水資源課程設(shè)計(jì)取水構(gòu)筑物的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)

1、水資源利用與保護(hù) 課程設(shè)計(jì) 題 目：保定市一取水構(gòu)筑物的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)系 別：環(huán)境與市政工程系專 業(yè)：給水排水工程姓 名：李 松 亞學(xué) 號(hào)：024409224指導(dǎo)教師：肖曉存 余海靜 何亞麗 譚水成河南城建學(xué)院2011年 12 月 8 日前 言水是生命的源泉，是重要的自然資源和環(huán)境要素。水資源在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生存環(huán)境中占用十分重要的地位，它是建設(shè)社會(huì)物資文明和精神文明的重要條件，是社會(huì)賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)是水資源利用與保護(hù)課程中最重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)使學(xué)生對(duì)書本知識(shí)有更深刻的了解，使學(xué)生能更熟練的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)踐的目的，使以前學(xué)過(guò)的東西更加形象化和生

2、動(dòng)化！對(duì)所學(xué)知識(shí)加以應(yīng)用和系統(tǒng)化，培養(yǎng)解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力；使學(xué)生在設(shè)計(jì)、制圖、查閱資料、使用設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范等基本技能上得到初步訓(xùn)練；使學(xué)生能通過(guò)設(shè)計(jì)掌握地表水取水構(gòu)筑物的基本計(jì)算方法；掌握工具書的應(yīng)用方法。通過(guò)整個(gè)學(xué)期的課程學(xué)習(xí)，對(duì)水資源的形成和開(kāi)發(fā)利用，水資源量的計(jì)算評(píng)價(jià)，地表水及地下取水工程，節(jié)水理論與再生水回用等都有了較全面的了解。通過(guò)本次對(duì)一個(gè)取水頭部的課程設(shè)計(jì)，我又對(duì)整個(gè)水資源利用與保護(hù)書中的知識(shí)點(diǎn)又過(guò)了一遍，對(duì)那些原來(lái)感到茫然的知識(shí)又有了清晰地認(rèn)識(shí)，對(duì)那些原來(lái)自己不知道的內(nèi)容，也有了了解，使自身較為全面，系統(tǒng)地獲取水資源取水的相關(guān)知識(shí)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，更好地掌握了取水知識(shí)

3、。由于自己能力有限并且是第一次進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，難免在設(shè)計(jì)的過(guò)程中存在一些問(wèn)題，希望老師能予以糾正，以促進(jìn)我今后的學(xué)習(xí)。PrefaceWater is the source of life, is an important natural resource and environment factors. Water resources in the social, economic, environment occupies a very important position, it is the construction of social material civilization and

4、spiritual civilization of the important condition, is the social existence and development of material basis.Curriculum design is the utilization and protection of water resources in the course of the most important practical teaching link, through the design practice to enable students to have a mo

5、re profound understanding of knowledge, so that students can be more skilled in the use of the knowledge learned, to link theory to practice, so that the previously learned more figurative and vivid! On the knowledge to be applied and systematic training, to solve practical problems in engineering d

6、esign ability; to enable students to design, drawing, access to information, using the design manual and standard of basic skills on initial training; so that the students can grasp by designing surface water intake of the basic calculation method; master tool application method.Through the course o

7、f the semester learning, on water resources development and utilization of water resources and formation, calculation of evaluation, surface water and underground water engineering, water saving theory and the reuse of reclaimed water have a more comprehensive understanding of. By the time of a wate

8、r head of curriculum design, and I on the water resources utilization and protection of the book knowledge over, for those who originally confused knowledge has a clear understanding of the original, he does not know the content, also have understanding, make oneself more comprehensive, system acces

9、s to water resources for water related knowledge, the combination of theory and practice, better master the knowledge of water.Due to their limited capacity and was the first to design the curriculum, inevitably in the process of design problems, hope that the teacher can be corrected, to promote my

