课程设计任务书指导书

1、泵站课程设计任务书

1.1引黄入市供水工程取水泵站设计

1.1.1、兴建缘由

某市是我国严重缺水的城市之一。境内主要河流水资源缺乏，又多属季节性河流，城市生活和生产用水全部依靠开采地下水，水位降落漏斗已超过500平方公里，并逐年增大。继续超采下去，有可能引起环境地质问题。为保障人民生活和满足工业生产用水需要，减少地下水的超采，使该市经济建设持续发展，开辟新的水源，拟建设引黄入市工程。

1.1.2、工程总体概况

引黄入市供水工程由取水泵站、预沉厂区、送水泵站、输水工程和调蓄水库组成，供水规模为40万m3/d。取水泵站将黄河原水抽送至设在2.73公里处台地上的预沉厂区稳压井内，水流被分配到各沉淀池处理后，再经送水泵站加压后输送至66.37km处的调蓄水库，最终自流到净水厂进行进一步处理。

1.1.3 设计任务

设计黄河岸边取水泵站，将黄河原水输送至设在2.73公里处台地上的预沉厂区稳压井内。

1.1.4 基本资料

（1）站址

经规划，引黄入市供水工程岸边取水泵站站址选在黄河岸边，该处河床稳定，主流近岸。

站址处原地面高程为990.5～991.5m。

（2）设计流量

夏季设计取水流量：6.7m3/s

冬季设计取水流量：5.83m3/s

（3）水位

取水口前黄河设计水位P=1%：9.03m

取水口前黄河校核水位P=0.1%：9.66m

取水口前黄河多年平均水位：986.00m

取水口前黄河最低水位P=97%：983.40m

预沉厂区稳压井水位：1069.10m

（4）工程地质

河床及岸边表层覆盖第四系全新统冲洪积层，厚度为3.6～8.7米，岩性为灰黄色、灰色、深灰色的壤土、沙壤土极细纱、细沙等。其下为第三系上新统地层以泥岩、砂岩为主。夹油砂砾岩透镜体。岸边泥岩高程为984米，河堤泥岩高程975～982米之间。泥岩（Ⅳ-3）允许承载力为350Kpa，砂岩（Ⅳ-4）允许承载力为340Kpa。

引水管线经过地段基础允许承载力大于183 Kpa。

（5）其他资料

该地区冬季多年平均气温6.8℃，极端最低气温－36.3℃； 夏季平均气温约22℃，极端最高气温38.4℃。灌溉期间最高水温25℃。最大风速18.0 m/s，多东西北风。最大冻土深1.37米。岸边冰层最大厚度1.12米。最大积雪厚度25cm。

站址处交通方便，厂区北侧拟建进场公路，并有10千伏电网通过。

1.1.5设计成果

1）绘制图纸4张

（1）泵站平面布置图，采用1：100比例尺。该图应包括进水构筑物、泵房、进出水管道。

在该图上还应标出纵、横剖视图所剖位置

（2）泵站纵、横剖视图，采用1：100比例尺。

泵站纵剖视图表示通过泵站进出水方向轴线（与进、处水管轴线平行）的一个剖面，图中表现的内容与平面图相同。泵站横剖视图表示通过泵房纵向轴线（与进、处水管轴线垂直）的一个剖面，图中表现内容包括由该剖面图可视的所有结构和设备。

（3）水泵工作点求解图。图中要作出工作点参数表。

在平面图及剖面图上应作出必要的说明，包括：设备型号和台数、泵的基本性能参数、平面尺寸的单位（mm）、立面尺寸的单位（mm）等。

上述图纸中要求有一张CAD图。

2）编制设计、计算说明书一份

1.2引黄入市供水工程送水泵站设计

1.2.1 兴建缘由

某市是我国严重缺水的城市之一。境内主要河流水资源缺乏，又多属季节性河流，城市生活和生产用水全部依靠开采地下水，水位降落漏斗已超过500平方公里，并逐年增大。继续超采下去，有可能引起环境地质问题。为保障人民生活和满足工业生产用水需要，减少地下水的超采，使该市经济建设持续发展，开辟新的水源，拟建设引黄入市工程。

