水资源课程设计.docx
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水资源课程设计
《水资源利用与保护》
课程设计
题目：
开封市一取水构筑物的扩大初步设计
系别：
环境与市政工程系
专业：
给水排水工程
姓名：
学号：
指导教师：
肖晓存余海静张奎田长勋
河南城建学院
2013年1月06日
指导老师评语
指导老师签字
答辩委员会评语
主任委员签字
设计成绩
年月日
前言
水是生命的源泉，是重要的自然资源和环境要素。
水资源在社会、经济、生存环境中占有十分重要的地位，它是促进城市经济可持续发展，确保社人民安居乐业，建设社会主义物质文明和精神文明的重要条件，是社会赖以存在和发展的物质基础。
通过整个学期的课程学习，对水资源的形成和开发利用，水资源量的计算评价，地表以及地下取水工程，节水理论与再生水会用等都有了较全面的了解。
利用本次取水课程设计使自身较为全面，系统地获取水资源取水的相关知识，理论与实践相结合，更好的掌握了取水知识。
水资源利用和保护课程设计是在实习完之后对专业课的又一次深入学习。
通过这次设计对于水资源的利用中的取水构筑物的布置情况有了深刻的理解，此次设计，学习到了很多东西，要用天正CAD作图，几乎天天泡在机房学习，进一步理解和消化课堂知识，进一步提高提出问题、分析问题、解决问题的能力。
这是大学以来，第一次做设计，第一次比较全面的认知这个复杂的工程，包括资料查阅、资料处理、设计尺寸、相关规定、开始制图、后期处理等。
虽然，自认为，设计已经很完美，但是必然存在很多问题，还望老师指正。
Foreword
Wateristhesourceoflife,isanimportantnaturalresourceandenvironmentfactors.Waterresourcesinthesocial,economic,livingenvironmentinaveryimportantposition,itistopromotethecityeconomysustainabledevelopment,toensurethatthepeopleliveandworkinpeacesociety,theconstructionofsocialistmaterialcivilizationandspiritualcivilizationoftheimportantcondition,isthesocialexistenceanddevelopmentofmaterialbasis.
Throughthecourseofthesemesterlearning,onwaterresourcesdevelopmentandutilizationofwaterresourcesandformation,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,thedesignisperfect,butthereexistalotofproblems,alsohopetheteacher.
目录
1*绪论1
1.1设计目的1
1.2设计任务1
1.3设计时间1
2*计算说明2
2.1基本资料2
2.2构筑物类型的确定3
2.3构筑物设计4
3*结论9
参考文献10
1*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训练。
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、掌握工具书的应用方法。
1.2设计任务
开封市一取水构筑物的扩大初步设计。
1.3设计时间
第18周（2012.12.31——2013.1.4）
2*计算说明
2.1基本资料
（一）河流自然条件
（1）河流水位:
最高水位为35.20m，（频率P=1%）；最低水位为20.30m（保证率P=97%）。
（2）河流的流量:
最大流量为26000m
/s；最小流量为330m
/s。
（3）河流的流速
最大流速为2.50m/s；最小流速为0.50m/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80m，主流最小水深4.0m。
岸边土质较好，有一定的承载力，满足使用要求。
（二）地区气象资料：
最低气温：
－10℃，最高气温：
39℃，最大冰冻深度15㎝。
（三）工程要求
净水处理厂供水量为6.45万m
/d，供生活饮用和生产需要。
2．2构筑物类型的确定
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
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。
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。
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，本设计采用分建式矩形设计。
2.3构筑物设计
取水头部设计计算
取水头部平剖面为菱形，整体为箱式。
α角取90°侧面进水。
Q=64500×1.05=67725m³/d=0.78m³/s。
（1）格栅计算
进水流速：
V0=0.3m/s;
栅条厚度：
s=10mm,断面为扁钢型；
栅条净距：
b=50mm；
阻尼系数：
k2=0.75；
面积减少系数k1;
k1=
=
=0.833
进水孔面积：
F0=
=
=2.77m2
进水口数量选用四个，每个面积为：
F=F0/4=0.693m2
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×H1=900mm×900mm，格栅外形尺寸B×H=1000mm×1000mm。
（2）取水头部构造尺寸
最小淹没深：
h/=1.25m,与河流通航船只吃水深度有关；
进水口下缘距河底：
h//=1.55m，为避免泥沙流入取水头部；
进水箱体埋深：
h///=1.4m,与该处河流冲涮程度有关；
箱体处最低水位水深不得小于3.8米；
自流管设计计算
选择自流管，集水井位于河岸，可不受水流冲击和冰棱碰击，也可不影响河床水流；自流管淹没在水中，河水靠重力自流，工作可靠；冬季保温、防冻比较好。
自流管设计为两条，每条设计流量为：
q
=Q/2=0.78/2=0.39m3
初选自流管流苏：
v
=0.8m/s
初步计算直径为：
D=
=
=0.712m选D=0.8m
自流管实际流速为：
v
=
=
=0.776m/s
