《城市供水及泵站布局工艺优化设计》21000字论文

城市供水及泵站布局工艺优化设计摘要本设计是荆门市东宝区杨溪铺镇给水设计，设计内容包含荆门市东宝区杨溪铺镇取水工程的设计、净水厂设计、泵房的设计、输配水管网的计算和平差等方面。根据荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂水量变化较小，所需要的处理设施既要处理效果好并且还要损失小的，同时在后期维修与管理等方面要尽可能方便。所以荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂设计工艺为：水源→取水泵站→管式静态混合器→机械絮凝池→斜管沉淀池→V型滤池→消毒→清水池→二泵站→城市管网。参观有关净水厂经验后选用碱式氯化铝作为混凝剂，经过处理后的水质要求能够满足生活饮用水标准。水厂设置于东宝区杨溪铺镇东北方向，占地4200m2，高程1060.00m，厂区内的道路两旁和建筑物周边种植花草并栽种树木，努力创建一个空气清新、环境优美的净水厂。关键词：净水厂设计；管网；V型滤池；絮凝池；沉淀池目录TOC\o"1-3"\h\u30503前言 引言为了更好的提升人们的生活水平，为了创建良好的对外投资环境，加速推进荆门市东宝区杨溪铺镇经济建设，为了减少居民和工厂对地下水的开采，并逐步规范使用地下水，实现保护地下水的目的，现在为整个荆门市东宝区杨溪铺镇采用统一供水，水源选用距离荆门市东宝区杨溪铺镇较近的河水，每天需要从河流取水17.85万吨原水供给荆门市东宝区杨溪铺镇净水厂处理，经过荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂处理过后的水符合国家水质标准后提供给各个用水户，采用统一供水后可以基本解决地下水滥用情况，并且为城市建设提供保障。本次设计以城市基础资料和规划总图为设计依据，要求学生做到独立完成给水工程设计。通过本次毕业设计，可以锻炼学生综合运用所学知识的能力，能够更好的培养学生，在整个设计过程中使学生受到工程训练，以及在查阅中外文献、资料收集及调查研究、应用计算机进行设计、绘制图纸等方面的能力得到进一步提高；使学生具有初步进行给水工程规划与设计的能力，为将来从事实际工作打下良好的基础。第一章设计任务1.1原始资料1、城市平面图：比例见图纸。2、荆门市东宝区杨溪铺镇人口总数：50000人。3、荆门市东宝区杨溪铺镇房屋的平均层数：6层。4、杨溪铺镇主要工业企业:(1)工业企业位置在平面CAD图中标出,其具体用水量情况见表1-1工业企业用水量。表1-1杨溪铺镇主要工业企业用水量工厂名称用水量（m3/d）用水时间备注A厂3000全天均匀使用水质与生活饮用水相同，水压无特殊要求。B厂3500全天均匀使用5、城市自然概况：城市土壤种类为粘土；地下水位深度-4.0米；冰冻线深度1.2米；年降水量550毫米；城市最高温度35℃，最低温度-23.4℃；(赵梵志,陈瑾萱,2022)6、给水水源：(1)流量：最大流量210m3/s；97%保证率的枯水期流量60m3/s；多年平均流量90m3/s；流速：1.3~2.0m/s；(2)最高水位-1.0米；常水位-5.0米，最低水位（97%）-7.0米；最低水位时河宽85米；冰的最大厚度1.0米；(3)该河流为不通航河流。7、杨溪铺镇周边水源的水样分析结果：见表2-2水源水质分析结果。表2-2水源水质分析结果编号名称单位分析结果1水的臭和味——微量2浑浊度最高mg/L2000最低1003色度度204总硬度mg/L3005pH值——7.16碱度mg/L707溶解性固体mg/L6508硝酸盐mgN/L159耗氧量mg/L310细菌总数枚/毫升1000011大肠菌群枚/毫升10001.2毕业设计内容1、输水管及给水管网设计2、取水构筑物的工艺设计3、净水厂处理工艺设计4、二泵站设计第二章供水规模预测2.1设计水量预测2.1.1综合生活用水量预测综合生活用水量的预测包含对城市居民日常生活用水和公共建筑及设施两部分预测，城市居民生活用水预测包括城市中居民的饮用、烹饪、洗浴等日常生活用水的预测，但是综合生活用水预测不包括对城市道路、绿地的浇洒用水和市政用水等(周凯文,孙紫薇,2023)。依据荆门市东宝区杨溪铺镇城市总体规划和实际情况，并参照内蒙古自治区内城市的设计用水标准综合考虑，从这些结果可以推测出杨溪铺镇人口总数为5万人，从中得以观察到本次设计为全面供水；由此确定荆门市东宝区杨溪铺镇综合生活用水定额为200（L/人·d）(张云飞,刘思彤,2021)。最高日综合生活用水量Q1： Q1=f=100%✕200✕50000÷1000=m3/d=1.1✕105m3/d （2-1）2.1.2工业需水量预测工场需水量包括工厂的生产用水量和工作人员的生活用水量，具体信息由下表2-1工厂用水量可知。表2-1杨溪铺镇主要工厂用水量工厂名称用水量（m3/d）用水时间备注A厂3000全天均匀使用水质与生活饮用水相同，水压无特殊要求。B厂3500全天均匀使用由于荆门市东宝区杨溪铺镇主要的A、B两个工厂水质要求和城市居民的生活饮用水标准相同，同时对水压也没有特殊要求，所以无需单独供水。由此可知杨溪铺镇A、B两个工厂生产总用水量Q2=3000+3500=6500m3/d2.1.3浇洒道路和绿地用水量（1）浇洒用水量标准荆门市东宝区杨溪铺镇浇洒道路用水浇洒道路用水可按照浇洒面积以2.5L/m2·d进行计算，浇洒绿地用水可按照浇洒面积以2.0L/m2·d进行计算。（2）浇洒面积的确定根据荆门市东宝区杨溪铺镇的CAD平面图可知城市道路面积约占城市建设面积的14.0%，则城市道路面积为44000000✕14%=6.16✕106m2，其中需要浇洒城市道路用地面积为3.5✕106m2，从这些结果可以推测出城市绿地面积约占城市建设面积的8.0%，城市绿地用地面积44000000✕8%=3.52✕106m2，从中得以观察到其中需要浇洒的城市绿地面积为2.0✕106m2(林浩宇,陈梓萱,2020)。浇洒总用水量计算浇洒道路和绿地用水量Q3： Q3= （2-2）=（2.5✕3500000÷1000）+（2✕2000000÷1000）=8750+4000=12750m3/d=1.275✕104m3/d2.1.5管网漏损水量管网漏损率的大小与所需要供水的规模没有关系，只与供水管网的管材、管径、长度、压力和施工等有关，因此荆门市东宝区杨溪铺镇配水管网的漏损水量取最高日用水量的10%计算(罗文昊,高雅婷,2021)。管网漏损水量为Q4： Q4=10%✕（Q1+Q2+Q3）=10%✕（110000+6500+12750）=12925m3/d （2-3）2.1.6未预见用水量未预见用水量是考虑难以预见的突发状况而保留的水量，荆门市东宝区杨溪铺镇按照最高日用水量的10%计算。未预见用水量为Q5： Q5=10%✕（Q1+Q2+Q3+Q4）=10%✕（110000+6500+12750+12925）=27142.5m3/d （2-4）2.1.7城镇供水总量Q6=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=110000+6500+12750+12925+27142.5=169317.5m3/d所以荆门市东宝区杨溪铺镇供水规模定为170000m3/d=1.7✕105m3/d2.1.8消防用水量荆门市东宝区杨溪铺镇现有人口5万人，根据设计规范预测同时间内发生火灾次数为3次，每次灭火用水为85L/s，按照当前背景火灾延续时间为2h，补充消防水时间为24h，则消防用水量为3672m3/d。从中可以分析出消防用水量平时储存在水量调节构筑物中。表2-2城市同一时间内的火灾发生次数和一次所需的灭火用水量人口N（万人）同一时间发生火灾次数一次灭火用水量（L/s）50.0<N≪60.0385综合整理荆门市东宝区杨溪铺镇用水量预测计算，根据实际情况并结合现行规范要求计算出各个用水量构成的数据，整理出下表2-3预测水量总览表(梁俊杰,郭婧琪,2019)。表2-3预测水量总览表设计年份2021年用水构成类别项目数据备注说明1、综合生活用水量预测值（m3/d）城市现居确定的人口规模（人）50000荆门市东宝区杨溪铺镇现居人口为5万人供水工程设计普及率（%）100%本设计采用值供水工程的综合生活用水定额最高日《室外给水设计规范》L/（cap/d）200GB50013－2006版规定注：现行《室外给水设计规范》GB50013-2006的规定：Ⅱ型中等城市指城区常住人口50万以上100万以下的城市“最高日”综合生活用水定额：Ⅱ型中等城市130~240L/人·d“平均日”综合生活用水定额：Ⅱ型中等城市80~160L/人·d城镇综合生活用水量预测值（m3/d）1100002、工业生产用水量预测值（m3/d）工业用水量（m3/d）65003、浇洒道路用水量预测值（m3/d）浇洒道路用水定额L/m2·d2.5道路的面积m23500000浇洒道路用水量（m3/d）87504、浇洒绿地用水量预测值（m3/d）浇洒绿地用水定额L/m2·d2.0绿地的面积m22000000浇洒绿地用水量（m3/d）40005、管网漏损水量（m3/d）管网漏损水量（m3/d）129251－5项合计的10%6、未预见用水量（m3/d）未预见用水量（m3/d）27142.51－6项合计的10%7、荆门市东宝区杨溪铺镇供水规模（m3/d）预测城镇供水总量合计（m3/d）1700001－6项合计

