【正文】 石家莊潤(rùn)石水廠8萬(wàn)m3/d地下式清水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案第一章 工程概況第一節(jié) 城市概況石家莊是河北省的省會(huì)，全省的政治、經(jīng)濟(jì)、科技、金融、文化和信息中心，是中國(guó)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)行沿海開放政策和金融對(duì)外開放的城市，石家莊市地處華北平原腹地，北靠京津，東臨渤海，西倚太行山，是首都北京的南大門，是京廣鐵路線上的重要城市之一。總面積15848平方千米，常住人口9175000人，市區(qū)人口2173000人。石家莊是一座年輕的城市，自從河北省省會(huì)遷入石家莊后，僅僅三十多年時(shí)間，市區(qū)人口從60萬(wàn)急速擴(kuò)張到200多萬(wàn)。水廠廠址選擇在市區(qū)東南角，距黃壁莊水庫(kù)20km，地勢(shì)平坦，水廠建成后直接供市區(qū)南部的生產(chǎn)及生活用水。第二節(jié) 自然條件．地理位置及地形石家莊地處河北省中南部，環(huán)渤海灣經(jīng)濟(jì)區(qū)。位于北緯37176。27′～38176。47′，東經(jīng)113176。30′～115176。20′之間，東與衡水接壤，南與邢臺(tái)毗連，西與山西為鄰，北與保定為界。，周邊界長(zhǎng)760公里。轄區(qū)總面積15848平方公里，其中市區(qū)面積307平方公里(含井陘礦區(qū))，距北京283公里。北靠首都北京和港口城市天津，東臨渤海和華北油田，西依巍巍太行山脈并與全國(guó)煤炭基地山西省毗鄰，古稱“京畿之地”，素有“南北通衢、燕晉咽喉”之稱，地理位置十分優(yōu)越。石家莊市域跨太行山地和華北平原兩大地貌單元。西部地處太行山中段，包括井陘縣、井陘礦區(qū)全部及平山、贊皇、行唐、靈壽、鹿泉、元氏六 縣(市)的山區(qū)部分，面積約占全市總面積的50%。東部為滹沱河沖洪積平原，包括新樂(lè)、無(wú)極、深澤、辛集、晉州、藁城、高邑、趙縣、欒城、正定、石家莊市區(qū)、郊區(qū)的全部及平山、贊皇、行唐、靈壽、鹿泉、元氏六縣(市)的平原部分。西部平山到石家莊市區(qū)坡度為1/14001/1200，石家莊到東部辛集坡度為1/12001/1400。轄區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造，屬山西地臺(tái)和渤海凹陷之間的接壤地帶，地勢(shì)東低西高差距大，地貌復(fù)雜。西部太行山地，海拔在1000米左右，山巒重疊，地勢(shì)高聳，京廣鐵路以東為華北平原的一部分。地貌由西向東依次排列為中山、低山、丘陵、盆地、平原。地處平山的最高山峰駝梁海拔2281米，為河北省境內(nèi)的第五峰，是石家莊的制高點(diǎn)。東部平原，按其成因?qū)偬猩缴角皼_洪積平原，海拔一般在30100米，其中辛集市北龐村海拔28米，為轄區(qū)內(nèi)的最低點(diǎn)。市區(qū)二環(huán)路內(nèi)地勢(shì)西北高，東南低。．氣象資料石家莊市地處中緯度歐亞大陸東緣，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。太陽(yáng)輻射的季節(jié)性變化顯著，地面的高低氣壓活動(dòng)頻繁，四季分明，寒暑懸殊，雨量集中，干濕期明顯，夏冬季長(zhǎng)，春秋季短。春季長(zhǎng)約55天，夏季長(zhǎng)約105天，秋季長(zhǎng)約60天，冬季長(zhǎng)約145天。春季氣候干燥，降水量少，常有6級(jí)偏北風(fēng)或偏南風(fēng)。4月份氣溫回 升快；夏季，受海洋溫濕氣流影響，8三個(gè)月降水占全年降水量的63%70％；秋季，受蒙古高壓影響，晴朗少雨，溫度適中，氣候宜人，深秋多東北風(fēng)，有寒潮天氣發(fā)生；冬季，受西伯利亞冷高壓的影響，盛行西北風(fēng)，氣候 寒冷干燥，天氣晴朗少云，降水少。