地表水取水構筑物

會計學1地表水取水構筑物2023/1/18概述按水源種類：河流取水構筑物湖泊取水構筑物水庫取水構筑物海水取水構筑物按取水構筑物的構造形式：固定式取水構筑物：岸邊式、河床式、斗槽式；活動式取水構筑物：浮船式、纜車式。在山區(qū)河流上，低壩式和低欄柵式取水構筑物。地表水取水構筑物的類型第1頁/共121頁2023/1/1813.1江河特征與取水構筑物的關系第2頁/共121頁2023/1/1813.1.1江河的徑流特征江河徑流特征主要是指水位、流量和流速等因素的變化特征。水位資料：河段歷年最高水位和最低水位、逐月平均水位和常年水位；流量資料：河段歷年最大流量和最小流量；流速資料：河段取水點歷年的最大流速、最小流速速、平均流速。設計取水構筑物時應收集的有關資料江河徑流特征第3頁/共121頁2023/1/1813.1.1江河的徑流特征地表水取水構筑物的設計最高水位的設計頻率，一般按百年一遇(即1％)確定。設計枯水位和設計枯水流量的保證率，應根據水源情況和供水重要性選定。當地表水作為城鎮(zhèn)供水水源時，其設計枯水位和設計枯水流量的保證率，一般可采用90％~97％。當地表水作為工業(yè)企業(yè)供水水源時，其設計枯水流量的保證率應技行有關部門的規(guī)定選取。確定設計水位和水量的原則第4頁/共121頁2023/1/18有實測資料時水位與流量的推求當取水構筑物附近有實測水位和流量資料時，一般采用頻率分析法計算洪、枯水位或流量。缺乏資料時水位與流量的推求借助于有較長資料的水文站作為“參證站”，把選定為頻率計算的水文站作為“設計站”，建立兩站的相關關系，從而可以把設計站的資料系列延長。這種相關分析法，可以采用相關圖解法或相關計算。無資料時水位與流量的推求設計水位和設計流量可通過上游或下游的參證站間接推求。目前常用的方法有：移用參證站的計算成果的水文比擬法和地理插值法。13.1.1江河的徑流特征設計水位和設計流量的推求第5頁/共121頁2023/1/1813.1.2泥沙運動與河床演變對取水構筑物的影響泥沙運動在水流的作用下，沿河床滾動、滑動或跳躍前進的泥沙稱為推移質(又稱底沙)；這類泥沙一般粒徑較粗，通常占江河總挾沙量的5%~10%。推移質懸浮在水中，隨水流前進的泥沙稱為懸移質(也稱懸沙)。這類泥沙一般顆粒較細。在沖積平原河流中約占總挾沙量的90%~95%。懸移質兩類泥沙既有區(qū)別又有聯(lián)系。同一組成泥沙,在較緩水流作用下,表現(xiàn)為推移質;在較強水流作用下,表現(xiàn)為懸移質。第6頁/共121頁2023/1/1813.1.2泥沙運動與河床演變對取水構筑物的影響起動流速：在一定的水流作用下，靜止的泥沙由靜止狀態(tài)轉變?yōu)檫\動狀態(tài)這時的水流速度稱為起動流速。止動流速：當河水流速逐漸減小泥沙靜止下來的數值稱為泥沙的止動流速。泥沙的止動流速為起動流速0.71。在用自流管或虹吸管取水時，為避免水中的泥沙在管中沉積，設計流速應不低于不淤流速。不同顆粒的不淤流速可以參照其相應顆粒的止動流速。推移質運動第7頁/共121頁2023/1/18懸移質在水中一方面受重力作用而下沉，另一方面受水流垂直向上的紊動作用而上浮，兩者共同作用使懸移質在水中浮游前進。單個沙粒的運動軌跡很不規(guī)則，時而接近水面，時而接近河底。含沙量：單位體積河水內挾帶泥沙的重量，以kg/m3表示。江河橫斷面上各點的水流脈動強度不同，含沙量的分布亦不均勻：越靠近河床含沙量越大，泥沙粒徑較粗；越靠近水面含沙量越小，泥沙粒徑較細；河心的含沙量高于兩側。