1、第一篇 取水工程 第一章 取水工程概述第二章 地下水取水构筑物第三章 地表水取水构筑物 第一章 取水工程概述 第一节 水资源概述及取水工程任务 第二节 给水水源第一节 水资源概述及取水工程任务一、水资源概念及我国水资源概况 1.水资源概念 1）广义概念：海洋、地下水、冰川、湖泊、土壤水、河川径流、大气水等自然界存在的各种水体。2）狭义概念：指上述广义水资源范围内可以得到恢复更新的那一部分淡水。3）工程概念：指上述狭义水资源范围内可以得到恢复更新的淡水资源中，在一定的技术条件下，可以为人们所用 的那一部分水及少量被用于冷却的海水。2.我国水资源概况 1）人均淡水资源贫乏：人均占有量不到世界人均占
2、有量的四分之一。2）水资源时空分布不均匀：东南多，西北少年；年内差别大。3）水源污染相当严重：90以上城市水源受到污染。二、取水工程任务 从水源取水，并送至水厂或用户。包括给水水源的选择和取水构筑物的建设两个方面 第二节 给水水源一、给水水源分类及其特点 1.给水水源分类：给水水源可分为地表水和地下水：地下水：潜水（无压地下水），自流水（承压地下水）和泉水。地表水：江河、湖泊、水库、山区浅水河流和海水。2.给水水源的特点：地下水：水质清澈、变幅不大，相对地表水不易被污染；矿化度和硬度较大；取水构筑物构造简单，处理设施简单，费用低，便于靠近用户设置及卫生防护，同时便于维护及运行管理。地表水：水质
3、具有季节性，河水浊度高，汛期含砂量大，色度高，有机物和细菌的含量高且易被污染；水温随季节变化幅度较大；矿化度和硬度较地下水小；取水构筑物构造复杂，处理设施占地大，费用高，维护管理较地下水复杂。二、给水水源选择及水源的合理利用 1.给水水源选择的一般原则 1）水源水量充沛可靠，便于防护；2）原水水质符合要求；3）符合要求的地下水，应优先作为饮用水水源；4）与农业、水利综合利用；5）取水、输水、净水设施安全经济和维护方便；6）具有施工条件。2.水源的合理利用 1）工业用水宜采用地表水水源，饮用水宜采用地下水水源；2）利用经处理后的污水灌溉农田；3）提高工业用水重复利用率；4）利用海水作为某些工业的
4、给水水源；5）人工回灌地下水以保持开采量与补充量平衡；6）采用“蓄淡避咸”的措施充分利用潮汐河流洪水期的水资源。三、给水水源的保护 1.保护给水水源的一般措施 1）配合有关部门制定水资源开发利用规划；2）加强水资源利用管理；3）进行流域内的水土保持工作；4）防止水源水质污染。2.给水水源卫生防护 1）地表水水源卫生防护 2）地下水水源卫生防护 第二章 地下水取水构筑物 第一节 地下水源概述 第二节 地下水取水构筑物的类型及适用条件第一节 地下水源概述一、地下岩层的构造 透水层（含水层）：卵石层、砂层和石灰岩等透水性较好的土层和岩层。不透水层（隔水层）：黏土和花岗岩等透水性差甚至不透水的土层和岩
5、层。地层由透水层和不透水层彼此相间构成。二、地下水的种类 潜水：埋藏在地面下第一个隔水层上的水叫潜水，主要靠雨水和河流等地表水下渗补给。自流水：两个不透水层间的水叫层间水；若层间水有压力，则为承压含水层，打井时，若承压含水层中的水喷出地面，叫自流水。泉水：在适当的地形下，在某一出口处涌出的地下水叫泉水。三、地下径流 地下水在松散岩层中的流动称为地下径流。形成地下径流需具备岩层透水性和水位差两个条件。地下径流的 流速取决于地层渗透系数和水位差的大小，地下径流的流速可分为稳定流和非稳定流、平面流和空间流、层流、紊流和混合流等多种状况。第二节 地下水取水构筑物的类型及适用条件一、地下水取水构筑物的类
