水資源設計說明

第一章 緒論1.1 設計目的1、對所學知識加以應用和系統(tǒng)化，培養(yǎng)解決實際工程設計問題的能力；使學生的設計、制圖、查閱資料、使用設計手冊和規(guī)范等基本技能上得到初步訓練。2、使學生能通過設計掌握地表水取水構筑物的基本方法。3、掌握工具書的應用方法。1.2 設計任務某市一取水構筑物的擴大初步設計。1.3 設計時間第15周（2011.12.5—11）第二章 設計方案比較2.1 取水構筑物形式的確定由于取水地點河岸平緩、岸邊水深不足。故采用河床式取水構筑物2.2 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。由于取水地點水深較淺含沙量少，有一定的水草和青苔，所以選取箱式取水頭部。頭部迎水面作成尖角形用鋼筋混凝土分兩節(jié)預制， 吊裝下沉后，水下拼裝。頭部周圍拋石，防止河床沖刷。2.3管道形式的確定按照進水管形式的不同，河床式取水構筑物有自流管取水、虹吸管取水、水泵直接取水和橋墩式取水等類型。本設計選用自流管取水。適用條件：河床較穩(wěn)定、河岸平坦、主流距離河岸較遠、河岸水深較淺且岸邊水質較差，自流管埋深不大或者在河岸開挖隧道以敷設自流管等情況下從河中取水。2.4 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。分建時集水井的平面形式可為圓形、矩形、橢圓形等。圓形集水井結構合理，水流阻力小，便于沉井施工，但不便于布置設備；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，但造價較高。通常當集水井深度不大，可用大開槽施工時，采用矩形集水井，否則用圓形。綜上所述，選用矩形集水井。第三章 設計資料3.1河流自然條件1、河流水位:最高水位為 35.00 m ，最低水位為 20.30 m( 保證率P=97%)。2、河流的流量:最大流量為26000 m 3/s；最小流量為 335 m 3/s。3、河流的流速:最大流速為 2.45 m/s ；最小流速為 0.5m/s4、河流的含砂量及漂浮物：最大含砂量 0.45 kg/m 3；最小含砂量0.0013 kg/m 3。有一定數(shù)量的水草和青苔，無冰絮。5、河流主流及河床情況河流近岸坡度較緩，主流離岸約50—100m，主流最小水深3.8—40m岸邊土質較好，有一定的承載力，滿足使用要求。3.2地區(qū)氣象資料最低氣溫：－10℃，最高氣溫：39℃，最大冰凍深度 15㎝。3.3工程要求3凈水處理廠供水量為34萬m/d，供生活飲用和生產(chǎn)需要，水廠自用水量按5%考慮。第四章 設計計算因河流河岸較緩，主流遠離岸邊，宜采用固定式河床取水構筑物。河心處用箱式取水頭部，經(jīng)自流管流入集水井，再經(jīng)格柵、格網(wǎng)裁留雜質后，用離心泵送出。14.1 取水頭部的計算設計水量Q=34000×1.05=36750m3/d=0.413m3/s．從取水頭部設計計算取水頭部水平剖面取為菱形，整體為箱式α角取90，側面進水。1．格柵計算進水流速：v0＝0.4m/s柵條厚度：s＝10mm，斷面為扁鋼形柵條凈距：b＝50mm。阻塞系數(shù)：K2＝0.75；面積減少系數(shù)：K1=b50==0.83bs5010進水口面積：F。=Q=0.413=1.65㎡v0K1K20.830.40.75進水口數(shù)量選用4個，每個面積為：F= F0=1.77=0.413㎡4 4格柵尺寸選用給水排水標準圖集 90s321-3,每個進水口尺寸為 B1×Hl＝700mm×700mm，格柵外形尺寸 B×H＝800mm×800mm。4．2取水頭部構造尺寸‘(1)最小淹沒水深: h=1.25m,與河流通行船只吃水深度有關；(2)進水口下緣距河底： h''＝1.50m，為避免泥砂進入取水頭部；(3)進水箱體理深：h'''＝1.40m，與該處河流沖刷程度有關，(4)箱體處最低水位水深不得小于 3.8m。(5)箱體設計尺寸如下圖 1、2。圖1 取水頭部剖面圖2圖2取水頭部剖面圖4.3自流管的計算自流管設計為兩條，每條設計流量為q自＝Q＝0.4130.207m3/s22初選自流管流速：v'＝0.7m/s初步計算直徑為：'=4q自=40.207=0.61mDv'3.140.7按公稱直徑，選擇自流管直徑D自＝0.6m。自流管實際流速為：v4q自40.207自=2=0.62=0.73m/sD3.14自流管損失按h＝h+h，計算，其中：wfjhf=i l=0.00119×80=0.092mhj=∑

