水資源利用與保護課程設計--某縣給水廠取水工程設計

1、<p><b>　　課程設計計算說明書</b></p><p>　　課程名稱： 水資源利用與保護 </p><p>　　題 目： 某縣給水廠取水工程設計 </p><p>　　學 院： 建筑工程 系： 土木工程 </p>

2、<p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學 號： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　起訖日期： </p><p>　　指導教師：

3、 職稱： </p><p>　　學院審核（簽名）： </p><p>　　審核日期： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　(一) 設計說明書</b&g

4、t;</p><p>　　第一章 概述 ………………………………………………..04</p><p>　　1.1 設計依據(jù)和設計范圍……………………….……………..04</p><p>　　1.2 自然條件資料 …………………………….……............04</p><p>　　第二章? 設計水量………………………

5、…………………………05</p><p>　　2.1 各項用水量 …………………………………………...…..05</p><p>　　2.2 最高日用水量 ………………………………………….....05</p><p>　　2.3 設計水量 ……………………………………………...…..05</p><p>　　第三章 給水水源及取水工程

6、………......................................06</p><p><b>　　第一節(jié) 給水水源</b></p><p>　　3.1.1取水規(guī)模確定 ………………………………….....……..06</p><p>　　3.1.2地區(qū)水源選擇情況及水源選擇……........................

7、.........06 </p><p>　　3.1.3取水方案的比較與選擇…………………...........………..06</p><p>　　3.1.4水源地位置………………………….......................……..06</p><p>　　第二節(jié) 取水構筑物</p><p>　　3.2.1設計原則及設計特點 ……

8、………….............………….07</p><p>　　3.2.2取水構筑物型式…….......................................................07 </p><p>　　3.2.3取水頭部選擇…….........................……………………..07</p><p>　　3.2.4

9、進水間的設計………….................……………………..07 </p><p>　　第四章 取水泵站的設計.............……....................................08</p><p>　　4.1 泵的選擇 ……………….....................…………………..08</p><p>　

10、　4.2 泵房布置………………………………...................……..08</p><p>　　4.3 主要設備選擇…………………………………….............08</p><p>　　4.4 主要設備材料表…………………………………….........08</p><p><b>　　設計計算書</b></p

11、><p>　　第一章 設計水量計算………………………………….....……..08</p><p>　　1.1 最高日用水量計算…….……………...............................08</p><p>　　1.2 設計水量計算 ……………………...........……….……09</p><p>　　第二章? 取水

12、工藝計算……………………..…………………...09</p><p>　　2.1 取水頭部設計………………………….........…………..09</p><p>　　2.2 進水間設計 …………………………...………………..11</p><p>　　2.3 進水孔設計……………………………….……………..11</p><p>　　第

13、三章 取水泵站計算…..................................................……..12</p><p>　　3.1水泵的選擇…………...........…………...………………..12</p><p>　　3.2泵房布置…...........................................................

14、.......…..13 </p><p>　　3.3泵房標高設計....................................................................13</p><p><b>　?。ㄒ唬┰O計說明書</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p

15、><p>　　一、設計依據(jù)和設計范圍</p><p><b>　　1、設計依據(jù)：</b></p><p><b>　　①城市建設規(guī)劃</b></p><p>　　2012年，城區(qū)人口規(guī)模為15萬人，；日工業(yè)產(chǎn)值400萬元，萬元產(chǎn)值耗水量130m3/萬元。規(guī)劃到2025年，城區(qū)人口18萬人；日工業(yè)產(chǎn)值70

16、0萬元，萬元產(chǎn)值耗水量110m3/萬元，日變化系數(shù)為1.40，未預見、漏失量等其他用水量按20％Q最高日計。</p><p><b>　?、趨⒖假Y料：</b></p><p>　　《水資源利用與保護》教材</p><p>　　《室外給水設計規(guī)范》 （GB50013-2006）</p><p>

17、　　《水工業(yè)工程設計手冊--水資源及給水處理》 </p><p>　　《泵站設計規(guī)范》GB/T50265-97 </p><p>　　《給水排水工程快速設計手冊1-給水工程》 </p><p>　　6、 《給水排水設計手冊》 【第1、3、12冊】</p>

18、<p>　　7、 其他現(xiàn)行的有關規(guī)范和規(guī)定</p><p><b>　　二、自然條件資料</b></p><p><b>　　（一）水源和水質</b></p><p>　　1、地下水：該縣基本無合適地下水可以開采利用。</p><p><b>　　2、地表水</b>

