水資源保護(hù)與利用課程設(shè)計(jì)

HenanUniversityofUrbanConstruction《水資源利用與保護(hù)》課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書題 目：信陽(yáng)市取水構(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：肖曉存余海靜吳俊峰朱偉萍完成時(shí)間：2014年12月19日水是生命的源泉，是重要的自然資源和環(huán)境要素。水資源在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生存環(huán)境中占有十分重要的地位，它是促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，確保社人民安居樂(lè)業(yè)，建設(shè)社會(huì)主義物質(zhì)文明和精神文明的重要條件，是社會(huì)賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。通過(guò)整個(gè)學(xué)期的課程學(xué)習(xí)，對(duì)水資源的形成和開發(fā)利用，水資源量的計(jì)算評(píng)價(jià)，地表以及地下取水工程，節(jié)水理論與再生水會(huì)用等都有了較全面的了解。利用本次取水課程設(shè)計(jì)使自身較為全面，系統(tǒng)地獲取水資源取水的相關(guān)知識(shí)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，更好的掌握了取水知識(shí)。水資源利用和保護(hù)課程設(shè)計(jì)是在實(shí)習(xí)完之后對(duì)專業(yè)課的又一次深入學(xué)習(xí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)對(duì)于水資源的利用中的取水構(gòu)筑物的布置情況有了深刻的理解，此次設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)到了很多東西，要用天正CAD作圖，幾乎天天泡在機(jī)房學(xué)習(xí)，進(jìn)一步理解和消化課堂知識(shí)，進(jìn)一步提高提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。這是大學(xué)以來(lái)，第一次做設(shè)計(jì)，第一次比較全面的認(rèn)知這個(gè)復(fù)雜的工程，包括資料查閱、資料處理、設(shè)計(jì)尺寸、相關(guān)規(guī)定、開始制圖、后期處理等。雖然，自認(rèn)為，設(shè)計(jì)已經(jīng)很完美，但是必然存在很多問(wèn)題，還望老師指正。Wateristhesourceoflife,isanimportantnaturalresourceandenvironmentfactors.Waterresourcesinthesocial,economic,livingenvironmentinaveryimportantposition,itistopromotethecityeconomysustainabledevelopment,toensurethatthepeopleliveandworkinpeacesociety,theconstructionofsocialistmaterialcivilizationandspiritualcivilizationoftheimportantcondition,isthesocialexistenceanddevelopmentofmaterialbasis.Throughthecourseofthesemesterlearningonwaterresourcesdevelopmentandutilizationofwaterresourcesandformation,calculationofsurfaceandundergroundwaterevaluation,engineering,watersavingtheoryandrecycledwaterwillhaveamorecomprehensiveunderstandingof.Usethewatercoursedesignmakesitselfmorecomprehensive,systematicaccesstowaterresourcesforwaterrelatedknowledge,thecombinationoftheoryandpractice,haveabetterknowledgeofwater.Waterresourcesutilizationandprotectioncoursedesignisinthepracticeofprofessionalcourseafteranotherin-depthlearningsofromDecember5thtoDecember9thfivedaycoursedesign.Throughthisdesignforwaterresourceutilizationinwaterintakestructurearrangementhasaprofoundunderstanding,thisdesign,learnalotofthings,tousedayCADmapping,almosteverydaybubbleintheengineroomofstudy,tofurtherunderstandanddigesttheclassroomknowledge,furtherimprovethequestion,theanalysisproblem,problem-solvingability.ThisisthefirsttimesincetheUniversity,todothedesign,thefirstcomprehensiveunderstandingofthecomplexengineering,includingaccesstoinformation,dataprocessing,designdimensions,relatedregulations,startingadrawing,thepost-processing.Although,sincethat,thedesignisperfectbutthereexistalotofproblems,alsohopetheteacher.TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論 