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水资源利用与保护课程设计报告

《水资源利用与保护》课程设计

计算说明书

题目：灵宝市取水构筑物的扩大初步设计

学院：市政与环境工程学院

专业：给排水科学与工程

姓名：建跃辉

学号：024412161

指导老师：肖晓存余海静朱伟萍吴俊峰

完成时间：2014年12月18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

长期以来，水资源的不合理开发、利用所造成的严重水资源短缺和区域性的生态、环境灾害受到了国际水资源与环境领域的广泛关注。现代资源开发利用已从传统的仅对水资源的评价与无序开发转变为更重视水资源量与质的综合评价、合理开发与利用；更加注重节水技术的开发与应用；更加关注水资源的天然循环与人为循环之间的协调；更加强调污水再生回用技术和污染水源的水质修复技术的应用与推广，实现水资源的有效保护。强调水资源合理开发与利用，加强水资源的管理和保护已成为当今人类维持社会进步、经济可持续发展所必须采取的重要手段和保护措施。

作为当代大学生并且学习给水排水工程专业的学生我们必须对水资源的利用与保护有所了解。因此通过工程实习掌握水资源形成、评价、供需平衡分析的基本概念、理论与方法；掌握取水工程基本概念、理论、工程技术和措施；了解与水资源保护有关的理论、技术方法与措施，将理论与实践相结合，增长实践知识。将对我国经济的可持续发展有重要的作用。

实习是大学生学习的重要环节，是每一个大学毕业生的必修课。通过实习不仅可以学到许多课堂上没有的知识,还能开阔视野，增长见识，为我们以后更好地把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。通过实习使我更深入地接触专业知识，

Forewords

Long-term since, the unreasonable development of water natural resources, use of the serious shortage of water resources and the regional ecological, environmental disasters by the international water resources and environment in the field of attention. Modern resources from the traditional only on water resources evaluation and disordered development into more emphasis on quantity and quality of water resources, comprehensive evaluation of reasonable utilization and development of water saving technology; pay more attention to the development and application of water resources; pay more attention to the natural cycle and artificial circulation between coordination; more emphasis on wastewater reclamation and reuse technology and water pollution water quality restoration technology application and promotion, realize the effective protection of water natural resources. Emphasis of water resources reasonable development and utilization, strengthen the management and protection of water resources has become the human social progress, economy development must take the important means and the protection measures.

As a contemporary college students and the study of water supply and drainage engineering students we must be on water resources utilization and protection in understanding. Through the engineering practice to

master water resources, evaluation, analysis of supply and demand balance, the basic concepts of the theory and method of water intake engineering; master basic concepts, theory, technology and measures; understanding and protection of water resources and related theory, method and measure, combine theory with practice, the practice of knowledge growth. On the sustainable development of China's economy has important role。Practice is the important link of College Students' learning, is a compulsory course for University graduates. Through the practice, not only can learn many classrooms there is no knowledge, but also broaden our horizons, an increase of knowledge, we will better learn to use the knowledge to practical work and lay a solid foundation.

1 .绪论 (7)

1.1 设计目的 (7)

1.2 设计任务 (7)

1.3 设计时间 (7)

2 .计算说明 (7)

2.1 基本资料 (7)

2.2 构筑物类型确定 (7)

2.3 构筑物设计 (7)

3、结论 (16)

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

灵宝市一取水构筑物的扩大初步设计。

1.3 设计时间

第16周（2014．12．15——19）

2 计算说明

2.1 基本资料

《水资源与取水工程》教材

《给排水设计手册》第1、3、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（格网）、90S321-6（格栅）

正文（宋体小四，不加粗，1.5倍行距）

2.2 构筑物类型确定

因河流河岸较缓，主流原理岸边，宜采用固定式河床取水构筑物。河心处于箱式取水头部，经自流管流入集水井，在经格栅.格网截留杂志后，用离心泵送出。正文（宋体小四，不加粗，1.5倍行距）

