给水排水专业水资源利用与保护课程设计

《水资源利用与保护》课程设计题目：南阳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：给水排水科学与工程姓名：李国伟学号：024411225指导老师：肖晓存余海静王远红朱慧杰完成时间：2013年12月13日PAGE9前言水是生命之源，是重要的自然资源和环境要素。长期以来，我国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。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，我们必须对水资源的利用与保护有所了解。因此通过工程课程设计，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。课程设计是大学学习的重要环节，是每一个大学毕业生的必修课。我们要把握好每一次机会尽可能的开阔视野，增长见识，能为我们以后更好地把所学的知识运用到实际工作中播下种子。由于自身知识匮乏，经验不足，理解有限，在设计过程中还会有许多错误和疏漏之处，恳请老师及同学指正和批评！prefaceWateristhesourceoflife,istheimportantnaturalresourcesandenvironmentalfactors.Long-termsince,ourcountrywaterresourcescausedbytheunreasonabledevelopmentandutilizationoftheseriousshortageofwaterresourcesandregionalecologicalandenvironmentaldisasterhasreceivedthewidespreadattentioninthefieldofinternationalwaterresourcesandtheenvironment.Modernresourcesdevelopmentandutilizationhasfromthetraditionalonlyforevaluationofwaterresourcesandthedisorderlydevelopmenttoattachmoreimportancetocomprehensiveevaluationinwaterresourcesquantity,qualityandreasonabledevelopmentandutilization;Paymoreattentiontothedevelopmentandapplicationofwater-savingtechnologies.Emphasisondevelopmentandutilizationofwaterresourcesreasonable,strengthenthemanagementandprotectionofwaterresourceshasbecomethemodernhumantosocialprogressandeconomicsustainabledevelopmentisanimportantmeansofandprotectionmeasuresmustbetaken.Asacontemporarycollegestudents,wemustuseandprotectionofwaterresources.Sobyengineeringcurriculumdesign,formation,evaluation,analysisofsupplyanddemandbalanceofwaterresourcetomasterbasicconcepts,theoriesandmethods;Masterwaterengineeringbasicconcepts,theories,techniquesandmeasures;Understandingandprotectionofwaterresourcesrelatedtheory,technicalmethodsandmeasures,combiningtheorywithpractice,theknowledgegrowthpractice.Thesustainabledevelopmentofeconomyofourcountryhaveimportantrole.Curriculumdesignisanimportantpartoftheuniversitytostudy,itiseveryoneoftherequiredcoursesofcollegegraduates.Asmuchaspossible,weshouldgraspeverychancetoexpandtheirhorizons,enrichtheirknowledge,canwebetterapplylearnedknowledgetopracticalworkintheseed.Duetotheirlackofknowledge,lackofexperience,understandingislimited,inthedesignprocesstherewillbemanyerrorsandomissions,pleasetheteacherandclassmatesopinionandcriticism!目录第一章 绪论 11.1课程设计任务 11.2设计目的 11.3设计基础资料 11.4设计成果及要求 11.5设计时间 1第二章计算说明 22.1基本资料 22.2构筑物类型确定 22.3构筑物设计 22.3.1取水头部设计 22.3.2 自流管设计计算 42.3.3集水井设计 52.3.4．拍泥冲洗设备 9第三章结论 10参考文献 11TOC\o"1-3"\h\u水资源利用与保护课程设计第一章绪论绪论1.1课程设计任务南阳市一取水构筑物的扩大初步设计1.2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1.3设计基础资料《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）1.4设计成果及要求成果：1、设计计算说明书一份。2、取水构筑物的平面布置和高程布置图一张(2#)。3、绘制取水头部平面图和剖面图一张(2#)。（图例1：1004、集水间平面图和剖面图一张(2#)（图例1：100）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。1.5设计时间第十四周（2013.12.9—2013.12.13）水资源利用与保护课程设计第二章计算说明第二章计算说明2.1基本资料（一）河流自然条件1、河流水位:最高水位为35.40m，(频率P=1%)；最低水位为20.50m。](保证率2、河流的流量:最大流量为27000m3/s；最小流量[计算取水量的限值]为3203、河流的流速:最大流速为2.48m/s；最小流速为0.54、河流的含砂量及漂浮物：最大含砂量0.47kg/m3；最小含砂量0.0015kg/m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50—100m，主流最小水深3.8—40m。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（三）工程要求净水处理厂供水量为60500万m3/d，供生活饮用和生产需要。[须考虑水厂自用水量5%，计算取水量用]2.2构筑物类型确定因河流河岸较缓，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.格网截留杂质后，用离心泵送出。2.3构筑物设计2.3.1取水头部设计取水头部平剖面为菱形，整体为箱式。侧面进水。设计水量：Q=60500×1.05=63525m³/d=0.735m（1）格栅计算进水流速：v0＝0.5m/栅条厚度：s＝10mm栅条净距：b＝50阻塞系数：K2＝0.75；面积减少系数：K1===0.833进水口面积：F。===㎡进水口数量选用4个，每个面积为：F===0.588㎡格栅尺寸选用给水排水标准图集90s321-1,每个进水口尺寸为B1×Hl＝900mm×700mm，格栅外形尺寸B×H＝1000mm（2）取水头部构造尺寸最小淹没水深h=1.25m（根据航道要求最小淹没深度为1.2到1.25m取1.25m）进水口下缘距河底：h′＝1.5m，(为避免泥砂进入取水头部)；进水箱体理深：h″＝1.4m，(与该处河流冲刷程度有关)，箱体处最低水位水深不得小于3.8m。箱体设计如下图：图2-1取水头部平面图图2-2取水头部剖面图 自流管设计计算自流管设计两条，每条设计流量为：