19、;</p><p>　　該縣擁有豐富的地表水資源，全市平均年降水深1568毫米，平均年降水總量748530萬立方米，平均年徑流深730mm，平均年徑流總量355300萬立方米。人均年占有地表水量約5000立方米，修河是發(fā)源于上游黃龍山。修河在該縣境內(nèi)總流域面積3586平方公里，約占本市總面積的81%。修河水質符合《生活飲用水水源水質標準》二級標準。修河水源豐富，水量充足，最大徑流量為2270m3/s，年最枯徑流量

20、9.23m3/s，多年平均最小流量為16.35m3/s。最高水位78.50m(P=1%) ，最小水位71.15m(P=97%),平均水位74.30m，浪高0.65m，水面寬100~500m，河底高程68米。修河水質符合《生活飲用水水源水質標準》二級標準。</p><p><b>　?。ǘ庀?lt;/b></p><p>　　該縣屬亞熱帶濕潤氣候，年平均氣溫18攝氏度，最

21、高氣溫39攝氏度，最低氣溫零下9攝氏度，最高月平均氣溫29.2攝氏度，最低月平均氣溫5.6攝氏度。無霜期260天左右，有冰雹、暴雨、干旱等災害氣候影響。</p><p>　　降雨量：多年平均降雨量為1600-2000mm左右，最高降雨量2672.5mm，最小降雨量1432.6mm。境內(nèi)氣候濕潤溫和，四季分明。</p><p><b>　　（三）有關基礎資料</b>&l

22、t;/p><p>　　水源地地形圖（含水廠場地位置）。</p><p><b>　　第二章 設計水量</b></p><p><b>　　一、各項用水量</b></p><p>　　涉及用水量包括下列用水：</p><p>　　綜合生活用水量Q1（包括居民生活用水量和公共建筑及

23、設施用水）；</p><p>　　工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量Q2；</p><p>　　3、未預見水量和管網(wǎng)漏失水量Q3；</p><p><b>　　二、最高日用水量</b></p><p><b>　　近期：</b></p><p>　　取人均日用水量為210 L/人?d，日變化

24、系數(shù)為1.4</p><p>　　Q1 =150000×0.21×1.4=44100m³/d</p><p>　　Q2=400×130×1.4=72800 m³/d</p><p><b>　　Q3=0.2Q</b></p><p>　　Q=146125 m&#

25、179;/d</p><p><b>　　遠期：</b></p><p>　　隨著生活水平的提高，人均日用水量也會有所提高，取為220 L/人?d ,日變化系數(shù)取1.4,則</p><p>　　Q1=180000×0.22×1.4=55440m³/d </p><p>　　Q2=700

26、15;110×1.4=107800m³/d</p><p><b>　　Q3=0.2Q</b></p><p>　　Q=204050 m³/d</p><p><b>　　三、設計水量</b></p><p>　　考慮到輸水干管漏損和凈化廠本身用水，取自用水系數(shù)α=1.

27、05，則，</p><p>　　近期設計水流量：Q=1.05×146125/24=6393 m³/h=1.776 m³/s </p><p>　　遠期設計水流量：Q=1.05×204050/24=8927.2 m³/h=2.48 m³/s</p><p>　　第三章 給水水源及取水工程</p>

28、<p><b>　　第一節(jié) 給水水源</b></p><p><b>　　取水規(guī)模確定</b></p><p>　　按遠期考慮，Q=204050×1.05=214252m³/d</p><p>　　二、地區(qū)水源選擇情況及水源選擇</p><p>　　設計中水源選擇

29、一般要考慮以下原則：</p><p>　　所選水源水質良好，水量充沛，便于衛(wèi)生防護；</p><p>　　所選水源可使取水、輸水、凈化設施安全經(jīng)濟和維護方便；</p><p>　　所選水源具有良好的施工條件；</p><p>　　根據(jù)所給資料：該縣基本無合適地下水可以開采利用，卻擁有豐富的地表水資源，流經(jīng)該縣的修河不僅水量充沛而且水質符合《生

30、活飲用水水源水質標準》二級標準，非常適合作為取水水源。所以選用修河作為水源。</p><p>　　取水方案的比較與選擇</p><p>　　常見的取水方案有岸邊式和河床式：在水源地地形圖中，我們可以看到該縣位于修河的彎曲河段的凸岸處，在彎曲河段取水時取水點應設在彎曲河道的凹岸處，這是因為在彎曲河岸的凸岸水流速度緩慢，泥沙容易淤積，，水質較差，不能取到很好的水，且沒有足夠的水量，所以不能用岸

