河床式取水构筑物

1、1. 工程资料1.1 河流自然条件 （1）河流水位 取P=1 %的设计洪水位为35.40m，取水保证率为97%的设计最低水位 为20.50m。（2）河流流量 最大流量：27000 最小流量：320 。（3）河流流速 最大流速：248 ； 最小流速：032 。（4）含砂量 最大含砂量：0.47； 最小含砂量；0015。（5）水中其他悬浮物有一定效量的水草及青苔，无冰絮。（6）河流主流及河床情况 河流岸坡平缓，主流离岸边约90m处，最小水深为3.80m。（7）水泵所需扬程26m。1.2 设计任务 设计一座河床式取水构筑物，采用箱式取水头部，自流管进水。计算书一份，图纸两张，包括取水头部平面图与剖面

2、图，泵房平面布置图。2 河床式取水构筑物简介 河床式取水构筑物适用于河床稳定，岸坡平缓，主流离岸较远，岸边水深不够或水质不好，而河中具有足够水深或较好水质时。其构成是：取水头部、进水管、吸水间和泵站。（1） 取水头部其要求是： 避免吸入泥沙； 不引起附近河床的冲刷； 避免其进水口被水内冰堵塞； 不被船只、木排及流冰撞击； 便于清洗。 其设计要求： 具有合理的外形； 取水头部进水口的位置适当，其上缘在最低水位以下0.51.0， 冰盖底面以下0.20.5m，其下缘高出河底1.01.5m； 进口水流速度适当。其类型有：喇叭管、蘑菇型、鱼型罩、箱式、墩式、斜板式、活动式。设计中采用箱式取水头部。箱式取

3、水头部由周边开设进水孔的钢筋砼箱和设在箱内的喇叭管组成。进水孔总面积较大，能减少冰渍和泥沙进入量。适用于冬季冰凌较多或含沙量不大，水深较小的河流上采用，中小型取水工程用得较多。中南地区含沙量较小的河流上箱的平面形状：圆形、矩形、棱形。（2） 进水管进水管有自流管与虹吸管之分，其自流管取水：自流管淹没在水中， 河水靠重力自流，工作较可靠，水中含沙量较高时，为取得含沙少的水可在集水间壁上开设进水孔，可设置高位自流管。适用于自流管埋深不大，或可以开挖隧道；而当河水位高于虹吸管顶时，无需抽真空即可自流进水；当河水位低于虹吸管顶，需先将虹吸管抽真空可进水。虹吸高度26m。适用于河滩宽阔，河岸较高，且为坚

4、硬岩石，埋设自流管需开挖大量土石方，或管道需要穿越防洪堤时可采用虹吸管。优点：减少水下土石方量，缩短工期，节约投资。缺点：对管材、施工质量要较高，运行管理要求严，要装置真空设备，严密不漏气，可靠性不如自流管。设计中采用的是自流管进水。（3） 吸水间其作用：（1）沉淀一部分泥沙及杂质；（2）便于安设格网；（3）可以根据吸水井中的水位变化判断取水系统的工作情况；（4）可以减少水泵吸水管的长度及埋深；（5）便于清洗自流管。3. 河床式取水构筑物设计计算3.1 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、格网截留杂

5、质后，用离心泵送出。3.2 设计水量 3.3 取水头部设计计算 取水头部平剖面取为菱形，整体为箱式，角取侧面进水。3.3.1 进水孔（格栅）计算其计算公式与岸边式取水构筑物进水孔面积计算公式一致。 式中 ：进水孔或格栅的面积，；Q ：进水孔的设计流量，； ：进水孔设计流速，有冰絮时： ；无冰絮时： ：栅条引起的面积减少系数，；b为栅条净距， 30120mm， s为栅条厚度（直径），10mm； ：格栅阻塞系数，采用0.75。设计中取进水孔流速=0.4；栅条采用圆钢，其直径=10mm；取栅条净距 b=50mm，取格栅阻塞系数=0.75，则： ， 进水孔数量采用4个，设在两侧，则每个面积： 进水孔尺

6、寸采用：格栅尺寸采用： 实际进水孔面积：实际过孔流速： 水流通过格栅的水头损失一般为0.050.1m，设计取0.1m。 根据航道要求，取水头部上缘距最枯水位深取1m，进水孔下缘距河床底 高1.5m，进水箱底部埋深1.5m。取水头部设于河床主流深槽处，以保证 有足够的取水深度，其最小水深为3.8m，此处与进水间距离90m。取水 头部形式与尺寸见图1，用隔墙分为两格，以便于清洗与检修。为防止头 部被水流冲刷，其底部基础设在河床以下1.5m处，在冲刷范围头部周围 抛石锚固。具体见下图： 图1.取水头部示意图3.3.2 自流管设计计算 （1）自流管设计为两条，每条设计流量为： 初选自流管流速： 初步计

