1、1. 工程資料1.1 河流自然條件 （1）河流水位 取P=1 %的設(shè)計洪水位為35.40m，取水保證率為97%的設(shè)計最低水位 為20.50m。（2）河流流量 最大流量：27000 最小流量：320 。（3）河流流速 最大流速：248 ； 最小流速：032 。（4）含砂量 最大含砂量：0.47； 最小含砂量；0015。（5）水中其他懸浮物有一定效量的水草及青苔，無冰絮。（6）河流主流及河床情況 河流岸坡平緩，主流離岸邊約90m處，最小水深為3.80m。（7）水泵所需揚(yáng)程26m。1.2 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一座河床式取水構(gòu)筑物，采用箱式取水頭部，自流管進(jìn)水。計算書一份，圖紙兩張，包括取水頭部平面圖與剖面

2、圖，泵房平面布置圖。2 河床式取水構(gòu)筑物簡介 河床式取水構(gòu)筑物適用于河床穩(wěn)定，岸坡平緩，主流離岸較遠(yuǎn)，岸邊水深不夠或水質(zhì)不好，而河中具有足夠水深或較好水質(zhì)時。其構(gòu)成是：取水頭部、進(jìn)水管、吸水間和泵站。（1） 取水頭部其要求是： 避免吸入泥沙； 不引起附近河床的沖刷； 避免其進(jìn)水口被水內(nèi)冰堵塞； 不被船只、木排及流冰撞擊； 便于清洗。 其設(shè)計要求： 具有合理的外形； 取水頭部進(jìn)水口的位置適當(dāng)，其上緣在最低水位以下0.51.0， 冰蓋底面以下0.20.5m，其下緣高出河底1.01.5m； 進(jìn)口水流速度適當(dāng)。其類型有：喇叭管、蘑菇型、魚型罩、箱式、墩式、斜板式、活動式。設(shè)計中采用箱式取水頭部。箱式取

3、水頭部由周邊開設(shè)進(jìn)水孔的鋼筋砼箱和設(shè)在箱內(nèi)的喇叭管組成。進(jìn)水孔總面積較大，能減少冰漬和泥沙進(jìn)入量。適用于冬季冰凌較多或含沙量不大，水深較小的河流上采用，中小型取水工程用得較多。中南地區(qū)含沙量較小的河流上箱的平面形狀：圓形、矩形、棱形。（2） 進(jìn)水管進(jìn)水管有自流管與虹吸管之分，其自流管取水：自流管淹沒在水中， 河水靠重力自流，工作較可靠，水中含沙量較高時，為取得含沙少的水可在集水間壁上開設(shè)進(jìn)水孔，可設(shè)置高位自流管。適用于自流管埋深不大，或可以開挖隧道；而當(dāng)河水位高于虹吸管頂時，無需抽真空即可自流進(jìn)水；當(dāng)河水位低于虹吸管頂，需先將虹吸管抽真空可進(jìn)水。虹吸高度26m。適用于河灘寬闊，河岸較高，且為堅

4、硬巖石，埋設(shè)自流管需開挖大量土石方，或管道需要穿越防洪堤時可采用虹吸管。優(yōu)點(diǎn)：減少水下土石方量，縮短工期，節(jié)約投資。缺點(diǎn)：對管材、施工質(zhì)量要較高，運(yùn)行管理要求嚴(yán)，要裝置真空設(shè)備，嚴(yán)密不漏氣，可靠性不如自流管。設(shè)計中采用的是自流管進(jìn)水。（3） 吸水間其作用：（1）沉淀一部分泥沙及雜質(zhì)；（2）便于安設(shè)格網(wǎng)；（3）可以根據(jù)吸水井中的水位變化判斷取水系統(tǒng)的工作情況；（4）可以減少水泵吸水管的長度及埋深；（5）便于清洗自流管。3. 河床式取水構(gòu)筑物設(shè)計計算3.1 取水構(gòu)筑物形式的選擇 因河流河岸較緩，主流遠(yuǎn)離岸邊，宜采用固定式河床取水構(gòu)筑物。河心處用箱式取水頭部，經(jīng)自流管流入集水井，再經(jīng)格柵、格網(wǎng)截留雜

