水資源課程設(shè)計(jì)

1、水資源利用與保護(hù)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 題 目：取水構(gòu)筑物的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì) 學(xué) 院：市政與環(huán)境工程學(xué)院專 業(yè)：給排水科學(xué)與工程 姓 名 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師：肖曉存 余海靜 朱偉萍 吳俊峰 完成時(shí)間：2014年12月21日 前 言水資源狀態(tài)制約著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類生活水平的提高。長期以來，水資源的不合理開發(fā)、利用所造成的嚴(yán)重水資源短缺和區(qū)域性的生態(tài)、環(huán)境災(zāi)害受到了國際水資源與環(huán)境領(lǐng)域的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)代資源開發(fā)利用已從傳統(tǒng)的僅對水資源的評價(jià)與無序開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)楦匾曀Y源量與質(zhì)的綜合評價(jià)、合理開發(fā)與利用；更加注重節(jié)水技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用；更加關(guān)注水資源的天然循環(huán)與人為循環(huán)之間的協(xié)調(diào)；更加強(qiáng)調(diào)污水再生回用技術(shù)和污

2、染水源的水質(zhì)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用與推廣，實(shí)現(xiàn)水資源的有效保護(hù)。我們選擇了一個(gè)與水息息相關(guān)的專業(yè)，因此我們更加需要對水資源的利用與保護(hù)有所了解。我們可以通過工程課程設(shè)計(jì)，掌握水資源評價(jià)、供需平衡分析的基本概念、理論與方法；掌握取水工程基本概念、理論、工程技術(shù)和措施；掌握取水構(gòu)筑物形式的選擇；了解與水資源保護(hù)有關(guān)的理論、措施，理論聯(lián)系實(shí)際，增長實(shí)踐知識(shí)，加深對理論知識(shí)的理解。課程設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，是每一個(gè)大學(xué)生的必修課。我們要把握好每一次機(jī)會(huì)盡可能的增長見識(shí)，這樣可以為我們以后更好地把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到工作中打下基礎(chǔ)。PrefaceStatus of water resources restric

3、t the development of national economy and the improvement of human life. For a long time, the result of the unreasonable development and utilization of water resources serious shortage of water resources and regional ecological and environmental disaster has received the widespread attention in the

4、field of international water resources and the environment. Modern resources development and utilization has from the traditional only for evaluation of water resources and the disorderly development to attach more importance to comprehensive evaluation in water resources quantity, quality and reaso

5、nable development and utilization; Pay more attention to the development and application of water-saving technology; Pay more attention to the natural cycle of water resources and the coordination between the artificial cycle; More emphasis on wastewater regeneration recycle technology and the appli

6、cation of the water polluted water quality repair technology and promotion, realize the effective protection of water resources. We chose a professional which is closely linked with the water, so we need more to understand utilization and protection of water resources. We can through the engineering

7、 course design, water resources evaluation, the basic concepts of supply and demand balance analysis, theory and method; Master water engineering basic concepts, theories, techniques and measures; Grasp the choice of the form of water intake structures; Understand the theory related to the protectio

8、n of water resources, measures, theory with practice, increase practice knowledge, deepen the understanding of theoretical knowledge. Curriculum design is an important part of the university, is a compulsory course for college students each. We should grasp every chance to see the world as possible,

9、 so that we can for our future better apply learned knowledge to work to lay the foundation.目錄第1章 緒論11.1設(shè)計(jì)目的11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)11.3 設(shè)計(jì)要求1第2章 計(jì)算說明22.1 基本資料22.2 構(gòu)筑物類型確定22.2.1 構(gòu)筑物分為以下形式22.2.2 取水頭部形式的確定32.2.3 進(jìn)水管形式的確定32.2.4 集水井形式的確定3第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算43.1 取水頭部設(shè)計(jì)43.2 自流管設(shè)計(jì)計(jì)算63.3 集水井設(shè)計(jì)7第4章 結(jié)論11參考文獻(xiàn) .12第1章 緒論1.1設(shè)計(jì)目的1、對所學(xué)知識(shí)加以應(yīng)