1.2.2、工程总体概况

引黄入市供水工程由取水泵站、预沉厂区、送水泵站、输水工程和调蓄水库组成，供水规模为40万m3/d。取水泵站将黄河原水抽送至设在2.73公里处台地上的预沉厂区稳压井内，水流被分配到各沉淀池处理后，再经送水泵站加压后输送至66.37km处的调蓄水库，最终自流到净水厂进行进一步处理。

1.2.3 设计任务

设计引黄入市供水工程送水泵站，将预沉厂沉淀处理后的水输送至66.37km处的调蓄水库，以备净水厂进一步处理。

1.2.4 基本资料

（1）站址

经规划，引黄入市供水工程送泵站站址选在距离岸边泵站2.73公里处台地上的预沉厂区内。

站址处原地面高程为1065.5～1066.5m。

（2）设计流量

全年设计送水流量：5.83m3/s

（3）水位

加压泵站进水池设计水位：1063.70m

加压泵站进水池最高水位：10.70m

加压泵站进水池最低水位：1061.80m

调蓄水库正常蓄水位：1048.55m

（4）工程地质

预沉厂区及加压泵站表层为第四系全新统风积层，沉积厚度为1.2～15米，岩性为粉沙、极细纱、细沙等。其下为第四系全新统风积黄土状砂壤土、壤土层，具有湿陷性，地基允许承载力为340Kpa。

（5）其他资料

该地区冬季多年平均气温6.8℃，极端最低气温－36.3℃； 夏季平均气温约22℃，极端最高气温38.4℃。灌溉期间最高水温25℃。最大风速18.0 m/s，多东西北风。最大冻土深1.37米。岸边冰层最大厚度1.12米。最大积雪厚度25cm。

站址处交通方便，厂房南侧拟建厂区道路，厂区东侧有10千伏电网变电站。

1.2.5设计成果

1）绘制图纸4张

（1）泵站平面布置图，采用1：100比例尺。该图应包括进水构筑物、泵房、进出水管道。

在该图上还应标出纵、横剖视图所剖位置

（2）泵站纵、横剖视图，采用1：100比例尺。

泵站纵剖视图表示通过泵站进出水方向轴线（与进、处水管轴线平行）的一个剖面，图中表现的内容与平面图相同。泵站横剖视图表示通过泵房纵向轴线（与进、处水管轴线垂直）的一个剖面，图中表现内容包括由该剖面图可视的所有结构和设备。

（3）水泵工作点求解图。图中要作出工作点参数表。

在平面图及剖面图上应作出必要的说明，包括：设备型号和台数、泵的基本性能参数、平面尺寸的单位（mm）、立面尺寸的单位（mm）等。

上述图纸中要求有一张CAD图。

2）编制设计、计算说明书一份

1.3岱海三星灌溉泵站设计

1.3.1 兴建缘由

三星乡境内降雨量少，十年九旱，水利设施以抗旱为主。除部分已有蓄水池塘周围的农田与井灌区外，大部分为旱田。为利用岱海水资源扩大灌溉面积，实现当地农业的可持续发展，经规划，拟建设岱海三星灌溉泵站。

1.3.2工程总体概况

凉城县三星乡灌区位于凉城县北部，南临岱海，北靠西山。灌区可耕地面积为6万亩，其中坡地为4万亩，滩地为2万亩。三星灌溉泵站拟从岱海西北岸取水，用两条长约210m的引水涵管，穿越梁集公路，使水向北自流至取水泵站吸水井。泵站将水抽送至500m处设于的山包顶上的出水池中，再经灌溉干渠向灌区供水。

1.3.3 设计任务

设计岱海三星灌溉泵站，从岱海西北岸取水，送水至出水池。

1.3.4 基本资料

（1）站址

三星乡灌区地势南低北高且向东南方向倾斜。岱海三星供水工程取水泵站站址选在三星乡西南的西山咀南端，站址北端有高岗地可修建出水池。站址周围地面高程为1227.5～1228.5，地面平坦，无大的起伏变化。站址各地面特征点高程如表1所示。