2.3 构筑物设计

1.设计水量

1）设计水量：Q=35000×1.05=36750 m3/d=0.425 m3/s

2）取水头部设计计算

取水头部平剖面为菱形，整体为箱式。α角去90 o侧面进水。

2格栅计算

＝0.4m/s（无冰絮时，采用0.4到1.0m3/s，漂浮物较多时，1）进水流速：v

可去小值，反之可取大值）

2）栅条厚度：s＝10mm，（断面为扁钢形）

3)栅条净距：b＝40mm。（一般采用30到120mm）

4)阻塞系数：K 2＝0.75； 5)面积减少系数： K 1=

s b +b =10

5050+=0.833 6)进水口面积： F 。=

K v 2

.0833.04.0425

.0??=1.70㎡

7)进水口数量选用4个，每个面积为：

F=4F 0=4

.1=0.425㎡

格栅尺寸选用给水排水标准图集90s321-1,每个进水口尺寸为B 1×H l ＝ 700mm ×700mm ，格栅外形尺寸B ×H ＝800mm ×800mm 。

（2）取水头部构造尺寸

1）最小淹没水深h=1.2m （根据航道要求最小淹没深度为1.2到1.25m 取

1.25m ）

2）进水口下缘距河底：h ′＝1.5m ，(为避免泥砂进入取水头部)； 3）进水箱体理深：h ″＝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 。

箱体设计如下图：

3自流管设计计算

自流管设计两条，每条设计流量为： q 自＝

Q =245.0＝0.213m 3/s 初选自流管流速：'v ＝1.0m/s 初步计算直径为：'

D =

π自

.114.3213

.04??=0.51m

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=

π自=

6.014.3213.04??=0.75m/s

自流管损失按h w ＝hf+hj ，计算，其中： h f =i ?l=0.1+0.066=0.166(查设计手册表一可得)

h j =∑g

v 22

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：

h j =∑g

v 22

ζ＝（0.1+1.01+0.2+1.0）×8.9275.02?=0.066m

则管道总损失为：

h w ＝h f +h j ＝0.1+0.066＝0.166m

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0.21m 。

当-根自流管故障时，另-根应能通过设计流量的70％，即：Q ′=0.7Q=0.7×0.425=0.30m 3/s 。此时管中流速为：

v s =2'4D Q π=2

6.014.330

.04??=1.06m/s 故障时产生的损失为：

'w h ='f h +'j h

'f h ＝'i .l=0.1

h =∑g v s 22ζ =（0.1+ 1.01+0.2+1.0）×8

.9275.02?=0.166m

'w h = 'f h +'j h ＝0.1+0.066＝O.166m

考虑阻力增加因素，采用'w h ＝0.3m

4.4 集水井设计 1．格网计算采用平板格网

(1)过网流速：v 1=0.3m/s （一般采用0.2到0.4 m/s ） (2)网眼尺寸：5×5mm （一般采用4×4到10×10） (3)网丝直径：d ＝1mm （一般采用1到2）

(4)格网面积减少系数：K 1 =()22d b b + =()2

2155+=0.694 (5)格网阻塞系数：K 2=0.5 （一般采用0.5） (6)水流收缩系数：￡=0.8 （一般采用0.64到0.8）

(7)格网面积： F 1=

K Q

K ζ =

.07.05.0694.0425

.0???=5.83 m 3

选用给水排水标准图集90S321-6，格网进水口尺寸为B 1×H 1＝1900×1700,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，集水间平面尺寸计算如下：采用四台泵（三用一备）每台吸水管设计流量为 Q=

425

.0=0.142 m 3/s 初选吸水管v 吸=1.2 m/s （吸水管流速一般为1.0到1.5 m/s ）初选管径 D=

π自=

.114.3142

.04??=0.388m

选取管径D=400mm

V 吸=2'

Q π=1.1 m/s

1)吸水管吸水喇叭口直径为：

D=1.4d=1.4 ?400=560mm （一般采用1.3到1.5） 2)喇叭口井壁间净间距：

α吸2=0.8D 喇叭=448mm （一般采用0.75到1.0）

3)喇叭口净间距α吸1=1.8D 喇叭=1008mm （一般采用1.5到2.0）

4)喇叭口的最小悬空高度h 1=（0.6—0.8）D 喇叭，且h 1≥0.5m,取h1=0.8 D 喇叭=0.448m ，由于不满于要求所以去h 1=0.5m 5)喇叭口的最小淹没深度h 2=0.5—1.0m ，取h 2=0.8m 。 6)单个吸水间的长度L 吸=α

