供水工程管网设计

1.工程概况

***七里坝新区供水工程位于***城西南部的二道河村，水源为二道河于玉带河交汇口处的玉带河水，通过渗管集水，经过一级加压泵提水，送至配水井，经过絮凝沉淀池、无阀滤池、清水池后，再通过二级加压泵送至输配水管网。建设规模5000m3/d,供水规模4620 m3/d，时变化系数1.5，日变化系数1.3。

2.供水区概况

七里坝新区东起高家坪，西至二道河；南起西汉高速公路，北至108国道；供水范围同时包括新区周边的金家坪、高家坪、王家坝、二道河四个行政村，规划城区面积6km2。

***七里坝新区供水工程供水对象包括：新入住区内的居民和企事业单位人员生活用水。同时考虑了市政公用设施、消防用水等。由于水量有限，未考虑企事业单位生产、浇洒道路和绿化用水。企事业单位生产用水应另行开辟水源自行解决，浇洒道路和绿化用水可直接抽取玉带河水。

3.输配水管线定线

输配水管线本着如下原则选线：

（1）输配水管线应尽量做到线路短，起伏小，土石方工程量少，减少跨越障碍物次数，避免沿途重大拆迁，少占农田和不占农田。

（2）走向和位置应符合城市和工业企业的规划要求，尽可能沿现有道路或规划道路敷设，以利于施工和维护。

（3）输配水管线的选择应考虑进远期结合和分期实施的可能性。

（4）应尽量利用现有管道，减少工程投资，充分发挥现有设施作用。

本着上述原则，再加上本区实际情况，最终确定输水管线采用倒虹形式跨越二道河后，沿玉带河右岸田间小路输送至七里新区，距离1.15km左右。根据主要供水区域沿玉带河两岸呈带状分布的特点，选定配水管线沿玉带河两岸规划道路和已有道路分别布设一条主干管，在不超过1.0km处设置连通管连通，采用环状布置。四个行政村用水分别从就近主干管接入点接入，村内管道沿村内道路采用树枝状布置。

4. 管材，管径

管材选择：根据管道所处的外界环境和工作压力，可作为本工程使用的管材为聚乙烯管、球墨铸铁管、钢管。根据管材的价格和运行条件分析，聚乙烯管具有运输安装方便，使用可靠的优点；本次设计全部采用聚乙烯管。

按照经济流速、产品规格和水利计算确定管径。

5.阀件

为提高供水可靠度，输水管采用双管，间隔0.5—1km设连通管，并在连通管上下游设检修阀。在最高点设进排气阀，同时保证进排气阀之间距离不超过1.0km。

配水主干管沿主要规划道路以及已成道路采用环状布置，在每个支路与配水主干管连接处设支管接口并配以DN100闸阀控制。在适当位置一般不超过1km处设连通管，在连通管的上下游均设检修阀，同时在主要街道设消防栓，间距不超过120m，同时检修阀配置距离不超过5个以上消防栓，平均1KM2设测压点两个，采用压力表测压，压力表置与检修阀门井内。为便于检修，在管道的突起点设进排气阀，在低洼点处设泄水阀。据统计共设置DN250检修闸阀9个，DN200检修闸阀7个，DN100控制阀72个（支管接口、消防栓、泄水阀），DN25排气阀10个，测压表20个。

6.管网水力计算

（1）输水管水力计算

Q设计流量=供水规模×时变化系数/24/3600=0.08m3/s。

单管设计流量=0.08÷2=0.04 m3/s。

按经济流速初拟管径，再按海曾威廉公式计算沿程水头损失，再扩大10%作为局部水头损失。按照初拟管径及水头损失以及供水区内最不利点所需水头确定二级水泵扬程以及供水水压。按初步确定水压，再按事故时单根输水管输送70%的流量来复核，输水管是否能满足最不利点的水压要求。如不能满足则根据经济比较确定，增大输水管管径或提高水泵扬程，增大供水水压。根据计算，最终确定输水管采用0.8MPa ，dn280的聚乙烯管。

（2）配水管网水力计算

管网水力计算的方法，根据求解的未知数是管段流量还是节点水压，大致可分为管段流量法和节点水压法两类，本次采用管段流量法计算，计算方法如下：

①节点流量计算

节点流量计算是首先假定用水量均匀分布在全部配水干管上，然后求出单位管长的流量及比流量，最后求出各个节点的流量。具体步骤如下：

(a)计算比流量

qs=（Q-∑QJ）/∑Ls

式中qs——比流量；

     Q—管网总流量

∑QJ—大用户集中用水量总和；

∑Ls—干管总有效长度，不配水为0，单侧配水为管长的一半，双侧配水有效长度等于管长。

(b)计算管段沿线流量

qij= qs Lx

式中qij——管段沿线流量；

    Lx—管段有效长度；

(c)计算节点流量

Qi= 0.5∑qij+ QJi

式中Qi——i节点的节点流量；

    QJi—i节点的大用户集中流量；

②管段流量预分计算

环状管网预分流量的目的，是为了确定管径，进行管网平差计算，因此是管网设计和计算的重要环节。环状管网预分流量在满足节点流量平衡的条件下，可有无数多个方案，不同的方案所选择的管径也不完全相同，管网的造价也就有差别。因此进行管网流量预分时要同时兼顾经济性和可靠性。在满足供水可靠前提下，力求管网的年折旧费用为最小，而以此求得管网为最经济管网但未必合理，所以优化的结果并不一定是最佳方案，必须进行多方案的比较，选择最优方案。

③各环校正流量计算

由qij计算各管段的摩阻系数sij和水头损失hij=sij×qij

假定各环水流顺时针方向管段中的水头损失为正，逆时针方向管段中的水头损失为负，计算该环内各管段的水头损失代数和∑hij，如∑hij≠0，其差值即为第一次闭合差，如∑hij＞0，说明顺时针方向管段中初步分配的流量多了，逆时针方向管段中分配的流量少了。计算每环内各管段的sij×qij及其∑sij×qij，按式Δqi=-∑hij/（2∑sij×qij）求出校正流量。如闭合差为正，校正流量即为负。凡是和校正流量方向相同的管段均加上校正流量，否则减去校正流量。据此调整各管段的流量，第一次校正后的管段流量为qij（1）= qij+Δqs+Δqn

式中Δqs——本环的校正流量；

Δqn——邻环的校正流量。

按此流量再进行水头损失计算，如闭合差尚未达到允许的精度，再重新重复上述步骤，直到每环的闭合差达到要求精度为准。

经管网平差计算，每环闭合差不大于0.2m，最终确定结果见表1－1。再分别按事故时，消防时校核管道，满足事故时70%流量状况下，水压不低于28m，消防时水压不低于10m的要求，结果见图1—1、1—2、1—3。

表1－1                 管网水力计算表