水力學(xué)課程設(shè)計(jì)

水力學(xué)課程設(shè)計(jì)前言水力學(xué)是我們誰水利專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。通過課程學(xué)習(xí)，我們掌握水力學(xué)的基本概念、基本理論和實(shí)際應(yīng)用，并能夠解決一些有關(guān)的工程問題，為以后相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。水力學(xué)是一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是高等職業(yè)技術(shù)教育水利類各專業(yè)的支柱性課程，為了使高職高專學(xué)生掌握水力學(xué)、學(xué)好水力學(xué)，本次設(shè)計(jì)第一步是認(rèn)識(shí)和了解水力學(xué)的基本要點(diǎn)和給水排水專業(yè)需要的基本知識(shí)。本次進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)學(xué)習(xí)水力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，通過課程設(shè)計(jì)，基本掌握實(shí)際工程的水力計(jì)算過程和方法，把水力學(xué)課程有機(jī)結(jié)合在一起，對(duì)水力學(xué)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。這次設(shè)計(jì)的目的是運(yùn)用所學(xué)過的知識(shí)，進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。這對(duì)深化和鞏固所學(xué)過的知識(shí)，進(jìn)一步加深對(duì)有關(guān)公式及圖表的實(shí)用范圍和使用方法的理解，培養(yǎng)靈活運(yùn)用理論知識(shí)獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，初步了解工程設(shè)計(jì)中水力計(jì)算的基本內(nèi)容,調(diào)動(dòng)和提高學(xué)習(xí)專業(yè)課的積極性。通過水力學(xué)課程設(shè)計(jì)，使我們更加系統(tǒng)，全面地掌握水力學(xué)知識(shí)，為我們今后的工作和學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。由于水平有限，難免出現(xiàn)不當(dāng)之處，懇請(qǐng)徐清秀老師諒解和指正。第一章中堡坪灌區(qū)提水工程.渠道工程1.1基本概況甘肅省靖遠(yuǎn)縣中堡坪南臨黃河，北靠山丘，總面積有一萬多畝，地勢(shì)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(yuǎn)縣氣候干燥，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(nóng)作物生長(zhǎng)，共飼養(yǎng)著各種牲畜4000多頭。但由于靠每天吃飯，過著半農(nóng)半牧的生活，生活相當(dāng)貧困，為了改變落后面貌，計(jì)劃興建一座電力提灌工程，解決灌區(qū)和人畜飲水問題。1.2灌區(qū)概況灌區(qū)內(nèi)4000畝可耕地中，主要種植的作物有小麥、玉米、棉花和菜子，上述四種作物的比例是5:3:1:1，其中灌水定額為100、120、100、60米V畝次，每年6月份為灌水高峰，平均輪灌周期為15天，灌區(qū)內(nèi)地勢(shì)較平坦，渠線所經(jīng)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(zhǎng)，氣候干旱，蒸發(fā)損失也不小，初估計(jì)渠系的水利用系數(shù)n=Q序/Q總=65%，除了滿足可耕農(nóng)田的用水外，考慮到2000讀畝山坡的綠化水畜飲水量，設(shè)計(jì)是流量加大20%。1.3提水工程1.3.1提水工程概況計(jì)劃在黃河岸邊修建電力提灌站一座。其站址位于進(jìn)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(jìn)水的是表層清水，但仍有部分泥沙進(jìn)入了渠道，每年冬季、正植冬灌的時(shí)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(chǔ)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。1.3.2提水工程設(shè)計(jì)流量確定設(shè)小麥的種植面積為A1=4000X0.5X100，玉米的種植面積為A2=4000X0.3X120，棉花的種植面積為A3=4000X0.1X100，菜子的種植面積為A4=4000X0.1X60。Q=Ax100+勺x120+氣x100+Ax60=0.375設(shè) 15x20x3600=0.378x(l+2°%)=0.698m珈65%總65%1.3.3管道的尺寸,布置、管線長(zhǎng)度1＞管道尺寸（假設(shè)使用3臺(tái)泵）設(shè)V允=1.5m/sd=i——廷——=0.385m=385mm?B14xV允選用標(biāo)準(zhǔn)管徑為400mm,管中實(shí)際流速V=Q=_0竺土=1.85A3.14x0.422因?yàn)樗鞔笥?.2m/s，水流在粗糙區(qū)，設(shè)計(jì)d^=d壓=400mm.2＞吸水管和壓水管的布置和管線長(zhǎng)度如下圖所示：1.3.4確定水泵的安裝高度（最大）以高程1420米水面為基準(zhǔn)面，在水泵的漸變流內(nèi)去過水?dāng)嗝?-1，在水泵的進(jìn)口（吸水管末端）取過水?dāng)嗝?-2,列能量方程：0+0+0=h-乙+^吸2+hsr 2g w吸

