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。

2
27.82.075.0833.00330.10210mvKKQF
式中，Q——设计流量，m3/s。
K1——堵塞系数，采用0.75。
K2——栅条引起的面积减小系数，
833.01050502sbbK
b——栅条间净距，mm。
s——栅条厚度，mm。
v0——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：

2
0

067.2427.84mFf

进水孔尺寸采用：21192.112001600mmmmmHB
格栅尺寸为：mmmmHB13001700
进水孔总面积为：268.792.14m
实际进水孔流速为：smv/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：smQ/516.02360024892503

自流管流速采用0.9m/s，则自流管管径：mvQD854.09.0516.044
采用管径DN800的铸铁管，管内实际流速：smv/906.08.0516.042
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
mDR20.048.04
流速系数

80.4720.0016.0116161Rnc
水力坡度
00180.020.080.47906.02222Rcvi
自流管的沿程水头损失
milhy122.06800180.0

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
弯头：96.02
阀门：1.03
出口：0.14
自流管局部损失：

mgvhj189.081.9906.0)0.11.096.02.0()(224321

正常工作时，自流管的总水头损失为：
mhjhyh311.0189.0122.0
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

2
211
1
50.135.051.075.04.00330.1mKKvQF



式中，Q——设计流量，m3/s
v1——过网流速，一般采用0.3-0.5m/s，不应大于0.5m/s。
K1——网似引起的面积减小系数

51.0)25(5)(22221dbbK
式中，b——网眼尺寸，mm，采用5mm。
d——网丝直径，mm，采用2mm。
K2——格网堵塞面积减小系数，一般为0.5。

——收缩系数，可采用0.64-0.8，取0.75。

每个格网的面积

2
1

1
375.34mFf

进水部分尺寸为B2×H2=1750mm×2500mm格网尺寸选为B×H=1880mm
×2630mm，型号为C13。
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
mhHHH80.7350.060.02100.7321
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
m20.692.0-40.69
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
m10.665.01.050.2-20.69）（
进水间深度为
平台高度+室内与平台高差-井底标高
m00.810.66-30.080.73
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
smDQv/44.18.014.37.0516.024422



自流管沿程水头损失

309.02.080.4744.16822yh
局部水头损失
mhj24.081.9244.1)0.11.096.02.0(2

一根自流管的总水头损失为
mhhhjy549.024.0309.0

，设计中取0.55m。

一根进水管时吸水室最低水位为：
m65.68)2.055.01.0(50.69
此时，吸水室中水深为：
m55.210.66-65.68
可满足水泵吸水要求。
（4）起吊设备计算
格网起吊重量计算
KpFfGP)(
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/m2。
F——每个格网的面积，m2
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。
tP877.05.144.094.42.015.0）（
格栅（常水位时）起重量计算
KpFfGP)(
设计中取G约为0.2t，p=0.2t，f=0.44，K=1.5
tP30.05.144.021.21.02.0）（
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MD1-18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
55.78685.025.063.220.030.78
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。