31、邊式取水。本設計中由于主流離岸較遠，河岸水深較淺，故考慮采用自流管式取水。故本設計的取水構筑物形式采用固定式河床式。河心處為箱式取水頭部，經(jīng)自流管流入集水井，在經(jīng)格柵、格網(wǎng)截留雜質后，用離心泵送出。</p><p><b>　　水源地位置</b></p><p>　　水源地位置見水源地形圖</p><p>　　第二節(jié) 取水構筑物</p&

32、gt;<p>　　一、設計原則及設計特點</p><p>　　取水構筑物形式的選擇，應根據(jù)取水量和水質要求，結合河床地形和地質、河床沖淤、水深及水位變幅、泥沙及漂浮物、冰清和航運等因素，并充分考慮施工條件和施工方法，在保證安全可靠的前提下，通過技術經(jīng)濟比較確定。</p><p><b>　　二、取水構筑物型式</b></p><p&g

33、t;　　河床式自流管及設集水孔進水井構筑物形式</p><p>　　河床式自流管及設集水孔進水井構筑物特點： </p><p>　　在非洪水期利用自流管取得河心較好的水，而在洪水期利用集水井上的進水孔取得上層水質較好的水；</p><p

34、>　　比單用自流管進水安全可靠；</p><p>　　集水井設于河岸上，可不受水流沖刷河冰凌的影響；</p><p>　　進水頭部伸入河床，檢修和清洗方便；</p><p>　　冬季保溫、防凍條件比岸邊好；</p><p><b>　　取水頭部選擇</b></p><p>　　選用菱形箱式取

35、水頭部其適用于中小型取水構筑物，有如下幾個優(yōu)點：</p><p>　　菱形箱式取水頭部可采用分段預制、水下拼裝的方法，施工和安裝設備較方便；</p><p>　　菱形箱式取水頭部水利條件較好；</p><p>　　有外層箱式的保護，取水頭部安全可靠；</p><p><b>　　四、進水間的設計</b></p>

36、;<p>　　1、集水井采用合建半淹沒式</p><p>　　2、進水孔格柵面積 F0=9.3m2</p><p>　　箱式取水頭部的進水孔采用側面開孔，進水孔設4個，設在兩側；</p><p>　　每個進水孔 尺寸：B×H=1500×1300mm</p><p>

37、　　每個格柵有效面積1.49 m2 尺寸：B×H=1600×1400mm</p><p>　　集水井進水孔布置成側面進水，進水孔設4個；</p><p>　　每個進水孔 尺寸：B×H=1500×1300mm</p><p>　　每個格柵有效面積1.49 m2

38、 尺寸：B×H=1600×1400mm</p><p>　　3、格網(wǎng)面積 F1=22.423m2</p><p>　　格網(wǎng)布置在進水間和吸水間之間，設6個</p><p>　　每個進水孔 尺寸：B×H=1900×2100mm</p>&

39、lt;p>　　每個格網(wǎng)有效面積2.18 m2 尺寸：B×H=2000×2200mm</p><p>　　第四章 取水泵站的設計</p><p><b>　　一、泵的選擇</b></p><p>　　根據(jù)設計水量和揚程，選擇三臺24SA-18型（Q=3240 m³/s，H=32m,

40、 N=317.5kw, Hs=7.4m, Wp=3300Kg）,兩臺工作，一臺備用。遠期增加一臺同型號泵，三臺工作，一臺備用。根據(jù)24SA-18型泵的要求選用JRQ1410-6型電動機（N=380kw , Wm=3500Kg）</p><p><b>　　二、泵房布置</b></p><p>　　按遠期考慮，為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將四臺機組交錯并列布置

41、成兩排，兩臺為正常轉向，兩臺為反向轉向。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。</p><p><b>　　三、主要設備選擇</b></p><p>　　起重設備，排水設備，通風設備，溫度控制設備，計量設備等</p><p>　　第五章 主要設備材料表</p><p><b>　　見圖紙<

42、/b></p><p><b>　?。ǘ┰O計計算書</b></p><p>　　第一章 設計水量計算</p><p>　　一、最高日用水量計算</p><p><b>　　近期：</b></p><p>　　1、綜合生活用水量Q1 （包括居民生活用水量和公共建筑及設

43、施用水）：</p><p>　　取人均日用水量為210 L/人?d，日變化系數(shù)為1.4，則</p><p>　　Q1 =150000×0.21×1.4=44100m³/d</p><p>　　2、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量Q2：</p><p>　　Q2=400×130×1.4=72800 m