表1  三星供水工程站址地面各特征点高程

泵站设计流量2.3m3/s，最小流量1.15m3/s，加大流量2.3m3/s。

（3）设计水位

岱海设计正常水位：1224.50m

岱海设计最高水位：1226.0m

岱海设计最低水位：1223.0m

出水池设计水位：1257.0m

（4）工程地质

站址附近和出水管线沿途为滩地、坡地、高岗地，多为黄粘土。其湿容重=1.9t/m3，内摩擦角，凝聚力C=1.0t/m2；回填土内摩擦角，凝聚力C=0。地基允许承载力为340Kpa。

（5）其他资料

该地区冬季极端最低气温－30℃；夏季极端最高气温34℃。灌溉期间最高水温27℃。最大风速18.0 m/s，多东西北风。最大冻土深1.4米。最大冰冻厚度1.5米。最大积雪厚度25cm。

站址处交通方便，站前有梁集公路通过，厂区西侧500m有10千伏电网通过。

1.3.5设计成果

1）绘制图纸4张

（1）泵站平面布置图，采用1：100比例尺。该图应包括进水构筑物、泵房、进出水管道。

在该图上还应标出纵、横剖视图所剖位置

（2）泵站纵、横剖视图，采用1：100比例尺。

泵站纵剖视图表示通过泵站进出水方向轴线（与进、处水管轴线平行）的一个剖面，图中表现的内容与平面图相同。泵站横剖视图表示通过泵房纵向轴线（与进、处水管轴线垂直）的一个剖面，图中表现内容包括由该剖面图可视的所有结构和设备。

（3）水泵工作点求解图。图中要作出工作点参数表。

在平面图及剖面图上应作出必要的说明，包括：设备型号和台数、泵的基本性能参数、平面尺寸的单位（mm）、立面尺寸的单位（mm）等。

上述图纸中要求至少有一张CAD图。

2）编制设计、计算说明书一份

1.4新能源化工基地供水工程取水泵站设计

1.4.1、兴建缘由

某地以天然气和煤炭资源为原料的化工工业的发展，创造了前所未有的经济发展条件。当地决定在旗内兴建一区三基地。为保证其中的新能源化工基地的正常运行，拟建设供水工程。

1.4.2 工程总体概况

新能源化工基地供水工程由取水泵站、净水厂、送水泵站和输水工程组成。供水规模为1.6m3/s，取水流量1.6m3/s。取水泵站将某两河交汇处的水库水抽送至设在7.3公里处的净水厂内，净水厂处理后的水，再经送水泵站加压后输送至能源化工基地。

1.4.3 设计任务

设计取水泵站，将水库水输送至7.3公里处的净水厂内。

1.4.4 基本资料

（1）站址

经规划，取水工程站址选在某两河交汇处的水库岸边。

站址处原地面高程为1083.7～1087.85m。

（2）设计流量

设计取水流量：1.9m3/s，设计取水保证率97%。

（3）水位

水源最高水位P=0.5%：1084.51m

水源设计水位P=2.0%：1084.18m

水源最低水位P=97%：1079.45m

净水厂稳压井设计水位：1136.3m

（4）工程地质

取水口区细砂层地基承载力基本值采用=150KPa；弱风化泥岩地基承载力基本值采用=295KPa；细砂岩地基承载力基本值采用=314KPa。

输水管线区风积细砂地基承载力基本值采用100kpa；冲积细砂采用150kpa；冲积湖积细砂采用240kpa；泥岩采用295kpa；细砂岩采用314kpa。

（5）其他资料

该地区多年平均气温为7.6℃，极端最低气温－29℃，极端最高气温38.4℃。灌溉期间最高水温25℃。多年平均风速3.6 m/s，最大风速27 m/s，多西北风。最大冻土深1.46米。最大冰冻厚度1. 4米。最大积雪厚度25cm。

站址处交通方便，厂区北侧拟建进场公路，并有10千伏电网通过。

1.4.5设计成果

1）绘制图纸4张

（1）泵站平面布置图，采用1：100比例尺。该图应包括进水构筑物、泵房、进出水管道。

在该图上还应标出纵、横剖视图所剖位置

（2）泵站纵、横剖视图，采用1：100比例尺。

泵站纵剖视图表示通过泵站进出水方向轴线（与进、处水管轴线平行）的一个剖面，图中表现的内容与平面图相同。泵站横剖视图表示通过泵房纵向轴线（与进、处水管轴线垂直）的一个剖面，图中表现内容包括由该剖面图可视的所有结构和设备。

