水資源開發(fā)工程專業(yè)培訓(xùn)講義

1、1.水資源開發(fā)工程的任務(wù)是按一定可靠度要求從水源取水并將其送至給水處理廠或用戶。2.我國研究歷史：1遠(yuǎn)古人類逐水而居，主要利用地表水與泉水作為供水水源；2鑿井取水：伯益作井3戰(zhàn)國時期魏國：西門豹治鄴 引漳十二渠4秦朝：李冰父子 四川都江堰5現(xiàn)代：水利樞紐：三門峽、葛洲壩、三峽水資源開發(fā)工程都江堰北京的水瓶子密云水庫葛洲壩水利樞紐三峽水利工程水資源開發(fā)利用方式的開展變化：1單一水源多水源2技術(shù)：簡易復(fù)雜3消耗：低廉昂貴4改造自然的程度：輕重5伴隨的環(huán)境、地質(zhì)和社會問題：越來越多。水資源開發(fā)工程一、地表水利用工程分類及適用條件：1.河岸引水工程：無壩引水、有壩引水適用條件：引水量相對較小，河流水位

2、和流量在年際與年內(nèi)變幅不大。無壩引水：適用情況：小城鎮(zhèn)供水或農(nóng)業(yè)灌溉用水。優(yōu)點：利用地勢，通過進(jìn)水閘自流引水。缺點：引水口一般距離引水地點較遠(yuǎn)，引水渠通常會遇到難工險段。主要工程：1進(jìn)水閘：自流引水。作用是控制入渠流量。2沖沙閘：沖走淤積在進(jìn)水閘前的泥沙3導(dǎo)流堤：導(dǎo)流引水、防沙?？菟诳梢越財嗪恿?，保證引水。地表水利用工程2.蓄水工程水庫工程適用條件：河流水位和流量在年際與年內(nèi)變化幅度很大。3.輸水工程：輸水渠道和輸水管道工程適用情況：用水點和水源之間存在一定距離。水源集中而用水分散。4.揚水工程：取水泵站工程適用情況：水源從高程較低的地點輸送到高程較高的地點。取水泵站工程：地表水取水構(gòu)筑物

3、地表水取水構(gòu)筑物按構(gòu)造型式可分為固定式取水構(gòu)筑物、活動式取水構(gòu)筑物和山區(qū)淺水河流取水構(gòu)筑物三大類。構(gòu)造型式取水點的位置結(jié)構(gòu)類型進(jìn)水管的型式取水泵型及泵房斗槽的類型坡道種類接頭連接二、地表水取水位置的選擇一影響地表水取水的主要因素：1 取水河段的徑流特征2 河流的泥沙運動及河床演變 取水河段的徑流特征值水位、流量、流速等是確定取水構(gòu)筑物設(shè)置位置、構(gòu)筑物型式及結(jié)構(gòu)尺寸的主要依據(jù)。了解取水河段泥沙運動狀態(tài)和分布規(guī)律可以防止泥沙、漂浮物等對取水構(gòu)筑物及管道造成淤積和危害，或河道變遷造成取水脫流，甚至導(dǎo)致取水工程報廢。3 河床與岸坡的巖性和穩(wěn)定性 河床與岸坡穩(wěn)定性對取水構(gòu)筑物的位置選擇有重要的影響。堅硬

4、的巖石河床不易被沖刷，不穩(wěn)定的河段，一方面河流水力沖刷會引起河岸崩塌，導(dǎo)致取水構(gòu)筑物傾覆和沿岸滑坡，另一方面，還可能出現(xiàn)河道淤塞、堵塞取水口等現(xiàn)象。 取水構(gòu)筑物的位置應(yīng)選在河岸穩(wěn)定、巖石露頭、未風(fēng)化的基巖上或地質(zhì)條件較好的河床處。4 河流的冰凍情況5 河道中水工構(gòu)筑物及天然障礙物二地表水取水位置的選擇： 1取水點應(yīng)設(shè)在具有穩(wěn)定河床、靠近主流和有足夠水深的地段不同類型河段適宜的取水位置如下： 順直河段 取水點應(yīng)選在主流靠近岸邊、河床穩(wěn)定、水深較大、流速較快的地段，通常也就是河流較窄處。 彎曲河段 凹岸泥沙不易淤積，水質(zhì)較好，且主流靠近河岸，是較好的取水地段。 取水點應(yīng)避開凹岸主流的頂沖點，在頂沖