10、用和系統(tǒng)化，培養(yǎng)解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題的能力。2、使學(xué)生能通過設(shè)計(jì)掌握地表水取水構(gòu)筑物的基本計(jì)算方法。3、使我們在設(shè)計(jì)、制圖、查閱資料、使用設(shè)計(jì)手冊和規(guī)范等基本技能上得到初步的訓(xùn)練。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)市一取水構(gòu)筑物的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)1.3 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2章 計(jì)算說明2.1 基本資料1、河流自然條件：(1) 河流水位:最高水位為36.60 m， (頻率P

11、=1%)；最低水位為21.50 m (保證率P=97%)。(2) 河流的流量:最大流量為27500m/s；最小流量為330m/s。(3) 河流的流速最大流速為2.5m/s；最小流速為0.6m/s(4) 河流的含砂量及漂浮物：最大含砂量0.42kg/ m；最小含砂量0.0014kg/ 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82m，主流最小水深3.8m。岸邊土質(zhì)較好，有一定的承載力，滿足使用要求。2、地區(qū)氣象資料：最低氣溫：-7，最高氣溫：36，最大冰凍深度10cm。3、工程要求凈水處理廠供水量為6.68萬m/d，供生活飲用和生產(chǎn)需要。2.2 構(gòu)筑

12、物類型確定2.2.1 構(gòu)筑物分為以下形式：1、固定取水構(gòu)筑物岸邊式取水構(gòu)筑物適用條件：河岸較陡，主流靠近河岸，岸邊有一定的取水深度，水位變化幅度不太大，水質(zhì)及地質(zhì)條件較好。河床式取水構(gòu)筑物適用條件：河岸較平緩，主流離岸較遠(yuǎn)，岸邊缺乏必要的取水深度或水質(zhì)不好時(shí)。2、活動(dòng)式取水構(gòu)筑物纜車式取水構(gòu)筑物適用條件：河流水位變幅為10-35m、漲落速度小于2m/h.浮船式取水構(gòu)筑物適用條件：河流水位變幅為10-40m或更大，漲落速度小于2m/h.因河床穩(wěn)定，河岸較平坦，岸邊水深不夠，宜采用河床取水構(gòu)筑物。2.2.2 取水頭部形式的確定按照取水頭部形式的不同，可分為管式取水頭部、蘑菇式取水頭部、魚形罩式取水

13、頭部、箱式取水頭部等類型。 因本地水深較小、含沙量小、冬季有潛冰，故本設(shè)計(jì)選用箱式取水頭部。2.2.3 進(jìn)水管形式的確定進(jìn)水管有自流管和虹吸管兩種 自流管適用條件：自流管埋深不大或者在河岸開挖時(shí)采用。虹吸管適用條件：河灘寬闊、河岸高、自流管埋深很大或河岸為堅(jiān)硬巖石以及管道需穿越防洪堤時(shí)采用。因本地區(qū)符合自流管試用條件，且自流管式比虹吸管式工作的可靠性強(qiáng)，故本設(shè)計(jì)采用自流管式。2.2.4 集水井形式的確定集水井和取水泵站可以和建，也可以分建。分建時(shí)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

14、管線較為方便，但造價(jià)較高。通常當(dāng)集水井深度不大，可用大開槽施工時(shí)，采用矩形集水井，否則用圓形。綜上所述，選用矩形集水井。第3章 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 取水頭部設(shè)計(jì)取水頭部平面為菱形，錐角宜取60-90，這樣水力條件較好；矩形取水頭部的水力條件稍差。本設(shè)計(jì)取水頭部整體為箱式，角取90 ，側(cè)面進(jìn)水。設(shè)計(jì)水量： Q=668001.08=72144 m/d=0.835 m/s（1） 格柵計(jì)算格柵是用來攔截水中粗大的漂浮物及魚類等。 進(jìn)水流速：v10.35m/s（本地有較大發(fā)展空間）柵條厚度：s10mm柵條凈距：b60mm（一般采用30到120mm）阻塞系數(shù)：K10.75；面積減少系數(shù)： K2=0.857格柵