v22g各局部阻力系數(shù)值為：喇叭口￡ 1=0.1，焊接彎頭￡ 2=1.01, 蝶閥￡3=0.2，出口￡4=1.0，局部阻力損失為：hj=∑v2＝（0.1+1.01+0.2+1.0）×0.732=0.0344m2g29.81則管道總損失為：h w＝hf+hj＝0.0952+0.034＝0.1296m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。當-根自流管故障時，另-根應能通過設計流量的 70％，即：Q′=0.7Q=0.7×0.413=0.29m3/s。此時管中流速為：'vs=4Q2=40.292=1.03m/sD3.140..6故障時產(chǎn)生的損失為：3hw'=h'f+h'jh'f＝i'.l=0．00226×80＝0.181mh'j=vs2=（0.1+1.01+0.2+1.0）×1.032=0.11m2g29.81hw'=h'f+h'j＝0.181+0.11＝O.291m考慮阻力增加因素，采用 hw'＝0.32m4.4 集水井設計1．格網(wǎng)計算采用平板格網(wǎng)過網(wǎng)流速：v1=0.3m/s網(wǎng)眼尺寸：5×5mm網(wǎng)絲直徑：d＝1mm(4)格網(wǎng)面積減少系數(shù)：K=bb2=621(5)格網(wǎng)阻塞系數(shù)：K2=0.5(6)水流收縮系數(shù)：￡=0.7(7)格網(wǎng)面積：F1=Q=0.4132K1K2v10.50.7=5.35m0.7350.3選用給水排水標準圖集 90S321-6，格網(wǎng)進水口尺寸為 B1×H1＝1900mm×1500mm,選用兩個，外形尺寸為 B×H=2000mm×1600mm，總面積為2.85×2=5.7㎡，滿足設計要求。．集水間平面尺寸集水間分為兩格，兩格間設連通管并裝閥門，集水間平面尺寸如圖 6-13．集水間的標高計算頂面標高；4當采用非淹沒式時，集水井頂面標高＝ 1％洪水位+0.5+浪高H。＝35.00+0.5+0.25＝35.75m（2）進水間最低動水位：97％枯水位-取水頭部到進水間的管流損失 -格柵損失=20.30-0.20-0.10=20.00m吸水間最低動水位：進水間最低動水位標高-進水間到吸水間的平板格網(wǎng)頭損失 =20.00-0.2=19.80m。集水間底部標高：平板格網(wǎng)凈高為 1.60m，其上緣應淹沒在吸水間動水位以下， 取為0.1m；其下緣應高出底面，取 0.2m，則集水間底面標高為；19.80-O.1-1.60-0.2 ＝17.90m集水間深度：頂部標高-底面標高＝35.75-17.90＝17.85m集水間深度校核：當自流管用-根管輸送Q'＝0.30m3／s，v＝1.03m／s時，水頭損失為hw'=0.32，此時吸間最低水位為：20.30-0.1-0.32-0.2 ＝19.68m吸水間水深為；19.68-17.90＝1.78m，可滿足水泵吸水要求集水間設計尺寸如下圖 3、4圖3 集水間平面圖5圖4集水間剖面圖格網(wǎng)起吊設備的計算．平板格網(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， G＝1.47kN平板格網(wǎng)兩側水位差產(chǎn)生的壓強P＝1.96kPaf：格網(wǎng)與導軌問的摩擦系數(shù)， f=0.44每個格網(wǎng)的面積，F(xiàn)＝2.85㎡；安全系數(shù)，k＝1.5；W＝(G+pfF)k(1.47+1.96×O.44×2.85)X1.55.4kN．起吊設備選擇與吊架高度計算平板格網(wǎng)高1.60m，格網(wǎng)吊環(huán)高0.25m，電動葫蘆吊鉤至工字梁下緣最小距離為0.78m，格網(wǎng)吊至平臺以上的距離取 0.2m，操作平臺標高為 35.75m，則起吊6架工字鋼下緣的標高應為：35.75+0.2+1.60+0.25+0.78 ＝38.58m格網(wǎng)起吊高度=起吊架工字梁下緣的標高-電動葫蘆吊鉤至工字梁下緣最小距離-集水間底部標高-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)調(diào)環(huán)高=38.58-0.78-17.90-0.2-1.6-0.25=17.85選用CD1或MD1-24D型電動葫蘆，起吊重量為2000kN，起吊最大高度為 24m。5．排泥沖洗設備因河水含砂量不大，故只設沖洗給水栓 ,不設排泥設備，定期放空人工挖泥。結束語本周是我們的第一次課程設計，由于對設計過程的不熟悉以及準備的不足，給了我們很多的的教訓以及額外的知識。 在本周的設計中我們要求設計出整套的取水構筑物，并畫出總圖及取水頭