自流管损失按h
=h
+h
计算，其中：
h
=i·l=0.00119×80=0.10m
h
=
各局部阻力系数为：
喇叭口
=0.1.焊接弯头
=1.01，蝶阀
=0.2，
=1.0，局部阻力损失为：
h
=
=（0.1+1.01+0.2+1.0）×
=0.071
则管道总损失为：
h
=h
+h
=0.1+0.071=0.171m
考虑日后淤积等原因造成阻力增大，为避免因此造成流量降低，管道总损失采用0.20m。
当一根自流管故障时，另一根应能通过设计流量的70％，即：
Q
=0.7Q=0.7×0.78=0.546
/s,此时管中流速为：
=
=
=1.087m/s
故障时产生的损失为h
=h
+h
h
=i·l=0.00224×80=0.18m
h
=
=（0.1+1.01+0.2+1.0）×
=0.14m
h
=h
+h
=0.18+0.14=0.32m
考虑阻力增加因素，采用h
=0.4m
集水间计算
（1）格网计算
采用平板格网，平板格网构造简单、不单独占用面积，可缩小集水井尺寸，适用于中小水量、漂浮物不多时。
过网流速：
=0.3
；
网眼尺寸：
5mm×5mm；
网丝直径：
d=1mm；
格网面积减少系数
K
=
=
=0.694
格网阻塞系数：
K=0.5；
水流收缩系数：
=0.7；
格网面积：
F
=
=
=10.70m
选用给水排水标准图集90S321-6，格网进水口尺寸为B1×H1=1700mm×1500mm，格网面积为B×H=1800mm×1600mm，选用四个，总面积为11.52mm。
（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，集水间平面尺寸见图。
（3）集水间的标高计算
集水井选择非淹没式，在最高水位时仍能露出水面，操作管理方便，在漂浮物多的洪水期可以及时清理格网，购税较为安全。
1）顶面标高：
采用非淹没式，集水间顶面标高=1﹪洪水位+浪高+0.5m：
H
=35.20+0.5+0.25=35.95m。
2）进水间最低水位：
97﹪枯水位-取水头部到进水管段水头损失-格栅损失=20.30-0.20-0.1=20.00m。
3）吸水间最低水位：
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=20.00-0.2=19.80m。
4）集水间底部标高：
平板格网净高为1.80m，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：
19.80-0.1-0.2-1.8=17.70m。
集水间深度：
顶部标高-底部标高=35.95-17.70=18.25m。
集水间深度校核：
当自流管用一根管输送Q
=0.546
/s，v=1.087m/s,水头损失为h
=0.4m，此时吸水间最低水位为:
20.30-0.1-0.40-0.2=19.60m。
吸水间最低水位为：
19.60-17.70=1.90m，可满足水泵吸水要求。
格网起吊设备
（1）平板格网起吊设备
W=（G=pfF）K
其中W——平板格网起吊重量，kN；
G——平板格网与钢绳重量，G=1.47kN；
P——平板格网两侧水位差产生的压强，p=1.96kpa；
F——每个格网的面积，F=2.88m
；
f——平板格网与导轨间的摩擦系数，f=0.44；
K——安全系数，K=1.5。
W=（G+pfF）K
=（1.47+1.96×0.44×2.88）×1.5
=5.93kN
（2）吊架高度的计算与设备选择
平板格网高1.80m，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36.15m，则起吊架工字梁下缘的标高为：
36.15+0.2+1.80+0.25+0.78=39.18m
格栅起吊高度=起吊工字梁下缘的标高-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-平板格网吊环高39.18-0.78-17.70-0.2-1.8-0.25=18.45m
选用CD
或MD
124D型电动葫芦，起吊重量为9.80kN，起重最大高度为24m。
排泥冲洗设备
因河水含沙量不大，故只设冲水给水栓，不设排泥设备，定期放空，人工挖泥清洗。
3*结论
在本次设计中，我计算、设计出了取水构筑物的总图以及取水头部、集水间的详图，绘制了它们的平面图及剖面图。
熟悉并掌握了设计的一些基本技能。
极大地丰富了设计绘图等方面的知识。
实习设计又是水资源利用与保护课程中最重要的实践性教学环节之一，通过设计实习使学生对书本知识有更深刻的了解，使我们能更熟练的运用所学的知识，达到理论联系实践的目的，使以前学过的东西更加形象化和生动化！
由于这次实习设计，我认识到了以前学习过程中的一些缺陷和不足，也为以后的学习定下了一个大致的方向。
也让我对水资源利用和保护有了更全面的理解，初步了解到了取水构筑物的各个部分的组成及位置的确定规范。
也让我又一次练习了对工具书的查找和使用！
通过这次实习让我更深刻的体会到了动手实践的重要性和必要性！
本人所设计的取水构筑物能基本满足设计要求，自我感觉良好。
通过本次设计，我收获颇丰。
感谢各位老师对我们的指导，以及同学们对我的帮助与支持。
我会在本次成功设计的鼓舞下，再接再厉，在以后的学习中创造更好的辉煌！
参考文献
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机械工业出版社.2007
[2]刘自放，张廉均，邵丕红.水资源与取水工程[M]北京：
中国建筑工业出版社.1999
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化学工业出版社.2005
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中国建筑工业出版社.1995
[5]中国市政工程西南设计院主编.给水排水设计手册第1册常用资料[M].北京:
中国建筑工业出版社.1995
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中国建筑工业出版社.1986
[7]上海建筑设计院主编.给水排水设计手册第10册技术经济[M].北京:
中国建筑工业出版社.2000
[8]中国市政工程西北设计院主编.给水排水设计手册第11册常用设备[M].北京：
中国建筑工业出版社.2002
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