水资源与利用课程设计精品

《水资源利用与保护》

课程设计

题 目：某市一取水构筑物的扩大 初步设计 系 专 姓 学

别：环境与市政工程系

业：给水排水工程

名：宋严 _____________ 号：Q ________

指导教师：肖晓存 余海静 何亚丽 谭水成

河南城建学院

2011年 12月05 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乂一次深入学习所 以就从12月5号-12月9号为期五天的课程设计。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，儿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，笫一次做设计， 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

Water is the source of life, is an important natural resource and environment factors

・ Water resources in the social, economic, living environment in a very important position, it is to promote the city economy sustainable development, to ensure that the

people live and work in peace society, the construction of socialist material civilization and spiritual civilization of the important condition, is the social existence and development of material basis・

Through the course of the semester learning, on water resources development and utilization of water resources and formation, calculation of surface and underground water evaluation, engineering, water saving theory and recycled water will have a more comprehensive understanding of. Use the water course design makes itself more

comprehensive, systematic access to water resources for water related knowledge, the combination of theory and practice, have a better knowledge of water・ Water resources utilization and protection course design is in the

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practice of professional course after another in-depth learning so from December 5th to December 9th five day course design. Through this design for water resource utilization in water intake structure arrangement has a profound understanding, this design, learn a lot of things, to use day CAD mapping, almost every day bubble in the engine room of study, to further understand and digest the classroom knowledge, further improve the question, the analysis problem, problem-solving ability・ This is the first time since the University, to do the design, the first comprehensive understanding of the complex engineering, including access to information, data processing, design dimensions, related regulations, starting a drawing, the post-processing ・ Alt hough, since that, the design is perfect, but there exist a lot of problems, also hope the teacher・

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目录

第一章课程设计任务书 .................................. 06 第二章设计方案 ........................................ 09

2.1构筑物类型确定 ................................. 09 2.2取水头部形式的确定 ............................ 09 2.3管道形式的确定 ................................. 09 2.4集水井形式的确定 ............................... 09

第三章设计资料 .......................................... 10

3.1河流自然条件 ................................... 10 3.2地区气象资料 ................................... 10 3.3工程要求 ...................................... 10

第四章设计计算 ........................................ 11

4・1取水头部设计计算 .............................. 11 4.2自流管设计计算 ................................ 12 4. 3集水间计算 ................................... 14 4. 4格网起吊设备 ................................. 17

4.5排泥冲洗设备 ................................... 17

结束语 ............................................... 18 参考文献 ............................................. 19

第一章课程设计任务书

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 生在设讣、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、 使学生能通过设讣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

某市一取水构筑物的扩大初步设计。

13主要资料

(一) 河流自然条件

(1) 河流水位：

最高水位为35.20 m,(频率P=l%)；最低水位为20.30 m (保证率

P=97%)O (2) 河流的流量：

最大流量为26000 m'/s；最小流量为330 m'/s。

(3) 河流的流速

最大流速为2.50 m/s；最小流速为0.50 m/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0.0015 kg/ 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40ma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°C,最高气温：39°C,最大冰冻深度15cm。 (三) 工程要求

净水处理厂供水量为竺万m'/d,供生活饮用和生产需要。

1.4设计时间

第 15 周（2011. 12. 5——

1. 5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）

1.6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 设讣施工图的要求。

17成绩分类：

优、良、中、及格和不及格五档。

1.8成绩评定办法及标准

学生的课程设计成绩山指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设讣说 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%o 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，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。

1.9指导教师：

肖晓存 何亚丽余海静谭水成

环境与市政工程系

2011/12/01

第二章设计方案

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、蘑姑形、鱼形罩、箱式、桥墩式等。 曲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 周用抛石，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，本设计采用分建式矩形设计。

第三章设计资料

3.1河流自然条件

(1) 河流水位：

最高水位为35.20 m,(频率P=l%)；最低水位为2030 m (保证率P=97%)o

(2) 河流的流量：

最大流量为26000 m'/s；最小流量为330_m7so

(3) 河流的流速

最大流速为2.50 m/s；最小流速为0.50 m/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0.0015 kg/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，主流离岸约翌m,主流最小水深辿m。岸边土质较好, 有一定的承载力，满足使用要求。

3.2地区气象资料：

最低气温：—10°C,最高气温：39C,最大冰冻深度15cm。

3・3工程要求

净水处理厂供水量为理万m'/d,供生活饮用和生产需要。

第四章设计计算

4.1取水头部设计计算

取水头部平剖面为菱形，整体为箱式。a角取90。侧面进水。

Q=34000 X1,05=35700m3/d=0.413 m3/so (1)格栅讣算

进水流速： 栅条厚度：

Vo=O. 3m/ s;

s=10mm,断面为扁钢型；

栅条净距： b二50mm；

阻尼系数： k2=0. 75；

面积减少系数匕;

kr &

_ 7)-o. 833 b + s 50+10

二2.20m‘

进水孔面积：

0,413

Fo- Q -

Vokl k2 0.3x0.833x0.75

进水口数量选用四个，每个面积为：

F二 Fo/4二0. 55 m3

格栅尺寸选用给水排水标准图集90s321-l,每个进水口尺寸为BiXH：二900mm X

v' =0.

