水资源利用与保护 课程设计计算书

课程设计计算说明书课程名称：水资源利用与保护题 目：江西省某县给水厂取水工程设计学 院：建筑工程系:土木工程专业班级：学 号:学生姓名：起讫日期：指导教师：职称：学院审核（签名）：审核日期：一）设计说明书第一章 概述一、设计依据和设计范围1、设计依据：城市建设规划该县县城近期规划人口为12.5 万人，自来水用水普及率为95%；近期规划工业产值10 亿元/年，万元产值耗水量120m3/万元（含企业内生活用水量），工业用水量的日变化系数为 1.15；近期规划城市道路面积为100hm2，绿地面积120hm2。远期规划人口 16万人，自来水 用水普及率为100%；远期规划工业产值24.5亿元/年，万元产值耗水量110m3/万元（含企 业内生活用水量），工业用水量的日变化系数为1.10；远期规划城市道路面积为180hm2，绿 地面积 160hm2参考资料：1、水资源利用与保护教材2、 室外给水设计规范（GB50013-2006）3、水工业工程设计手册-水资源及给水处理4、泵站设计规范GB/T50265-975、给水排水工程快速设计手册1-给水工程6、给水排水设计手册7、其他现行的有关规范和规定二、自然条件资料（一）水源和水质1、地下水：该县基本无合适地下水可以开采利用。2、地表水该县属江西省，拥有丰富的地表水资源，全市平均年降水深 1568 毫米，平均年降水总量 748530万立方米，平均年径流深730mm，平均年径流总量355300万立方米。人均年占有地 表水量约5000 立方米，修河是发源于上游黄龙山。修河在该县境内总流域面积3586 平方公 里，约占本市总面积的 81%。修河水质符合生活饮用水水源水质标准二级标准。修河水 源丰富，水量充足，最大径流量为2270m3/s，年最枯径流量9.23m3/s,多年平均最小流量为 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，水面宽100500m,河底高程68米。修河水质符合生活饮用水水源水质标准二 级标准。（二）气象该县属亚热带湿润气候，年平均气温18 摄氏度，最高气温39 摄氏度，最低气温零下9 摄氏 度，最高月平均气温 29.2 摄氏度，最低月平均气温5.6 摄氏度。无霜期 260 天左右，有冰 雹、暴雨、干旱等灾害气候影响。降雨量：多年平均降雨量为1600-2000mm左右，最高降雨量2672.5mm，最小降雨量1432.6mm。 境内气候湿润温和，四季分明。（三）有关基础资料水源地地形图（含水厂场地位置）。第二章 设计水量一、各项用水量涉及用水量包括下列用水：1. 综合生活用水量 Q12. 工业企业生产用水量 Q3. 城市道路、绿地浇灌用水量 Q4. 漏损用水量 Q45. 未预见用水量二、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远期： 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、设计水量近期设计水流量：Q =a Q /(24 X 36 00X103)=1131L/shd远期设计水流量：Qh=a Q /(24 X 36 00X103)=1977L/s第三章 给水水源及取水工程第一节 给水水源一、取水规模确定同时按近期和远期考虑。二、地区水源选择情况及水源选择设计中水源选择一般要考虑以下原则：1、所选水源水质良好，水量充沛，便于卫生防护；2、所选水源可使取水、输水、净化设施安全经济和维护方便； 3、所选水源具有良好 的施工条件； 根据所给资料：该县基本无合适地下水可以开采利用，却拥有丰富的地表水 资源，流经该县的修河不仅水量充沛而且水质符合生活饮用水水源水质标准二级标准， 非常适合作为取水水源。所以选用修河作为水源。三、取水方案的比较与选择常见的取水方案有岸边式和河床式：在水源地地形图中，我们可以看到该县位于修河的 弯曲河段的凸岸处，在弯曲河段取水时取水点应设在弯曲河道的凹岸处，这是因为在弯曲河 岸的凸岸水流速度缓慢，泥沙容易淤积，水质较差，不能取到很好的水，且没有足够的水 量，所以不能用岸边式取水。本设计中由于主流离岸较远，河岸水深较浅，故考虑采用自流 管式取水。故本设计的取水构筑物形式采用固定式河床式。河心处为箱式取水头部，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。四、水源地位置水源地位置见水源地形图第二节 取水构筑物一、设计原则及设计特点取水构筑物形式的选择，应根据取水量和水质要求，结合河床地形和地质、河床冲淤、水深 及水位变幅、泥沙及漂浮物、冰清和航运等因素，并充分考虑施工条件和施工方法，在保证 安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。二、取水构筑物型式河床式自流管及设集水孔进水井构筑物形式 河床式自流管及设集水孔进水井构筑物特点：1、在非洪水期利用自流管取得河心较好的水， 而在洪水期利用集水井上的进水孔取得上层水质较好的水； 2、比单用自流管进水安全可 靠； 3、集水井设于河岸上，可不受水流冲刷河冰凌的影响； 4、进水头部伸入河床，检修 和清洗方便； 5、冬季保温、防冻条件比岸边好；三、取水头部选择选用菱形箱式取水头部其适用于中小型取水构筑物，有如下几个优点： 1、菱形箱式取水头部可采用分段预制、水下拼装的方法，施工和安装设备较方便；2、菱形箱式取水头部水利条件较好；3、有外层箱式的保护，取水头部安全可靠；四、进水间的设计1 、集水井采用合建半淹没式2、进水孔格栅面积: F =5.27m2 箱式取水头部的进水孔采用侧面开孔，进水孔设4 个，设在两侧； 每个进水口尺寸：B XH=1200mmX 1000mm格栅尺寸：BXH=1300mmX 1100mm 栅条根数16。3、格网面积： F1=17.43m2 格网布置在进水间和吸水间之间，设6 个每个进水口尺寸： BX H=2000mmX 1500mm格栅尺寸： BX H=2130mmX 1630mm。