石家莊市屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，一年四季分明，月平均氣溫以一月為最低，七月為最高。，其中春夏日照充足，秋冬日照偏少。年平均日照時(shí)數(shù)近2200小時(shí)，全年無(wú)霜期240天。，常年平均降水量570毫米。時(shí)空分布不均。；。冬季降雪量偏多，其中。春季降水偏少。夏季雨量分布不均。．工程地質(zhì)及地震資料地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要為亞粘土層、粘土層、軟塑亞粘土層。，～，～，～，～，～。地震烈度按8度考慮。內(nèi)摩擦角φ=30o，地基承載力設(shè)計(jì)值?=160kN/m2，土容重可近似取18kN/m3。地震烈度按8度考慮。場(chǎng)地地基土均勻，無(wú)不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。．水文資料石家莊市轄區(qū)內(nèi)河流分屬海河流域大清河水系和子牙河水系。主要行洪河道6條，其中北部的沙河、磁河木刀溝屬大清河系；中南部的滹沱河、洨河、槐河、羜河屬子牙河系。 各河上游支流較多，植被覆蓋率低，加之源短流急，均具有洪水陡漲陡落的特點(diǎn)。各河進(jìn)入平原后，河槽寬淺而彎曲，故建國(guó)前改道頻繁。建國(guó)后，在黨和政府的領(lǐng)導(dǎo)下，各河上游相繼修建了控制性骨干防洪工程，下游整修加固堤防500余公里，防洪抗災(zāi)能力顯著提高。滹沱河上游干流建有崗南水庫(kù)、黃壁莊水庫(kù)兩座大型水庫(kù)，支流文都河、南甸河分別建有石板水庫(kù)、下觀水庫(kù)兩座中型水庫(kù)。 ，起調(diào)水位114m，正常蓄水位120m，校核洪水位128m。．設(shè)計(jì)地下水位。．。 1．設(shè)計(jì)水量設(shè)計(jì)供水量：8萬(wàn)m3/d。 出水水質(zhì)達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。 MPa考慮。水廠出廠水壓應(yīng)≥。城市用水逐日時(shí)變化如下表：城市用水變化情況時(shí)間時(shí)變化系數(shù)時(shí)間時(shí)變化系數(shù)時(shí)間時(shí)變化系數(shù)01891617129101718231011181934111219204512132021561314212267141522237815162324池頂活荷載按qk=。第二章 設(shè)計(jì)方案的確定清水池結(jié)構(gòu)形式的選擇對(duì)于貯水池來(lái)說(shuō)，其常用的平面形狀為圓形或矩形，池體結(jié)構(gòu)一般由池壁、頂蓋和底板三部分組成。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)容量在3000M3以內(nèi)時(shí)，一般圓形水池比容量相同的矩形水池具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。圓形水池在池內(nèi)水壓力或池外土壓力作用下，池壁在環(huán)向處于軸心受拉或軸心受壓狀態(tài)，在豎向則處于受彎狀態(tài)，受力比較均勻明確。而矩形水池的池壁則以受彎為主的拉彎或壓彎構(gòu)件，當(dāng)容量在200M3以上時(shí)，池壁的長(zhǎng)高比將超過(guò)2，而主要靠豎向受彎來(lái)傳遞側(cè)壓力，因此，池壁厚度常比圓形水池大。貯水池的設(shè)計(jì)水深變化范圍不大，故容量的增大主要是水池平面尺寸增大。