給水排水專業(yè)水資源利用與保護(hù)課程設(shè)計(jì)

HetianUniversilyofUrbanConstruction《水資源利用與保護(hù)》

課程設(shè)計(jì)題 目：南陽取水構(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)：給水排水科學(xué)與工程姓名：李國偉學(xué)號(hào)：024411225 指導(dǎo)老師：肖曉存余海靜王遠(yuǎn)紅朱慧杰完成時(shí)間：2013年12月13日-LX.—1—前言水是生命之源，是重要的自然資源和環(huán)境要素。長(zhǎng)期以來，我國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。現(xiàn)代資源開發(fā)利用已從傳統(tǒng)的僅對(duì)水資源的評(píng)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(píng)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。強(qiáng)調(diào)水資源合理開發(fā)與利用，加強(qiáng)水資源的管理和保護(hù)已成為當(dāng)今人類維持社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展所必須采取的重要手段和保護(hù)措施。作為當(dāng)代大學(xué)生，我們必須對(duì)水資源的利用與保護(hù)有所了解。因此通過工程課程設(shè)計(jì)，掌握水資源形成、評(píng)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；了解與水資源保護(hù)有關(guān)的理論、技術(shù)方法與措施，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，增長(zhǎng)實(shí)踐知識(shí)。將對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有重要的作用。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)畢業(yè)生的必修課。我們要把握好每一次機(jī)會(huì)盡可能的開闊視野，增長(zhǎng)見識(shí)，能為我們以后更好地把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中播下種子。由于自身知識(shí)匱乏，經(jīng)驗(yàn)不足，理解有限，在設(shè)計(jì)過程中還會(huì)有許多錯(cuò)誤和疏漏之處，懇請(qǐng)老師及同學(xué)指正和批評(píng)！prefaceWateristhesourceoflife,istheimportantnaturalresourcesandenvironmentalfactors.Long-termsince,ourcountrywaterresourcescausedbytheunreasonabledevelopmentandutilizationoftheseriousshortageofwaterresourcesandregionalecologicalandenvironmentaldisasterhasreceivedthewidespreadattentioninthefieldofinternationalwaterresourcesandtheenvironment.Modernresourcesdevelopmentandutilizationhasfromthetraditionalonlyforevaluationofwaterresourcesandthedisorderlydevelopmenttoattachmoreimportancetocomprehensiveevaluationinwaterresourcesquantity,qualityandreasonabledevelopmentandutilization;Paymoreattentiontothedevelopmentandapplicationofwater-savingtechnologies.Emphasisondevelopmentandutilizationofwaterresourcesreasonable,strengthenthemanagementandprotectionofwaterresourceshasbecomethemodernhumantosocialprogressandeconomicsustainabledevelopmentisanimportantmeansofandprotectionmeasuresmustbetaken.Asacontemporarycollegestudents,wemustuseandprotectionofwaterresources.Sobyengineeringcurriculumdesign,formation,evaluation,analysisofsupplyanddemandbalanceofwaterresourcetomasterbasicconcepts,theoriesandmethods;Masterwaterengineeringbasicconcepts,theories,techniquesandmeasures;Understandingandprotectionofwaterresourcesrelatedtheory,technicalmethodsandmeasures,combiningtheorywithpractice,theknowledgegrowthpractice.Thesustainabledevelopmentofeconomyofourcountryhaveimportantrole.Curriculumdesignisanimportantpartoftheuniversitytostudy,itiseveryoneoftherequiredcoursesofcollegegraduates.Asmuchaspossible,weshouldgraspeverychancetoexpandtheirhorizons,enrichtheirknowledge,canwebetterapplylearnedknowledgetopracticalworkintheseed.Duetotheirlackofknowledge,lackofexperience,understandingislimited,inthedesignprocesstherewillbemanyerrorsandomissions,pleasetheteacherandclassmatesopinionandcriticism!目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論 1\o"CurrentDocument"課程設(shè)計(jì)任務(wù) 1\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)目的 1\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 1\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)成果及要求 1\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)時(shí)間 1\o"CurrentDocument"第二章計(jì)算說明 2\o"CurrentDocument"基本資料 2\o"CurrentDocument"構(gòu)筑物類型確定 2\o"CurrentDocument"構(gòu)筑物設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"2.3.1取水頭部設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"2.3.2自流管設(shè)計(jì)計(jì)算 4\o"CurrentDocument"集水井設(shè)計(jì) 52.3.4．拍泥沖洗設(shè)備 9\o"CurrentDocument"第三章結(jié)論 10參考文獻(xiàn) 11第一章緒論課程設(shè)計(jì)任務(wù)南陽市一取水構(gòu)筑物的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的1、 對(duì)所學(xué)知識(shí)加以應(yīng)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；使學(xué)生在設(shè)計(jì)、制圖、查閱資料、使用設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范等基本技能上得到初步訓(xùn)練。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、 掌握工具書的應(yīng)用方法設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料《水資源與取水工程》教材《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第1、3、10、11冊(cè)。《給排水快速設(shè)計(jì)手冊(cè)》第l冊(cè)。《給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集》90S321-1(格網(wǎng))、90S321-6(格柵)設(shè)計(jì)成果及要求成果：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)要求：1.自覺遵守紀(jì)律，不遲到、不早退。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。設(shè)計(jì)時(shí)間第十四周(2013.12.9—2013.12.13)第二章計(jì)算說明基本資料（一）河流自然條件1、 河流水位:最高水位為 35.40m,（頻率P=l%）；最低水位為20.50m。］（保證率P=97%）。2、 河流的流量:最大流量為27000 m3/s；最小流量［計(jì)算取水量的限值］為320 ms/s。3、 河流的流速：最大流速為2.48m/s；最小流速為0.5m/s4、 河流的含砂量及漂浮物：最大含砂量 kg/m3；最小含砂量 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50—100m，主流最小水深3.8—40m。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15cm。（三）工程要求凈水處理廠供水量為60500萬m3/d，供生活飲用和生產(chǎn)需要。［須考慮水廠自用水量5%，計(jì)算取水量用］構(gòu)筑物類型確定因河流河岸較緩，主流遠(yuǎn)離岸邊，宜采用固定式河床取水構(gòu)筑物。河心處于箱式取水頭部，經(jīng)自流管流入集水井，在經(jīng)格柵.格網(wǎng)截留雜質(zhì)后，用離心泵送出。構(gòu)筑物設(shè)計(jì)2.3.1取水頭部設(shè)計(jì)取水頭部平剖面為菱形，整體為箱式。側(cè)面進(jìn)水。設(shè)計(jì)水量：Q=60500X1.05=63525m3/d=0.735m3/s（1）格柵計(jì)算進(jìn)水流速：v°=0.5m/s柵條厚度：s=10mm柵條凈距：b=50mm）阻塞系數(shù)：K2=0.75；面積減少系數(shù)：匕= = =0.8331b+s50+10進(jìn)水口面積：Q 0.735 50進(jìn)水口面積：——vKK「0.5x0.833x0.75一50+10012進(jìn)水口數(shù)量選用4個(gè)，每個(gè)面積為：

