村镇供水管网计算

村镇供水系统水泵选择及管网水力计算

供水系统的组成

5泵站设计

5.0.1泵站位置应根据供水系统布局，以及地形、地质、防洪、电力、交通、施工和管理等条件综合确定。

5.0.2取水泵站和供水泵站的设计扬程和设计流量，应根据以下要求确定： 1 向水厂内的净水构筑物（或净水器）抽送原水的取水泵站：

1）设计扬程应满足净水构筑物的最高设计水位（或净水器的水压）要求。 2）设计流量应为最高日工作时平均取水量，可按公式（ 5.0.2-1）计算：

Q1=W1/T1（5.0.2-1）

式中

Q1—泵站设计流量， m3/h；

W1—最高日取水量，应为最高日用水量加水厂自用水量， m3；

T1—日工作时间，与净水构筑物（或净水器）的设计净水时间相同，h。

2向调节构筑物抽送清水的泵站：

1）设计扬程应满足调节构筑物的最高设计水位要求。

2）设计流量应为最高日工作时用水量，可按公式（ 5.0.2-2）计算：

Q2=W2/T2（5.0.2-2）

式中

Q2—泵站设计流量， m3/h； W2—最高日用水量， m3；

T2—日工作时间，应根据净水构筑物（或净水器）的设计净水时间、清水池的设计调节能力、高位水池（或水塔）的设计调节能力确定，h。 3直接向无调节构筑物的配水管网供水的泵站： 1）设计扬程应满足配水管网中最不利用户接管点和消火栓设置处的最小服务水头要求。 2）设计流量应为最高日最高时用水量，可按公式（ 5.0.2-3）计算：

Q3= KhW2/24 （5.0.2-3）

式中

Q3—泵站设计流量， m3/h； W2—最高日用水量， m3； Kh—时变化系数。

5.0.3水泵机组的选择应根据泵站的功能、流量变化，进水含砂量、水位变化，以及出水管路的流量～扬程特性曲线等确定，并符合下列要求： 1 水泵性能和水泵组合，应满足泵站在所有正常运行工况下对流量和扬程的要求，平均扬程时水泵机组在高效区运行，最高和最低扬程时水泵机组能安全、稳定运行。

2多种泵型可供选择时，应进行技术经济比较，尽可能选择效率高、高效区范围宽、机组尺寸小、日常管理和维护方便的水泵。

3近、远期设计流量相差较大时，应按近、远期流量分别选泵，且便于更换；泵房设计应满足远期机组布置要求。

4 同一泵房内并联运行的水泵，设计扬程应接近。

5 I～III型供水工程的取水泵站和供水泵站，应采用多泵工作。工作时流量变化较小的泵站，宜采用相同型号的水泵；工作时流量变化较大的泵站，宜采用大小泵搭配，但型号不宜超过3种。

6 I～III型供水工程的取水泵站和供水泵站应设备用泵，备用泵型号至少有一台与工作泵中的大泵一致。

IV、V型供水工程的取水泵站和供水泵站，有条件时宜设1台备用泵。

7电动机选型，应与水泵性能相匹配；采用多种型号的电动机时，其电压应一致。

5.0.4 地势平缓、有连续供水要求、建造水塔不经济、电力有保障的供水泵站，宜采用变频调速设备供水，并符合以下要求：

1调速水泵不调速时的工作点，应在其特性曲线高效区的扬程较低区。 2 泵站的调速方案和水泵的调速范围，应根据日用水变化情况、出水管路的流量～扬程特性曲线、泵站的水泵组合和水泵特性确定。

3调速控制系统，应设压力控制器，并具有软启动、变频自动、工频自动和手动操作功能。

5.0.5供电有保障、地势平缓的小型单村供水泵站，可采用气压水罐供水，并符合以下要求： 1气压水罐最低工作压力，应满足配水管网最不利用户接管点和消火栓设置处的最小服务水头要求，可按公式（5.0.5-1）计算：

P1=0.01(H1+H2+H3+H4)（5.0.5-1）

式中

P1—气压水罐最低工作压力（表压），MPa；

H1—配水管网最不利用户接管点或消火栓设置处的最小服务水头， m；

H2—进水池（或井）至最不利用户接管点（或消火栓）的管路沿程水头损失， m； H3—进水池（或井）至最不利用户接管点（或消火栓）的管路局部水头损失， m； H4—最不利用户接管点（或消火栓）处地面高程与进水池（或井）最低运行水位的高差，m。

