河南城建学院本科课程设计第一章绪论第一章绪论1.1 设计任务巩义市取水构筑物的扩大初步设计1.2设计基础资料1.2.1 河流自然条件1、河流水位:最高水位为 36.50 m， (频率P=1%)；最低水位为 20.00 m (保证率P=97%)。
2、河流的流量:33/s。
325 m最大流量为 27500 m /s；最小流量为3、河流的流速:最大流速为 2.50 m/s；最小流速为 0.5 m/s4、河流的含砂量及漂浮物：33。
0.47 kg/ m；最小含砂量 0.0015 kg/ m 最大含砂量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50—100m，主流最小水深3.8—40m。
岸边土质较好，有一定的承载力，满足使用要求。
1.2.2 地区气象资料最低气温：－5℃，最高气温：38℃，最大冰冻深度15㎝。
1河南城建学院本科课程设计第一章绪论1.1.3 工程要求3/dm，供生活饮用和生产需要。
净水处理厂供水量为 5.0 万1.3设计成果及要求1.3.1设计成果1、设计计算说明书一份。
2、取水构筑物的平面布置和高程布置图一张(2#)。
3、绘制取水头部平面图和剖面图一张(2#)。
（图例1：1004、集水间平面图和剖面图一张(2#)（图例1：100）1.3.2设计要求1.自觉遵守纪律，不迟到、不早退。
2.设计计算说明书：字迹工整，干净整齐；设计思路清晰，内容充实，原理正确，方案合理，内容表述准确；计算有公式，公式有说明、出处；3.图纸：设计方案合理，线条层次分明，图面整洁，尺寸标注整齐统一；要达到扩初设计施工图的要求。
2河南城建学院本科课程设计第二章计算说明第二章计算说明2.1 构筑物类型确定给水工程中从江河、湖泊、水库及海洋等地表水源中的取水构筑物，分为固定式和移动式两大类。
固定式取水构筑物位置固定不变，安全可靠，应用较为广泛。
由于水源的水位变化幅度、岸边的地形地质和冰冻、航运等因素，可有多种布置方式。
常见的有4种。
(1)江心进水头式:由取水头部、进水管、集水井和取水泵房组成。
常用于岸坡平缓、深水线离岸较远、高低水位相差不大、含砂量不高的江河和湖泊。
原水通过设在水源最低水位之下的进水头部，经过进水管流至集水井，然后由泵房加压送至水厂。
集水并可与无塔供水的泵房分建或合建。
当取水量小时，可以不建集水井而由水泵直接吸水。
取水头部外壁进水口上装有格栅.集水井内装有滤网以防止原水中的大块漂流杂物进人水泵，阻塞管道或损坏叶轮。
(2)江心桥墩式:也称塔式。
常用于水库，建于尚未蓄水时。
构筑物高耸于水体中，取水、泵水设施齐全，用输水管送水上岸。
可以在不同深度取水，以得到水质较好的原水。
(3)岸边式:集水井与泵房分建或合建于岸边，原水直接由进水口进入。
一般适用于岸坡较陡，深水线靠近岸边的江河。
对含砂量大或冰凌严重或两者均出现的河流，取水量又较大时，可采用斗槽式取水构筑物，它是一种特殊的岸边式取水构筑物，其前以围堤筑成一个斗槽，粗砂将在斗槽内沉淀，冰凌则在槽内上浮。
中国西北地区有多处斗摘式取水构筑物。
(4)底栏栅式:以山区溪流作为水源时，为避免急流中的砂砾，用低坝抬高水位，坝内有引水渠道，渠顶盖栏栅。
水流溢过坝顶时从栏栅进入渠道，流至沉砂池沉除泥沙后，再用恒压供水水泵输出。
移动式取水构筑物适用于水位变化大的河流。
构筑物可随水位升降，具有投资较省、施工简单等优点，但操作管理较固定式麻烦.取水安全性也较差，主要3河南城建学院本科课程设计第二章计算说明有两种。
(1)浮船式:水泵设在驳船上，直接从河中取水.由斜管输送至岸。
水泵的出水管和枪水斜管的连接要灵活，以适应浮船的升降和摇摆。
当采用阶梯式连接时须随水位涨落改换接头位置。
当采用摇臂式连接时，加长联络管为摇臂，不换接头，浮船也可以随水位自由升降。
浮船取水要求河岸有适当的坡度(20一30)。
浮船式取水构筑物在中国西南和中南地区较多。
20世纪80年代，单船供水能力已超过每日10万衬。
(2)缆车式:由坡道、输水斜管和牵引设备等4个主要部分组成。
取水泵设在泵车上。
当河流水位涨落时，泵车可由牵引设备沿坡道上下移动，以适应水位，同时改换接头。
缆车式取水适宜于水位涨落速度不大(如不超过2m/h)、无冰凌和漂浮物较少的河流。
本设计中由于主流离岸较远，河岸水较浅，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。
2.2 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。
2.2.1 取水头部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4河南城建学院本科课程设计第二章计算说明间距应不小于取水头部最大尺寸的3倍；（1）格栅计算格栅设于进水孔上（或取水头部）的入口处，用以拦截水中粗大的漂浮物及鱼类。
