《某城市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的給水工程設(shè)計(jì)》23000字【論文】

緒論背景及意義過去十幾來隨著開發(fā)區(qū)的建設(shè)發(fā)展以及自來水普及率的提高，用水量日益增加，目前供水能力已不能滿足長期需要，且區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀供水系統(tǒng)并不完善，不符合遠(yuǎn)期發(fā)展的需求。因此選擇在經(jīng)開區(qū)設(shè)計(jì)完整的狀城市管網(wǎng)。而隨著政府對(duì)經(jīng)開區(qū)的開發(fā)，經(jīng)開區(qū)發(fā)展得也越快越好，而可靠安全的供水情況是提高居民生活質(zhì)量的基石，也關(guān)乎到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。工程概況圖SEQ圖\*ARABIC1設(shè)計(jì)流程該設(shè)計(jì)對(duì)鄭州市經(jīng)開區(qū)的給水工程進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，包括從常莊水庫取水，原水輸送至柿園水廠，再由柿園水廠進(jìn)行凈水工程以及送水泵站送至城市配水管網(wǎng)工程的設(shè)計(jì)。根據(jù)計(jì)算城市用水量基本可以滿足經(jīng)開區(qū)供水范圍。設(shè)計(jì)內(nèi)容1、設(shè)計(jì)用水量2、取水工程設(shè)計(jì)3、輸水工程設(shè)計(jì)4、給水廠給水處理設(shè)計(jì)5、管網(wǎng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)用水量城市最高日綜合生活用水量根據(jù)設(shè)計(jì)書，人口密度為237cap/h，面積為1587ha，故可得該地區(qū)人口數(shù)為376119人，由于該區(qū)域?yàn)榻?jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，故選取其用水定額為240[L/（人·d）]，則該區(qū)域最高日綜合生活用水量為： Q1=q1×N11000=240×3761191000=90269m3/d （工業(yè)企業(yè)內(nèi)工作人員生活用水量和淋浴用水量Q2工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量表SEQ表\*ARABIC1工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量工廠人數(shù)班次（m3/班）復(fù)用率要求水壓（MPa）高溫車間淋浴人數(shù)汽車工業(yè)園49563300.25101552鋁加工工業(yè)園9003200.2535300煙廠生產(chǎn)基地11193150.2510373信息產(chǎn)業(yè)園16822200.25—841國際物流園30003200.25—1000職工生活用水量定額普通車間25L/(cap)，高溫車間35L/(cap)；員工淋浴用水的限額是：普通車間40L/(cap)，高溫車間60L/(cap）。那么，工業(yè)單位的生產(chǎn)用水是： Q2=Σq2iB2i1-fi=90269m3/d （STYLEREF1\s工業(yè)企業(yè)職工生活用水和淋浴用水量計(jì)算表SEQ表\*ARABIC2員工生活用水和淋浴用水工廠生產(chǎn)班制每班職工人數(shù)每班淋浴人數(shù)職工生活與淋浴水量（m3/d）一般車間高溫車間一般車間高溫車間生活用水淋浴用水小計(jì)汽車工業(yè)園第一班139715551810340.3526.967.25第二班139715551810340.3526.967.25第三班139715551810340.3526.967.25鋁加工工業(yè)園第一班19510565708.556.815.35第二班19510565708.556.815.35第三班19510565708.556.815.35煙廠生產(chǎn)基地第一班32637112259.75.9815.68第二班32637112259.75.9815.68第三班32637112259.75.9815.68信息產(chǎn)業(yè)園第一班841—280—2111.232.2第二班841—280—2111.232.2國際物流園第一班1000—333—2513.3238.32第二班1000—333—2513.3238.32第三班1000—333—2513.3238.32合計(jì)（Q3）474.2 Q3=Σq3ai×N3ai+q3bi×N3bi1000=474.2m3/d澆灑道路和綠地用水量Q4依據(jù)規(guī)范，澆灑道路用水可按澆灑面積以2.0～3.0L/(m2·d)計(jì)算；澆灑綠地用水可按澆灑面積以1.0～3.0L/(m2·d)計(jì)算。則: Q4=Σq4a×N3ai×f4+q3bi×N4b1000=給水管網(wǎng)漏失水量Q5該區(qū)域的未預(yù)見水量宜按Q1+Q2+Q3+Q4之和的20%計(jì)算，則 Q4=20%×Q1+Q2+Q3+Q4 （STYLEREF1\sQ 消防用水量Q6以兩次同時(shí)發(fā)生的火災(zāi)和每一次的耗水量為65L/s的計(jì)算，則： Q6=q6f6=2×65=130L/s （STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s16居民區(qū)最高日設(shè)計(jì)用水量Q7 Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 （STYLEREF1\sQ=90269+46500+474.2+3382+28131.12=168756.32取最高日設(shè)計(jì)用水量為170000m3/d居民區(qū)用水規(guī)律表SEQ表\*ARABIC3每小時(shí)用水量所占百分比時(shí)間占最高日用水量（%）時(shí)間占最高日用水量（%）時(shí)間占最高日用水量（%）0~11~22~33~44~55~66~77~82.52.42.62.63.13.24.04.88~99~1010~1111~1212~1313~1414~1515~165.05.36.25.35.24.95.14.816~1717~1818~1919~2020~2121~2222~2323~244.85.15.35.14.03.12.72.7由上表繪制流量曲線圖曲線圖，見下圖：圖SEQ圖\*ARABIC2流量曲線圖8Kh泵站供水流量設(shè)計(jì)二級(jí)泵站分為兩個(gè)階段：7-24時(shí)，水泵的流量占每日最高用水的4.97%；在其它時(shí)間，泵的流量是每天的2.22%。盡管水泵的供給量與小時(shí)用水量不成正比，但每天泵站的供水量與每日的最高用水量相當(dāng)，也就是： 4.97%×17+2.22%×7=100%一級(jí)泵站采用均勻供水方式，送水泵站采用分層供水方式，一級(jí)泵站和送水泵站之間要設(shè)置一個(gè)清水池，以調(diào)整泵站間的供水量差異。利用一級(jí)泵站和二級(jí)泵站的供水量曲線，求出調(diào)節(jié)后清水池的蓄水能力；水塔容量由二級(jí)泵站的供水線路和用水曲線計(jì)算，具體計(jì)算如下：表SEQ表\*ARABIC4清水池和水塔容積計(jì)算表小時(shí)給水處理供水量（%）供水泵站供水量（%）清水池調(diào)節(jié)容積計(jì)算水塔調(diào)節(jié)容積計(jì)算（%）設(shè)水塔不設(shè)水塔設(shè)水塔∑不設(shè)水塔∑0-14.162.222.601.941.941.561.56-0.38-0.381-24.162.222.501.943.881.663.22-0.28-0.662-34.172.222.501.955.831.674.89-0.28-0.943-44.172.222.501.957.781.676.56-0.28-1.224-54.172.223.001.959.731.177.73-0.78-2.005-64.162.223.101.9411.671.068.79-0.88-2.886-74.174.964.10-0.7910.880.078.860.86-2.027-84.174.964.90-0.7910.09-0.738.130.06-1.968-94.174.975.10-0.809.29-0.937.20-0.13-2.099-104.164.975.40-0.818.48-1.245.96-0.43-2.5210-114.174.976.20-0.807.68-2.033.93-1.23-3.7511-124.164.975.50-0.816.87-1.342.59-0.53-4.2812-134.174.975.10-0.806.07-0.931.66-0.13-4.4113-144.174.975.00-0.805.27-0.830.83-0.03-4.4414-154.164.975.00-0.814.46-0.84-0.01-0.03-4.4715-164.164.974.90-0.813.65-0.74-0.750.07-4.4016-174.174.974.70-0.802.85-0.53-1.280.27-4.1317-184.164.975.20-0.812.04-1.04-2.32-0.23-4.3618-194.174.975.20-0.801.24-1.03-3.35-0.23-4.5919-204.174.975.00-0.800.44-0.83-4.18-0.03-4.6220-214.174.974.10-0.80-0.360.07-4.110.87-3.7521-224.174.973.00-0.80-1.161.17-2.941.97-1.7822-234.174.962.80-0.79-1.951.37-1.572.160.3823-244.172.222.601.950.001.570.00-0.380.00累計(jì)100100100調(diào)節(jié)容=13.62調(diào)節(jié)容=13.04調(diào)節(jié)容積=5.00清水池容積設(shè)置清水池容積為最高日用水量的13.62%，則清水池的調(diào)節(jié)容積為 