1、第六章第六章 取水工程取水工程第一节第一节 地表水资源供水特征与地表水资源供水特征与水源选择水源选择第二节第二节 地表水取水工程地表水取水工程第三节第三节 地下水水源地选择地下水水源地选择第四节第四节 地下水取水构筑物的类地下水取水构筑物的类型和适用条件型和适用条件1v 水源方面水源方面各种天然水体的存在各种天然水体的存在形式、运动变化规律、作为给水水源形式、运动变化规律、作为给水水源的可能性，为供水目的而进行的水源的可能性，为供水目的而进行的水源勘查、规划、调节治理与卫生防护等。勘查、规划、调节治理与卫生防护等。v 取水构筑物方面取水构筑物方面各种水源的选各种水源的选择和利用，从各种水源取水
2、的方法，择和利用，从各种水源取水的方法，各种取水构筑物的构造形式，设计计各种取水构筑物的构造形式，设计计算，施工方法和运行管理等。算，施工方法和运行管理等。23第一节第一节 地表水资源供水特征与水源选择地表水资源供水特征与水源选择一、地表水源的供水特征一、地表水源的供水特征水量大、总溶解固体含量较低、硬度小 时空分布不均 易受污染 泥沙和SS含量高 取水条件及取水构筑物一般比较复杂 4第一节第一节 地表水资源供水特征与水源选择地表水资源供水特征与水源选择二、水源地选择原则二、水源地选择原则进行水源勘察 水源的选用应通过技术经济比较 水源的流量有一定的保证率 地表水与地下水联合使用 相关部门的书
3、面同意书 5第一节第一节 地表水资源供水特征与水源选择地表水资源供水特征与水源选择v三、水源选择要求三、水源选择要求v 水源选择应密切结合城市远近期规划和工业总水源选择应密切结合城市远近期规划和工业总体布局要求，通过技术经济比较后综合考虑确定。体布局要求，通过技术经济比较后综合考虑确定。v 所选水源应该水质良好且稳定、水量充沛并能所选水源应该水质良好且稳定、水量充沛并能持续开发利用、易于进行卫生防护、靠近主要用水持续开发利用、易于进行卫生防护、靠近主要用水区域、有利于水资源的综合利用、具有良好的取水区域、有利于水资源的综合利用、具有良好的取水构筑物施工条件。构筑物施工条件。6第一节第一节 地表
4、水资源供水特征与水源选择地表水资源供水特征与水源选择v四、防止水源水质污染措施四、防止水源水质污染措施 v 合理规划合理规划城市居住区和工业区，应尽量将容城市居住区和工业区，应尽量将容易造成污染的工厂布置在城市及水源地的下游；易造成污染的工厂布置在城市及水源地的下游；v 加强水源水质监督管理加强水源水质监督管理，制定污水排放标准，制定污水排放标准并切实贯彻实施；并切实贯彻实施；v 勘察新水源时，应从防止污染角度，提出卫勘察新水源时，应从防止污染角度，提出卫生防护条件与防护措施；生防护条件与防护措施；v 进行水体污染调查研究，建立水体污染监测进行水体污染调查研究，建立水体污染监测网。网。7第一节
5、第一节 地表水资源供水特征与水源选择地表水资源供水特征与水源选择v五、地表水源卫生防护五、地表水源卫生防护v 取水点周围半径取水点周围半径100m的水域内严禁捕捞、停的水域内严禁捕捞、停靠船只、游泳和从事可能污染水源的任何活动，并靠船只、游泳和从事可能污染水源的任何活动，并应设有明显的范围标志和严禁事项的告示牌；应设有明显的范围标志和严禁事项的告示牌；v 河流取水点上游河流取水点上游1000m至下游至下游100m的水域内，的水域内，不得排入工业废水和生活污水；饮用水水源的水库不得排入工业废水和生活污水；饮用水水源的水库和湖泊，应根据情况将取水点周围部分水域或整个和湖泊，应根据情况将取水点周围部
6、分水域或整个水域及其沿岸列入防护范围；受潮汐影响的河流取水域及其沿岸列入防护范围；受潮汐影响的河流取水点的防护范围，由水厂会同卫生防疫站、环境卫水点的防护范围，由水厂会同卫生防疫站、环境卫生监测站研究确定。生监测站研究确定。8第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v分类分类：v 按按水源种类水源种类可分为河流、湖泊、水可分为河流、湖泊、水库及海水取水构筑物；库及海水取水构筑物；v 按取水构筑物的按取水构筑物的构造形式构造形式可分为固定可分为固定式式(岸边式、河床式、斗槽式岸边式、河床式、斗槽式)和活动式和活动式(浮船式、缆车式浮船式、缆车式)两种，在山区河流上，两种，在山区河流上，有低坝式和底
7、栏栅式取水构筑物。有低坝式和底栏栅式取水构筑物。9第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v 一、影响地表水取水的主要因素一、影响地表水取水的主要因素1.取水河段的径流特征取水河段的径流特征 水位水位（最高、最低、平均）、（最高、最低、平均）、流量流量（最（最大、最小、平均）大、最小、平均）、流速流速（最大、最小、（最大、最小、平均）平均）10第二节第二节 地表取水工程地表取水工程2.河流的泥沙运动及河床演变河流的泥沙运动及河床演变 1）泥沙运动）泥沙运动运动状态：床沙：静止 推移质：沿河床滑动、滚动、跳动 悬移质：床沙是组成河床表面的静止泥沙水流泥vv河流泥沙河流泥沙是指在河流中运动是指在河流