q自＝=2.3.2自流管设计计算

自流管设计两条，每条设计流量为：

q自＝=＝0.368m³/s初选自流管流速：＝1.2m初步计算直径为：===0.685m按公称直径，选择自流管直径D自＝0.7自流管实际流速为：v自===0.957m/s自流管损失按hw＝hf+hj，计算，其中：hf=il=0.0012×80=0.096hj=∑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）×=0.107m则管道总损失为：hw＝hf+hj＝0.096+0.107＝0.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0.22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=0.7×0.735=0.515vs===1.339m/s故障时产生的损失为：=+＝.l=0.096==（0.1+1.01+0.2+1.0）×=0.211m=+＝0.096+0.211＝O.307m考虑阻力增加因素，采用＝0.312.3.3集水井设计1．格网计算采用平板格网(1)过网流速：v1=0.3m/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（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：F1===10.09m3选用给水排水标准图集90S321-6，格网进水口尺寸为B1×H1＝1800×1800,采用两个，格网尺寸，B×H＝2000×22002．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：采用三台泵（两用一备）每台吸水管设计流量为

==0.368m³/s初选吸水管v吸=1.2m/s（吸水管流速一般为1.0到1.5m/s）

初选管径

D===0.573m

选取管径D=600mmV吸===1.302m/s1)吸水管吸水喇叭口直径为：

D=(1.3~1.5)d=1.4d=1.4600=840mm2)喇叭口井壁间净间距：

α吸2=0.8D喇叭=672mm

3)喇叭口净间距α吸1=1.8D喇叭=1512mm4)喇叭口的最小悬空高度h1=（0.6—0.8）D喇叭，且h1≥0.5m,取h1=0.8D喇叭=0.672m

5)喇叭口的最小淹没深度h2=0.5—1.0m，取h2=0.8m。

6)单个吸水间的长度L吸=α吸1+2α吸+2D=1512+2×672+840×2=4536mm

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=672+420+3×840=3612mm。图2-3集水间平面图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+0.5H＝35.4+0.5

H＝35.9(2)进水间最低水位：97％枯水位-取水头部到进水间的管段水头损失-格栅损=20.5-0.21-0.1=20.19(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=20.19-0.2=19.99(4)集水间底部标高：进水间到吸水间的平板格网水头损失＝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19.69-O.1-1.60-0.2＝17.79(5)集水间深度：顶部标高-底面标高＝35.95-17.79＝18.16m(6)集水间深度校核：当自流管用-根管输送＝0.64m³／s，v＝1.27m／s时，水头损失为=0.4，此时吸间最低水位为:

20.20-0.1-0.30-0.2=19.60m吸水间最低水位：19.60-17.79=1.81m，可满足水泵吸水要求。图2-4集水间剖面图4.格网起吊设备的计算1．平板格网起吊重量W＝(G+pfF)kW：平板格网的起吊重量，kN；G：平板格网与钢缆的重量，G＝1.47kNP:平板格网两侧水位差产生的压强P＝1.96kPaf：格网与导轨问的摩擦系数，f=0.44F:每个格网的面积，F＝4.0㎡；k-安全系数，k＝1.5；W＝(G+pfF)k＝(1.47+1.96×O.44×4.0)X1.5＝7.38kN2．起吊设备选择与吊架高度计算平板格网高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.的标高应为：36.15+2.0+0.25+0.78+0.2＝39.38格网起吊高度为：36.15+0.2-(17.79+0.2)=18.36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。

2.3.4．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。水资源利用与保护课程设计第三章结论PAGE10第三章结论这周我们课程设计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。通过此次课程设计，让我学到