當(dāng)水池容量超過(guò)3000M3時(shí)，圓形水池的直徑將超過(guò)30M，水壓力將使池壁產(chǎn)生過(guò)大的環(huán)拉力，此時(shí)，除非對(duì)池壁施加環(huán)向預(yù)應(yīng)力，否則將導(dǎo)致夠厚的池壁而不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于大容量的矩形水池來(lái)說(shuō)，壁厚取決于水深，當(dāng)水深一定時(shí)，水池平面尺寸的擴(kuò)大不會(huì)影響池壁厚度。所以，容量大于3000M3的水池，矩形比圓形經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)分析還表明，就每立方米容量的造價(jià)、水泥用量和鋼材用量等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，當(dāng)水池容量大約在3000M3以內(nèi)時(shí)，不論圓池或矩形水池，上述各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都隨容量增大而降低，當(dāng)容量超過(guò)3000M3時(shí)，矩形池的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本趨于穩(wěn)定。單純豎向傳力的矩形貯水池池壁，壁厚取決于水深，當(dāng)水深一定時(shí)，水池的平面尺寸的擴(kuò)大不會(huì)影響池壁厚度。所以，容量特大的水池采用矩形可能是經(jīng)濟(jì)的。就場(chǎng)地布置及施工來(lái)說(shuō)，矩形水池對(duì)場(chǎng)地地形的適應(yīng)性比較強(qiáng)。特別是在山區(qū)下場(chǎng)地帶布置水池時(shí)，矩形水池?？晒?jié)約用地或減少場(chǎng)地開挖的土方量。矩形水池還具有模板制作簡(jiǎn)單，模板損耗較少的點(diǎn)。地震地區(qū)的貯水池最好采用圓形，且容量不宜過(guò)大。當(dāng)?shù)卣鹆叶葹?度或9度時(shí)，每個(gè)貯水池的容量最好不要超過(guò)2000M3。貯水池的頂蓋和底板大多采用平頂和平底。工程實(shí)踐表明，對(duì)于有覆土的水池頂蓋，整體式無(wú)梁頂蓋的造價(jià)和材料用量都比一般梁板體系為低。當(dāng)?shù)装逦挥诘叵滤灰韵禄虻鼗^弱時(shí)，貯水池的底板通常做成整體式反無(wú)梁底板。當(dāng)?shù)装逦挥诘叵滤灰陨?，且基土較堅(jiān)實(shí)，持力層承載力標(biāo)準(zhǔn)值不低于100KN/M2時(shí)，底板和池壁支柱基礎(chǔ)則可以分開考慮。此時(shí)，池壁、支柱基礎(chǔ)按獨(dú)立基礎(chǔ)構(gòu)件設(shè)計(jì)，底板的厚度和配筋均由構(gòu)造確定，這種底板稱為分離式底板。分離式底板可設(shè)置分離縫，也可以不設(shè)分離縫， 后者在外觀上與整體式反無(wú)梁板無(wú)異，但計(jì)算時(shí)不考慮底板的作用，柱下基礎(chǔ)及池壁基礎(chǔ)均單獨(dú)設(shè)計(jì)計(jì)算。有分離縫時(shí)分離縫處應(yīng)有止水措施。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，每個(gè)清水池容量為3240M3，地基條件比較好，地基承載力設(shè)計(jì)值為160KN/M2，℃，因而，將清水池設(shè)計(jì)為矩形柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并且，采用整體式反無(wú)梁頂蓋，池壁等厚，底板設(shè)計(jì)為分離式底板。