第三章城市管网设计计算3.1给水系统供水方式的选择荆门市东宝区杨溪铺镇城市居民生活住宅与工厂都集中在在一个区域，没有分散的用水点，所需要的供水区域内所有用户对于水质的要求相同，所有需要水的用户对水压没有特殊要求，同时荆门市东宝区杨溪铺镇东侧有一个水量充沛、水质好的且离城市很近的水源，根据上述情况，所以荆门市东宝区杨溪铺镇的供水方式选用统一供水的形式进行供水(陆思远,何雨欣,2022)。3.2城市管网定线方案荆门市东宝区杨溪铺镇居民居住和两个工厂都集中于同一个区域且没有分散，为了减少造价费用和保证整个城市的供水安全，在此特定条件下当有管段发生事故时，依然能保证对荆门市东宝区杨溪铺镇居民和工厂的用水保障，所以考虑对整个城市配水管网设计成环状式，同时该区域整体西面和北面高，所以考虑将水厂设置于西北角，可以利用地形进行管网输配水，从中得以观察到水源河流的流向为自北向南，将环式管网的干管设置为自北向南(蒋志豪,谢婉婷,2023)。从中可以分析出整个城市的供水管道全部布置于地下，城市及水厂选址的地方都适合铺设管道，水厂建设于城市东北方向，有专门的的地方建设水厂，所以不会占用公共设施及农田用地等。管网定线方案见下图3-1荆门市东宝区杨溪铺镇环状管网定线方案(蔡嘉伟,赵雅琳,2020)。图3-1荆门市东宝区杨溪铺镇环状管网定线方案3.2管网平差3.2.1管网平差计算东宝区杨溪铺镇预测需要水量为1967.600L/s，水源点设置于JS19，该城市楼层均为6层，所以自由水头设置为28m。在此框架范围内计算依据见表3-1管网平差计算，3-2节点参数，3-3管道参数(余天俊,孙梦琪,2021)。对于设计的合理性，本文将通过其最终成效来加以证明，并融合实际应用范例、专家评判及长期跟踪评价数据等多层面信息，进行全方位验证。文章将详细阐述设计在解决具体问题中的表现与成果，通过对比不同情境下的应用效果，来评估其有效性及可行性。同时，本文也将结合专家评判意见与长期跟踪数据，对设计的持续优化提出有益建议，旨在为相关领域的发展贡献更为科学和可信的参考。表3-1杨溪铺镇管网平差计算平差计算依据和结果平差类型反算水源压力2、计算公式柯尔－勃洛克公式1.0/λ^0.5=-2.0*lg[k/(3.7*D)+2.5/(Re*λ^0.5)]Re=V*D/ν计算温度：10℃ν=0.0000013、局部损失系数：1.204、水源点水泵参数:无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)JS19-1967.6001094.358最大管径(mm):1200.00最小管径(mm):200.00最大流速(m/s):1.124最小流速(m/s):0.044水压最低点JS15压力(m):1084.63自由水头最低点JS14自由水头(m):28.00表3-2节点参数平差计算节点参数节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)JS190.1341056.5501092.85036.300JS2174.7671045.5101091.16545.655JS391.5031027.1601091.71964.559JS4138.2061041.5001093.54352.043JS5165.2991029.9601089.34659.386JS681.6541019.5501087.89468.344JS7151.7301031.5501091.12659.576JS874.6171020.8601088.92068.060JS9169.6471030.3801091.70761.327JS1085.5481022.1001089.51067.410JS1186.7631021.8301089.61567.785JS12111.2091046.5101093.11046.600JS13159.8421047.6601092.53944.879JS1496.8331065.8001093.80028.000JS1546.4261018.8501084.62965.779JS1693.9911024.7701087.32662.556JS1799.3161032.6101089.30956.699JS1850.1151044.4001090.51946.119JS19-1967.6001060.0501094.35834.308表3-3杨溪铺镇管道参数平差计算管道参数管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)JS1-JS26001045.357293.9720.9901.6111.684JS1-JS14800651.259590.9141.1241.4590.950JS1-JS185001146.807206.8080.9972.0322.331JS2-JS5500883.804208.1581.0032.0581.819JS2-JS13400644.829118.3260.8882.1301.373JS2-JS172501196.11329.3730.5581.5521.856JS3-JS45001111.068185.1410.8921.6421.824JS3-JS9300987.4263.3370.0440.0120.012JS3-JS11350861.90190.3010.8772.4422.105JS4-JS12800573.589419.8390.7990.7550.433JS4-JS1910001103.296743.1860.9080.7390.815JS5-JS6350849.91074.9810.7291.7091.453JS5-JS7300667.87263.2760.8332.6641.779JS5-JS162501164.27231.1540.5911.7362.021JS6-JS8250669.40329.1860.5541.5331.026JS6-JS152001153.69922.5130.6632.8303.265JS7-JS8350851.70193.1000.9052.5902.205JS7-JS9250847.45019.0550.3620.6870.582JS7-JS13600906.130289.0520.9731.5601.413JS8-JS10200846.48310.7030.3150.6970.590JS9-JS10350855.39992.7120.9012.5692.197JS9-JS12600969.385278.0770.9361.4471.403JS10-JS112001133.6453.5380.1040.0920.105JS12-JS13300856.03830.5530.4020.6680.572JS13-JS148001041.133536.6671.0211.2111.261JS14-JS191200722.1361224.4141.0410.7730.558JS15-JS16200849.32323.9130.7043.1752.697JS16-JS17350877.33286.7500.8432.2611.983JS17-JS185001015.369156.6930.7551.1921.2103.2.2事故校核设计当JS4-JS19和JS13-JS14两根较粗管段发生事故时，检修期间时的管网供水量减少，自由水头为28m(程浩宇,李欣怡,2019)。从中得以观察到通过计算可得此时管网供水流量是1377.320L/s，从这些结果可以推测出与最高时设计流量的比值为71%，满足城镇供水要求。计算依据见表3-4事故校核结果，3-5节点参数，3-6管道参数(丁俊杰,陈思涵,2022)。