懸移質運動13.1.2泥沙運動與河床演變對取水構筑物的影響第8頁/共121頁2023/1/18河床演變：水流與河床相互作用，使河床形態(tài)不斷發(fā)生變化的過程稱河床演變。水流與河床的相互作用通過泥沙運動體現(xiàn)。挾沙能力：水流能夠挾帶泥沙的飽和數量。水流條件改變時，挾沙能力也隨之改變。如果上游來沙量與本河段水流挾沙能力相適應，河床既不外刷，也不淤積。如果來沙量與本河段水流挾沙能力不相適應，河床將發(fā)生沖刷或淤積。河床演變13.1.2泥沙運動與河床演變對取水構筑物的影響第9頁/共121頁2023/1/18河段的來水量來水量大，河床沖刷；來水量小，河床淤積。河段的來沙量、來沙組成來沙量大、沙粒粗，河床淤積；來沙量少、沙粒細，河床沖刷。河段的水面比降水面比降小，河床淤積；水面比降增大，河床沖刷。河床地質情況疏松土質河床容易沖刷變形，堅硬巖石河床不易變形。影響河床演變的主要因素13.1.2泥沙運動與河床演變對取水構筑物的影響第10頁/共121頁2023/1/18河床單向變形：指在長時間內，河床緩慢地不間斷地沖刷或淤積，不出現(xiàn)沖淤交錯。河床往復變形：指河道周期性往復發(fā)展的演變現(xiàn)象。河床縱向變形：河床沿縱深方向的變化，表現(xiàn)為河床縱剖面上的沖淤變化。縱向變形由水流縱向輸沙不平衡所引起。縱向輸沙不平衡是由來沙量隨時間變化和沿程變化，河流比降和河谷寬度的沿線變化及攔河壩等的興建所造成。河床變形13.1.2泥沙運動與河床演變對取水構筑物的影響第11頁/共121頁2023/1/18橫向變形：河床在與水流垂直的方向上，向兩側的變化，表現(xiàn)為河岸的沖刷與淤積，使河床平面位置發(fā)生擺動。河流橫向變化是由橫向輸沙不平衡引起的。造成橫向輸沙不平衡主要是由于環(huán)流，其中最常見的是彎曲河段的橫向環(huán)流。水流繞過河道中的

各種沙灘或障礙物

時，也能形成環(huán)流。13.1.2泥沙運動與河床演變對取水構筑物的影響第12頁/共121頁2023/1/1813.1.2泥沙運動與河床演變對取水構筑物的影響江河中泥沙、漂浮物及冰凍情況對取水構筑物的影響泥沙，水草，冰塊等堵塞取水口。在設計取水構筑物時，必須了解江河的最高、最低和平均含沙量，泥沙顆粒的組成及分布規(guī)律，漂浮物的種類、數量和分布，以便采取有效的防沙防草措施。一般河水中的漂浮物，如樹枝、木塊、水草、蘆葦等以每年汛期為最多。我國北方大多數河流在冬季均有冰凍現(xiàn)象，特別是水內冰、流冰和冰壩等，對取水的安全有很大影響。第13頁/共121頁2023/1/1813.2江河取水構筑物位置的選擇第14頁/共121頁2023/1/18深入現(xiàn)場，調查研究，全面掌握河流的特性。根據取水河段的水文、地形、地質、衛(wèi)生等條件，全面分析，綜合考慮，提出幾個可能的取水位置方案。進行技術經濟比較，從中選擇最優(yōu)的方案。13.2江河取水構筑物位置的選擇江河取水構筑物位置的選擇是否恰當，直接影響取水的水質和水量、取水的安全可靠性、投資、施工、運行管理以及河流的綜合利用。正確選擇江河取水構筑物位置的方法原則第15頁/共121頁2023/1/18取水構筑物宜位于城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)上游的清潔河段，在污水排放口的上游100~150m以上，以避免污染。取水構筑物應避開河流中的回流區(qū)和死水區(qū)，以減少進水中的泥沙和漂浮物。在沿海地區(qū)應考慮到咸潮的影響，盡量避免吸入咸水。