8、中运动的以及组成河床的泥沙，所的以及组成河床的泥沙，所有在河流中运动及静止的粗有在河流中运动及静止的粗细泥沙、大小石砾都称为河细泥沙、大小石砾都称为河流泥沙。流泥沙。11第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v在水流的作用下，沿河床滚动、滑动或跳跃前进在水流的作用下，沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥沙、称为的泥沙、称为推移质推移质(又称底沙又称底沙)；这类泥沙一般；这类泥沙一般粒径较粗，通常占江河总含沙量的粒径较粗，通常占江河总含沙量的510。v悬浮在水中，随水流前进的泥沙，称为悬浮在水中，随水流前进的泥沙，称为悬移质悬移质(也称悬沙也称悬沙)。这类泥沙一般颗粒较细。在冲积平。这类泥沙一般颗粒较
9、细。在冲积平原河流中约占总含沙量的原河流中约占总含沙量的9095。12河流弯断、直断、凹岸、凸岸、边河流弯断、直断、凹岸、凸岸、边滩及深水线滩及深水线13第二节第二节 地表取水工程地表取水工程泥沙运动的影响因素：泥沙粒径、水流速度水流运动：纵向流环流：河床冲涮和淤积 14第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，以含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，以kg/mkg/m3 3表示。表示。v 江河横断面上各点的水流脉动强度不同，含沙量江河横断面上各点的水流脉动强度不同，含沙量的分布亦不均匀，一般来说，越靠近河床含沙量的分布亦不均匀，一般来说，越靠近河床含沙量越
10、大，泥沙粒径较粗；越靠近水面含沙量越小，越大，泥沙粒径较粗；越靠近水面含沙量越小，泥沙粒径较细；河心的含沙量高于两侧。泥沙粒径较细；河心的含沙量高于两侧。15第二节第二节 地表取水工程地表取水工程2）河床演变）河床演变 水流与河床相互作用水流与河床相互作用，使河床形态不断发，使河床形态不断发生变化的过程。水流与河床的相互作用通过生变化的过程。水流与河床的相互作用通过泥沙运动体现。泥沙运动体现。挟沙能力挟沙能力：水流能够挟带泥沙的饱和数量。：水流能够挟带泥沙的饱和数量。水流条件改变时，挟沙能力也随之改变。水流条件改变时，挟沙能力也随之改变。如果上游来沙量与本河段水流挟沙能力相适如果上游来沙量与本
11、河段水流挟沙能力相适应，河床既不冲刷，也不淤积，如果来沙量应，河床既不冲刷，也不淤积，如果来沙量与本河段水流挟沙能力不相适应，河床将发与本河段水流挟沙能力不相适应，河床将发生冲刷或淤积。生冲刷或淤积。16第二节第二节 地表取水工程地表取水工程单向变形 往复变形纵向变形 横向变形v单向变形单向变形是指在长时间内，河床缓慢地不间断地是指在长时间内，河床缓慢地不间断地冲刷或不间断地淤积，不出现冲淤交错。冲刷或不间断地淤积，不出现冲淤交错。v往复变形往复变形是指河道周期性往复发展的演变现象。是指河道周期性往复发展的演变现象。v纵向变形纵向变形是河床沿纵深方向的变化，表现为河床是河床沿纵深方向的变化，表
12、现为河床纵剖面上的冲淤变化。纵剖面上的冲淤变化。v横向变形横向变形是河床在与水流垂直的方向上，向两侧是河床在与水流垂直的方向上，向两侧的变化，表现为河岸的冲刷与淤积，使河床平面的变化，表现为河岸的冲刷与淤积，使河床平面位置发生摆动。位置发生摆动。17第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v河床纵向变形河床纵向变形由水流纵向输沙不平衡由水流纵向输沙不平衡引起，而纵向输沙不平衡由来沙量随引起，而纵向输沙不平衡由来沙量随时间变化和沿程变化、河流比降和河时间变化和沿程变化、河流比降和河床宽度沿程变化导致。床宽度沿程变化导致。v 河床横向变形河床横向变形由水流横向输沙不平衡由水流横向输沙不平衡引起，而横
13、向输沙不平衡主要由环流引起，而横向输沙不平衡主要由环流造成。造成。18第二节第二节 地表取水工程地表取水工程3）河段）河段顺直型：浅滩深槽冲淤交替，并向下游平移 弯曲型：浅滩深槽水深相差大 游荡型：演变强度大、变形速度快、河漫滩广阔汊道型：河岸坍塌和淤积，江心洲的迁移和汊道的兴衰19顺直型河段顺直型河段弯曲型河段弯曲型河段游荡型河段游荡型河段汊道型河段汊道型河段20第二节第二节 地表取水工程地表取水工程3.影响河床演变的主要因素影响河床演变的主要因素 v 1)河段的河段的来水量来水量 来水量大，河床冲刷，来水来水量大，河床冲刷，来水量小，河床淤积；量小，河床淤积；v 2)河段的河段的来沙量来沙
