水資源利用與保護(hù)課程設(shè)計(jì)完成資料

1、第一章緒論1.1設(shè)計(jì)任務(wù)鞏義市取水構(gòu)筑物的擴(kuò)大初步設(shè)訃1.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料12.1河流自然條件1、河流水位：最高水位為36. 50 m,（頻率P二1%）；最低水位為20. 00 m （保證率P二97%）。2、河流的流量：最大流量為27300 m/s；最小流量為325 m3/so3、河流的流速：最大流速為2. 30 m/s；最小流速為0. 5 m/s4、河流的含砂量及漂浮物：最大含砂量0. 47 kg/ m3；最小含砂量0. 0015 kg/ m。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50100m,主流最小水深3.840m。岸邊 土質(zhì)較好，有一定的承載力

2、，滿足使用要求。1.2.2地區(qū)氣象資料最低氣溫：一5C,最高氣溫：38C,最大冰凍深度13cm。1.1.3工程要求凈水處理廠供水量為5. 0萬m/d,供生活飲用和生產(chǎn)需要。1.3設(shè)計(jì)成果及要求1.3.1設(shè)計(jì)成果1、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。2、取水構(gòu)筑物的平面布置和高程布置圖一張（2#）。3、繪制取水頭部平面圖和剖面圖一張（2#）。（圖例1： 1004、集水間平面圖和剖面圖一張（2#）（圖例1： 100）1.3.2設(shè)計(jì)要求1自覺遵守紀(jì)律，不遲到、不早退。2 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書：字跡工整，干凈整齊；設(shè)計(jì)思路清晰，內(nèi)容充實(shí)，原理正確，方案合理，內(nèi)容表述準(zhǔn)確； 計(jì)算有公式，公式有說明、出處：3.圖紙：設(shè)計(jì)方案

3、合理，線條層次分明，圖面整潔，尺寸標(biāo)注整齊統(tǒng)一：要達(dá)到擴(kuò)初設(shè)計(jì) 施工圖的要求。第二章計(jì)算說明2.1構(gòu)筑物類型確定給水工程中從江河、湖泊、水庫及海洋等地表水源中的取水構(gòu)筑物，分為 固定式和移動式兩大類。固定式取水構(gòu)筑物位置固定不變，安全可靠，應(yīng)用較為廣泛。由于水源的水 位變化幅度、岸邊的地形地質(zhì)和冰凍、航運(yùn)等因素，可有多種布置方式。常見的 有4種。(1) 江心進(jìn)水頭式:由取水頭部、進(jìn)水管、集水井和取水泵房組成。常用于岸 坡平緩、深水線離岸較遠(yuǎn)、高低水位相差不大、含砂量不高的江河和湖泊。原水 通過設(shè)在水源最低水位之下的進(jìn)水頭部，經(jīng)過進(jìn)水管流至集水井，然后山泵房加 壓送至水廠。集水并可與無塔供水的泵

4、房分建或合建。當(dāng)取水量小時(shí)，可以不建 集水井而山水泵直接吸水。取水頭部外壁進(jìn)水口上裝有格柵集水井內(nèi)裝有濾網(wǎng) 以防止原水中的大塊漂流雜物進(jìn)人水泵，阻塞管道或損壞葉輪。(2) 江心橋墩式:也稱塔式。常用于水庫，建于尚未蓄水時(shí)。構(gòu)筑物高聳于水 體中，取水、泵水設(shè)施齊全，用輸水管送水上岸?？梢栽诓煌疃热∷?，以得到 水質(zhì)較好的原水。(3) 岸邊式:集水井與泵房分建或合建于岸邊，原水直接由進(jìn)水口進(jìn)入。一般 適用于岸坡較陡，深水線靠近岸邊的江河。對含砂量大或冰凌嚴(yán)重或兩者均出現(xiàn) 的河流，取水量乂較大時(shí)，可采用斗槽式取水構(gòu)筑物，它是一種特殊的岸邊式取 水構(gòu)筑物，其前以圍堤筑成一個斗槽，粗砂將在斗槽內(nèi)沉淀，冰