污水灌溉農田、農作物施加殺蟲劑等都可能污染水源，也應予以注意。設在水質較好地點13.2江河取水構筑物位置的選擇選擇江河取水構筑物位置的基本要求第16頁/共121頁2023/1/18在彎曲河段上，取水構筑物位置宜設在河流的凹岸。在凸岸的起點，主流尚未偏離時，也可設置取水構筑物在凸岸的起點或終點，主流雖已偏離，但離岸不遠有不淤積的深槽時，也可設置取水構筑物。在順直河段上，取水構筑物位置宜設在河床穩(wěn)定、深槽主流近岸處。通常是河流較窄、流速較大，水較深的地點，在取水構筑物處的水深一般要求不小于2.5~3.0m。具有穩(wěn)定河床和河岸，靠近主流，有足夠的水深13.2江河取水構筑物位置的選擇第17頁/共121頁2023/1/18地質條件。取水構筑物應設在地質構造穩(wěn)定、承載力高的地基上。地形條件。取水構筑物不宜設在有寬廣河漫灘的地方，以免進水管過長。施工條件。交通運輸方便，有足夠的施工場地，盡量減少土石方量和水下工程量，以節(jié)省投資，縮短工期。具有良好的地質、地形及施工條件13.2江河取水構筑物位置的選擇第18頁/共121頁2023/1/18取水構筑物位置選擇應與工業(yè)布局和城市規(guī)劃相適應，全面考慮整個給水系統(tǒng)的合理布置。在保證取水安全的前提下，取水構筑物應盡可能靠近主要用水地區(qū)，以縮短輸水管線的長度，減少輸水管的投資和輸水電費。輸水管的敷設應盡量減少穿過天然或人工障礙物?？拷饕盟貐^(qū)13.2江河取水構筑物位置的選擇第19頁/共121頁2023/1/18取水構筑物應避開橋前水流滯緩段和橋后沖刷、落淤段，一般設在橋前0.5~1.0km或橋后1.0km以外。取水構筑物與丁壩同岸時，應設在丁壩上游，與壩前淺灘起點相距一定距離處，也可設在丁壩的對岸。攔河壩上游流速減緩，泥沙易于淤積，應注意河床淤高的影響。閘壩泄洪或排沙時，下游產

生沖刷泥沙增多，取水構筑

物宜設在其影響范圍以外的

地段。注意人工構筑物或天然障礙物13.2江河取水構筑物位置的選擇第20頁/共121頁2023/1/18取水構筑物應設在水內冰較少和不受流冰沖擊的地點，不宜設在易于產生水內冰的急流、冰穴、冰洞及支流出口的下游。盡量避免將取水構筑物設在流冰易于堆積的淺灘、沙洲、回流區(qū)和橋孔的上游附近。在水內冰較多的河段，取水構筑物不宜設在冰水混雜地段，而宜設在冰水分層地段，以便從冰層下取水。避免冰凌的影響13.2江河取水構筑物位置的選擇第21頁/共121頁2023/1/18選擇取水構筑物位置時，應結合河流的綜合利用，如航運、灌溉、排洪、水力發(fā)電等，全面考慮，統(tǒng)籌安排。在通航河流上設置取水構筑物時，應不影響航船通行，必要時應按照航道部門的要求設置航標；應注意了解河流上下游近遠期內擬建的各種水工構筑物和整治規(guī)劃對取水構筑物可能產生的影響。與河流的綜合利用相適應13.2江河取水構筑物位置的選擇第22頁/共121頁2023/1/1813.3江河固定式取水構筑物第23頁/共121頁2023/1/18固定式取水構筑物與活動式取水構筑物相比具有取水可靠，維護管理簡單，適應范圍廣等優(yōu)點，但投資較大，水下工程量較大，施工期長，在水源水位變幅較大時尤其突出。概述固定式取水構筑物的特點固定式取水構筑物設計時應考慮遠期發(fā)展的需要,土建工程一般按遠期設計一次建成,水泵機組設備可分期安裝。固定式取水構筑物適用于各種取水量和各種地表水源。第24頁/共121頁2023/1/18概述斗槽式取水構筑物固定式取水構筑物類型岸邊式取水構筑物河床式取水構筑物直接從江河岸邊取水的構筑物。