1\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 1\o"CurrentDocument"1.3設(shè)計(jì)成果及要求 1\o"CurrentDocument"1.4成績(jī)?cè)u(píng)定辦法及標(biāo)準(zhǔn) 2\o"CurrentDocument"第二章計(jì)算說(shuō)明 3\o"CurrentDocument"2.1取水構(gòu)筑物形式的選擇 3\o"CurrentDocument"2.2取水頭部形式的選擇 3\o"CurrentDocument"2.3取水頭部設(shè)計(jì)計(jì)算 3\o"CurrentDocument"2.4集水間設(shè)計(jì)計(jì)算 62.4.1格網(wǎng)計(jì)算 6\o"CurrentDocument"2.4.2集水間平面尺寸 6\o"CurrentDocument"2.4.3集水間平面尺寸計(jì)算 82.4.4集水間標(biāo)高計(jì)算 9\o"CurrentDocument"2.4.5格網(wǎng)起吊設(shè)備 10\o"CurrentDocument"第三章結(jié)束語(yǔ) 11\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 12第一章緒論1.1設(shè)計(jì)任務(wù)信陽(yáng)市取水構(gòu)筑物的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)。1.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料（一） 河流自然條件1、 河流水位：最高水位為36m，（頻率P=1%）；最低水位為20m（保證率P=97%）。2、 河流的流量：最大流量為29500m3/s；最小流量為420m3/so3、 河流的流速：最大流速為2.8m/s；最小流速為0.7m/s。4、 河流的含砂量及漂浮物：最大含砂量0.47kg/m3；最小含砂量0.0015kg/m3。有一定數(shù)量的水草和青苔，無(wú)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—4.0m。岸邊土質(zhì)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：一10°C，最高氣溫：39°C，最大冰凍深度20cm。（三） 工程要求1、凈水處理廠供水量為42000萬(wàn)m3/d，供生活飲用和生產(chǎn)需要。1.3設(shè)計(jì)成果及要求（一） 設(shè)計(jì)成果1、 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。2、 取水構(gòu)筑物的平面布置和高程布置圖一張。3、 繪制取水頭部平面圖和剖面圖一張和集水間平面圖和剖面圖一張。（二） 設(shè)計(jì)要求1.自覺遵守紀(jì)律，不曠課，不遲到、不早退。設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書：字跡工整，干凈整齊；設(shè)計(jì)思路清晰，方案合理，原理正確，內(nèi)容充實(shí)，內(nèi)容表述準(zhǔn)確；計(jì)算有公式，公式有說(shuō)明和出處；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；達(dá)到擴(kuò)初設(shè)計(jì)施工圖的要求。1.4成績(jī)?cè)u(píng)定辦法及標(biāo)準(zhǔn)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)成績(jī)由指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生在設(shè)計(jì)期間的設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)說(shuō)明書、答辯、出勤等情況綜合評(píng)定。成績(jī)分：優(yōu)、良、中、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。其中，設(shè)計(jì)圖紙占50%，設(shè)計(jì)說(shuō)明書占30%，答辯占10%，出勤占10%。成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下：優(yōu)：能認(rèn)真完成設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中的要求，設(shè)計(jì)過(guò)程中，嚴(yán)格要求自己，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，圖紙整潔，設(shè)計(jì)方案合理，設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)容充實(shí)、原理正確，表述準(zhǔn)確。良：能較好的完成設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中的要求，能獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)方案基本合理。