FF=—0=2.3534=0.588格柵尺寸選用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90s321-l,每個(gè)進(jìn)水口尺寸為B]XH]2.3534=0.588格柵尺寸選用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集90s321-l,每個(gè)進(jìn)水口尺寸為B]XH]=900mmX700mm,格柵外形尺寸BXH=1000mmX800mm。（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：h'=1.5m,（為避免泥砂進(jìn)入取水頭部）;進(jìn)水箱體理深：h〃=1.4m,（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?！狾aQLTD圖2-2取水頭部剖面圖2.3.2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=-=2.3.2自流管設(shè)計(jì)計(jì)算自圖2-2取水頭部剖面圖2.3.2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=-=2.3.2自流管設(shè)計(jì)計(jì)算自2自流管設(shè)計(jì)兩條，每條設(shè)計(jì)流量為：=Q自~20.7532=0.368m3/s初選自流管流速：V'=1.2m/s4q ：4x0.368初步計(jì)算直徑為：D=自= =0.685mv' 3.14x1.2按公稱直徑，選擇自流管直徑D=0.7m。自自流管實(shí)際流速為：4x甲6813.14xb?7」=0.957m/s自流管損失按hw=hf+hj，計(jì)算，其中:hf=iX1=0.0012X80=0.096

hj=hj=E匚上J 2g各局部阻力系數(shù)值為：喇叭口￡產(chǎn)0.1,焊接彎頭￡2=1.01，蝶閥￡3=02出口￡4=1.0，局部阻力損失為：09571hJ=E匚—=(0.1+1.01+0.2+1.0)x =0.107mJ 2g 2x9.8則管道總損失為：hw=hf+hJ=0.096+0.107=0.204m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0.22m。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'=0.7Q=0.7x0.735=0.515m3/s。此時(shí)管中流速為：v=4Q-=4X0017=1.339m/ssD23.14x0.72故障時(shí)產(chǎn)生的損失為：h'=h'+h'fjh=i'.1=0.096fh'=廠1(0.1+1.01+0.2+1.0)x!：33^=0.211mj 2g 2x9.8h+h=0.096+0.211=0.307mfj考慮阻力增加因素，采用h'=0.31mw集水井設(shè)計(jì)1．格網(wǎng)計(jì)算采用平板格網(wǎng)過網(wǎng)流速：v1=0.3m/s網(wǎng)眼尺寸：5x5mm(4)格網(wǎng)面積減少系數(shù)：K=b2 = 5(4)格網(wǎng)面積減少系數(shù)：K=b2 = 521(b+d\ (5+1)2=0.694(5)格網(wǎng)阻塞系數(shù)：K2=0.5(一般采用0.5)⑹水流收縮系數(shù)：￡=0.8(—般采用0.64到0.8)(7)格網(wǎng)面積：

