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1、石家庄润石水厂8万m3/d地下式清水池结构设计方案第一章 工程概况第一节 城市概况石家庄是河北省的省会，全省的政治、经济、科技、金融、文化和信息中心，是中国国务院批准实行沿海开放政策和金融对外开放的城市，石家庄市地处华北平原腹地，北靠京津，东临渤海，西倚太行山，是首都北京的南大门，是京广铁路线上的重要城市之一。总面积15848平方千米，常住人口9175000人，其中市区面积455.8平方千米，市区人口2173000人。石家庄是一座年轻的城市，自从河北省省会迁入石家庄后，仅仅三十多年时间，市区人口从60万急速扩张到200多万。水厂厂址选择在市区东南角，距黄壁庄水库20km，地势平坦，水厂建成后直
2、接供市区南部的生产及生活用水。第二节 自然条件1.2.1地理位置及地形石家庄地处河北省中南部，环渤海湾经济区。位于北纬37273847，东经1133011520之间，东与衡水接壤，南与邢台毗连，西与山西为邻，北与保定为界。南北最长处约148.018公里，东西最宽处约175.383公里，周边界长760公里。辖区总面积15848平方公里，其中市区面积307平方公里(含井陉矿区)，距北京283公里。北靠首都北京和港口城市天津，东临渤海和华北油田，西依巍巍太行山脉并与全国煤炭基地山西省毗邻，古称“京畿之地”，素有“南北通衢、燕晋咽喉”之称，地理位置十分优越。石家庄市域跨太行山地和华北平原两大地貌单元。
3、西部地处太行山中段，包括井陉县、井陉矿区全部及平山、赞皇、行唐、灵寿、鹿泉、元氏六 县(市)的山区部分，面积约占全市总面积的50%。东部为滹沱河冲洪积平原，包括新乐、无极、深泽、辛集、晋州、藁城、高邑、赵县、栾城、正定、石家庄市区、郊区的全部及平山、赞皇、行唐、灵寿、鹿泉、元氏六县(市)的平原部分。西部平山到石家庄市区坡度为1/1400-1/1200，石家庄到东部辛集坡度为1/1200-1/1400。辖区内大地构造，属山西地台和渤海凹陷之间的接壤地带，地势东低西高差距大，地貌复杂。西部太行山地，海拔在1000米左右，山峦重叠，地势高耸，京广铁路以东为华北平原的一部分。地貌由西向东依次排列为中山
4、、低山、丘陵、盆地、平原。地处平山的最高山峰驼梁海拔2281米，为河北省境内的第五峰，是石家庄的制高点。东部平原，按其成因属太行山山前冲洪积平原，海拔一般在30-100米，其中辛集市北庞村海拔28米，为辖区内的最低点。市区二环路内地势西北高，东南低，海拔高度西北角81.5米，东南角64.3米。1.2.2气象资料石家庄市地处中纬度欧亚大陆东缘，属于暖温带大陆性季风气候。太阳辐射的季节性变化显著，地面的高低气压活动频繁，四季分明，寒暑悬殊，雨量集中，干湿期明显，夏冬季长，春秋季短。春季长约55天，夏季长约105天，秋季长约60天，冬季长约145天。春季气候干燥，降水量少，常有5、6级偏北风或偏南风
5、。4月份气温回 升快；夏季，受海洋温湿气流影响，6、7、8三个月降水占全年降水量的63%-70；秋季，受蒙古高压影响，晴朗少雨，温度适中，气候宜人，深秋多东北风，有寒潮天气发生；冬季，受西伯利亚冷高压的影响，盛行西北风，气候 寒冷干燥，天气晴朗少云，降水少。石家庄市属温带大陆性季风气候，一年四季分明，年平均气温14.2度，月平均气温以一月为最低，约-2.9度，七月为最高，约26.5度。年总日照时数为1916.4-2571.2小时，其中春夏日照充足，秋冬日照偏少。年平均日照时数近2200小时，全年无霜期240天。总降水量为401.1-752.0毫米，常年平均降水量570毫米。时空分布不均。其中西