8m./s

总鵲二

知0.57m

D 选二

700mm,格栅外形尺寸 B XH二 1000mmX 800mm。

(2)取水头部构造尺寸

最小淹没深：h二1. 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 z/=l. 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； 取水头部平面图及剖面图：4-1和4-2

图4~1 图4-2

4.2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，河水幕重力自流，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：

初选自流管流苏:

q 门二Q/2二0.413/2二0・ 207m3

初步计算直径为:

自流管实际流速为:

如= 4x0.207 妣

\"3.14x0.62

自流管损失按h/hf+hj计算，其中:

h f=i • 1=0. 00119X80=0. 10m

各局部阻力系数为:喇叭口岛二0.1.焊接弯头§2=1.01,蝶阀5二0.2, ＜二1.0,局部阻力损失为：

h,=y4 —= (0. 1+1.01+0. 2+1.0) X

」厶\"2g

则管道总损失为：

=o. 063w

2x9.81

hw =h，- +h 二0. 1+0. 063=0. 163m

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，另一根应能通过设汁流量的70%,即：

Q;=0. 7Q二0. 7X0. 413=0. 29m3/s,此时管中流速为：

1 /

v„ 二丄^ = ------- r 二 1. 03m/ s

nD 3.14x0.62

故障时产生的损失为h：二h；+h；

4Q 4x0.29

h；=i ・ 1=0. 00224 X 80=0. 18m

M =7

= (0. 1+1.01+0. 2+1.0) X. X\" 二 0. 12m

」丿厶2g 2x9.81

h；.= h；+hj =0. 18+0. 12=0. 30m

考虑阻力增加因素，采用h：二0.4m

4. 3集水间计算

(1)格网计算

釆用平板格网，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：-二0. 3〃?/s； 网眼尺寸：ommXomm；

网丝直径：d二1mm： 格网面积减少系数

叫二一一二一二0. 694 （b + d）2

格网阻塞系数：K二0.5； 水流收缩系数：£二0.7； 格网面积：

h2 甲

（5 + 1）2

F | 二一一 二 --------- 兰里 -------- 二5. 67m 2 K]K?列]0.694 x 0.5 x 0.7 x 0.3

选用给水排水标准图集90S321-6,格网进水口尺寸为BiXHi二1900mmX 1700mm, 面积3.23 m2 ,选用两个，总面积为BXH二2000mm X 1800mm。

（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%洪水位+浪A+0. om： Ha=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-格栅损失二20. 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. l-0.2-1.8=17.70mo

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'=o.29m'/s, v=1.03m/s,水头损失为

h(二0.4m,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。

集水间平面图及剖面图：图4-3和4-4

・・盂00 0E*

2

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图4一3

4. 4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=3.6m2 ；

f ——平板格网与导轨间的摩擦系数，f=0.44； K——安全系数，K=1.5o

W=(G+pfF)K

=(1.47+1.96 X 0.44 X 0.36)X1.5 =7.85kN (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,贝9 起吊架工字梁下缘的标高为：

36.15+0.2+1.80+0.25+0.78=39.18m

格栅起吊高度二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C\"或MDJ24D型电动葫芦，起吊重量为9.80kN,起重最大高度为 24m o

4.5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结束语

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。熟悉并掌握了设讣的一些基本技能。极 大地丰富了设计绘图等方面的知识。

实习设讣乂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 设讣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

L1

的，使以前学过的东西更加形象化和主动化！山于这 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。也让我乂一次练习了对工 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讣要求，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

［11任伯帜，熊正为.水资源利用与保护［M］.北京：机械工业出版社.2007

⑵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

［3］周金全.地表水取水工程［M］.北京：化学工业出版社.2005

[4] 严煦世.给水排水工程快速设计手册[M].北京：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

[6] 北京建筑设计院主编.给水排水设计手册第3册城镇供水[M].北京:中国建筑工业岀 版

社.1986

⑺ 上海建筑设计院主编•给水排水设汁手册第10册技术经济[M].北京：中国建筑工业岀 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