（3）水泵工作点求解图。图中要作出工作点参数表。

在平面图及剖面图上应作出必要的说明，包括：设备型号和台数、泵的基本性能参数、平面尺寸的单位（mm）、立面尺寸的单位（mm）等。

上述图纸中要求至少有一张CAD图。

2）编制设计、计算说明书一份

2泵站课程设计指导书

2.1 设计要求

每个同学要完成泵站设计中初设阶段的部分内容（即任务书所要求的内容）。

计算说明书要整洁、有序，计算方法要正确，计算工时要表明来源，步骤完整，文字论述充分、清楚，必要时要用插图说明。

图纸要规范，图中字体、线条及尺寸标注要符合制图标准，图面要整洁清晰，布局要合理、美观。图与图、图与说明书之间要一致。

2.2 成绩考核方法

计算说明书占30%；图纸占30%；平时设计及答辩（或笔试）占40%。

2.3 设计步骤

1）熟悉资料

2）机组选型配套

（1）确定泵站设计扬程H设。根据设计净扬程HST，初步确定H设=HST[1+(10～20）%]。

（2）根据泵站设计扬程从综合型谱图上选择几种符合设计扬程而流量不同的泵型，再由泵站设计流量和单泵流量，确定不同泵型的台数。并考虑设置一台备用机组，其流量为设计流量的20%。

水泵以同型号为宜，必要时可考虑搭配1-2台不同型号的水泵机组。

将台数明显不合适的泵型去掉，余下2-3种泵型，进一步进行电机配套及技术经济比较。

（3）根据当地动力资源选配动力机。本设计建议选用Y系列电机。

（4）按初选各方案的泵型及台数，进行以下几方面的比较：

① 比较流量。出水流量能满足泵站设计流量的方案为最佳方案；

② 比较装置效率（ηST=η机·η泵·η管·η传）。在泵站可能出现的扬程范围内，装置效率高的方案为可选方案；

③ 比较配套电机总容量。配套电机总容量小，则运行费用省，为可选方案；

④ 比较供水保证性、适应性。机组台数多，则保证性、适应性强，机组台数为4-8台的方案为可选方案。

⑤ 比较允许吸上真空高度HS。HS越大，则水泵安装高度越大，土建工程造价越低， 为可选方案。

通过以上比较，优选一种方案为本设计所选机组方案。由于泵站设计涉及面广，还必须综合考虑其他技术经济问题。本设计只进行初步的技术分析，不进行经济比较。

泵型选择方案比较表

（1）推求进水池水位。水源水位扣除引水建筑物及进水建筑物的沿程水头损失、局部水头损失（包括过引渠进出口、进水闸、拦污栅、旋转滤网、交叉建筑物等的局部水头损失），即为进水池水位。

（2）根据进水池最高水位确定进水池池顶高程，根据进水池最低水位确定进水池池底高程。

（3）初步确定水泵安装高程。根据，初步确定水泵的安装高度，再根据进水池水位，初定水泵的安装高程。

4）水泵的运行方式及确定泵房的结构型式

（1）根据水泵的安装高程与水源水位变幅的关系，以及泵站的功能（工业供水、城市供水、农业供水）要求确定水泵的工作方式（自灌式或自吸式）

（2）根据所选泵型、水源水位变幅、站址处地基条件确定泵房的结构型式。

（3）根据站址处地基条件、施工和运行技术要求、安全性等确定泵房与进水池的相对位置（合建式、分建式）

5）主泵房、副厂房布置及平面尺寸确定

（1）主泵房布置及平面尺寸确定。确定机组的布置形式。根据机组的布置形式、台数、纵向尺寸、机组间距变机组段长度等要求确定泵房长度；根据机组的横向尺寸、泵房内管路布置及交通道布置等确定泵房长度。

