增养殖水环境工程学讲义(2)

2018-12-27 16:46

底,无渗透,渠道有效利用系数0.85)

解:假设净流量Q净

= 2.6(米3/秒)

Q净= 15×16×3600

假设渠道入口的毛流量为Q毛

Q毛= Q净/η = 2.6/0.85 = 3.1(米3/秒)

4、渠道的安全流速: 一条良好的渠道,水流的平均速度应控制在即不冲刷渠底和边坡又不淤积泥沙。 V不淤< V < V不冲

式中:V不淤-最小不淤流速(米/秒);V-渠内平均流速(米/秒);V不冲-最大不冲流速(米/秒) 通过实际测量与总结,渠道不冲允许流速如下表:

不同土壤和砌护条件 渠道允许不冲流速(米/秒)

轻壤土 0.6-0.8

中壤土 0.65-0.85

土壤类别

重壤土 0.7-0.9

粘土 0.75-0.95

混凝土衬砌 5-8

块石衬砌 2.5-5.0

卵石衬砌 2.0-4.5

1300000×0.85×2

渠道不淤流速可用下式计算:

式中:e-根据渠道水流中泥沙性质决定的系数,如下表:

V不淤 ?eR

R-水力半径(米):反映了渠道过水断面形状和尺寸对平均流速的影响 R =ω/x

ω-过水断面面积(米)

X-过水断面中水流与渠壁接触的周解长度(米)

5、渠道的底坡与边坡

渠道的底坡指渠道的纵向坡度,常用i表示。 一般总渠的i为1:1500-1:3000; 干渠为1:750-1:1500 支渠为1:300-1:750

渠道边坡系数m=ctgα。α为断面中,坡面线与渠道底面的线的夹角。

边坡系数m 土质 粘土(中、重壤土) 1:1

1:1.25 轻壤土 砂壤土 1:1.5

2

泥沙性质 粗砂砾粘土 中砂砾粘土 细砂砾粘土 e值 0.65-0.77 0.68-0.64 0.41-0.54 0.37-0.41 极细的沙质粘土

砂土 1:2 三、渠道水力计算 1、基本公式:在渠道均匀流中:Q=Vω。Q-容积流量(米3/秒)V-断面平均流速(米/秒) ω-过水断面面积(米2)。 2、渠道断面结构设计 (1)、渠道断面结构:全挖方渠道;半填半挖方渠道;填方渠道;斜坡上的渠道 (2)、渠堤安全超高和顶宽的确定

渠堤安全超高是为了防止输水量过大时渠内的水从堤顶漫出,超高值等于渠深减水深。

3 流量(米/秒) <2 2-10 10-20

超高值(米) 0.3 0.4 0.45

渠堤顶宽度,有交通要求的2-5米,无交通要求的可参考下表: 3流量(米/秒) 30-20 20-10 10-5 5-1 1-0.5 <0.5

顶宽度(米) 2.5 2.0 1.5 1.25 1.0-0.8 0.8-0.5

3、渠道控制水位的推算: 控制水位的高程=H+h+∑Li+∑Δh

H-渠道所管辖的鱼虾池最高水面高程; h-保证自流引水,供水水位预留的超高 L-各级渠道的长度; i-各级渠道渠底纵向坡度 ∑Li-由鱼虾池最高水位至所推算最高水位的渠道水位差总和

∑Δh-上一级渠道与下一级渠道的水位差总和或正常渠道流量过水闸必需的水头总和。 重点回顾 第三章 土坝工程和渠道工程

碾压式土坝类型 护坡类型 拦海大坝定义、拦海大坝的设计原则

第四章 海水育苗场的设计与施工

国内外的育苗场主要有室内小水槽育苗场、室内水泥池育苗场、室外水泥池育苗场、土池、网箱育苗场等。其中,室内水泥池育苗场是利用工业化手段,控制育苗条件,满足孵化、幼体生长发育的要求,从而达到稳产高产的目的。

