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
保定市一取水构筑物的扩大初步设计。
1.3 设计时间
20 年12月5日——20 年12月9日
2 计算说明
2.1 基本资料
（一）河流自然条件 1、河流水位:
最高水位为 35.20 m， (频率P=1%)；最低水位为 20.00 m (保证率P=97%)。 2、河流的流量:
最大流量为 26000 m3/s；最小流量为 350 m3/s。 3、河流的流速:
最大流速为 2.50 m/s；最小流速为 0.55 m/s 4、河流的含砂量及漂浮物：
最大含砂量 0.45 kg/ m3；最小含砂量 0.0015 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，主流离岸约50—100m（应为确定的值），主流最小水深3.8—4.0m（应为确定的值）。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 35000 m3/d，供生活饮用和生产需要。
2.2 构筑物类型确定 2.2.1取水构筑物类型的确定
取水构筑物有固定式和活动式，各自的适用条件？题设条件是什么？应采用什么形式（固定式）？固定式又有岸边式和河床式，各自的适用条件？本设计的条件是河流河岸较缓，主流离岸边较远，约50—100m，主流最小水深3.8—4.0m，宜采用固定式河床取水取水构筑物。 2.2.2 取水头部形式的确定
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。各自的适用条件？ 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。
2.2.3 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。各自的适用条件？ 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。 2.2.4 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、分建的各自适用条件？本工程的资料是？所以本设计适合采用分建或合建。时集水井的平面形式可为圆形、矩形、椭圆形等。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，
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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。
2.3 构筑物设计
取水头部设计计算 1.设计水量
Q=Q取×1.05=35000×1.05=36750m3/d=0.425m3/s； 2.取水头部设计计算
取水头部平剖面取菱形，整体为箱式。α角取900侧面进水。 （1）格栅计算
进水流速：取=0.4m/s（河床式取水构筑物，有冰絮时υ0为0.1 ～ 0.3m/s， 无冰絮时υ0为0.2 ～ 0.6m/s，该河流有冰絮且要小于河流的最小流速0.55m/s，故取υ0=0.4m/s）；
栅条厚度：s=10㎜ ，断面为扁钢形；
栅条净距：b=50㎜ （栅条净距多采用30 ～ 50㎜）； 阻塞系数：k2=0.75； 面积减小系数：K1=进水孔面积：F。=
50b==0.833； b?s50?10QvKK01=
20.425=1.70㎡
0.4?0.833?0.75进水孔数量选用4个，每个面积为：
1.70F=F0==0.425㎡
44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×Hl＝700×700，格栅外形尺寸B×H＝800×800，有效面积0.43平方米。
（2）取水头部构造尺寸注：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
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深度一般取1.2 ～ 1.25m）；
进水口下缘距河底：h''＝1.5m（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：h'''＝1.4m，（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/s）；
‘h+h''+ Hl =3.4满足最低水位3.8 ～ 4.0要求；
箱体设计尺寸：
自流管管径为d=600mm（计算过程见后面自流管设计计算）；
吸水喇叭口直径为D=1.5d=1.5×600=900mm（一般取D=（1.3 ～ 1.5）d）； 吸水喇叭口至墙体的距离：α2=0.8D=0.8×900=720mm 【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=900+2×720+2×150=2640mm；
取水头部箱体长度为L=2（D+2α2）+3δ=2（900+2×720）+3×150=5130mm； 取水头部箱体设计尺寸如下图所示：
取水头部剖面图如下图所示：
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3.自流管设计计算
自流管设计为两条，每条设计流量为： q自＝
0.425Q? 0.2125 m3/s ＝
22初选自流管流速：υ’=1.0 m/s（一般取大于1 m/s） 初步计算管径为：
D=
'
4q?v自'=
4?0.2125=0.52m 选择自流管直径D自＝600mm
3.14?1.0自流管实际流速为: v自=
4q?D自2=
4?0.2125=0.75m/s
3.14?0.62自流管损失按hw＝hf+hj，计算，其中：
局部水头损失计算公式为：自流管为铸铁管，n取0.013
11?0.6?C=R=×??=56.07
0.013?4?n1616λ=
8g8?9.8==0.025 c256.072900.752lv2hf=λ=0.025××=0.11m
0.62?9.8d2g局部水头损失计算公式为：
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