15、面積：F1=3.71 進(jìn)水口數(shù)量選用4個(gè)，每個(gè)面積為：=0.93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B1Hl1300mm900mm，格柵外形尺寸BH1400mm1000mm。（2）取水頭部構(gòu)造尺寸最小淹沒水深h=1.25m（根據(jù)航道要求最小淹沒深度為1.2到1.25m取 1.25m）進(jìn)水口下緣距河底：h1.15m，(為避免泥砂進(jìn)入取水頭部)；進(jìn)水箱體理深：h2.04m，(與該處河流沖刷程度有關(guān))，箱體處最低水位水深不得小于3.8m。箱體設(shè)計(jì)如下圖：圖3-1取水頭部平面圖圖3-2 取水頭部剖面圖3.2 自流管設(shè)計(jì)計(jì)算自流管設(shè)計(jì)兩條，每條設(shè)計(jì)流量為：q自=0.418m/s

16、初選自流管流速：1.15m/s 初步計(jì)算直徑為：=0.68m按公稱直徑，選擇自流管直徑D自700mm。自流管實(shí)際流速為：=1.09m/s自流管損失按hwhf+hj計(jì)算，其中：hf=iL=0.0020682=0.169m(查快速設(shè)計(jì)手冊可得)hj=各局部阻力系數(shù)值為：喇叭口=0.1，焊接彎頭=0.68，蝶閥=0.2，出口=1.0，局部阻力損失為：hj=（0.1+0.68+0.2+1.0）=0.12m則管道總損失為：hwhf+hj0.169+0.120.289m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0.29m。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

17、75，即：Q=0.75Q=0.750.835=0.626m3/s。此時(shí)管中流速為：=1.63m/s故障時(shí)產(chǎn)生的損失為：=+L=0.0045682=0.374m=（0.1+ 0.68+0.2+1.0）=0.27m = +0.374+0.27O.644m考慮阻力增加因素，采用0.7m3.3 集水井設(shè)計(jì)1格網(wǎng)計(jì)算（1）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)分為平板格網(wǎng)和旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)兩種形式，此設(shè)計(jì)采用平板格網(wǎng)。（2）過網(wǎng)流速：=0.40m/s（一般采用0.3到0.5 m/s）（3）網(wǎng)眼尺寸：66mm （一般采用55到1010）（4）網(wǎng)絲直徑：d1mm（一般采用1到2）（5）格網(wǎng)阻塞系

18、數(shù)：K1=0.5 （一般采用0.5）（6）格網(wǎng)面積減少系數(shù)：K2 = =0.735（7）水流收縮系數(shù)：=0.76 （一般采用0.64到0.8）（8）格網(wǎng)面積：F1= =7.47 m2根據(jù)給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90S321-6，格網(wǎng)進(jìn)水口尺寸為B1H117002100,采用四個(gè)，格網(wǎng)尺寸，BH18002200。2集水間平面尺寸集水間分為兩格，兩格間設(shè)連通管并裝閥門，集水間平面尺寸計(jì)算如下：采用四臺(tái)泵（三用一備） 每臺(tái)吸水管設(shè)計(jì)流量為：Q吸=0.278m/s初選吸水管v吸=1.1 m/s（吸水管流速一般為1.0到1.5 m/s）初選管徑：D=0.57m，故選取管徑D=600mmv吸=1.0 m/s吸水管