虬吸=。吸攵H網(wǎng)H彎）笠2.順備g+EX1858=。.8伽h=(入農(nóng)+Z()圣=(0.046X竺+0.55+0.83+1)X=1.35mw壓 壓d壓 2g 0.4 2x9.8?.?最大安裝高度hs=4.975m，泵房的地面高程H=1425+1=1426m?.?揚(yáng)程H=Z+hw吸+hw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(yáng)程45m，電機(jī)功率為180kw的泵3臺(tái)。故總裝機(jī)功率P=3X180=540kw1.4渠道工程1.41渠道工程概況渠區(qū)內(nèi)有干渠一條，支渠四條，斗、農(nóng)渠24條，共計(jì)29條，長(zhǎng)46公里。其中干渠長(zhǎng)3公里，全部采用填方以利灌溉。渠道的底坡i和邊坡系數(shù)m植可按表1、表2選用，渠堤的超高可按表3確定：設(shè)計(jì)流量范圍（m3/s）渠道類別10?75

1/5000?

1/10000<1.0石渠渠道土渠道類別10?75

1/5000?

1/10000<1.0石渠渠道土1?5 <1.01/3000?1/1000?1/5000 1/20001/500?1/1000表2填方渠道邊坡系數(shù)m表流量（m3/s）質(zhì)>10.02.0?10.00.5?2.0<0.5內(nèi)坡外坡內(nèi)坡外坡內(nèi)坡外坡內(nèi)坡外坡黏土、重壤土、中1.21.01.01.01.01.01.01.0壤土500000001.21.21.01.01.01.01.01.0輕壤土550000001.71.51.51.21.51.21.21.2砂壤土500505552.22.02.01.71.71.51.51.5砂土50055000表3渠道超高a值表加大流量（m，s）750 30.0?50.010.0?30.0超W（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(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面水力計(jì)算表11.011.021.031.04h/hm10.8220.7620.7180.683m8022.9923.533.9964.4620.251.5612.4592.9463.3683.790.51.2362.0972.5642.9683.3730.7511.8682.3392.7463.15410.8281.7342.2262.6523.0781.250.7041.6732.1992.6543.1091.50.6081.6532.2212.7123.2021.750.5281.6582.2712.8023.33220.4081.712.3772.9553.5332.250.421.7442.4633.0583.7072.50.381.8082.5833.2543.92530.321.9672.863.6334.4171.4.2確定水力最佳斷面1〉干渠的斷面尺寸(1)由提水工程得Q=0.698m3/s,查表1、表2、表3設(shè)計(jì)i=1/1900m=1.00n=0.022查表得B=0.83,所以面積A=(p+m)h2=1.83h2水力半徑R=h/2m mm m m由曼寧公式、謝才系數(shù)C=1R監(jiān)=二X(京6=40.5h6mn0.022 2 m上述結(jié)果代入明渠均勻流公式Q=ACvR7，可得ihi0.698=1.83h：X40.5七6X勺x^^ /.hm=0.816m所以底寬bm=pmhm=0.83X0.816=0?677m⑵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V”=0.5m/s而R=0816=0.408m,取a=-m2 4則不沖允許流速為V'=(0.60—0.80)X0.4084=0.48?0?64(m/s)

