(设计方案)邢万里.doc

河南城建学院水资源利用与保护课程设计 第一章 课程设计任务书第一章 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 设计任务郑州市一取水构筑物的扩大初步设计。1.3 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=1%)；最低水位为 20.30 m (保证率P=97%)。(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8.15万m/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与取水工程 2、参考书给排水设计手册第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（格栅）、90S321-6（格网）1.4 设计时间第18周（2013.1.12013.1.6）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；要达到扩初设计施工图的要求。1.7 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。1.9 指导教师 余海静肖晓存 张奎 田长勋 环境与市政工程系 2012/12/26 14第二章 设计方案21 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22 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。23 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。24 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=1%)；最低水位为 20.30 m (保证率P=97%)。(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4.0m。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，最高气温：39，最大冰冻深度15。3.3 工程要求净水处理厂供水量为8.15万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。角取90侧面进水。Q=815001.05=85575m/d=0.99m/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= =5.28m2进水口数量选用四个，每个面积为： F= F0/4=1.32 m2格栅尺寸选用给水排水标准图集90s321-1,每个进水口尺寸为B1H1=900mm700mm，格栅外形尺寸BH=1000mm800mm。(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；取水头部平面图及剖面图：4-1和4-2 图4-1 取水头部平面图 图4-2 取水头部剖面图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=0.99/2=0.495m3初选自流管流速：v=0.8m/s初步计算直径为： D=0.89m 选D=0.9m自流管实际流速为： v=0.79m/s自流管损失按h=h+h计算，其中： h=il=0.0011980=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）=0.073则管道总损失为：h=h+h=0.1+0.073=0.173m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=0.70.99=0.69/s,此时管中流速为： =1.09m/s故障时产生的损失为h= h+h h=il=0.0022480=0.18mh=(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=0.4m4.3 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：5mm5mm； 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=13.59m选用给水排水标准图集90S321-6，格网进水口尺寸为B1H1=1900mm1700mm，面积3.23 m，选用两个，总面积为BH=2000mm1800mm。（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=0.69/s，v=1.09m/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。集水间平面图及剖面图：图4-3和4-4 图4-3 集水间剖面图 图4-4 集水间剖面图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=3.6m； 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+1.960.440.36)1.5 =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，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MD124D型电动葫芦，起吊重量为9.80kN，起重最大高度为24m。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。第五章 设计总结 本次设计让我学会了怎么制作取水头部的平面图和剖面图，以及集水间的平面图及剖面图。使我更加熟练的掌握了如何使用CAD软件制作一些简单的图形。同时学会了通过公式计算一些数据，让我对公式有了更加深刻的记忆。同时这次课程设计对我们学习课本知识有很大的帮助。这些知识已经不是简简单单的在书本上了，而是在设计的过程中我们将这些知识灵活运用了起来，是我们对书本上的知识有了更加深层次的理解，同时锻炼了我们理论结合实际的能力。在实际的课程设计过程中，我们学会了不懂就问，增强了动手绘图能力，同时学会了如何合理的设计一些取水工程设施。这些收获不仅对我们以后的课程学习会有很大的帮助，而且在以后的工作当中，也会是一笔宝贵的财富。因为在以后的工作当中我们同样会用到这些软件或者这些方法进行操作，所以这些都是为以后积累的很大的经验。这次课程设计实习总体来说完成的还不错，我也从中学到了很多书本上学不到的知识。很感谢我们的老师，同时感谢这次课程设计任务。参考文献1 任伯帜，熊正为.水资源利用与保护 M.北京：机械工业出版社 .20072 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.19993 周金全.地表水取水