6、部山区雨量为628.4-752.0毫米；其它地区为401.1-595.9毫米。冬季降雪量偏多，总雪量为10.0-19.2毫米，其中，市区雪量为19.2毫米。春季降水偏少，季总雨量为11.0-41.7毫米。夏季雨量分布不均，季雨量为145.2-516.4毫米。1.2.3工程地质及地震资料地质结构主要为亚粘土层、粘土层、软塑亚粘土层。亚粘土层埋藏于地下0.5米以下，厚度0.511.5米，粘土层埋藏于地下0.50.8米，厚度0.50.8米，软塑亚粘土埋藏于地下2.58.0米，厚度1.45.0米。地震烈度按8度考虑。内摩擦角=30o，地基承载力设计值=160kN/m2，土容重可近似取18kN/m3。地
7、震烈度按8度考虑。场地地基土均匀，无不良工程地质现象。1.2.4水文资料石家庄市辖区内河流分属海河流域大清河水系和子牙河水系。主要行洪河道6条，其中北部的沙河、磁河木刀沟属大清河系；中南部的滹沱河、洨河、槐河、羜河属子牙河系。总流域面积3.35万平方公里。 各河上游支流较多，植被覆盖率低，加之源短流急，均具有洪水陡涨陡落的特点。各河进入平原后，河槽宽浅而弯曲，故建国前改道频繁。建国后，在党和政府的领导下，各河上游相继修建了控制性骨干防洪工程，下游整修加固堤防500余公里，防洪抗灾能力显著提高。滹沱河上游干流建有岗南水库、黄壁庄水库两座大型水库，支流文都河、南甸河分别建有石板水库、下观水库两座中
8、型水库。 黄壁庄水库总库容12.1亿m3，死水位111.5m，起调水位114m，正常蓄水位120m，设计洪水位125.84m，校核洪水位128m。1.2.5设计地下水位地下水位在地下32.0米左右。1.26.设计水量出水水质及水压的要求。 1设计水量设计供水量：8万m3/d。 2.出水水质 出水水质达到生活饮用水卫生标准。 3.水压管网最大水头损失按0.294 MPa考虑。水厂出厂水压应0.58MPa，以满足最不利点处服务水头0.28MPa的要求。城市用水逐日时变化如下表：城市用水变化情况时间时变化系数时间时变化系数时间时变化系数0-11.048-96.2116-174.521-20.959-
9、105.6217-184.942-30.9510-115.2818-195.153-41.2011-125.2819-205.674-51.6512-134.9120-216.815-63.4113-144.8121-224.926-76.8414-154.1122-233.057-86.8415-164.1823-241.664.荷载池顶活荷载按qk=5.0kN/m2计算。第二章 设计方案的确定清水池结构形式的选择对于贮水池来说，其常用的平面形状为圆形或矩形，池体结构一般由池壁、顶盖和底板三部分组成。实践经验表明，当容量在3000M3以内时，一般圆形水池比容量相同的矩形水池具有更好的技术经济
10、指标。圆形水池在池内水压力或池外土压力作用下，池壁在环向处于轴心受拉或轴心受压状态，在竖向则处于受弯状态，受力比较均匀明确。而矩形水池的池壁则以受弯为主的拉弯或压弯构件，当容量在200M3以上时，池壁的长高比将超过2，而主要靠竖向受弯来传递侧压力，因此，池壁厚度常比圆形水池大。贮水池的设计水深变化范围不大，一般为3.5-5.0M，故容量的增大主要是水池平面尺寸增大。当水池容量超过3000M3时，圆形水池的直径将超过30M，水压力将使池壁产生过大的环拉力，此时，除非对池壁施加环向预应力，否则将导致够厚的池壁而不经济。对于大容量的矩形水池来说，壁厚取决于水深，当水深一定时，水池平面尺寸的扩大不会影
