1、前言水力學是我們誰水利專業的一門重要的技術基礎課。 通過課程學習，我們掌握水力學的基本概念、基本理論和實際應用，并能夠解決一些有關的工程問題， 為以后相關課程的學習打基礎。 水力學是一門專業技術基礎課，是高等職業技術教育水利類各專業的支柱性課程，為了使高職高專學生掌握水力學、 學好水力學， 本次設計第一步是認識和了解水力學的基本要點和給水排水專業需要的基本知識。本次進行的課程設計是在系統學習水力學理論的基礎上， 通過課程設計，基本掌握實際工程的水力計算過程和方法， 把水力學課程有機結合在一起，對水力學有一個全面的認識。這次設計的目的是運用所學過的知識， 進行一次系統的訓練。 這對深化和鞏固所學

2、過的知識， 進一步加深對有關公式及圖表的實用圍和使用方法的理解，培養靈活運用理論知識獨立解決實際問題的能力，加強理論聯系實際，初步了解工程設計中水力計算的基本容，調動和提高學習專業課的積極性。 通過水力學課程設計， 使我們更加系統，全面地掌握水力學知識，為我們今后的工作和學習奠定了基礎。由于水平有限，難免出現不當之處，懇請徐清秀老師諒解和指正。第一章中堡坪灌區提水工程、渠道工程1.1 基本概況省靖遠縣中堡坪南臨黃河， 北靠山丘， 總面積有一萬多畝， 地勢從北向南稍有傾斜，由于黃河常年沖刷使河床下切，平面突出，坪面平均海拔高程為 1461 米，比黃河河底高程 1420 米高出近 41 米，靖遠縣

3、氣候干燥，降雨量少，是全國有名干旱縣之一。中堡坪居住著 2050 口人；有可耕地 4000 多畝，山坡地 2000多畝，土地肥沃，適宜農作物生長，共飼養著各種牲畜 4000 多頭。但由于靠每天吃飯，過著半農半牧的生活，生活相當貧困，為了改變落后面貌，計劃興建一座電力提灌工程，解決灌區和人畜飲水問題。1.2 灌區概況灌區 4000 畝可耕地中，主要種植的作物有小麥、玉米、棉花和菜子，上述3年 6 月份為灌水高峰，平均輪灌周期為 15 天，灌區地勢較平坦，渠線所經地段為透水性較好的輕壤土。因此，渠道的滲量的大，加之渠線長，氣候干旱，蒸發損失也不小，初估計渠系的水利用系數 =Q凈/Q 總 =65%，

4、除了滿足可耕農田的用水外，考慮到 2000 讀畝山坡的綠化水畜飲水量，設計是流量加大 20%。1.3 提水工程提水工程概況計劃在黃河岸邊修建電力提灌站一座。 其站址位于進水情況良好的凹岸， 由于貧河中上游含少量大， 雖然渠道中進水的是表層清水， 但仍有部分泥沙進入了渠道，每年冬季、正植冬灌的時候，黃河處于枯水期，流量小，水位低，水面高程為 1423 米，每年夏季，洪水下泄、流量大，水位高程升直 1425 米，所以要求泵房修筑成基礎較好防洪泵房以保證低水位是仍可抽上水， 高水位是又不至于淹沒泵房，其站址附近的地形情況如圖所示。提水工程設計流量確定設小麥的種植面積為 A1=4000×0.

5、5 ×100，玉米的種植面積為 A2=4000×0.3 × 120，棉花的種植面積為 A3=4000×0.1 ×100，菜子的種植面積為 A4=4000×0.1× 60。Q設 = A1 100 A2120A3 100 A4 60 = 0.378m3 /s15203600 0.378 (1 20%) 0.698 3Q總=m/s65%管道的尺寸、布置、管線長度1>管道尺寸（假設使用3 臺泵）設 V 允 =1.5m/s d=4Q0.385m=385mm3.14V允選用標準管徑為 400mm,管中實際流速 V=Q0.233 4

6、=1.85A3.140.422因為水流大于 1.2m/s, 水流在粗糙區 , 設計 d 吸=d 壓 =400mm.2>吸水管和壓水管的布置和管線長度如下圖所示：確定水泵的安裝高度（最大）以高程 1420 米水面為基準面，在水泵的漸變流去過水斷面 1-1 ，在水泵的進口（吸水管末端）取過水斷面 2-2 ，列能量方程：0+0+0=hs-P2V吸2+hw吸r2ghw吸 =( 吸 l吸+網 +彎 ) V吸 2=（0.046 × 6+3.1+1.1 ）× 1.85 2=0.85md吸2g0.42 9.8hw壓 =（ 壓 l 壓+） V壓2=（0.046 × 46.7+