5、凌則在槽內(nèi)上浮。 中國西北地區(qū)有多處斗摘式取水構(gòu)筑物。(4) 底欄柵式:以山區(qū)溪流作為水源時(shí)，為避免急流中的砂礫，用低壩抬高水 位，壩內(nèi)有引水渠道，渠頂蓋欄柵。水流溢過壩頂時(shí)從欄柵進(jìn)入渠道，流至沉砂 池沉除泥沙后，再用恒壓供水水泵輸岀。移動式取水構(gòu)筑物適用于水位變化大的河流。構(gòu)筑物可隨水位升降，具有投 資較省、施丄簡單等優(yōu)點(diǎn)，但操作管理較固定式麻煩.取水安全性也較差，主要 有兩種。（1）浮船式:水泵設(shè)在駁船上，直接從河中取水.III斜管輸送至岸。水泵的出水 管和槍水斜管的連接要靈活，以適應(yīng)浮船的升降和搖擺。當(dāng)采用階梯式連接時(shí)須 隨水位漲落改換接頭位置。當(dāng)采用搖臂式連接時(shí)，加長聯(lián)絡(luò)管為搖臂，不換

6、接頭， 浮船也可以隨水位自山升降。浮船取水要求河岸有適當(dāng)?shù)钠露龋?0 30）。浮船 式取水構(gòu)筑物在中國西南和中南地區(qū)較多。20世紀(jì)80年代，單船供水能力已超 過每日10萬襯。（2）纜車式:山坡道、輸水斜管和牽引設(shè)備等4個主要部分組成。取水泵設(shè)在 泵車上。當(dāng)河流水位漲落時(shí)，泵車可山牽引設(shè)備沿坡道上下移動，以適應(yīng)水位， 同時(shí)改換接頭。纜車式取水適宜于水位漲落速度不大（如不超過2m/h）、無冰凌和 漂浮物較少的河流。本設(shè)計(jì)中III于主流離岸較遠(yuǎn)，河岸水較淺，故考慮采用自流管式取水。綜上所述，本設(shè)計(jì)的取水構(gòu)筑物形式采用固定式河床式。河心處為箱式取水 頭部，經(jīng)自流管流入集水井，在經(jīng)格柵、格網(wǎng)截留雜質(zhì)后，

7、用離心泵送出。2.2構(gòu)筑物設(shè)計(jì)固定式取水構(gòu)筑物曲集水井（岸邊式和河床式）、取水頭部（河床式）、 進(jìn)水管（河床式）、取水泵站（岸邊式和河床式）等部分組成。2.2.1取水頭部計(jì)算取水頭部是河床式取水構(gòu)筑物的組成部分之一，設(shè)計(jì)的一般要求是：1）取水頭部應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定河床的主流深槽處，有足夠的取水深度；2）取水頭部的設(shè)訃對取水水質(zhì)及河道水流有較大的影響，因此應(yīng)選擇合理 的外形和較小的體積，以避免對周圉水流產(chǎn)生大的破壞和擾動，同時(shí)防止取水頭 部受沖刷，甚至被沖走；3）任何形式的取水頭部均不同程度地使河道水流發(fā)生變化，引起局部沖刷， 因此應(yīng)在可能的沖刷范圍內(nèi)拋石加固，并將取水頭部的基礎(chǔ)埋在沖刷深度以下；4）取

8、水頭部至少應(yīng)分成兩格，或分設(shè)兩個取水頭部，以便清洗和檢修。在 漂浮物或泥沙多的河流中，相鄰的取水頭部應(yīng)有較大的間距，一般沿水流方向的間距應(yīng)不小于取水頭部最大尺寸的3倍；（1）格柵計(jì)算格柵設(shè)于進(jìn)水孔上（或取水頭部）的入口處，用以攔截水中粗大的漂浮物及 魚類。格柵山金屬框架和柵條組成，框架外形與進(jìn)水孔形狀相同。格柵的柵條厚 度或直徑一般采用10mm,柵條凈距通常采用30120mm,本設(shè)訃采用30mm。格柵柵條可以直接固定在進(jìn)水孔上，或者放在進(jìn)水孔外側(cè)的導(dǎo)槽中，一般可 按可拆卸設(shè)訃，并考慮有人工或機(jī)械清除的措施，以便清洗和檢修。柵條斷面形 狀有矩形、扁圓形和圓形等多種。Q=50000Xl. 05=5

