张小杰的水资源保护与利用课程方案设计书书.docx
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张小杰的水资源保护与利用课程方案设计书书
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，它是建设社会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。
实习设计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，使以前学过的东西形象化，生动化。
并使所学的知识得到了巩固。
掌握了对取水头部的设计和其中主要部分的布置。
Foreword
Wateristhesourceoflife,itisanimportantele-mentofthenaturalresourcesandtheenvironment.Waterresourcesinthesocial,economicandlivingenvironmentinaveryimportantposition,itisimportantforsocialmaterialandspiritualcivilizationconstructionofthemajorcondi-tionsofthesocietyforitsexistenceanddevelopmentofthematerialfoundation。
Throughthewholesemestercourses,wehaveanmorecomprehensiveunderstandingtheformationofwaterresourcesdevelopmentandutilizationofwaterresourcesoftheeval-uationofsurfaceandundergroundwaterprojectsa.Usethissystematicaccesstothewaterresourcesofwater-relatedknowledge,incombiningtheoryandpractice,andbettercontrolofthewaterknowledge。
Internshipdesignisoneofimportantpracticalityteachinglinkintheuseandproductionofwaterresources.Formthis,thestudentcanhaveaclearrecognizetothissubject,andmakethethingsmoresensibleandactivity.letusknowitmoreprofound.Thronghthispractice,Itispossibletodesigntheheadofwater-gettingandthepositionofthemainpart.
目录
第一章课程设计任务书--------------------------------------------------4
第二章设计方案比较------------------------------------------------------7
2.1取水构筑物形式的确定-------------------------------------------7
2.2取水头部形式的确定----------------------------------------------7
2.3管道形式的确定-------------------------------------------------7
2.4集水井形式的确定-----------------------------------------------7
第三章设计资料---------------------------------------------------------8
3.1河流自然条件------------------------------------------------------8
3.2地区气象资料------------------------------------------------------8
3.3工程要求-----------------------------------------------------------8
第四章设计计算------------------------------------------------------------9
4.1取水头部的计算--------------------------------------------------9
4.2取水头部构造尺寸----------------------------------------------10
4.3自流管的计算---------------------------------------------------11
4.4集水井设计------------------------------------------------------12
结束语------------------------------------------------------------------16
参考文献-----------------------------------------------------------------17
第一章课程设计任务书
一课程设计任务
蚌埠市取水工程设计。
二设计目的
通过《水资源利用与保护》课程设计，巩固学习成果加深对课程内容的学习与理解，掌握取水工程设计的方法，培养和提高计算能力、设计和绘图水平。
在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型取水工程工艺设计，锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。
三主要资料
（一）河流自然条件
1．河流水位
取P＝1％的设计洪水水位为35.50m；取保证率为97%的设计最低水位为21.0m。
2.河流流量
最大流量：
28000m³/s；最小流量：
320m³/s。
3.河流流速
最大流速：
2.50m/s；最小流速：
0.6m/s。
4．含砂量
最大含砂量：
0.5㎏/m³；最小含砂量：
0.0015㎏/m³
5．水中其他悬浮物
6.冰冻情况：
结冰厚度：
7.河流主流及河床流量：
河流近岸坡度较缓，主流离岸约50-100m，主要最小水深3.8-4.0m。
深为粘土，以下是页岩，岸边土质较好，有一定的承载力，满足使用要求。
8
（二）地区气象资料：
最低温度：
-10°C，最高温度：
39°C，最大冰冻深度0.15m。
（三）工程要求：
净水处理厂供水量为37000m3/d，供生活饮用和生产需要。
（四）设计资料和参考书
1、设计资料
设计任务书及教材《水资源利用与保护》
2、参考书
《给排水设计手册》第1、3、9、10、11册。
《给排水快速设计手册》第l册。
《给水排水标准图集》90S321-1（格栅）、90S321-6（格网）
四、课程设计成果
1、设计计算说明书一份。
2、取水构筑物布置图一张（2"）。
3、绘制取水头部平面图和剖面图一张（2"）。
4、集水间平面图和剖面图一张（2"）（图例1：
100）
五、设计时间：
第17周（2011．01.03——2011.01.09）
六、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。
七、成绩分类:
优、良、中、及格和不及格五档。
八、成绩评定办法及标准
学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计说明书、答辩、出勤等情况综合评定。
成绩分：
优、良、中、及格、不及格五个等级。
其中，设计图纸占50%，设计说明书占30%，答辩占10%，出勤占10%。
成绩评定标准如下：
优：
能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整洁，设计方案合理，设计说明书内容充实。
良：
能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计方案基本合理。
中：
能完成设计指导书中的要求，设计方案基本合理。
及格：
能基本完成设计指导书中的要求，设计图纸一般。
不及格：
凡有下列情况之一者以不及格论：
1）未达到设计指导书的基本要求。
2）设计缺勤累计达三分之一以上者。
九、指导教师：
肖晓存张改红毛艳丽
环境与市政工程系
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。
第三章设计资料
3.1河流自然条件
1．河流水位
取P＝1％的设计洪水水位为35.50m；取保证率为97%的设计最低水位为21.00m。
2.河流流量
最大流量：
2800m³/s；最小流量：
320m³/s。
3.河流流速
最大流速：
2.50m/s；最小流速：
0.6m/s。
4．含砂量
最大含砂量：
0.5㎏/m³；最小含砂量：
0.0015㎏/m³
5．水中其他悬浮物
有-定漂浮物，有冰絮、冰凌。
6．河流主流及河床情况
河流岸坡较缓，主流离岸边约80m处。
最低水位水深为4.0m,岸边土质较好,有一定承受能力,满足设计要求。
3.2地区气象资料
最低气温-8.6度,最高气温39度,最大冰冻深度0.15米
3.3工程要求:
净水处理厂供水量为11万m3/d,供生产需要和生活饮用.