表3-4事故校核结果平差计算依据和结果平差类型事故校核2、计算公式柯尔－勃洛克公式1.0/λ^0.5=-2.0*lg[k/(3.7*D)+2.5/(Re*λ^0.5)]Re=V*D/ν计算温度：10℃ν=0.0000013、局部损失系数：1.204、水源点水泵参数:无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)JS19-1377.3201147.077最大管径(mm):1200.00最小管径(mm):200.00最大流速(m/s):3.514最小流速(m/s):0.055水压最低点JS11压力(m):1073.39自由水头最低点JS12自由水头(m):28.00表3-5节点参数平差计算节点参数节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)JS163.0941056.5501141.88285.332JS2122.3371045.5101126.15780.647JS364.0521027.1601074.00846.848JS496.7441041.5001074.42232.922JS5115.7091029.9601120.07690.116JS657.1581019.5501115.27395.723JS7106.2111031.5501105.76374.213JS852.2321020.8601105.29584.435JS9118.7531030.3801074.51744.137JS1059.8841022.1001074.55852.458JS1160.7341021.8301073.38951.559JS1277.8461046.5101074.51028.000JS13111.8891047.6601106.00058.340JS1467.7831065.8001146.37680.576JS1532.4981018.8501116.38997.539JS1665.7941024.7701125.605100.835JS1769.5211032.6101132.39099.780JS1835.0811044.4001136.32591.925JS19-1377.3201060.0501147.07787.027表3-6管道参数平差计算管道参数管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)JS1-JS26001045.357922.8013.10615.04315.725JS1-JS14800651.2591309.5372.4926.8994.493JS1-JS185001146.807323.6431.5604.8465.557JS2-JS5500883.804387.3051.8676.8816.081JS2-JS13400644.829468.4543.51431.26020.157JS2-JS172501196.11355.2951.0505.2116.233JS3-JS45001111.06884.9700.4090.3720.414JS3-JS9300987.42626.6170.3500.5160.509JS3-JS11350861.90147.5350.4620.7190.619JS4-JS12800573.589181.7140.3460.1540.088JS5-JS6350849.910139.3661.3545.6514.803JS5-JS7300667.872184.9262.43421.43014.313JS5-JS162501164.27252.6961.0004.7495.529JS6-JS8250669.40394.9661.80314.9079.978JS6-JS152001153.69912.7580.3750.9681.116JS7-JS8350851.70141.2480.4010.5500.468JS7-JS9250847.450150.6802.86036.87031.246JS7-JS13600906.130113.2130.3810.2610.237JS8-JS10200846.48383.9822.47236.31130.737JS9-JS10350855.39910.8990.1060.0470.041JS9-JS12600969.38516.2090.0550.0070.007JS10-JS112001133.64513.1990.3881.0311.169JS12-JS13300856.038243.3523.20336.78631.490JS14-JS191200722.1361377.3201.1710.9710.701JS15-JS16200849.32345.2561.33210.8519.216JS16-JS17350877.332163.7461.5917.7346.785JS17-JS185001015.369288.5621.3913.8753.9353.2.3消防校核荆门市东宝区杨溪铺镇选取JS3、JS14、JS15三个位置为消防发生点，每次消防用水量85L/s，从中可以分析出管网总流量是最高时用水量加上消防用水量后水量为2222.600L/s(郑思远,魏雨菲,2023)。从这些结果可以推测出消防校核时自由水头设置为10m。在这种环境作用下计算依据见表3-7消防校核计算依据和结果，3-8节点参数、3-9管道参数。表3-7消防校核计算依据和结果平差计算依据和结果平差类型消防校核2、计算公式柯尔－勃洛克公式1.0/λ^0.5=-2.0*lg[k/(3.7*D)+2.5/(Re*λ^0.5)]Re=V*D/ν计算温度：10℃ν=0.0000013、局部损失系数：1.204、水源点水泵参数:无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)JS19-2222.6001076.517最大管径(mm):1200.00最小管径(mm):200.00最大流速(m/s):2.054最小流速(m/s):0.025水压最低点JS15压力(m):1044.98自由水头最低点JS14自由水头(m):10.00表3-8荆门市东宝区杨溪铺镇节点参数平差计算节点参数节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)JS190.1341056.5501074.68718.137JS2174.7671045.5101072.73527.225JS3176.5031027.1601072.64445.484JS4138.2061041.5001075.51034.010JS5165.2991029.9601070.39440.434JS681.6541019.5501067.84048.290JS7151.7301031.5501072.73941.189JS874.6171020.8601069.96249.102JS9169.6471030.3801073.22342.843JS1085.5481022.1001070.74048.640JS1186.7631021.8301070.73248.902JS12111.2091046.5101074.99928.489JS13159.8421047.6601074.38126.721JS14181.8331065.8001075.80010.000JS15131.4261018.8501044.98226.132JS1693.9911024.7701066.42741.657JS1799.3161032.6101070.10137.491JS1850.1151044.4001071.73927.339JS19-2222.6001060.0501076.51716.467表3-9荆门市东宝区杨溪铺镇管道参数平差计算管道参数管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)JS1-JS26001045.357317.2911.0681.8671.952JS1-JS14800651.259640.9781.2201.7091.113JS1-JS185001146.807233.5531.1262.5712.948JS2-JS5500883.804237.1921.1432.6492.341JS2-JS13400644.829129.9710.9752.5521.646JS2-JS172501196.11335.3030.6702.2022.634JS3-JS45001111.068233.9291.1272.5792.865JS3-JS9300987.42628.5000.3750.5860.579JS3-JS11350861.90185.9260.8352.2191.913JS4-JS12800573.589457.2780.8700.8900.510JS4-JS1910001103.296829.4131.0130.9131.007JS5-JS6350849.910100.5870.9773.0062.555JS5-JS7300667.87273.0400.9613.5112.345JS5-JS162501164.27244.3460.8423.4073.967JS6-JS8250669.40342.7130.8113.1