某II型城市供水工程的取水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u7244某II型城市供水工程的取水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)案例 14771.1水源種類、取水地點(diǎn)、取水構(gòu)筑物類型的選擇 1160331.2取水泵房的設(shè)計(jì) 21.1水源種類、取水地點(diǎn)、取水構(gòu)筑物類型的選擇1.水源種類和取水地點(diǎn)的選擇（1）水源的選擇茂縣地表水源水量充沛，徑流量大，礦化度和硬度低，含鐵錳量低；能滿足大量用水的需要；并且勘查工作量相比使用地下水源工作量小，因此水源選用地表水。（2）取水點(diǎn)的選擇考慮到地表水源衛(wèi)生防護(hù)要求，取水點(diǎn)周圍100m的水域內(nèi)不得排入工業(yè)或生活污水，本初步擬定兩個(gè)取水點(diǎn)，方案一取在距離城市上游425m處，方案二取在距離城市上游200m處，如下圖所示。據(jù)比較，方案二取水口離城市較近，對(duì)附近居民影響較大，且受公路等條件的限制，場(chǎng)地有限，不適合施工及遠(yuǎn)期發(fā)展；相比之下方案一取水口離城市較遠(yuǎn)，場(chǎng)地較大，有利于遠(yuǎn)期水廠的發(fā)展擴(kuò)建，更為合理穩(wěn)妥。故采用方案一，將距離城市上游425m處設(shè)為取水口。（3）河流水文計(jì)算岷江水文站基本資料如下：河岸標(biāo)高1593.14m，岷江坡降3‰。岷江在此監(jiān)測(cè)到的歷史最高洪水位為1592.50m,最枯水位是1584.36m，五十年一遇的洪水水位為1590.21m,常水位為1587.0m,河底標(biāo)高為1582.4m；最大流量為132.70m3/s，相應(yīng)流速為3.50m/s,最小流量為2.90m3/s,相應(yīng)流速為0.53m/s,50年一遇洪水流量為95.70m3/s。平均水溫為18.1℃，BOD5=2mg/l，DO=6mg/l。通過地形圖得出水文站距離取水口的距離為90.55m。故取水口處的河岸標(biāo)高=1593.41m故取水口處的歷史最高洪水位=1592.77m故取水口處的歷史最枯水位=1584.63m故取水口處的五十年一遇的洪水水位=1590.48m故取水口處常水位=1587.27m故取水口處的河底標(biāo)高=1582.67m2.取水構(gòu)筑物的類型及選擇根據(jù)地形資料可知，距城市上游425m處左右的河岸較陡且岸邊有足夠的水深，水質(zhì)和地質(zhì)條件較好，水位變幅不大，故選擇設(shè)置合建式岸邊式取水構(gòu)筑物。其優(yōu)點(diǎn)為取水可靠，維護(hù)管理簡(jiǎn)單，適應(yīng)范圍廣，并且布置緊湊，占地面積小，水泵吸水管路短。1.2取水泵房的設(shè)計(jì)1.進(jìn)水孔面積和格柵尺寸設(shè)計(jì)流量Q=30000×1.05=31500m進(jìn)水孔設(shè)計(jì)流速取0.4m/s。柵條采用扁鋼，厚度s=10mm，柵條靜距采用b=50mm，格柵阻塞系數(shù)采用K1=0.75。柵條引起的面積減少系數(shù)=0833進(jìn)水孔總面積=1.44m2每個(gè)進(jìn)水口面積f=0.72m2進(jìn)水孔尺寸采用：B格柵尺寸選用：B×H=1100mm×900m2.格網(wǎng)尺寸采用平板格網(wǎng)。過網(wǎng)流速采用v1格網(wǎng)面積減少系數(shù)為：K1=0.51格網(wǎng)阻塞系數(shù)采用K2=0.5平板網(wǎng)格所需面積F1=5.88m2設(shè)置2個(gè)格網(wǎng)，每個(gè)格網(wǎng)需要的面積為2.94m2。進(jìn)水部分尺寸為B1×H1=2000mm×1500mm,面積為3.0m3.