11、响池壁厚度。所以，容量大于3000M3的水池，矩形比圆形经济。经济分析还表明，就每立方米容量的造价、水泥用量和钢材用量等经济指标来说，当水池容量大约在3000M3以内时，不论圆池或矩形水池，上述各项经济指标都随容量增大而降低，当容量超过3000M3时，矩形池的各项经济指标基本趋于稳定。单纯竖向传力的矩形贮水池池壁，壁厚取决于水深，当水深一定时，水池的平面尺寸的扩大不会影响池壁厚度。所以，容量特大的水池采用矩形可能是经济的。就场地布置及施工来说，矩形水池对场地地形的适应性比较强。特别是在山区下场地带布置水池时，矩形水池常可节约用地或减少场地开挖的土方量。矩形水池还具有模板制作简单，模板损耗较少的
12、点。地震地区的贮水池最好采用圆形，且容量不宜过大。当地震烈度为8度或9度时，每个贮水池的容量最好不要超过2000M3。贮水池的顶盖和底板大多采用平顶和平底。工程实践表明，对于有覆土的水池顶盖，整体式无梁顶盖的造价和材料用量都比一般梁板体系为低。当底板位于地下水位以下或地基较弱时，贮水池的底板通常做成整体式反无梁底板。当底板位于地下水位以上，且基土较坚实，持力层承载力标准值不低于100KN/M2时，底板和池壁支柱基础则可以分开考虑。此时，池壁、支柱基础按独立基础构件设计，底板的厚度和配筋均由构造确定，这种底板称为分离式底板。分离式底板可设置分离缝，也可以不设分离缝， 后者在外观上与整体式反无梁板
13、无异，但计算时不考虑底板的作用，柱下基础及池壁基础均单独设计计算。有分离缝时分离缝处应有止水措施。根据设计任务的要求，每个清水池容量为3240M3，地基条件比较好，地基承载力设计值为160KN/M2，冬季最低气温为-2.9，设计地下水位在地下32.0M，因而，将清水池设计为矩形柱网结构，并且，池顶覆土取为0.30M，采用整体式反无梁顶盖，池壁等厚，底板设计为分离式底板。第三章 构筑物设计计算第一节 配水井设计流量考虑虹吸管事故时调节的时间虹吸管淹没与动水位以下的深度为配水井直径为第二节：管式静态混合器设计中选用管式静态混合器管式静态混合器直径式中：静态混合器直径（）设计水量（） 水流速度（），
14、一般为左右设计中取 水流经过静态混合器的水头损失为计算草图如下：图3-1 静态混合器第三节 药剂混合加药间设计流量选用碱式氯化铝为混凝剂碱式氯化铝的优点：碱式氯化铝净化效率高，耗药量少，出水浊毒低，色度小，过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。温度适应性强，pH适应范围宽（可在pH=5-9的范围内），因而可不投加碱剂。使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。设备简单，操作方便，成本低。设计计算3.3.1 溶液池的容积式中：溶液池容积（） 设计处理水量（） 混凝剂最大投加量（）设计中取 混凝剂的浓度，一般采用 设计中采用 每日制剂次数，一般不超过3次，设计中取溶液池分两格，一用一备。每格有效容积为，有
15、效高度为，超高为，每格尺寸为3.3.2 溶解池容积计算溶解池为溶液池容积的0.3倍，即式中：溶液池容积溶解池容积 溶解池分两格，一用一备。每格容积为，有效高度取，超高为，每格尺寸为。溶解池搅拌设备采用中心固定平板浆式搅拌机，浆直径为R=1100mm，浆板深度为1100mm，池顶高出地面0.5米，池底坡度采用2.5%。溶解池和溶液池的材料均采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。投药设备的选择采用计量加药泵，型号为BK2-2.5/10，选用三台，其中一台备用。其性能为：流量6m3/h，扬程9m。加药间的平面尺寸为药剂仓库已知条件，混凝剂为碱式氯化铝，每袋质量是40kg，每袋规格是，投药量为，水厂设计水量，药剂堆放高度为，药剂储存期为30天设计计算碱式氯化铝袋数有效堆放面积为仓库面积尺寸为第四节 网格絮凝池水厂自用水量系数取，则总处理水量为800001.08=86400m3/d。设四组絮