適用于岸邊較陡,主流近岸,岸邊有足夠水深,水質和地質條件較好,水位變幅不大的情況。與岸邊式基本相同，但進水管伸入江河中。當河床穩(wěn)定，河岸較平坦，枯水期主流遠離岸邊，岸邊水深不夠或水質不好，而河中心具有足夠的水深或水質較好。在岸邊式或河床式取水構筑物之前，在河流岸邊用堤壩圍成或在岸內開挖形成進水斗槽。適用于取水量大、河流含沙量高、漂浮物較多、冰絮較嚴重且有適合地形的情況。第25頁/共121頁2023/1/18直接從江河岸邊取水的構筑物稱為岸邊式取水構筑物。岸邊式取水構筑物由進水間和泵房兩部分組成。岸邊式取水構筑物適用于岸邊較陡，主流近岸，岸邊有足夠水深，水質和地質條件較好，水位變幅不大的情況。按照進水間與泵房的合建與分建，岸邊式取水構筑物的基本型式可分為合建式和分建式。岸邊式取水構筑物13.3.1岸邊式取水構筑物第26頁/共121頁2023/1/18進水間與泵房合建在岸邊，水經進水孔進入進水室，再經格網進入吸水室，然后由水泵抽送至水廠或用戶。進水孔上的格柵用以攔截水中粗大的漂浮物。進水間中的格網用以攔截水中細小的漂浮物。13.3.1岸邊式取水構筑物合建式岸邊取水構筑物基本形式合建式的優(yōu)點是布置緊湊，占地面積小，水泵吸水管路短，運行管理方便。但土建結構復雜，施工較困難。第27頁/共121頁2023/1/181-進水間；2-進水室；3-吸水室；4-進水孔；

5-格柵；6-網格；

7-泵房；8-閥門井地基條件好，進水間和泵房的基礎建在不同標高上?？梢岳盟梦叨纫詼p小泵房深度，有利于施工和降低造價，但啟動時需要抽真空。地基條件差，水泵要求自灌式啟動時，進水間和泵房的基礎建在相同標高上。供水安全性高,但泵房較深,土建費用增加,通風及防潮條件差。13.3.1岸邊式取水構筑物第28頁/共121頁2023/1/181-進水間；2–泵房；3-立式泵；4-立式電動機13.3.1岸邊式取水構筑物潛水泵取水。在水位變化較大的河流上，水中漂浮物不多，取水量不大時采用。潛水泵和潛水電機可以設在岸邊進水間內，當岸坡地質條件好時亦可設在岸邊斜坡上。這種取水方式結構簡單，造價低。但水泵電機淹沒在水下，故檢修較困難。立式泵或軸流泵取水。將電機設在泵房上層,泵房面積小,泵房深度較低,泵房造價低,操作方便,通風條件較好。但安裝較困難，檢修不方便。第29頁/共121頁2023/1/1813.3.1岸邊式取水構筑物分建式岸邊取水構筑物基本形式1-進水間；2-引橋；3-泵房當岸邊地質條件較差，進水間不宜與泵房合建時，或者分建對結構和施工有利時，宜采用分建式。分建式進水間設于岸邊，泵房建于岸內地質條件較好的地點，但不宜距進水間太遠，以免吸水管過長。分建式土建結構簡單，施工較容易，但操作管理不便，吸水管路較長，增加了水頭損失，運行安全性不如合建式。第30頁/共121頁2023/1/18進水間由進水室和吸水室兩部分組成，可與泵房分建或合建。分建時平面形狀有圓形、矩形、橢圓形等。圓形結構：性能較好，水流阻力較小，便于沉井施工，但不便于布置設備。深度較大時宜采用圓形。矩形則相反。進水間深度不大，用大開槽施工時可采用矩形。橢圓形兼有兩者優(yōu)點，可用于大型取水。岸邊式取水構筑物的構造和計算進水間13.3.1岸邊式取水構筑物第31頁/共121頁2023/1/1813.3.1岸邊式取水構筑物進水間由縱向隔墻分為進水室和吸水室。在進水室和吸水室之間設有平板格網或旋轉格網。進水室外壁上開有進水孔。進水孔一般為矩形?？讉仍O有格柵。吸水室用于安裝水泵吸水管。進水間常用橫向隔墻分成幾個能獨立工作的分格。岸邊分建式進水間的構造進水間進水孔第32頁/共121頁2023/1/18進水孔布置：河流水位變幅在6m以上時，一般設置兩層進水孔。進水孔的高寬比：宜盡量配合格柵和閘門的標準尺寸。進水間上部的操作平臺設有格柵、格網、閘門等設備的起吊裝置和沖洗系統(tǒng)。進水間通常用橫向隔墻分成幾個能獨立工作的分格。當分格數較少時，設連通管互相連通。分格數一般不少于兩格。大型取水工程最好一臺泵一個分格。