第一节 海水育苗场的场址选择与总体布局

一、场址选择同海水养殖场场址选择。 二、总体布置

? 育苗场的设计规模,按鱼苗池的有效水体总体积可分为:大(2000米3)、中(1000-2000米3 )、小(500-10003

米 )型育苗场。

? 育苗场的主要建筑物有育苗室、饵料室、锅炉房、风机室、变配电室、水泵房、沉淀池、砂滤池、库房、办公室等

? 各附属建筑物的建筑面积与育苗总水体的比例为每1000米3水体应有锅炉房100米3 、风机室30米3 、变配电室70米3 、水泵房20米3 海水育苗场的总体布置原则

?1、育苗室、亲鱼亲虾越冬室及动植物饵料室尽可能相邻,向阳布置,天然采光好,自然通风,设在当地育苗季节主风向的上风侧。

?2、为了减少烟尘、噪声、煤灰对环境的污染,锅炉房应位于主导风向的下风侧,但锅炉房主要是供育苗室热量,应考虑节能与管理,不能离育苗室太远。

?3、水泵房要根据地形、潮水与水泵的型号,布置在靠近取水口较合适的地方。 海水育苗场的总体布置原则

?4、风机室一般安装罗茨风机,因噪声太大,不要离育苗室太近,但风机室的管道最好直接通育苗室,避免拐弯太多、太长增大阻力。

?5、变配电室要根据高压线进场的方位,并尽量靠近用电较多的厂房,一般设在场区一角。

?6、建在山坡上的育苗场,应利用地形高差,由高到低按沉淀池、砂滤池、饵料室、育苗室顺序布置,形成自流供水,避免二次提水。

?7、场区各建筑物之间的间距应大于6m,育苗室和饵料室的间距应大于7m,育苗室周围机动车应畅通。 第二节 海水育苗室与饵料室的设计 一、育苗室的有效建筑系数

?育苗室的有效建筑系数指育苗室中鱼苗池有效水体总容积数与育苗室的建筑面积之比值。 ? i=V/S a.i-育苗室的有效建筑系数 b.V-鱼苗池有效水体的总容积数 ?S-育苗室的建筑面积(包括室内建池、工作室、走道、墙壁等面积)

?有效建筑系数反映了设计的育苗室对地面的利用情况,及室内合理布置情况。 二、育苗室的形式与结构

育苗室的作用:保温、防风雨、调光。一般多为单层建筑、平面形状以长方形为宜 1、屋顶结构多采用低拱形(抗风力强),设计成单跨、双跨或多跨建筑。 2、屋面设计成透光或不透光。透光屋面(对虾):屋面装平板玻璃或玻璃钢波形瓦。 不透光屋面(扇贝) :屋面采用钢筋混凝土面板或红瓦。

3、设调光装置:对虾育苗室和扇贝育苗室均应设调光装置,对虾育苗室屋梁下弦下面窗户、扇贝育苗室的窗户都应设调光帘。一般采用布帘、竹帘、塑料布帘等。

4、育苗池排列:室内鱼苗池可布置成单排或双排形式

单排池设两个走道,进水沟盖板净宽1.0-1.2米,排水沟盖板净宽0.8米左右

双排池设三个走道,中间>1.2米,两边>0.8米。盖板采用钢筋混凝土或木板,室内主加热管、充气管、进排水管均铺于板下。沟低标高应比池底标高低0.3~0.4m。屋梁下弦至走道盖板上的高度应在2.8~3.3m。 三、育苗池的建造

1、外观:单池有效水体30-80米3,方形池的宽长比例1:2-1:4,水深1.4-1.8米,池高度比池内水面高0.2m左右。 2、池壁:(1)池壁采用水泥砂浆砌砖石,或钢筋混凝土结构,墙厚24cm;(2)在池壁高70cm左右处设圈梁一道,池顶面设压顶圈梁一道; (3)池内壁做5层防水抹面,内表面平整光滑,转角应为圆弧形,半径应大于5厘米; (4)池底向排水孔的排水坡度应大于2%

3、集苗池:集苗池与育苗池相连,长1.2m左右,宽1m左右,池底标高应比育苗池出苗管中心标高低0.4m。 4、排水管和换水管:管径一般50~100mm。

排水管设在池底,可兼作出苗管,为减少水压,可在距池底0.5~0.7m处设第二出苗管。 换水管在池内接换水网箱,外通排水沟,采用虹吸方式换水。 5、池壁预先安装热气管和供气管。 五层防水抹面:

在砖石砌体的内壁上,用1:25水泥砂浆(水泥比砂体积=1:25),加5%的防水剂(占水泥体积),找平层,平均厚度1.5cm,刷麻面,凝固后进行五做法。 一层:抹水泥素浆2mm厚( 加5%的防水剂),用铁抹压实,横行轻刷毛稍,凝固后再做后续工序。 二层:抹1:2.5水泥砂浆5mm厚( 加5%的防水剂),压实横行刷毛稍,待凝固后再做后续工序。 三层:同第一层。 四层:同第二层。 五层:抹2mm水泥素浆( 加5%的防水剂 ),压光。 四、饵料室的有效建筑系数

?动物饵料室主要培养轮虫、卤虫等。有效建筑系数应控制在0.8-1.2之间 ?植物饵料室,有效建筑系数应在0.4-0.6之间。 1、 饵料室和饵料池的建造

1、屋面采用透光材料,透光率70%以上,屋顶低拱,室内设调光装置。

2、水体:动物饵料池单池有效水体应在15-30米3,有效水深1.4-1.8米,池底坡度应大于3%,若培养卤虫,则池底应为锥形,排水口设在底部。

植物饵料室一般设有两种规格,一种面积为2-4米2 ,水深0.5-0.6米;另一种10-15米2 ,水深0.6-0.7米 3、池底可用白瓷砖或玻璃钢材料,上方安装日光灯。

饵料室 卤虫孵化桶 植物饵料保种室 植物饵料消毒室 饵料室防水装置 植物饵料培养 第三节 管道计算与施工

?计算管道的目的是根据介质的流量在允许的流速下确定所需要的管径;在一定的管道中,在某一流速下,求他的压力(水头损失)或在允许压强下确定可能通过的介质流量。

一、管径的计算

GV d?594.5Wd?18.8QW管道中的允许流速表

工作介质 液体 管道类型 水泵吸水管 水泵出水管 锅炉给水泵出水管 自流凝结水管 自然通风 鼓风机输气管(压强不大) 压缩机输气管(较大压强) 过热蒸汽管(Dg=100-200mm) 过热蒸汽管(Dg<100mm) 饱和蒸汽管(Dg<100mm) 流速(米/秒) 0.5-1.0 1.5-3.0 2-3 <0.5 2-4 4-15 15-25 30-50 20-40 15-30 气体 式中: d-管道内径(毫米)

蒸汽 G-介质的重量流量(吨/小时)

3

V-介质的比容(米/千克) W-介质的流速(米/秒)

3

Q-介质的容积流量(米/小时)

二、管道阻力损失的计算

介质在管道中流动的总阻力为直管段沿程阻力和局部阻力之和。 直管段沿程阻力 2?λWr?(帕/米)2d/1000 ΔPz=Δh·L(帕)

Δh

Δh –单位管长的阻力损失(帕/米) L-管道长度(米) λ-摩擦阻力系数 r-介质的重度(千克/米3) d-管道内径(毫米) W-介质的流速(米/秒) 局部阻力

Δ

铸造逆上阀 7.3

立式逆上阀 1.3

管道的总阻力损失: ΔP=ΔPz+ΔPi 例题:某育苗场的水泵采用法兰连接的新铸铁吸管,,长50米,内径100毫米,安装一个弯头,一个带滤网的底阀,局部阻力系数分别为0.5和3,当水泵吸上真空高度为56840帕,管内的流速选取为0.8米/秒,海水重度取1003千克/米3,试校选取的流速是否是经济流速。(法兰连接的新铸铁吸管K0取0.1;d=100毫米λ=0.0196)

在工程计算中,若选定的流速经水头损失计算,总水头损失若在水泵的吸上真空高度的5%~10%,则所选定的流速就是经济流速。

三、管道的施工

(一)管道的敷设1、埋地敷设:优点:施工简单,不占地面,无需制作管道支架,建造成本低。

?缺点:检修时必须开沟挖土。

注意事项:室外埋管要在冰冻线下20~30cm,若无冰冻线,则埋设深度>0.6m;管道经过路基时,要加深或加管套保护;若管道交叉,管道净距>15cm,若管道平行铺设,不允许上下重叠排列。 2、 地沟敷设:优点:易于检修 注意事项: 供热管道一般地沟铺设,便于经常检修,若一个育苗场有地沟供热管道,则水、气均应地沟铺设。 管道坡度与地沟坡度一致,地沟应设排水口,不能积水。