9、2500m3/d=0. 608m3/s；進(jìn)水孔設(shè)計(jì)流速：Vo=O. 9m/s；柵條用度：s二10mm,斷面為扁鋼型;柵條凈距：b二40mm：格柵阻塞系數(shù)：20.75；柵條引起的面積減少系數(shù)K嚴(yán)出二磊皿進(jìn)水孔或格柵的面積:0.6080.9 x 0.8 x 0.75=1.1.126m進(jìn)水口數(shù)量選用兩個，每個面積為：F二 F0/2二0. 563m2格柵尺寸選用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90s321 -1,每個進(jìn)水口尺寸為BlXHl=800mmX 800mm,格柵外形尺寸BXH二900mmX 900mm,其有效面積0. 63m2。（2）進(jìn)水管計(jì)算選擇自流管，集水井位于河岸，可不受水流沖擊和冰棱碰擊，也可不影響河

10、 床水流；自流管淹沒在水中，河水黑重力自流，工作可靠；冬季保溫、防凍比較 好。取水頭部平剖面為菱形，整體為箱式。a角去90。側(cè)面進(jìn)水。設(shè)計(jì)水量：Q二30000 X 1. 05=52500m3/d=0. 608m3/s自流管設(shè)計(jì)為兩條，每條設(shè)計(jì)流量為：q二Q/2二0. 608/2二0. 304m3/s初選自流管流速：，二0.8m/s初步計(jì)算直徑為：D =、煎=卜xO.304 = 696m 選 D二0. 7m5 V 3.14x0.8采用DN700的鋼管，自流管內(nèi)實(shí)際流速為：4= 4x0.304?9m/s1D-3.14x0.72自流管損失按1二山+叫計(jì)算，其中：水力坡度：i = 0.00107 負(fù)=

11、0.00107 巴二=0.001060.713自流管沿程水頭損失：Hpi X L二0. 00119 X 75=0. 089mhj吃岸J 1 2g各局部阻力系數(shù)為：喇叭口芻二0.1.焊接彎頭 SOI,蝶閥5=0.2,乞二1.0,局部阻力損失為：h尸丁纟二二(0. 1+1.01+0. 2+1.0) X-= 0.074 m2g2x9.8則管道總損失為：h*二h+hj二0. 089+0. 074=0. 163m考慮日后淤積等原因造成阻力增大，為避免因此造成流量降低，管道總損 失采用0. 20mo當(dāng)一根自流管故障時(shí)，另一根應(yīng)能通過設(shè)計(jì)流量的70%,即：Q二0. 7Q二0. 7X0. 608二0. 426

12、m/s此時(shí)管中流速為：v =4Q = 4x0426 =1.06m/sa zzD- 3 14x07故障時(shí)產(chǎn)生的損失為h/ =h/ +h/v21.06/ =0.00107- = 0.00107一- = 0.00191J)30.713h/ 二iXL二0.00191 X75二0. 143m2h/ 二，二(0. 1+1. 0H0. 2+1. 0) X -= 0.132m1 2g2x9.8hfh/ +h/ =0. 143+0. 132=0. 275m考慮阻力增加因素，釆用二0.4m（3）取水頭部構(gòu)造尺寸最小淹沒深：h二1. 25m,與河流通航船只吃水深度有關(guān)；進(jìn)水口下緣距河底：h =1.5m,為避免泥沙流

