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1、3.2 取水装置设计 3.2.1 取水装置类型选择根据资料采用地表水取水，本次设计只进行二水厂设计。二水厂取水河流为率水，取水地点位于河流弯道凹岸，以减少泥砂和漂浮物。根据水位变化情况，采用固定式取水构筑物，又因月平均流量变化较大，故采用岸边式取水构筑物。（1）岸边取水构筑物集水井设在岸边，泵房建在离岸边地质条件较好的地方，但两者尽量靠近，以缩短水泵吸水管长度，并减少水泵引水启动所需时间。平面形状：取水构筑物一般采用钢筋混凝土结构。平面形状有圆形、矩形、椭圆形等，圆形的结构性能好，施工较方便，但水泵布置不如矩形方便。进水孔；因为率水水位变化幅度小，所以应设一层进水孔，进水孔的大小应尽量和标准的
2、格栅以及闸门的尺寸相一致。格栅，格网：我国大部分河道河水中常有大量杂草，树叶，树枝，水草，塑料制品等漂浮物，因此取水口需设格栅，格网，加以拦截。 进水孔应设置格栅和闸门阀，必要时应有清理栅前积泥，漂浮物和防止冰絮阻塞的措施。为拦截通过格栅的悬浮物，可在集水井内设平板格网。( 2 )集水井集水井采用与泵房合建式，平面形状为矩形，用于集水井声度不大，也可大开槽施工。集水井由进水室、格栅、格网和吸水室组成，也可联结自流管或虹吸管。集水井上设操作平台，并有阀门、格栅、格网等起吊装置，在寒冷地区操作平台可设在室内，平台以上的房屋高度应按设备尺寸和起吊高度确定。（3）进水室进水室一般用隔墙分为两格，以便检
3、修、清洗和排泥。取水量大时，可每台泵一格，取水量小时可几台泵一格，据此确定进水室分格数。岸边取水构筑物集水井一般每格有一进水孔。当河流水位变化不大时，采用单层进水。（4）格栅设计1、在取水头部或集水井的进水孔处设置格栅以截拦大块漂浮物。格栅外形和进水孔尺寸相同。2、进水孔或过栅流速，岸边式取水构筑物因为气温较高，所以选择无冰絮时的流速0.4-1.0 m/s。3、进水孔或格栅面积： （3.16）设三个进水孔，每个孔的面积为0.4 m2 根据常规资料，选用格栅尺寸800mm600mm，有效面积0.48m2 （式中：Q单格取水头部过栅流量； K1栅条引起的面积减少系数， B=3050mm，栅条净距；
4、s=10mm，栅条厚/直径； K2格栅堵塞系数，采用0.75； v0取水头部进水口的水流速度，一般为0.20.6m/s，本设计取0.4m/s；）说明：格栅设于进水孔两侧的导向槽中，以便上提清除残留杂质或检修。进水孔高程根据室外给水排水规范规定，最底层进水孔下缘距水体底部的高度至少为0.5m；进水孔上缘在设计最低水位下的深度取0.3m。4、通过格栅的水头损失为0.05-0.10m。（5）格网设计1、格网设在集水井内，以拦截较小漂浮物，分平板格网和旋转格网两种，平板格网放在进水室和吸水室的格墙上，有钢槽或钢板制成的导槽，可放入格网。2、每台泵的出水量小于1.5或水中漂浮物不多时，可用平板格网，大于
5、3时可用旋转格网，流量在两者之间均可选。3、平板格网面积： （3.17）（式中：Q设计流量； K1因网丝所减小的过水面积系数，设计中取0.64；K2格栅堵塞后面积减小系数，采用0.5； v0过网速度，一般为0.30.5m/s，本设计取0.5m/s； 为水流收缩系数，设计中取0.7；） 根据常用资料，选用格网面积为15001000，型号为C5的格网。 4、平板格网的水头损失一般采用0.10.20。 5、一般需平行设置两道平板格网，其中一道作为备用。 6、应有压力冲洗管，水压为0.250.3MP。3.2.2 集水井高程布置集水井设一排进水孔，进水孔设于下部，它的下缘至少高出河底0.5m ，其上缘至
6、少应在设计最低水位以下0.3m，此次设计河床底部标高为117.48m，设下缘标高为120.98m；设计最低水位为122.25m，上缘标高为121.95m，集水井设为非淹没式的，顶层操作平台在最高洪水位时仍露出，以便于清理，它的高程由百年一遇的设计最高水位确定；泵房在渠道边时为设计最高水位加0.5m；在江河边时为设计最高水位加浪高再加0.5m，必要时有防止浪爬高的措施，根据规定，泵站建筑物级别为1级，设计安全超高为0.7m，故操作台的高程为128.30+0.5+0.7=129.5m；进水间最低动水位等于河流最枯水位剪去取水头部到进水间（包括格栅）的水头损失，为122.25-0.05=122.2m
7、；吸水间最低动水位等于进水间最低动水位减去进水间到吸水室（包括格网）的水头损失，为122.2-0.1=121m；吸水间底部高程等于吸水间最低动水位减去格网高度，再加0.3-0.5，故吸水间底部高程为121.2+1-0.5=120.7m。 图3.1 吸水井布置图3.2.3 集水井布置此为卧式离心泵，采用吸水管450，喇叭口直径为D=(1.3-1.5)d=585-675,设计中取600，喇叭口高出井底h=（0.6-0.8）D=270-360，设计中取300，故喇叭口标高为120.7+0.3=121.0m，喇叭口净距l=（1.5-2.0）D=675-900，设计中取至少大于0.7m，喇叭口与井壁净距