第四章设计计算
A.工程要求
1．取水量：
37000m³/d；
2．水处理厂自用水量按5％考虑。
B.取水构筑物形式的选择
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=37000×1.05=38850m³/d=0.450m³/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=
=
=0.833
（6）进水口面积：
F。
=
=
=1.800㎡
（7）进水口数量选用4个，每个面积为：
F=
=
=0.450㎡
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＝700×700，格栅外形尺寸B×H＝800×800。
有效面积平方米。
4．2取水头部构造尺寸
（1）最小淹没水深:
=1.2m,与河流通行船只吃水深度有关；
（2）进水口下缘距河底：
＝1.5m，为避免泥砂进入取水头部；
（3）进水箱体理深：
＝1.4m，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。
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＝
＝
0.225m³/s
初选自流管流速：
＝0.9m/s
初步计算直径为：
=
=
=0.56m
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=
=
=0.80m/s
自流管损失按hw＝hf+hj，计算，其中：
hf=i
l=0.00126×80=0.100m
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）×
=0.075m
则管道总损失为：
hw＝hf+hj＝0.10+0.075＝0.175m
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0.23m。
当-根自流管故障时，另-根应能通过设计流量的70％，即：
Q′=0.7Q=0.7×0.450=0.315m3/s。
此时管中流速为：
vs=
=
=1.15m/s
故障时产生的损失为：
=
+
＝
.l=0．00239×80＝0.19m
=
=（0.1+1.01+0.2+1.0）×
=0.16m
=
+
＝0.19+0.16＝O.35m
考虑阻力增加因素，采用
＝0.5m
4.4集水井设计
1．格网计算
采用平板格网
（1）过网流速：
v1=0.4m/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=
=
=0.694
（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=
=
=4.63m²
选用给水排水标准图集90S321-6，格网进水口尺寸为B1×H1＝1900×1700,有效面积为㎡，选用四个，总面积为5.625×4＝22.5㎡，满足设计要求。
（8）格网尺寸，B×H＝2000×1800
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
＝35.40+0.5+0.25＝35.90m
（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=21.0-0.23-0.1=20.67m
（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=20.67-0.2=20.47m。
（4）集水间底部标高：
平板格网净高为2.0m，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；
20.47-O.1-2-0.2＝18.17m
（5）集水间深度：
顶部标高-底面标高＝36.25-18.17＝18.08m
（6）集水间深度校核：
当自流管用-根管输送
＝0.9359m³／s，v＝1.138m／s时，水头损失为
=0.45，此时吸间最低水位为：
20.50-0.1-0.45-0.2＝19.75m
吸水间水深为；19.75-17.06＝2.69m，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）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＝6.2594㎡；
-安全系数，k＝1.5；
W＝（G+pfF）k
＝（1.47+1.96×O.44×6.2594）X1.5
＝10.197kN
2．起吊设备选择与吊架高度计算
格网起吊高度应大于集水间深度18.84m，选用电动葫芦，起吊重量为2000kN，起吊最大高度为24m。
平板格网高2.0m，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36.25m，则起吊架工字钢下缘
的标高应为：
36.25+0.2+2+0.25+0.78＝39.48m
F．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
在这次设计中，我设计出了整套的取水构筑物的总图以及取水头部，集水间的详图，设计了它们的平面图及剖面图。
并掌握了里面一些潜在的规则，知道了一些尺寸的确定方法等。
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，使学生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。
感谢各位老师对学生的教导，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:
，设计任务书
，教材《水资源利用与保护》
，《给排水设计手册》第一、三、十、十一册
，《给排水快速设计手册》第一册
，《给水排水标准图集》格栅、（格网）
，给水工程（第二版）严煦世主编中国建筑工业出版社
《室外给水工程设计规范》、》等
《给水排水工程快速设计手册》中国建筑工业出版社于尔捷主编
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