W=13.62%Qd=13.62%×202819=24480m3 清水池有效容積W按下式計(jì)算： W=W1+W2+W3+W4 （STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s18）其中：W1——清水池調(diào)節(jié)容積，m3。W2——水廠生產(chǎn)用水，m3。W3=TQ7×3600/1000=3.6TQ7其中：T——火災(zāi)持續(xù)時(shí)間為2小時(shí)。Q7——消防用水量，L/s。W4——安全儲(chǔ)水，m3；按照每日最高用水0.5%的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。清水池的有效容積：W=W1+W2+W3+W4=24480+10141+1944+1014.1=33440m3管網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算設(shè)計(jì)流量管網(wǎng)以最大日最大流量為設(shè)計(jì)流速，如圖3所示，當(dāng)Kh=1.27時(shí)，最大日最大時(shí)流量Qh是： Qh=節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量計(jì)算1)將使用者分成兩類：1.集中用水戶2.分散用水戶。2)集中供水系統(tǒng)的流量，通常是按照用戶在最高天的用水量和其變化系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算的。表SEQ表\*ARABIC5集中流量表名稱煙廠生產(chǎn)基地國際物流園鋁加工業(yè)園信息產(chǎn)業(yè)園汽車工業(yè)園流量(L/s)141.224139.42287.3587.55188.136管網(wǎng)平差計(jì)算平差軟件介紹管立得軟件針對(duì)地形識(shí)別、管道平面設(shè)計(jì)、豎向調(diào)整、標(biāo)注出圖、三維展示五大場(chǎng)景，提供了豐富、靈活、易用的功能，可實(shí)現(xiàn)平面、斷面、標(biāo)注、表格的全方位數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)和三維實(shí)時(shí)查看與調(diào)整，可滿足單專業(yè)管線設(shè)計(jì)、多專業(yè)管線綜合設(shè)計(jì)的需求。圖SEQ圖\*ARABIC3管立得軟件界面軟件流程管網(wǎng)布局-確定設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)標(biāo)高-確定水源-確定集中供水流量-確定管道供水方式-根據(jù)管道長度分布流量-自動(dòng)預(yù)埋管道直徑管網(wǎng)設(shè)計(jì)校核最不利點(diǎn)校核計(jì)算結(jié)果見附表，計(jì)算結(jié)果圖見附圖。圖SEQ圖\*ARABIC4最不利點(diǎn)校核消防工況校核設(shè)計(jì)兩個(gè)地方同時(shí)著火，通常情況下一個(gè)地方為最不利點(diǎn)，另一個(gè)地方則是遠(yuǎn)離水源的地方，或者是人口稠密的地方和重要的工廠。圖SEQ圖\*ARABIC5消防工況校核計(jì)算結(jié)果見附表，計(jì)算結(jié)果圖見附圖。事故工況校核當(dāng)供水泵站附近的主干管在最大流量時(shí)發(fā)生斷裂，但在設(shè)計(jì)階段，節(jié)點(diǎn)壓力基本符合設(shè)計(jì)要求，并能滿足用戶的最小自由水壓要求。圖SEQ圖\*ARABIC6事故工況校核計(jì)算成果詳見附表，計(jì)算成果見附圖。送水泵站泵站揚(yáng)程設(shè)計(jì)泵站的揚(yáng)程一方面起到了提升的作用，另一方面又起到了解決管線水頭損耗的作用。通過對(duì)泵站設(shè)計(jì)流量、管徑等的分析，可以得到沿程的壓頭損失，而對(duì)局部的壓差可以忽略不計(jì)。 H=H'ST+Hsev+Σh （STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s19） 中:H'ST－－，mH20；mH20。H=142.118-135.166+40.6449+28+2=77.597m流量設(shè)計(jì)送水泵站高峰供水流量：170000×4.97%×1000÷3600=2346.944L/s170000×2.22%×1000÷3600=1048.333L/s水泵型號(hào)選擇圖SEQ圖\*ARABIC7選泵特性曲線圖由于當(dāng)流量為2065.97L/s時(shí)，揚(yáng)程為77.597m。在30L/s的流量下，泵站內(nèi)的水頭損失很少，而在這個(gè)時(shí)候，管道和供水系統(tǒng)的水頭損耗也很少，假設(shè)這三者的總和是4m，那么需要的泵的揚(yáng)程應(yīng)該是： H=2+28+4=34m 為了更好利用水泵高效段，避免浪費(fèi)，選出以下水泵：泵型流量（m3/h）流量（L/s）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)數(shù)n軸功率（kw）電機(jī)功率（kw）效率（%）最大允許吸上真空高度（m）12Sh-9B504-835140-23247.2-37147082.5-10813579-784.520Sh-91548-2448430-68066-50970340-43352082-77424Sh-9342095079970727780911.3表SEQ表\*ARABIC6Sh型雙吸離心泵性能表經(jīng)過對(duì)比可得出：選用一臺(tái)24Sh-9和三臺(tái)20Sh-9（兩用一備），管道變化附件小，易于維護(hù)和管理，更能滿足最大流量時(shí)的要求。水塔設(shè)計(jì)水塔容積設(shè)計(jì)水塔容積按最高日用水量的5%計(jì)算，則水塔容積為W=0.03Qd=0.03×1967.59×4.17%÷6.20%×3600÷1000=142.92m3水塔高度設(shè)計(jì)水塔節(jié)點(diǎn)為JS11，所在節(jié)點(diǎn)水頭35.299m，地面高程為105.80m。則水塔高度為： HT11=105.8-35.299=70.501m 水源點(diǎn)控制水壓計(jì)算 112.5+77.597=190.097m 節(jié)點(diǎn)JS11處的控制水壓等于地面標(biāo)高加上水塔高度為： 105.8+70.501=176.301m取水工程水源地概況常莊水庫：常莊水庫正常蓄水位127.06m，興利庫容8660000m3。歷史最高洪水位（1%頻率）為131.31m，枯水位為119.04m。水庫大壩實(shí)際高程135.74m。設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算一級(jí)水泵站的設(shè)計(jì)揚(yáng)程包括：一級(jí)水泵站吸水井至二級(jí)水泵站混合池所需的靜揚(yáng)程、原水輸水干管中的水頭損失兩部分。泵站所需靜揚(yáng)程常莊水庫正常蓄水位為127.06m，洪水位的水位標(biāo)高為131.31m（1%頻率），枯水位的水位標(biāo)高為119.04m（95%頻率），二級(jí)泵站的調(diào)蓄池水面標(biāo)高為187+3=190m。從取水頭部至泵房的吸水間處，設(shè)兩條引水暗渠（含消力池），暗渠的總長度是25.9m，則每處暗渠的設(shè)計(jì)流量為Q=1032.99L/s=1.033m3/s。查得管內(nèi)流速V=1.32m/s，水力坡度i=0.0025，W=500mm，H=500mm。剖面圖如下圖：圖SEQ圖\*ARABIC8暗渠剖面圖則水源地取水頭部至泵房的吸水井處的總水頭損失為： Σh=Σhl+Σhf=0.0025×25.9×1.1=0.0712m 式中：Σhl——從水源地引水頭到泵站的抽水井沿程水位損失，m；Σhf——從水源地引水口到泵房的局部水頭損失，m;故吸水井處：常水位的水面標(biāo)高為：127.06-0.0712=126.989m；洪水位的水面標(biāo)高為：131.31-0.0712=131.239m；枯水位的水面標(biāo)高為：119.04-0.0712=118.969m。