水资源设计说明.doc

第一章 绪论
1.1 设计目的
1、对所学知识加以应用和系统化，培养解决实际工程设计问题的能力；使学生的设计、制图、查阅资料、使用设计手册和规范等基本技能上得到初步训练。
2、使学生能通过设计掌握地表水取水构筑物的基本方法。
3、掌握工具书的应用方法。
1.2 设计任务
某市一取水构筑物的扩大初步设计。
1.3 设计时间
第15周（2011. 12 .5—11）

第二章 设计方案比较
2.1 取水构筑物形式的确定
由于取水地点河岸平缓、岸边水深不足。故采用河床式取水构筑物
2.2 取水头部形式的确定
取水头部的形式很多，常用的有喇叭口、蘑菇形、鱼形罩、箱式、桥墩式等。
由于取水地点水深较浅含沙量少，有一定的水草和青苔，所以选取箱式取水头部。头部迎水面作成尖角形用钢筋混凝土分两节预制，吊装下沉后，水下拼装。头部周围抛石，防止河床冲刷。
2.3管道形式的确定
按照进水管形式的不同，河床式取水构筑物有自流管取水、虹吸管取水、水泵直接取水和桥墩式取水等类型。
本设计选用自流管取水。适用条件：河床较稳定、河岸平坦、主流距离河岸较远、河岸水深较浅且岸边水质较差，自流管埋深不大或者在河岸开挖隧道以敷设自流管等情况下从河中取水。
2.4 集水井形式的确定
集水井和取水泵站可以合建，也可以分建。分建时集水井的平面形式可为圆形、矩形、椭圆形等。
圆形集水井结构合理，水流阻力小，便于沉井施工，但不便于布置设备；矩形集水井安装滤网、吸水管、分格及布置水泵和管线较为方便，但造价较高。通常当集水井深度不大，可用大开槽施工时，采用矩形集水井，否则用圆形。综上所述，选用矩形集水井。

第三章 设计资料
3.1河流自然条件
1、河流水位:
最高水位为 35.00 m，最低水位为 20.30 m (保证率P=97%)。
2、河流的流量:
最大流量为 26000 m3/s；最小流量为 335 m3/s。
3、河流的流速:
最大流速为 2.45 m/s；最小流速为 0.5 m/s
4、河流的含砂量及漂浮物：
最大含砂量 0.45 kg/ m3；最小含砂量 0.0013 kg/ m3。
有一定数量的水草和青苔，无冰絮。
5、河流主流及河床情况
河流近岸坡度较缓，主流离岸约50—100m，主流最小水深3.8—40m岸边土质较好，有一定的承载力，满足使用要求。
3.2地区气象资料
最低气温：－10℃，最高气温：39℃，最大冰冻深度15㎝。
3.3工程要求
净水处理厂供水量为 34 万m3/d，供生活饮用和生产需要，水厂自用水量按5%考虑。

第四章 设计计算
因河流河岸较缓，主流远离岸边，宜采用固定式河床取水构筑物。河心处用箱式取水头部，经自流管流入集水井，再经格栅、格网裁留杂质后，用离心泵送出。
4.1 取水头部的计算
A. 设计水量
Q=34000×1.05=36750m³/d=0.413m³/s
B．从取水头部设计计算
取水头部水平剖面取为菱形，整体为箱式α角取90，侧面进水。
1．格栅计算
(1)进水流速：v0＝0.4m/s
(2)栅条厚度：s＝10mm，断面为扁钢形
(3)栅条净距：b＝50mm。
(4)阻塞系数：K2＝0.75；
(5)面积减少系数：
K1===0.83
(6)进水口面积：
F。===1.65㎡
(7)进水口数量选用4个，每个面积为：
F===0.413㎡
格栅尺寸选用给水排水标准图集90s321-3,每个进水口尺寸为B1×Hl＝
700mm×700mm，格栅外形尺寸B×H＝800mm×800mm。
4．2取水头部构造尺寸
(1)最小淹没水深: =1.25m,与河流通行船只吃水深度有关；
(2)进水口下缘距河底：＝1.50m，为避免泥砂进入取水头部；
(3)进水箱体理深：＝1.40m，与该处河流冲刷程度有关，
(4)箱体处最低水位水深不得小于3.8m。
(5)箱体设计尺寸如下图1、2。

