完整word版,取水工程课程设计任务说明书

取水工程课程设计计算说明书

一、已知设计参数和设计要求

1、工程所在地区：忻州

2、河流平、断面

见附图1。

3、河流水位：

最高水位（频率P=1%）73m；最低水位（保证率P=97%）69.5m；常水位71m。

4、河水流量

最大流量630m3/s；最小流量550m3/s。

5、河流流速

最大流速2.40m/s；最小流速1.10m/s。

6、冰冻情况

无冰凌，无冰絮。

7、河流含沙量及漂浮物

最大含沙量0.65kg/m3；最小含沙量0.05kg/m3。

8、河宽

150m。

9、设计水量

8.5万m3/d

10、扬程

17m

11、设计任务

设计一座取水量为8.5m3/d的河床式取水构筑物。

二、河床取水构筑物设计计算

1、河床式取水构筑物

由于主流离岸较远，岸边水深不足，选用河床式取水构筑物，用自流管深入河心取水，进水间与泵站合建，采用矩形结构。河床式取水构筑物的示意图见附图2。

2、取水头部设计计算

（1）取水头部形式选择

由于河面较宽，含沙量少，河流为通航河流，选择设计一个箱式取水头部，取水头部上设固定标志，在常水位时通航船只能观察到，以避免船只碰撞。

（2）取水头部进水孔面积计算

河床式取水构筑物的进水流速在有冰絮时为：0.1-0.3m/s ，无冰絮时为：0.2-0.6m/s ，所以设计中进水孔流速取0.2m/s 。

227.82

.075.0833.00330.10210m v K K Q F =??== 式中，Q ——设计流量，m3/s 。

K 1——堵塞系数，采用0.75。

K 2——栅条引起的面积减小系数，

833.010

50502=+=+=s b b K b ——栅条间净距，mm 。

s ——栅条厚度，mm 。

v 0——过栅允许流速，m/s 。

进水孔设4个，设在两侧，每个进水孔面积：

20067.24

27.84m F f === 进水孔尺寸采用：21192.112001600m mm mm H B =?=?

格栅尺寸为：mm mm H B 13001700?=?

进水孔总面积为：2

68.792.14m =? 实际进水孔流速为：s m v /215.068

.775.0833.00330.10=??=' 通过格栅的水头损失一半采用0.05m-0.1m ，设计采用0.1m 。

根据航道要求，取水头部上缘距最枯水位深取1.2m ，进水孔下缘距河床底高度取1.0m ，进水箱底部埋入河底下深1.2m 。因此，取水头部设置在河流最小水深为3.70m 处，此处与进水间距离为68m 。

取水头部的形式和尺寸见附图3和附图4。用隔墙分成两格，以便清洗和检修。头部周围抛石，防治河床冲刷。

进水孔位置设置要求，侧面进水孔的下缘至少高出河床0.5m ，设计取1.0m ；上缘在最枯水位时不小于0.3-0.5m ，设计取1.30m 。

（3）取水头部位置设置

取水头部设于河床主流神草除，以保证有足够的取水深度，根据取水头设计尺寸，取水头最小水深不应小于3.3m 。为防止头部被水流冲刷，头部基础设在河床以下1.2m ，在冲刷周围抛石加固。