5、質(zhì)后，用離心泵送出。3.2 設(shè)計水量 3.3 取水頭部設(shè)計計算 取水頭部平剖面取為菱形，整體為箱式，角取側(cè)面進(jìn)水。3.3.1 進(jìn)水孔（格柵）計算其計算公式與岸邊式取水構(gòu)筑物進(jìn)水孔面積計算公式一致。 式中 ：進(jìn)水孔或格柵的面積，；Q ：進(jìn)水孔的設(shè)計流量，； ：進(jìn)水孔設(shè)計流速，有冰絮時： ；無冰絮時： ：柵條引起的面積減少系數(shù)，；b為柵條凈距， 30120mm， s為柵條厚度（直徑），10mm； ：格柵阻塞系數(shù)，采用0.75。設(shè)計中取進(jìn)水孔流速=0.4；柵條采用圓鋼，其直徑=10mm；取柵條凈距 b=50mm，取格柵阻塞系數(shù)=0.75，則： ， 進(jìn)水孔數(shù)量采用4個，設(shè)在兩側(cè)，則每個面積： 進(jìn)水孔尺

6、寸采用：格柵尺寸采用： 實(shí)際進(jìn)水孔面積：實(shí)際過孔流速： 水流通過格柵的水頭損失一般為0.050.1m，設(shè)計取0.1m。 根據(jù)航道要求，取水頭部上緣距最枯水位深取1m，進(jìn)水孔下緣距河床底 高1.5m，進(jìn)水箱底部埋深1.5m。取水頭部設(shè)于河床主流深槽處，以保證 有足夠的取水深度，其最小水深為3.8m，此處與進(jìn)水間距離90m。取水 頭部形式與尺寸見圖1，用隔墻分為兩格，以便于清洗與檢修。為防止頭 部被水流沖刷，其底部基礎(chǔ)設(shè)在河床以下1.5m處，在沖刷范圍頭部周圍 拋石錨固。具體見下圖： 圖1.取水頭部示意圖3.3.2 自流管設(shè)計計算 （1）自流管設(shè)計為兩條，每條設(shè)計流量為： 初選自流管流速： 初步計

7、算直徑為： ，選 自流管實(shí)際流速為： 考慮到使用后自流管道淤積與結(jié)垢的情況，粗糙系數(shù)取，自流 管長。 自流管水力半徑： 流速系數(shù)： 水力坡度： 自流管沿程水頭損失： m 自流管上設(shè)喇叭管進(jìn)口一個、焊接彎頭一個、閥門一個、出口一個， 其局部阻力損失分別為：、。 自流管局部損失： m正常工作時，自流管水頭損失為： m自流管采用在河流高水位時單根重力流正向沖洗的方式。（2）自流管校核 當(dāng)一根自流管故障時，另一根自流管應(yīng)能通過設(shè)計流量的， 即：，此時管中流速為： 故障時產(chǎn)生的水頭損失為： 此時，水頭損失為：m 集水間計算 集水間用隔墻分為進(jìn)水室和吸水室，為便于清洗與維修，進(jìn)水室和吸水室用隔墻分別分成兩

8、格，隔墻上設(shè)連通管，管上設(shè)閥門。（ 1）格網(wǎng)計算采用平板格網(wǎng)，過網(wǎng)流速，網(wǎng)眼尺寸采用，網(wǎng)絲直徑，設(shè)計取=0.8。 式中：平板格網(wǎng)的面積，；Q通過格網(wǎng)的流量，；通過格網(wǎng)的流速，=0.20.4m/s；網(wǎng)絲引起的面積減少系數(shù)， b為網(wǎng)眼尺寸，mm；d為金屬絲直徑，mm；格網(wǎng)阻塞面積減少系數(shù)，=0.5；水流收縮系數(shù)，0.640.80。 則： ， 格網(wǎng)所需面積： 設(shè)置4個格網(wǎng)，每個格網(wǎng)所需面積為： 。 進(jìn)水孔尺寸采用： 格網(wǎng)尺寸采用： 則：實(shí)際進(jìn)水孔面積： 實(shí)際過網(wǎng)流速：通過平板格網(wǎng)的水頭損失一般為0.10.2m，設(shè)計取0.2m。（2） 集水間標(biāo)高計算 頂面標(biāo)高 當(dāng)采用非淹沒式時，集水間頂面標(biāo)高=1%洪

9、水位+浪高+0.5m，即： 進(jìn)水間最低動水位進(jìn)水間最低動水位=97%枯水位-取水頭部到進(jìn)水間的管段水頭損失-格柵損失526-0.1=20.15m 吸水間最低動水位 吸水間最低動水位標(biāo)高=進(jìn)水間最低動水位標(biāo)高-進(jìn)水間到吸水間的平 板格網(wǎng)水頭損失=20.15-0.2=19.95m 集水間底部標(biāo)高 平板格網(wǎng)凈高為1.63m，其上緣淹沒在吸水間動水位以下，取為0.1m； 其下緣應(yīng)高于底面，取為0.3m；則集水間底面標(biāo)高為： 19.95-0.1-1.63-0.4=17.82m 集水間深度為：頂部標(biāo)高-底面標(biāo)高=36.3-17.82=18.48m。（4） 集水間深度校核： 當(dāng)自流管用一根管輸送，其流速時，