二級(jí)泵站的調(diào)蓄池水面標(biāo)高是907+3=910m，故泵站所需凈揚(yáng)程HST為:常水位時(shí)，HST=190-126.989=63.011m；洪水位時(shí)，HST=190-131.239=58.761m；枯水位時(shí)，HST=190-118.969=71.031m。原水輸水干管總水頭損失取兩條Φ600×10鋼管并聯(lián)成為原水輸水管，一級(jí)泵站至送水泵站處的輸水干管總長為2710m。根據(jù)設(shè)計(jì)流量，每根輸水管的設(shè)計(jì)流量Q=1032.99L/s=1.033m3/s。查得管內(nèi)流速為V=1.32m/s，水力坡度i為1.52‰，所以一級(jí)泵站至二級(jí)泵站輸水干管的總水頭損失：Σh’’=Σhs+Σhd=0.00152×2710×1.1=4.531m式中：Σhs——一級(jí)泵站到送水泵站輸水干管的沿程水頭損失；Σhd——一級(jí)泵站到送水泵站輸水干管的局部水頭損失；泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程 H=HST+Σhs+Σhd （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s11）式中：HST－－凈揚(yáng)程，為吸水井最干涸時(shí)和凈水構(gòu)筑物入口處的水位差，m；Σhs－－吸壓水管路中的水頭損失，m；Σhd－－輸水管路中的水頭損失，m。故泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為:洪水位時(shí)，H洪=58.761+4.531+2.0+2.0=67.292m；常水位時(shí)，H常=63.011+4.531+2.0+2.0=71.542m；枯水位時(shí)，H枯=71.031+4.531+2.0+2.0=79.562m。初選泵和電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)揚(yáng)程為：H洪=67.292m，H常=71.542m，H枯=79.562m。每一臺(tái)泵的工況點(diǎn)應(yīng)處于泵的高效區(qū)內(nèi)，設(shè)計(jì)流量Q=2065.97Ls和常水位時(shí)所需的揚(yáng)程H=71.542m H=159.06m-119.04m+2m+2m=44.02m 圖SEQ圖\*ARABIC9ab選泵特性曲線圖ab初選結(jié)果如下：6Sh-9A、8Sh-13、6Sh-9、12Sh-6B、12Sh-9A、14Sh-9B、20Sh-9。結(jié)合選泵要點(diǎn)選擇出6Sh-9A、12Sh-9A、14Sh-9B、20Sh-9，更符合此取水泵站常用水位要求，也可以更好地利用這些水泵的高效段，避免能源浪費(fèi)。涉及水泵性能如下：表SEQ表\*ARABIC7Sh型雙吸離心泵性能表泵型流量（m3/h）流量（L/s）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)數(shù)n泵軸功率（kw）電機(jī)功率（kw）效率（%）最大允許吸上真空高度（m）6Sh-9A111.6-18031-5043.835295018.5-24.53072-70512Sh-6B540-900150-25072-571470151-20023070-735.6-3.812Sh-9A529-893147-24855-42147099.2-13115580-784.514Sh-9B828-1224230-34059-47.51470178-20626075-773.520Sh-91548-2448430-68066-50970340-43352082-774選泵方案比較表SEQ表\*ARABIC8選泵方案比較方案運(yùn)行泵及其臺(tái)數(shù)變化范圍（L/s）流量(L/s)泵揚(yáng)程（m）揚(yáng)程（m）效率一2臺(tái)20Sh-93臺(tái)12Sh-6B1臺(tái)12Sh-6B（備用）150-2110150-2065.9772-5071.570-82二1臺(tái)20Sh-93臺(tái)14Sh-9B2臺(tái)12Sh-6B1臺(tái)14Sh-9B（備用）150-2200150-2065.9772-49.571.570-82經(jīng)過對(duì)比可得出：方案一泵的型號(hào)簡單，管道變化附件小，易于維護(hù)和管理；方案一更能滿足最大流量時(shí)的要求，因此最終選擇方案一。機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定（1）20Sh-9泵機(jī)組基礎(chǔ)尺寸通過對(duì)水泵與電機(jī)樣本的分析，得出大泵20Sh-9泵機(jī)組基礎(chǔ)平面為:1900mm×1550mm，機(jī)組總重量W=2570×9.8=25186kg?；A(chǔ)深度H可按下式計(jì)算: H=3.5×WL×B×ρ×g （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s12）式中:L——基礎(chǔ)長度，m；B——基礎(chǔ)寬度，m；ρg——材料重度，混凝土基礎(chǔ)的重度為23520N/m3。故 H=3.5×25186（2）12Sh-6B泵機(jī)組基礎(chǔ)尺寸通過對(duì)水泵和電機(jī)樣本的分析，得出12Sh-6B泵機(jī)組的基礎(chǔ)平為:1185mm×1080mm,機(jī)組的總重量為W=2900×9.8=28420kg。基礎(chǔ)深度H可按下式計(jì)算: H=3.5×WL×B×ρ×g （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s13）式中：L——基礎(chǔ)長度，m；B——基礎(chǔ)寬度，m；ρg——材料重度，混凝土基礎(chǔ)重度為23520N/m3。故 H=3.5×28420機(jī)組與管道布置泵房使用材料為圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，6個(gè)機(jī)組并排排列，前排有3臺(tái)機(jī)組，正常轉(zhuǎn)向；后排也有3臺(tái)機(jī)組，反向轉(zhuǎn)向。每個(gè)水泵都配有獨(dú)立的吸水管、壓水管，壓水管從泵室中抽出后，成對(duì)地相連。泵吸水管與壓水管計(jì)算本設(shè)計(jì)為6臺(tái)泵，有兩種型號(hào)，各泵之間的設(shè)計(jì)流量比為1:1:2.5:2.5:2.5:2.5，總的設(shè)計(jì)流量為7437m3/h。根據(jù)前述泵的組合情況，初步擬定大泵設(shè)計(jì)流量為小泵設(shè)計(jì)流量的兩倍，因此大泵設(shè)計(jì)流量為7437/2=3718.5m3/h=1032.92L/s，小泵設(shè)計(jì)流量7437/4=1859.25m3/h=516.46L/s。每臺(tái)泵有單獨(dú)的吸水管與壓水管。（1）吸水管路的要求：a、不漏氣（管材和連接）b、不積氣（管路安裝）c、不吸氣（吸水口的進(jìn)口位置）（2）壓水管路的要求：a、不漏水：鋼管焊接b、方便檢修：使用法蘭連接c、安裝方便：橡膠接頭（可曲撓接頭）d、操作方便：當(dāng)直徑≥400mm時(shí)，使用電動(dòng)或水力閥連接e、安裝止回閥（防止倒流）大泵20Sh-920Sh-9型泵的最大工作流量為1032.92L/s。吸水管管徑為DN950mm，壓水管管徑為DN750mm。吸水管流速核算： v=4×1.033在1.2~1.6m/s的范圍內(nèi)，滿足要求且坡度為4.5‰。壓水管流速核算： v=4×1.033在2.0~2.5m/s的范圍內(nèi)，滿足要求且坡度為12‰（1）喇叭口計(jì)算設(shè)計(jì)流量為1032.92L/s，吸水管為Φ950×10鋼管。喇叭口直徑D≥1.25~1.5d，故：D=1.4×d=1.4×950=1330mm喇叭口的中心處高度宜取0.6~0.8D，故：h1=0.8×1330=1064mm喇叭口中心的淹沒深度宜大于1.5~1.25D（其中D為喇叭口的直徑）。h2=1.3×1330=1729mm （2）壓水管高度計(jì)算吸水室的最低動(dòng)水高度為118.969m，在最低水位時(shí)，吸管的上緣為h2=1729mm。故大泵吸水管的中心標(biāo)高為：118.969-h2-0.5d=118.969-1.729-0.5×0.75=116.865m故壓水管高度為：131.239-0.75-116.865=13.624m小泵12Sh-6B12Sh-6B型泵的最大工作流量為516.46L/s，吸水管管徑DN650mm，壓水管管徑為DN550mm。吸水管流速核算： v=4×0.517在1.2~1.6m/s的范圍內(nèi)，滿足要求且坡度為4.5‰壓水管流速核算： v=4×0.517在2.0~2.5m/s的范圍內(nèi)，滿足要求，且坡度為12‰（1）喇叭口計(jì)算設(shè)計(jì)流量為516.46L/s，吸水管為Φ950×10鋼管。