7、0.55+0.83+1 ）× 1.852=1.35md壓2g0.42 9.8最大安裝高度hs =4.975m , 泵房的地面高程 H=1425+1=1426m揚程 H=Z+ hw 吸 + h w壓 =42+0.85+1.35=44.2m通過查表選用泵形為 FLG350-410A 流量為 278L/s, 揚程 45m,電機功率為 180kw 的泵 3 臺。故總裝機功率 P=3×180=540kw1.4 渠道工程1.41 渠道工程概況渠區有干渠一條，支渠四條，斗、農渠 24 條，共計 29 條，長 46 公里。其中干渠長 3 公里，全部采用填方以利灌溉。 渠道的底坡 i 和邊坡

8、系數 m植可按表1、表 2 選用，渠堤的超高可按表3 確定：表 13設計流量圍（ m/s ）渠道類別土渠石渠10 751 5<1.01/5000 1/100001/3000 1/50001/1000 1/20001/500 1/1000表 2填方渠道邊坡系數 m表3流量（ m/s ）>10.02.0 10.00.5 2.0<0.5渠道土質坡外坡坡外坡坡外坡坡外坡黏土、重壤土、中壤土 1.251.001.001.001.001.001.001.00輕壤土1.251.251.001.001.001.001.001.00砂壤土1.751.501.501.251.501.251.25

9、1.25砂土2.252.002.001.751.751.501.501.50表 3渠道超高 a 值表375030.0 50.010.0 30.0加大流量（ m/s ）超高（ m）1.0 以上0.8 1.00.6 0.8加大流量（ m3/s）1.0 10.00.3 1.0 0.3超高（ m）0.4 0.50.3 0.40.2 0.3表 4實用經濟斷面水力計算表11.011.021.031.04h/h m10.8220.7620.7180.683m022.9923.533.9964.4620.251.5612.4592.9463.3683.790.51.2362.0972.5642.9683.37

10、30.7511.8682.3392.7463.15410.8281.7342.2262.6523.0781.250.7041.6732.1992.6543.1091.50.6081.6532.2212.7123.2021.750.5281.6582.2712.8023.33220.4081.712.3772.9553.5332.250.421.7442.4633.0583.7072.50.381.8082.5833.2543.92530.321.9672.863.6334.417確定水力最佳斷面1干渠的斷面尺寸3（ 1）由提水工程得 Q=0.698m/s, 查表 1、表 2、表 3 設計 i=

11、1/1900 m=1.00 n=0.022查表得 m=0.83, 所以面積22水力半徑 R=hm/2A=（ m+m）hm =1.83 h m11=1hm11由曼寧公式、才系數mm 66=40.5 hm6C =nR0.022()2上述結果代入明渠均勻流公式Q=AC Ri ，可得0.698=1.83 h2×40.5 h1hm1hm=0.816mm 6 ×m21900所以底寬 bm=mhm=0.83 × 0.816=0.677m(2) 校核渠道的流速查表 6-2 的輕土壤不沖允許流速為V =(0.60 0.80)m/s,不淤允許流速 Vm=0.5m/s而 Rm= 0.8

12、16 =0.408m,取1241則不沖允許流速為 V=(0.60 0.80)×0.408 4 =0.48 0.64(m/s)渠道的斷面平均流速為Q0.6980.572 (m/s)V=(bmmbm) hm(0.67710.816)0.816 V VVm, 所設計斷面滿足允許流速的要求2支渠的斷面尺寸（ 1） Q=Q總/4=0.1745m3/s ，查表設計， i=1/1000 m=1.00 n=0.022查表得 m=0.83, 所以面積22水力半徑 R=hm/2A=（ m+m）hm =1.83 h m由曼寧公式、才系數 Cm= 11=1( hm11Rm 6) 6=40.5 h m6n0.

13、0222上述結果代入明渠均勻流公式Q=AC Ri ，可得1hm10.1745=1.83 h m2 ×40.5 h m 6 × hm=0.43m21000所以底寬 bm=mhm=0.83 × 0.43=0.3569m(2) 校核渠道的流速查表 6-2的輕土壤不沖允許流速為V =(0.60 0.80)m/s,不淤允許流速 Vm=0.5m/s而 R =0.43=0.215m, 取1，m241則不沖允許流速為V=(0.60 0.80) ×0.215 4 =0.410 0.545(m/s)渠道的斷面平均流速為V=Q0.17450.516 (m/s)(bm mbm)