3、自流管设计计算

自流管设置两条 每条自流管设计流量：s m Q /516.02

360024892503=??=' 自流管流速采用0.9m/s ，则自流管管径：m v Q D 854.09.0516.044=??=?'?=

ππ 采用管径DN800的铸铁管，管内实际流速：s m v /906.08

.0516.042=??=π 考虑到使用自流管后结垢及淤积情况，粗糙系数取0.016，自流管长度为68.0m 。 自流管水力半径

m D R 20.04

8.04===

流速系数 80.4720.0016

.01161

61====R n c 水力坡度 00180.020

.080.47906.022

22=?==R c v i 自流管的沿程水头损失

m il h y 122.06800180.0=?==

自流管上设喇叭进水口一个，焊接90°弯头一个，阀门一个，出口一个，区局部阻力系数分别为：

喇叭管进口：2.01=ξ

弯头：96.02=ξ

阀门：1.03=ξ

出口：0.14=ξ

自流管局部损失：

m g v h j 189.081

.9906.0)0.11.096.02.0()(2

24321=+++=+++=ξξξξ 正常工作时，自流管的总水头损失为：

m hj hy h 311.0189.0122.0=+=+=

自流管采用在河流高水位时单根重力流正向冲洗的方式。

4、进水间设计

进水间用隔墙分成进水室和吸水室，为便于清洗和检修，进水室用一道隔墙分成两部分，吸水室用三道墙分成四部分。见附图5。

进水间隔墙上设连通管DN600，连通管上设阀门。

（1）吸水室下部进水孔上的格网采用平板格网。

平板格网的面积

2211150.135

.051.075.04.00330.1m K K v Q F =???==ε 式中，Q ——设计流量，m 3/s

v 1——过网流速，一般采用0.3-0.5m/s ，不应大于0.5m/s 。

K 1——网似引起的面积减小系数

51.0)

25(5)(22

221=+=+=d b b K 式中，b ——网眼尺寸，mm ，采用5mm 。

d ——网丝直径，mm ，采用2mm 。

K 2——格网堵塞面积减小系数，一般为0.5。

ε——收缩系数，可采用0.64-0.8，取0.75。

每个格网的面积

211375.34

m F f == 进水部分尺寸为B 2×H 2=1750mm ×2500mm 格网尺寸选为B ×H =1880mm

×2630mm ，型号为C 13。

通过格网的水头损失一般采用0.10-0.15m ，本次设计取0.15m 。

（2）进水间平面尺寸见附图5。

（3）进水间高程计算。

进水间平台标高为

m h H H H 80.7350.060.02

100.7321=+?+=++=安全浪最高 进水室最低动水位标高为

河流最枯水位-冰盖厚度-取水头部进水格栅水头损失-自流管水头损失

69.400.3-0.1-0-50.69==m

吸水室最低水位标高为

进水室最低动水位-吸水室进水孔格网水头损失

m 20.692.0-40.69==

进水间井底标高

格网净高2.50m ，其上缘应淹没在最低水位以下，取0.1m ，共下缘应高出井底，取0.5m ，故进水间井底标高为

m 10.665.01.050.2-20.69=++）（

进水间深度为

平台高度+室内与平台高差-井底标高

m 00.810.66-30.080.73=+=

一根自流管停止工作时校核：

当一根自流管清洗或检修停止工作时，另一个自流管按最低枯水位仍需要通过全部流量的70%计，此时，管中的流速为

s m D Q v /44.18

.014.37.0516.024422=????='='π 自流管沿程水头损失

309.02

.080.4744.16822

=??='y h 局部水头损失

m h j 24.081

.9244.1)0.11.096.02.0(2

=?+++='

一根自流管的总水头损失为

m h h h j y 549.024.0309.0=+='+'='，设计中取0.55m 。

一根进水管时吸水室最低水位为：

m 65.68)2.055.01.0(50.69=++-

此时，吸水室中水深为：

m 55.210.66-65.68=

可满足水泵吸水要求。

（4）起吊设备计算

格网起吊重量计算

K pFf G P )(+=

式中，G ——平板格网和钢绳重量，共约0.15t 。

p ——格网前后水位差所产生的压力，去水位差0.2m ，则p =0.2t/m 2。 F ——每个格网的面积，m 2

f ——格网与导槽间的系数；

K ——安全系数。

设计中取安全系数K 为1.5，格网与导槽间的系数 f 为0.44。

t P 877.05.144.094.42.015.0=???+=）（

格栅（常水位时）起重量计算

K pFf G P )(+=

设计中取G 约为0.2t ，p=0.2t ，f=0.44，K=1.5

t P 30.05.144.021.21.02.0=???+=）（

格网起吊高度为

平台高度-格网下缘高度+格网高度+格网与平台最小距离+格网吊环高 10.280.250.22.6366.60-80.73=+++=m

采用MD 1-18型电动葫芦，起重量1t ，起吊高度18m 。

起吊架高度计算

平板格网高2.63m ，格网吊环高0.25m ，电动葫芦吊钩至工字梁下缘最小距离为0.685m ，格网至平台以上的距离取0.2m ，平台标高为73.80m ，起吊架工字梁下缘标高

应为

.

30

.0

78=

+

+

+

+

20

78

.

55

.2

685

63

.0

.0

25

5、取水泵房设计

取水泵房平面轴线尺寸见平面图，具体设计计算略。