14、量、来沙组成、来沙组成 来沙量大、沙粒来沙量大、沙粒粗，河床淤积，来沙量少、沙粒细，河床冲刷；粗，河床淤积，来沙量少、沙粒细，河床冲刷；v 3)河段的河段的水面比降水面比降 水面比降小，河床淤积；水面比降小，河床淤积；水面比降增大，河床冲刷；水面比降增大，河床冲刷；21第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v4）河床与岸坡的岩性和稳定性：）河床与岸坡的岩性和稳定性：取水构筑物应选在河岸稳定、岩石露头、未取水构筑物应选在河岸稳定、岩石露头、未风化的基岩上或地质条件较好的河床处。风化的基岩上或地质条件较好的河床处。在地震区要按照防震要求设计。在地震区要按照防震要求设计。v5）河流的冰冻情况：秋季流
15、冰期、封冻期和春）河流的冰冻情况：秋季流冰期、封冻期和春季流冰期。季流冰期。1）冰冻：冰晶）冰冻：冰晶水内冰水内冰冰盖冰盖冻结冻结 底冰底冰 冰坝冰坝 2）对取水构筑物影响对取水构筑物影响增加水头损失，冲击、挤压取水构筑物 22第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v6）河道中水工构筑物及天然障）河道中水工构筑物及天然障碍物碍物23第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v二、地表水取水位置的选择二、地表水取水位置的选择v1.取水点应设置在具有稳定河床、靠近主流和有取水点应设置在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的地段：足够水深的地段：顺直河段：靠岸、河床稳定、水深较大、流速较快。取水口水深一般
16、要求不小于2.5-3.0m。弯曲河段：凹岸,一般设在顶冲点下游1520m。游荡性河段：主流线密集的河段上或河道整治 有边滩沙洲的河段：沙洲上游500m远处 有支流汇入的顺直河段：汇入口干流的上游河段24凹岸河段取水位置凹岸河段取水位置25游荡性河段取水位置选择示意游荡性河段取水位置选择示意将取水口布置将取水口布置在主流线密集在主流线密集的河段上，必的河段上，必要时进行河流要时进行河流整治整治2627第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v 2.取水点应尽量设在水质较好的地段取水点应尽量设在水质较好的地段排污口上游100m以外，并建立卫生防护带 避开回流区、死水区 考虑海水影响 28第二节第二节
17、 地表取水工程地表取水工程v3.取水点应设在具有稳定的河床及岸边，有良好取水点应设在具有稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件的地段，并有良好的地形和施工的工程地质条件的地段，并有良好的地形和施工条件条件v 取水构筑物应设在地质构造稳定、承载力高取水构筑物应设在地质构造稳定、承载力高的地基上；的地基上；v 取水构筑物不宜设在有宽广河漫滩的地方，取水构筑物不宜设在有宽广河漫滩的地方，以免进水管过长；以免进水管过长；v 选择取水构筑物位置时，要尽量考虑到施工选择取水构筑物位置时，要尽量考虑到施工条件，除要求交通运输方便，有足够的施工场地条件，除要求交通运输方便，有足够的施工场地外，还要尽量减少土石
18、方量和水下工程量，以节外，还要尽量减少土石方量和水下工程量，以节省投资，缩短工期。省投资，缩短工期。29第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v4.靠近主要用水区v 取水构筑物位置选择应与工业布局和城市规划相适应，全面考虑整个给水系统的合理布置。v 在保证取水安全的前提下，取水构筑物应尽在保证取水安全的前提下，取水构筑物应尽可能靠近主要用水地区，以缩短输水管线的长度，可能靠近主要用水地区，以缩短输水管线的长度，减少输水管的投资和输水电费。此外，输水管的减少输水管的投资和输水电费。此外，输水管的敷设应尽量减少穿过天然或人工障碍物。敷设应尽量减少穿过天然或人工障碍物。30第二节第二节 地表取水工程