渠道的斷面平均流速為V=Q

(渠道的斷面平均流速為V=Q

(bm+mbin)hm0.698(0.677+1x0.816)x0.816=0.572(m/s)???V〃VVVV「，所設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，i=1/1000m=1.00n=0.022查表得B=0.83,所以面積A=(p+m)h2=1.83h2水力半徑R=h/2m mm m m由曼寧公式、謝才系數(shù)C=1Rm=二x(hm)6=40.5h6mnm0.022 2 m上述結(jié)果代入明渠均勻流公式q=aC\R7，可得0.1745=1.83h2X40.5h6X、：知x-^ Ah=0.43mm m',；2 1000m所以底寬bm=pmhm=0.83X0.43=0.3569m⑵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V〃=0.5m/s而R=043=0.215m,取a=1,m2 40.1745(0.3569+1x0.43)x0.43=0.516(m/s)則不沖允許流速為V'=(0.60?0.80)X0.1745(0.3569+1x0.43)x0.43=0.516(m/s)(bm+mbm)hm???V〃VVVVm',所設(shè)計(jì)斷面滿足允許流速的要求3〉用經(jīng)濟(jì)斷面設(shè)計(jì)干支渠斷面查表4取a=1.02,則h/hm=0.762,m=1.00故p=2.226Ah=0.762X0.816=0.62m,b=ph=0.62X2.226=1.38m,R=h/2=0.31m取a=—m 4則V'=(0.60?0.80)X0.314=0.448?0.597m/s渠道的斷面平均流速為V=Q

(b渠道的斷面平均流速為V=Q

(bm+mbm)hm0.698(1.38+1x0.62)x0.62=0.563(m/s)???V〃VVVV',所設(shè)計(jì)斷面滿足允許流速的要求第二章復(fù)雜管道水力計(jì)算2.1概述有一給水系統(tǒng)，管網(wǎng)布置及供水末端高程如下圖所示，水管的粗糙系數(shù)n=0.0125，要求供水終點(diǎn)應(yīng)保留的壓力水頭為h罹=6m,試確定所端需的水塔高度。1扣匚CM宙1扣匚CM宙2.1.1計(jì)算各管段的水頭損失以1-5以1-5段為例hfi_2=竺「。.015(^^-)2X500=11?86m0.0974計(jì)算結(jié)果如下表:管長(zhǎng)流量管徑流速流量模數(shù)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-1250392001.24341.13.272-430091001.1553.728.481-5500151251.2297.411.862.1.2確定水塔水面高程HA123=Zhfi+he+Ze=9011+4.59+3?27+6+15=37.97(m)Hai24=Zhfi+he+Ze=3?27+4.59+8?48+6+14=36.34(m)H=Zh+h+Z=3.27+11.86+6+12=33.13(m)A15fiee由以上計(jì)算可看出，最不利管段為A123分叉管路，根據(jù)以上計(jì)算值略加安全系數(shù)，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(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算如圖所示的管網(wǎng)，為鑄鐵管，糙率n=0.0125，由A、B、C、D四個(gè)結(jié)點(diǎn)組成，各管段長(zhǎng)度和直徑分別在下表中標(biāo)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￡熾小于0.1m)Qg i. 炬2.5管號(hào)12345管長(zhǎng)8)450400500500550管徑8)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(jù)結(jié)點(diǎn)流量平衡￡Qi=0檢查兩環(huán)水頭損失的閉合差￡hfi是否滿足要求。根據(jù)第一次分配的流量，I環(huán)閉合差￡hfi=-0.25m；II環(huán)閉合差￡hfi=0.34m，閉合差均大于規(guī)定值。分別計(jì)算兩環(huán)的校正流量AQ，將AQ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內(nèi)。完全符合要求。表2-1環(huán)管管管次分Ki(m3/s)Vi(m/s)修正hfi(m)