吸1

+2α吸+2D=1008+2×448+560×2=3024mm

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倍。

7)单个吸水间的宽度L 吸=α吸

2+0.5D+l=2408mm 。

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+0.5

H ＝35+0.25+0.5

H ＝35.75m

（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=20.1-0.21-0.1=19.79m (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=19.79-0.2=19.59m。

(4)集水间底部标高：

进水间到吸水间的平板格闷水头损失＝20．19

平板格网净高为1.60m，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；

19.59-O.1-2.63-0.2＝17.69m

(5)集水间深度：

顶部标高-底面标高＝35.75-17.69＝18.06m

(6)集水间深度校核：

h=0.4，此当自流管用-根管输送'Q＝0.30m3／s，v＝1.06m／s时，水头损失为'

时吸间最低水位为:

20.10-0.1-0.40-0.2=19.4m

吸水间最低水位：19.4-17.69=1.71m，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＝3.6㎡；

k-安全系数，k＝1.5；

W＝(G+pfF)k

＝(1.47+1.96×O.44×3.6)X1.5

＝6.86kN

2．起吊设备选择与吊架高度计算

平板格网高1.60m，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35.75m，则起吊架工字钢下缘

的标高应为：

35.75+1.8+0.25+0.78+0.2＝39.78m

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。

4．拍泥冲洗设备

因河水含沙量不大，故只设冲洗给水栓，不舍排泥设备，定期防空，人工挖泥清洗。3、结论

这周我们实习的任务是设计取水构筑物，包括计算取水头部和集水间还有用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，按照什么要求来设计，还有对于CAD的使用更加系统和细致，第一次用了CAD去画图，其中也出现了很多问题，但在出现问题和解决问题时我对于CAD的学习更加深入了。对于以后的管道和水泵的设计会很有帮

助，但是对于CAD的学习自己还没有真正灵活去使用，自己以后应该多练习，多去画画图，提高自己画图的能了。

通过此次实习，让我学到了很多课堂上根本学不到的东西，仿佛自己一下子就成熟了，懂得了很多道理，但在实习过程中自己也有做也有不好的地方，对此我思考过，学习经验自然是一个因素，然而更重要的是心态的转变没有做到位。在接下里的学习中，我会朝这个方向努力，我相信我会改正并能做的更好。在实习中，我也懂得了如何更好地为人处事。当今社会一直处在高速的发展变化中，所以对于人才的要求也越来越高，我们要用发展的眼光看问题，就要不断提高思想认识，完善自我。对于CAD的使用要勤加练习，一定要不会就去请教他人，不要太自大，觉得其他人没自己学的好，其实比自己能力强的人很多，一定要放下自尊多去请假他们，使自己的学习更加全面，深入，系统。

参考文献

[1] 任伯帜、熊正为主编《水资源利用与保护》机械工业出版社 2008年3月

[2] 刘自放、张廉均、邵丕红编张淑英主审《水资源与取水工程》中国建筑工业出版社出版2006年6月第一版

[3] 中国市政工程西南设计研究院主编《给水排水设计手册》第1册中国建筑工业出版社出版 2000年10月第二版

[4] 上海市政工程设计研究院主编《给水排水设计手册》第3册中国建筑工业出版社出版 2004年4月第二版

[5] 上海市政工程设计研究院主编《给水排水设计手册》第10册中国建筑工业出版社出版 20008年8月第二版

[6] 中国市政工程西南设计研究院主编《给水排水设计手册》第11册中国建筑工业出版社出版 2006年6月第二版

[7] 严煦世主编《给排水快速设计手册》第l册中国建筑工业出版社出版 1995年7月第一版

[8]《给水排水标准图集》90S321-1（格栅）、90S321-6（格网）