5、點下游15-20m。 游蕩型河段結(jié)合河床、地形、地質(zhì)特點，將取水口布置在主流線密集的河段上。必要時需進(jìn)行河道整治以保證取水河段的穩(wěn)定性。 有邊灘、沙洲的河段一般應(yīng)將取水點設(shè)在上游距沙洲500m以上遠(yuǎn)處。 有支流匯入的順直河段取水口應(yīng)離開支流入口處上下游有足夠的距離，一般取水口多設(shè)在匯入口干流的上游河段上二地表水取水位置的選擇：2取水點應(yīng)盡量設(shè)在水質(zhì)較好的地段 供生活用水的取水構(gòu)筑物應(yīng)設(shè)在城市和工業(yè)企業(yè)的上游，距離污水排放口上游100m以遠(yuǎn)，并應(yīng)建立衛(wèi)生防護(hù)地帶。 取水點應(yīng)避開河流中的回流區(qū)和死水區(qū)，以減少水中泥沙、漂浮物進(jìn)入和堵塞取水口。 在沿海地區(qū)受潮汐影響的河流上設(shè)置取水構(gòu)筑物時，應(yīng)考慮到

6、海水對河水水質(zhì)的影響。二地表水取水位置的選擇：3取水點應(yīng)設(shè)在具有穩(wěn)定的河床及岸邊，有良好的工程地質(zhì)條件的地 段，并有較好的地形及施工條件4取水點應(yīng)盡量靠近主要用水區(qū)5取水點應(yīng)避開人工構(gòu)筑物和天然障礙物的影響6取水點應(yīng)盡可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影響7取水點的位置應(yīng)與河流的綜合利用相適應(yīng)，不阻礙航運和排洪，并符 合河 道、湖泊、水庫整治規(guī)劃的要求；8供生活飲用水的地表水取水構(gòu)筑物的位置，應(yīng)位于城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)上 游的清潔河段。取水建筑物的類型一固定式取水建筑物 是各種類型的地表水取水構(gòu)筑物中應(yīng)用廣泛的一種。 分類：岸邊式，河床式、斗槽式。主要缺點：當(dāng)河水水位變化較大時，構(gòu)筑物的

7、高度需相應(yīng)地增加，因而工程投資較高，水下工程量較大，施工期長，擴建困難。二活動式取水建筑物 在水流不穩(wěn)定，河勢復(fù)雜的河流上取水，修建固定式取水建筑物往往需要進(jìn)行耗資巨大的河道整治工程，修建取水口會影響航運等。因此，在此條件下修建活動式取水建筑物。取水建筑物 直接從江河岸邊渠水的構(gòu)筑物。由進(jìn)水間和泵房組成。適于江河岸邊較陡，主流近岸，有足夠水深，水質(zhì)和地質(zhì)條件好，水位變幅不大。按照集水井與泵房是否合建，分為合建和分建式。 合建式岸邊取水構(gòu)筑物將集水井和泵房合建在一起。其特點是布置緊湊，總建筑面積小，吸水管路短，運行平安，維護(hù)方便；但土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工較困難。適用于河岸坡度較陡、岸邊水流較深且地質(zhì)

8、條件較好、水位變幅和流速較大的河流。在取水量大、平安性要求較高時，多采用此種型式。 當(dāng)河岸處地質(zhì)條件較差，以及集水井與泵房不宜合建，宜采用分建式岸邊取水構(gòu)筑物，由于將集水井和泵房分開建造，泵房可離開岸邊，建于地質(zhì)條件較好處，因此可使土建結(jié)構(gòu)簡單，易于施工；但吸水管較長，增加了水頭損失，維護(hù)管理不太方便，運行平安性較差。岸邊式取水構(gòu)筑物集水井：是取水設(shè)施，一般由進(jìn)水間、格網(wǎng)和吸水間三局部組成，頂部設(shè)操作平臺，安裝格柵、格網(wǎng)、閘門等設(shè)備的起吊裝置。進(jìn)水間前壁設(shè)有進(jìn)水孔，孔上設(shè)有格柵及閘門槽，格柵用來攔截水中粗大的漂浮物及魚類等。進(jìn)水間和吸水間用縱向隔墻分開，在分隔墻上可以設(shè)置平板格網(wǎng)，用以攔截水中

9、細(xì)小的漂浮物。當(dāng)采用旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)時，應(yīng)在進(jìn)水間和吸水間之間設(shè)置格網(wǎng)室。水流經(jīng)過裝有格柵的進(jìn)水孔進(jìn)入集水井的進(jìn)水間，再經(jīng)過格網(wǎng)進(jìn)入吸水間，然后由水泵抽走。岸邊式取水構(gòu)筑物 在河心設(shè)置進(jìn)水孔，從河心取水的構(gòu)筑物。 適于河床穩(wěn)定，河岸較平坦，枯水期主流離岸較遠(yuǎn)，岸邊水深不夠或水質(zhì)不好，而河中又具有足夠水深或較好水質(zhì)。 河床式取水構(gòu)筑物，其取水設(shè)施包括取水頭部、進(jìn)水管和集水井和泵房。 河水經(jīng)取水頭部上帶有格柵的進(jìn)水孔，沿進(jìn)水管流入集水井的進(jìn)水間，然后經(jīng)格網(wǎng)進(jìn)入集水井的吸水間，最后由水泵抽走。河床式取水構(gòu)筑物河床式取水建筑物 1、取水頭部 2、進(jìn)水管 3、集水井 4、泵房 a為合建式 b為分建式。高位進(jìn)水孔