8、b=（0.75-1.0）D=338-450，设计中取350m。集水井长度=0.352+3.623+0.45=12.01m，净宽为2.54m。3.3 取水泵房3.3.1 水泵的选择取水构筑物，一级泵站设计流量 一级泵站总扬程为： 取水泵房输水至净水厂时的水泵扬程H： （3.18） H1+H2水源最低水位与净水构筑物水面的几何高度 h1吸水管路总水头损失，h2输水管路水头损失，h1+ h2总估计为3m H=131.3-122.25+3=12.05m 设计流量已知为Q=300.9 L/s，经后续计算一级泵站水泵扬程H=12.05m。 据此，参考相关规范常用设备，选取水泵250S24A型单级双吸离心泵
9、四台，三用一备，其性能如下：流量为482m3/h，扬程为17.4m，转速为n=1450r/min，效率=80%，气蚀余量3.5m，轴功率28.6KW，电动机型号YZ00L-4，功率30KW，满载时电流56.8A，转速1470r/min，效率因数0.87，额定转矩2.2，重量310Kg。起吊设备选用，起吊设备选用CD10.5-6D型电动葫芦，主起升设备电动机，最大轮压2.01KN,总重115Kg，工字钢型号16-28bGB706-65，起升高度6m，钢丝绳长15.1m，轨道最小曲率半径1m。吸水管路与压水管路计算： （3.19） 吸水管路与压水管路采用管径DN450mm钢管，则V=0.6m/s，
10、1000i=0.769。 吸水管路中的水头损失： 采用吸水管径：D=450mm,L=5.4m,v=0.6m/s,1000i=0.769. 沿程水头损失：h=iL=0.769/10005.43=0.0126m, 压水管路中的水头损失： 采用压水管径：D=450mm,L=5.4m,v=0.6m/s,1000i=0.769。 沿程水头损失：h=iL=0.769/10005.43=0.0126m， 总水头损失为0.025m 设计中要考虑局部水头损失，这里估算为0.18 m。3.3.2 水泵安装高度 （3.20）其中，hs标准状况下，水泵的最大允许吸上真空高度，hs3.5m 水泵吸入口流速，入口管径取4
11、50mm，流速为0.6m/s h吸水管的沿程和局部水头损失之和，h=0.2m 从而有ZS3.3m，即水泵最大安装高度为3.3m，取水泵的安装高度为3.0m，由此可知水泵的布置高程为121.2+3.0124.2m，即水泵在地面下H2=129-124.2=4.8m。3.3.3 水泵机组布置及泵房平面尺寸经参考规范，设计采用横向排列方式的机组布置，其优点为：横向布置虽然增长泵房的长度，但跨度可减小，进出水管顺直，水利条件好，节省电耗。 水泵凸出部分到墙壁的净距A=最大设备的宽度加1m ，查，可知电动机为最大设备其宽度为0.6m ，故A=1.6m2m。出水侧水泵基础与墙壁的净距B应按水管配件安装的需要
12、确定，考虑到水泵出水侧是管理操作的主要通道，故B不宜小于3m，设计中取为3m。进水侧水泵基础与墙壁的净距D也应根据管道配件的安装要求决定，设计中取为2m。电机凸出部分与配电设备的净距，其值C=电机轴长+0.5m，设计中取为2m。 水泵基础间净距与C值相等，设计中取为2m。水泵机组的基础：机组（水泵和电动机）安装在共同的基础上，基础的作用是支撑并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生基础沉陷。卧式水泵均为快式基础其尺寸大小查可确定。基础长度L=底座长度+（0.15-0.2）m=1.42+0.2=1.62m。 基础宽度B=底座螺孔间距（在宽度方向上）+（0.15-0.2）=0.8m
13、。基础高度H=底座地脚螺钉的长度+（0.15-0.2）m，因为底座地脚螺钉尺寸不知，基础高度取为0.7m。根据以上计算泵房的长度=10+1.624=16.48m，泵房的宽度=5+0.8=5.8m，变电器、配电间、值班室总面积设为5.8m6m。3.3.4泵房高度的确定经查阅相关规范给水排水设计手册 第十一册常用设备，知250S24A型水泵的相关安装尺寸为：泵的安装总长度为L=1477mm，总宽度为600m由于水泵重量不大，泵房采用单轨吊车，从而泵房的计算高度为： （3.21） 其中： a吊车梁高度，取0.2m； b滑车高度，0.4m； c起重葫芦在钢丝绳吊紧情况下的长度，取1.5m； d起重绳的
14、垂直长度，水泵为0.85x，电动机为1.2x，x为起重部件宽度，为0.850.6，取0.51m； e最大一台水泵或电动机的高度，取1m； f吊起物底部和最高一台机组顶部的距离，一般应大于0.5m，取0.7m； g最高一台水泵或电动机至室内地坪的高度，取1m。 经查阅给水排水设计手册 第十一册常用设备，选用单轨小车，其起重高度为3-10米，起重量为1吨，高300mm，宽400mm。 因为H2f+g 从而，泵房的计算高度为：H=a+b+c+d+e+h+H2=0.2+0.4+1.5+0.51+1+0.4+2.25=6.25m 其中，h为水泵安装时离地安全高度，取h=0.4m。 泵房高度图大致如下所示：图3.3 泵房高度布置图