 4 12 深井泵揚程 Ht=h+Sh1++ 式中 h —管井處的自由水頭； S —設計井的降深，為 7m； h1—地下水位高度，為 各管井中深井泵的揚程分別為： 2 號井水泵揚程 Ht=+7+3++=(m) 3 號井水泵揚程 Ht=+7+3++=(m) 4 號井水泵揚程 Ht=+7+3++=(m) 5 號井水泵揚程 Ht=+7+3++=(m) 6 號井水泵揚程 Ht=+7+3++=(m) 取 1 號井即備用井水泵揚程等于揚程最低的 3 號井水泵揚程 。 因為各井中水泵的抽水量和揚程相近故可選用同一型號的深井泵。 深井泵選取格蘭富集團生產(chǎn)的型號為 SP95—3 的泵 ， 其中 指泵的類型范圍， 95 為流量單位為 m3/h， 3 為泵的級數(shù)。 SP 具體性能曲線見圖 4— 4—4 圖 37 深井泵的 Q— H圖 圖 38 深井泵的功率性能曲線 η —泵的級效率 （ NPSH） r—表示所需進口壓力 SP95—3 型泵 的電動機型號為 MS6000，功率為 15Kw,泵體最大外徑為 186mm。 第 4章 輸配水工程 輸配水工程即輸水工程和配水工程。 線路 選 擇 為使 輸水管渠的線路盡量 短、起伏小、不占田地，將輸水管道以直線沿地面較平坦的道路敷設。同時 輸水管渠走向和位置符合城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃要求 。具體布置見平面布置圖。 在方案一中水源至凈水廠輸水管路長 570m，從凈水廠至配水管網(wǎng)輸水管路長140m；配水廠至配水管網(wǎng)輸水管路長 230m。 在方案二中水源至凈水廠輸水管路長 120m，從凈水廠至配水管網(wǎng)輸水管路長160m；配水廠至配水管網(wǎng)輸水管路長 120m。 （ 1） 輸水管道應設 檢查井 ， 間距 為 ：當管徑（渠寬）在 700 mm 以下，間距不大于200 米；在 700— 1400 mm 時，間距不大于 400m； （ 2） 本設計為 壓力 供水， 輸水管道隆起點設進氣閥和排氣閥，低凹處設置泄水管及泄水閥 ； （ 3） 管道法蘭接口應設于檢查井或地溝內 ； （ 4） 為了安全供用， 輸水管根數(shù) 采用 2 根 ； （ 5） 兩條以上輸水管一般應設連通管，直徑一般相同，設有連通管的輸水管道上，應設必要閥門，以防事故及檢修時切換。 配水管是指由凈水、配水廠或由水塔、高位水池等調節(jié)構筑物直接向用戶配水的管道。 （ 1） 配水管網(wǎng)應根據(jù)用水要求合理布置于全供水區(qū)。在滿足各用戶對水量、水壓的要求下，應縮短配水管線總長度。管網(wǎng)一般可布置 成環(huán)網(wǎng)狀，當允許間斷供水也可敷設成樹枝狀。 （ 2） 干管應盡布置在兩側均有較大用戶的道路上，以減少配水支管的數(shù)量。 （ 3） 配水干管之間應在適當間距處設置連接管以形成環(huán)網(wǎng)。連接管間距應按供水區(qū)重要性、街坊大小、地形等條件考慮，并通過斷管時滿足事故用水要求的計算確定。 （ 4） 用以配水至用戶和消火栓的配水支管一般采用管徑為 150~200mm；負擔消防任務的配水支管不得小于 150mm。 （ 5） 消火栓的布置與數(shù)量必須遵守消防規(guī)定并取得當?shù)叵拦芾聿块T的同意。 （ 6） 城鎮(zhèn)生活飲用水的管網(wǎng)嚴禁與非生活飲用水的管網(wǎng)相連。 （ 7） 城鎮(zhèn)生活飲用水管網(wǎng)，嚴禁與 各單位自備的生活水平飲用水供水系統(tǒng)直接連接。如必須作為備用水源而連接時，應采取有效的安全隔斷措施。 給水設計方案管網(wǎng)布置見圖 0 02。 （方案一） 管網(wǎng)水力計算的目的是確定管網(wǎng)各管段的管徑、水頭損失，并為設計二級泵站提供依據(jù)。 1. 沿 線流量的計算 （ 1） 比流量的計算 集中出流量 Qi包括甲廠和乙廠的生產(chǎn)及生活用水量。 Qi=Q4+Q2=11000+=（ m3/d） =（ L/s） 比流量 Lq ihs ??? 各管段長度見表 21 管段 總長為 19110m,管段計算長度為 18125m,其中 4~ 9~1 13~1 12~11 為單邊供水。 比流量 )/( msLqs ???? （ 2） 沿線 流量的計算 沿線流量 q=qs L 其中 L 為各管段的計算長度，計算結果如表 41 表 41 各管段長度及沿線流量 管段編號 管長（ m） 沿 線 流 量（ L/s) 管段 編號 管長（ m） 沿 線 流 量（ L/s) 6～ 2 690 10～ 9 820 2～ 3 430 9～ 4 420 3～ 7 590 4～ 5 820 7～ 6 360 9～ 13 450 6～ 5 790 13～ 14 800 5～ 10 450 13～ 17 660 10～ 11 870 17～ 18 800 11～ 7 740 18～ 14 670 7～ 8 960 18～ 19 890 8～ 12 630 19～ 15 680 12～ 11 920 15～ 16 880 11～ 15 450 16～ 20 680 15～ 14 880 20～ 19 890 14～ 10 450 16～ 12 440 2. 節(jié)點流量的計算 任一節(jié)點 i 的流量 qi 等于與該節(jié)點相連各管段的沿線流量 qi 總和的一半，即qi=α∑q1=∑q1。 有集中出流處，集中出流量可以和節(jié)點流量加起來，在相應節(jié)點上標出總流量。 各節(jié)點流量 計算見表 42 表 42 節(jié)點流量表 節(jié)點號 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 流量（ L/s） 節(jié)點號 12 13 14 15 16 17 18 19 20 — 流量（ L/s） — 節(jié)點 13 和 8 為集中 出流點，總節(jié)點出流量分別為 +=+=3. 管網(wǎng)平差計算 （ 1） 計算 公式 ① ∑q=0 即流向任一節(jié)點流量和，應等于流離該節(jié)點的流量（包括節(jié)點流量）之和。 ② ⊿ h=0 即每一閉合環(huán)路中，以水流為順時針方向的管段水關損失為正值，逆時針方向為負值，正什的和應與負值相等。在實際計算中心中閉合差可按下列要求控制： 小環(huán)：⊿ h≦ ； 大環(huán)：（由管網(wǎng)起