44、9;/d</p><p>　　3、未預見水量和管網(wǎng)漏失水量Q3:</p><p><b>　　Q3=0.2Q</b></p><p>　　最高日用水量：Q=146125 m³/d</p><p><b>　　遠期：</b></p><p>　　1、綜合生活用水量Q1

45、 （包括居民生活用水量和公共建筑及設施用水）：</p><p>　　隨著生活水平的提高，人均日用水量也會有所提高，取為220 L/人?d ,日變化系數(shù)取1.4,則</p><p>　　Q1=18000×0.22×1.4=55440m³/d </p><p>　　2、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水量Q2：</p><p>　　Q

46、2=700×110×1.4=107800m³/d</p><p>　　3、未預見水量和管網(wǎng)漏失水量Q3:</p><p><b>　　Q3=0.2Q</b></p><p>　　最高日用水量：Q=204050 m³/d</p><p><b>　　二、設計水量計算<

47、/b></p><p>　　考慮到輸水干管漏損和凈化廠本身用水，取自用水系數(shù)α=1.05，則，</p><p>　　近期設計水流量：Q==1.05×146125/24=6393 m³/h=1.776 m³/s </p><p>　　遠期設計水流量：Q==1.05×204050/24=8927.2 m³/h=2

48、.48 m³/s</p><p>　　第二章 取水工藝計算</p><p><b>　　取水頭部設計</b></p><p>　　取水頭部平剖面為菱形，整體為箱式。α角取90°側面進水。</p><p>　　Q=8927.2 m³/d=2.48 m³/s。</p>

49、<p><b>　　(1)格柵計算</b></p><p>　　進水流速：V0=0.5m/s;</p><p>　　柵條厚度：s=10mm,斷面為扁鋼型；</p><p>　　柵條凈距：b=80mm；</p><p>　　柵條的阻塞系數(shù)：k1=0.75；</p><p>　　面積減少系數(shù)

50、k1; </p><p>　　k1= ==0.889</p><p>　　進水孔面積：F1== =7.44m2</p><p>　　進水口數(shù)量選用四個，每個面積為：</p><p>　　F= F0/4=1.86m2</p><p>　　格柵尺寸選用給水排水標準圖集90s321-1,每個進水口尺寸為B1×H1=

51、1500mm×1300mm，格柵外形尺寸B×H=1600mm×1400mm。</p><p>　　(2) 取水頭部構造尺寸</p><p>　　根據(jù)航道要求，取水頭部上緣距最枯水位深取1.0m，進水孔下緣距河床底高取0.75m，進水箱底部埋入河底下1.8m。</p><p><b>　　(3)自流管計算</b>&l

52、t;/p><p>　　自流管選用2根，假設流速為v=1.2m/s，考慮實際運行時可能會有一根管徑停用的情況，每根管的流量取滿足70%的設計流量，則管徑d===1357.5mm，故取管徑Dg=1400mm，一根管中流速v===0.806m/s</p><p>　　查水力計算表得1000i=0.48</p><p>　　自流管的沿程水頭損失</p><p

53、>　　自流管上設喇叭進水口一個，焊接90°彎頭一個，閥門一個，出口一個，</p><p>　　自流管局部水頭損失：</p><p>　　其中，ζ1—喇叭管進口：</p><p><b>　　ζ2——彎頭：</b></p><p><b>　　ζ3——閥門：</b></p>

54、;<p><b>　　ζ4——出口：</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　正常工作時，自流管的總水頭損失為：</p><p><b>　　二、進水間設計</b></p><p>　　1、集水間用隔墻分成進水間和吸水室，為便于清洗和檢

55、修，進水室用一道隔墻分成兩部分，吸水室用三道墻分成四部分。</p><p>　　2、吸水室下部進水孔上的格網(wǎng)采用平板格網(wǎng)。</p><p>　　取平板格網(wǎng)的面積過網(wǎng)流速：=0.4；</p><p>　　網(wǎng)眼尺寸：8mm×8mm；</p><p>　　網(wǎng)絲直徑：d=1mm；</p><p><b>　

56、　格網(wǎng)面積減少系數(shù)</b></p><p><b>　　K===0.79</b></p><p>　　格網(wǎng)阻塞系數(shù)：K=0.5；</p><p>　　水流收縮系數(shù)：=0.7；</p><p><b>　　格網(wǎng)面積：</b></p><p>　　F===22.423