14、 hm(0.3569 1 0.43) 0.43 V VVm, 所設計斷面滿足允許流速的要求3用經濟斷面設計干支渠斷面查表 4取=1.02 ，則 h/h =0.762,m=1.00故 =2.226m1 h=0.762× 0.816=0.62m ， b=h=0.62 × 2.226=1.38m,Rm=h/2=0.31m 取41則 V=(0.60 0.80) × 0.31 4 =0.448 0.597 m/s渠道的斷面平均流速為 V=Q0.6980.563 (m/s)mb ) h(1.38 1 0.62) 0.62(bmmm V VVm, 所設計斷面滿足允許流速的要求第

15、二章復雜管道水力計算2.1 概述有一給水系統， 管網布置及供水末端高程如下圖所示，水管的粗糙系數 n=0.0125 ，要求供水終點應保留的壓力水頭為 h 端6m,試確定所需的水塔高度。計算各管段的水頭損失f1-2=Q 2L(0.0152×500=11.86m以 1-5 段為例 hK20.0974)計算結果如下表：管長流量管徑流速流量模數水頭損失管段l/mQ(m3/s)d/mmv/(m/s)k/(l · s)hf/m2-340081001.0253.729.111-2200241501.36158.44.59A-1250392001.24341.13.272-43009100

16、1.1553.728.481-5500151251.2297.411.86確定水塔水面高程HA123=hfi +he+Ze =9011+4.59+3.27+6+15=37.97(m)HA124=hfi +he+Ze =3.27+4.59+8.48+6+14=36.34(m)HA15=hfi +he+Ze=3.27+11.86+6+12=33.13(m)由以上計算可看出，最不利管段為 A123 分叉管路，根據以上計算值略加安全系數，選用水塔水面高程為 38.5 米，于是水塔水面距地面高差為 Z=38.5-20=18.5（ m）2.2 環狀管網水力計算如圖所示的管網，為鑄鐵管，糙率 n=0.012

17、5，由 A、B、C、D 四個結點組成，各管 段 長 度 和直 徑分 別在 下 表 中 標 出 。 已 知 QA=0.06m3/s ， QB=0.02m3/s ， QC=0.055m3/s ，QD=0.015m3/s 。試確定各管段的流量。（要求閉合差 hfi 小于 0.1m）管號12345管長（ m）450400500500550管徑（ m）0.250.20.250.150.2初擬流向，分配流量。初擬各管段的流向表 2-1所示。根據結點流量平衡 Qi=0檢查兩環水頭損失的閉合差hfi是否滿足要求。根據第一次分配的流量， 環閉合差 hfi =-0.25m； 環閉合差 hfi =0.34m，閉合差

18、均大于規定值。分別計算兩環的校正流量 Q，將 Q與各段第一次分配的流量相加，得第二次分配流量。第二次分配流量均在閉合差以。完全符合要求。表 2-1環號管段管長管徑一次分Ki(m 3/s)Vi(m/s)修正hfi(m)hfi/Qi校正配流量系數 Q流量DB5500.2-0.0240.3411-0.76-1.06-2.870.12-0.59DC5000.150.0160.15840.911.025.200.33-0.25BC5000.25-0.0390.6185-0.79-1.05-2.080.05-0.25-0.250.250.50AD4500.250.0250.61850.511.140.84

19、0.030.34DB5500.20.0250.34110.801.053.090.120.09AB4000.2-0.0350.3411-1.11-0.98-4.120.120.340.34-0.190.28環號管段管長管徑一次分Ki(m 3/s)Vi(m/s)修正hfi(m)hfi/Qi校正配流量系數 Q流量DB5500.2-0.020.3411-0.78-1.05-3.000.12-0.09DC5000.150.020.15840.891.025.060.320.05BC5000.25-0.040.6185-0.80-1.05-2.110.050.050.050.00-0.050.50AD4

20、500.250.030.61850.521.140.860.030.14DB5500.20.030.34110.801.053.110.120.18AB4000.2-0.030.3411-1.10-0.98-4.050.120.140.14-0.070.27第三章黃河水院新水利館給排水水力計算3.1 工程概況3新水利館流量 Q=10.8m/s, 主管管徑按 400mmPE鋼管設計 , 管流速 2.53m/s, 水利館主要用蓄水池 (800m3) 井水 .蓄水池設計蓄水池體型考慮到蓄水池的蓄水量 , 以及工程施工方便、經濟問題，蓄水池暫設計為梯形。蓄水池尺寸為減輕施工工程量，蓄水池深度不宜過大，

