水資源利用與保護 課程設計計算書

課程設計計算說明書課程名稱：水資源利用與保護題 目：江西省某縣給水廠取水工程設計學 院：建筑工程系:土木工程專業(yè)班級：學 號:學生姓名：起訖日期：指導教師：職稱：學院審核（簽名）：審核日期：一）設計說明書第一章 概述一、設計依據和設計范圍1、設計依據：城市建設規(guī)劃該縣縣城近期規(guī)劃人口為12.5 萬人，自來水用水普及率為95%；近期規(guī)劃工業(yè)產值10 億元/年，萬元產值耗水量120m3/萬元（含企業(yè)內生活用水量），工業(yè)用水量的日變化系數為 1.15；近期規(guī)劃城市道路面積為100hm2，綠地面積120hm2。遠期規(guī)劃人口 16萬人，自來水 用水普及率為100%；遠期規(guī)劃工業(yè)產值24.5億元/年，萬元產值耗水量110m3/萬元（含企 業(yè)內生活用水量），工業(yè)用水量的日變化系數為1.10；遠期規(guī)劃城市道路面積為180hm2，綠 地面積 160hm2參考資料：1、水資源利用與保護教材2、 室外給水設計規(guī)范（GB50013-2006）3、水工業(yè)工程設計手冊-水資源及給水處理4、泵站設計規(guī)范GB/T50265-975、給水排水工程快速設計手冊1-給水工程6、給水排水設計手冊7、其他現行的有關規(guī)范和規(guī)定二、自然條件資料（一）水源和水質1、地下水：該縣基本無合適地下水可以開采利用。2、地表水該縣屬江西省，擁有豐富的地表水資源，全市平均年降水深 1568 毫米，平均年降水總量 748530萬立方米，平均年徑流深730mm，平均年徑流總量355300萬立方米。人均年占有地 表水量約5000 立方米，修河是發(fā)源于上游黃龍山。修河在該縣境內總流域面積3586 平方公 里，約占本市總面積的 81%。修河水質符合生活飲用水水源水質標準二級標準。修河水 源豐富，水量充足，最大徑流量為2270m3/s，年最枯徑流量9.23m3/s,多年平均最小流量為 16.35m3/s。最高水位 78.50m（P=l%），最小水位 71.15m（P=97%）,平均水位 74.30m，浪高 0.65m，水面寬100500m,河底高程68米。修河水質符合生活飲用水水源水質標準二 級標準。（二）氣象該縣屬亞熱帶濕潤氣候，年平均氣溫18 攝氏度，最高氣溫39 攝氏度，最低氣溫零下9 攝氏 度，最高月平均氣溫 29.2 攝氏度，最低月平均氣溫5.6 攝氏度。無霜期 260 天左右，有冰 雹、暴雨、干旱等災害氣候影響。降雨量：多年平均降雨量為1600-2000mm左右，最高降雨量2672.5mm，最小降雨量1432.6mm。 境內氣候濕潤溫和，四季分明。（三）有關基礎資料水源地地形圖（含水廠場地位置）。第二章 設計水量一、各項用水量涉及用水量包括下列用水：1. 綜合生活用水量 Q12. 工業(yè)企業(yè)生產用水量 Q3. 城市道路、綠地澆灌用水量 Q4. 漏損用水量 Q45. 未預見用水量二、最高日用水量近期：Q =12 . 5X 104 X 300 X 95X 10-5 = 3 5 6 2 5m3 / dQ =105X 120X 1.15 三 365 = 37808m3/d2Q=100X104X2.5X10-3120X104X2.0X10-3=4900m3/ d3Q = (QQQ) X 10=7833m3/ d4 123Q =(Q +Q +Q +Q )X8%=6893 m3 / d5 1234Q = Q+Q+Q+Q+Q=93059m3/ dd12345遠期： Q= 16X104X300X10-3=48000 m3/dQ =24.5X104X110X 1.10三365 = 81219 m3 / d2Q=180X104X2.5X10-3160X104X2.0X10-3=7700 m3/d3Q =(Q Q Q )X10=13692 m3/ d4 123Q =(Q Q Q Q )X8=12049 m3/ d5 1234Q = Q+Q+Q+Q+Q=162660m3/ dd12345三、設計水量近期設計水流量：Q =a Q /(24 X 36 00X103)=1131L/shd遠期設計水流量：Qh=a Q /(24 X 36 00X103)=1977L/s第三章 給水水源及取水工程第一節(jié) 給水水源一、取水規(guī)模確定同時按近期和遠期考慮。