號(hào)1段長(zhǎng)徑配流量系數(shù)IDB5500.2-0.0240.3411-0.76-1.06-2.87DC5000.150.0160.15840.911.025.20BC5000.25-0.0390.6185-0.79-1.05-2.08￡0.25IIAD4500.250.0250.61850.511.140.84DB5500.20.0250.34110.801.053.09AB4000.2-0.0350.3411-1.11-0.98-4.12￡-0.19環(huán)號(hào)管段管長(zhǎng)管徑一次分配流量Ki(m3/s)Vi(m/s)修正系數(shù)hfi(m)h:IDB5500.2-0.020.3411-0.78-1.05-3.00DC5000.150.020.15840.891.025.06BC5000.25-0.040.6185-0.80-1.05-2.11￡0.00-0.05IIAD4500.250.030.61850.521.140.86DB5500.20.030.34110.801.053.11AB4000.2-0.030.3411-1.10-0.98-4.05￡-0.07第三章黃河水院新水利館給排詠水力計(jì)算3.1工程概況新水利館流量Q=1~0.8m3/s，主管管徑按400mmPE鋼管設(shè)計(jì),管內(nèi)流速2.5~3m/s,水利館主要用蓄水池(800m3)井水.3.1.1蓄水池設(shè)計(jì)⑴蓄水池體型考慮到蓄水池的蓄水量，以及工程施工方便、經(jīng)濟(jì)問題，蓄水池暫設(shè)計(jì)為梯形。⑵蓄水池尺寸為減輕施工工程量，蓄水池深度不宜過大，取h=3.5m，為使蓄水池長(zhǎng)度與西鄰水利館達(dá)到整齊美觀，設(shè)計(jì)為l=20m，寬b=11.43m,蓄水池容量為V=800m3⑶蓄水池高程H=-h=-3.5m此次設(shè)計(jì)的蓄水池為東西走向，東西南角為90°，北面為邊坡系數(shù)是0.5斜坡。3.2泵房設(shè)計(jì)3.2.1確定設(shè)計(jì)流量Q和選擇泵型設(shè)計(jì)使用3臺(tái)水泵，每臺(tái)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=3客=3§?？?255m/s滿足速度在2.5?3.0m/s的要求L吸=2.5+1+0.6+3.5=7.6mL^=13.0-0.6+5.4+1+2.5=21.3m“W吸_。吸+t +?網(wǎng)吸=(0.026X75+0.36+3.1)X-2.55^=1.31m0.42x9.8h=(入雖+Z?)左=,一213一、(0.026X213+0.36X4)2-552X^5^=0.94mw壓壓d壓2g0.42x9.8???揚(yáng)程H=Z+hw吸+hw壓=14.5+1.31+0.94=16.75rn通過查表選用泵形為FLG350-315A流量為347L/s,揚(yáng)程24m,電機(jī)功率為110kw的泵3臺(tái)。故總裝機(jī)功率P=3X110=330kw3.2.2泵房尺寸由于機(jī)組間距大于1.2米，機(jī)組與墻之間的間距應(yīng)大于0.7米，泵房主要通道寬應(yīng)大于1.2米。所以設(shè)機(jī)組間距為1.5米，機(jī)組與墻之間的間距為2米，泵房的主要通道為1.5米。設(shè)計(jì)布置如附圖。3.3水利館大廳干支溝設(shè)計(jì)3.3.1干支溝斷面形狀的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及參考有關(guān)資料設(shè)計(jì)干支溝為矩形混凝土斷面.查得資料得混凝土糙率n=0.018,Q=1m3/s,取底坡i=1/100.由于三個(gè)支渠不會(huì)同時(shí)使用故設(shè)干渠和支渠的流量為Q=1m3/s?？紤]到支渠出現(xiàn)阻塞或其他破壞時(shí)便于維修，斷面寬度取b=1.3m利用試算法確定干溝正常水深.h/mA/m2X/mR/mC/(m1/2/s)Q=AC^Ri(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?45 0.585|2?20 0?266|44?59| 1?35經(jīng)過計(jì)算可得ho=0.398mV=Q=Q=1.93m,V=1.93m滿足1?2m/sAbh3.3.2繪制給排水系統(tǒng)泵房，供水管道平面圖,剖面圖及排水系統(tǒng)干支溝平面，橫斷面圖.見附圖.小結(jié)通過此次課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使我感受最深的是實(shí)踐與理論的相結(jié)合，也是對(duì)我們以前學(xué)的知識(shí)的總結(jié)和概括，使得我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過程中體會(huì)到了水力學(xué)的重要性，體會(huì)到了我們所學(xué)的知識(shí)的用途和方向。水力學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)入黃河水院后的又一次獨(dú)立運(yùn)用理論知識(shí)、解決問題。因此，我們是在不斷摸索中探討學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，也因此使我們獲益匪淺。本次課程設(shè)計(jì)是經(jīng)過一學(xué)期的水力學(xué)學(xué)習(xí)之后展開的，使我們鞏固知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)的一次課堂，讓我們深刻的體會(huì)水力學(xué)的價(jià)值。作好本次設(shè)計(jì)：中堡坪灌區(qū)提水工程、渠道工程設(shè)計(jì)以及復(fù)雜管道水力計(jì)算，最后就是黃河水院新水利館給排水水力計(jì)算。這些都是我們給排水專業(yè)實(shí)際運(yùn)用的，同時(shí)，我發(fā)現(xiàn)了過去在學(xué)習(xí)水力學(xué)中的漏洞和不足之處，這也告訴我需要在哪方面改進(jìn)，也為我進(jìn)行給排水專業(yè)的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收讓我更加可。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)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(cái)富，經(jīng)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(shí)時(shí)

刻刻的保持一顆謹(jǐn)慎的心.這次