57、m</p><p>　　選用給水排水標準圖集90S321-6，格網(wǎng)進水口尺寸為B1×H1=1900mm×2100mm，面積3.99 m，選用6個，格網(wǎng)尺寸為B×H=2000mm×2200mm。</p><p>　　通過格網(wǎng)的水頭損失一般采用0.10-0.15m，本次設計取0.10m。</p><p><b>　　具體

58、布置見圖。</b></p><p><b>　　三、進水孔設計</b></p><p>　　進水孔布置成側面進水；</p><p>　　進水孔、格柵面積F計算</p><p>　　進水流速：V0=0.5m/s;</p><p>　　柵條厚度：s=10mm,斷面為扁鋼型；</p&g

59、t;<p>　　柵條凈距：b=80mm；</p><p>　　刪條的堵塞系數(shù)：k1=0.75；</p><p>　　刪條的面積減少系數(shù)k2: </p><p>　　進水孔面積：= m2</p><p>　　進水口數(shù)量選用四個，每個面積為： F0= F/4=1.86 m2</p><p>　　格柵尺寸選

60、用 : 每個進水口尺寸為B1×H1=1500mm×1300mm，</p><p>　　每個格柵外形尺寸B×H=1600mm×1400mm，</p><p>　　有效面積： F=1.49 m2</p><p>　　第三章 取水泵站計算</p><p>　　第一節(jié) 取水水泵選配及一級泵站工藝布置<

61、;/p><p><b>　　水泵的選擇</b></p><p>　　設計流量和設計揚程的計算</p><p><b>　　設計流量：</b></p><p>　　近期設計流量：Q=1.05×146125/24=6393 m³/h=1.776 m³/s</p>

62、<p>　　遠期設計流量：Q=1.05×204050/24=8927.2 m³/h=2.48 m³/s</p><p><b>　　設計揚程計算：</b></p><p>　　式中，——泵出口處富余水頭；</p><p>　　——水泵與最低水面的高程差；</p><p>　　——吸

63、水管的水頭損失；</p><p>　　——自流管水頭損失；</p><p><b>　?。?）、選泵</b></p><p>　　根據(jù)設計水量和揚程，選擇三臺24SA-18型（Q=3240 m³/s，H=32m, N=317.5kw, Hs=7.4m, Wp=3300Kg）,兩臺工作，一臺備用。遠期增加一臺同型號泵，三臺工作，一

64、臺備用。根據(jù)24SA-18型泵的要求選用JRQ1410-6型電動機（N=380kw , Wm=3500Kg）</p><p>　　L=4484 , A=940 則機組基礎尺寸按如下確定</p><p>　　基礎長度=L+0.4~0.5=4900mm</p><p>　　基礎寬度=A=0.4~0.5=1400mm</p><p>　　基礎深度

65、H=3.0(Wp+Wm)/ (L×B×γ)=1.26m基礎實際深度連同底板在內(nèi)，應為2.45m。</p><p><b>　　泵房布置</b></p><p>　　按遠期考慮，為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將四臺機組交錯并列布置成兩排，兩臺為正常轉向，兩臺為反向轉向。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。</p>&l

66、t;p><b>　　泵房標高設計</b></p><p><b>　　泵房的高度設計</b></p><p>　　集水井選擇非淹沒式，在最高水位時仍能露出水面，操作管理方便，在漂浮物多的洪水期可以及時清理格網(wǎng)，供水較為安全。</p><p>　　1）頂面標高：采用非淹沒式，集水間頂面標高=1﹪洪水位+浪高（0.65m

67、）+0.5m：</p><p>　　H=78.50+0.5+0.65=79.65m。</p><p>　　2)進水間最低水位：97﹪枯水位-取水頭部到進水管段水頭損失-格柵損失=20.45-0.17-0.1=70.88m。</p><p>　　3）吸水間最低水位：</p><p>　　進水間最低動水位標高-進水間到吸水間的平板格網(wǎng)水頭損失

68、 =70.88-0.2=70.68m</p><p>　　4）集水間底部標高：</p><p>　　平板格網(wǎng)凈高為2.20m，其上緣應淹沒在吸水間動水位以下，取為0.1m；其下緣應高出底面，取0.2m，則集水間底面標高為：</p><p>　　70.68-0.1-0.2-2.2=68.18m。</p><p><b>　　集水間深度

69、：</b></p><p>　　頂部標高-底部標高=79.65-68.18=11.47m。</p><p><b>　　集水間深度校核：</b></p><p>　　當自流管用一根管輸送Q=1.736m3/s，v=1.16m/s，水頭損失為h=0.2563m，此時吸水間最低水位為: 71.15-0.1-0.2563-0.2=70