10、 future study.目 錄1 緒論.51.1 設(shè)計(jì)目的 .51.2 設(shè)計(jì)任務(wù) .51.3 設(shè)計(jì)時(shí)間 .52 計(jì)算說(shuō)明.52.1 基本資料.52.2構(gòu)筑物類型確定 .62.3 構(gòu)筑物設(shè)計(jì) .63 結(jié)論.15參考文獻(xiàn).161 緒論1.1 設(shè)計(jì)目的1、對(duì)所學(xué)知識(shí)加以應(yīng)用和系統(tǒng)化，培養(yǎng)解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力；使學(xué)生在設(shè)計(jì)、制圖、查閱資料、使用設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范等基本技能上得到初步訓(xùn)練。2、使學(xué)生能通過(guò)設(shè)計(jì)掌握地表水取水構(gòu)筑物的基本計(jì)算方法。3、掌握工具書的應(yīng)用方法。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù) 某市一取水構(gòu)筑物的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)。1.3 設(shè)計(jì)時(shí)間2011年12月5日2011年12月9日2 計(jì)算說(shuō)明2.1 基本

11、資料（一）河流自然條件1、河流水位:最高水位為 35.20 m， (頻率P=1%)；最低水位為 20.00 m (保證率P=97%)。2、河流的流量:最大流量為 26000 m3/s；最小流量為 350 m3/s。3、河流的流速: 最大流速為 2.50m/s；最小流速為 0.55 m/s4、河流的含砂量及漂浮物： 最大含砂量 0.45 kg/ m3；最小含砂量 0.0015 kg/ m3。有一定數(shù)量的水 草和青苔，無(wú)冰絮。5、河流主流及河床情況河流近岸坡度較緩，主流離岸約50100m，主流最小水深3.84.0m。岸邊土質(zhì)較好，有一定的承載力，滿足使用要求。（二）地區(qū)氣象資料：最低氣溫：10，最

12、高氣溫：39，最大冰凍深度15。（三）工程要求1、凈水處理廠供水量為 35000 m3/d，供生活飲用和生產(chǎn)需要。2.2 構(gòu)筑物類型確定取水構(gòu)筑物類型的確定取水構(gòu)筑物有固定式和活動(dòng)式，各自的適用條件？題設(shè)條件是什么？應(yīng)采用什么形式（固定式）？固定式又有岸邊式和河床式，各自的適用條件？本設(shè)計(jì)的條件是河流河岸較緩，主流離岸邊較遠(yuǎn)，約50100m，主流最小水深3.84.0m，宜采用固定式河床取水取水構(gòu)筑物。 取水頭部形式的確定取水頭部的形式很多，常用的有喇叭口、蘑菇形、魚形罩、箱式、橋墩式等。各自的適用條件？本設(shè)計(jì)的條件是取水地點(diǎn)水深較淺含沙量少，有一定的水草和青苔，符合箱式取水頭部的條件，所以河心

13、處選取箱式取水頭部。頭部迎水面做成尖角形用鋼筋混凝土分兩節(jié)預(yù)制，吊裝下沉后，水下拼裝。頭部周圍拋石，防止河床沖刷。 進(jìn)水管形式的確定按照進(jìn)水管形式的不同，可分為自流管和虹吸管兩種類型。各自的適用條件？ 本設(shè)計(jì)河流的條件是河床較穩(wěn)定、河岸平坦、主流距離河岸較遠(yuǎn)、河岸水深較淺且岸邊水質(zhì)較差，管道埋深不大，該河流的條件滿足自流管的適用條件，故選用自流管取水流入集水井。 集水井形式的確定集水井和取水泵站可以合建，也可以分建。合建、分建的各自適用條件？本工程的資料是？所以本設(shè)計(jì)適合采用分建或合建。時(shí)集水井的平面形式可為圓形、矩形、橢圓形等。集水井的平面形式可為圓形、矩形、橢圓形等。圓形集水井結(jié)構(gòu)合理，水

14、流阻力小，便于沉井施工，但不便于布置設(shè)備；矩形集水井安裝濾網(wǎng)、吸水管、分格及布置水泵和管線較為方便，但造價(jià)較高。通常當(dāng)集水井深度不大，可用大開(kāi)槽施工時(shí)，采用矩形集水井，否則用圓形。為了方便布置設(shè)備，本設(shè)計(jì)選用矩形集水井。綜上所述，取水構(gòu)筑物采用固定式河床取水構(gòu)筑物，河心處用箱式取水頭部，集水間和泵房采用合建形式，水從取水頭部經(jīng)自流管流入集水間，再經(jīng)格網(wǎng)截留雜質(zhì)后，用離心泵送出。2.3 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)取水頭部設(shè)計(jì)計(jì)算1.設(shè)計(jì)水量 Q=Q取×1.05=35000×1.05=36750m3/d=0.425m3/s；2.取水頭部設(shè)計(jì)計(jì)算取水頭部平剖面取菱形，整體為箱式。角取900側(cè)面進(jìn)