F1=KF1=KK乙v1210.9170.7350.694x0.5x0.7x0.30.694x0.5x0.7x0.3=10.09m3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=1800X1800，采用兩個(gè)，格網(wǎng)尺寸，BXH=2000X22002．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：采用三臺(tái)泵（兩用一備）每臺(tái)吸水管設(shè)計(jì)流量為Q吸=°^=0.368m3/s初選吸水管v=1.2m/s（吸水管流速一般為1.0到1.5m/s）吸初選管徑D=4x0.31 :4D=4x0.31 :4x0.313.14xl.2\'3.14x1.2=0.573m選取管徑D=600mm4x4x0.3683.14x0.62=1.302m/s1） 吸水管吸水喇叭口直徑為：D=（1.3~1.5）d=1.4d=1.4x600=840mm2） 喇叭口井壁間凈間距：a=0.8Dh=672mm3） 喇叭口凈間距a=1.8D =1512mm吸1 喇叭4） 喇叭口的最小懸空高度h1=（0.6—0.8）D喇叭，且h]±0.5m，取h1=0.8D喇叭=0.672m5） 喇叭口的最小淹沒深度h2=0.5—1.0m，取h2=0.8m。6） 單個(gè)吸水間的長(zhǎng)度L廣a]+2a”+2D=1512+2X672+840X2=4536mm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D喇叭的3倍，取3倍。7） 單個(gè)吸水間的寬度L=a2+0.5D+l=672+420+3X840=3612mm。吸吸

EJZ：舄;?gLjC00827O6OEJZ：舄;?gLjC00827O6O5251U—800 1512集水間平面圖集水間的標(biāo)高計(jì)算頂面標(biāo)咼；當(dāng)采用非淹沒式時(shí)，集水井頂面標(biāo)高=1%洪水位+0.5H=35.4+0.5H=35.9m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=20.5-0.21-0.1=20.19m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)頭損失=20.19-0.2=19.99m。集水間底部標(biāo)高：進(jìn)水間到吸水間的平板格網(wǎng)水頭損失=20.19平板格網(wǎng)凈高為1.60m,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；19.69-0.1-1.60-0.2=17.79m集水間深度：頂部標(biāo)高-底面標(biāo)高=35.95-17.79=18.16m集水間深度校核：當(dāng)自流管用-根管輸送Q'=0.64m3/s，v=1.27m/s時(shí)，水頭損失為h'=0.4，此w時(shí)吸間最低水位為：20.20-0.1-0.30-0.2=19.60m吸水間最低水位：19.60-17.79=1.81m，可滿足水泵吸水要求。39.3336,1k20,19 4\JT19,99 ■匚X18,09Vfu5005004816 300 4816 500500車"" 1 **時(shí)圖2-4集水間剖面圖格網(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，G=1.47kNP:平板格網(wǎng)兩側(cè)水位差產(chǎn)生的壓強(qiáng)P=1.96kPaf：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)=4.0k-安全系數(shù)，k=1.5；W=(G+pfF)k=(1.47+1.96x0.44x4.0)X1.5=7.38kN2?起吊設(shè)備選擇與吊架高度計(jì)算平板格網(wǎng)高2.0m,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36.15m，則起吊架工字鋼下緣的標(biāo)咼應(yīng)為：36.15+2.0+0.25+0.78+0.2=39.38m格網(wǎng)起吊高度為：36.15+0.2-(17.79+0.2)=18.36選用CD11—24D或MD11—24D型電動(dòng)葫蘆，起吊重量為9.8kN,起吊最大高度為24m。2.3.4．拍泥沖洗設(shè)備因河水含沙量不大，故只設(shè)沖洗給水栓，不舍排泥設(shè)備，定期防空，人工挖泥清洗。第三章結(jié)論這周我們課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)取水構(gòu)筑物，包括計(jì)算取水頭部和集水間還有用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(duì)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(duì)于取水頭部和集水間該怎么去設(shè)計(jì)，按照什么要求來設(shè)計(jì)，還有對(duì)于CAD的使用更加系統(tǒng)和細(xì)致，第一次用了CAD去畫圖，其中也出現(xiàn)了很多問題