泵房的設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)流量的確定取水泵站供水至水廠，供水流量穩(wěn)定且均勻，為減小取水構(gòu)筑物、輸水管道尺寸，簡(jiǎn)化取水泵站的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，節(jié)約基建投資，本設(shè)計(jì)擬定取水泵站泵站內(nèi)水泵24小時(shí)均勻供水，由原始資料知，由于近遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)水量差距不大，本設(shè)計(jì)直接按遠(yuǎn)期考慮。該城鎮(zhèn)遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)水量為30000m3/d，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量為Qγ（2）設(shè)計(jì)揚(yáng)程的確定1）靜揚(yáng)程HST取水口歷史最高洪水位為1592.77m，常水位為1587.27m，取水口處的歷史最枯水位為1584.63m.配水井尺寸計(jì)算配水井停留時(shí)間取4min，配水井有效容積=87.5m3配水井采用矩形設(shè)計(jì)，設(shè)置三格，每格取底邊為正方形，尺寸為2.89m×2.89m，87.5÷（3×2.89×2.89）≈3.49m，故配水井的有效水深為H0=3.49m廠區(qū)配水井的水面標(biāo)高=1596.90m。取水頭部和一泵房泵房合建。根據(jù)遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計(jì)流量，擬設(shè)置自流管道2根DN300鋼管。則每條管道的設(shè)計(jì)流量為Q=656.25m3/h，管道設(shè)計(jì)流速v=2.50m/s，采用進(jìn)水孔加格柵吸水，水流通過格柵的水頭損失一般采用0.05-0.1m，本設(shè)計(jì)取0.05m，水流通過格柵的水頭損失一般采用0.1-0.2m，本設(shè)計(jì)取0.15m。故取水頭部至取水泵房吸水室總水頭損失=0.20m。那么吸水室中：洪水位水面標(biāo)高=1592.57m；常水位水面標(biāo)高=1587.07m；枯水位水面標(biāo)高=1584.43m。已知自來水水廠廠區(qū)配水井設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為1596.90m，所以泵所需靜揚(yáng)程HST為：

洪水位時(shí)，HST=4.13m；

常水位時(shí)，HST=9.63m；

枯水位時(shí)，HST=12.27m。2）吸壓水管路的水頭損失∑hs在初步選泵時(shí)，粗估泵站內(nèi)管路中的水頭損失為hp=2.00m。3）輸水管路的水頭損失∑hd本設(shè)計(jì)取水構(gòu)筑物與自來水廠合建所以不需考慮。4）安全水頭考慮增加安全水頭2.00m，則泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程為：綜上所述，則泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程：洪水位時(shí)，H=8.13m；常水位時(shí)，H=13.63m；枯水位時(shí)，H=16.27m。4.設(shè)計(jì)流速的校核要求連續(xù)供水，事故時(shí)輸水管供水量不低于正常供水時(shí)流量的50%。已知一根輸水管的流量Q=656.25m3/h=0.182m3/s.，正常供水時(shí)的流量1312.5m3/h=0.364m3/s，要求達(dá)到1312.5m5.初選水泵和電機(jī)（1）選泵要點(diǎn)（2）選泵方案的確定由上述計(jì)算得，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量為1312.5m3/h，洪水位揚(yáng)程8.13m，常水位揚(yáng)程為13.63m，枯水位設(shè)計(jì)揚(yáng)程為16.27m。