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：2015.7.1~2015.7.7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：①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。②参考资料：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=1%)，最小水位71.15m(P=97%),平均水位74.30m，浪高0.65m，水面宽100~500m，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Q23.城市道路、绿地浇灌用水量Q34.漏损用水量Q45.未预见用水量二、最高日用水量近期：Q1＝12.5×104×300×95×10-5＝35625m3／dQ2＝105×120×1.15÷365＝37808m3／dQ3＝100×104×2.5×10-3＋120×104×2.0×10-3＝4900m3／dQ4＝（Q1＋Q2＋Q3）×10％＝7833m3／dQ5＝（Q1＋Q2＋Q3＋Q4﹚×8％＝6893m3／dQd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=93059m3／d远期：Q1＝16×104×300×10-3＝48000m3／dQ2＝24.5×104×110×1.10÷365＝81219m3／dQ3＝180×104×2.5×10-3＋160×104×2.0×10-3＝7700m3／dQ4＝（Q1＋Q2＋Q3）×10％＝13692m3／dQ5＝（Q1＋Q2＋Q3＋Q4﹚×8％＝12049m3／dQd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=162660m3／d三、设计水量近期设计水流量：Qh＝αQd／（24×3600×103）＝1131L／s远期设计水流量：Qh＝αQd／（24×3600×103）＝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:F0=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:B1×H1=1200mm×1000mm格栅尺寸：B×H=1300mm×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:B1×H1=2000mm×1500mm格栅尺寸：B×H=2130mm×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=2502-3499m3／hH=38-56mWP=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：Q1＝12.5×104×300×95×10-5＝35625m3／dQ2＝105×120×1.15÷365＝37808m3／dQ3＝100×104×2.5×10-3＋120×104×2.0×10-3＝4900m3／dQ4＝（Q1＋Q2＋Q3）×10％＝7833m3／dQ5＝（Q1＋Q2＋Q3＋Q4﹚×8％＝6893m3／dQd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=93059m3／d远期：Q1＝16×104×300×10-3＝48000m3／dQ2＝24.5×104×110×1.10÷365＝81219m3／dQ3＝180×104×2.5×10-3＋160×104×2.0×10-3＝7700m3／dQ4＝（Q1＋Q2＋Q3）×10％＝13692m3／dQ5＝（Q1＋Q2＋Q3＋Q4﹚×8％＝12049m3／dQd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=162660m3／d二、设计水量计算近期设计水流量：Qh＝αQd／（24×3600×103）＝1131L／s远期设计水流量：Qh＝αQd／（24×3600×103）＝1977L／s第二章取水工艺计算第一节取水头部设计计算一、取水头部设计取水头部平剖面为菱形，整体为箱式。α角取90°侧面进水。Q=7117m3／h=1.977m³/s。(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：F0=Q/V0K1K2=1.977/0.55×0.75×0.91＝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B1×H1=1200mm×1000mm，格栅外形尺寸B×H=1300mm×1100mm，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1.0m，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，每根管的流量取满足70%的远期设计流量，则管径d=//1v47.0πQ＝1400mm,故取管径D=1400mm，一根管中流速v＝0.7×4Q／πD2＝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=0.4m／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：k1＝0.5;水流收缩系数:ε＝0.7格网面积：F1=121vKKQ=1.977／0.5×0.81×0.7×0.4＝17.43m2选用给水排水标准图集C15型，格网进水口尺寸为B1×H1=2000mm×1500mm，选用6个，格网尺寸为B×H=2130mm×1630mm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：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：F0=Q/V0K1K2=1.977/0.5×0.75×0.91＝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B1×H1=1200mm×1000mm，格栅外形尺寸B×H=1300mm×1100mm。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⑴、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＝40~45m。（2）选泵根据设计水量和扬程，选择三台24SH-13型(Q=2502-3499m3／hH=38-56mWP=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