水资源课程设计

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目录HYPERLINK第1章绪论 1HYPERLINK1.1设计目的 1HYPERLINK1.2设计任务 1HYPERLINK1.3设计要求 1HYPERLINK第2章计算说明 2HYPERLINK2.1基本资料 2HYPERLINK2.2构筑物类型确定 2HYPERLINK2.2.1构筑物分为以下形式 2HYPERLINK2.2.2取水头部形式的确定 3HYPERLINK2.2.3进水管形式的确定 3HYPERLINK2.2.4集水井形式的确定 3HYPERLINK第3章设计计算 4HYPERLINK3.1取水头部设计 4HYPERLINK3.2自流管设计计算 6HYPERLINK3.3集水井设计 7HYPERLINK第4章结论 11参考文献………………………….12 第1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。2、使学生能通过设计掌握地表水取水构筑物的基本计算方法。3、使我们在设计、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的训练。1.2设计任务市一取水构筑物的扩大初步设计1.3设计要求1.自觉遵守纪律，不迟到、不早退。2.设计计算说明书：字迹工整，干净整齐；设计思路清晰，内容充实，原理正确，方案合理，内容表述准确；计算有公式，公式有说明、出处；3.图纸：设计方案合理，线条层次分明，图面整洁，尺寸标注整齐统一；要达到扩初设计施工图的要求。

第2章计算说明2.1基本资料1、河流自然条件：(1)河流水位:最高水位为36.60m，(频率P=1%)；最低水位为21.50m(保证率P=97%)。(2)河流的流量:最大流量为27500m/s；最小流量为330m/s。(3)河流的流速最大流速为2.5m/s；最小流速为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82m，主流最小水深3.8m。岸边土质较好，有一定的承载力，满足使用要求。2、地区气象资料：最低气温：-7℃，最高气温：36℃，最大冰冻深度10cm。3、工程要求净水处理厂供水量为6.68万m/d，供生活饮用和生产需要。2.2构筑物类型确定2.2.1构筑物分为以下形式：1、固定取水构筑物①岸边式取水构筑物适用条件：河岸较陡，主流靠近河岸，岸边有一定的取水深度，水位变化幅度不太大，水质及地质条件较好。②河床式取水构筑物适用条件：河岸较平缓，主流离岸较远，岸边缺乏必要的取水深度或水质不好时。2、活动式取水构筑物①缆车式取水构筑物适用条件：河流水位变幅为10-35m、涨落速度小于2m/h.②浮船式取水构筑物适用条件：河流水位变幅为10-40m或更大，涨落速度小于2m/h.因河床稳定，河岸较平坦，岸边水深不够，宜采用河床取水构筑物。2.2.2取水头部形式的确定按照取水头部形式的不同，可分为管式取水头部、蘑菇式取水头部、鱼形罩式取水头部、箱式取水头部等类型。因本地水深较小、含沙量小、冬季有潜冰，故本设计选用箱式取水头部。2.2.3进水管形式的确定进水管有自流管和虹吸管两种自流管适用条件：自流管埋深不大或者在河岸开挖时采用。虹吸管适用条件：河滩宽阔、河岸高、自流管埋深很大或河岸为坚硬岩石以及管道需穿越防洪堤时采用。因本地区符合自流管试用条件，且自流管式比虹吸管式工作的可靠性强，故本设计采用自流管式。2.2.4集水井形式的确定集水井和取水泵站可以和建，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3章设计计算3.1取水头部设计取水头部平面为菱形，锥角宜取60°--90°，这样水力条件较好；矩形取水头部的水力条件稍差。本设计取水头部整体为箱式，α角取90°，侧面进水。设计水量：Q=66800×1.08=72144m³/d=0.835m³/s格栅计算格栅是用来拦截水中粗大的漂浮物及鱼类等。进水流速：v1＝0.35m/s（本地有较大发展空间）栅条厚度：s＝10mm栅条净距：b＝60mm（一般采用30到120mm）阻塞系数：K1＝0.75；面积减少系数：K2===0.857格栅面积：F1===3.71㎡进水口数量选用4个，每个面积为：===0.93㎡格栅尺寸选用给水排水标准图集90s321-1,每个进水口尺寸为B1×Hl＝1300mm×900mm，格栅外形尺寸B×H＝1400mm×1000mm。（2）取水头部构造尺寸最小淹没水深h=1.25m（根据航道要求最小淹没深度为1.2到1.25m取1.25m）进水口下缘距河底：h′＝1.15m，(为避免泥砂进入取水头部)；进水箱体理深：h″＝2.04m，(与该处河流冲刷程度有关)，箱体处最低水位水深不得小于3.8m。箱体设计如下图：图3-1取水头部平面图图3-2取水头部剖面图3.2自流管设计计算自流管设计两条，每条设计流量为：q自＝=＝0.418m³/s初选自流管流速：＝1.15m/s初步计算直径为：===0.68m按公称直径，选择自流管直径D自＝700mm。自流管实际流速为：===1.09m/s自流管损失按hw＝hf+hj计算，其中：hf=iL=0.00206×82=0.169m(查快速设计手册可得)hj=∑各局部阻力系数值为：喇叭口=0.1，焊接弯头=0.68，蝶阀=0.2，出口=1.0，局部阻力损失为：hj=∑＝（0.1+0.68+0.2+1.0）×=0.12m则管道总损失为：hw＝hf+hj＝0.169+0.12＝0.289m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0.29m。当一根自流管故障时，另一根应能通过设计流量的75％，即：Q′=0.75Q=0.75×0.835=0.626m3/s。此时管中流速为：===1.63m/s故障时产生的损失为：=+＝L=0.0045682=0.374m==（0.1+0.68+0.2+1.0）×=0.27m=+＝0.374+0.27＝O.644m考虑阻力增加因素，采用＝0.7m3.3集水井设计1．格网计算（1）格网设在进水间和吸水间之间，用以拦截水中细小的漂浮物。格网分为平板格网和旋转格网两种形式，此设计采用平板格网。（2）过网流速：=0.40m/s（一般采用0.3到0.5m/s）（3）网眼尺寸：6×6mm（一般采用5×5到10×10）（4）网丝直径：d＝1mm（一般采用1到2）（5）格网阻塞系数：K1=0.5（一般采用0.5）（6）格网面积减少系数：K2===0.735（7）水流收缩系数：=0.76（一般采用0.64到0.8）（8）格网面积：F1===7.47m2根据给水排水标准图集90S321-6，格网进水口尺寸为B1×H1＝1700×2100,采用四个，格网尺寸，B×H＝1800×2200。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，集水间平面尺寸计算如下：采用四台泵（三用一备）每台吸水管设计流量为：Q吸==0.278m³/s初选吸水管v吸=1.1m/s（吸水管流速一般为1.0到1.5m/s）