19、地表取水工程v5.避开人工构筑物和天然障碍物桥墩：上游0.51.0km，下游1.0km以外 丁坝：上游或对岸（150200m 码头：距码头边缘至少100m外 拦河闸坝：闸坝上游100200m处，闸坝影响范围外 陡崖、石嘴：附近不宜设置 31第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v6.尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮等的影响v 在北方地区的河流上设置取水构筑物时，应在北方地区的河流上设置取水构筑物时，应避免冰凌的影响。取水构筑物应设在水内冰较少避免冰凌的影响。取水构筑物应设在水内冰较少和不受流冰冲击的地点，而不宜设在易于产生水和不受流冰冲击的地点，而不宜设在易于产生水内冰的急流、冰穴、冰洞及支
20、流出口的下游，尽内冰的急流、冰穴、冰洞及支流出口的下游，尽量避免将取水构筑物设在流冰易于堆积的浅滩、量避免将取水构筑物设在流冰易于堆积的浅滩、沙洲、回流区和桥孔的上游附近。沙洲、回流区和桥孔的上游附近。v 在水内冰较多的河段，取水构筑物不宜设在在水内冰较多的河段，取水构筑物不宜设在冰水混杂地段，而宜设在冰水分层地段，以便从冰水混杂地段，而宜设在冰水分层地段，以便从冰层下取水。冰层下取水。32第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v7.与河流综合利用相适应v 选择取水构筑物位置时，应结合河流的综合选择取水构筑物位置时，应结合河流的综合利用，如航运、灌溉、排洪、水力发电等，全面利用，如航运、灌溉、
21、排洪、水力发电等，全面考虑，统筹安排。考虑，统筹安排。v 在通航河流上设置取水构筑物时，应不影响在通航河流上设置取水构筑物时，应不影响航船通行，必要时应按照航道部门的要求设置航航船通行，必要时应按照航道部门的要求设置航标；应注意了解河流上下游近远期内拟建的各种标；应注意了解河流上下游近远期内拟建的各种水工构筑物和整治规划对取水构筑物可能产生的水工构筑物和整治规划对取水构筑物可能产生的影响。影响。33第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v8.生活饮用水取水处设在城市和工业企业清洁河段34第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v三、地表水取水构筑物设计的一般原则三、地表水取水构筑物设计的一般原则
22、v1.大型取水构筑物，必要时进行水工模型试验 v2.供水水源的Q枯保证率：90%95%，H枯：90%99%v3.采取一定的防患措施 v4.取水构筑物的防洪标准不应低于城市防洪标准，设计洪水重现期100年 35第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v5.取水构筑物的冲涮深度应通过调查与计算确定 v6.设标志 v7.黄河下游淤积段：预留淤积高度，考虑淤积引起的水位变化 v8.黄河上设取水构筑物需经相关部门同意 36第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v四、地表水取水构筑物分类及设置原则四、地表水取水构筑物分类及设置原则v1.分类分类（3大类，大类，20种型式）种型式）固定式取水构筑物：不经过筑坝
23、拦蓄河水，在岸边或河床上直接修建的固定的取水设施 活动式取水构筑物山区浅水河流取水构筑物37第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v2.型式的选择型式的选择考虑河流水文特征、施工条件和方法，保证安全，技术经济比较后确定游荡型河道：桥墩式水位变幅大的河道：浮船式含沙量大及冬季有潜冰的河道：斗槽式 38第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v五、固定式取水构筑物五、固定式取水构筑物v1.优缺点：优缺点：优：取水安全可靠、维修管理方便、适应范围广 缺：水位变化大时，工程投资较高、施工期长、扩建困难 39第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v 2.基本形式基本形式1）岸边式岸边式定义：取水设施和泵房
24、都建在岸边，直接从岸边取水的固定式取水构筑物 构成：集水井、泵房 适用范围：河岸较陡，主流靠近河岸，岸边有一定的取水深度，水位变幅不太大，水质、地质好，取水量大和安全性要求较高 型式：合建式岸边取水构筑物：3种形式40岸边式：底板呈阶梯布置岸边式：底板呈阶梯布置v特点：集水井与特点：集水井与泵房底板呈阶梯泵房底板呈阶梯布置；可减小泵布置；可减小泵房深度，减少投房深度，减少投资，水泵启动需资，水泵启动需采用抽真空方式，采用抽真空方式，启动时间较长。启动时间较长。v适用条件：具有适用条件：具有岩石基础或其他岩石基础或其他较好的地质，可较好的地质，可采用开挖施工。采用开挖施工。41岸边合建式：底板水