二、地區(qū)水源選擇情況及水源選擇設計中水源選擇一般要考慮以下原則：1、所選水源水質良好，水量充沛，便于衛(wèi)生防護；2、所選水源可使取水、輸水、凈化設施安全經濟和維護方便； 3、所選水源具有良好 的施工條件； 根據所給資料：該縣基本無合適地下水可以開采利用，卻擁有豐富的地表水 資源，流經該縣的修河不僅水量充沛而且水質符合生活飲用水水源水質標準二級標準， 非常適合作為取水水源。所以選用修河作為水源。三、取水方案的比較與選擇常見的取水方案有岸邊式和河床式：在水源地地形圖中，我們可以看到該縣位于修河的 彎曲河段的凸岸處，在彎曲河段取水時取水點應設在彎曲河道的凹岸處，這是因為在彎曲河 岸的凸岸水流速度緩慢，泥沙容易淤積，水質較差，不能取到很好的水，且沒有足夠的水 量，所以不能用岸邊式取水。本設計中由于主流離岸較遠，河岸水深較淺，故考慮采用自流 管式取水。故本設計的取水構筑物形式采用固定式河床式。河心處為箱式取水頭部，經自流 管流入集水井，在經格柵、格網截留雜質后，用離心泵送出。四、水源地位置水源地位置見水源地形圖第二節(jié) 取水構筑物一、設計原則及設計特點取水構筑物形式的選擇，應根據取水量和水質要求，結合河床地形和地質、河床沖淤、水深 及水位變幅、泥沙及漂浮物、冰清和航運等因素，并充分考慮施工條件和施工方法，在保證 安全可靠的前提下，通過技術經濟比較確定。二、取水構筑物型式河床式自流管及設集水孔進水井構筑物形式 河床式自流管及設集水孔進水井構筑物特點：1、在非洪水期利用自流管取得河心較好的水， 而在洪水期利用集水井上的進水孔取得上層水質較好的水； 2、比單用自流管進水安全可 靠； 3、集水井設于河岸上，可不受水流沖刷河冰凌的影響； 4、進水頭部伸入河床，檢修 和清洗方便； 5、冬季保溫、防凍條件比岸邊好；三、取水頭部選擇選用菱形箱式取水頭部其適用于中小型取水構筑物，有如下幾個優(yōu)點： 1、菱形箱式取水頭部可采用分段預制、水下拼裝的方法，施工和安裝設備較方便；2、菱形箱式取水頭部水利條件較好；3、有外層箱式的保護，取水頭部安全可靠；四、進水間的設計1 、集水井采用合建半淹沒式2、進水孔格柵面積: F =5.27m2 箱式取水頭部的進水孔采用側面開孔，進水孔設4 個，設在兩側； 每個進水口尺寸：B XH=1200mmX 1000mm格柵尺寸：BXH=1300mmX 1100mm 柵條根數16。3、格網面積： F1=17.43m2 格網布置在進水間和吸水間之間，設6 個每個進水口尺寸： BX H=2000mmX 1500mm格柵尺寸： BX H=2130mmX 1630mm。第四章 取水泵站的設計一、泵的選擇根據設計水量和揚程，選擇三臺24SH-13型(Q=2502-3499 m3 / h H=38-56m Wp=3780Kg 功率為550KW)，兩臺工作，一臺備用。遠期增加兩臺24SH-13型水泵一臺工作，一臺備用。 二、泵房布置按遠期考慮，為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將五臺機組交錯并列布置成兩排，三臺 為正常轉向，兩臺為反向轉向。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。三、主要設備選擇起重設備，排水設備，通風設備，溫度控制設備，計量設備等(二)設計計算書第一章 設計水量計算第一節(jié) 最高日用水量計算 一、最高日用水量計算取人均用水量300L/人d 近期：Q =12 . 5X 104 X 300 X 95X 10-5 = 3 5 6 2 5m3/ dQ =105X 120X 1.15 三 365 = 37808m3/d2 Q=100X104X2.5X10-3120X104X2.0X10-3=4900m3/ d3Q=(QQQ)X10=7833m3/ d4 1 23Q =(Q +Q +Q +Q )X8%=6893 m3 / d5 1 234Q = Q+Q+Q+Q+Q=93059m3/ dd12345遠期： Q= 16X104X300X10-3=48000 m3/dQ =24.5X104X110X 1.10三365 = 81219 m3 / d2Q=180X104X2.5X10-3160X104X2.0X10-3=7700 m3/d3Q =(Q Q Q )X10=13692 m3/ d4 1 23Q =(Q Q Q Q )X8=12049 m3/ d5 1 234Q = Q+Q+Q+Q+Q=162660m3/ dd12345二、設計水量計算近期設計水流量：Q =a Q /(24 X 36 00X103)=1131L/shd遠期設計水流量：Q = a Q /(24 X 36 00X103)=1977L/shd第二章取水工藝計算取水頭部設計計算第節(jié)、 取水頭部設計取水頭部平剖面為菱形，整體為箱式。