目录第一章绪论 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计时间 (1)第二章计算说明 (2)2.1 基本资料 (2)2.1.1 河流自然条件 (2)2.1.2 地区气象资料 (2)2.1.3 工程要求 (2)2.2 构筑物类型确定 (3)2.2.1 取水构筑物分类及确定 (3)2.2.2 固定式取水构筑物 (3)2.3 构筑物设计 (5)2.3.1 取水头部设计 (5)2.3.2 进水管设计 (7)2.3.3 集水井设计 (8)第三章结论 (13)参考文献................................. 错误!未定义书签。

第一章绪论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 设计任务南阳市一取水构筑物的扩大初步设计1.3 设计时间2013年1月3日——2013年1月6日第二章计算说明2.1 基本资料2.1.1 河流自然条件1、河流水位:最高水位为 35.35 m， (频率P=1%)；最低水位为 20.45 m (保证率P=97%)。

2、河流的流量:最大流量为 26500 m3/s；最小流量为 335 m3/s。

3、河流的流速:最大流速为 2.45 m/s；最小流速为 0.5 m/s4、河流的含砂量及漂浮物：最大含砂量 0.45 kg/ m3；最小含砂量 0.0013 kg/ 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 75 m，主流最小水深 3.9 m。

岸边土质较好，有一定的承载力，满足使用要求。

2.1.2 地区气象资料最低气温：－10℃，最高气温：39℃，最大冰冻深度15㎝。

2.1.3 工程要求净水处理厂供水量为 3.85 万m3/d，供生活饮用和生产需要。

2.2 构筑物类型确定2.2.1 取水构筑物分类及确定按取水构筑物的构造可以将取水构筑物分为固定式取水构筑物和移动式取水构筑物。

固定式取水构筑物包括岸边式、河床式、斗槽式、底坝和低栅式。

移动式取水构筑物包括浮船式、缆车式和潜水泵直接取水。

固定式取水构筑物适用于各种取水量和各种地表水源。

固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。

2.2.2 固定式取水构筑物固定式取水构筑物的基本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，适宜采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，一般采用不多。

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，故考虑采用河床式取水构筑物。

按照进水管形式的不同，河床式取水构筑物有自流管取水、虹吸管取水、水泵直接吸水和桥墩式取水等类型：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壁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，检修和清洗不变；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量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。

直接吸水式取水是不设集水间，水泵吸水管直接伸入河中取水，此种形式的特点是：不设集水间，利用水泵吸高，可以减少水泵房埋深，结构简单，施工方便，造价较低。

但要求施工质量较高，不允许吸水管漏气；在河流泥沙颗粒较大，易受堵塞且对水泵叶轮磨损较快。

适用于河水水质较好，水中漂浮杂质少，水位变幅不大，取水量小，吸水管不长且不需设网格的中小型水泵房使用。

桥墩式取水是整个取水构筑物设在水中，在进水间的壁上设置进水孔，其特点是：取水构筑物设在河心，集水井与泵房合建，河水通过井壁上的进水孔流入集水井；无进水管，免除进水管淤塞的担忧；需建与岸边联系的引桥。

但由于取水构筑物建在江内，缩小了水流过水断面，容易造成附近河床冲刷；基础埋深较大，施工较复杂，造价昂贵，管理不便，影响航运，非特殊情况一般不采用。

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。

综上所述，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。

2.3 构筑物设计固定式取水构筑物由集水井（岸边式和河床式）、取水头部（河床式）、进水管（河床式）、取水泵站（岸边式和河床式）等部分组成。

2.3.1 取水头部设计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塞和冲击，并防止船只、木筏碰撞。

取水头部的形式很多，常用的有喇叭口、蘑菇形、鱼形罩、箱式、桥墩式等。

由于取水地点水深较浅含沙量少，有一定的水草和青苔，所以选取箱式取水头部。

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。

头部周围抛石，防止河床冲刷。

取水头部构造尺寸最小淹没深：h/=1.25m,与河流通航船只吃水深度有关；进水口下缘距河底：h//=1.55m，为避免泥沙流入取水头部；进水箱体埋深：h///=1.4m,与该处河流冲涮程度有关；箱体处最低水位水深不得小于3.8米；取水头部设计图详见图2-1：取水头部平面图和图2-2：取水头部剖面图；图2-1：取水头部平面图图2-2：取水头部剖面图 2.3.2 进水管设计选择自流管，集水井位于河岸，可不受水流冲击和冰棱碰击，也可不影响河床水流；自流管淹没在水中，河水靠重力自流，工作可靠；冬季保温、防冻比较好。

自流管设计为两条，每条设计流量为：q 自=Q/2=0.468/2=0.234m 3/s初选自流管流速：v /=0.8m/s初步计算直径为：0.61m 0.83.140.2344v 4q D =⨯⨯==’自π 选D=0.6m 自流管实际流速为：0.828m/s 0.63.140.2344D 4q v 22=⨯⨯==π自自 自流管损失按h w =h f +h j 计算，其中：H f =i ×L=0.00119×75=0.089m∑=2gv h 2j ζ 各局部阻力系数为：喇叭口1ξ=0.1.焊接弯头2ξ=1.01，蝶阀3ξ=0.2，4ξ=1.0，局部阻力损失为：h j =∑gv 22ξ=（0.1+1.01+0.2+1.0）×0.03581.920.8282=⨯m 则管道总损失为：h w =h f +h j =0.089+0.035=0.124m考虑日后淤积等原因造成阻力增大，为避免因此造成流量降低，管道总损失采用0.20m 。

当一根自流管故障时，另一根应能通过设计流量的70％，即：Q ’=0.7Q=0.7×0.468=0.3276m 3/s此时管中流速为： 1.16m/s 0.63.140.32764D 4Q v 22a =⨯⨯==π故障时产生的损失为h w ’=h f ’+h j ’h f ’=i ×L=0.00224×75=0.168mh j ’=∑g2v 2a ξ=(0.1+1.01+0.2+1.0)×0.069m 81.9216.12=⨯ h w =h f ’+h j ’=0.168+0.069=0.237m考虑阻力增加因素，采用h w ’=0.35m2.3.3 集水井设计集水井一般由进水间、格网和吸水间三部分组成，进水间和吸水间用纵向隔墙分开，在分隔墙上可以设置平板格网。

集水井顶部设操作平台，安装格栅、格网、闸门等设备的起吊装置。