喇叭口直徑D≥1.25~1.5d，故： D=1.4×d=1.4×650=910mm 喇叭口中心高度為0.6~0.8D，故： h1=0.8×910=728mm 喇叭口中心的淹沒深度宜大于1.5~1.25D，故： h2=1.3×910=1183mm （2）壓水管高度計(jì)算最低動(dòng)水位標(biāo)高為118.969m，吸水管上的緣在最低水位時(shí)的淹沒深度為1183mm。故大泵吸水管的中心標(biāo)高為：118.969-h2-0.5d=118.969-1.183-0.5×0.55=117.511m壓水管高度?。?31.239-0.55-117.511=13.178m20Sh-9泵吸水管路與壓力水管路計(jì)算流量Q=3718.5m3?。吸水管使用DN950鋼管，流速v=1.46ms，坡度（1）吸水管路水頭損失? hs=hfs+hls （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s14hh式中：ξ1——吸水管進(jìn)口，ξξ2——DN950手動(dòng)閘閥（常開），ξξ3——伸縮節(jié)DN950，ξξ4——偏心漸縮管DN950×850，ξ hs=hfs+hls （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s15h（2）壓水管路水頭損失h hd=hfd+hld （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s16hh式中：ξ5——漸放管DN750×500，ξξ6——DN750鋼制45°彎頭，ξξ7——DN750多功能水泵控制蝶閥，ξξ8——DN750伸縮接頭，ξξ9——DN750手動(dòng)蝶閥，ξξ10——DN750鋼制90°彎頭，ξξ11——鋼制60°彎頭，ξ12——漸放管DN750×1000，ξξ13——DN1000鋼制斜三通，ξ hd=hfd+hld （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s1h則20Sh-9在泵站管路內(nèi)的水頭損失為：h泵20Sh-9吸壓水管的摩阻系數(shù)為：S12Sh-6B泵吸水管路與壓力水管路計(jì)算流量Q=1859.25m3h。吸水管為DN650鋼管，流速v=1.56ms，（1）吸水管路水頭損失hh hsh式中：ξ1——吸水管進(jìn)口，ξξ2——DN650手動(dòng)閘閥（常開），ξξ3——伸縮節(jié)DN650，ξξ4——偏心漸縮管DN650×550，ξhh （2）壓水管路水頭損失hh hfdh式中：ξ5——漸放管DN550×400，ξξ6——DN550鋼制45°彎頭，ξξ7——DN550多功能水泵控制蝶閥，ξξ8——DN550伸縮接頭，ξξ9——DN550手動(dòng)蝶閥，ξξ10——DN550鋼制90°彎頭，ξξ11——鋼制60°彎頭，ξ12——漸放管DN550×1000，ξξ13——DN1000鋼制斜三通，ξh因此12Sh-6B水頭損失為： h=泵12Sh-6B吸壓水管的摩阻系數(shù)為: SA水泵并聯(lián)供水復(fù)核表SEQ表\*ARABIC9大泵特性曲線方程計(jì)算表大泵Q1（m3/s）H1（m）Q2（m3/s）H2（m）Q3（m3/s）H3（m）Q0.3600.5500.6540Q20.090.250.423b=b-62.5-57.803-60.06Σb/3-60.121a=H+bQ2a54.37535.54914.595Σa/334.84由于泵房內(nèi)存在兩種不同型號(hào)的水泵，且泵房各水頭損失不同，需扣除水頭損失后設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程，計(jì)算得到水泵的特性曲線方程。（1）并聯(lián)時(shí)水泵特性曲線方程設(shè)泵的特性曲線方程為：H=a-bQ2，上表為大泵20Sh-9特性曲線方程計(jì)算表，下表為小泵12Sh-6B計(jì)算表：表SEQ表\*ARABIC10小泵特性曲線方程計(jì)算表小泵Q1（m3/s）H1（m）Q2（m3/s）H2（m）Q3（m3/s）H3（m）Q0.141000.22900.2680Q20.01960.04840.0676b=Hi?HjQb-347.222-520.833-416.667Σb/3-428.241a=H+bQ2a93.19464.79251.833Σa/369.94因此計(jì)算得到水泵特性曲線方程為：大泵20Sh-9：H=34.84+60.121Q2小泵12Sh-6B：H=69.94+428.241Q2吸壓水管水頭損失可表示為：大泵20Sh-9：H損=1.766Q2小泵12Sh-6B：H損=7.01Q2且扣除泵站內(nèi)部的水頭損失后的水泵特性曲線為：大泵20Sh-9：H=34.84+61.886Q2小泵12Sh-6B：H=69.94+435.251Q2（2）由揚(yáng)程復(fù)算流量扣除泵房內(nèi)水頭損失后，枯水位時(shí)裝置所需要的揚(yáng)程為: H枯=71.031+4.531+2.0=77.562m 將H枯=77.562m代人上述折引后的泵特性曲線方程得到兩泵的供水量分別為:大泵14Sh-9：Q大=0.830863m3/s=830.863L/s小泵12Sh-6A：Q小=0.132332m3/s=132.332L/s由此可知，采用2大4小的泵并聯(lián)工作時(shí)，供水量為： 830.863×2+132.332×4=2191.054L/s 略大于設(shè)計(jì)流量2065.97L/s，且都在各自的高效區(qū)內(nèi)。泵組方案校核流量校核水泵選擇好后，再根據(jù)火災(zāi)時(shí)的供水狀況，對(duì)泵站的流量、揚(yáng)程進(jìn)行檢查，以保證其在火災(zāi)時(shí)的滅火需求。在滅火用水方面，一級(jí)泵站應(yīng)及時(shí)為清水池提供必要的應(yīng)急備用水源。由于消防給水的強(qiáng)度較低，可以不設(shè)置專門的消防泵，但是必須在消防備用的用水時(shí)段啟動(dòng)水泵，以增強(qiáng)泵站的運(yùn)行。用以下公式檢驗(yàn)備用水泵流量： Q=2αQf+Q’-2Qrtf （STYLEREF1\s3式中：Qf-——設(shè)計(jì)的消防用水，mQ’——最高用水日連續(xù)最大兩小時(shí)平均用水量，mQr——正常運(yùn)行時(shí)的流量，tf——補(bǔ)充消防用水時(shí)間α——凈水構(gòu)筑物用水系數(shù)。根據(jù)經(jīng)開區(qū)的人口數(shù)，本區(qū)域共發(fā)生2次火災(zāi)，每一次滅火耗水量為60L，持續(xù)2個(gè)小時(shí)，在使用完后24小時(shí)內(nèi)必須補(bǔ)充完。因此設(shè)計(jì)的消防用水為2×60L Q=2×1.10×由上式得發(fā)生消防時(shí)所需要的流量為25.71L/s，遠(yuǎn)小于并聯(lián)工作時(shí)備用泵所提供的流量132.332L/s，因此流量符合要求。泵房結(jié)構(gòu)形式 取水泵房設(shè)計(jì)為臨江邊建設(shè)，泵房筒體是一種直徑29米的鋼筋混凝土圓柱體。機(jī)器間底板與吸水間的底邊標(biāo)高相同，水泵的啟動(dòng)方式為自罐式引水啟動(dòng)。與吸水井合建泵房，吸水井分成兩格，方便檢修。為防護(hù)停泵水錘，需要在壓水管上安裝多功能水力控制閥。本設(shè)計(jì)中泵房和岸邊用棧橋相連接，棧橋下布置原水輸水管線。泵房筒體高度計(jì)算按照20Sh-9泵計(jì)算泵房筒體高度。喇叭口直徑一般采用D≤1.25~1.5d，故： D=1.4×d=1.4×950=1330mm 喇叭口中心處高度為0.6~0.8D，故： h1=0.8×1330=1064mm 淹沒深度宜大于1.5~1.25D，故： h2=1.3×1330=1729mm 吸水室的最低動(dòng)水位高度為118.969m，為了確保吸管的正常吸水，在最低水位時(shí)，吸管上沿的淹沒深度為1729mm。則大泵吸水管的中心標(biāo)高為： 118.969-1.729-0.5×0.75=116.865m 吸水管底板標(biāo)高： 116.865-h1-0.5d=116.865-1.064-0.5×0.75=115.426m 作業(yè)平臺(tái)的高度是在設(shè)計(jì)的最高水位加上浪高的基礎(chǔ)上加上安全的高度，如果浪高為0.5m，那么泵房的作業(yè)平臺(tái)的高度是： 131.31+0.5+0.5=132.31m 泵房筒體高度為： H=132.31-115.426=16.884m 取泵房高度為16.88m。附屬設(shè)備的選擇起重設(shè)備電機(jī)選擇Y355-4型，最大的起重功率為2020kg。吊車采用LDH型電力單梁式環(huán)行軌道，最大載重10t，跨度22.5m。電葫蘆型號(hào)為CD1，起升速度8m/min，起吊高度為18m。飲水設(shè)備自灌式工作的水泵不需使用引水設(shè)備。