6、型 地下水取水构筑物的型式有管井、大口井、渗渠、辐射井、复合井等。其中最基本的型式为管井、大口井和渗渠。1.管井 管井是井壁和含水层中进水部分均为管状结构的取水构筑物。管井一般由井室、井壁管、过滤器和沉淀管组成，可分为完整井和非完整井。2.大口井 大口井是井径较大、垂直建造的地下水取水构筑物。大口井一般由井筒、有透水孔的井壁和井底反滤层组成，也可分为完整井和非完整井。3.渗渠 渗渠是将集水管（渠）水平铺设在含水层中的取水构筑物。渗渠一般由水平集水管、集水井、检查井和泵站组成。可分为完整井和非完整井。二、地下水取水构筑物的适用条件 1.管井 1）适用于含水层厚度大于5米，其底板埋藏深度大于15米
7、；2）在深井泵性能允许的状况下，不受地下水埋深限制；3）适用于任何砂层、卵石层、砾石层、构造裂隙、溶岩裂隙等含水层，应用范围最为广泛。2.大口井 1）适用于含水层厚度515米，地下水埋深在10米以内；2）适用于任何砂、卵石、砾石层，但渗透系数最好大于20m/d；3）含水层厚度大于10m时应做成非完整井，非完整井由井壁和井底同时进水，不易堵塞，应尽可能采用；4）在水量丰富、含水层较深时，宜增加穿孔辐射管做成辐射井；5）比较适合中小城镇、铁路及农村的地下水取水构筑物。3.渗渠 1）适用于含水层厚度小于5m，地下水深度小于2m时，渠底埋深小于6m；2）适用于中砂、粗砂、砾石或卵石层；3）最适宜于开采
8、河床渗透水。第三章 地表水取水构筑物 第一节 江河水水源特征与取水构筑物的关系 第二节 江河取水构筑物位置的选择 第三节 江河固定式取水构筑物 第四节 江河移动式取水构筑物 第五节 湖泊和水库取水构筑物 第六节 山溪浅水河流取水构筑物 第七节 海水取水构筑物 第一节 江河水水源特征与取水构筑物的关系一、江河水水源特征 1.江河的径流特征 江河的水位、流量、流速等是江河径流的重要特征。2.泥沙运动 江河中的泥沙的运动状态分为推移质泥沙和悬移质泥沙。推移质泥沙：在水流的作用下，沿河底滚动、滑动或跳跃前进的泥沙。悬移质泥沙：悬浮在水中，随水流前进的泥沙。3.河床演变 河床演变是指由于冲刷或淤积导致河
9、床纵横剖面上的形态变化。它是水流与河床作用的结果，河床影响水流条件，水流促进河床的变化。二、江河取水构筑物的类型 江河取水构筑物的类型有固定式取水构筑物、移动式取水构筑物和山溪浅水河流取水构筑物。将在后面分别介绍。第二节 江河取水构筑物位置的选择基本要求：1.设在水质较好的地点；2.靠近主流，有足够的水深，有稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件；3.尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、支流和咸潮等影响；4.靠近主要用水地区；5.不妨碍航运和排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求；6.注意避开河流上的人工构筑物或天然障碍物。第三节 江河固定式取水构筑物 江河固定式取水构筑物主要分为岸边式和河床式
10、两种，另外还有斗槽式。一、岸边式取水构筑物 直接从江河岸边取水的构筑物，称为岸边式取水构筑物。适用于大、中、小型取水量。宜建在江河岸边较陡、主流近岸、低水位时人有足够的水深，水质和地质条件较好，水位变化幅度不大的情况，但水下施工工程量较大，且须在枯水期或冰冻期施工完毕。1.基本型式 按进水间与泵房的关系分成合建式和分建式。1）合建式岸边取水构筑物 进水间与泵房合建在一起。优点是：取水量大、供水安全性高、布置紧凑、占地面积小、水泵吸水管路短、运行管理方便。缺点是：土建结构复杂，施工较困难。设备安装及施工要求高。适用于岸边地质条件较好且有足够水深的地段。由进水间与泵房的基础的标高的不同，布置形式有