10、水頭損失為，此時，吸水間最低動水位為：96-0.2=19.704m，則吸水間最低水位為：19.704-17.82=1.884m，可滿足水泵吸水要求。3.3.4 集水間平面圖 為便于清洗與檢修，進(jìn)水室用隔墻分成兩部分，吸水室用隔墻分為4部 分，具體布置如下圖： 圖2.集水間平面圖 3.3.5 格網(wǎng)起吊設(shè)備 （1）平板格網(wǎng)起吊重量 式中：平板格網(wǎng)起吊重量；：平板格網(wǎng)與鋼繩的重量：由格柵、格網(wǎng)或閘板兩側(cè)水位差而產(chǎn)生的壓力，：每個格網(wǎng)的面積，：摩擦系數(shù)，視設(shè)備與導(dǎo)向槽的材料而定，：安全系數(shù)， 則： （2）吊架高度的計算與起吊設(shè)備選擇 平板格網(wǎng)高2.13m，格網(wǎng)吊環(huán)高0.25m，電動葫蘆吊鉤至工字梁下緣

11、最小 距離為0.78m，格網(wǎng)吊至平臺以上的距離取0.2m，操作平臺高為36.3m， 則起吊架工字梁下緣的標(biāo)高為：36.3+0.2+2.13+0.25+0.78=39.66m。 格網(wǎng)起吊高度=起吊架工字梁下緣標(biāo)高電動葫蘆吊鉤至工字梁下緣最 小距離集水間底部標(biāo)高平板格網(wǎng)下緣與集水間底部高差平板格網(wǎng) 高度平板格網(wǎng)吊環(huán)高=39.66-0.78-17.52-0.2-2.13-0.25=18.78m 選用CD1型電動葫蘆，起吊重量為9.8kn，起吊最大高度為24m。3.3.6排泥沖洗設(shè)備 因河水泥砂量不大，故只設(shè)沖洗給水栓，不設(shè)排泥設(shè)備，定期放空，人工 挖泥清洗。3.3.7 取水泵房的設(shè)計 （1）水泵選擇

12、 水泵選4臺，3用1備，有流量,揚(yáng)程，選臥式離心水泵，其性能為：；揚(yáng)程；轉(zhuǎn)速：；泵軸功率：；電動機(jī)功率，型號，效率；水泵允許吸上真空高度。 （2）機(jī)組基礎(chǔ)面積 表1.水泵基本尺寸型號LL1L2L3BB1B2B3HH1H2H3300s32A1062.5574520450880410600450824510260310 表2.300s32A泵不帶底座安裝尺寸電動機(jī)尺寸ELL2L1HhBA10502806404194573002116.5683 由以上可知：不帶帶底座的泵機(jī)基礎(chǔ)尺寸為： 基礎(chǔ)長度L=L3+L2+B+（0.40-0.50）m=450+683+419+450=2002mm基礎(chǔ)寬度BA（0

13、.40-0.50）m=457+450=907mm機(jī)組尺寸：（3）吸水管與出水管吸水管路3條，其流量為：，選鋼筋混，流速，,管路設(shè)有Z491T-10型電動明桿楔式閘閥，其規(guī)格為：DN450，L=510mm；偏心漸縮管DN450×300，L=450mm。 壓水管路2條，其流量，選鋼筋，管路上有Z495T-10型電動暗桿楔式閘閥，其規(guī)格：DN600，L=600；H44T-10型旋啟式單瓣止回閥DN600,，長L為1300m，流速，（5） 泵房平面布置如下圖： （6） 泵房地面層的設(shè)計標(biāo)高泵房地面層的設(shè)計標(biāo)高，又稱泵房頂層進(jìn)口平臺，與進(jìn)水間平臺一致，為36.3m，室內(nèi)地面標(biāo)高36.5m。（7） 泵房的起吊、通風(fēng)、交通和自控設(shè)計 泵房深度在20m內(nèi)，采用一級起吊，最大設(shè)備起重機(jī)重3.6噸，選用DL型電動單梁橋式起重機(jī)，起重量5t，地面操作。起重機(jī)運(yùn)行速度60m/min，電機(jī)型號ZDR12-4型，功率2×