通風(fēng)設(shè)備泵室管道深大，采用風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，考慮到每小時(shí)3次換氣，單臺(tái)通氣量為： 11+20.90×選用型T-35-7.1軸流風(fēng)機(jī)（轉(zhuǎn)速960rmin，安裝角度α=25°，送風(fēng)量為14498m3計(jì)量設(shè)備泵房內(nèi)兩根壓力出水管上各安裝一個(gè)電磁流流量計(jì)，用來實(shí)時(shí)記錄水泵的輸水情況。水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備泵房內(nèi)設(shè)置一臺(tái)濁度儀和一臺(tái)PH/T計(jì)，目的是用來監(jiān)測(cè)輸水濁度，PH和溫度的變化情況。泵房建筑高度確定電動(dòng)機(jī)的高為0.99m,寬為0.71m，取水泵房建筑高度示意圖見下圖。泵房地面以上高度：H=a+b+c+c+d+e+h+取10.0m。式中：a——屋頂梁底至吊車的頂板間距，m；b——行車梁高度，m；c——梁底至起重鉤中心的最小距離，m；d——起重繩的垂直長度，m；e——最大水泵或電機(jī)的高度，m；h——吊起物底部與卡車底板的距離，m；hc——卡車底板至汽車平臺(tái)的距離，m。圖SEQ圖\*ARABIC10取水泵房建筑高度示意圖輸水工程輸水工程設(shè)計(jì)為了防止輸水管產(chǎn)生事故，長距離的輸水管通常會(huì)設(shè)為兩條并行的管線，并且會(huì)在中間的部分分段進(jìn)行連通，安裝切換閥門，當(dāng)其中的一條管段局部發(fā)生損壞時(shí)，由另一條管段進(jìn)行替代。該設(shè)計(jì)的輸水工程為常莊水庫至柿園水廠。原水輸水方式從常莊水庫到柿園水廠距離約為6.3km，從常莊水庫的標(biāo)高135.74m到柿園水廠的標(biāo)高99m。由于輸水量較大，最高日用水量為170000m3/d，輸水距離遠(yuǎn)，為了使輸水過程安全穩(wěn)定可靠，選用管道輸水。設(shè)計(jì)中管材選擇為鋼管，其機(jī)械物理性能能夠保證其達(dá)到五十年的正常使用時(shí)間。凈水廠凈水廠廠址選擇原則1.供水管網(wǎng)布置合理，遠(yuǎn)離洪災(zāi)，污水處理能力強(qiáng)；2.地質(zhì)環(huán)境較好；衛(wèi)生狀況也較好，建立了自然保護(hù)區(qū)域；3.少拆、少占或少占好土地4.便于施工，操作和維護(hù)。取水構(gòu)筑物取水構(gòu)筑物選型選用固定式岸邊取水構(gòu)筑物。對(duì)合建式，適合于河岸坡度大、主流近岸、沿岸水深充足、水質(zhì)及地質(zhì)狀況良好、水位振幅變化不大時(shí)。而常莊水庫的河床地質(zhì)條件比較惡劣，采取分段建壩更有利于工程的建設(shè)和建設(shè)。在岸上設(shè)置一個(gè)進(jìn)水室，水泵室設(shè)在靠近海岸的位置，但不能離開進(jìn)水室太遠(yuǎn)，否則會(huì)造成吸管長度過大。固定式岸邊分段式供水系統(tǒng)，其取水安全、維修和管理方便、適用面廣。但其造價(jià)高，水下工程工作量大，工期長。選用固定式岸邊取水構(gòu)筑物。設(shè)計(jì)流量170000m3/d，采用岸邊式取水結(jié)構(gòu)的分建式進(jìn)水室，其進(jìn)水通道橫向分為4個(gè)格子。進(jìn)水孔面積和格柵尺寸設(shè)計(jì)流量Q=170000×1.05=7437m3/h=2.066m3/s(其中5%為水廠自用水量）進(jìn)水口采用底層一層的形式，按河道的最低點(diǎn)水位來確定下層的入口空間。進(jìn)水口的設(shè)計(jì)流量是0.7m/s。柵條的厚度是S=10mm，柵條的凈距是b=90mm，柵欄的堵塞系數(shù)是K2=0.75。（1）格柵面積計(jì)算：QUOTEF0=Qv0K1K2 F0=Qv0K1K2式中：Q——設(shè)計(jì)流量，m3/s；K1——格柵的堵塞系數(shù)，取0.75；K2——柵條作用下的面積減小系數(shù)。 K2=bb+s （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s12）式中：b——柵條凈間距，mm，采用80-120mm；S——柵條厚度，mm，取10mm； K2v0——允許過柵流速，0.4~1.0m3/s；F0=Qv每層共有5個(gè)格柵，則每一格柵的面積為： f=F表SEQ表\*ARABIC11格柵尺寸參數(shù)進(jìn)水口尺寸mm格柵尺寸mm有效面積m2B1H1BH1000100090010000.7（2）格網(wǎng)尺寸：板柵結(jié)構(gòu)簡單，占據(jù)的位置少，能減少進(jìn)水口的大小。在中、小流量的情況下，應(yīng)用范圍很廣，漂浮量少。但是清洗起來比較麻煩，網(wǎng)孔不能過小，所以無法截獲更小的漂浮物，每次提網(wǎng)清洗時(shí)，都會(huì)有一些雜質(zhì)進(jìn)入吸入室。（3）平板格網(wǎng)面積計(jì)算：平板格網(wǎng)面積按下式計(jì)算： QUOTE=Q?V1K1K2F=Q?V1K1K2 （STYLEREF1\s式中Q——設(shè)計(jì)流量，m3/s；v1——過網(wǎng)流速，一般采用0.3~0.5m/s；K1——網(wǎng)絲導(dǎo)致的的面積減小系數(shù)， K1=b2(b+s)2 （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s14）式中b——網(wǎng)眼的尺寸mm，取10mm×10mm；d——網(wǎng)絲的直徑mm，取2mm； K1=10K2——柵欄阻截面積降低系數(shù)，取0.5；ε——水流的收縮系數(shù)，取0.75；F1=設(shè)4個(gè)格網(wǎng)，則每一個(gè)格網(wǎng)面積為3.99m2。表SEQ表\*ARABIC12格網(wǎng)尺寸參數(shù)進(jìn)水口尺寸（mm）格網(wǎng)尺寸（mm）有效面積（m2）B1H1BH19001900200020002.2平板格網(wǎng)構(gòu)造1）采用槽鋼或角鋼作為構(gòu)架，并將金屬網(wǎng)片與構(gòu)架連接。2)每個(gè)格子上各設(shè)有一個(gè)網(wǎng)格，并聯(lián)布置，共有4個(gè)網(wǎng)格。3)網(wǎng)狀金屬絲采用鍍鋅鋼絲，制作后需涂有防腐蝕涂層。4)一般選擇0.10~0.15m作為格網(wǎng)的泄洪損失，此處取0.13m。根據(jù)已知的取水地點(diǎn)，考慮到其水深、水位及其變化的范圍，選擇了采用自流管和設(shè)計(jì)入水口的取水構(gòu)筑物形式。取水頭部選擇此方案采用蘑菇式取水頭，適合于中小規(guī)模的取水結(jié)構(gòu)，其特征如下：1)頭部高度大，在枯水期必須有一定的水深；2)進(jìn)水的方向從罩蓋底部蜿蜒而入，所以很少有泥沙和漂浮物進(jìn)入；3)罩蓋采用組合式結(jié)構(gòu)，便于維修、裝卸；4)施工難度大；蘑菇取水口采用菱形形狀，傾角為60度，具有良好的施工環(huán)境和水力學(xué)條件，并且便于設(shè)備的布置和安裝?；炷秊榱藢?shí)現(xiàn)快速混合，在一定的絮凝時(shí)間和比較穩(wěn)定的情況下，選擇了靜態(tài)混合器進(jìn)行快速攪拌?；炷齽┑呐渲坪屯都樱?）混凝劑根據(jù)所提供的水源水質(zhì)，采用聚合氯化鋁作為絮凝劑，加入堿式氯化鋁20mg/L。優(yōu)點(diǎn)包括：絮凝沉淀特性好，體積大，大而密實(shí)；需要的投加量相比無機(jī)鹽類的混凝劑低；對(duì)原水水質(zhì)的適應(yīng)性較好；最佳投量范圍寬，且對(duì)設(shè)備的腐蝕性較小。加藥間和庫房安裝在投藥點(diǎn)附近；室內(nèi)設(shè)有沖洗設(shè)備，斜坡為5‰，通風(fēng)良好，冬天有保溫措施。調(diào)節(jié)池與溶解池容積（1）溶液池容積W2 W2=24×100aQ1000×1000cn （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s15）式中:W2—溶液池容積，m3；Q—處理水流量，m3/h；a—混凝劑投加量，mg/L；c—溶液濃度，一般采用5%~20%，取15%；n—每日調(diào)制次數(shù)，一般最大取3次。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)水量為Q=7437m3/h，最大投加量a為35mg/L，溶液濃度為10％，每天調(diào)制次數(shù)為n=3，計(jì)算得溶液池調(diào)節(jié)容積為： W2溶液池設(shè)為1個(gè)，分為兩個(gè)單元，并相互連接。每一液槽的有效容積為6.94m3，有效水深設(shè)計(jì)為0.8m，超高是0.2m，因此每一溶液池的實(shí)際大小是L×B×H=3.0m×3.0m×1.0m=9m3。溶液池應(yīng)設(shè)置在地面之上，池壁、中間隔墻及池底厚度為0.15m。（2）溶解池容積W1為溶液池的3倍，即：W1=0.3W2=0.3×13.88=4.164m3 溶解池設(shè)計(jì)為1座，分為2格并連接在一起。則每格有效容積為2.082m3，取有效水深設(shè)計(jì)為1.7m，超高設(shè)計(jì)為0.1m，因此溶解池的每格實(shí)際尺寸為L×B×H=1.2m×1.2m×2m=2.88m3。