地沟中管道相交时,若高度相同要绕行,液体介质管从下面绕行,避免出现气室,气体管道从上面绕行,避免积存液体。

3、 架空敷设: 若支架设在无人无车辆通行处,则用低支架,管低标高为0.5~1.0m。

若设在有人无车辆通行处,则用中高支架,2.0~2.2m。 若设在有人有车辆通行处,则用高支架,>4.5m。 支架材料一般供钢筋混凝土或钢架结构。 (二)管道的热补偿

式中:∑ξ-管道局部阻力系数的总和 管件局部阻力系数ξ值 管件名称 阻力系数ξ 闸阀 0.3-0.8

铸铁球阀 3.4 锻制球阀 7.8

丝扣球阀 4.0

W2Pi ??ξ ?r(帕)2

管件名称 铸造弯头 焊接弯头 铸造三通 焊接三通 带滤网底阀 标准弯头 阻力系数ξ 0.3-0.5 0.2-0.5 0.2-1.5 0.55-1.0 2-3 0.2-1. L形补偿 L i i?1.1?L?DW300? 温差:气温、介质温度变

ΔL ?

方形

钢管每米升温100度,则伸补偿

长1.2mm。

? 管道的热补偿

? L形补偿: ? 方形补偿 ? Ω补偿

A=B,H=A+2R,R为4倍管直径

Ω补偿

(三)硬聚氯乙稀管道的施工 1、硬聚氯乙烯管的性能特点

比重为1.4~1.6,较轻,导热系数为0.13,很小是碳钢的1/360,线胀系数大,约为碳钢的7倍。 化学性质稳定,管壁光滑,摩擦阻力小,在压差相同的情况,比钢管的流量可增加40%左右。 强度与金属材料相比较低,易老化而进一步降低强度。 (三)硬聚氯乙稀管道的施工

2、硬聚氯乙烯管道施工中应注意的问题 硬聚氯乙稀管一般使用温度为-10~50℃。

由于线胀系数大,管道安装时必须设有热补偿措施,直线管道20~30m应设一个补偿器,管径70mm以内时,一般采用Ω补偿,管径在70~150mm时,采用方形补偿。 由于钢性差,要多设置支架。

由于强度低,安装时不采用螺纹连接,采用承插式或管套连接。

管道的冲击强度随温度的降低而降低,因此低温使用时,开闭阀门要缓慢,避免介质冲击管件。 (三) 硬聚氯乙稀管道的施工

3、硬聚氯乙稀管道的连接: 承插式:单向承插式、双向承插式。 套管式

第四节 海水育苗场的给排水系统 一、潮差蓄水池

是在潮间带用堤坝围成的蓄水池,大潮汛期利用高潮位纳入海水,以备育苗期间使用。 潮差蓄水池的容积应满足于一茬苗的用水量,达到封闭式育苗,以减少发病率。 具有沉淀净化水质的作用

二、沉淀池

沉淀:液体中的固体悬浮颗粒由于受到重力的作用,经过一定时间的静置,就会沉淀到水层的底部的过程。

沉淀力: 3 P-固体颗粒在液体中的沉淀力;

?d

P?g(?1??2)g-重力加速度;ρ1-固体颗粒密度;ρ62-液体介质密度;d-固体颗粒直径

沉淀池设计类型: 静态沉淀池:不能连续进行,但结构简单,投资少,水质较好

动态沉淀池:设计复杂,海水育苗场很少用

静态沉淀池设计:敞口式、封闭式

三、过滤器

目的:除去沉淀池出水中的细小悬浮物质及部分细菌,慢砂滤还具生物过滤的作用。 分为:有压过滤和无压过滤

1、无压过滤池:缺点:滤速低,出水率小,洗沙换沙工作繁重

优点:阻截细菌能力强,出水水质好,还具生物过滤的作用,结构简单,造价低。


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