計(jì)算每臺(tái)泵通過流量為656.2m3/h，根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第十一冊(cè)（常用設(shè)備）的水泵樣本參數(shù)，結(jié)合選泵原則，本設(shè)計(jì)擬定兩種選泵方案：一是選用3臺(tái)KQSN350-M27中開式單級(jí)雙吸離心泵，其中2臺(tái)并聯(lián)工作1臺(tái)備用；二是設(shè)計(jì)選用3臺(tái)KQSN350-N27中開式單級(jí)雙吸離心泵，其中2臺(tái)工作1臺(tái)備用。在遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量和枯水位所需揚(yáng)程的情況下對(duì)兩種方案進(jìn)行比較，如下表：方案編號(hào)內(nèi)容設(shè)計(jì)流量(m3/h)泵流量(m3/h)泵揚(yáng)程(m)軸功率(kW)枯水位時(shí)所需揚(yáng)程(m)泵效率(%)13臺(tái)KQSN350-M27(247)（2用1備）656.2643107112851712940.243.445.316.2772817123臺(tái)KQSN350-N27(267)（2用1備）656.2590984118019141244.243.050.316.27688574進(jìn)行各方案的近遠(yuǎn)期工況點(diǎn)分析。從上述方案特性曲線的對(duì)比可以看出，在運(yùn)行水泵臺(tái)數(shù)相同的情況下，方案1的效率大于方案2，方案1較方案2的電耗少，節(jié)省電耗與運(yùn)行成本；方案2揚(yáng)程富裕過大，造成浪費(fèi)。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用方案1，3臺(tái)KQSN350-M27（247）中開式單級(jí)雙吸離心泵，其中2臺(tái)并聯(lián)工作1臺(tái)備用,能滿足設(shè)計(jì)揚(yáng)程和設(shè)計(jì)流量的需求。型號(hào)KQSN350-M27（247）流量(m3/h)64310711285揚(yáng)程(m)17129轉(zhuǎn)速(r/min)1480軸功率(kW)40.243.445.3電機(jī)功率(kW)55配套電機(jī)Y250M-4效率(%)728171汽蝕余量(NPSH)r(m)5.7質(zhì)量(kg)泵重（633kg）電機(jī)（385kg）底座（388kg）（3）選擇電機(jī)本設(shè)計(jì)采用KQSN350-M9型泵的配套電機(jī)Y250M-4，功率55kW，電壓380V。（4）機(jī)組基礎(chǔ)尺寸設(shè)計(jì)水泵基礎(chǔ)的作用是支撐和固定機(jī)組，使其運(yùn)行不致發(fā)生劇烈震動(dòng)，更不允許產(chǎn)生基礎(chǔ)沉陷。因此對(duì)基礎(chǔ)的要求堅(jiān)實(shí)牢固，除能承受機(jī)組的靜荷載外，還能承受機(jī)械振動(dòng)荷載；要澆在較堅(jiān)實(shí)的地基上，不宜澆在松軟的地基或新填土上，以免發(fā)生基礎(chǔ)下沉或不均勻沉陷。結(jié)合以上要點(diǎn)及所選泵的類型，本次設(shè)計(jì)選用混凝土塊式基礎(chǔ)。根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第十一冊(cè)（常用設(shè)備）查得KQSN350-M27型中開式單級(jí)雙吸離心泵及其配套型號(hào)為Y250M-4電機(jī)的基座尺寸，如下圖：KQSN350-M27泵外形及安裝尺寸由上圖可知基礎(chǔ)長度L=2.012m；底座螺孔間距B=0.95m，基礎(chǔ)寬度B=0.62m?；A(chǔ)重量應(yīng)大于機(jī)組總重量的2.5~4倍，本設(shè)計(jì)取3倍。在已知平面尺寸的條件下，根據(jù)基礎(chǔ)總重量算出其高度。泵重633kg，電機(jī)重385kg,底座重388kg，機(jī)組總重W=13778.8N基礎(chǔ)深度H=0.92m。6.吸水管路和壓水管路計(jì)算泵站吸壓水管設(shè)計(jì)按遠(yuǎn)期考慮，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量為1312.5m3/h，有2臺(tái)KQSN350-M27型號(hào)的泵，另設(shè)1臺(tái)備用投入工作。