溶解池設(shè)計(jì)在地下，其頂部比室內(nèi)地面高0.2米，池底坡度采用5%，并配有排渣管道。采用中央固定式平漿型攪拌器進(jìn)行混合，溶解池和溶液池均采用鋼筋混凝土，內(nèi)壁采用PE板。混合圖SEQ圖\*ARABIC11管式靜態(tài)混合器結(jié)構(gòu)示意圖 設(shè)計(jì)要點(diǎn)該設(shè)計(jì)采用連續(xù)投入，即在攪拌裝置中盡量靠近原料，并盡量與結(jié)構(gòu)連接。（2）混合方式本設(shè)計(jì)采用水利混合，并使用了靜態(tài)混合器裝置。靜態(tài)混合器具有投資省、易于在管線上安裝、維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)?？梢匝杆贁嚢?，而且有很好的效果。但也會(huì)造成一定的水頭損耗。靜態(tài)混合器設(shè)計(jì)計(jì)算管道直徑為DN1000mm，流速v=1.32m/s，坡度i為2.64‰，20℃時(shí)，水的動(dòng)力粘度為1.0×10-3Pa·s。3臺(tái)靜態(tài)混合器，各有3個(gè)擾流元件，攪拌時(shí)間為4s，每個(gè)靜態(tài)混合器水頭損失為： h=0.1184Q2×nd4.4 （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s16）式中：Q——流量，m3/hd——進(jìn)水管徑，d為1000mmn——混合器單體數(shù)，n為3 h=0.1184×2.066速度梯度G： G=γh折板絮凝池本設(shè)計(jì)共設(shè)置三座折板絮凝池，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為與平流式沉淀池配套。當(dāng)水流通過靜態(tài)混合器時(shí)，DN1000管道分成6根DN700的進(jìn)水管，每個(gè)管的流量為2.066÷6=0.344m3/s，流速v=0.894m/s。每個(gè)絮凝池有兩根DN700的輸水管道。絮凝池參數(shù)水廠的設(shè)計(jì)流量為2.066m3/s，采用3個(gè)折板絮凝池，可使每個(gè)單元的處理量達(dá)到0.689m3/s；每一絮凝池都被分成兩個(gè)單獨(dú)的單元，每個(gè)獨(dú)立格又分為異波折板、同波折板、平行直板三段，故每一單元有6個(gè)通道，三個(gè)不同的流速。采用15min絮凝處理，平均水深4.8m。（1）絮凝池容積V：V=（2）凈平面面積A：A=QH（3）絮凝池寬度B每座絮凝池被分成兩個(gè)單獨(dú)的格子，每個(gè)格子間的間隔壁厚350mm；每一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)格又是三個(gè)分段，并且每一個(gè)分段的凈寬度是2500mm，三個(gè)分段之間的間隔壁的厚度是300mm，則那么每一個(gè)單元的寬度B： B=2500×6+350+300×4=16550mm=16.55m =4\*GB3④絮凝池長度L L=A異波折板通道由于收縮口和放大口面積之比為F1/F2=v2/v1，因此一個(gè)漸放和漸縮組合的水頭損失為： 0.5×v圖SEQ圖\*ARABIC12同波折板示意圖圖SEQ圖\*ARABIC13異波折板示意圖三個(gè)槽道是并行的，每個(gè)槽道的水頭損失一樣，所以每個(gè)槽道的峰值速度v1與波谷流速v2都是一樣的，則：v2中=v1 v2邊=v因?yàn)関2中=v2邊，可得到c=2b，波峰流速采用v1=0.35m/s，故波峰間距: L=1.233÷3÷0.35÷2.5=0.47m 根據(jù)每格三通道設(shè)計(jì)，采用邊通道波峰間距為120mm，則中間通道波峰間距為240mm，實(shí)際波峰流速： V1=0.3442.5÷(0.12×4)=0.287m/s 通道的波谷間距為： 0.12+0.35=0.47m 中間通道的波谷間距為： 0.24+0.35×2=0.94m 故實(shí)際波谷流速： V2=0.344÷2.5÷（0.47×2+0.94）=0.073m/s 單格長度： 120+350+240+350+120+2×50=1.28m 三個(gè)單元中，每個(gè)單元的面積都是2.5m×1.28m。按照縱向分成8個(gè)單元，故共有8×6=48個(gè)單元，則絮凝池：實(shí)際面積A： A=48×2.5×1.28=153.6m2 實(shí)際水深H： H=VA=619.8÷153.6=4.04實(shí)際長度L： L=1.28×8+0.2×7=11.64m 各異波通道都有4個(gè)組合縮放，其中隔板開口寬度2.5m高1.0m，當(dāng)兩層結(jié)構(gòu)串聯(lián)時(shí)，其上下回轉(zhuǎn)和穿過孔的速度為： V3=0.344÷2.5÷1.0=0.138m/s 圖SEQ圖\*ARABIC14異波多通道示意圖圖SEQ圖\*ARABIC15同波多通道示意圖同波折板通道設(shè)計(jì)第二部分是同波折板，在中間增加兩個(gè)同波折板，同波折板的大小為2.5m×1.28m，設(shè)計(jì)的折板寬度是500mm，厚度是50mm，夾角為90度，如上圖所示。從幾何關(guān)系可以看出： v1 v2中間同波通道的流速： v4當(dāng)水流由三條管道上下流過時(shí)，各管道水頭損失是相同的，中間管道的折板夾角是90°，每個(gè)90°的水頭損失是ξ=0.6，每一個(gè)轉(zhuǎn)彎處的水頭損失是ξ=1.2，而中槽道的每一個(gè)轉(zhuǎn)彎處的水頭損失為1.2v42/2g，在側(cè)槽中，每一次縮放的水頭損失為（1.6v12-1.5v22）/2g，那么就是： 1.2v42=1.6v12-1.5v22 根據(jù)幾何關(guān)系可知， 2b+c+350+50×2=1280 按照以上4個(gè)式子，取b=240mm，得到c=350mm，波峰速度v1=0.178m/s，波谷速度v2=0.032m/s，中間同波折板之間的速度v4=0.103m/s。各同波通道分別有3個(gè)縮放組合，隔墻開洞寬為2.5m高為1.2m，如上圖所示，兩格串聯(lián)上下轉(zhuǎn)彎及通過孔洞的流速： V3=0.344÷2.5÷1.2=0.115m/s （4）平行直板通道設(shè)計(jì)與前兩個(gè)區(qū)段一樣，各區(qū)段的平面尺寸為2.5m×1.28m，在中部增加一塊垂直隔離層，厚度為0.10m，則板間豎向流速為： 0.344÷2.5÷（1.28-0.10）=0.117m/s 當(dāng)兩個(gè)格子間壁的開口寬度為2.5m，高度為1.5m時(shí)，在垂直方向和穿過孔的速度： V5=0.344÷3÷2.5÷1.5=0.031m/s 絮凝池平面布置絮凝池平面布置圖如下圖所示：圖SEQ圖\*ARABIC16絮凝池平面布置圖（6）絮凝池水頭損失計(jì)算本設(shè)計(jì)選擇20℃下的動(dòng)力粘度為1×10-3Pa·s，異波折板段異波折板段水頭的損耗主要表現(xiàn)在縮放段水頭損耗、上下回轉(zhuǎn)、穿過孔口的水頭損耗等。在此設(shè)計(jì)中，異波折板段情況為：表SEQ表\*ARABIC13異波段水頭損失表段數(shù)波峰流速v1m/s波谷流速v2m/s轉(zhuǎn)彎流速v3m/s異波縮放組合個(gè)數(shù)上轉(zhuǎn)彎次數(shù)下轉(zhuǎn)彎次數(shù)10.2870.0730.1383244故縮放段的水頭損失為：h在上轉(zhuǎn)向過程中的水頭損失為： h2=4×1.8下轉(zhuǎn)彎及穿過孔洞的水頭損失為：h因此異波段的總水頭損失H： H=h1+h2+h3=0.202+0.007+0.012=0.221m 同波折板段本次設(shè)計(jì)中，同波折板段情況如下表所示：表SEQ表\*ARABIC14同波段水頭損失表段數(shù)流速v1m/s波谷流速v2m/s轉(zhuǎn)彎流速v3m/s同波流速v4m/s異波縮放組合個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)折個(gè)數(shù)上轉(zhuǎn)彎次數(shù)下轉(zhuǎn)彎次數(shù)20.1780.0320.1150.152242444故縮放段水頭損失為：h在上轉(zhuǎn)向過程中的水頭損失為：h向下回轉(zhuǎn)和通過孔洞的水力損失為：h因此同波段的總水頭損失H為：H=h1+h2+h3=0.0601+0.0048+0.0081=0.073m平行直板段本設(shè)計(jì)中，平行直板段情況如下：段數(shù)直板間流速m/s直板轉(zhuǎn)彎流速m/s上轉(zhuǎn)彎次數(shù)下轉(zhuǎn)彎次數(shù)30.1170.03144表SEQ表\*ARABIC15直板段水頭損失表上轉(zhuǎn)彎的水頭損失為：h向下回轉(zhuǎn)和通過孔洞的水力損失為：h直板段總水頭損失H H=h1+h2=0.00035+0.00059=0.00094m 絮凝池速度梯度計(jì)算及校核異波折板的停留時(shí)間為：T同波折板的停留時(shí)間為：T平行直板段的停留時(shí)間為：T可得絮凝池的總停留時(shí)間為：T=T1+T2+T3=279.51+279.51+295.09=854.11s異波段的速度梯度為：G同波段的速度梯度為:G平行直板段的速度梯度為:G可得絮凝池的總速度梯度為:G=絮凝池：GT=58.18×854.11=49691.36s-1表SEQ表\*ARABIC16絮凝池速度梯度表段數(shù)水頭損失Σh停留時(shí)間Ts速度梯度Gs-1異波折板段0.221279.5188.03同波折板段0.073279.5150.59平行直板段0.00094295.095.59Σ0.295854.1158.18平流式沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算柿園水廠的設(shè)計(jì)流量為2.066m3/s，沉淀池與折板絮凝裝置結(jié)合，共設(shè)計(jì)3個(gè)平流沉淀池，每個(gè)平流沉淀池的處理量是0.689m3/s；平流式沉淀池與折板絮凝池的結(jié)合，其表面載荷為0.5mm/s，水平流速為15mm/s，沉淀時(shí)間為1.8h。