7、算直径为： ，选 自流管实际流速为： 考虑到使用后自流管道淤积与结垢的情况，粗糙系数取，自流 管长。 自流管水力半径： 流速系数： 水力坡度： 自流管沿程水头损失： m 自流管上设喇叭管进口一个、焊接弯头一个、阀门一个、出口一个， 其局部阻力损失分别为：、。 自流管局部损失： m正常工作时，自流管水头损失为： m自流管采用在河流高水位时单根重力流正向冲洗的方式。（2）自流管校核 当一根自流管故障时，另一根自流管应能通过设计流量的， 即：，此时管中流速为： 故障时产生的水头损失为： 此时，水头损失为：m 集水间计算 集水间用隔墙分为进水室和吸水室，为便于清洗与维修，进水室和吸水室用隔墙分别分成两

8、格，隔墙上设连通管，管上设阀门。（ 1）格网计算采用平板格网，过网流速，网眼尺寸采用，网丝直径，设计取=0.8。 式中：平板格网的面积，；Q通过格网的流量，；通过格网的流速，=0.20.4m/s；网丝引起的面积减少系数， b为网眼尺寸，mm；d为金属丝直径，mm；格网阻塞面积减少系数，=0.5；水流收缩系数，0.640.80。 则： ， 格网所需面积： 设置4个格网，每个格网所需面积为： 。 进水孔尺寸采用： 格网尺寸采用： 则：实际进水孔面积： 实际过网流速：通过平板格网的水头损失一般为0.10.2m，设计取0.2m。（2） 集水间标高计算 顶面标高 当采用非淹没式时，集水间顶面标高=1%洪

9、水位+浪高+0.5m，即： 进水间最低动水位进水间最低动水位=97%枯水位-取水头部到进水间的管段水头损失-格栅损失526-0.1=20.15m 吸水间最低动水位 吸水间最低动水位标高=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=20.15-0.2=19.95m 集水间底部标高 平板格网净高为1.63m，其上缘淹没在吸水间动水位以下，取为0.1m； 其下缘应高于底面，取为0.3m；则集水间底面标高为： 19.95-0.1-1.63-0.4=17.82m 集水间深度为：顶部标高-底面标高=36.3-17.82=18.48m。（4） 集水间深度校核： 当自流管用一根管输送，其流速时，

10、水头损失为，此时，吸水间最低动水位为：96-0.2=19.704m，则吸水间最低水位为：19.704-17.82=1.884m，可满足水泵吸水要求。3.3.4 集水间平面图 为便于清洗与检修，进水室用隔墙分成两部分，吸水室用隔墙分为4部 分，具体布置如下图： 图2.集水间平面图 3.3.5 格网起吊设备 （1）平板格网起吊重量 式中：平板格网起吊重量；：平板格网与钢绳的重量：由格栅、格网或闸板两侧水位差而产生的压力，：每个格网的面积，：摩擦系数，视设备与导向槽的材料而定，：安全系数， 则： （2）吊架高度的计算与起吊设备选择 平板格网高2.13m，格网吊环高0.25m，电动葫芦吊钩至工字梁下缘

11、最小 距离为0.78m，格网吊至平台以上的距离取0.2m，操作平台高为36.3m， 则起吊架工字梁下缘的标高为：36.3+0.2+2.13+0.25+0.78=39.66m。 格网起吊高度=起吊架工字梁下缘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 高度平板格网吊环高=39.66-0.78-17.52-0.2-2.13-0.25=18.78m 选用CD1型电动葫芦，起吊重量为9.8kn，起吊最大高度为24m。3.3.6排泥冲洗设备 因河水泥砂量不大，故只设冲洗给水栓，不设排泥设备，定期放空，人工 挖泥清洗。3.3.7 取水泵房的设计 （1）水泵选择

12、 水泵选4台，3用1备，有流量,扬程，选卧式离心水泵，其性能为：；扬程；转速：；泵轴功率：；电动机功率，型号，效率；水泵允许吸上真空高度。 （2）机组基础面积 表1.水泵基本尺寸型号LL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3300s32A1062.5574520450880410600450824510260310 表2.300s32A泵不带底座安装尺寸电动机尺寸ELL2L1HhBA10502806404194573002116.5683 由以上可知：不带带底座的泵机基础尺寸为： 基础长度L=L3+L2+B+（0.40-0.50）m=450+683+419+450=2002mm基础宽度BA（0

13、.40-0.50）m=457+450=907mm机组尺寸：（3）吸水管与出水管吸水管路3条，其流量为：，选钢筋混，流速，,管路设有Z491T-10型电动明杆楔式闸阀，其规格为：DN450，L=510mm；偏心渐缩管DN450×300，L=450mm。 压水管路2条，其流量，选钢筋，管路上有Z495T-10型电动暗杆楔式闸阀，其规格：DN600，L=600；H44T-10型旋启式单瓣止回阀DN600,，长L为1300m，流速，（5） 泵房平面布置如下图： （6） 泵房地面层的设计标高泵房地面层的设计标高，又称泵房顶层进口平台，与进水间平台一致，为36.3m，室内地面标高36.5m。（7） 泵房的起吊、通风、交通和自控设计 泵房深度在20m内，采用一级起吊，最大设备起重机重3.6吨，选用DL型电动单梁桥式起重机，起重量5t，地面操作。起重机运行速度60m/min，电机型号ZDR12-4型，功率2×