吸水室用于安裝水泵吸水管，其設計要求與泵房吸水井基本相同。吸水室的平面尺寸按水泵吸水管的直徑、數量和布置要求確定。13.3.1岸邊式取水構筑物第33頁/共121頁2023/1/18合建式進水間為非淹沒式，分建式進水間既可是非淹沒式，也可是半淹沒式。非淹沒式進水間的操作平臺在設計洪水位時仍露出水面，操作管理方便。半淹沒式進水間的操作平臺當水位超過設計水位時被淹沒。淹沒期間格網無法清洗，積泥無法排除，只適用于高水位歷時不長，泥沙及漂浮物不多的情況，投資較省。13.3.1岸邊式取水構筑物第34頁/共121頁2023/1/18格柵設于進水口(或取水頭部)的進水孔上，以攔截水中粗大的漂浮物及魚類。格柵由金屬框架和柵條組成。柵條斷面有矩形、圓形。柵條厚度或直徑一般采用10mm；凈距通常采用30～120mm。柵條可以直接固定在進水孔上，也可放在進水孔外側的導槽中，清洗和檢修時便于拆卸。格柵面積進水間附屬設備13.3.1岸邊式取水構筑物格柵第35頁/共121頁2023/1/18格網設在進水間內，用以攔截水中細小的漂浮物。格網分為旋轉格網和平板格網兩種。平板格網構造簡單，所占位置小，可減小進水間尺寸；但沖洗麻煩，網眼不能太小，因而不能攔截較細小漂浮物，適用于中小取水量、漂浮物不多的情況。旋轉格網構造復雜，所占面積大，但沖洗方便，攔污效果好，適用于水中漂浮物較多，取水量較大的取水構筑物。13.3.1岸邊式取水構筑物格網第36頁/共121頁2023/1/18平板格網由槽鋼或角鋼框架及金屬網構成。金屬格網一般設一層,面積較大時設兩層(工作網和支撐網)。金屬網由銅絲、鍍鋅鋼絲或不銹鋼絲等耐腐蝕材料制成。平板格網放置在槽鋼或鋼軌制成的導槽或導軌內。格網沖洗：先用起吊設備放下備用網,然后提起工作網至操作平臺,用196~490kPa的高壓水通過穿孔管或噴嘴進行沖洗?？捎蓸顺呋蛩焕^電器測量格網兩側水位差，據信號及時沖洗格網。13.3.1岸邊式取水構筑物平板格網面積平板格網第37頁/共121頁2023/1/1813.3.1岸邊式取水構筑物布置方式有直流進水、網外進水和網內進水三種。水力條件好，水流分配均勻；水經過兩次過濾，攔污效果較好。網上未沖凈的污物有可能進入吸入室。直流進水格網工作面積得到充分利用；濾網上未沖凈的污物不會帶入吸水室，容易清除和檢查。水流方向與網面平行，水力條件較差，格網負荷不均勻。網外進水網內進水旋轉格網第38頁/共121頁2023/1/1813.3.1岸邊式取水構筑物旋轉格網是定型產品，它是連續(xù)沖洗的。其轉動速度視河中漂浮物的多少而定，一般為2.4~6.0m/min，可以是連續(xù)轉動，也可以是間歇轉動。旋轉格網的沖洗，一般采用196~392kPa的壓力水通過穿孔管或噴嘴來進行。沖洗后的污水沿排水槽排走。旋轉格網面積第39頁/共121頁2023/1/18河水進入進水間后流速減小,會有泥沙沉積,需及時排除。常用排泥設備：排沙泵、排污泵、射流泵、壓縮空氣提升器等。13.3.1岸邊式取水構筑物排泥設備啟閉設備在進水間的進水孔、格網和橫向連通孔上都須設置閘閥、閘板等啟閉設備，以便在進水間沖洗和設備檢修時使用。常用的有平板閘門、滑閥及蝶閥等。