（1）沉淀池主要工藝參數(shù)根據(jù)沉淀池表面載荷速率，確定沉淀池的大小。則單座沉淀池面積為：A=沉淀池長度為：L=3.6×v×t=3.6×15×1.8=97.2m沉淀池長度取98m，沉淀池寬度為B=為了方便與折板絮凝池合建凈寬度采用16.55m。實(shí)際沉淀面積為：A=98×16.55=1622m2實(shí)際表面負(fù)荷為：u實(shí)際水平流速為：v=實(shí)際有效水深為：H=超高0.5m，池深3.25m。（1）穿孔花墻設(shè)計(jì)計(jì)算為保證水流在沉淀槽內(nèi)均勻分布，設(shè)置了兩個(gè)穿孔花墻，前一排的空洞比較少，后一排的空洞比較多。1）第一道穿孔花墻設(shè)計(jì)在折板絮凝池中，水流經(jīng)開孔后，直接進(jìn)入沉淀池，并經(jīng)穿孔花墻流動(dòng)，沿整個(gè)沉淀池的截面均勻分布。穿孔花墻的穿孔速度為0.15m/s。流經(jīng)的水流量為Q=0.689m3/s，經(jīng)過的流速v=0.15m/s，則孔口的總面積為：A=Q/v=0.689÷0.15=4.59m2孔口大小是400mm×300mm，孔口面積為0.12m2，所以孔的數(shù)量為： N=5.48÷0.12=38個(gè) 為便于施工，沿水深挖4排孔，四排中每排再各開10個(gè)孔，一共有40個(gè)孔。每個(gè)孔的鄰近孔之間的間隔是900mm，而小孔與池壁之間的距離是900mm；每個(gè)相鄰的孔洞之間的間距為650mm。2）第二道穿孔花墻設(shè)計(jì)第二個(gè)花墻的總面積和第一個(gè)花墻的總面積一樣，都是4.59m2，孔的大小300mm×100mm，孔面積為0.03m2，那么孔的數(shù)量為： N=4.59÷0.03=153個(gè) 沿水深方向開7排孔，七排中每排再各開22個(gè)孔，一共存在154個(gè)孔。相鄰的兩行小孔之間的凈間隔是300mm，而小孔與池壁之間的距離是300mm；每個(gè)相鄰的孔洞之間的凈距是300mm，最下方的一排通水口與沉淀池底部凈距為500mm。（2）放空管設(shè)計(jì)計(jì)算在水池的兩邊，對(duì)稱地配置10個(gè)DN200的放空管，每個(gè)放空管之間的間隔20米，放空時(shí)間：T= （3）集水槽設(shè)計(jì)計(jì)算在集水槽的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)了一種以淹沒孔為出口的集水式集水槽，集水槽將水引入集水槽，再通過集水槽中部的出水口流入濾池。1）指形槽計(jì)算采用指形集水槽，長度13.5m，中間間隔1.8m，共有九個(gè)集水口，每條流量為： q=Q/9=0.689/9=0.077m3/s 溢流率：3600×24×槽寬B：0.9如果集水槽的超高為0.1m，那么給水槽的高度為：H=0.468+0.07+0.05+0.1=0.688m集水槽截面尺寸是B×H=350mm×600mm。集水槽的底部與中心集水渠的起始水位相等。2）集水小孔計(jì)算在集水槽的兩個(gè)端部都有一個(gè)φ30的進(jìn)水孔，取孔口的淹沒深度為0.07m，當(dāng)出流下降0.05m時(shí)，則每孔流量：q集水槽每邊開孔個(gè)數(shù)n=中心間距：@=13500/75=180mm 3）中央集水渠計(jì)算集水槽將所有的沉淀槽的水收集起來，然后由排水槽中央的排水管排出，當(dāng)排水槽寬度為1.0m時(shí)，則集水渠起始水深為：H式中：H—集水渠起端水深，m；Q—集水渠流量；B—集水渠寬度，取1.2m。H=為了確保出水的均勻性，集水槽出水應(yīng)自由下落，集水槽開始面與指狀槽底部平行，集水槽底部低于沉淀池水面的高度為：0.352+0.35+0.07+0.05=0.87m絮凝沉淀池總平面圖見下圖：圖SEQ圖\*ARABIC17絮凝沉淀池總平面圖V型濾池V型濾池特點(diǎn)下流均勻沙過濾器，帶有表面沖洗的氣水反沖濾池。其優(yōu)勢(shì)有：操作安全、可靠；使用沙濾料，原料容易獲得；濾池具有高的含污量，長周期，高過濾速度，高水質(zhì)；采用氣水反洗和表面清洗，沖洗效果好。但其不足之處在于所需的輔助設(shè)備較多，例如鼓風(fēng)機(jī)等；同時(shí)，由于土建施工比較復(fù)雜，所以其深度要大于常規(guī)的快濾池。濾池設(shè)計(jì)參數(shù)該水廠設(shè)計(jì)水量為Q=1.05Qd=2.066m3/s，共設(shè)兩個(gè)V型濾池，每個(gè)V型濾池的流量為1.033m3/s。設(shè)定在正常工作條件下，過濾速度為8m/h，在一格清洗的情況下，強(qiáng)制過濾速度不能大于10m/h，濾池的工作時(shí)間為24小時(shí)。濾池的沖洗周期是24h。過濾系統(tǒng)采用先氣沖，后氣水并行沖。過濾層厚度1400mm，過濾速度8m/h，強(qiáng)制過濾速度12m/h。反沖洗強(qiáng)度要求見下表：濾料種類先氣沖洗氣水同時(shí)沖洗后水沖洗表面掃洗強(qiáng)度時(shí)間氣強(qiáng)度水強(qiáng)度時(shí)間強(qiáng)度時(shí)間強(qiáng)度時(shí)間單層級(jí)配濾料L/(s.m2)minL/(s.m2)L/(s.m2)minL/(s.m2)minL/(s.m2)min1521534561.512表SEQ表\*ARABIC17反沖洗強(qiáng)度要求表SEQ表\*ARABIC18濾池濾速及濾料組成類別濾料組成正常濾速/（m/h）強(qiáng)制濾速/（m/h）粒徑/mm不均勻系數(shù)k80濾層厚度/mm均勻級(jí)配粗砂濾料石英砂d10=0.9-1.2K60<1.61200-15006-1010-13單層細(xì)砂濾料石英砂d10=0.55K80<2.07006-99-12雙層濾料無煙煤d10=0.85K80<2.0300-4008-1212-16石英砂d10=0.55K80<2.0400濾池分格及平面尺寸濾池共設(shè)置為2座并且其分格數(shù)的設(shè)計(jì)原則為：確保一格沖洗另一格在檢修時(shí)，其它格子的強(qiáng)制過濾速度必須達(dá)到不超過10m/h。假設(shè)濾池是n格的，出水閥門會(huì)自動(dòng)調(diào)整，而且必須保證等水頭的正常工作。當(dāng)一個(gè)格子檢修，另一個(gè)格子被清洗時(shí)，兩格中水量扣除表面掃洗水量，然后再被均勻地分配給每個(gè)濾池，則有：8nF－5.4F≤10(n-2)Fn≥7.3由于單一濾池的面積不宜過大，因此必須考慮到濾池的對(duì)稱性。采用8個(gè)格子的雙層過濾裝置，采用對(duì)稱的雙排式結(jié)構(gòu)，中央是管道。既能確保管廊布局緊湊，利用率高，又能縮短管渠的管線。單池流量：Q設(shè)計(jì)濾速為8m/h，單池過濾面積：f=V型濾池兩側(cè)入水槽底部與中心排水槽邊緣之間的間距不超過3.5m。濾池單池尺寸：L×B=10×(3.2+3.2)濾池的實(shí)際過濾面積為f’=64m2，實(shí)際過濾流速為：v當(dāng)其中一格檢修而另一格沖洗時(shí)，另外幾格的濾速為：vQ’’=v”×f’=8.78×64=561.6m3/h=0.156m3/s濾池進(jìn)水及布水系統(tǒng)8格過濾系統(tǒng)采用兩個(gè)組，各有一條入水主渠，所以每4個(gè)濾池共用一條入水主渠。（1）進(jìn)水總渠由于采用了三個(gè)平流式沉淀池，3個(gè)DN900出水管，再合并成四個(gè)DN800進(jìn)水管，每2個(gè)流入一個(gè)V型濾池進(jìn)水渠。每個(gè)進(jìn)水口的流量是0.517m3/s，進(jìn)水口的速度為：v=沉淀池出水面高度為3.3m，沉淀池至濾池的水頭損失為0.5m，則濾池入口水槽的水位高度為： 3.3-0.5=2.8m 入水渠入水流量為Q=0.517m3/s，入水總渠寬1.2m，有效水深1.4m時(shí)，入水主渠起始流速0.308m/s。入水渠底標(biāo)高為1.4m，超高0.35m，由入水渠流入單個(gè)濾池的水流流量為Q=0.129m3/s水流強(qiáng)制過濾時(shí)進(jìn)入單個(gè)濾池的進(jìn)水流量為Q”=0.156m3/s（2）進(jìn)水孔每個(gè)濾池側(cè)壁有三個(gè)進(jìn)水孔，并分成一個(gè)主進(jìn)水孔和兩個(gè)掃洗水進(jìn)水孔。