1、.河床式取水構筑物 1. 工程資料 1.1 河流自然條件 （1）河流水位 取P=1 %的設計洪水位為35.40m，取水保證率為97%的設計最低水位 為20.50m。 （2）河流流量 最大流量：27000 m3/s 最小流量：320 m3/s。 （3）河流流速 最大流速：248 m/s； 最小流速：032 m/s。 （4）含砂量 最大含砂量：0.47kg/m3； 最小含砂量；0015kg/m3。 （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）水泵所需揚程26m。 1.2 設計任務 （1） 取水頭部

2、 其要求是： 避免吸入泥沙； 不引起附近河床的沖刷； 避免其進水口被水內冰堵塞； 不被船只、木排及流冰撞擊； 便于清洗。 其設計要求： 具有合理的外形； 取水頭部進水口的位置適當，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； 進口水流速度適當。 其類型有：喇叭管、蘑菇型、魚型罩、箱式、墩式、斜板式、活動式。設計中采用箱式取水頭部。 箱式取水頭部由周邊開設進水孔的鋼筋砼箱和設在箱內的喇叭管組成。進水孔總面積較大，能減少冰漬和泥沙進入量。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。中南地區含沙量較小的河流上箱的平面

3、形狀：圓形、矩形、棱形。 （2） 進水管 進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進水孔，可設置高位自流管。適用于自流管埋深不大，或可以開挖隧道；而當河水位高于虹吸管頂時，無需抽真空即可自流進水；當河水位低于虹吸管頂，需先將虹吸管抽真空可進水。虹吸高度26m。適用于河灘寬闊，河岸較高，且為堅硬巖石，埋設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。優點：減少水下土石方量，縮短工期，節約投資。缺點：對管材、施工質量要較高，運行管理要求嚴，要裝置真空設備，嚴密不漏氣，可靠性不如自流管

4、。 設計中采用的是自流管進水。 （3） 吸水間 其作用： （1）沉淀一部分泥沙及雜質； （2）便于安設格網； （3）可以根據吸水井中的水位變化判斷取水系統的工作情況； （4）可以減少水泵吸水管的長度及埋深； （5）便于清洗自流管。 3.1 取水構筑物形式的選擇 因河流河岸較緩，主流遠離岸邊，宜采用固定式河床取水構筑物。河心處用箱式取水頭部，經自流管流入集水井，再經格柵、格網截留雜質后，用離心泵送出。 3.2 設計水量 01.?05 Q?4500? 3.3 取水頭部設計計算 34m725d0?/31m968.h?753/m s0.547/ 取水頭部平剖面取為菱形，整體為箱式，?角取900側面進水

5、。 3.3.1 進水孔（格柵）計算 其計算公式與岸邊式取水構筑物進水孔面積計算公式一致。 F0?bQ k1? b?sk1k2v0 式中 F0：進水孔或格柵的面積，m2； Q ：進水孔的設計流量，m3/s； v0 ：進水孔設計流速，有冰絮時：v0?0.1?0.3m/s ；無冰絮時： v0?0.2 /?0.m6s k1 ：柵條引起的面積減少系數，k1?b；b為柵條凈距， b?s 30120mm， s為柵條厚度（直徑），10mm； k2 ：格柵阻塞系數，采用0.75。 設計中取進水孔流速v0=0.4m/s；柵條采用圓鋼，其直徑s=10mm；取柵條凈距 b=50mm，取格柵阻塞系數k2=0.75，則：

6、 k1?500.547?0.833， F0?2.188m2 50?100.833?0.75?0.4進水孔數量采用4個，設在兩側，則每個面積：F? 進水孔尺寸采用：B1?H1?900mm?700mm 格柵尺寸采用： B?H?1000mm?800mm 實際進水孔面積：F'?0.63?4?2.52m2 實際過孔流速：v0'?F02.188?0.55m2 44Q0.547?0.35m/s k1k2F'0.833?0.75?2.52 水流通過格柵的水頭損失一般為0.050.1m，設計取0.1m。 根據航道要求，取水頭部上緣距最枯水位深取1m，進水孔下緣距河