25、平布置（采用卧式泵）岸边合建式：底板水平布置（采用卧式泵）特点：集水井与泵特点：集水井与泵房布置在同一高房布置在同一高程上；水泵可设程上；水泵可设于低水位下，启于低水位下，启动方便；泵房较动方便；泵房较深，巡视检查不深，巡视检查不便，通风条件差。便，通风条件差。适用条件：在地质适用条件：在地质条件较差，不宜条件较差，不宜作阶梯布置以及作阶梯布置以及安全性要求较高、安全性要求较高、取水量较大的情取水量较大的情况，可采用开挖况，可采用开挖或沉井法施工。或沉井法施工。42岸边合建式：底板水平布置（采用立式泵）岸边合建式：底板水平布置（采用立式泵）特点：集水井与泵房特点：集水井与泵房布置在同一高程上；
26、布置在同一高程上；电器设备可置于最电器设备可置于最高水位上，操作管高水位上，操作管理方便、通风条件理方便、通风条件好；建筑面积小，好；建筑面积小，检修条件差。检修条件差。适用条件：在地质条适用条件：在地质条件较差，不宜作阶件较差，不宜作阶梯布置以及河道水梯布置以及河道水位较低的情况。位较低的情况。43分建式岸边取水构筑物分建式岸边取水构筑物v特点：泵房可离开岸边，设于较好的地质条件下；维特点：泵房可离开岸边，设于较好的地质条件下；维护管理及运行安全性较差，一般吸水管布置不宜过长。护管理及运行安全性较差，一般吸水管布置不宜过长。v适用范围：在河岸处地质条件较差，不宜合建时，建适用范围：在河岸处地
27、质条件较差，不宜合建时，建造合建式对河道端面及航道影响较大时，水下施工有造合建式对河道端面及航道影响较大时，水下施工有困难，施工装备力量较差时采用。困难，施工装备力量较差时采用。44第二节第二节 地表取水工程地表取水工程2）河床式河床式定义：在河心设置进水孔，从河心取水的构筑物 构成：取水头部、进水管、集水井、泵房 适用范围：河岸较平缓、主流缺乏必要的取水深度或水质不好时 45第二节第二节 地表取水工程地表取水工程型式：自流管式：高位进水孔分层取水 虹吸式：虹吸高度可达46m 水泵直接吸水式：不设集水井，小型取水工程 桥墩式：施工复杂、造价高、维护管理不便、影响航运 湿式竖井泵房：适用于水位变
28、幅大于10m，水流速度大 淹没式泵房：长时期为枯水期水位 46自流管式自流管式 特点：集水井设于河岸上，可不受水流冲刷和冰凌的碰击，亦不影响河床水流；冬季保温防冻条件比岸边式好；进水头部深入河床，检修和清洗不便；在洪水期，河流底部泥沙较多，水质较差，建于高浊度河流的集水井，常沉积大量泥沙不易清除。适用条件：河床较稳定，河岸平坦，主流据河岸较远，河岸水深较浅；岸边水质较差；水中悬浮物较少。47分建式虹吸管取水构筑物分建式虹吸管取水构筑物48分建式虹吸管取水构筑物分建式虹吸管取水构筑物 特点：虹吸管管顶可高于最低设计水位46m，可大大减少管道的埋设深度、节约土石方工程量、缩短工期、降低工程造价；需
29、装设一套真空管路系统，当虹吸管径较大时，启动时间长，运行不便；对施工的质量要求高，需严密不漏气。适用条件：枯水期主流远离取水岸、水位又很低、河流水位变幅较大，以及河滩宽阔、岸坡高而陡、且河床多为坚硬的岩石或土质的河床。49水泵直接吸水式1-取水头部；取水头部；2-水泵吸水管；水泵吸水管；3-泵房泵房12365.6055.0067.20 不设集水间，水泵不设集水间，水泵吸水管直接伸入河中取吸水管直接伸入河中取水。水。水泵直接吸水可利水泵直接吸水可利用水泵吸水高度减小泵用水泵吸水高度减小泵房深度，省去集水间，房深度，省去集水间，结构简单，施工方便，结构简单，施工方便，造价较低。适用于水中造价较低。
30、适用于水中漂浮物不多，吸水管不漂浮物不多，吸水管不长的中小型取水泵房。长的中小型取水泵房。在不影响航运时，在不影响航运时，水泵吸水管可以架空敷水泵吸水管可以架空敷设在桩架或支墩上。设在桩架或支墩上。50桥墩式取水构筑物桥墩式取水构筑物 桥墩式取水构筑物建在河中，缩小了水流过水断面，容易造成附近河桥墩式取水构筑物建在河中，缩小了水流过水断面，容易造成附近河床冲刷，基础埋深大，水下工程量大，施工复杂，需要设置较长的引桥与床冲刷，基础埋深大，水下工程量大，施工复杂，需要设置较长的引桥与岸边连接，影响航运，只适用于江河断面宽、含沙量高、取水量大、岸边岸边连接，影响航运，只适用于江河断面宽、含沙量高、取
31、水量大、岸边平缓、岸边无条件建泵房的情况。平缓、岸边无条件建泵房的情况。整个取整个取水构筑物水构筑物建在水中，建在水中，在进水间在进水间的壁上设的壁上设置进水孔。置进水孔。51第二节第二节 地表取水工程地表取水工程3）斗槽式）斗槽式v 在岸边式或河床式取水构筑物之前，在河流岸边在岸边式或河床式取水构筑物之前，在河流岸边用堤坝围成，或在岸内开挖形成进水斗槽。用堤坝围成，或在岸内开挖形成进水斗槽。v 水流进入斗槽后，流速减小，便于泥沙沉淀和水内冰水流进入斗槽后，流速减小，便于泥沙沉淀和水内冰上浮，可减少泥沙和冰凌进入进水孔，适用于取水量大、上浮，可减少泥沙和冰凌进入进水孔，适用于取水量大、河流含沙