常規(guī)過濾時(shí)，將被濾的水通過主進(jìn)水口和掃洗水的進(jìn)水口流入濾池，在反沖洗時(shí)，主進(jìn)水口閥關(guān)閉，掃洗水的進(jìn)水口為常打開，以提供反沖洗時(shí)的清洗用水。表面掃洗用水：Q孔口面積：Q=μA取孔口兩邊的水位差為0.1m，沖洗水的入水孔面積w20.096=0.8×2×w2=0.0428m2取B×H=230mm×200mm，安裝250mm×250mm的方形手動(dòng)進(jìn)水閥板。主進(jìn)水孔面積w1: Q=0.8(w1+2w2)2gH 0.156=0.8w1=0.076m2取B×H=300mm×280mm，安裝350mm×350mm的方形氣動(dòng)進(jìn)水閘板。進(jìn)水孔兩側(cè)水位差h:0.129=0.8(0.28×0.3+2×0.23×0.2)2×9.81×h求得水位差為（3）進(jìn)水渠1、2及寬頂堰進(jìn)水渠1與進(jìn)水總渠之間的水位相差0.043m，因此，進(jìn)水渠1的水面標(biāo)高為2.757m，進(jìn)水渠1的底面高度和進(jìn)水主渠的底面高度一樣，高度為1.4m。它的長度是4.5m，寬度是500mm。寬頂堰計(jì)算公式：Q=m0.129=0.42×4.8×求出H=0.059m，則堰頂?shù)臉?biāo)高為：2.757－0.059=2.698m進(jìn)水槽2的寬度為450mm，流速為0.3m/s，水由溝道的中部向兩側(cè)進(jìn)水孔流去，則水深h:h=0.129÷2÷0.45÷0.3=0.478m取h=0.5m，進(jìn)水渠2的流速為：v=0.109÷2÷0.45÷0.5=0.242m/s進(jìn)水渠2的底標(biāo)高為1.4m，水面標(biāo)高為：1.4+0.5=1.9m流經(jīng)2渠的水流從兩側(cè)的V形孔進(jìn)入濾池，水頭損失為0.03m，在過濾過程中，水位高度是： 1.9-0.03=1.87m V形槽設(shè)計(jì)計(jì)算清洗孔流速為2.0m/s，沖洗時(shí)V形槽的水深為：h1=由于槽中水位與斜壁頂部之間的距離為100mm，所以槽高為： h=0.53+0.10=0.63m V型槽底標(biāo)高為1.4m，槽頂?shù)臉?biāo)高為： 1.4+0.63=2.03m 掃洗孔的中心標(biāo)高為： 1.4+0.015=1.415m 如果斜坡與池壁之間的傾角50度，那么該溝槽寬度為： b=0.12+htan45°=0.12+0.63×tan45°=0.871m 取掃洗孔內(nèi)徑為d=30mm，則流量：q=0.63×如果掃洗強(qiáng)度為1.5L/(m2·s)，那么清洗孔數(shù)量為n=每側(cè)取52個(gè)，則掃洗孔間距： @=10000÷52=192.31mm 掃洗孔的間距設(shè)計(jì)為192mm，設(shè)置φ30@192的掃洗孔。由于在反沖洗的過程中，則反沖洗時(shí)濾池超過清洗空中心標(biāo)高100mm的最高水位為： 2.03+0.1=2.13m 濾池內(nèi)水面比中心排水渠頂部高，單寬流量Q=1.86h2Q=h則中央排水渠渠頂標(biāo)高： 1.415-0.055=1.36m 濾池深度計(jì)算V型濾池的沖洗排水槽頂面需要高出濾料層表面500mm，濾料層表面標(biāo)高為： 1.36-0.5=0.86m 濾料以上水深： 1.87-0.86=1.01m 濾料層厚1200mm，承托層表面標(biāo)高： 0.94-1.2=-0.19m 承托層厚度為50mm，承托層與濾板間孔隙為50mm，濾板頂部標(biāo)高為： -0.19-0.05-0.05=-0.29mm 濾板厚100mm，濾板底標(biāo)高： -0.29-0.10=-0.39m 濾池底部空間為900mm，濾池內(nèi)底標(biāo)高： -0.29-0.9=-1.19m 表SEQ表\*ARABIC19濾池高度名稱高度mm名稱高度mm底部空間高度900濾料層厚度1200濾板厚度100砂面上水深1010濾板承托層空隙50進(jìn)水系統(tǒng)跌落高度390承托層厚度50進(jìn)水總渠超高400濾池總深度4100水封井設(shè)計(jì)計(jì)算水封井中設(shè)有過流堰，過濾材料為單層粗砂、均勻級(jí)配的濾料，其粒徑為0.9-1.2mm，不均質(zhì)系數(shù)為K80=1.4。清潔濾料層的水頭損失為： ?H清=180νg1-m02m03(1?d式中：ΔH——過濾層的水頭損失，cm；V——水的運(yùn)動(dòng)黏度，cm2/s；g——重力加速度，981cm2/s；m0——濾料孔隙率，取0.5；d0——與濾料體積相同的球體直徑，m；l0——濾層厚度，cm，l0=120cm；v——濾速，cm/s，v=7.92m/h；φ——過濾粒徑系數(shù)，天然沙礫為0.75-0.80。則：?在常規(guī)過濾條件下，流經(jīng)長柄濾頭的水頭損失Δh0.22m，其值為0.22m。清潔濾料層的過濾水頭損失為30cm，每一次反向清洗后，初始過濾時(shí)的水頭損失為： ?H各水封井的流量是0.129m3/s，而水封井是2.0m×1.2m的平面，則水封井的出水口上水頭為：H清潔濾料表面高出出水堰高度為： 0.52+0.106=0.626m 當(dāng)過濾層的表面高度為0.86m時(shí)，出水堰的頂部高度是： 0.86-0.626=0.234m 濾池水位和水封井出口堰高差： 1.87-0.234=1.636m 水封井水面標(biāo)高： 0.234+0.106=0.34m 水當(dāng)水封井高度為0.35m時(shí)，井口的高度為： 0.34+0.35=0.69m 當(dāng)水封井底比濾池地面低0.35m時(shí)，井底高度應(yīng)為： 1.19-0.35=-1.54m 配氣配水系統(tǒng)（1）反沖洗流量氣沖洗的空氣流量：Q沖洗水的流量（單獨(dú)水沖洗）：Q濾池反沖洗時(shí)的所需掃洗水量為：Q（2）反沖洗管道1）反沖洗配水干管Qs=0.325m3/s，當(dāng)水流速度為2m/s時(shí)，管道的斷面面積為：A=采用DN500管的反沖洗配水干管，以1.655m/s的流量作為輸水管道，通過反沖洗配水干管將反沖洗水送入氣、水配渠。2）反沖洗配氣干管Qq=0.96m3/s，當(dāng)水流速度為12m/s時(shí)，管道的斷面面積為：：A=采用DN400的反沖洗配水干管，以7.04m/s的流量作為輸水管道，通過反沖洗配水干管將反沖洗水送入氣、水配渠。（3）配水孔配水口的通孔水流速度為0.95m/s時(shí)，面積為：A在輸水管道兩側(cè)，在渠底處挖100mm×100mm的方形孔洞，其數(shù)量為：N=0.39÷0.01=39個(gè)在渠底處，采用40個(gè)孔洞，每側(cè)各20個(gè)，中間間隔500mm，并在渠底設(shè)置100mm×100mm@500mm的配水方孔。實(shí)際過孔流速：v（4）配氣孔如果空氣的通孔速度是10m/s，那么該氣孔的總面積為：A當(dāng)配氣孔是面積為2.826×10-3m2直徑為φ60mm的圓孔，氣孔數(shù)目：N=0.096÷0.002826=33.97個(gè)共設(shè)計(jì)為34個(gè)孔，一側(cè)17個(gè)，中心間距為500mm，φ=60mm@500mm的配氣圓孔沿著濾板底部布置。實(shí)際過孔流速：v（5）氣水分配渠斷面設(shè)計(jì)氣水分配渠起始截面面積是0.96m2,分配渠進(jìn)口為1.4m/s，氣流流速為4m/s：Q氣水分配渠寬0.8m，開始高度是1200mm，終端高度是900mm，則氣水分配渠的頂端處，其坡度i為：i=濾池底部標(biāo)高為-1.19m，那么，氣水分配管段的起始標(biāo)高為：-1.19+1.2=0.01m末端標(biāo)高：-1.19+0.9=-0.29m中央排水槽與下部的氣水分配渠隔墻厚200mm，中央排水渠底部起端標(biāo)高： 0.01+0.2=0.21m 排水渠底部末端標(biāo)高： -0.29+0.2=-0.09m 消毒本設(shè)計(jì)采用用氯消毒，是由于氯氣消毒具有成本低、操作簡便、投料精確、無需大型設(shè)備等優(yōu)勢(shì)，而且余氯可連續(xù)殺菌。設(shè)計(jì)時(shí)要保證：過濾后或地下水中的氯離子濃度在0.5~1.0mg/l范圍內(nèi)，氯水的接觸時(shí)間不應(yīng)少于30分鐘；不能將水體直接與氯瓶連接，需設(shè)置加氯機(jī)；液氯在氣化為氯氣時(shí)，需吸收熱量，通常使用噴淋管；加氯量計(jì)算加氯量： Q=0.001aQ式中：a——最大投濾量，mg/l；Q加氯機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)采用氯氣發(fā)生器投加液氯，以保證液氯在滅菌過程中的安全、準(zhǔn)確。氯氣的用量是7.437kg/h，加氯機(jī)選用MJ-Ⅱ型轉(zhuǎn)子。加氯間及液氯倉庫氯庫儲(chǔ)存的氯氣，應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸、供給等情況來決定，通常以30天為限。儲(chǔ)備量:M=7.437×24×30=5354.64kg本設(shè)計(jì)選用LP600-0.5焊接液氯鋼瓶（充氯量0.