第三章 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算第一節(jié) 配水井設(shè)計(jì)流量考慮虹吸管事故時(shí)調(diào)節(jié)的時(shí)間虹吸管淹沒(méi)與動(dòng)水位以下的深度為 配水井直徑為第二節(jié)：管式靜態(tài)混合器設(shè)計(jì)中選用管式靜態(tài)混合器管式靜態(tài)混合器直徑 式中：—靜態(tài)混合器直徑（）—設(shè)計(jì)水量（） —水流速度（），一般為左右設(shè)計(jì)中取 水流經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器的水頭損失為計(jì)算草圖如下：圖31 靜態(tài)混合器第三節(jié) 藥劑混合加藥間設(shè)計(jì)流量選用堿式氯化鋁為混凝劑堿式氯化鋁的優(yōu)點(diǎn)：堿式氯化鋁凈化效率高，耗藥量少，出水濁毒低，色度小，過(guò)濾性能好，原水高濁度時(shí)尤為顯著。溫度適應(yīng)性強(qiáng)，pH適應(yīng)范圍寬（可在pH=59的范圍內(nèi)），因而可不投加堿劑。使用時(shí)操作方便，腐蝕性小，勞動(dòng)條件好。設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本低。設(shè)計(jì)計(jì)算 溶液池的容積式中：—溶液池容積（） —設(shè)計(jì)處理水量（） —混凝劑最大投加量（）設(shè)計(jì)中取 —混凝劑的濃度，一般采用 設(shè)計(jì)中采用 —每日制劑次數(shù)，一般不超過(guò)3次，設(shè)計(jì)中取溶液池分兩格，一用一備。每格有效容積為，有效高度為，超高為，每格尺寸為 溶解池容積計(jì)算，即式中：—溶液池容積—溶解池容積 溶解池分兩格，一用一備。每格容積為，有效高度取，超高為，每格尺寸為。溶解池?cái)嚢柙O(shè)備采用中心固定平板漿式攪拌機(jī)，漿直徑為R=1100mm，漿板深度為1100mm，%。溶解池和溶液池的材料均采用鋼筋混凝土，內(nèi)壁襯以聚乙烯板。投藥設(shè)備的選擇采用計(jì)量加藥泵，選用三臺(tái)，其中一臺(tái)備用。其性能為：流量6m3/h，揚(yáng)程9m。加藥間的平面尺寸為藥劑倉(cāng)庫(kù)已知條件，混凝劑為堿式氯化鋁，每袋質(zhì)量是40kg，每袋規(guī)格是，投藥量為，水廠設(shè)計(jì)水量，藥劑堆放高度為，藥劑儲(chǔ)存期為30天設(shè)計(jì)計(jì)算堿式氯化鋁袋數(shù)有效堆放面積為倉(cāng)庫(kù)面積尺寸為第四節(jié) 網(wǎng)格絮凝池水廠自用水量系數(shù)取，則總處理水量為80000=86400m3/d。設(shè)四組絮凝池，每組流量為Q=(86400/4) m3/d=10800 m3/d=450 m3/h= m3/s。網(wǎng)格絮凝池設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)絮凝時(shí)間t=12min，豎井流速V井=，池有效水深H0=。 。取每格豎井的長(zhǎng)，寬，則實(shí)際面積。，取。絮凝池分為4段，1—4格為第一段，放置密網(wǎng)格，凈空尺寸為，；5—8格為第二段，放置較疏網(wǎng)格，凈空尺寸為，；9—11格為第三段，放置兩層疏網(wǎng)格，；12—13段為第四段，不放置網(wǎng)格。網(wǎng)格用長(zhǎng)30mm寬15mm的厚木板條拼裝而成。每段豎井間的過(guò)孔流速與各段過(guò)網(wǎng)流速相對(duì)應(yīng)。a. 第一段網(wǎng)格孔眼數(shù)，b. 過(guò)網(wǎng)孔流速 c. 取1—，則孔口面積。d. ，則高為，e. 。每格豎井的最大網(wǎng)格層數(shù)為，f. 設(shè)置5層網(wǎng)格，4格共計(jì)20層。g. 第二段網(wǎng)格孔眼數(shù)，取110個(gè)。h. 過(guò)網(wǎng)孔流速。i. 取4—，則孔口面積。