712.123JS6-JS152001153.69961.6461.81419.81222.857JS7-JS8350851.701104.9201.0193.2602.777JS7-JS9250847.45017.2710.3280.5710.484JS7-JS13600906.130312.4181.0521.8121.642JS8-JS10200846.48312.4100.3650.9190.778JS9-JS10350855.39998.7950.9602.9032.483JS9-JS12600969.385314.2131.0581.8321.776JS10-JS112001133.6450.8370.0250.0070.008JS12-JS13300856.03831.8550.4190.7220.618JS13-JS148001041.133570.3761.0851.3631.419JS14-JS191200722.1361393.1871.1840.9930.717JS15-JS16200849.32369.7802.05425.24921.445JS16-JS17350877.332119.4251.1604.1883.674JS17-JS185001015.369183.4380.8841.6131.638第四章净水厂设计计算4.1净水厂设计方案选择4.1.1水源水质分析荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂的水源为河水，平常时水的浊度低，洪水时水的浊度较高，色度低，含盐量及硬度都不太大，在此背景下考虑问题细菌和大肠菌群含量较高，水的臭和味很低(马天宇,张婉清,2020)。4.1.2初步确定方案根据对荆门市东宝区杨溪铺镇水源水质的分析需要对水的浊度、色度、含盐量、细菌和大肠菌群进行处理(黄嘉豪,李梦洁,2021)。所以净水厂的工艺流程选择为：水源→混凝沉淀→过滤→消毒4.2净水厂构筑物方案的确定4.2.1净水厂构筑物对比混合器选用从这些结果可以推测出根据荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂规模初步要选用一个混合效果好，并且尽量不需要添加额外的附属设备的混合器，从中得以观察到所以混合器初步定为管式静态混合器和机械混合。两种混合方式比较如下表4-1对比混合器优缺点及适用条件(张浩然,刘雅琪,2019)。表4-1对比混合器优缺点及适用条件方式优缺点适用条件管式静态混合器优点：构筑物结构简单，后期维修与管理方面比较简单；不需要额外的建设土建构筑物；混合效果比其他的构筑物混合效果好；不需外加动力设备。缺点：构筑物内水的流速影响混合效果；构筑物的水头损失和其他相比较大；混合器构造复杂。适合建在水量变化不大的各种规模水厂机械混合优点：混合效果好；构筑物的水头损失小；混合效果与水量的大小没有关系。缺点：需要消耗动能；后期的管理和维修比较麻烦。适用各种规模的水厂由上述两种混合器的优缺点及适用条件的对比并且根据荆门市东宝区杨溪铺镇净水厂设计水量变化较小，按照当前背景同时在同等混合器中管式静态混合器混合效果最好、后期的维修与管理最为简单，所以本净水厂选用管式静态混合器(陈嘉宇,王秀婷,2022)。上述发现与本研究构建的理论框架紧密相符，这在一定程度上验证了本研究路径的正确性和价值。该理论框架为整个研究提供了坚实的理论基础，而结论与其的一致性不仅彰显了研究方法的精确性，也证明了研究预设在实际应用中的有效性。通过对相关数据的细致收集和深入分析，本研究在特定领域内提出了新颖的看法，为同行学者及实践工作者提供了有益的参考和启示。此外，结论的稳健性得益于科学的研究规划和严格的研究处理步骤，对后续研究具有一定的参考价值。絮凝池方案比较根据荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂规模初步要选用一个絮凝效果好，水头损失小的絮凝池，从这些结果可以推测出所以絮凝池初步定为隔板絮凝池和机械絮凝池两种。两种絮凝方式比较如下表4-2絮凝池优缺点及适用条件(赵志远,徐思涵,2023)。表4-2絮凝池优缺点及适用条件形式优缺点适用条件隔板絮凝池往复式优点：絮凝成效好；构筑物结构简单；施工建设比较方便。缺点：絮凝时间过长；水头损失较大；在转折处絮粒非常容易破碎；出水流量不容易分配均匀。水量大于30000m3/d的净水厂；水量变动小回转式优点：絮凝效果较好；水头损失较小；构筑物结构简单，后期管理时比较方便。缺点：出水流量不易分配均匀水量大于30000m3/d的净水厂；水量变动小；适用于旧池改建和扩建。机械絮凝池优点：机械絮凝池的絮凝效果好；水头损失比较小；可以适应水质和水量的变化。缺点：从中得以观察到需要机械设备并且需要维修。大小水量均适用，并适用水量变化较大的净水厂。从中可以分析出隔板絮凝池絮凝时间过长，并且絮粒在隔板转折处非常容易破碎，出水流量不容易分配均匀。在此特定条件下所以荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂的絮凝池选用机械絮凝池(王俊杰,孙雅琳,2020)。（3）沉淀池方案比较根据荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂规模初步要选用一个沉淀效率高，建设尽量方便，所以沉淀池初步定平流沉淀池和斜管（板）沉淀池两种。在这种情况影响下两种沉淀方式比较如下表4-3沉淀池的优缺点及适用条件(周凯文,孙紫薇,2023)。表4-3荆门市东宝区杨溪铺镇沉淀池的优缺点及适用条件形式优缺点适用条件平流沉淀池优点：平流沉淀池造价低；上手操作难度低，管理起来方便，建设期间施工难度低；对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果比较稳定；平流沉淀池如果带有机械排泥设备时，排泥效果好。缺点：占地面积大；不采用机械排泥装置时，排泥较为困难；需要维护机械排泥设备。一般用于大、中型水厂斜管（板）沉淀池优点：沉淀效率高；构筑物比较小，不会占据过多土地。缺点：设备老化后会更换比较多；对原水浊度适应性相对来说差点；不设机械排泥装置时，排泥较为困难。可用于各种规模水厂；通常用在旧沉淀池的改造；适用于单池处理水量不大的净水厂根据上述条件的对比荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂选用沉淀效率高的并且占地较小的沉淀池，在此框架范围内所以选用斜管沉淀池。（4）滤池方案的比较根据荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂规模初步要选用一个运行可靠并且尽量选用滤料容易获得的滤池，从这些结果可以推测出所以该净水厂初步选用普通快滤池和V型滤池两种(林浩宇,陈梓萱,2020)，两种滤池的具体对比如下表4-4滤池的优缺点及适用条件。表4-4滤池的优缺点及适用条件形式滤池特点优缺点适用条件普通快滤池下向流、砂滤料的四阀式滤池优点：目前已经有成熟的运转经验，运行效果稳妥可靠；滤料层使用砂滤料，造价低；采用大阻力配水系统，单池面积可以做的很大，池深比较浅；能用降速过滤，水质好。缺点：阀门多；必须设有全套设备。可以适用于大、中、小型水厂；单池面积一般不能大于100m3；有条件的尽量采用空气助洗设备。均质滤料滤池（V型滤池）下向流均质砂滤料，带表面扫洗的气水反冲滤池优点：设备运转时稳妥；采用砂滤料，所使用的材料比较容易获得；滤池的滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好；该滤池具有气水反洗和表面扫洗，冲洗效果好。缺点：配套设备多；土建建造比较复杂，池深比普通快滤池深。适用于大、中型净水厂；单池面积达到150m3以上。从中可以分析出荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂处理水量接近18万吨属于大型水厂，并且需要运行稳妥可靠处理水质好的构筑物，在此基础上要尽量减少造价。所以本净水厂选用V型滤池。同时，本文深切意识到，跨学科合作是科学创新与技术进步的重要驱动力，其实现并非易事。它要求各学科的研究人员与学者不仅需拥有扎实的专业素养与宽泛的学术视角，还需具备开放包容的心态与合作的热忱，敢于打破学科壁垒，共同探索未知领域。另外，为确保跨学科合作的顺畅推进与高效执行，还需构建一套科学的合作体系与平台，为参与者提供资源支持、信息交流与协调沟通渠道。4.2.2净水厂设计方案确定根据上述的净水构筑物选择，荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂处理流程为：水源→取水泵站→管式静态混合器→机械絮凝池→斜管沉淀池→V型滤池→消毒→清水池→二泵站→供水管网.