10、優(yōu)點：1靠重力自流，工作可靠，2比單用自流管進(jìn)水平安、可靠，可分層取水缺點：敷設(shè)自流管土方量大適用條件：河灘寬、河岸高、自流管埋深大或河岸為堅硬巖石及管道需穿越防洪堤。優(yōu)點：1減少水下施工量和土方量2工期縮短，節(jié)約投資缺點1虹吸管必需嚴(yán)密 2需真空管路系統(tǒng) 3啟動時間長運行不方便適用條件：取水量小、河中漂浮物少、水位變幅不大優(yōu)點：泵房埋深小不設(shè)集水井，施工簡單造價低。缺點：施工質(zhì)量高、不能漏氣泥沙粒徑大時磨損水泵快漂浮物易堵塞取水頭部和水泵適用條件：取水量大、岸坡較緩、岸邊不易建泵房、河道含沙量高，水位變幅大，河床地質(zhì)條件較好。、水位變幅不大缺點：根底埋設(shè)較深，施工復(fù)雜，造價高，維護(hù)管理不便，

11、影響航運。斗槽的類型按其水流補給的方向可分為順流式斗槽、逆流式斗槽、側(cè)壩進(jìn)水逆流式斗槽和雙向式斗槽，見圖612。1順流式斗槽：斗槽中水流方向與河流流向根本一致。順流式斗槽適用于含沙量較高但冰凌不嚴(yán)重的河流。2逆流式斗槽：逆流式斗槽中水流方向與河流流向相反。適用于冰凌情況嚴(yán)重、含沙量較少的河流。3側(cè)壩進(jìn)水逆流式斗槽 ：在逆流式斗槽渠道的進(jìn)口端建兩個斜向的堤壩，伸向河心。適用于含沙量較高的河流。 (4雙向式斗槽：是順流式和逆流式的組合，兼有二者的特點，如圖612d所示。這種型式的斗槽適用于冰凌嚴(yán)重且泥沙含量高的河流。3.斗槽的型式斗槽式取水建筑物在固定式取水構(gòu)筑物中，一般包括集水井和泵房、取水頭部

12、和進(jìn)水管等。1集水井1集水井平臺：應(yīng)設(shè)置便于操作的閘閥啟閉設(shè)備和格柵、格網(wǎng)起吊設(shè)備；必要時還應(yīng)設(shè)去除泥沙的設(shè)施。2進(jìn)水間：通常用隔墻分成可獨立工作的假設(shè)干分格，不少于兩格。3進(jìn)水孔：取水構(gòu)筑物的進(jìn)水孔應(yīng)設(shè)置格柵，柵條間凈距應(yīng)根據(jù)取水量大小、冰絮和漂浮物等情況確定。2取水泵房 又稱一級泵房，常常建得較深，以保證枯水位時水泵能吸水，而洪水位時不被淹沒。泵房內(nèi)除水泵機組外，還有變配電、控制、采暖通風(fēng)、起重、排水等附屬設(shè)備，泵房平面有圓形、矩形、橢圓形等。3取水頭部和進(jìn)水管 管式取水頭部 管式取水頭部是一個設(shè)有格柵的金屬喇叭管，安裝在虹吸管、自流管或水泵吸水管上。 蘑菇式取水頭部 蘑菇式取水頭部是一個垂直向上的喇叭管，上面加一金屬帽蓋。 魚形罩式取水頭部 魚形罩式取水頭部是由鋼板卷焊、兩端帶有圓錐體的圓筒，圓筒外表和背水的圓錐體外表上開設(shè)圓形進(jìn)水孔。 箱式取水頭部 由鋼筋混凝土箱和設(shè)在箱內(nèi)的金屬管組成，箱的側(cè)面或頂部開設(shè)進(jìn)水口，進(jìn)水口上設(shè)格柵。 活動式取水頭部 4進(jìn)水管進(jìn)水管有自流管和虹吸管兩種。(1) 自流管 自流管一般采用鋼管、鑄鐵管或鋼筋混凝土管。自流管管頂應(yīng)在河床沖刷深度以下0.250.3m，不易