13、入取水頭部；進(jìn)水箱體埋深：hy/=l. 4m,與該處河流沖涮程度有關(guān)；箱體處水深是3. 95 X;河流最低水位為20m （保證率P=97%） o取水頭部頂面距最低水位不低于 0.5m,考慮航運(yùn)船只吃水深度1.25m,所以取水頭部頂面距最低水位以下的水深 為 1.25m。（4）箱體設(shè)計(jì)尺寸：自流管管徑為d=700mm吸水喇叭口直徑為 D=1.4d=l.4X7OO=98Omm （一般取 D二（1.3-1.5d）； 吸水喇叭口至墻體的距離：a 2=0.8D=0.8X980=784mm （一般取a 2=（0.751）D）取水頭部墻體厚度8 = 150mm：取水頭部箱體寬度為 B二D+2 a 2+2 8

14、 =980+2X 784+2X 150=2848mm；取水頭部箱體長度為 L=2（D+2a 2）+3 8 =2（980+2X784）+3 X 150=5546mm； 兩根自流管之間的間距：S=L-2 8 -2 a 2-D=2698mm（5）取水頭部標(biāo)高計(jì)算：取水頭部箱體頂部標(biāo)高：20.00-1.25=18.75m箱式取水頭部底部標(biāo)高：18.75-0.15 X 2-0.8-1.5-1.4= 14.75m取水頭部自流管的中心標(biāo)高：14.75+0.3+1/2 X0.7=15.40m喇叭口 頂端標(biāo)高:18.75-0.15 X 2-0.8=17.65m河床標(biāo)高:14.75+1.4=16.15m取水頭部設(shè)

15、計(jì)圖詳見圖21：取水頭部平面圖和圖22：取水頭部剖而圖;圖2-1：取水頭部平面圖圖2-2：取水頭部剖面圖2.3.3集水井計(jì)算集水井一般山進(jìn)水間、格網(wǎng)和吸水間三部分組成，進(jìn)水間和吸水間用縱向隔 墻分開，在分隔墻上可以設(shè)置平板格網(wǎng)。集水井頂部設(shè)操作平臺，安裝格柵、格 網(wǎng)、閘門等設(shè)備的起吊裝置。1、集水間計(jì)算格網(wǎng)計(jì)算格網(wǎng)設(shè)在進(jìn)水間和吸水間之間，用以攔截水中細(xì)小的漂浮物。格網(wǎng)有平板格 網(wǎng)和旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)兩種形式，當(dāng)每臺泵出水量小于1.5n?/s時(shí)，采用平板格網(wǎng)，故本 設(shè)計(jì)采用平板格網(wǎng)。平板格網(wǎng)構(gòu)造簡單、不單獨(dú)占用面積，可縮小集水井尺寸， 適用于中小水量、漂浮物不多時(shí)。通過格網(wǎng)的流速：vfO. 4m/s；網(wǎng)眼

16、尺寸：b=8mmX8mm：網(wǎng)絲直徑：d=lmm：金屬絲直徑s二2. 5mm網(wǎng)絲引起的面積減少系數(shù)K,= 一= 獷 =0.791 （b + dF （8 + 1尸格網(wǎng)阻塞后面積減少系數(shù)：KlO.5；水流收縮系數(shù)：二0.7；格網(wǎng)面積：2亠_ =凹=3VK.K20.7x0.3x0.79x0.5選用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90S321-6,格網(wǎng)進(jìn)水口尺寸為B】XHL2000mmX 2000mm, 選用兩個，格網(wǎng)外形尺寸BXH=2130mmX2130mm,其有效面積為2. 76 m2 （3）集水間平面尺寸采用四臺泵（三用一備）每個吸水管設(shè)計(jì)流量為：0.6080吸=3 =0.203 nV/s。初選吸水管v吸=1.3

17、 m/So （吸水管流速一般為1.0到1.5 m/s）初選管徑d 和 =0.45 m o4。選取管徑 d=500mm , V 吸=加=1.0 m/s。集水間墻體療度取500mm1）吸水管吸水喇叭口直徑為：D=（1.3-1.5）d=1.5d=1.5 x 500=750mm。2）喇叭口邊緣距井壁間凈間距：a 吸 2=0.8D=600mmo （系數(shù)一般釆用 0.75 到 1.0）3）喇叭口凈間距a吸1=1.8D =1350mm。（系數(shù)一般釆用1.5到2.0）4）喇叭口的最小懸空高度h1= （0.60.8） D,且h1M0.5m,取h1=0.8 D =600mm。5）喇叭口的最小淹沒深度h20.51.