第五章净水厂设计计算5.1净水厂设计水量的确定参考现行净水厂设计，对荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂设计时选取水厂自用水系数为5%，所以荆门市东宝区杨溪铺镇净杨溪铺镇水厂总水量为1.7✕105✕（1+5%）=1.785✕105m3/d设计水量Q为： Q=17850024×3600=2.075.2净水厂构筑物计算7.2.1配水井设计计算为了保证荆门市东宝区杨溪铺镇供水安全，配水井设置两条输水管。荆门市东宝区杨溪铺镇给水厂设计水量为1.785✕105m3/d，在这种环境作用下每根输水管管内流量为1.035m3/s，从这些结果可以推测出使用DN1000的铸铁管做输水管，则输水管流速为V为(梁俊杰,郭婧琪,2019)： V=4QπD2=4×1.0353.14×1.02配水井水停留时间T=2.5min，则配水井的有效容积为：W=QT=2.07✕2.5✕60=310.5m3，所以配水井长度设为10m，宽度设为8m，高4m。5.2.2加药间设计计算已知水厂总水量为1.7✕105✕（1+5%）=1.785105m3/d=7437.55m3/h。根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，从中得以观察到选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量取为30mg/L，药容积的浓度b=10%，混凝剂每天配制次数n=2次。表5-1混凝剂投加量参考值原水浊度混凝剂<=1002003004006008001000投加量(mg/L)硫酸铝12.511.229.537.652.667.382.5三氯化铁11.013.620.326.130.836.940.8碱式氯化铝10.111.816.221.325.628.631.7（1）溶液池容积 W1===26.8m3 （5-3）式中：a—混凝剂的最大投加量，本设计取30mg/L;Q—设计处理的水量，7437.5m3/h;c—溶液浓度（按商品固体重量计），本设计取10%；n—每日调制次数，本设计取2次。从中可以分析出溶液池整体选用钢筋混凝土建成的矩形结构。建一个溶液池，容积为W1。溶液池尺寸为W1=B×L×H=3m×4.5m×2m，尺寸高度已取超高0.3m，溶液池建在屋内(蒋志豪,谢婉婷,2023)。溶液池实际有效容积：W=3m×4.5m×2m=27m3满足要求。溶液池池底设DN200的排渣管一根，溶液池内壁使用聚乙烯板来做防腐。（2）溶解池容积 =0.2W1=0.2×26.8m3=5.36m3 （5-4）式中：——溶解池容积（m3），本设计取0.2。溶解池也设置为单池，单池尺寸：W2=B×L×H=1.5m×2.4m×1.5m，尺寸高度已取超高0.2m，沉渣设计高度0.2m，池底坡度采用0.01。溶解池的实际有效容积：W=1.5m×2.4m×1.5m=5.4m3符合要求.溶解池的放水时间采用t＝10min，所以放水流量Q0： Q0=w260t=5.3660×10=8.93L/s （5-5）选取管径D＝100mm，流速V0=1.17m/s的硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d＝125mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。在这种环境作用下溶解池和溶液池一样都选用钢筋混凝土结构，池底坡度采用0.01，内壁使用聚乙烯板来做防腐(余天俊,孙梦琪,2021)。每池配备一台搅拌机，选用ZJ-650型折桨式搅拌机，功率为4KW,转速为85r/m（3）投药管投药管流量： QUOTE（5-6）查水力计算表得投药管管径d＝50mm，相应流速为1.05m/s。（4）计量投加设备混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;从这些结果可以推测出压力投加方式有水射投加和计量泵投加。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量q: q===2.23m3/h （5-7）式中：——溶液池容积（m3）设备选型：选用JD-1600/8型J型计量泵，电动机功率2.2kw，三台，两用一备。（5）药剂仓库药剂仓库和加药间建在一起，因为荆门市东宝区杨溪铺镇水厂靠近市区，定期取药比较方便，所以存储周期设置为8天。在此背景下考虑问题药剂仓库要放置称量药剂的地泵位置还要给来回取运药剂的汽车留出1.5m宽的道路。从中得以观察到为了确保良好的通风条件，防止药剂受潮，仓库的地面和墙壁也要做好防腐措施(丁俊杰,陈思涵,2022)。（6）聚合氯化铝所占体积聚合氯化铝的袋数N： N=24Qut1000w （5-8）式中：Q——水厂设计流量，7437.5m3/h；u——投药量，30mg/l；t——药剂储存期，8d；w——每袋药剂质量，25Kg。N=24×7437.5×30×81000×25有效堆放面积A： A=NVH(1−e）=1714×0.042(1−0.2)42.85m2取43m2 （5-9）式中：H——药剂堆放高度取2mV——每袋药剂体积，0.5×0.4×0.2=0.04m3e——堆放孔隙率，堆放时e=20%。从中可以分析出药剂的运输、搬运和磅秤等所占面积按照药品的总占地面积的25﹪计算，所以药剂仓库的平面面积为：L×B=9×6=54m25.2.3管式静态混合器设计计算（1）管式静态混合器设计数据设计总进水量为Q=2.07m3/s，荆门市东宝区杨溪铺镇净水厂进水管投药口设置在管道一进口的第一个混合单元处，按照当前背景投药管插入管径的1/3处，为了让投药更加均匀在投药管上开多个小孔，进水管采用两条，输水管管径为DN1000，流速v=1.318m/s，1000i=1.88，20度时水的动力黏度μ=1.0×10-3Pa·s。采用两个管式静态混合器，为了使药剂混合更充分所以设置三个扰流元件。如图5-1管式静态混合器：图5-1管式静态混合器（2）管式静态混合器尺寸计算混合器的混合管长度为：L=1.1ND=1.1×3×1.0=3.3m，混合时间：T=Lv=3.31.318=2.5s根据（3）校核速度梯度G： G=γhμt=9800×0.3810−3×4=964.88s-1（700~1000s-1） （5-10）GT=964.88×3=2894.64（≥2000，水力条件符合要求）5.2.4机械絮凝池设计计算（1）机械絮凝池设计数据荆门市东宝区杨溪铺镇水厂采用4座机械搅拌絮凝池，则每座机械搅拌絮凝池的设计流量为Q： Q=74524=1863m3/h=0.5175m3/s （5-11）絮凝时间宜为15min~20min，根据荆门市东宝区杨溪铺镇实际情况选取T=20min。（2）机械絮凝池池体计算荆门市东宝区杨溪铺镇絮凝池有效容积为： W=QT60=1863×2060=621m3 （5-12）将荆门市东宝区杨溪铺镇给水厂的机械搅拌絮凝池分为三组，每组四格，则每格尺寸：4m×4m；水深3.3m，絮凝池设置超高为0.3m，在此特定条件下所以池子的总高度为3.6m；荆门市东宝区杨溪铺镇给水厂机械搅拌絮凝池絮凝池实际容积：W=3×4×4×4×3.3=633.6m3从中得以观察到荆门市东宝区杨溪铺镇给水厂机械搅拌絮凝池实际絮凝时间： T=WQ=633.60.5175=1224.35s=20.4絮凝池分格隔墙上过水通道上下交错布置，从中可以分析出为了使搅拌效果更好为每格絮凝池设一台搅拌机，并在四周壁上设置四块固定挡板(陈嘉宇,王秀婷,2022)。