初选管径：D===0.57m，故选取管径D=600mmv吸==1.0m/s=1\*GB2⑴吸水管吸水喇叭口直径为：

D喇叭=(1.3~1.5)D=1.39D=1.39600=834mm(2)喇叭口井壁间净间距：

α吸1=0.85D喇叭=709mm（系数一般采用0.75到1.0）

(3)喇叭口净间距α吸2=1.6D喇叭=1334mm（系数一般采用1.5到2.0）(4)喇叭口的最小悬空高度h1=（0.6—0.8）D喇叭，且h1≥0.5m,取h1=0.75D喇叭=0.63m

(5)喇叭口的最小淹没深度h2=0.5—1.0m，取h2=0.7m。

(6)单个吸水间的长度L吸=α吸2+2α吸1+2D喇叭=1334+2×709+834×2=4420mm

格网出水至吸水喇叭口中心的流程长度L不小于吸水喇叭口直径D喇叭的3倍，取3.5倍。

(7)单个吸水间的宽度L吸=α吸1+0.5D喇叭+3.5D喇叭=709+0.5×834+3.5×834=4045mm。图3-3集水间平面图图3-4集水间剖面图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+浪高+0.5H＝36.6+0.25+0.5

H＝37.35m(2)进水间最低水位：97％枯水位-取水头部到进水间的管段水头损失-格栅损失=21.5-0.29-0.1=21.11m(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水头损失=21.11-0.2=20.91m。(4)集水间底部标高：吸水间最低动水位=20.91m，平板格网净高为2.2m，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:20.91-2.2-0.1-0.2＝18.41m(5)集水间深度：顶部标高-底面标高＝37.35-18.41＝18.94m(6)集水间深度校核：当自流管用一根管输送＝0.626m³/s，v＝1.63m/s时，水头损失为=0.7m，此时吸水间最低动水位为:21.5-0.7-0.1-0.2=20.5m吸水间最低水位差：20.5-18.41=2.09m，可满足水泵吸水要求。4.格网起吊设备的计算（1）．平板格网起吊重量W＝(G+pfF)kW：平板格网的起吊重量，kN；G：平板格网与钢缆的重量，G＝1.47kNp:平板格网两侧水位差产生的压强p＝1.96kPaf：格网与导轨问的摩擦系数，f=0.44F:每个格网的面积，F＝1.87㎡；K：安全系数，k＝1.5；W＝(G+pfF)k＝(1.47+1.96×O.44×1.87)×1.5＝8.61kN（2）．起吊设备选择与吊架高度计算平板格网高2.2m，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37.55m，则起吊架工字钢下缘的标高应为：37.55+0.2+2.2+0.25+0.78＝40.98m格网起吊高度为：37.55+0.2-(18.96+0.2)=18.59m选用CD11—24D或MD11—24D型电动葫芦，起吊重量为9.8kN，起吊最大高度为24m。

第4章结论本周我们需要设计取水构筑物，包括计算取水头部和集水间的各种数据，还有用CAD画取水构筑物的平面图和剖面图。这一周我真正的学到了很多东西。对于集水间和取水头部的设计要求有了进一步学习，知道了对于取水头部和集水间该怎么去设计，以及其要求是