7、床底 高1.5m，進水箱底部埋深1.5m。取水頭部設于河床主流深槽處，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，其底部基礎設在河床以下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 自流管設計計算 （1）自流管設計為兩條，每條設計流量為： q自= Q0.547?0.27m335s /22 初選自流管流速：v?0.9m/s 初步計算直徑為： D? 35 ，選D?650mm ?0.62m2 .9 自流管實際流速為： 4q自4?0.2735 ?

8、0.82m/s v自? ?D23.14?0.652 考慮到使用后自流管道淤積與結垢的情況，粗糙系數取n?0.016，自流 管長L?90m。 自流管水力半徑：R?D0.65?0.1625 44 1111?(0.1625)6?46.17 流速系數：C?R6?n0.016 v自20.822 水力坡度：i?2?0.00194 CR46.172?0.1625 自流管沿程水頭損失： hf?iL?0.0019?49?0m 10. 自流管上設喇叭管進口一個、焊接900彎頭一個、閥門一個、出口一個， 其局部阻力損失分別為：?1?0.2、?2?0.96、?3?0.1、?4?1.0。 自流管局部損失： 2v自0.8

9、22 hj?(?1?2?3?4)?(0.2?0.96?0.1?1.0)?0.078m 2g2?9.8 正常工作時，自流管水頭損失為： h?hf?hj?0.1552?0.078?0.2526m 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 當一根自流管故障時，另一根自流管應能通過設計流量的70%， 即：Q?0.7Q?0.7?0.547?0.3829m/s，此時管中流速為： '3 4Q'4?0.3829?1.1m5s/ v? 2?D3.1?40.65' 故障時產生的水頭損失為：h?hf?hj '&#39

10、;' 1.125?90?0.34m h?iL 4246.1?70.1625' f v21.152 h?2.26?0.152 2g2?9.8' j 此時，水頭損失為：h'?h' f?h' j?0.344?0.152?0.496m 3.3.3 集水間計算 集水間用隔墻分為進水室和吸水室，為便于清洗與維修，進水室和吸水室 用隔墻分別分成兩格，隔墻上設連通管，管上設閥門。 （ 1）格網計算 采用平板格網，過網流速v1?0.3m/s，網眼尺寸采用5mm?5mm，網絲直徑d?2mm，設計取?=0.8。 b2Q

11、F1? k1? k1k2?v1(b?d)2 式中：F1平板格網的面積，m2； Q通過格網的流量，m3/s； v1通過格網的流速，v1=0.20.4m/s； b2 k1網絲引起的面積減少系數，k1?2(b?d) b為網眼尺寸，mm； d為金屬絲直徑，mm； k2格網阻塞面積減少系數，k2=0.5； ?水流收縮系數，0.640.80。 52 ?0.5，1 則： k2?2(5?2) 格網所需面積：F1?0.547?8.94m2 0.51?0.5?0.8?0.3 設置4個格網，每個格網所需面積為： F1'?8.94?2.235m2。 4 進水孔尺寸采用：B1?H1?1750mm?150

12、0mm mm?163m0 m 格網尺寸采用： B?H?1880 則：實際進水孔面積：F'?1.75?1.5?4?10.5m2 Q0.547?0.26m/s k1k2?F'0.51?0.5?0.8?10.5 實際過網流速：v1'? 通過平板格網的水頭損失一般為0.10.2m，設計取0.2m。 （2） 集水間標高計算 頂面標高 當采用非淹沒式時，集水間頂面標高=1%洪水位+浪高+0.5m，即： Ha?35.?4 60.?4?0.5m3 進水間最低動水位 進水間最低動水位=97%枯水位-取水頭部到進水間的管段水頭損失-格 柵損失=20.5-0.2526