泵房平面尺寸应满足建筑模数的要求。

（2）检修间布置及平面尺寸确定。检修间应在对外交通方便的一端，其平面尺寸应能放下最大设备并留有拆装检修和存放工具的空间。

（3）交通道布置及平面尺寸确定。设置环形通道或在进、出水侧设置交通道，同时考虑闸阀操作的要求。其宽度

（4）配电间布置及平面尺寸确定。一般分为变压器室、高、低压配电间和中控室等，根据配电柜和控制柜的数量及尺寸确定配电间的尺寸。交通道宽度不应小于1.5m。

6）进、出水管路布置

（1）布置进、出水管线，设置管路附件。进水管视情况可设进水喇叭口、弯管、闸阀、偏心渐缩管，出水管视情况可设正心渐放管、逆止阀、伸缩节、蝶阀、弯管、出口扩散管和拍门等。

（2）根据经济流速确定管径。进水管道经济流速取1.5～2.0m3/s，进水管道经济流速取2.0～3.0m3/s。

（3）确定管材、管长。本设计建议并联点前用钢管，并联点后用钢筋混凝土管。

（4）确定管道运行方式（并联台数及方式）及管路支承方式。并联后的管路采用两条，以便一条管路检修时，另一条能提供75% 的时间流量，不间断供水。

（5）管顶应埋于最大冻土深以下。

7）水泵工作点校核

（1）计算管路损失扬程

管路损失扬程按下式计算

                 ， 

采用表1计算管道沿程阻力系数Sf，采用表2计算管道局部阻力系数Sl。

（2）绘制水泵性能曲线。绘制单泵性能曲线，折减掉并联点前的管路损失S1Q2后得到折引特性曲线，横加后得到并联性能曲线；

（3）绘制需要扬程曲线。根据表3点绘三个净扬程下仅包括并联点后管路损失的三条需要扬程曲线高、设计、低。

（4）求工作点。与的交点即为折引并联点前损失后的并联运行并联工作点；过与的交点推至，即为并联运行单泵工作点；过与的交点推至，即为单泵运行工作点。

（5）绘制水泵工作点参数表（表3）。

表1  管道沿程阻力系数计算表

表4  工作点参数表

a. 流量是否满足设计要求；

b. 功率是否超载；

c. 装置效率是否符合要求（）。

校核后要说明如不符合上述要求，可采取哪些措施加以解决。

8）水泵安装高程确定

选择对水泵安装高程最不利的参数确定水泵安装高程。

首先确定水泵的最大安装高度，若给定水泵的允许吸上真空高度，则按下式计算水泵最大安装高度： 

若给定水泵的允许运行汽蚀余量，则按下式计算水泵最大安装高度： 

根据水泵运行安装高度和进水池水位，最终确定水泵最大安装高程。

9）泵房各特征高程确定

（1）以泵轴线为基准，向下推出泵房底板高程；

（2）以进水池最高水位为基准，推出外地面高程；

（3）以外地面高程为基准，确定检修间地面高程；

（4）根据起重机起吊高度，确定屋面大梁（屋架）下缘高程；

（5）根据屋面大梁（屋架）下缘高程及屋面型式及构造，确定屋顶高程。

（6）渠道屋面型式及构造：屋顶为平屋顶，为排除雨水，屋面坡度为2～5%（该坡度可垫置或采用变截面梁）。屋面构造如图1。

10）进出水建筑物设计

以校核后的工作点流量为依据，确定进出水建筑物结构及尺寸。

（1）根据进、出水池最高水位确定进、出水池池顶高程，根据进、出水池最低水位确定进、出水池池底高程。

（2）确定前池锥角、池长、底坡及前池结构。

（3）确定进水池管口淹没深度、悬空高度、后墙距、侧墙距、进口距，并结合机组间距（决定管路间距），确定进水池长度和宽度。

（4）确定出水池管口淹没深度、悬空高度，确定出水池长度和宽度，以及池后渐变段的收缩角及长度。

11）辅助设备选型及布置

（1）充水设备：进行充水设备及抽气干、支管的布置。充水设备选择水环式真空泵2台，1用1备。

（2）排水设备：进行排水设备及排水干、支沟和集水井的布置。排水设备可选择潜水泵或卧式离心泵2台，1用1备。

（3）起重设备：可选择单梁桥式起重机。

（4）通风设备：先进行自然通风计算，不能满足要求时，可选择通风机械。

以上设备，均应给出设备型号和性能参数。

11）泵房主要构件及门窗尺寸

（1）屋面板：可选用钢筋混凝土槽型预制板或长向圆孔预制板，板长于柱距相同。

（2）屋面梁：可选用钢筋混凝土T型梁或工字梁或钢筋混凝土屋架。