因此有2條吸水管、2條壓水管同時(shí)工作，因此布置各3條吸水管和壓水管，單條吸水管與壓水管通過的流量為Q=182.29L/s。（1）吸水管路的設(shè)計(jì)根據(jù)每條管的流量，查水力計(jì)算表采用DN400鋼管，v=1.41m/s,1000i=6.848，同時(shí)吸水管路還要滿足不漏氣、不積氣、不吸氣的要求。根據(jù)給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第12冊(cè)及給排水設(shè)計(jì)圖集選取適合附件，如下表名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量材料喇叭口DN4003鋼手動(dòng)閘閥DN4003鋼偏心漸縮管DN400×3503鋼1）喇叭口：用于吸水管口，選用DN400的喇叭口。2）閥門：設(shè)計(jì)中吸水管采用手動(dòng)閘閥，采用DN400的法蘭蝶閥。3）偏心漸縮管：為保證吸水管路不積氣，吸水管路采用偏心漸縮管，此處用于吸水管和泵連接，選用DN400×350的偏心異徑管。（2）壓水管路的設(shè)計(jì)根據(jù)每條管的流量，查水力計(jì)算表采用DN300鋼管，v=2.50m/s,1000i=34.182。若為水錘現(xiàn)象不嚴(yán)重，且地面式泵站時(shí)，壓水管上應(yīng)設(shè)閘閥、止回閥和壓力表，并宜設(shè)置防水錘裝置，防水錘裝置可選用氣囊式水錘消除器或緩閉與速閉止回閥等。壓水管路上的閘閥，因?yàn)槌惺芨邏海詥㈤]都比較困難。當(dāng)直徑D大等于400mm時(shí)，大都采用電動(dòng)或水力閘閥。本泵站直徑D小于400mm，所以使用手動(dòng)閘閥。選取附件根據(jù)給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第12冊(cè)及給排水設(shè)計(jì)圖集選取適合附件，如下表名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量材料手動(dòng)閘閥DN3003鋼止回閥DN3003鋼90°彎管DN3004鋼伸縮接頭DN3003鋼則在泵出水管上設(shè)DN350×300漸縮管、DN300手動(dòng)閘閥、DN300止回閥、DN300伸縮接頭以及DN300手動(dòng)蝶閥。彎頭：承接方向不同的管道，選用DN300型。伸縮接頭：出水管直線布置時(shí)拆裝水泵和閥門較為困難，常設(shè)置具有伸縮或柔性的特殊配件，設(shè)計(jì)中采用柔性伸縮套管。各個(gè)附件的布置位置具體見平面圖。7.水泵機(jī)組的布置（1）泵站的型式、結(jié)構(gòu)選擇地面水源取水泵站，往往建成地下式的；為了布置機(jī)組及其他設(shè)備時(shí)充分利用建筑面積，方便吊車的安裝。本設(shè)計(jì)采用矩形泵房。（2）水泵機(jī)組的平面布置考慮到泵有可能出現(xiàn)故障或需要檢修，另設(shè)一臺(tái)備用泵，所以泵房設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)置3個(gè)泵機(jī)組的基礎(chǔ)。為了布置緊湊，充分利用建筑面積，將三臺(tái)機(jī)組布置成三排。8.管路的布置每臺(tái)泵各有單獨(dú)的泵的吸水管與壓水管。對(duì)于吸水管路：吸水管上設(shè)DN400手動(dòng)和DN400×350偏心漸縮管。對(duì)于壓水管路：壓水管路上的閘閥，因?yàn)槌惺芨邏海詥㈤]都比較困難。當(dāng)直徑D大等于400mm時(shí)，大都采用電動(dòng)或水力閘閥，所以設(shè)DN300手動(dòng)閘閥，出水管上設(shè)有DN350×300漸縮管、DN300手動(dòng)閘閥、DN300止回閥、DN300伸縮接頭以及DN300手動(dòng)蝶閥。為減小泵房建筑面積，節(jié)約土建投資，閘閥切換井設(shè)置在泵房外。9.