2气压水罐内水的调节容积，可按公式（ 5.0.5-2）计算：

Vx=0.25βCqb/nmax （5.0.5-2）

式中

Vx—气压水罐内水的调节容积， m3； β—容积附加系数，补气式卧式罐宜为1.25，补气式立式罐宜为1.10，隔膜式罐宜为1.05； C—安全系数，宜采用1.0～1.3；

qb—罐内为平均压力时水泵的出水量，应等于或略大于最高日最高时用水量的1.2倍，m3/h；

nmax —水泵在1h内的最多启动次数，宜采用6～8次。 3气压水罐的总容积，可按公式（5.0.5-3）计算：

V=Vx /（1-ab）（5.0.5-3）

式中

V—气压水罐的总容积，m3；

ab—气压水罐内最小工作压力与最大工作压力比，宜采用0.65～0.85。 4气压水罐应设安全阀、压力表、水位计、泄水管和密封人孔。 5气压水罐供水系统的最高工作压力，可按公式（5.0.5-4）计算：

P2=P1/ab（5.0.5-4）

式中

P2—气压水罐供水系统的最高工作压力，MPa。

6水泵的选择，应使扬程为 (P1+ P2)/2时，流量为qb，并在高效区工作；水泵控制系统应设自动开、停装置。

7选择气压水罐时，其允许压力应不小于1.5 P2；气压水罐的设计单位和生产厂家，应分别持有压力容器设计与制造许可证。

5.0.6在进水池最低运行水位时，卧式离心泵的安装高程应满足其允许吸上真空高度的要求；在含泥砂的水源中取水时，应对水泵的允许吸上真空高度进行修正。卧式离心泵的安装高程，除满足水泵允许吸上真空高度要求外，尚应综合考虑水泵充水系统的设置和泵房外进、出水管路的布置。

潜水电泵顶面在最低设计水位下的淹没深度，管井中应不小于 3m，大口井、辐射井中 不小于 1m，进水池中不小于 0.5m；潜水电泵底面距水底的距离，应根据水底的沉淀（或淤积）情况确定。

5.0.7卧式离心泵宜采用自灌式充水；进水池最低运行水位低于卧式离心泵叶轮顶时，泵 房内应设充水系统，并按单泵充水时间不超过 5min设计。 5.0.8 水泵进、出水管设计应符合以下要求：

1进水管的流速宜为1.0～1.2m/s；水泵出水管并联前的流速宜为1.5～2.0m/s。

2进水管不宜过长，水平段应有向水泵方向上升的坡度；进水池最高设计水位高于水泵进口最低点时，应在进水管上设检修阀。

3水泵出水管路上应设渐放管、伸缩节、压力表、工作闸阀（或碟阀）、防止水倒流的单向阀和检修闸阀。

5.0.9 向高地输水的泵站应根据具体情况采取以下水锤防护措施：

1应在泵站内的出水管上设两阶段关闭的液控蝶阀、多功能水泵控制阀、缓闭止回阀或其他水锤消除装置。

2应在泵站外出水管的凸起点设自动进（排）气阀；出水管中长距离无凸起点的管段，应每隔一定距离设自动进（排）气阀。

3通过技术经济比较，可适当降低管道设计流速。

5.0.10离心泵进水管喇叭口的设计应符合以下要求：

1喇叭口的直径D，宜等于或大于1.25倍进水管直径。 2喇叭口中心点距水底的距离（即喇叭口的悬空高度）： 1）喇叭管垂直布置时，可为（0.6～0.8）D； 2）喇叭管倾斜布置时，可为（0.8～1.0）D； 3）喇叭管水平布置时，可为（1.0～1.25）D。

3喇叭口中心点距最低运行水位的距离（即喇叭口的最小淹没深度）： 1）喇叭管垂直布置时，应不小于（1.0～1.25）D； 2）喇叭管倾斜布置时，应不小于（1.5～1.8）D； 3）喇叭管水平布置时，应不小于（1.8～2.0）D。