（3）搅拌设备尺寸为保证叶轮边缘与池子侧壁间距小于等于0.25m，叶轮直径D=3.6m，半径为1.8m。在此框架范围内叶轮中心桨板线速度宜自第一级的0.5m/s逐渐变小至末级的0.2m/s。荆门市东宝区杨溪铺镇给水厂的絮凝池设计采用：V1=0.5m/s,V2=0.4m/s,V3=0.3m/s,V4=0.2m/s；设置每块桨板长两米（本设计中桨板长度与叶轮直径之比：L/D=2.0/3.6=55.56%<75%）桨板宽度取：b=0.15m；在这种环境作用下每根轴上面设桨板八块，内外各四块。旋转桨板面积与过水断面面积之比为：8×2.0×0.154×3.3荆门市东宝区杨溪铺镇水厂四块固定挡板宽×高=0.1×2.0固定挡板面积与过水断面面积之比为：4×0.1×2.04×3.3桨板总面积占过水断面面积之比18.18%+6.06%=24.24%<25%叶轮桨板中心点旋转直径：D0=[(1800−750)2+750]×叶轮旋转角速度分别为： W1=2V1D0=（2×0.5）÷2.55=0.392rad/s （5-14） W2=2V2D0=（2×0.4）÷2.55=0.314rad/s （5-15） W3=2V3D0=（2×0.3）÷2.55=0.235rad/s （5-16） W4=2V4D0=（2×0.2）÷2.55=0.157rad/s （5-17）桨板宽长比bL=0.152=0.075<1查手册 k=φρ2g=1.10×100002×9.8=56 （5-18）桨板旋转时克服水的阻力所耗功率：第一格外侧桨板： N1=yklw13408（r24-r14）=4×56×1.8×0.3923408×（1.84-1.654）=0.185kw第一格内侧桨板： N2=yklw3408（r24-r14）=4×56×1.8×0.3923408×（0.94-0.754）=0.021kw 第一格搅拌轴功率：N=0.185+0.021=0.206kw第二格外侧桨板： N1=yklw13408（r24-r14）=4×56×1.8×0.3143第二格内侧桨板： N2=yklw3408（r24-r14）=4×56×1.8×0.3143408第二格搅拌轴功率：N=0.092+0.016=0.108kw第三格外侧桨板： N1=yklw13408（r24-r14）=4×56×1.8×0.2353第三格内侧桨板： N2=yklw3408（r24-r14）=4×56×1.8×0.2353408第三格搅拌轴功率：N=0.037+0.012=0.049kw第四格外侧桨板： N1=yklw13408（r24-r14）=4×56×1.8×0.1573第四格内侧桨板： N2=yklw3408（r24-r14）=4×56×1.8×0.1573408第四格搅拌轴功率：N=0.012+0.006=0.018kw荆门市东宝区杨溪铺镇水厂的四台搅拌机通过一台搅拌机带动，从这些结果可以推测出则机械絮凝池消耗总功率为(王俊杰,孙雅琳,2020)：N总=0.206kw+0.108kw+0.049kw+0.018kw=0.363kw。（4）核算平均速度梯度G值及GT值按照水温20度，μ=102×10−6第一格G值为: G1=N1μV=0.2064×4×3.3×1.00×106=62s-1 （5-27）第二格G值为: G2=N1μV=0.1084×4×3.3×1.00×106=43.5s-1 第三格G值为: G3=N1μV=0.0494×4×3.3×1.00×106=25.6s-1 第四格G值为: G4=N1μV=0.0184×4×3.3×1.00×106=12.3s-1 絮凝池平均速度梯度为： G=N总μV=0.3634×4×3.3×1.00×106=82s-1 （5-31） GT=82×20×60=98400 （5-32）经核算，G值与GT值较合适5.2.5斜管沉淀池设计计算（1）斜管沉淀池设计参数荆门市东宝区杨溪铺镇给水厂斜管沉淀池分两组，颗粒沉降速度μ=0.35mm/s，清水区上升速度v=2.5mm/s，从中得以观察到采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚=0.4mm，边距d=30mm，水平倾角θ=60°。斜管沉淀池分为两组，则每组沉淀池的流量Q为： Q=1785002=89250m3/d=1.03m3/s （5-33）（2）清水区面积AA=Qv=1.030.0025=412m2，其中斜管结构占用面积按照3%计算，所以实际清水区需要面积A/=412×1.03=424.36m2，从中可以分析出为了让配水分配均匀，在这种环境作用下荆门市东宝区杨溪铺镇水厂设置斜管区平面尺寸为18m（3）斜管长度L管内流速： v0=vsin60°=2.50.866=2.89mm/s （5-34）斜管长度： L=(1.33×v0−μsin60°)dμcos60°=(1.33×2.89−0.35×0.866)×300.35×0.5=607mm （5-35考虑管端可能存在紊流、积泥等因素，所以过渡区采用250mm斜管总长L/：L/=250+607=857mm，从这些结果可以推测出根据荆门市东宝区杨溪铺镇给水厂实际情况取L/=1000mm（4）池子高度采用保护高度：0.3m清水区：1.2m布水区：1.2m穿孔排泥斗槽高：0.65m斜管高度：h=L/sin60°池子总高：H=0.3+1.2+1.2+0.65+0.87=4.22m在此背景下考虑问题沉淀池排泥系统采用穿孔管进行重力排泥，每天一次。穿孔管径D=200mm，管上开6mm的孔，每个孔相距20mm。沉淀池底部为排泥槽，排泥槽顶宽1.6m，底宽0.5m，斜面与水平设置角度为45°，则由计算可得排泥槽斗高0.65m。排泥设计历时为3min，即为180s(赵梵志,陈瑾萱,2022)。这些新的认识或补充资料极大地增强了本文对研究对象本质及其规律的认知深度，让本文对其内在运作机制有了更为全面且透彻的理解，并为后续的科学探索、技术创新、政策规划或教育实践等领域开拓了新的探索领域。它们为科研人员提供了新的思考路径，激发了多样的研究热情与方向，促进了相关领域的蓬勃发展。同时，这些新认识也为实践者提供了更为具体且实用的操作指南，帮助他们更好地解决实际问题，实现了理论与实践的有机结合。（5）核算复算管内雷诺数及沉淀时间：Re=Rv0/δ该式中水力半径： R=d4=304=7.5mm=0.75cm （5-36）管内流速v0：v0=0.289cm/s运动粘度δ：δ=0.01cm2/s（当温度为20°c时）Re=0.75×0.289÷0.01=21.68沉淀时间：T=L/V（6）放空管设计计算设计流量为Q=1785002=89250m3/d=1.03m3/s，查手册5.2.6V型滤池（1）设计参数的确定滤料：石英砂，ρr=2.65kg/L.粒径1mm，不均匀系数k80=1.1，滤层厚度取1.3，滤速取9m/s。