第40頁/共121頁2023/1/18常用的防冰措施：①降低進水孔流速；②利用電、熱水或蒸汽加熱格柵；③在進水孔前引入廢熱水；④在進水孔上游設置擋冰木排；⑤利用渠道引水使水內冰在渠道上浮。13.3.1岸邊式取水構筑物防冰措施防草措施防止水草堵塞，可采用機械或水力方法及時清理格柵；在進水孔前設置擋草木排；在壓力管中設置除草器等措施。起吊設備在格網、格柵的清洗和檢修及閘門的啟閉和檢修時使用。常用的起吊設備：電動卷揚機、電動和手動單軌吊車等。第41頁/共121頁2023/1/18水泵選擇包括水泵型號選擇和水泵臺數確定。水泵臺數過多，將增大泵房面積和土建造價；水泵臺數過少，不利于運行調度，一般采用3~4臺。水泵型號應盡量相同，以便互為備用。當供水量或揚程變化較大時，可考慮大小水泵搭配，以利調節(jié)。選泵時應以近期水量為主，適當考慮遠期發(fā)展。13.3.1岸邊式取水構筑物岸邊式取水泵房的設計特點水泵選擇第42頁/共121頁2023/1/18泵房的平面形狀：圓形、矩形、橢圓形、半圓形等。矩形便于布置水泵、管路和起吊設備。圓形受力條件好，當泵房深度較大時，土建費用較低。水泵機組、管路及附屬設備布置：既要滿足安裝、操作、檢修的方便，為遠期發(fā)展留有余地，又要盡量減小泵房面積、減低造價。13.3.1岸邊式取水構筑物泵房布置第43頁/共121頁2023/1/1813.3.1岸邊式取水構筑物第44頁/共121頁2023/1/18岸邊式取水構筑物的泵房地面層(又稱泵房頂層進口平臺)的設計標高，應分別按下列情況確定：當泵房位于渠道邊時，采用設計最高水位加0.5m；當泵房位于江河邊時，采用設計最高水位加浪高再加0.5m；當泵房位于湖泊、水庫或海邊時，采用設計最高水位加浪高再加0.5m，并應設有防止風浪爬高的措施。13.3.1岸邊式取水構筑物泵房地面層的設計標高第45頁/共121頁2023/1/18起吊設備：用于機械設備的安裝和檢修。分為一級起吊和二級起吊。起吊設備有卷揚機、單軌吊車、橋式吊車。通風設施：用于電動機的散熱。深度不大時采取自然通風；深度較大時可采用機械通風。為便于調度，泵房內應設置通訊、遙控等自動控制設施。當水泵啟動時不能自灌時，應采用真空泵和水射器引水。地下式或半地下式取水泵房須設置集水溝和排水泵，及時排除漏水及滲水。13.3.1岸邊式取水構筑物泵房的起吊、通風、自控及附屬設施第46頁/共121頁2023/1/18取水泵房的側壁及底部，要求在水壓作用下不產生滲漏，因此必須注意混凝土的級配及施工質量。取水泵房在岸邊時，將會受到河水和地下水的浮力作用，因此在設計時必須考慮抗浮。自重抗浮、增加重物抗??；將泵房底板擴大嵌固于巖石地基內抗浮；泵房底部打入錨樁與基巖錨固抗浮。13.3.1岸邊式取水構筑物泵房的防滲和抗浮第47頁/共121頁2023/1/1813.3.1岸邊式取水構筑物岸邊式取水構筑物實例0.5m第48頁/共121頁2023/1/1813.3.1岸邊式取水構筑物第49頁/共121頁2023/1/18利用伸入江河中心的進水管和固定在河床上的取水頭部取水的構筑物，稱為河床式取水構筑物。13.3.2河床式取水構筑物河床式取水構筑物當河床穩(wěn)定，河岸較平坦，枯水期主流遠離岸邊，岸邊水深不夠或水質不好，而河中心具有足夠的水深或水質較好時，宜采用河床式取水構筑物。第50頁/共121頁2023/1/1813.3.2河床式取水構筑物河床式取水構筑物組成進水管集水間取水頭部泵房淹沒型瓶型濕井型框架型第51頁/共121頁2023/1/1813.3.2河床式取水構筑物河床式取水構筑物的類型自流管取水虹吸管取水水泵直接吸水橋墩式取水第52頁/共121頁2023/1/1813.3.2河床式取水構筑物自流管取水自流管淹沒在水中，河水靠重力通過自流管進入集水間，然后由水泵抽走。