水资源课程设计大学毕业设计论文Word格式文档下载.docx
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更加强调污水再生回用技术和污染水源的水质修复技术的应用与推广,实现水资源的有效保护。
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。
作为当代大学生并且学习给水排水工程专业的学生我们必须对水资源的利用与保护有所了解。
因此通过工程实习掌握水资源形成、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。
水资源利用与保护课程设计是继水资源利用与保护实习之后又一次全面、系统地对水资源利用与保护这门课程的深入学习。
通过此次课程设计,对所学知识加以应用和系统化,培养解决实际工程问题设计问题的能力;
使自己在设计、制图、査阅资料、使用设计手册和规范等莪本技能上得到初步训练:
掌握地表水取水构筑物的基本计算方法;
掌握工具书的应用方法。
通过査阅资料、咨询同学等方式将遇到的问题各个击破使我明白一切问题都是纸老虎,只要持之以恒,不断努力,没有什么事情是不可能的。
在面临问题时要保持一惯的不服输的作风,认真地分析问题、解决问题。
与此同时,通过本次课程设计,也使我对于取水构筑物的布罝情况有了更加深刻的理解。
但是由于自身水平有限又是第一次进行课程设计,疏漏之处在所难免。
希望老师能予以指正,以促进我将来的学习。
Foreword
Wateristhesourceoflife,isanimportantnaturalresourcesandenvironmentalfactors.Waterresourcesplayanimportantroleinthesociety,economy,environment,heistopromotethesustainabledevelopmentofcityeconomy,toensurethatpeopleliveandworkinpeace,animportantconditionfortheconstructionofsocialmaterialcivilizationandspiritualcivilization,isthematerialbasisforthesurvivalanddevelopmentofsociety.
Foralongtime,theunreasonableexploitationandutilizationofwaterresourceshascausedtheseriouswatershortageandregionalecologicalandenvironmentaldisaster.Ithasreceivedwideattentioninthefieldofwaterresourcesandenvironment.Modernresourcedevelopmentandutilizationhaschangedfromthetraditionalevaluationanddisordereddevelopmentofwaterresourcestothecomprehensiveevaluation,reasonableexploitationandutilizationofwaterresources,thedevelopmentandapplicationofwatersavingtechnology,moreattentiontothecoordinationbetweennaturalcirculationandhumanresources,andmoreemphasisontheapplicationandpopularizationofthetechnologyandthepromotionofthetechnologyandthepromotionofwaterqualityrestorationtechnology.Emphasizingthereasonableexploitationandutilizationofwaterresources,strengtheningthemanagementandprotectionofwaterresourceshasbecometheimportantmeansandprotectivemeasurestomaintainsocialprogressandeconomicsustainabledevelopment.
Asacontemporarycollegestudentsandthestudyofwatersupplyanddrainageengineeringstudentswemustunderstandtheuseandprotectionofwaterresources.Throughengineeringpracticetograspthebasicconcepts,theoryandmethodofwaterresourcesformation,evaluation,supplyanddemandbalanceanalysis,graspthebasicconcepts,theory,engineeringtechnologyandmeasuresofwaterresourcesprotection,tounderstandthetheory,technologyandmeasuresofwaterresourcesprotection,tocombinetheoryandpractice,toincreasethepracticalknowledge.Willhaveanimportantroleinthesustainabledevelopmentofourcountry'
seconomy.
Utilizationandprotectionofwaterresourceofcurriculumdesignisthewaterresourceutilizationandprotectionpracticeafteracomprehensive,systematicallyontheutilizationandprotectionofwaterresourcesinthecourseofstudying.Throughthiscurriculumdesign,ontheknowledgetobeappliedandsystematictrainingofsolvingpracticalengineeringproblems,designquestionability;
maketheirowninthedesign,drawing,dataaccess,usingthedesignmanualandstandardofbasicskillsoninitialtraining;
Masterofsurfacewaterintakeofthebasiccalculationmethod;
mastertoolapplicationmethod.
Throughaccesstoinformation,suchasadvisorystudentswillencounterproblemseachcheckmateIunderstandthateverythingisapapertiger,aslongasthepersevere,continuehard,nothingisimpossible.InthefaceoftheproblemtomaintainaconsistentcompetitivewStyle,acarefulanalysisofproblem,tosolvetheproblem.Atthesametime,throughthecurriculumdesign,alsomakemeforintakearrangementhaveamoreprofoundunderstandingof.