冲洗强度：第一步气冲，强度15L/（s·m2），第二步气水同冲，气冲强度同前，水冲强度2.8L/（s·m2），第三步单水冲强度5L/（s·m2），表面扫洗利用一个滤池的过滤水量。冲洗周期24h，冲洗时间15min。从中可以分析出气源由鼓风机提供，冲洗水由水泵提供。（2）滤池尺寸及附属设施计算1.滤池面积为： F=QvT=1785009×(24−1560)=835m2 （5-37）根据《给水排水设计手册第三版》，采用池数N=10，双排布置，没池面积为：f=FN=83.5m2.单个滤池设计单个滤池长宽布置参照《给水排水设计手册第三版》(张云飞,刘思彤,2021)，荆门市东宝区杨溪铺镇水厂确定采用10个滤池，每个为双格，从这些结果可以推测出从中得以观察到单格尺寸为3.5m×12.2m，该水厂每格净尺寸定为2m×12.2m×3.5m实际单个过滤面积：f实际=2×12.2×3.5=85.4m2实际滤速： v=QFT=17850085.4×10×(24−1560)=9.1m/h （5-38）池冲洗时强制流速：v强制=9.1÷93.滤池高度气水室高度：H1采用0.8m滤板厚度：H2采用0.1m承托层厚度：H3采用0.1m滤料层厚度：H4采用1.3m滤层上面水深：H5采用1.25m进水系统跌差：H6采用0.25m进水总渠超高：H7采用0.5m滤池总高度H：H=0.8+0.1+0.1+1.3+1.25+0.25+0.5=4.30m4.滤池各种渠道计算：表5-2管渠计算表管渠名称流量（m3/s）管渠断面流速（m/s）进水总渠1.031.0m×1.2m0.85单格滤池进水阀0.210.5m×0.55m0.77冲洗水管0.42D=500mm2.14冲洗空气管2.06D=450mm15.6单格滤池出水管0.21D=500mm1.035.配水配气系统1）滤头滤板.滤板尺寸采用：975×1140mm，单格滤板数量为3×12=36块每块滤板滤头数：7×9=63个每1m2滤头实际分布只数：55个每只滤头缝隙面积：2.88cm2（由厂家提供）开孔比：β=2.88×10-4×55=1.58%2）气水室配水孔孔口流速：采用1.0m/s冲洗水流量：Q=5×3.6×85.4=1537.2m3/h=0.43m3/s双侧布孔，孔口数选择56个孔口尺寸：孔口面积选择60mm×60mm方孔孔口总面积F：F=2×56×0.06×0.06=0.403m3实际孔口流速v：v=0.43÷0.403=1.06m/s3）气水室配气孔孔口流速：采用15m/s空气流量Q：Q=15×3.6×85.4=4611.6m3/h=1.28m3/s双侧布孔，孔口数56个孔口尺寸：采用φ32个孔配气孔总面积：F=0.785×0.0322×2×56=0.09m2实际孔口流速v：v=1.28÷0.09=14.22m/s6.V型槽V型槽扫洗流量等于1个滤池的过滤水量，Q扫=85.4×8.8=751.52m3/h=0.208m3/s从中可以分析出设扫洗孔φ32，共计134只（每个V型槽设67只），孔口总面积：0.785×0.0322×134=0.107m2孔口流速v：v=0.2080.1077.冲洗水排水系统排水槽排水量：Q排=（2.4+5）×85.4÷1000=0.63m3/s排水槽净宽度1m，采用0.05底板坡度坡向出口，槽底最低点超出滤板底0.1m。水冲洗加表面扫洗时，排水槽顶水深： h1=[(q1+q3)B0.422g]2/3=[(2.4+5)×10−3×3.50.42×2×9.81荆门市东宝区杨溪铺镇水厂排水槽出口阀门采用700×700mm气动闸板阀，过孔流速约1.26m/s8.冲洗水泵计算冲洗水泵流量气水同冲洗时：Q小=2.8×85.4÷1000=0.24m3/s单水冲时：Q大=5×85.4÷1000=0.43m3/s冲洗水泵扬程计算(罗文昊,高雅婷,2021)设排水槽顶与吸水池水面高差：H0=2.4m水泵的吸水口到滤池的输水管水头损失：h1=4.0m配水系统的总水头损失：h2=0.3m承托层的水头损失h3拟忽略不计。滤料层的水层损失： H4=（r1r-1）（1-m0）×H=（2.651-1）×（1-0.41）×1.2=1.18m （5-40）富余扬程：h5=1.0m水泵扬程：Hp=H0+h1+h2+h3+h4+h5=2.4+4.0+0.3+0+1.18+1.0=8.88m，取9.0m设水泵3台，单台流量0.21m3/s，扬程9.0m，大水冲时2用1备，小水冲时1台开启。9.鼓风机计算鼓风机风量：Q=1.05×15×85.4×10−3=1.35m鼓风机出口压力输气管的压力损失：P1=3000pa配气系统的压力损失：P2=2000pa气水室中的水压力：P3=9810（h2+h3+h4+h0）配水系统的总水头损失：h2=0.3m承托层的水头损失忽略不计：h3=0.00m滤料层的水头损失：h4=1.18m气水室中水面至冲洗排水槽顶溢流水面的高差：h0=2.0mP3=9810（h2+h3+h4+h0）=9810（0.3+0+1.18+2）=34139pa富余压力取：P4=4900pa鼓风机出口压力：P=P1+P2+P3+P4=3000+2000+34139+4900=44039pa设鼓风机2台，从这些结果可以推测出单台风量1.33m3/s，出口压力50KPa，1用1备。5.2.7消毒计算（1）消毒方式的选择本给水厂采用液氯消毒，液氯消毒原理：Cl2+H2O→H++Cl-+HOClHOCl↔H++OCl-预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1.0mg/L。（2）加氯量计算预加氯量Q1为：Q1=0.001aQ=0.001×1.5×7437.5=11.16Kg/h清水池加氯量Q2为：Q2=0.001×1.0×7437.5=7.44Kg/h总的投加量Q=11.16+7.44=18.6Kg/h从中得以观察到采用转子加氯机来为消毒间投机药剂，在加氯机上配备计量设备。选择四台ZJ-2转子加氯机，选用宽高为：400mm×430mm，三用一备。储氯量（按照20天计算）为：G=20×24Q=20×24×18.6=8928kg液氯的储备于9个一吨氯瓶（H×D=2020mm×800mm）表7-3氯瓶规格氯瓶规格表容量Kg直径mm长度mm瓶自重Kg氯瓶总量Kg350350133535070050060018004009001000800202080018005.2.8清水池设计计算（1）清水池平面尺寸计算清水池的有效容积=调节容积+消防贮水量+水厂自用水的调节量。清水池的调节容积： W1=KQ=0.1×178500=17850m3 （4-41）K—经验系数一般采用10%~20%；本设计采用K=10%Q—设计供水量Q=178500m3/d消防水量按照同时发生两次火灾计算，每次火灾用水量取31L/s，连续灭火时间为2h，则消防容积：W2=31×2×3600÷100=224m3W3为净水厂自用水量，则W2=0.1×17850=1785m3W4为清水池的安全水头，则W4取为800m3则清水池总有效容积为：W=W1+W2+W3+W4=17850+224+1785+800=20659m3清水池共设2座，有效水深为5m，则每座清水池的面积为： F=V2H=206592×5=2065.9m2 （5-42）取B×L=45×46=2070m2取超高为0.5m，清水池选用钢筋混凝土建成立方体水池，清水池预留超高为0.5m，所以净水池高度取5.5m（2）清水池管道系统1.