圖紙整潔，設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)容比較充實(shí)、原理基本正確，表述比較準(zhǔn)確。中：能完成設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中的要求，設(shè)計(jì)方案基本合理。及格：能基本完成設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中的要求，設(shè)計(jì)圖紙一般。不及格：凡有下列情況之一者以不及格論：1） 未達(dá)到設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的基本要求。2） 設(shè)計(jì)缺勤累計(jì)達(dá)三分之一以上者。第二章計(jì)算說(shuō)明2.1取水構(gòu)筑物形式的選擇取水構(gòu)筑物的選擇，應(yīng)根據(jù)取水量和水質(zhì)的要求，結(jié)合河床地形及地質(zhì)、河床沖淤、水深及水位變幅、泥沙及漂浮物、冰清和航運(yùn)等因素，并充分考慮到取水構(gòu)筑物的施工條件和技術(shù)要求，在保證安全可靠的前提下，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。河道主流靠近岸，河床穩(wěn)定，泥沙、漂浮物、冰凌較嚴(yán)重的河段常才用岸邊式取水構(gòu)筑物，具有管理操作方便，取水安全可靠，對(duì)河流水利條件影響小優(yōu)點(diǎn)。主流遠(yuǎn)離取水河岸，但河床穩(wěn)定、河岸平坦、岸邊水深不能滿足取水要求或岸邊水質(zhì)較差時(shí)，可才用取水頭部伸入河中的河床式取水構(gòu)筑物。我們選擇合建式河床自吸管取水構(gòu)筑物。因?yàn)樵摵恿鹘镀露容^緩，主流離岸約50—100m，主流最小水深3.8—4.0m。岸邊土質(zhì)較好，有一定的承載力，滿足使用要求。并且集水井和泵房合建在河岸上，布置緊湊，總建筑面積少，吸水管路短，可以不受水流沖擊，也不影響河道水流。當(dāng)河床變遷后，進(jìn)水管可相應(yīng)的伸長(zhǎng)或縮短，冬季保暖、防凍比岸邊式好。且自流管淹沒在水中，河水靠重力自流，工作較為可靠。2.2取水頭部形式的選擇取水頭部分為固定式取水頭部和活動(dòng)式取水頭部。固定式取水頭部有管式取水頭部、蘑菇式取水頭部、魚形罩式取水頭部、箱式取水頭部等。我們選用2個(gè)管式取水頭部。因?yàn)檫@種取水頭部構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低、施工方便。并且，該河流的水質(zhì)較好。管式取水頭部是一個(gè)設(shè)有格柵的金屬方形喇叭管，安裝在自流管上。當(dāng)河流中漂浮物較多時(shí)，易堵塞格柵，因此應(yīng)設(shè)反沖設(shè)施。因?yàn)樵摵恿鹘镀露容^緩、縱坡降較小，所以方形喇叭口布置成水平式。2.3取水頭部設(shè)計(jì)計(jì)算凈水處理廠供水量為42000萬(wàn)m3/d，供生活飲用和生產(chǎn)需要。水廠自用水取10%。設(shè)計(jì)流量：Q總=42000X1.10=46200m3/d=0.54m3/so自流管設(shè)計(jì)為兩條，每條設(shè)計(jì)流量為：Q=Q^X0.50=0.54X0.50=0.27m3格柵計(jì)算進(jìn)水流速：V°=0.6m/s；柵條厚度：s=10mm，斷面為圓型；柵條凈距：t=50mm；阻尼系數(shù)：k=0.75；2面積減少系數(shù)k：k=L=50=0.831t+s50+10格柵面積：口QF格柵面積：口QF=——M——=1Vk1k20.270.6x0.83x0.75=0.72m2格柵尺寸選用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90s321-1,格柵進(jìn)水口尺寸B1XH1=1100mmX900mm。格柵BXH=1200X1000水流通過(guò)格柵的水頭損失為0.1m。自流管計(jì)算自流管設(shè)計(jì)為兩條。每條100m，每條的設(shè)計(jì)流量為:Q=Q總X0.50=0.54X0.50=0.27m3初選自流管流速：v/=0.8m/s初步計(jì)算直徑為：n：4Q :4x0.27D二扣 二?: =0.66m選D=0.7m\兀v' \3.14x0.8自流管實(shí)際流速為：4Q4Qv= 自兀D2搭矗=0.70m/s自流管損失按hw氣七計(jì)算’其中:Q1.761 0.271.761八i=0.00093—=0.00093 =5.07X10-4ih=i?L=5.07X10-4X100=5.07X10-2mf

i一水力坡降L一管段長(zhǎng)度（m）di一管道內(nèi)徑（m）h.二Z&2g,各局部阻力系數(shù)為：喇叭口&1=0.1.蝶閥&2=0.24,出口匕3=1.0局部阻力損失為：h=&H=（0.1+0.24+1）X0.702=0.03m