泵房筒體高度及泵的安裝高度的確定（1）泵房筒體高度已知河流洪水面標(biāo)高為1592.77m，查《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》，當(dāng)泵房在江河邊，泵房的操作平臺(tái)考慮安全高度0.5m和浪高0.5m，則操作平臺(tái)的標(biāo)高為1592.77+0.5+0.5=1593.77m。則泵房的高度H=操作平臺(tái)標(biāo)高-吸水間底板標(biāo)高=1593.77（2）泵的安裝高度的確定查《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》，吸水管懸空高度F=1～1.25D，取F=D=0.40m；淹沒水深F=1.8～2.0D，取淹沒水深F=2D=0.80m。則枯水位時(shí)吸水間的水位距吸水間底板h=懸空高度F+淹沒水深F+D=0.40+0.80+0.40=1.60m。已知吸水間中枯水面標(biāo)高為1584.43m，所以計(jì)算得出吸水間底板標(biāo)高為1584.43?1.60=1582.83m。此時(shí)吸水管中心線標(biāo)高為1582.83+懸空高度F+0.5D=1582.83+0.40+0.20=1583.43m。10.附屬設(shè)備的選擇（1）引水設(shè)備泵為自灌式工作，無需安裝引水設(shè)備。（2）起重設(shè)備由上述水泵參數(shù)表可知，KQSN350-N27（247）泵機(jī)組總重量為1406kg，最大起吊高度為10.94+2.0=12.94m取整數(shù)13m（其中2m是考慮操作平臺(tái)上汽車的高度）。因此，可選擇LDT4-S型電動(dòng)單梁起重機(jī)，起重重量4.0t，單梁，跨度7.5m，起吊高度13m。泵房建筑物的高度H1泵房建筑高度計(jì)算簡(jiǎn)圖泵房建筑高度的計(jì)算如上圖。根據(jù)所選泵型及配套電動(dòng)機(jī)，泵房最高設(shè)備為泵，高為1.186m，寬為1.077m。泵房高度已知為10.94m，操作平臺(tái)以上的建筑高度，根據(jù)起重設(shè)備及起吊高度、采光及通風(fēng)的要求。泵房地面以上高度：H1=6.6m。式中a——泵房屋面梁底與起重機(jī)最高部位之間的間距(m)，a=0.2m；b——行車梁高度(m)，b=0.587m；c——行車梁底至起重鉤中心的最小距離(m)，c=0.98m；d——起重繩的垂直長度(m)，對(duì)于水泵為0.85x，對(duì)于電動(dòng)機(jī)為1.2x，x為起重部件的寬度；d=1.2×1.077=1.292me——最大一臺(tái)水泵或電動(dòng)機(jī)的高度(m)，e=1.186m；h——吊起物底部與卡車底板的距離(m)，在此考慮0.3m；hc——卡車底板至汽車平臺(tái)的距離(m)，在此考慮2.0m。泵房上層室內(nèi)地坪標(biāo)高為1593.77m，則泵房屋面梁底標(biāo)高應(yīng)不小于1600.37m。（3）通風(fēng)設(shè)備此次設(shè)計(jì)泵房為地下式，且茂縣位于西南。自然通風(fēng)不夠，且夏季氣溫較高，為使室內(nèi)溫度不超過35°C，為保證操作人員有良好的工作環(huán)境，并改善電動(dòng)機(jī)工作條件，宜采用機(jī)械通風(fēng)。由于泵房較深，仍采用風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣通風(fēng)。考慮每小時(shí)通風(fēng)換氣3次，設(shè)置3臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，2用一備，則單臺(tái)通氣量=2258m3/h。選用4-72-8-NO2.8-A型中低壓離心通風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速2900r/min，送風(fēng)量=2355m3/h，風(fēng)壓=606Pa，軸功率=0.80kW，管徑選用DN300鋼管。（4）排水設(shè)備此次設(shè)計(jì)泵房較深，故采用電動(dòng)泵來排水。沿著泵房?jī)?nèi)壁設(shè)排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)之后用泵抽回到吸水間。取水