15、水。（1）格柵計(jì)算 進(jìn)水流速：取=0.4m/s（河床式取水構(gòu)筑物，有冰絮時(shí)0為0.1 0.3m/s， 無(wú)冰絮時(shí)0為0.2 0.6m/s，該河流有冰絮且要小于河流的最小流速0.55m/s，故取0=0.4m/s）；柵條厚度：s=10 ，斷面為扁鋼形；柵條凈距：b=50 （柵條凈距多采用30 50）；阻塞系數(shù)：k2=0.75；面積減小系數(shù)：K1=0.833；進(jìn)水孔面積：F。=1.70進(jìn)水孔數(shù)量選用4個(gè)，每個(gè)面積為：F=0.425格柵尺寸選用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90s321-1，每個(gè)進(jìn)水口尺寸為B1×Hl700×700，格柵外形尺寸B×H800×800，有效面積0.

16、43平方米。（2）取水頭部構(gòu)造尺寸注：1、為避免吸入推移質(zhì)泥沙，側(cè)面進(jìn)水孔的下緣應(yīng)高出河床0.5m以上，淹沒(méi)的側(cè)面進(jìn)水孔上緣在設(shè)計(jì)最低水位時(shí)淹沒(méi)深度不小于0.30.5m；2、自流管管頂應(yīng)在河床沖刷深度以下0.250.3m，易沖刷的河床，管頂最小埋深應(yīng)在河床以下0.5m，另外，還需滿足抗浮要求。最小淹沒(méi)水深: 取=1.2m（根據(jù)河流航道要求及通行船只吃水深度，最小淹沒(méi)深度一般取1.2 1.25m）；進(jìn)水口下緣距河底：1.5m（為避免泥砂進(jìn)入取水頭部，進(jìn)水口下緣距河底高一般大于1m）;進(jìn)水箱體理深：1.4m，（與該處河流沖刷程度有關(guān)，在河底沖刷程度5m時(shí)，進(jìn)水箱體埋深為1.0 1.5m/s）；+

17、Hl =3.4滿足最低水位3.8 4.0要求；箱體設(shè)計(jì)尺寸：自流管管徑為d=600mm（計(jì)算過(guò)程見(jiàn)后面自流管設(shè)計(jì)計(jì)算）；吸水喇叭口直徑為D=1.5d=1.5×600=900mm（一般取D=（1.3 1.5）d）；吸水喇叭口至墻體的距離：2=0.8D=0.8×900=720mm【一般取2=（0.75 1）D】;取水頭部墻體厚度=150mm；取水頭部箱體寬度為B=D+22+2=900+2×720+2×150=2640mm；取水頭部箱體長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2（D+22）+3=2（900+2×720）+3×150=5130mm；取水頭部箱體設(shè)計(jì)尺寸如下

18、圖所示：取水頭部剖面圖如下圖所示：3.自流管設(shè)計(jì)計(jì)算自流管設(shè)計(jì)為兩條，每條設(shè)計(jì)流量為：q自 0.2125 m3/s初選自流管流速：=1.0 m/s（一般取大于1 m/s）初步計(jì)算管徑為：=0.52m 選擇自流管直徑D自600mm自流管實(shí)際流速為:v自=0.75m/s自流管損失按hwhf+hj，計(jì)算，其中：局部水頭損失計(jì)算公式為：自流管為鑄鐵管，n取0.013C=×=56.07=0.025hf=0.025××=0.11m局部水頭損失計(jì)算公式為：hj=各局部阻力系數(shù)查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)得到：喇叭口1=0.1，900焊接彎頭2=1.01，蝶閥3=0.2（全開(kāi)式蝶閥一