Butbecauseofthelimitedlevelandisthefirsttodesigncurriculum,omissionscanhardlybeavoided.Ihopethattheteachercanbecorrectedtopromotemyfuturelearning
目录
1绪论1
1.1设计目的1
1.2设计任务1
1.3设计时间1
1.4设计基础资料1
2计算说明3
2.1构筑物类型确定3
2.1.1取水构筑物类型的确定3
2.1.2取水头部形式的确定4
2.1.3进水管形式的确定5
2.1.4集水井形式的确定6
2.2取水头部设计计算7
2.2.1设计水量7
2.2.2取水头部构造计算8
2.2.3格栅计算10
2.2.4自流管计算11
2.2.5取水头部标高12
2.2.6集水间自流管口的标高12
2.3集水间设计计算12
2.3.1格网计算12
2.3.2集水间平面尺寸13
2.3.3集水间平面尺寸计算14
2.3.4集水间标高计算15
2.3.5格网起吊设备17
2.3.6排泥冲洗设备18
3结束语19
参考文献20
1绪论
1.1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。
1.2设计任务
新乡市-取水构筑物的扩大初步设计。
1.3设计时间
2015年12月14日——2015年12月18日
1.4设计基础资料
(一)河流自然条件
1、河流水位:
最高水位为35m,(频率P=1%);
常水位为30m(保证率P=90%);
最低水位为25m(保证率P=97%)。
2、河流的流量:
最大流量为30000m3/s;
最小流量为500m3/s。
3、河流的流速:
最大流速为5m/s;
最小流速为0.5m/s
4、河流的含砂量及漂浮物:
最大含砂量0.3kg/m3;
最小含砂量0.001kg/m3。
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50m,主流最小水深4.0m。
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15㎝。
(三)工程要求
1、净水处理厂供水量为44000m3/d,供生活饮用和生产需要。
2计算说明
2.1构筑物类型确定
2.1.1取水构筑物类型的确定
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、冰情和航运等因素,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。
按取水构筑物的构造可以将取水构筑物分为同定式取水构筑物和移动式取水构筑物。
固定式取水构筑物适用于各种取水量和各种地表水源。
同定式取水构筑物具有取水可靠,维护管理简单,适用范围广等优点,但投资较大,水下工程量较大,施工期长。
固定式取水构筑物设计时应考虑远期发展的需要,土建工程一般按远期设计,一次建成;
水泵机组设备可分期安装。
活动式取水构筑物适用于水源水位变幅大,且中小取水量的情况,多用于江河、水库和湖泊取水。
移动式取水构筑物具有投资小、施工期短、见效快、水下工程量小、对水源水位变化适应性强、便于分期建设等优点,但维护管理复杂,易受水流、风浪、航运的影响,取水可靠性差。
根据本设计对水量和水质的要求,结合河床地形、河床冲淤、水位变幅、冰冻和航运等情况以及施工条件,确定本设计取水构筑物类型为固定式。
固定式取水构筑物的基木形式分为岸边式取水构筑物、河床式取水构筑物和斗槽式取水构筑物。
建于河流的一岸,直接从江河岸边取水的构筑物,称为岸边式取水构筑物,由集水井和泵房两部分组成。
它适用于江河岸边较陡,但地质条件好且河床河岸稳定,主流近岸且岸边有足够的水深,水位变幅不大且能保证枯水位时安全取水,水质较好且便于施工的河段。
利用伸入江河中心的进水管和固定在河床上的取水头部取水的构筑物,称为河床式取水构筑物。
河床式取水构筑物与岸边式基本相同,取水构筑物由取水头部、进水管、集水间和泵房等部分组成。
河水经取水头部的进水孔流入,沿进水管流至集水间,然后由泵抽走。
集水间与泵房可以合建,也可以分建。
当河床稳定,河岸较平坦,枯水期主流离岸较远,岸边水深不够或水质不好,而河中心具有足够水深或较好水质时,适宜釆用河床式取水构筑物。