a角取90°側面進水。Q=7117 m3/h =1.977 m3/so (1)格柵計算進水流速：V0=0.55m/s;柵條厚度：s=10mm,斷面為扁鋼型；柵條凈距：t=100mm； 柵條的阻塞系數： k1=0.75；面積減少系數 k2 : k2= t/t+s=0.91進水孔面積：Fo=Q/VoK1K2=1.977/O.55 X 0.75 X 0.91 = 5.27m2進水口數量選用四個，每個面積為：F=Fo/4=1.32m2格柵尺寸選用給水排水標準圖集C15型，每個進水口尺寸為B1XH1=1200mmX 1000mm,格 柵外形尺寸 BXH=1300mmX1100mm ，柵條根數 16根。通過格柵的水頭損失本次設計取0.1m。(2) 取水頭部構造尺寸根據航道要求，取水頭部上緣距最枯水位深取1.0 m,進水孔下緣距河床底高取0.75m，進 水箱底部埋入河底下 1.8m。(3)自流管計算自流管選用2根，假設流速為V，=1.0m/s，考慮實際運行時可能會有一根管徑停用的情況，,'0.7 x 4 Q /每根管的流量取滿足70%的遠期設計流量，則管徑d=1 = 1400mm ,n v/故取管徑 D=1400mm，一根管中流速 v = 0.7X4Q / n D2=0.64m / s選取DN1100型號鋼管兩根。自流管的損失取0.2m.第二節(jié) 進水間設計計算一、進水間設計1、集水間用隔墻分成進水間和吸水室，為便于清洗和檢修，進水室用一道隔墻分成兩部分 吸水室用三道墻分成四部分。2、吸水室下部進水孔上的格網采用平板格網。取平板格網的面積過網流速：v =0.4 m/s；網眼邊長：t=9mm；網絲直徑：d=1mm；格網面積減少系數k2=t2/(t+d ) 2=0.81;格網阻塞系數：匕=0.5 ;水流收縮系數：£ =0.7Q格網面積：F廣=1.977 / 0.5X0.81X0.7X0.4=17.43m21 K K s v1 2 1選用給水排水標準圖集C15型，格網進水口尺寸為B1XH1=2000mmX 1500mm,選用6 個, 格網尺寸為 BXH=2130mmX1630mm通過格網的水頭損失本次設計取0.2m。二、進水孔設計進水流速：Vo=O.55m/s;柵條厚度：s=10mm,斷面為扁鋼型；柵條凈距：t=100mm； 柵條的阻塞系數：匕=0.75； 面積減少系數k2 : k2= t/t+s=0.91 進水孔面積： F0=Q/V0K1K2=1.977/0.5X0.75X0.91=5.27m2 進水口數量選用四個，每個面積為： F=F0/ 4=1.32m2格柵尺寸選用給水排水標準圖集C15型，每個進水口尺寸為B1XH1=1200mmX 1000mm， 格柵外形尺寸 BXH=1300mmX1100mm。第三章 取水泵站計算第一節(jié) 取水水泵選配及一級泵站工藝布置1、水泵的選擇、設計流量和設計揚程的計算設計流量：近期設計流量：Qh=1.131m3/s遠期設計流量：Qh=1.977m3/s 設計揚程計算：H=4045m。(2)選泵根據設計水量和揚程，選擇三臺24SH-13型(Q=2502-3499 m3 / h H=38-56m Wp=3780Kg 功率為550KW)，兩臺工作，一臺備用。遠期增加兩臺24SH-13型水泵一臺工作，一臺備用。 經查閱資料得，應選用JRQ-1410-6型電動機。2、泵房布置 按遠期考慮，為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將五臺機組交錯并列布置成兩排，三臺為 正常轉向，兩臺為反向轉向。每臺泵有單獨的吸水管、壓水管引出泵房后兩兩連接起來。3、泵房標高設計 泵房的高度設計集水井選擇非淹沒式，在最高水位時仍能露出水面，操作管理方便，在漂浮物多的洪水期 可以及時清理格網，供水較為安全。1 ) 頂面標高：采用非淹沒式，集水間頂面標高=1%洪水位+浪高(0.65m) +0.5m=78.50+0.5+0.65=79.65m。2) 進水間最低水位：97%枯水位-取水頭部到進水管段水頭損失-格柵損失=70.15-0.2-0.1=70.85m。3) 吸水間最低水位：進水間最低動水位標高-進水間到吸水間的平板格網水頭損失=70.85-0.2=70.65m4) 集水間底部標高：平板格網凈高為2.63m，其上緣應淹沒在吸水間動水位以下，取為0.1m；其下緣應高出底面， 取 0.2m，則集水間底面標高為：70.65-0.1-0.2-2.63=67.72m。