19、般取0.1 0.3），出口處4=1.0，局部水頭損失為：hj=(0.1+1.01+0.2+1.0)×=0.066m則管道總損失為：hwhf+hj0.11+0.0660.176m考慮日后因淤積等原因造成管道阻力增大，為避免因此造成流量降低，則管道總水頭損失采用0.20m。自流管校核：當(dāng)一根自流管故障時(shí)，另-根應(yīng)能通過(guò)設(shè)計(jì)流量的70，即：Q=0.7Q=0.7×0.425=0.30m3/s。此時(shí)管中流速為：vs=1.06m/shf=0.025××=0.21mhj=(0.1+1.01+0.2+1.0)×=0.13m= +0.21+0.13=0.34m考

20、慮阻力增加因素，采用0.40m4.集水間設(shè)計(jì)計(jì)算（1）格網(wǎng)計(jì)算采用平板格網(wǎng)（結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，不單獨(dú)占用面積，可縮小集水間尺寸，格網(wǎng)多采用此種形式）過(guò)網(wǎng)流速：v1=0.4m/s（過(guò)網(wǎng)流速多采用0.30.5 m/s）網(wǎng)眼尺寸：5mm×5mm(網(wǎng)眼尺寸一般為5mm×5mm10mm×10mm網(wǎng)絲直徑：d1mm（網(wǎng)絲直徑一般取12 mm）格網(wǎng)面積減少系數(shù)：K1 = =0.694格網(wǎng)阻塞系數(shù)：K2=0.5 （一般取0.5）水流收縮系數(shù)：=0.7（水流收縮系數(shù)一般取0.640.8）格網(wǎng)面積：F1= =4.37選用兩個(gè)格網(wǎng)，則F1= F1/2=2.19選用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90S32

21、1-6，格網(wǎng)進(jìn)水口尺寸為B1×H11500×1500,有效面積為2.25，總面積尺寸為B×H1600×1600。選用2個(gè)，總面積為2.25×24.5 ，滿足設(shè)計(jì)要求。（2）集水間平面尺寸計(jì)算進(jìn)水間分為兩格，兩格間設(shè)連通管并裝閥門，吸水間也分為兩格，每格內(nèi)設(shè)置兩個(gè)吸水喇叭口與吸水管相連接，也即采用四臺(tái)泵，三臺(tái)使用一臺(tái)備用。集水間平面尺寸計(jì)算如下：每根吸水管設(shè)計(jì)流量為：Q設(shè)=0.142 m3/s初選吸水管流速吸=1.2 m/s（吸水管流速一般為1.01.5m/s）初算管徑:=0.388m 選擇吸水管直徑d吸400mmV吸=1.13m/s吸水間吸水喇

22、叭口直徑為：D吸=1.5=1.5×400=600 mm兩個(gè)吸水喇叭口之間間距為1=1.75 D吸=1.75×600=1050 mm（一般取1=(1.52) D吸）吸水喇叭口與墻壁間的距離為2=0.8 D吸=0.8×600=480 mm（一般取2=(0.751) D吸）吸水喇叭口最小懸空高度為：h1=0.5m(一般取h1=(0.60.8) D吸且h10.5m,但(0.60.8) D吸0.5m，故取0.5m吸水喇叭口最小淹沒(méi)深度為：h2=0.8m（一般取h2=0.51.0m）集水間墻體寬度取=500 mm，進(jìn)水間與吸水間的墻體寬度為=300 mm單個(gè)吸水間的長(zhǎng)度為：L

23、1=22+1+2 D吸=2×480+1050+2×600=3210 mm故集水間總寬度為：L=2L1+3=2×3210+3×500=7920 mm格網(wǎng)出水至吸水喇叭口中心流程應(yīng)不小于吸水喇叭口直徑D的三倍，同時(shí)不小于（2+）=480+300=780 mm， 3 D吸=3×600=1800 mm，經(jīng)計(jì)算可知，3 D吸（2+），故應(yīng)取格網(wǎng)出水至吸水喇叭口中心流程為3 D吸=3×600=1800 mm，單個(gè)吸水間寬度為：b= 格網(wǎng)出水至吸水喇叭口中心流程+2=1800+300+480=2580 mm因進(jìn)水間和吸水間是對(duì)稱分布的，故集水間的總