第四章 取水泵站的设计一、泵的选择根据设计水量和扬程，选择三台24SH-13型(Q=2502-3499 m3 / h H=38-56m Wp=3780Kg 功率为550KW)，两台工作，一台备用。远期增加两台24SH-13型水泵一台工作，一台备用。 二、泵房布置按远期考虑，为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将五台机组交错并列布置成两排，三台 为正常转向，两台为反向转向。每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。三、主要设备选择起重设备，排水设备，通风设备，温度控制设备，计量设备等(二)设计计算书第一章 设计水量计算第一节 最高日用水量计算 一、最高日用水量计算取人均用水量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远期： 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、设计水量计算近期设计水流量：Q =a Q /(24 X 36 00X103)=1131L/shd远期设计水流量：Q = a Q /(24 X 36 00X103)=1977L/shd第二章取水工艺计算取水头部设计计算第节、 取水头部设计取水头部平剖面为菱形，整体为箱式。a角取90侧面进水。Q=7117 m3/h =1.977 m3/so (1)格栅计算进水流速：V0=0.55m/s;栅条厚度：s=10mm,断面为扁钢型；栅条净距：t=100mm； 栅条的阻塞系数： k1=0.75；面积减少系数 k2 : k2= t/t+s=0.91进水孔面积：Fo=Q/VoK1K2=1.977/O.55 X 0.75 X 0.91 = 5.27m2进水口数量选用四个，每个面积为：F=Fo/4=1.32m2格栅尺寸选用给水排水标准图集C15型，每个进水口尺寸为B1XH1=1200mmX 1000mm,格 栅外形尺寸 BXH=1300mmX1100mm ，栅条根数 16根。通过格栅的水头损失本次设计取0.1m。(2) 取水头部构造尺寸根据航道要求，取水头部上缘距最枯水位深取1.0 m,进水孔下缘距河床底高取0.75m，进 水箱底部埋入河底下 1.8m。(3)自流管计算自流管选用2根，假设流速为V，=1.0m/s，考虑实际运行时可能会有一根管径停用的情况，,0.7 x 4 Q /每根管的流量取满足70%的远期设计流量，则管径d=1 = 1400mm ,n v/故取管径 D=1400mm，一根管中流速 v = 0.7X4Q / n D2=0.64m / s选取DN1100型号钢管两根。自流管的损失取0.2m.第二节 进水间设计计算一、进水间设计1、集水间用隔墙分成进水间和吸水室，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。2、吸水室下部进水孔上的格网采用平板格网。取平板格网的面积过网流速：v =0.4 m/s；网眼边长：t=9mm；网丝直径：d=1mm；格网面积减少系数k2=t2/(t+d ) 2=0.81;格网阻塞系数：匕=0.5 ;水流收缩系数： =0.7Q格网面积：F广=1.977 / 0.5X0.81X0.7X0.4=17.43m21 K K s v1 2 1选用给水排水标准图集C15型，格网进水口尺寸为B1XH1=2000mmX 1500mm,选用6 个, 格网尺寸为 BXH=2130mmX1630mm通过格网的水头损失本次设计取0.2m。二、进水孔设计进水流速：Vo=O.55m/s;栅条厚度：s=10mm,断面为扁钢型；栅条净距：t=100mm； 栅条的阻塞系数：匕=0.75； 面积减少系数k2 : k2= t/t+s=0.91 进水孔面积： F0=Q/V0K1K2=1.977/0.5X0.75X0.91=5.27m2 进水口数量选用四个，每个面积为： F=F0/ 4=1.32m2格栅尺寸选用给水排水标准图集C15型，每个进水口尺寸为B1XH1=1200mmX 1000mm， 格栅外形尺寸 BXH=1300mmX1100mm。第三章 取水泵站计算第一节 取水水泵选配及一级泵站工艺布置1、水泵的选择、设计流量和设计扬程的计算设计流量：近期设计流量：Qh=1.131m3/s远期设计流量：Qh=1.977m3/s 设计扬程计算：H=4045m。(2)选泵根据设计水量和扬程，选择三台24SH-13型(Q=2502-3499 m3 / h H=38-56m Wp=3780Kg 功率为550KW)，两台工作，一台备用。远期增加两台24SH-13型水泵一台工作，一台备用。 经查阅资料得，应选用JRQ-1410-6型电动机。2、泵房布置 按远期考虑，为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将五台机组交错并列布置成两排，三台为 正常转向，两台为反向转向。每台泵有单独的吸水管、压水管引出泵房后两两连接起来。3、泵房标高设计 泵房的高度设计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，供水较为安全。1 ) 顶面标高：采用非淹没式，集水间顶面标高=1%洪水位+浪高(0.65m) +0.5m=78.50+0.5+0.65=79.65m。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=70.15-0.2-0.1=70.85m。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=70.85-0.2=70.65m4) 集水间底部标高：平板格网净高为2.63m，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：70.65-0.1-0.2-2.63=67.72m。