（3）柱：可采用矩形単肢柱，柱距尽量采用6m，也可采用其他符合建筑模数的柱距。柱上设牛腿以支承吊车梁。

（4）吊车梁：可选用钢筋混凝土T型梁或工字梁。泵站中的吊车梁仅在按扎unghe检修时使用，且极少在最大荷载下工作，属于轻级工作制。

（5）墙体：泵房大多为由柱和屋架组成的排架结构，墙体只起维护作用。墙体分为水上墙和水下墙。水上墙为砖结构，厚度采用370mm；水下墙为钢筋混凝土结构，其厚度根据结构计算确定。

（6）过梁和圈梁：选用钢筋混凝土过梁和圈梁，过梁宽度与墙体同厚，高度取60mm的倍数，圈梁宽度与墙体同厚，高度取180～300mm。

（7）沉降缝：在主泵房与检修间之间、主泵房与配电间之间设置，如果泵房长度较长，在部分中间还应设置。沉降缝不应设于穿越机组的部位， 且缝的两端应分别设有排架柱。

（8）门窗：检修间通行汽车的大门的常用尺寸为3000mm×3600mm或3300mm×3900mm。配电间要设有外开的双扇门。

一般窗户的总面积与泵房内地面面积之比不应小于1/5～1/7，以利于通风采光。泵房一般设上、下道窗，下层窗距地面以1.0m为宜，上层窗位于檐口圈梁之下。窗的尺寸以30mm为模数。

3泵站课程设计计算说明书编写顺序

第1章 概述

1.1 设计任务

1.2 基本资料

1.3 设计概要

站址位置及枢纽总体布置，包括机组型号、台数及其性能参数，泵站组成，泵房结构型式及主要尺寸，进、出水池型式及尺寸，进、出水管路直径、长度、管材，水泵工作状态（自灌式或自吸式），管路运行方式（单泵、并联、串联）等。

第2章 机组选型及水泵安装高程确定

2.1 设计流量及设计扬程确定

2.2 水泵选型

2.3 动力机配套选型

2.4 水泵工作点求解及校核

2.5 水泵安装高程确定

第3章 泵房设计

3.1 泵房结构型式

3.2 泵房内部布置

3.3 泵房平面尺寸及各特征高程

3.4 辅助设备选型和布置

第4章 管路设计

4.1 管路布置、铺设及支承方式

4.2 管材、管长及管道附件

4.3 经济管径

第5章 进出水建筑物设计

5.1 引渠

5.2 前池

5.3 进水池

5.4 进水闸、拦污栅、旋转滤网（工业和城市供水泵站设置）

第6章 结语

包括对泵站设计的评价、取得的收获、设计中存在的问题以及对课程设计的建议。

4 时间安排

本课程设计时间为10天，设计进程安排如下：

（1）机组选型及动力机配套                                   （0.5天）

（2）推求进水池水位及有关高程                               （0.5天）

（3）水泵的运行方式及确定泵房的结构型式                     （0.5天）

（4）主泵房、副厂房布置及平面尺寸确定                       （0.5天）

（5）进、出水管路布置                                       （0.5天）

（6）水泵工作点校核                                           （1天）

（7）水泵安装高程确定                                       （0.5天）

（8）泵房各特征高程确定                                     （0.5天）

（9）进出水建筑物设计                                       （0.5天）

（10）辅助设备选型及布置                                    （0.5天）

（11）泵房主要构件及门窗尺寸                                （0.5天）

（12）绘制图纸                                                （3天）

（13）整理计算说明书                                          （1天）

附件：

1、主要设备明细表（表5）

2、管路材料及配件表（表6）

表5  主要设备明细表