18、0m,取h2=0.8m6）單個吸水間的寬度L吸=0吸1+2 X a吸2+2D=1350+2 X 600+750 X 2=4050mm .7）格網(wǎng)出水至吸水喇叭口中心的流程長度L不小于吸水喇叭口直徑的3倍，取3 倍，即 2250m =8）單個吸水間的長度 L 吸=a 吸 2+0.5D+3D=600+0.5X750+3X 750=3225mm（4）集水間的標(biāo)高計(jì)算集水井選擇非淹沒式，在最高水位時(shí)仍能露出水面，操作管理方便，在漂浮 物多的洪水期可以及時(shí)清理格網(wǎng)，供水較為安全。1）頂面標(biāo)高：采用非淹沒式，集水間頂面標(biāo)&=1 %洪水位+浪高（0.25m）+0. 5m：Ha =36. 50+0. 5+0.

19、 25=37. 25m。2）進(jìn)水間最低水位：97%枯水位-取水頭部到進(jìn)水管段水頭損失-格柵損失=20. 00-0. 20-0. 1=19. 70m。3）吸水間最低水位：進(jìn)水間最低動水位標(biāo)高-進(jìn)水間到吸水間的平板格網(wǎng)水頭損失=19.70-0.2=19.50m4）集水間底部標(biāo)高：平板格網(wǎng)凈高為1.80m,其上緣應(yīng)淹沒在吸水間動水位以下，取為O.lm：其 下緣應(yīng)高出底面，取0.2m,則集水間底面標(biāo)高為:19.50-0.1-0.2-1.8=17.40mo吸水間最小水深二吸水間最低動水位-集水間底部標(biāo)高二19. 50-17. 40二2. Imo 水泵的吸水喇叭口距吸水間底部的高度為：hF （0. 6-0

20、.8） D,且h&0.5m,取 hx=0. 8D 二600mm二0. 6m。水泵的吸水喇叭口淹沒水深為:h2l. 0-0. 5m,取 h2=0. 8m。 則hi+h2=0. 6+0. 8=1. 4m2. Im。固可滿足水泵吸水要求。5）集水間深度：頂部標(biāo)高底部標(biāo)高=37.25-17.40=19.85m集水間深度校核：當(dāng)自流管用一根管輸送Q=0.426m3/s, v=1.06m/s,水頭損失為h侶0.40m，此 時(shí)吸水間最低水位為：20. 00-0. 1-0. 40-0. 2=19. 30m吸水間最小水深為：19. 30-17. 40=1. 9m小于1. 4m,可滿足水泵吸水要求。2、排泥、啟閉及起吊設(shè)備1）進(jìn)水間和吸水間中的水流速度較小，當(dāng)河水中含泥沙較多時(shí)，集水井中 會沉淀泥沙。為了不影響正常取水，需及時(shí)排除。常用的排泥裝備有排沙泵、排 污泵、射流泵、壓縮空氣提升器等。為了提高排泥效果，一般在井底設(shè)有穿孔沖 洗管或沖洗噴嘴，利用高壓水邊沖洗、邊排泥。2）在進(jìn)水間的進(jìn)水孔、格網(wǎng)和橫向隔墻的連通孔上須設(shè)置閘閥、閘板等啟 閉設(shè)備，以便在進(jìn)水間沖洗和設(shè)備檢修時(shí)使用。為了減小所占地位，常用平板閘 閥、滑閥及蝶閥等。3）為便于格柵、格網(wǎng)的清洗和檢修及閘門的