图1 取水头部剖面图

图2 取水头部剖面图

4.3 自流管的计算
自流管设计为两条，每条设计流量为
q自＝＝0.207m³/s
初选自流管流速：＝0.7m/s
初步计算直径为：===0.61m
按公称直径，选择自流管直径D自＝0.6m。
自流管实际流速为：
v自===0.73m/s
自流管损失按hw＝hf+hj，计算，其中：
hf=il=0.00119×80=0.092m
hj=∑
各局部阻力系数值为：喇叭口￡1=0.1，焊接弯头￡2=1.01,蝶阀￡3=0.2，出口￡4=1.0，局部阻力损失为：
hj=∑＝（0.1+1.01+0.2+1.0）×=0.0344m
则管道总损失为：
hw＝hf+hj＝0.0952+0.034＝0.1296m
考虑日后因淤积等原因造成管道阻力增大，为避免因此造成流量降低，则管道总水头损失采用0.20m。
当-根自流管故障时，另-根应能通过设计流量的70％，即：Q′0.7Q=0.7×0.413=0.29m3/s。此时管中流速为：
vs===1.03m/s
故障时产生的损失为：
=+
＝.l=0．00226×80＝0.181m
= =（0.1+ 1.01+0.2+1.0）×=0.11m
= +＝0.181+0.11＝O.291m
考虑阻力增加因素，采用＝0.32m
4.4 集水井设计
1．格网计算
采用平板格网
(1)过网流速：v1=0.3m/s
(2)网眼尺寸：5×5mm
(3)网丝直径：d＝1mm
(4)格网面积减少系数：K1 = ==0.735
(5)格网阻塞系数：K2=0.5
(6)水流收缩系数：￡=0.7
(7)格网面积：
F1= ==5.35m2
选用给水排水标准图集90S321-6，格网进水口尺寸为B1×H1＝1900mm×1500mm, 选用两个，外形尺寸为B×H=2000mm×1600mm，总面积为2.85×2=5.7㎡ ，满足设计要求。
2．集水间平面尺寸
集水间分为两格，两格间设连通管并装阀门，集水间平面尺寸如图6-13
3．集水间的标高计算
(1)顶面标高；
当采用非淹没式时，集水井顶面标高＝1％洪水位+0.5+浪高
H。＝35.00+0.5+0.25＝35.75m
2）进水间最低动水位：
97％枯水位-取水头部到进水间的管流损失-格栅损失
=20.30-0.20-0.10=20.00m
(3)吸水间最低动水位：
进水间最低动水位标高-进水间到吸水间的平板格网头损失=20.00-0.2=19.80m。
(4)集水间底部标高：
平板格网净高为1.60m，其上缘应淹没在吸水间动水位以下，取为0.1m；其下缘应高出底面，取0.2m，则集水间底面标高为；
19.80-O.1-1.60-0.2＝17.90m
(5)集水间深度：
顶部标高-底面标高＝35.75-17.90＝17.85m
(6)集水间深度校核：
当自流管用-根管输送＝0.30m³／s，v＝1.03m／s时，水头损失为=0.32，此时吸间最低水位为：
20.30-0.1-0.32-0.2＝19.68m
吸水间水深为；19.68-17.90＝1.78m，可满足水泵吸水要求
集水间设计尺寸如下图3、4

图3 集水间平面图
图4 集水间剖面图

4. 格网起吊设备的计算
1．平板格网起吊重量
W＝(G+pfF)k
W：平板格网的起吊重量，kN；
G：平板格网与钢缆的重量，G＝1.47kN
P: 平板格网两侧水位差产生的压强
P＝1.96kPa
f：格网与导轨问的摩擦系数，f=0.44
F:每个格网的面积，F＝2.85㎡；
-安全系数，k＝1.5；
W＝(G+pfF)k
＝(1.47+1.96×O.44×2.85)X1.5
＝5.4kN
2．起吊设备选择与吊架高度计算
平板格网高1.60m，格网吊环高0.25m，电动葫芦吊钩至工字梁下缘最小距离为0.78m，格网吊至平台以上的距离取0.2m，操作平台标高为35.75m，则起吊架工字钢下缘
的标高应为：
35.75+0.2+1.60+0.25+0.78＝38.58m
格网起吊高度=起吊架工字梁下缘的标高-电动葫芦吊钩至工字梁下缘最小距离-集水间底部标高-平板格网下缘与集水间底部高差-平板格网高-平板格网调环高=38.58-0.78-17.90-0.2-1.6-0.25=17.85
选用CD1或MD1-24D型电动葫芦，起吊重量为2000kN，起吊最大高度为24m。
5．排泥冲洗设备
因河水含砂量不大，故只设冲洗给水栓,不设排泥设备，定期放空人工挖泥。

结束语
本周是我们的第一次课程设计，由于对设计过程的不熟悉以及准备的不足，给了我们很多的的教训以及额外的知识。在本周的设计中我们要求设计出整套的取水构筑物，并画出总图及取水头部、集水间的详图，包括平面图和剖面图。这次设计让我掌握了设计取水构筑物的一些潜在的原则，了解一些具体尺寸的确定方法，学会如何灵活运用我们所学的知识。
通过这次课程设计，我了解和熟悉了许多关于给水排水的知识，也学会了许多设计方面的常识，更增加了我对学习专业知识的浓厚兴趣。提高了我们的CAD制图能力。在以后的学习过程中，我会更加努力的学习课本上的知识，并多多联系实践，为以后的发展打下坚实的基础。