11、阶梯式布置和非阶梯式布置。2）分建式岸边取水构筑物 进水间与泵房分在两处建立的取水构筑物。优点是：土建结构简单，施工较容易。缺点是：操作管理不方便，吸水管管路较长，增加了水头损失，运行安全性不如合建式。适用于岸边地质条件较差的情况。2.岸边式取水构筑物的构造 岸边式取水构筑物主要有进水间和泵房组成，进水间由纵向隔墙分成进水室和吸水室，进水室外壁设置进水孔，在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物。在进水室与吸水室中的隔墙上设有平板式或旋转式格网，用以拦截水中较细小的漂浮物。二、河床式取水构筑物 直接从江河岸边取水，设置取水头部的取水构筑物。当河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流离岸较远，岸边水
12、深不够或水质不好，而河中又具有足够的水深或较好水质时，适宜采用河床式取水构筑物。1.基本型式 按照进水管形式的不同，分为自流管取水、虹吸管取水、水泵直接取水及桥墩式取水等取水方式。2.河床式取水构筑物的构造 河床式取水构筑物是由取水头部、进水管、集水井和泵房组成。三、斗槽式取水构筑物 在岸边式或河床式取水构筑物之前设置“斗槽”进水，称为斗槽式取水构筑物。适宜在河流含沙量大，冰絮较严重，取水量较大，地形条件适合时采用。第四节 江河移动式取水构筑物 在水源水位变幅大，供水要求急和取水量不大时，可考虑采用移动式取水构筑物。可分为浮船式取水构筑物和缆车式取水构筑物。一、浮船式取水构筑物 具有投资少、建
13、设快、易于施工、有较大的适应性与灵活性、能经常取得含沙量较少的表层水等优点。缺点是操作管理麻烦，安全可靠性较差。二、缆车式取水构筑物 缆车式取水构筑物由泵车、坡道或斜桥、输水管和牵引设备等部分组成。其优点与浮船式取水构筑物基本相同，缆车移动壁浮船方便，受风浪影响小。但水下工程量和基建投资比浮船取水的大，宜在水位变幅较大，涨落速度不大，无冰凌和漂浮物较少的河流上采用。第五节 湖泊和水库取水构筑物 直接从湖泊、水库取水的构筑物，称为湖泊、水库取水构筑物。湖泊、水库的补水主要来自与湖水、地下水及降雨，其水质、水位的变化与补给水的水质有关。湖泊、水库取水的构筑物在位置的选择上同样要求取水安全可靠，水质
14、良好。湖泊、水库取水构筑物的类型有：隧洞式取水和引水明渠取水、分层取水的取水构筑物、自流管式取水构筑物第六节 山溪浅水河流取水构筑物 山溪河流水量、水位、水质的变化幅度大，；河床常为砂、卵石或岩石组成；北方某些河流冬季潜冰期较长。根据其取水的特点主要有低坝式取水构筑物及底栏栅取水构筑物两种。低坝式取水构筑物是在河流上修筑低坝来抬高水位和拦截足够的水量。适用于推移质不多的山区潜水河流。又可分为固定式低坝取水和活动式低坝取水。底栏栅取水构筑物是通过坝顶带栏栅的引水廊道取水。适宜在水浅、大粒径推移质较多的山区河流，取水量较大时采用。底栏栅取水构筑物由拦河低坝、底栏栅、引水廊道、沉砂池、取水泵站等组成。第七节 海水取水构筑物 海水的主要特点是具有腐蚀性、海洋生物大量繁殖、潮汐河波浪的袭击及泥砂淤积。设置海水取水构筑物时，应根据其特点采取相应的措施。海水取水构筑物的主要型式有：引水渠或自流管取水、岸边式取水、潮汐式取水。