格栅由金属框架和栅条组成，框架外形与进水孔形状相同。
格栅的栅条厚度或直径一般采用10mm，栅条净距通常采用30—120mm，本设计采用30mm。
格栅栅条可以直接固定在进水孔上，或者放在进水孔外侧的导槽中，一般可按可拆卸设计，并考虑有人工或机械清除的措施，以便清洗和检修。
栅条断面形状有矩形、扁圆形和圆形等多种。
Q=50000×1.05=52500m3/d=0.608m3/s；进水孔设计流速：V=0.9m/s；0栅条厚度：s=10mm,断面为扁钢型；栅条净距：b=40mm；格栅阻塞系数：k=0.75；2b40??K?0.8栅条引起的面积减少系数1b?s40?10Q0.6082进水孔或格栅的面积：??F?1.1.126m0vKK0.9?0.8?0.75210进水口数量选用两个，每个面积为：F= F0/2=0.563m2格栅尺寸选用给水排水标准图集90s321-1,每个进水口尺寸为B1×H1=800mm×800mm，格栅外形尺寸B×H=900mm×900mm，其有效面积0.63m2。
（2）进水管计算选择自流管，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。
取水头部平剖面为菱形，整体为箱式。
α角去90 o侧面进水。
设计水量：Q=50000×1.05=52500m3/d=0.608m3/s自流管设计为两条，每条设计流量为：3 /sq=Q/2=0.608/2=0.304m自/=0.8m/sv初选自流管流速：5第二章计算说明河南城建学院本科课程设计初步计算直径为：4q4?0.304自选D=0.7m 0.696mD????v'3.14?0.8采用DN700的钢管，自流管内实际流速为：4q4?0.304自??0.79m/s?v自22?0.73.14D?自流管损失按h=h+h计算，其中：jfw22790v.水力坡度：001060..00107?i?0.00107?03.3.11d0.7j自流管沿程水头损失：H=i×L=0.00119×75=0.089mv???h j2g???=0.2，=1.01各局部阻力系数为：喇叭口，蝶阀=0.1.焊接弯头f2??0.074?=（0.1+1.01+0.2+1.0m h=）×j213?=1.0，局部阻力损失为：422v0.792?9.82g则管道总损失为：h=h+h=0.089+0.074=0.163mjfw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：3/s×0.608=0.426m Q'=0.7Q=0.74Q4?0.426此时管中流速为：1.06m/s?v??a22?0.7D?3.14故障时产生的损失为h'=h'+h' jwf2206.1v00191.?.001070?i?0.001070 3.13.1d0.7j h'=i×L=0.00191×75=0.143mf?a?0.132m?=(0.1+1.01+0.2+1.0)×' h=j2?9.82g622v061.河南城建学院本科课程设计第二章计算说明h=h'+h'=0.143+0.132=0.275m jfw考虑阻力增加因素，采用h'=0.4mw（3）取水头部构造尺寸/=1.25m,与河流通航船只吃水深度有关；h 最小淹没深：//=1.5m，为避免泥沙流入取水头部；进水口下缘距河底：h///=1.4m,与该处河流冲涮程度有关；进水箱体埋深：h箱体处水深是3.95米；河流最低水位为20m (保证率P=97%)。
取水头部顶面距最低水位不低于0.5m，考虑航运船只吃水深度1.25m，所以取水头部顶面距最低水位以下的水深为1.25m。
（4）箱体设计尺寸：自流管管径为d=700mm吸水喇叭口直径为D=1.4d=1.4×700=980mm（一般取D=（1.3-1.5d））；吸水喇叭口至墙体的距离：α2=0.8D=0.8×980=784mm (一般取α2=（0.75～1）D)取水头部墙体厚度δ=150mm；取水头部箱体宽度为B=D+2α2+2δ=980+2×784+2×150=2848mm；取水头部箱体长度为L=2（D+2α2）+3δ=2（980+2×784）+3×150=5546mm；两根自流管之间的间距：S=L-2δ-2α2-D=2698mm（5）取水头部标高计算：取水头部箱体顶部标高：20.00-1.25=18.75m箱式取水头部底部标高：18.75-0.15×2-0.8-1.5-1.4=14.75m取水头部自流管的中心标高：14.75+0.3+1/2×0.7=15.40m喇叭口顶端标高：18.75-0.15×2-0.8=17.65m河床标高：14.75+1.4=16.15m7河南城建学院本科课程设计第二章计算说明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2.3.3 集水井计算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。