13、-0.1=20.15m 吸水間最低動水位 吸水間最低動水位標高=進水間最低動水位標高-進水間到吸水間的平 板格網水頭損失=20.15-0.2=19.95m 集水間底部標高 平板格網凈高為1.63m，其上緣淹沒在吸水間動水位以下，取為0.1m； 其下緣應高于底面，取為0.3m；則集水間底面標高為： 19.95-0.1-1.63-0.4=17.82m 集水間深度為：頂部標高-底面標高=36.3-17.82=18.48m。 （4） 集水間深度校核： 當自流管用一根管輸送Q'?0.7Q?0.7?0.547?0.3829m3/s，其流速 4Q'4?0.3829v?1.15

14、m/s時，水頭損失為h'?0.496，此時，吸2?D3.14?0.65' 水間最低動水位為：20.5-0.1-0.496-0.2=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 格網起吊設備 （1）平板格網起吊重量 W?(G?PfF)K 式中：W：平板格網起吊重量； G：平板格網與鋼繩的重量G?1.47KN P：由格柵、格網或閘板兩側水位差而產生的壓力，P?1.96KPa

15、 F：每個格網的面積，F?2.625m2 f：摩擦系數，視設備與導向槽的材料而定，f?0.44 K：安全系數，K?1.5 則： W?(1.47?1.96?2.625?0.44)?1.5?5.6KN （2）吊架高度的計算與起吊設備選擇 平板格網高2.13m，格網吊環高0.25m，電動葫蘆吊鉤至工字梁下緣最小 距離為0.78m，格網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高為：36.3+0.2+2.13+0.25+0.78=39.66m。 格網起吊高度=起吊架工字梁下緣標高電動葫蘆吊鉤至工字梁下緣最 小距離集水間底部標高平板格網下緣與集水間底部高差平板格網 高

16、度平板格網吊環高=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排泥沖洗設備 因河水泥砂量不大，故只設沖洗給水栓，不設排泥設備，定期放空，人工 挖泥清洗。 3.3.7 取水泵房的設計 （1）水泵選擇 水泵選4臺，3用1備，有流量Q?0.547m3/s,揚程H?26m，選臥 式離心水泵300S32A，其性能為：Q?537 H?29.5 379m0h；/揚程 2m2；.8轉速：n?1450r/min；泵軸功率：N?58.168kw； 電動機功率N?75kw，型號Y280S?4，效率?80%7

17、8%；水泵允許吸上真空高度Hs?4.6m。 （2）機組基礎面積 表1.水泵基本尺寸 表2.300s32A泵不帶底座安裝尺寸 由以上可知：不帶帶底座的泵機基礎尺寸為： 基礎長度L=L3+L2+B+（0.40-0.50）m=450+683+419+450=2002mm 基礎寬度BA（0.40-0.50）m=457+450=907mm 機組尺寸：L?B?2002mm?907mm （3）吸水管與出水管 吸水管路3條，其流量為：Q吸=Q=0.182m3/s，選鋼筋混DN450，流速3 v?1.10m/s，1000i?3.56,管路設有Z491T-10型電動明桿楔式閘閥，其規格為：DN450，L=510mm；偏心漸縮管DN450×300，L=450mm。 壓水管路2條，其流量Q壓=Q=0.274m3/s，選鋼筋DN600，管路上有2 Z495T-10型電動暗桿楔式閘閥，其規格：DN600，L=600；H44T-10型旋啟式單瓣止回閥DN600,，長L為1300m，流速v?0.94m/s，1000i?1.87 （5）泵房平面布置如下圖： （6）泵房地面層的設計標高 泵房地面層的設計標高，又稱泵房頂層進口平臺，與進水間平臺一致，為36.3m，室內地面標高36.5m。 （7）泵房的起吊、通風、交通和自控設計 泵房深度在20m內，采用一級起吊，最大設備起重機重3