32、量高、漂浮物较多、冰絮较严重且有适合地形河流含沙量高、漂浮物较多、冰絮较严重且有适合地形的情况。的情况。顺流式：含沙高、冰凌不严重的河段顺流式：含沙高、冰凌不严重的河段 逆流式：冰凌严重、含沙量较少的河段逆流式：冰凌严重、含沙量较少的河段 侧坝进水逆流式：含沙量较高的河段侧坝进水逆流式：含沙量较高的河段 双向式：冰凌严重、泥沙含量高的河段双向式：冰凌严重、泥沙含量高的河段 52第二节第二节 地表取水工程地表取水工程53第二节第二节 地表取水工程地表取水工程 顺流式顺流式斗槽水流方向与河流一致，但斗斗槽水流方向与河流一致，但斗槽中流速小于河水流速，一部分动能转化槽中流速小于河水流速，一部分动能转
33、化位能，在进口形成壅水和横向环流，进入位能，在进口形成壅水和横向环流，进入斗槽的水流主要是河流表层水，适用于含斗槽的水流主要是河流表层水，适用于含泥沙多，冰凌不严重的河流。泥沙多，冰凌不严重的河流。逆流式逆流式斗槽水流方向与河流相反，河水斗槽水流方向与河流相反，河水在斗槽进口受到抽吸，形成水位跌落，产在斗槽进口受到抽吸，形成水位跌落，产生横向环流，进入斗槽的水流主要是河流生横向环流，进入斗槽的水流主要是河流底层的水，适用于冰凌严重，而泥沙较少底层的水，适用于冰凌严重，而泥沙较少的河流。的河流。54第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v双流式斗槽双流式斗槽适用于河流含沙量和冰凌含量季节性适用于
34、河流含沙量和冰凌含量季节性变化的情况。当洪水季节含沙量大时，打开上游变化的情况。当洪水季节含沙量大时，打开上游端闸门，顺流进水。当冬季冰凌严重时，打开下端闸门，顺流进水。当冬季冰凌严重时，打开下游端闸门，逆流进水。游端闸门，逆流进水。v 斗槽式取水构筑物的位置应设在凹岸靠近主流斗槽式取水构筑物的位置应设在凹岸靠近主流的岸边处，以便利用水力冲洗沉积在斗槽内的泥的岸边处，以便利用水力冲洗沉积在斗槽内的泥沙。沙。v 斗槽式取水构筑物施工量大，造价较高，排泥斗槽式取水构筑物施工量大，造价较高，排泥困难，并且要有良好的地质条件，采用较少。困难，并且要有良好的地质条件，采用较少。55第二节第二节 地表取水
35、工程地表取水工程v3.固定式取水构筑物主要构造及设计原则固定式取水构筑物主要构造及设计原则v1）集水井集水井集水井平台：设置便于操作的闸阀启闭设备和格栅、格网起吊设备；必要时还应设清除泥沙的设施。有半淹没和非淹没式两种类型（平台上缘应在设计最高水位线以上0.5m）。56第二节第二节 地表取水工程地表取水工程进水间：根据运行的安全以及检修、清洗、排泥等要求，进水间常用隔墙分成可独立工作的若干分格，其分格数目应按水泵的台数和容量大小以及格网的类型确定，一般不少于两格。大型取水工程可采用一台泵一个分格，小型取水工程可采用数台泵一个分格。平面尺寸应根据进水孔、格网和闸板的尺寸及安装、检修和清洗等要求确
36、定，同时应保证进水均匀、平稳。57第二节第二节 地表取水工程地表取水工程进水孔：一般进水间每一分格布置一个进水孔。进水孔一般做成矩形，其面积及高宽比应尽量符合标准设计的格栅和闸门尺寸。下缘距河床的高度：侧面进水孔侧面进水孔：不得小于0.5m，当水深较浅、水质较清、河床稳定、取水量不大时，可为0.3m。顶面进水孔顶面进水孔：不得小于1.0m。上缘距设计最低水位的深度：顶面进水不得小于0.5m；侧面进水不得小于0.3m；虹吸进水不宜得小于1.0m，封冻时可为0.5m。58第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v 河流水位变幅在河流水位变幅在6m以上时，一般设置两以上时，一般设置两层进水孔，上层进水
37、孔的上缘应在洪水位以层进水孔，上层进水孔的上缘应在洪水位以下下1.0-1.25m，下层进水孔的下缘至少应高，下层进水孔的下缘至少应高出河底出河底0.5m，其上缘至少应在设计量低水位，其上缘至少应在设计量低水位以下以下0.3m。v 进水孔的高宽比，宜尽量配合格栅和闸门进水孔的高宽比，宜尽量配合格栅和闸门的标准尺寸。进水间上部的操作平台设有格的标准尺寸。进水间上部的操作平台设有格栅、格网、闸门等设备的起吊装置和冲洗系栅、格网、闸门等设备的起吊装置和冲洗系统。统。59进水孔口分层并列布置进水孔口分层并列布置60进水孔口分层交错布置进水孔口分层交错布置61第二节第二节 地表取水工程地表取水工程格栅：进