集水間可與泵房合建或分建。第53頁/共121頁2023/1/18在河流水位變幅較大，洪水期歷時較長，水中含沙量較高時，可在集水間壁上開設進水孔，或設置高位自流管取上層含沙量較少的水。13.3.2河床式取水構筑物自流管取水工作可靠,但敷設自流管時開挖土石方量較大,適用于自流管埋深不大或河岸可以開挖敷設自流管時。第54頁/共121頁2023/1/1813.3.2河床式取水構筑物虹吸管取水河水通過虹吸管進入集水井中，然后由水泵抽走。河水高于虹吸管頂時可自流進水；河水低于虹吸管頂時需抽真空。第55頁/共121頁2023/1/18虹吸管取水適用于河灘寬闊，河岸較高，且為堅硬巖石，埋設自流管需開挖大量土石方，或管道需要穿越防洪堤的情況。虹吸管取水可減少水下土石方量，縮短工期，節(jié)約投資。但對管材及施工質量要求較高，運行管理要求嚴格，需裝置真空設備，工作可靠性不如自流管。13.3.2河床式取水構筑物第56頁/共121頁2023/1/18不設集水間，水泵吸水管直接伸入河中取水。可利用水泵吸水高度減小泵房深度，省去集水間，結構簡單，施工方便，造價較低。水泵直接吸水13.3.2河床式取水構筑物在不影響航運時,水泵吸水管可以架空敷設在樁架或支墩上。吸水頭部被雜草、漂浮物堵塞時，可用水泵反沖洗。適用于水中漂浮物不多，吸水管不長的中小型取水泵房。第57頁/共121頁2023/1/18整個取水構筑物建在水中，在進水間的壁上設置進水孔。橋墩式取水構筑物建在河中，縮小了水流過水斷面，容易造成附近河床沖刷，基礎埋深大，水下工程量大，施工復雜。橋墩式取水13.3.2河床式取水構筑物需要設置較長的引橋與岸邊連接，影響航運。只適用于江河斷面寬、含沙量高、取水量大、岸邊平緩、岸邊無條件建泵房的情況。第58頁/共121頁2023/1/1813.3.2河床式取水構筑物橋墩式取水第59頁/共121頁2023/1/18河床式取水構筑物的構造集水間與泵房13.3.2河床式取水構筑物河床式取水的集水間與泵房和岸邊式的進水間與泵房相似，有分建式和合建式兩種。第60頁/共121頁2023/1/18喇叭管取水頭部是將設有格柵的金屬喇叭管用樁架或支墩固定在河床上。這種頭部構造簡單，造價較低，施工方便，適宜在中小取水量時采用。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。取水頭部13.3.2河床式取水構筑物喇叭管蘑菇形魚形罩箱式斜板式第61頁/共121頁2023/1/18蘑菇形取水頭部是在向上的喇叭管上加金屬帽蓋。河水由帽蓋底部流入，帶入的泥沙及漂浮物較少；頭部高度較大，要求設置在枯水期時仍有一定水深。適用于中小型取水構筑物。取水頭部13.3.2河床式取水構筑物喇叭管蘑菇形魚形罩箱式斜板式第62頁/共121頁2023/1/18魚形罩取水頭部是一個兩端帶有圓錐頭部的圓筒，在圓筒表面和背水圓錐面上開設圓形進水孔。外形趨于流線型，進水面積大，進水孔流速小，水流阻力小，漂浮物難于吸附在罩上，可減輕水草堵塞。適宜于水泵直接從河中取水的情況。取水頭部13.3.2河床式取水構筑物喇叭管蘑菇形魚形罩箱式斜板式第63頁/共121頁2023/1/18箱式取水頭部由周邊開設進水孔的鋼筋混凝土箱和設在箱內的喇叭管組成。進水孔總面積較大，能減少冰凌和泥沙進入量。適宜在冬季冰凌較多或含沙量不大，水深較小的河流上采用。中小型取水工程中用得較多。