j 2g 2x9.81則管道總損失為：h=hf+h.=0.0507+0.03=0.08m當(dāng)一根自流管故障時(shí)，另一根應(yīng)能通過(guò)設(shè)計(jì)流量的70%，即：4Qv= a兀D4Qv= a兀D24x0.378=0.98m/s3.14x0.72故障時(shí)產(chǎn)生的損失為h/=h/+h/Q1.761 0.3781.761i=0.00093—=0.00093 =9.16X10-4ih=i?L=9.16X10-4X100=9.16X10-2mf_V2 0982h/=Z&f=（0.1+0.24+1）X—-—=0.06mjj2g 2x9.81h/=h/+h/=0.0916+0.06=0.157mw f jj考慮阻力增加因素，采用hw=0.16m（3） 方形喇叭管尺寸為：1100mm（長(zhǎng)）X900mm（高）（4） 取水頭部的標(biāo)高河流最低水位為20m（保證率P=97%）。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1.2m，所以取水頭部頂面距最低水位以下的水深為1.2m所以取方形喇叭口中心標(biāo)高為：河流最低水位為（保證率P=97%）-0.5X方形喇叭口高-航運(yùn)船只吃水深度=20-0.45-1.2=18.35m（5）集水間自流管口的標(biāo)高：喇叭口中心標(biāo)高-管道總水頭損失-格柵水頭損失=18.35-0.16-0.1=18.09m2.4集水間設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.1格網(wǎng)計(jì)算采用平板格網(wǎng)，平板格網(wǎng)構(gòu)造簡(jiǎn)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)。過(guò)網(wǎng)流速：v=0.3m/s；（一般取0.30.5m/s）1 ~~網(wǎng)眼邊長(zhǎng)：b=5mm；（一般為5~~10mm）網(wǎng)絲直徑：d=1mm；（一般為1~~2mm）格網(wǎng)面積減少系數(shù)b2 52八一.（.+d）2-（5+1）2-.格網(wǎng)阻塞系數(shù)：K=0.5；水流收縮系數(shù)：￡=0.7；（一般為0.64~~0.8）格網(wǎng)面積：F=一Q一= 054 =7.41m21K1K2￡vi0.694x0.5x0.7x0.3選用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90S321-6，格網(wǎng)進(jìn)水口尺寸為B1XH1=1700mmX2100mm，格網(wǎng)面積為BXH=1800mmX2200mm，選用四個(gè)，總面積為7.76m2。格網(wǎng)的水頭損失為0.2m。2.4.2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，集水間平面尺寸見圖1。集水間平咽/：100圖1集水間1-1剖面圖r/:力為Z幺，苓多”丸彳多％2.4.3集水間平面尺寸計(jì)算采用四臺(tái)泵（三用一備）每個(gè)吸水管設(shè)計(jì)流量為：q=054=0.18m3/so吸3初選吸水管v吸=1.2m/s。（吸水管流速一般為1.0到1.5m/s）I初選管徑d==：4X0.18=0.44m。兀材 3.14X1.2選取管徑d=500mm，V= =、X°.18=0.9m/s。吸兀d2 3.14x0.521）吸水管吸水喇叭口直徑為：D=（1.3?1.5）d=1.4d=1.4X500=700mm。喇叭口邊緣距井壁間凈間距：a吸2=0.8D=560mm。(系數(shù)一般采用0.75到1.0)喇叭口凈間距a吸1=1.8D=1260mm。(系數(shù)一般采用1.5到2.0)喇叭口的最小懸空高度h1=(0.6—0.8)D,且h]N0.5m，取h1=0.8D=560mm。喇叭口的最小淹沒深度h2N0.5—1.0m，取h2=0.8m。單個(gè)吸水間的寬度L吸=以吸1+2Xa吸2+2D=1260+2X560+700X2=3780mm.格網(wǎng)出水至吸水喇叭口中心的流程長(zhǎng)度L不小于吸水喇叭口直徑的3倍，取3倍。單個(gè)吸水間的長(zhǎng)度L吸=a吸2+0.5D+3D=560+0.5X700+3X700=3010mm。2.4.4集水間標(biāo)高計(jì)算頂面標(biāo)高：當(dāng)采用非淹沒式時(shí)，集水井頂面標(biāo)高=1%洪水位+0.5+浪高=36+0.5+0.25=36.75m進(jìn)水間最低動(dòng)水位：97%枯水位-取水頭部到進(jìn)水間的管流損失-格柵損失=20-0.08-0.1=19.82m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)水頭損失二19.82-0.2=19.62m。集水間底部標(biāo)高：平板格網(wǎng)凈高為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：19.62-O.1-2.2-0.2=17.12m吸水間最小水深二吸水間最低動(dòng)水位-集水間底部標(biāo)高=19.42-17.12=2.7m。水泵的吸水喇叭口距吸水間底部的高度為：h1=(0.6—0.8)D，且h1^0.5m，取h1=0.8D=560mm=0.56m。水泵的吸水喇叭口淹沒水深為：h2^0.5—1.0m，取h2=0.8m。則h1+h2=0.56+0.8=1.36<2.7。固可滿足水泵吸水要求。集水間深度：頂部標(biāo)高-底面標(biāo)高=36.75-17.12=20.03m集水間深度校核:當(dāng)自流管用一根管輸送Q/=0.378m3/s,v=0.98m/s,水頭損失為hW=0.16m,此時(shí)進(jìn)水間最低水位標(biāo)高為：20-0.16-0.1=19.74m。吸水間最低水位標(biāo)高為：19.74-0.2=19.54m，吸水間最小水深=吸水間最低動(dòng)水位-集水間底部標(biāo)高=19.54-16.92=2.62m。水泵的吸水喇叭口距吸水間底部的高度為：h1=(0.6—0.8)D,且h1N0.5m，取hi=0.8D=560mm=0.56m。水泵的吸水喇叭口淹沒水深為：七日0.5—1.0m，取h=0.8m。則h+h=0.56+0.8=1.36<2.62?？蓾M足水泵吸水要求。2 1 22.4.5格網(wǎng)起吊設(shè)備(1)平板格網(wǎng)起吊設(shè)備：W=(G+pfF)K其中W——平板格網(wǎng)起吊重量，kN；G——平板格網(wǎng)與鋼繩重量，G=2.45KN；P——平板格網(wǎng)兩側(cè)水位差產(chǎn)生的壓強(qiáng)，p=3.92kpa；F