斗槽式取水构筑物是在取水口附近设置堤坝,形成斗槽进水,由进水斗槽和岸边式取水构筑物组成。
斗槽式取水构筑物要求岸边地质稳定,河水主流近岸,并应设在河流凹岸处。
斗槽式取水构筑物施工量大,造价高,槽内排泥困难,一般釆用不多。
在本设计中,由于河流水位变化较大且主流离岸较远,近岸坡度较缓,故考虑釆用河床式取水构筑物。
2.1.2取水头部形式的确定
固定式取水头部有管式取水头部、蘑菇式取水头部、鱼形罩式取水头部、箱式取水头部、桥墩式取水头部、桩架式取水头部和斜板式取水头部。
管式取水头部是一个设有格栅的金属喇叭管,安装在洪熙官、自流管和水泵吸水管上。
这种取水头部构造简单、造价低、施工方便,适用于江河水质较好、洪水期浊度不打、水位变幅较小的中小型取水构筑物。
当河流中漂浮物较多时,易堵塞格栅,因此应设反冲或清洗设施。
蘑菇式取水头部是一个垂直向上的喇叭管,上面加一金属帽盖。
水流由帽盖底部格栅曲折流入喇叭管,因此带入的泥沙及漂浮物比管式取水头部少,但施工安装比较麻烦。
为便于装卸和检修,帽盖可做长装配式。
这种形式的取水头部适用于中小型取水构筑物,音蘑菇头较高,所以要求在枯水期仍有1.0m以上的水深。
鱼形罩式取水头部由钢板卷焊而成的圆筒和两端的圆锥体构成,圆筒表面和被水的圆锥体表面上开设圆形进水孔。
孔眼的进水流速比河水流速小,以防漂浮物堵塞。
鱼形罩式取水头部外形圆滑,水流阻力小,漂浮物难以附着在罩上,加上进水孔流速小,因此适用于水泵直接吸水的中小型取水构筑物,鱼形罩可焊在吸水管上,或安装在吸水管的喇叭口外为减少杂草堵塞,需设冲洗和清理设施。
箱式取水头部有钢筋混凝土箱和设在箱内的金属管组成,箱的侧面或顶部开设进水口,进水口上设格栅。
箱式取水头部适用于水深较小、含沙量小、冬季潜冰较多的河流。
桥墩式取水头部有淹没式和半淹没式两种,这种形式的取水头部适用于中小型的取水构筑物和水深较小、船只通航不频繁的河流。
因取水头部的基础深入河床,产生局部冲刷,使泥沙不易淤积,故可取得较好的水质,保持一定的取水深度,但对周围河床须采取防护措施。
取水头部长轴应尽量与洪水期水流方向一致,一面水流阻力过大。
桩架式取水头部用钢筋混凝土桩或木桩打入河底,支撑取水头部和管道;
桩架四周可设置格栅,以拦截漂浮物。
取水头部附近河床用抛石护底,防止冲刷。
这种形式的取水头部适用于流速较小、水位变化不大、有足够水深、河床可打桩且无流冰的河流,在长江下游以及中小型取水构筑物中应用较多。
斜板式取水头部,在取水头部上该设置斜板,喝水经过斜板时,粗颗粒泥沙即沉淀在斜板上,并滑落至河底,被河水带走,从而减轻管道内粗砂淤积和水泵磨损,有利于取水构筑物的运行。
该形式取水头部社用于含沙量大、粗颗粒泥沙占一定数量、枯水期仍有较大水深和较大流速的河段,在我国西南地区采用较多,对从山区河流取水的小型工程也较适用。
本设计的条件是取水地点水深较浅含沙量少,有一定的水草和青苔,符合箱式取水头部的条件,所以河心处选取箱式取水头部。
头部迎水面做成尖角形用钢筋混凝土分两节预制,吊装下沉后,水下拼装。
头部周围抛石,防止河床冲刷。
2.1.3进水管形式的确定
按照进水管形式的不同,可分为自流管和虹吸管两种类型。
自流管取水是在重力作用下,从取水头部流入集水井,经格网后进入水泵吸水间,然后水泵抽走。
此种形式的特点为:
集水井设于河岸,可不受水流冲击和冰凌碰击,也可不影响河床水流;
自流管淹没在水中,河水靠重力自流,工作较可靠;
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间横上的进水孔或设置的高位自流管取得上层水质较好的水;
冬季保温、防冻条件比岸边式好。
但取水头部伸入河床,检修和清洗不便;
敷设自流管时,开挖土石方量较大;
洪水期河底易发生淤积、河水主流游荡不定,从而影响取水。
使用于河床较稳定,河岸平坦,主流距离河岸较远;
河岸水深较浅且岸边水质较差;
自流管埋深不大或者在河岸可以开挖隧道以敷设自流管等情况。
虹吸管式取水是河水从取水头部靠虹吸作用流至集水井中,然后由水泵抽走。
此种形式的特点是:
利用虹吸高度,可减少管道埋深,减少水下施工的施工暈和自流管的大量开挖,缩短工期,节约投资。
但虹吸管对管材及施工质量要求较高,运行管理要求严格,并需保证严密不漏气;
需要装置真空设备;
