水資源課程設計取水構筑物的擴大初步設計

1、水資源利用與保護 課程設計 題 目：保定市一取水構筑物的擴大初步設計系 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 號：024409224指導教師：肖曉存 余海靜 何亞麗 譚水成河南城建學院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、經濟、生存環(huán)境中占用十分重要的地位，它是建設社會物資文明和精神文明的重要條件，是社會賴以存在和發(fā)展的物質基礎。課程設計是水資源利用與保護課程中最重要的實踐性教學環(huán)節(jié)之一，通過設計實習使學生對書本知識有更深刻的了解，使學生能更熟練的運用所學的知識，達到理論聯(lián)系實踐的目的，使以前學過的東西更加形象化和生

2、動化！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；使學生在設計、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；使學生能通過設計掌握地表水取水構筑物的基本計算方法；掌握工具書的應用方法。通過整個學期的課程學習，對水資源的形成和開發(fā)利用，水資源量的計算評價，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。通過本次對一個取水頭部的課程設計，我又對整個水資源利用與保護書中的知識點又過了一遍，對那些原來感到茫然的知識又有了清晰地認識，對那些原來自己不知道的內容，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知識，理論與實踐相結合，更好地掌握了取水知識

3、。由于自己能力有限并且是第一次進行課程設計，難免在設計的過程中存在一些問題，希望老師能予以糾正，以促進我今后的學習。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 設計目的 .51.2 設計任務 .51.3 設計時間 .52 計算說明.52.1 基本資料.52.2構筑物類型確定 .62.3 構筑物設計 .63 結論.15參考文獻.161 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；使學生在設計、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計算方法。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2011年12月5日2011年12月9日2 計算說明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，供生活飲用和生產需要。2.2 構筑物類型確定取水構筑物類型的確定取水構筑物有固定式和活動式，各自的適用條件？題設條件是什么？應采用什么形式（固定式）？固定式又有岸邊式和河床式，各自的適用條件？本設計的條件是河流河岸較緩，主流離岸邊較遠，約50100m，主流最小水深3.84.0m，宜采用固定式河床取水取水構筑物。 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？本設計的條件是取水地點水深較淺含沙量少，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)預制，吊裝下沉后，水下拼裝。頭部周圍拋石，防止河床沖刷。 進水管形式的確定按照進水管形式的不同，可分為自流管和虹吸管兩種類型。各自的適用條件？ 本設計河流的條件是河床較穩(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，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？所以本設計適合采用分建或合建。時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。圓形集水井結構合理，水

14、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、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。為了方便布置設備，本設計選用矩形集水井。綜上所述，取水構筑物采用固定式河床取水構筑物，河心處用箱式取水頭部，集水間和泵房采用合建形式，水從取水頭部經自流管流入集水間，再經格網截留雜質后，用離心泵送出。2.3 構筑物設計取水頭部設計計算1.設計水量 Q=Q取×1.05=35000×1.05=36750m3/d=0.425m3/s；2.取水頭部設計計算取水頭部平剖面取菱形，整體為箱式。角取900側面進

15、水。（1）格柵計算 進水流速：取=0.4m/s（河床式取水構筑物，有冰絮時0為0.1 0.3m/s， 無冰絮時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；進水孔面積：F。=1.70進水孔數(shù)量選用4個，每個面積為：F=0.425格柵尺寸選用給水排水標準圖集90s321-1，每個進水口尺寸為B1×Hl700×700，格柵外形尺寸B×H800×800，有效面積0.

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

17、Hl =3.4滿足最低水位3.8 4.0要求；箱體設計尺寸：自流管管徑為d=600mm（計算過程見后面自流管設計計算）；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；取水頭部箱體長度為L=2（D+22）+3=2（900+2×720）+3×150=5130mm；取水頭部箱體設計尺寸如下

18、圖所示：取水頭部剖面圖如下圖所示：3.自流管設計計算自流管設計為兩條，每條設計流量為：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）初步計算管徑為：=0.52m 選擇自流管直徑D自600mm自流管實際流速為:v自=0.75m/s自流管損失按hwhf+hj，計算，其中：局部水頭損失計算公式為：自流管為鑄鐵管，n取0.013C=×=56.07=0.025hf=0.025××=0.11m局部水頭損失計算公式為：hj=各局部阻力系數(shù)查給水排水設計手冊第一冊得到：喇叭口1=0.1，900焊接彎頭2=1.01，蝶閥3=0.2（全開式蝶閥一