清水池的进水管进水管流量为1.0m3/s，使用铸铁管，查表取管径DN1100mm，流速1.065m/s，1000i=1.068；2.清水池的出水管因为城市内居民和工厂的用水量变化较大，所以清水池的出水管按照出水的最大流量进行计算(陆思远,何雨欣,2022)： Q=KQ24=1.5×178500/224=5578m3/h=1.55m3/s （5-43）使用铸铁管，查表取管径DN1200mm，流速1.32m/s，1000i=1.4853.清水池的溢流管从中可以分析出溢流管的管径与进水管的管径相同都为DN=1000，在管端设置喇叭口，管上不设置阀门，为了防止蚊虫进入设置网罩。4.清水池的排水管清水池内的水在检修时需要放空，因此应设排水管，排水管的管径按照2h内将水放空计算，从这些结果可以推测出排水管内的流速按照1.2m/s左右估计，则排水管管径D： D=4Vt×3600×3.14×v=4×90372×3600×3.14×1.2=1.2m设计中取为DN1300mm。 （5-44）5.清水池附属设施集水坑在每个清水池都设置一个集水坑，设置的集水坑高度比清水池低一米，坑体采用圆形，清水池的出水和排水管道都要在这里设置并接出。导流墙设置导流墙可以促进新旧水量交换，不会出现死角，同时荆门市东宝区杨溪铺镇水厂的导流墙还可以提高氯和水的混合效果，在此框架范围内导流墙可以提高过水效率并且保证出水。导流墙顶板高度设置和清水池最高水位高度一样，为了让清水池顶部空间保持通畅，使空气流通更加顺畅。导流墙底部每隔4m设一个，导流墙底部每隔2.0m设置一个流水孔，每个尺寸120×120mm。通风管清水池顶设置通风管。通风管选用直径为250mm，每清水池设置8个。人孔人孔是为了让人和设备通过的通道，每个清水池设都设置两个圆形通道，直径为一米，为了方便后期管道安装和维护将人孔设在溢流管和出水管处(蔡嘉伟,赵雅琳,2020)。扶墙扶墙和人孔配套设置，在这种环境作用下靠近墙体进行安装，采用铁踏步，外面涂上防腐材料。水位尺使用标杆水位尺来确定水池蓄水高度。6.清水池消毒时间的校核消防储水容积 V=nLBH=2×40×45.5×3.0=10920 （5-45）H—消防及安全储水水位高度，取3.0消防水位时水力停留时间 T=VQ=109204726=2.31 （5-46）3）有效停留时间与水力停留时间之比tT=0.185ln(L/B)-0.044=0.185×ln（741/4）L—增加导流墙后水力通道的总长度B—水力通道的宽度4）有效接触时间T=0.909T=0.909×2.31=2.10h规范规定氯消毒时间大于2h5）GT值水池出水余氯控制在0.3mg/LGT=0.3×2.10×60=37.8mg/L·min对应20°C水，GT值达到2是大肠杆菌的灭活率就可以达到99.9%，满足要求。5.2.9水厂其他布置荆门市东宝区杨溪铺镇水厂整个水厂的净水构筑物布置按照水厂的平面图进行布置，整个建筑物周围用铁栅栏加水泥柱包围起来，栅栏高1.5m栅栏内部一米处间隔1.2m种植一颗杨树，整个厂区的路面采用水泥铺设，路的两边铺设草坪。每个净水构筑物门口都树立一个说明牌。本文成功地将各领域的知识与技术资源集结起来，共同应对科学难题，推动相关研究迈向新的高峰。借助跨学科的协同与合作，本文不仅集合了多样化的思考方式和策略，还实现了技术与理论的深度融合，为复杂科学问题的解决提供了创造性的方案。这种综合性的研究方法不仅加速了学科间的交叉融合，也为相关领域的理论创新和实践应用开辟了新方向。

第六章取水泵站设计6.1取水方案选择取水构筑物设在距离河道近并且选用的位置有稳定的主流深槽，在枯水期也可以保证取水的进行，河床地质比较好，在此背景下考虑问题荆门市东宝区杨溪铺镇给水厂取水构筑物采用合建的岸边式取水构筑物。荆门市东宝区杨溪铺镇水厂的岸边式取水构筑物由集水井和泵房及其附属设备组成，而集水井又分为进水室和吸水室(程浩宇,李欣怡,2019)。6.1.1进水室设计（1）采用3台泵，3个格网，3个分格。本设计共采用3台泵，2用1备，因此将进水间分为3格，单格尺寸为5100×2000mm。（2）进水室每格有2个进水孔。（3）进水孔的大小要配合格栅和阀门的尺寸，从中得以观察到进水孔周边还要设置格栅槽和闸门槽，从中可以分析出这样可以让格栅和闸门通过槽进行上下移动。6.1.2进水间格栅的计算格栅安装在进水孔处，从这些结果可以推测出被用来拦截水中的鱼类和大块漂浮物如树枝等，格栅由金属外框加上栅条组成，格栅直接安放在进水孔外面，后期清洗和检修都比较方便。（1）参数确定Q——设计流量，2.07——堵塞系数，采用0.75——栅条的面积系数， （6-1）b——栅条间净距，取50mmS——栅条厚度或直径，取10mm（2）进水孔面积计算 F1=Q——过栅流速，m/s，岸边式取水构筑物0.4~1.0m/s取0.8m/s（3）通过格栅的水头损失通过格栅的水头损失选取0.1m。（4）格栅尺寸的确定在此特定条件下本设计河流常水位为-5m，最低水位为-7m，水位变化较小所以采用单层进水孔取水，按河流最低水位-5m来确定进水口位置。进水孔的上缘一般在设计最低水位以下0.8～1.0m，取0.8m。设置2个进水孔单个进水孔的面积为： A1=F12=2.222=1.11m2 （6-3）单个进水孔的尺寸：B1×根据设计手册选用格栅尺寸为B×H=1300×1100mm，栅条间孔数18孔，栅条根数19根。格栅除污机格栅除污机选用回转耙式除污机6.1.3吸水间设计设计的吸水间长度和进水间长度相同，吸水间宽度根据吸水管实际情况布置。进入吸水间内的水流最好要通畅，流速小，不产生旋涡(郑思远,魏雨菲,2023)。荆门市东宝区杨溪铺镇水厂吸水间单格尺寸为5100×3000mm，设4格。6.1.4格网计算荆门市东宝区杨溪铺镇水厂的格网选用平板格网，安装在进水室和吸水室的隔墙前后，周边安装钢轨方便格网移动和后期检修与清理。（1）参数确定Q——设计流量，2.07——过网流速，取0.5m/s(0.3～0.5)——因网丝所减小的过水面积系数 （6-4）b——网眼尺寸，取8×8mm（5×5~10×10）d——网丝直径，取1mm（1~2）——格网堵塞后面积减小系数，取0.5ε——水流收缩系数，取0.8(0.64～0.8)（2）平板格网面积计算 F=Qv1K1K2ε=2.070.5×0.79×0.5×0.8=13.101m2（3）通过格网的水头损失通过格网的水头损失取0.15m（4）平板格网面积平板格网面积设置4个格网则单个格网的面积为： A2=F4=13.1014=3.28m2 （6-6）单个进水口的尺寸(mm)：B×H=1750×2000根据给排水设计手册选用格网尺寸为：B×L=1880×2130mm在这种情况影响下平行设置两道平板格网，从中可以分析出一道格网使用一道格网备用。对格网进行冲洗时，先用起吊设备放下备用的格网，然后吊起另一道格网到操作平台。并且设置高压水冲洗管，从这些结果可以推测出水压为0.25～0.3Mpa，冲洗后的水通过排水槽排往河道下游。6.1.5