21、取h=3.5m，為使蓄水池長度與西鄰3水利館達到整齊美觀，設計為l=20m, 寬 b=11.43m, 蓄水池容量為V=800m蓄水池高程H=-h=-3.5m此次設計的蓄水池為東西走向，東西南角為90°，北面為邊坡系數是0.5 斜坡。3.2 泵房設計確定設計流量Q和選擇泵型設計使用 3 臺水泵，每臺 0.32m3/s 的流量，總流量為 0.96m3 /s ，滿足流量在 0.8 1.0m3/s 的要求。吸水管使用 n=0.0125,d=400mm的 PE鋼管。V吸=4Q40.322.55 m/s 滿足速度在 2.53.0m/s的要求3.14d23.140.42L 吸 =2.5+1+0.6

22、+3.5=7.6mL 壓 =13.0-0.6+5.4+1+2.5=21.3mhw吸 =( 吸 l吸+網 +彎 ) V吸 2=（0.026 × 7.5+0.36+3.1）× 2.552=1.31md吸2g0.42 9.8hw壓 =（ 壓 l 壓+） V壓2=（0.026 × 21.3 +0.36 ×4）× 2.55 2=0.94md壓2g0.42 9.8揚程 H=Z+ hw 吸 + h w壓 =14.5+1.31+0.94=16.75m通過查表選用泵形為 FLG350-315A 流量為 347L/s, 揚程 24m,電機功率為 110kw 的泵

23、3 臺。故總裝機功率 P=3×110=330kw泵房尺寸由于機組間距大于 1.2 米，機組與墻之間的間距應大于 0.7 米，泵房主要通道寬應大于 1.2 米。所以設機組間距為 1.5 米，機組與墻之間的間距為 2 米，泵房的主要通道為 1.5 米。設計布置如附圖。3.3 水利館大廳干支溝設計干支溝斷面形狀的確定根據經驗及參考有關資料設計干支溝為矩形混凝土斷面.3查得資料得混凝土糙率n=0.018，Q=1m/s,取底坡 i=1/100.由于三個支渠不會3同時使用故設干渠和支渠的流量為Q=1m/s 。考慮到支渠出現阻塞或其他破壞時便于維修 , 斷面寬度取 b=1.3m利用試算法確定干溝正

24、常水深.QAC Rih/mA/m2X/mR/mC/(m1/2 /s)(m3/s)0.200.261.700.15340.660.410.250.3251.800.18141.820.580.300.391.900.2142.870.770.350.4552.00.227543.440.940.400.522.100.24844.071.140.450.5852.200.26644.591.35經過計算可得 h0 =0.398mV=QQ1.93m，V=1.93m滿足 12m/sAbh繪制給排水系統泵房, 供水管道平面圖 , 剖面圖及排水系統干支溝平面 , 橫斷面圖 . 見附圖 .小結通過此次課程

25、設計的學習， 使我感受最深的是實踐與理論的相結合，也是對我們以前學的知識的總結和概括， 使得我們在設計的過程中體會到了水力學的重要性，體會到了我們所學的知識的用途和方向。水力學課程設計是我們進入黃河水院后的又一次獨立運用理論知識、解決問題。因此，我們是在不斷摸索中探討學習，積累經驗，也因此使我們獲益匪淺。本次課程設計是經過一學期的水力學學習之后展開的， 使我們鞏固知識、運用知識的一次課堂，讓我們深刻的體會水力學的價值。作好本次設計： 中堡坪灌區提水工程、 渠道工程設計以及復雜管道水力計算，最后就是黃河水院新水利館給排水水力計算。 這些都是我們給排水專業實際運用的， 同時，我發現了過去在學習水力

26、學中的漏洞和不足之處， 這也告訴我需要在哪方面改進， 也為我進行給排水專業的設計打下了基礎。知識上的收獲重要， 精神上的豐收讓我更加可。 讓我知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現有的成就， 人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經歷是一份擁有。所以說，在以后的工作和生活中，我們一定要時時刻刻的保持一顆謹慎的心 . 這次課程設計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！參考文獻：水力學耀先 主編化學工業目錄前言 ············

27、;····················2第一章中堡坪灌區提水工程、渠道工程1.1 基本概況·························

28、83;······31.2 灌區概況····································31.3 提水工程····

29、83;·····························3提水工程概況· ··················&

30、#183;·········3提水工程設計流量確定· ·····················3管道的尺寸、布置、管線長度··············

31、;·······4確定水泵的安裝高度（最大）···························41.4 渠道工程· ···········

32、;··················5渠道工程概況· ···························5確定水力最佳斷面·

33、 ·······························6第二章復雜管道水力計算2.1 水塔高度計算· ··············

34、·············8計算各管段的水頭損失· ······················9確定水塔水面高程· ·········&#

35、183;···················92.2 環狀管網水力計算· ···························

36、····9第三章黃河水院新水利館給排水水力計算3.1 工程概況··································10蓄水池設計································113.2 泵房設計···············