虹吸管管路相对较长,容积也大,真空引水水泵起动时间较长,工作可靠性不如自流管。
适用于河水水位变幅较大,河滩宽阔,河岸较高,自流管埋深较深;
枯水期主流离岸较远而水位较低;
管道需要穿越防洪堤等情况。
本设计河流的条件是河床较稳定、河岸平坦、主流距离河岸较远、河岸水深较浅且岸边水质较差,管道埋深不大,该河流的条件满足自流管的适用条件,故选用自流管取水流入集水井。
2.1.4集水井形式的确定
集水井和取水泵站可以合建,也可以分建。
合建式就是将集水井和泵房合建在一起。
其特点是布置紧凑,总建筑面积小,吸水管路短,运行安全,维护方便;
但土建结构复杂,施工较困难。
适用于河岸坡度较陡、岸边水流较深且地质条件较好、水位变幅和流速较大的河流。
在取水量大、安全性要求较高时,多采用此种形式。
当河岸处地质条件较差,以及集水井与泵房不宜合建,如水下施工有困难,或建造合建式取水构筑物对河道断面及航道哦啊影响较大时,宜采用分建式。
由于将集水井和泵房分开建造,泵房可离开岸边,建于地质条件较好处,因此可使土建结构简单,易于施工;
但吸水管较长,增加了水头损失,维护管理不太方便,运行安全性较差。
本设计河流岸边水流较深地质条件较好,因此采用合建式取水构筑物。
集水井的平面形式可为圆形、矩形、椭圆形等。
圆形集水井结构合理,水流阻力小,便于沉井施工,但不便于布置设备;
矩形集水井安装滤网、吸水管、分格及布置水泵和管线较为方便,但造价较高。
通常当集水井深度不大,可用大开槽施工时,采用矩形集水井,否则用圆形。
为了方便布置设备,本设计选用矩形集水井。
综上所述,取水构筑物采用固定式河床取水构筑物,河心处用箱式取水头部,集水间和泵房采用合建形式,水从取水头部经自流管流入集水间,再经格网截留杂质后,用离心泵送出。
2.2取水头部设计计算
取水头部是河床式取水构筑物的组成部分之一,设计的一般要求是:
1)取水头部应设在稳定河床的主流深槽处,有足够的取水深度;
2)取水头部的设计对取水水质及河道水流有较大的影响,因此应选择合理的外形和较小的体积,以避免对周围水流产生大的破坏和扰动,同时防止取水头部受冲刷,甚至被冲走;
3)任何形式的取水头部均不同程度地使河道水流发生变化,引起局部冲刷,因此应在可能的冲刷范围内抛石加固,并将取水头部的基础埋在冲刷深度以下;
4)取水头部至少应分成两格,或分设两个取水头部,以便清洗和检修。
在漂浮物或泥沙多的河流中,相邻的取水头部应有较大的间距,一般沿水流方向的间距应不小于取水头部最大尺寸的3倍;
5)取水头部应防止冰块堵寒和冲击,并防止船只、木筏碰撞。
取水头部平剖面取菱形,整体为箱式。
α角取90°
侧面进水。
头部迎水面作成尖角形用钢筋混凝土分两节预制,吊装下沉后,水下拼装。
2.2.1设计水量
净水处理厂供水量为4.4万m3/d,供生活饮用和生产需要。
水厂自用水取5%。
设计流量:
Q总=44000*1.05=46200m3/d=0.5347m3/s
自流管设计为两条,每条设计流量为:
Q=Q总*0.50=23100m3/d=0.372m3/s
2.2.2取水头部构造计算
1)为避免吸入推移质泥沙,侧面进水孔的下缘应高出河床0.5m以上,淹没的侧面进水孔上缘在设计最低水位时淹没深度不小于0.3~0.5m;
2)自流管管顶应在河床冲刷深度以下0.25~0.3m,易冲刷的河床,管顶最小埋深应在河床以下0.5m,另外,还需满足抗浮要求。
最小淹没水深:
取h′=1.2m(根据河流航道要求及通行船只吃水深度,最小淹没深度一般取1.2~1.25m);
进水口下缘距河底:
h″=1.2m(为避免泥砂进入取水头部,进水口下缘距河底高一般大于1m);
进水箱体理深:
=1.3m,(与该处河流冲刷程度有关,在河底冲刷程度<5m时,进水箱体埋深为1.0~1.5m);
h′+h″+
=3.7满足最低水位4.0要求;
箱体设计尺寸:
自流管管径为d=600mm;
吸水喇叭口直径为D=1.4d=1.4×
600=840mm;
吸水喇叭口至墙体的距离:
α2=0.8D=0.8×
900=720mm;
取水头部墙体厚度δ=150mm;
取水头部箱体宽度为B=D+2α2+2δ=840+2×
720+2×
150=2580mm;
取水头部箱体长度为L
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