4喇叭管中心线，与后墙的距离可为（0.8～1.0）D，与侧墙的距离可为1.5D，并满足安装要求；喇叭口之间的净距，应不小于1.5D。

5提取地表水的泵站，进水管喇叭口的设计尚应符合本规范4.2.7条和4.2.8条的规定。

5.0.11泵站电气设计应根据所选机电设备的电压和总功率以及当地的电力条件确定，并符合以下要求：

1 V型供水工程，可与当地供电变压器共用，但应核算变压器容量及其到泵站的线损。

2 I～IV型供水工程，宜采用专用直配输电线路供电，并设专用变压器；I、Ⅱ型供水工程，宜设备用电源。

3计费计量点的功率因数不应低于0.85，低于0.85时应进行无功功率补偿。 4机组启动时，母线电压降不宜超过额定电压的15%。

5控制系统应具有过载、短路、过压、缺相、欠压等保护功能，有条件时，控制系统还应具有水位、水压、流量、报警、启动和停机等自动控制功能。

5.0.12泵房设计应便于机组和配电装置的布置、运行操作、搬运、安装、维修和更换以及进、出水管的布置，并满足以下要求：

1泵房内的主要人行通道宽度，应不小于1.2m；相邻机组之间、机组与墙壁间的净距，应不小于 0.8m，并满足泵轴和电动机转子在检修时能拆卸；高压配电盘前的通道宽度，应不小于 2.0m；低压配电盘前的通道宽度，应不小于1.5m。

2 供水泵房内，应设排水沟、集水井，必要时尚应设排水泵，水泵等设备的散水不应回流至进水池（或井）内。

3泵房至少应设一个可以通过最大设备的门。

4长轴井泵和多级潜水电泵泵房，宜在井口上方屋顶处设吊装孔。 5起重设备，应满足最重设备的吊装要求。

6泵房设计应根据具体情况采取相应的采光、通风和防噪声措施。 7寒冷地区的泵房，应有保温与采暖措施。 8泵房地面层，应高出室外地坪300mm。 9泵房高度，应满足最大物体的吊装要求。

附离心泵性能曲线

NAη

(%)A

080

s

604020

Q(L/s)

3

(m /h)

[***********]

8Sh-69

6Sh-6-6A

290Sh-9A

6Sh-9

2900

00

8Sh-9Sh9A28008Sh-S13h-13

A2900

2Sh-62Sh-6SA

hh-612S-6Sh-A52S

-92SAh-9

10SB1h-945

00Sh-9A14500Sh-130

Sh11345A0

10Sh-19

14S14Sh-6h6Sh-6B

20Sh-67

80

H(m)

30

2Sh

-143A50

4Sh-9Sh-9

A14ShSh-Sh

B-9

A

97450Sh0-1Sh1-1453A00970

S-1914

709A-1Sh

20

24Sh-9

9

20

15

Sh-1A

10012Sh-19A12Sh-28

2Sh-28A

Sh-28

24Sh4-1Sh

9-1A97240Sh-2894Sh-2832Sh-19

730

120

14

50

14

50

Q(L/s)

离心泵性能曲线型谱图

6 输配水设计

6.0.1输水线路的选择，应根据以下要求确定： 1整个供水系统布局合理； 2尽量缩短线路长度； 3少拆迁、少占农田；

4尽量满足管道地埋要求，避免急转弯、较大的起伏、穿越不良地质地段，减少穿越铁路、公路、河流等障碍物；

5充分利用地形条件，优先采用重力流输水； 6施工、运行和维护方便；

7考虑近远期结合和分步实施的可能。

6.0.2

输水管道布置，应符合以下要求：

1一般可按单管布置；长距离输水单管布置时，可适当增大调节构筑物的容积。规模较大的工程，长距离输水宜按双管布置；双管布置时，应设连通管和检修阀，干管任何一段发生事故时仍能通过 70%的设计流量。