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：當一根自流管故障時，另-根應能通過設計流量的70，即：Q=0.7Q=0.7×0.425=0.30m3/s。此時管中流速為：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.集水間設計計算（1）格網計算采用平板格網（結構構造簡單，不單獨占用面積，可縮小集水間尺寸，格網多采用此種形式）過網流速：v1=0.4m/s（過網流速多采用0.30.5 m/s）網眼尺寸：5mm×5mm(網眼尺寸一般為5mm×5mm10mm×10mm網絲直徑：d1mm（網絲直徑一般取12 mm）格網面積減少系數(shù)：K1 = =0.694格網阻塞系數(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）格網面積：F1= =4.37選用兩個格網，則F1= F1/2=2.19選用給水排水標準圖集90S32

21、1-6，格網進水口尺寸為B1×H11500×1500,有效面積為2.25，總面積尺寸為B×H1600×1600。選用2個，總面積為2.25×24.5 ，滿足設計要求。（2）集水間平面尺寸計算進水間分為兩格，兩格間設連通管并裝閥門，吸水間也分為兩格，每格內設置兩個吸水喇叭口與吸水管相連接，也即采用四臺泵，三臺使用一臺備用。集水間平面尺寸計算如下：每根吸水管設計流量為：Q設=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深度為：h2=0.8m（一般取h2=0.51.0m）集水間墻體寬度取=500 mm，進水間與吸水間的墻體寬度為=300 mm單個吸水間的長度為：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格網出水至吸水喇叭口中心流程應不小于吸水喇叭口直徑D的三倍，同時不小于（2+）=480+300=780 mm， 3 D吸=3×600=1800 mm，經計算可知，3 D吸（2+），故應取格網出水至吸水喇叭口中心流程為3 D吸=3×600=1800 mm，單個吸水間寬度為：b= 格網出水至吸水喇叭口中心流程+2=1800+300+480=2580 mm因進水間和吸水間是對稱分布的，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)集水間的標高計算1)頂面標高； 采用非淹沒式，集水井頂面標高1洪水位+浪高+0.5：H。35.20+0.25+0.535.95m2）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=20.00-0.20-0.1=19.70m （格柵損失一般取0.050.1m）3)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頭損失=19.70-0.2=19.50m。（進水間到吸水間的平板格網水頭損失一般取0.10.2m）4)集水間底部標高：平板格網

25、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；19.50-O.1-1.60-0.217.60m5)集水間深度：頂部標高-底面標高35.95-17.6018.35m 6)集水間深度校核：當自流管用-根管輸送0.30m³s，v1.06ms時，水頭損失為=0.40m，此時吸間最低動水位為：20.00-0.1-0.40-0.219.30m （格柵水頭損失0.1m，格網水頭損失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.格網起吊設備的計算 (1)平板

26、格網起吊重量 W(G+pfF)kW：平板格網的起吊重量，kN；G：平板格網與鋼纜的重量，G1.47kN P: 平板格網兩側水位差產生的壓強P0.2×9.8=1.96kPa（平板格網水頭損失0.2m）f：格網與導軌問的摩擦系數(shù)，f=0.44F:每個格網的面積，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)起吊設備選擇與吊架高度計算 平板格網高1.60m，格網吊環(huán)高0.25m，電動葫蘆吊鉤至工字梁下緣最小距離為0.78m，格網吊至平臺以上的距離取0.2m，操作平臺標高為35.95m，則起

27、吊架工字鋼下緣的標高應為：35.95+1.60+0.25+0.78+0.238.78m格網起吊高度=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+平板格網下緣與集水間底部高差+平板格網高+平板格網吊環(huán)高）38.78-0.78-17.60-0.2-1.6-0.25=18.35m選用CD11-24D或MD11-24D型電動葫蘆，起吊重量為9.8kN，起吊最大高度為24m。6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.3 結束語課程設計是水資源利用與保護課程中最重要的實踐性教學環(huán)節(jié)之一，通過設計實習使學生對書本知識有更深刻的了解，使學生能更熟練的運用所學的知識，達到理論聯(lián)系實踐的目的，使以前學過的東西更加形象化和生動化！為期一周的水資源利用與保護的課程設計結束了，我雖然頗為忙碌，但心里覺得充實而有收獲。這樣的課程設計是十分有意義的。平時，我們上課學了一些東西，但理解的不深，有些知識點其實還是感到很迷茫的。通過對一個取水頭部