38、水孔设置，拦截粗大漂浮物及鱼类等。由金属矿和栅条组成，框架外形与进水孔形状一致。一般按可拆卸考虑，并考虑人工或机械清除的措施。栅条形状有矩形、圆形和扁圆形等。62第二节第二节 地表取水工程地表取水工程格网：设置在进水间和吸水间之间，拦截细小颗粒物。有平板式和旋转式两种形式（根据漂浮物数量、每台水泵的出水量等因素考虑）。平板格网平板格网：出水量为1.5m3/s时采用。设置在隔墙上，隔墙上安装导轨。由框架、金属网构成。一般设一层金属网，面积较大时，需设置两层金属网（工作网、支撑网）。63第二节第二节 地表取水工程地表取水工程格网堵塞需要及时冲洗，以免格网前后水位差过大，使网格破裂。设压力冲洗水管，
39、水压为0.250.3MPa，废水经排水槽排往河道下游。为保证取水安全，一般平行设置两道平板格网，一道为备用。64第二节第二节 地表取水工程地表取水工程旋转格网：出水量大于3.0m3/s时采用。在进水间和吸水间设置格网室。水头损失为0.15-0.3m。构造复杂，但冲洗方便，拦污效果好，可以拦截细小的杂质，适宜在水中漂浮物较多、取水量较大时采用。65旋转格网旋转格网66格网形式选择格网形式选择67第二节第二节 地表取水工程地表取水工程排泥和冲洗：大型取水构筑物可设排污泵小型或泥沙淤积不严重时，可采用射流泵。底部淤泥：大型-46格网高压喷嘴；小型-水龙带。68岸边分建式进水间岸边分建式进水间69第二
40、节第二节 地表取水工程地表取水工程v2）取水泵房（一级泵房或水源泵房）取水泵房（一级泵房或水源泵房）平面形式：H4；H10m，圆形，但n4 平面布置：泵（3-4台）、附属设备 高程布置：堤外需考虑最高水位，堤内可不考虑 70集水井和泵房合建形式集水井和泵房合建形式71v(1)水泵选择水泵选择 v 水泵选择包括水泵型号选择和水泵台数确水泵选择包括水泵型号选择和水泵台数确定。水泵台数过多，将增大泵房面积和土建定。水泵台数过多，将增大泵房面积和土建造价；水泵台数过少，不利于运行调度，一造价；水泵台数过少，不利于运行调度，一般采用般采用34台。水泵型号应尽量相同，以便台。水泵型号应尽量相同，以便互为备
41、用。当供水量或扬程变化较大时，可互为备用。当供水量或扬程变化较大时，可考虑大小水泵搭配，以利调节。选泵时应以考虑大小水泵搭配，以利调节。选泵时应以近期水量为主，适当考虑远期发展。近期水量为主，适当考虑远期发展。72v(2)泵房布置泵房布置 v 泵房的平面形状有圆形、矩形、椭圆形、半圆泵房的平面形状有圆形、矩形、椭圆形、半圆形等。矩形便于布置水泵、管路和起吊设备，而形等。矩形便于布置水泵、管路和起吊设备，而圆形受力条件好，当泵房深度较大时，土建费用圆形受力条件好，当泵房深度较大时，土建费用较低。较低。v 水泵机组、管路及附属设备布置，既要满足安水泵机组、管路及附属设备布置，既要满足安装、操作、检
42、修的方便，为远期发展留有余地，装、操作、检修的方便，为远期发展留有余地，又要尽量减小泵房面积、减低造价。又要尽量减小泵房面积、减低造价。73岸边式取水构筑物实例岸边式取水构筑物实例74岸边式取水构筑物实例岸边式取水构筑物实例75v(3)泵房进口地平设计标高泵房进口地平设计标高v 岸边式取水构筑物的泵房岸边式取水构筑物的泵房地平设计标高地平设计标高，应分，应分别按下列情况确定：别按下列情况确定：v 当泵房位于渠道边时，采用设计最高水位加当泵房位于渠道边时，采用设计最高水位加0.5m；v 当泵房位于江河边时，采用设计最高水位加浪当泵房位于江河边时，采用设计最高水位加浪高再加高再加0.5m；v 当泵
43、房位于湖泊、水库或海边时，采用设计最当泵房位于湖泊、水库或海边时，采用设计最高水位加浪高再加高水位加浪高再加0.5m，并应设有防止风浪爬，并应设有防止风浪爬高的措施。高的措施。76v(4)泵房的通风采暖及附属设备泵房的通风采暖及附属设备 v 泵房应有通风设施，深度不大时采取自然通风；泵房应有通风设施，深度不大时采取自然通风；深度较大时可采用机械通风。深度较大时可采用机械通风。v 寒冷地区，泵房应考虑采暖。寒冷地区，泵房应考虑采暖。v 为便于泵房内设备的安装、检修，需要设置起吊为便于泵房内设备的安装、检修，需要设置起吊设备。设备。v 当水泵启动时不能自灌时，应采用真空泵和水射当水泵启动时不能自灌
44、时，应采用真空泵和水射器引水。器引水。v 地下式或半地下式取水泵房须设置集水沟和排水地下式或半地下式取水泵房须设置集水沟和排水泵，及时排除漏水及渗水。泵，及时排除漏水及渗水。v 为便于调度、泵房内还应设置通讯、遥控等自动为便于调度、泵房内还应设置通讯、遥控等自动化设施。化设施。77v(5)泵房的防渗和抗浮泵房的防渗和抗浮 v 取水泵房的侧壁及底部，要求在水压作用取水泵房的侧壁及底部，要求在水压作用下不产生渗漏，因此必须注意混凝土的级配及下不产生渗漏，因此必须注意混凝土的级配及施工质量。施工质量。v 取水泵房在岸边时，将会受到河水和地下取水泵房在岸边时，将会受到河水和地下水的浮力作用，因此在设计