2在管道凸起点，应设自动进（排）气阀；长距离无凸起点的管段，每隔一定距离亦应设自动进（排）气阀。

3在管道低凹处，应设排空阀。

4向多个村镇输水时，分水点下游侧的干管和分水支管上均应设检修阀；个别村（或镇）地势较高或较远，需分压供水时，应在适当位置设加压泵站。

5重力流输水管道，地形高差超过 60m并有富余水头时，应在适当位置设减压设施。 6地埋管道在水平转弯、穿越铁路（或公路、河流）等障碍物处应设标志。

6.0.3

配水管网选线和布置，应符合以下要求：

1管网应合理分布于整个用水区，线路尽量短，并符合村镇有关建设规划。

2规模较小的村镇，可布置成树枝状管网；规模较大的村镇，有条件时，宜布置成环状或环、树结合的管网。

3管线宜沿现有道路或规划道路路边布置。管道布置应避免穿越毒物、生物性污染或腐蚀性地段，无法避开时应采取防护措施。干管布置应以较短的距离引向用水大户。

4在管道凸起点，应设自动进（排）气阀。树枝状管网的末稍，应设泄水阀。干管上应分段或分区设检修阀，各级支管上均应在适宜位置设检修阀。

5地形高差较大时，应根据供水水压要求和分压供水的需要在适宜的位置设加压泵站或减压设施。

6应根据村镇具体情况，按规范GBJ16和GBJ39的有关要求设消火栓；消火栓应设在取水方便的醒目处。

7集中供水点应设在取水方便处，寒冷地区尚应有防冻措施。 8测压表应设在水压最不利用户接管点处。

6.0.4

水表设置应符合以下要求：

1 住宅的分户供水管上应设水表；单位或建筑物的引入管上应设水表；向多个村镇输水时，

入村（或镇）的干管上应设水表。

2 应采用计量部门鉴定合格并发放生产许可证的水表。管道直径不超过 50mm时，应选用旋翼式水表；管道直径超过 50mm时，宜选用螺翼式水表；水表的常用流量应略大于管道的设计流量。住宅的分户水表宜选用具有防滴漏措施的水表，且始动流量小于0.5L/h。 3 水表应装设在管理方便和不易破坏的地方。旋翼式水表和垂直螺翼式水表，应水平安装；水表前、后的直管段长度，应符合水表产品样本的规定，且不宜小于300mm；水表前应设检修阀，必要时水表后亦应设检修阀。

6.0.5村镇生活饮用水管网，不应与非生活饮用水管网、各单位自备生活饮用水供水系统连接。

6.0.6室外管道上的进（排）气阀、减压阀、消火栓、闸阀、碟阀、泄水阀、排空阀、水表、测压表和法兰，应设置在井内，并有防冻、防淹措施。

6.0.7供水管材及其规格，应根据设计内径、设计内水压力、敷设方式、外部荷载、地形、地质、施工和材料供应等条件，通过结构计算和技术经济比较确定，并符合以下要求： 1应符合卫生学要求，不污染水质。 2应符合国家现行产品标准要求。

3 管道的设计内水压力，可按表6.0.7确定；选用管材的公称压力应不小于设计内水 压力。

注：①塑料管包括聚乙烯管、硬聚氯乙烯管、聚丙烯管等；铸铁管包括普通灰口铸铁管、球墨铸铁管等；混凝土管包括钢筋混凝土管、预应力混凝土管等。

②最大工作压力应根据工作时的最大动水压力和不输水时的最大静水压力确定。

4管道结构设计应符合《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332）的规定。

5地埋管道，应优先考虑选用符合卫生要求的给水塑料管，通过技术经济比较确定。选用 PE或 UPVC给水塑料管时， PE管应符合《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663）的要求，UPVC管应符合《给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T1002.1）的要求。 6明设管道，应选用金属管或混凝土管，不应选用塑料管。

7采用钢管时，应进行内外防腐处理，内防腐不得采用有毒材料；壁厚应根据计算需要的壁厚另加不小于2mm的腐蚀厚度。

6.0.8

输水管（渠）设计流量，应根据以下要求确定：

1 水源到水厂的输水管（渠）设计流量，应按最高日工作时平均取水量确定。

2水厂到配水管网的输水管，向高位水池或水塔输水时，设计流量应按最高日工作时用水量确定；向无调节构筑物的配水管网输水时，设计流量应按最高日最高时用水量确定。

6.0.9

配水管网各管段的设计流量，应根据以下要求确定：

1管网中所有管段的沿线出流量之和应等于最高日最高时用水量。各管段的沿线出流量，可根据人均用水当量和各管段用水人口、用水大户的配水流量计算确定。 人均用水当量可按公式（6.0.9）计算：