24、寬度為：B=2b+2+=2×2580+2×500+300=6460 mm則集水間的平面尺寸如下圖所示：(3)集水間的標(biāo)高計(jì)算1)頂面標(biāo)高； 采用非淹沒(méi)式，集水井頂面標(biāo)高1洪水位+浪高+0.5：H。35.20+0.25+0.535.95m2）進(jìn)水間最低動(dòng)水位：97枯水位-取水頭部到進(jìn)水間的管流損失-格柵損失=20.00-0.20-0.1=19.70m （格柵損失一般取0.050.1m）3)吸水間最低動(dòng)水位：進(jìn)水間最低動(dòng)水位標(biāo)高-進(jìn)水間到吸水間的平板格網(wǎng)頭損失=19.70-0.2=19.50m。（進(jìn)水間到吸水間的平板格網(wǎng)水頭損失一般取0.10.2m）4)集水間底部標(biāo)高：平板格網(wǎng)

25、凈高為1.60m，其上緣應(yīng)淹沒(méi)在吸水間動(dòng)水位以下，取為0.1m；其下緣應(yīng)高出底面，取0.2m，則集水間底面標(biāo)高為；19.50-O.1-1.60-0.217.60m5)集水間深度：頂部標(biāo)高-底面標(biāo)高35.95-17.6018.35m 6)集水間深度校核：當(dāng)自流管用-根管輸送0.30m³s，v1.06ms時(shí)，水頭損失為=0.40m，此時(shí)吸間最低動(dòng)水位為：20.00-0.1-0.40-0.219.30m （格柵水頭損失0.1m，格網(wǎng)水頭損失0.2m）吸水間最低水深為；19.30-17.601.70mh1+h2=0.5+0.8=1.3m，可滿足水泵吸水要求。5.格網(wǎng)起吊設(shè)備的計(jì)算 (1)平板

26、格網(wǎng)起吊重量 W(G+pfF)kW：平板格網(wǎng)的起吊重量，kN；G：平板格網(wǎng)與鋼纜的重量，G1.47kN P: 平板格網(wǎng)兩側(cè)水位差產(chǎn)生的壓強(qiáng)P0.2×9.8=1.96kPa（平板格網(wǎng)水頭損失0.2m）f：格網(wǎng)與導(dǎo)軌問(wèn)的摩擦系數(shù)，f=0.44F:每個(gè)格網(wǎng)的面積，F(xiàn)2.56；K:安全系數(shù)，k1.5；W(G+pfF)k (1.47+1.96×O.44×2.56)X1.5 5.52kN (2)起吊設(shè)備選擇與吊架高度計(jì)算 平板格網(wǎng)高1.60m，格網(wǎng)吊環(huán)高0.25m，電動(dòng)葫蘆吊鉤至工字梁下緣最小距離為0.78m，格網(wǎng)吊至平臺(tái)以上的距離取0.2m，操作平臺(tái)標(biāo)高為35.95m，則起

27、吊架工字鋼下緣的標(biāo)高應(yīng)為：35.95+1.60+0.25+0.78+0.238.78m格網(wǎng)起吊高度=起吊架工字梁下緣的標(biāo)高-電動(dòng)葫蘆吊鉤至工字梁下緣最小距離-（集水間底部標(biāo)高+平板格網(wǎng)下緣與集水間底部高差+平板格網(wǎng)高+平板格網(wǎng)吊環(huán)高）38.78-0.78-17.60-0.2-1.6-0.25=18.35m選用CD11-24D或MD11-24D型電動(dòng)葫蘆，起吊重量為9.8kN，起吊最大高度為24m。6排泥沖洗設(shè)備因河水含砂量不大，故只設(shè)沖洗給水栓,不設(shè)排泥設(shè)備，定期放空人工挖泥.3 結(jié)束語(yǔ)課程設(shè)計(jì)是水資源利用與保護(hù)課程中最重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)使學(xué)生對(duì)書本知識(shí)有更深刻的了解，使學(xué)生能更熟練的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)踐的目的，使以前學(xué)過(guò)的東西更加形象化和生動(dòng)化！為期一周的水資源利用與保護(hù)的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我雖然頗為忙碌，但心里覺(jué)得充實(shí)而有收獲。這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義的。平時(shí)，我們上課學(xué)了一些東西，但理解的不深，有些知識(shí)點(diǎn)其實(shí)還是感到很迷茫的。通過(guò)對(duì)一個(gè)取水頭部