45、时必须考虑抗浮。水的浮力作用，因此在设计时必须考虑抗浮。v 具体方式可以依靠自重或增加重物抗浮，具体方式可以依靠自重或增加重物抗浮，也可将泵房底板与基岩嵌出或锚固在一起抗浮。也可将泵房底板与基岩嵌出或锚固在一起抗浮。78第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v3）取水头部）取水头部v 设计要求：设计要求：v 水深足够、外型合理、体积小、防冲涮、防堵防冲击、宜分格 79取取水水头头部部形形式式80第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v取水头部形式和构造取水头部形式和构造v 取水头部型式很多，常用的有取水头部型式很多，常用的有喇叭管喇叭管、蘑蘑菇形菇形、鱼形罩鱼形罩、箱式箱式、桥墩式桥墩式等。等
46、。v 喇叭管取水头部喇叭管取水头部是将设有格栅的金属喇叭是将设有格栅的金属喇叭管用桩架或支墩固定在河床上。这种头部构管用桩架或支墩固定在河床上。这种头部构造简单，造价较低，施工方便，适宜在中小造简单，造价较低，施工方便，适宜在中小取水量时采用。喇叭管的布置可以朝向下游、取水量时采用。喇叭管的布置可以朝向下游、水平式、垂直向上和垂直向下布置。水平式、垂直向上和垂直向下布置。81喇叭管取水头部喇叭管取水头部82第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v 蘑菇形取水头部蘑菇形取水头部是在向上的喇叭管上加金是在向上的喇叭管上加金属帽盖。河水由帽盖底部流入，带入的泥沙及属帽盖。河水由帽盖底部流入，带入的泥
47、沙及漂浮物较少；但头部高度较大，所以要求设置漂浮物较少；但头部高度较大，所以要求设置在枯水期时仍有一定水深，适用于中小型取水在枯水期时仍有一定水深，适用于中小型取水构筑物。构筑物。v 鱼形罩取水头部鱼形罩取水头部是一个两端带有圆锥头部是一个两端带有圆锥头部的圆筒，在圆筒表面和背水圆锥面上开设圆形的圆筒，在圆筒表面和背水圆锥面上开设圆形进水孔。外形趋于流线型，进水面积大，进水进水孔。外形趋于流线型，进水面积大，进水孔流速小，水流阻力小，漂浮物难于吸附在罩孔流速小，水流阻力小，漂浮物难于吸附在罩上，可减轻水草堵塞，适宜于水泵直接从河中上，可减轻水草堵塞，适宜于水泵直接从河中取水时采用。取水时采用。
48、83蘑菇形、鱼形罩取水头部蘑菇形、鱼形罩取水头部84第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v 箱式取水头部箱式取水头部由周边开设进水孔的钢筋混由周边开设进水孔的钢筋混凝土箱和设在箱内的喇叭管组成。由于进水孔凝土箱和设在箱内的喇叭管组成。由于进水孔总面积较大，能减少冰凌和泥沙进入量。适宜总面积较大，能减少冰凌和泥沙进入量。适宜在冬季冰凌较多或含沙量不大，水深较小的河在冬季冰凌较多或含沙量不大，水深较小的河流上采用。中小型取水工程中用得较多。流上采用。中小型取水工程中用得较多。v 斜板取水头部斜板取水头部在取水头部安设斜板，河水在取水头部安设斜板，河水经过斜板时，粗颗粒泥沙沉淀在斜板上，沿斜经过斜
49、板时，粗颗粒泥沙沉淀在斜板上，沿斜板滑落至河底，除沙效果好，适用于粗颗粒泥板滑落至河底，除沙效果好，适用于粗颗粒泥沙较多的河流。但要求河流具有足够的水深和沙较多的河流。但要求河流具有足够的水深和流速。流速。85箱式、斜板式取水头部箱式、斜板式取水头部86第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v 桥墩式取水头部桥墩式取水头部有淹没式与半淹没式两种，有淹没式与半淹没式两种，使用于中小型的取水构筑物和水深较小、船只通使用于中小型的取水构筑物和水深较小、船只通航不频繁的河道。因取水头部的基础深入河床，航不频繁的河道。因取水头部的基础深入河床，产生局部冲刷，使泥沙不易淤积，单对周围的河产生局部冲刷，使泥
50、沙不易淤积，单对周围的河床必须采取防护措施。长轴方向尽量与洪水期水床必须采取防护措施。长轴方向尽量与洪水期水流方向一致。流方向一致。v 桩架式取水头部桩架式取水头部是用钢筋混凝土或木桩打入是用钢筋混凝土或木桩打入河底，支承取水头部和管道。桩架四周设置格栅。河底，支承取水头部和管道。桩架四周设置格栅。适用于流速较小、水位变化不大、有足够水深、适用于流速较小、水位变化不大、有足够水深、河床可打桩且无流冰的河道。河床可打桩且无流冰的河道。87框架式、活动式取水头部框架式、活动式取水头部88第二节第二节 地表取水工程地表取水工程v 活动式取水头部由浮筒、取水头部和胶管组活动式取水头部由浮筒、取水头部和