q=1000（W-W1）·Kh/(24P) （6.0.9）

式中

q—人均用水当量，L/（h·人）； W—村或镇的最高日用水量， m3/d；

W1—企业、机关及学校等用水大户的用水量之和，m3/d； Kh—时变化系数；

P —村镇设计用水人口，人。

2树枝状管网的管段设计流量，可按其沿线出流量的50%加上其下游各管段沿线出流量计算。

3环状管网的管段设计流量，应通过管网平差计算确定。

6.0.10

输配水管道的设计流速，宜采用经济流速；输送浑水的管道，设计流速不宜小于0.6m/s。 6.0.11管道设计内径，应根据设计流量和设计流速确定；设置消火栓的管道内径不应小于100mm。 6.0.12

管道水头损失计算，应包括沿程水头损失和局部水头损失。 1 沿程水头损失，可按公式（ 6.0.12-1）计算：

h1= iL （6.0.12-1）

式中

h1—沿程水头损失，m； L—计算管段的长度，m； i—单位管长水头损失，m/m；

1)UPVC、PE等硬塑料管的单位管长水头损失，可按公式（6.0.12-2）计算：

i=0.000915Q 1.774/d 4.774 （6.0.12-2）

式中

Q—管段流量，m3/s； d—管道内径，m；

2)钢管、铸铁管的单位管长水头损失，可按下列公式（6.0.12-3～6.0.12-4）计算： 当ν＜1.2m/s时，

i=0.000912v 2(1+0.867/v)0.3/d 1.3 （6.0.12-3）

当ν≥1.2m/s时，

i=0.00107v 2/d 1.3 （6.0.12-4）

式中

v—管内流速， m/s；

d—管道内径， m；

3)混凝土管、钢筋混凝土管的单位管长水头损失，可按公式（6.0.12-5）计算：

i=10.294n 2Q2/d 5.333 （6.0.12-5）

式中

Q—管段流量，m3/s；

d—管道内径，m；

n—粗糙系数，应根据管道内壁光滑程度确定，可为0.013～0.014。

2输水管和配水管网的局部水头损失，可按其沿程水头损失的5%～10%计算。

6.0.13

环状管网水力计算时，水头损失闭合差绝对值，小环应小于0.5m，大环应小于1.0m。 6.0.14

输配水管道应地埋。管道埋设应符合以下要求：

1 管顶覆土应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度、与其他管道交叉等因素确定。非冰冻地区，管顶覆土一般不宜小于

0.7m，在松散岩基上埋设时，管顶覆土不应小于0.5m；寒冷地区，管顶应埋设于冻深线以下；穿越道路、农田或沿道路铺设时，管顶覆土不宜小于1.0m。

2管道一般应埋设在未经扰动的原状土层上；管道周围200mm范围内应用细土回填；回填土的压实系数不应小于 90%。在岩基上埋设管道，应铺设砂垫层；在承载力达不到设计要求的软地基上埋设管道，应进行基础处理。

3当供水管与污水管交叉时，供水管应布置在上面，且不应有接口重叠；若供水管敷设在下面，应采用钢管或设钢套管，套管伸出交叉管的长度每边不得小于 3m，套管两端应采用防水材料封闭。

4供水管道与建筑物、铁路和其他管道的水平净距，应根据建筑物基础结构、路面种类、管道埋深、内水工作压力、管径、管道上附属构筑物大小、卫生安全、施工和管理等条件确定。与建筑物基础的水平净距应大于3.0m；与围墙基础的水平净距应大于1.5m；与铁路路堤坡脚的水平净距应大于5.0m；与电力电缆、通讯及照明线杆的水平净距应大于1.0m；与高压电杆支座的水平净距应大于3.0m；与污水管、煤气管的水平净距应大于1.5m。

6.0.15 露天管道应有调节管道伸缩的设施，冰冻地区尚应采取保温等防冻措施。

6.0.16 穿越河流、沟谷、陡坡等易受洪水或雨水冲刷地段的管道，应采取必要的保护措施。 6.0.17承插式管道在垂直或水平方向转弯处支墩的设置，应根据管径、转弯角度、设计内 水压力和接口摩擦力等因素通过计算确定。

6.0.18 采用明渠输送原水时，应有可靠的防渗和水质保护措施。