19、吸水喇叭口直徑為：D喇叭=(1.31.5)D=1.39D=1.39600=834mm(2)喇叭口井壁間凈間距：吸1=0.85D喇叭=709mm（系數(shù)一般采用0.75到1.0）(3)喇叭口凈間距吸2=1.6D喇叭=1334mm（系數(shù)一般采用1.5到2.0）(4)喇叭口的最小懸空高度h1=（0.60.8）D喇叭，且h10.5m,取h1=0.75 D喇叭=0.63m (5)喇叭口的最小淹沒深度h2=0.51.0m，取h2=0.7m。 (6)單個(gè)吸水間的長度L吸=吸2+2吸1+2D喇叭=1334+2709+8342=4420mm 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D喇叭的3倍，取

20、3.5倍。 (7)單個(gè)吸水間的寬度L吸=吸1+0.5D喇叭+3.5D喇叭=709+0.5834+3.5834=4045mm。圖3-3 集水間平面圖圖3-4 集水間剖面圖3集水間的標(biāo)高計(jì)算(1)頂面標(biāo)高：當(dāng)采用非淹沒式時(shí)，集水井頂面標(biāo)高1洪水位+浪高+0.5H36.6+0.25+0.5H 37.35m(2)進(jìn)水間最低水位：97枯水位-取水頭部到進(jìn)水間的管段水頭損失-格柵損失=21.5-0.29-0.1=21.11m (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)水頭損失=21.11-0.2=20.91m。(4)集水間底部標(biāo)高：吸水間最低動(dòng)水位=20.91m，平板格網(wǎng)凈高為

21、2.2m，其上緣應(yīng)淹沒在吸水間動(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:20.91-0.218.41m(5)集水間深度：頂部標(biāo)高-底面標(biāo)高37.35-18.4118.94m(6)集水間深度校核：當(dāng)自流管用一根管輸送0.626m/s，v1.63m/s時(shí)，水頭損失為=0.7m，此時(shí)吸水間最低動(dòng)水位為:21.5-0.7-0.1-0.2=20.5m吸水間最低水位差：20.5-18.41=2.09m，可滿足水泵吸水要求。4. 格網(wǎng)起吊設(shè)備的計(jì)算（1）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，G1.47kN p: 平板格網(wǎng)兩

22、側(cè)水位差產(chǎn)生的壓強(qiáng)p1.96kPaf：格網(wǎng)與導(dǎo)軌問的摩擦系數(shù)，f=0.44F:每個(gè)格網(wǎng)的面積，F(xiàn)1.87；K：安全系數(shù)，k1.5；W(G+pfF)k(1.47+1.96O.441.87)1.58.61kN（2）起吊設(shè)備選擇與吊架高度計(jì)算 平板格網(wǎng)高2.2m，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37.55m，則起吊架工字鋼下緣的標(biāo)高應(yīng)為：37.55+0.2+2.2+0.25+0.7840.98m格網(wǎng)起吊高度為：37.55+0.2-(18.96 +0.2)=18.59m選用CD1124D或MD1124D型電動(dòng)葫蘆，起吊重量為9.8kN，起吊最大高度為24m。第4章 結(jié)論本周我們需要設(shè)計(jì)取水構(gòu)筑物，包括計(jì)算取水頭部和集水間的各種數(shù)據(jù)，還有用CAD畫取水構(gòu)筑物的平面圖和剖面圖。這一周我真正的學(xué)到了很多東西。 對于集水間和取水頭部的設(shè)計(jì)要求有了進(jìn)一步學(xué)習(xí)，知道了對于取水頭部和集水間該怎么去設(shè)計(jì)，以及其要求是什么，還有對于CAD的使用更加系統(tǒng)和細(xì)致，第一次用CAD去畫圖，出現(xiàn)了很多問題，但在出現(xiàn)問題和解決問題時(shí)我對于CAD的學(xué)習(xí)變的深入了。對于以后的管道和水泵的設(shè)計(jì)會(huì)很有幫助，但是對于CAD