取水頭部13.3.2河床式取水構筑物喇叭管蘑菇形魚形罩箱式斜板式第64頁/共121頁2023/1/18斜板取水頭部在取水頭部安設斜板，河水經過斜板時，粗顆粒泥沙沉淀在斜板上，沿斜板滑落至河底，除沙效果好。適用于粗顆粒泥沙較多的河流，但要求河流具有足夠的水深和流速。取水頭部13.3.2河床式取水構筑物喇叭管蘑菇形魚形罩箱式斜板式第65頁/共121頁2023/1/18取水頭部應設在穩(wěn)定河床的深槽主流,有足夠的水深處。13.3.2河床式取水構筑物取水頭部的設計計算取水頭部的位置應盡量減少吸入泥沙和漂浮物；防止頭部周圍河床沖刷；避免船只和木排碰撞；防止冰凌堵塞和沖擊；便于施工，便于清洗檢修。取水頭部的設計要求第66頁/共121頁2023/1/1813.3.2河床式取水構筑物側面進水孔下緣應高出河底不小于0.5m，頂部進水孔應高出河底1.0~1.5m以上。從湖泊、水庫取水時，底層進水孔距水體底部高度不小于1.0m。頂部進水孔的上緣在設計最低水位以下0.5m，側面進水孔時不小于0.3m，有冰凌時應從冰凌下緣算起。虹吸管和吸水管進水時，其上緣的淹沒深度不小于1.0m。取水頭部進水孔的淹沒深度第67頁/共121頁2023/1/18減少取水頭部對水流的阻力，避免引起河床沖刷。取水頭部的迎水面成流線形，頭部長軸與水流方向一致。13.3.2河床式取水構筑物流線型對水流阻力最小,但不便于施工和布置設備,實際應用較少。棱形、長圓形的水流阻力較小，常用于箱式和墩式取水頭部。圓形水流阻力雖較大，但能較好的適應水流方向的變化，且施工較方便。取水頭部的外形第68頁/共121頁2023/1/18進水孔流速可根據河中泥沙及漂浮物的數量、有無冰凌、取水點的水流速度、取水量的大小等確定。流速過大，易帶入泥沙、雜草和冰凌；流速過小，會增大進水孔和取水頭部尺寸，增加造價和水流阻力。一般有冰凌時取0.1~0.3m/s；無冰凌時取0.2~0.6m/s。13.3.2河床式取水構筑物進水孔流速和面積第69頁/共121頁2023/1/18進水管有自流管、進水暗渠、虹吸管等。自流管一般采用鋼管、鑄鐵管和鋼筋混凝土管。虹吸管要求嚴密不漏氣，宜采用鋼管，但埋在地下的亦可采用鑄鐵管。進水暗渠一般用鋼筋混凝土。進水管一般不應少于兩條，以保證進水安全可靠性和便于清洗檢修。當一條進水管停止工作時，其余進水管通過的流量應滿足事故用水要求。進水管的設計計算13.3.2河床式取水構筑物第70頁/共121頁2023/1/18進水管的管徑應按正常供水時的設計水量和流速決定。管中流速不低于泥沙顆粒的不淤流速,以免泥沙沉積。流速不宜過大,以免水頭損失過大,增加集水間和泵房深度。13.3.2河床式取水構筑物進水管管徑進水管流速一般不小于0.60m/s，水量較大、含沙量較大、進水管短時，流速可適當增大。一條管線沖洗或檢修時，管中流速允許達到1.5~2.0m/s。進水管流速第71頁/共121頁2023/1/18自流管一般埋設在河床下0.5~1.0m，如需敷設在河床上時，須用塊石或支墩固定。自流管的坡度和坡向應視具體條件而定，可以坡向河心、坡向集水間或水平敷設。13.3.2河床式取水構筑物自流管設計虹吸管的虹吸高度一般不大于4~6m，虹吸管末端至少應伸入集水井最低動水位以下1.0m；虹吸管應朝集水間方向上升，最小坡度為0.003~0.005；每條虹吸管宜設置單獨的真空管路，以免互相影響。虹吸管設計第72頁/共121頁2023/1/1813.3.2河床式取水構筑物第73頁/共121頁2023/1/1813.3.3斗槽式取水構筑物斗槽式取水構筑物在岸邊式或河床式取水構筑物之前，在河流岸邊用堤壩圍成，或在岸內開挖形成進水斗槽。水流進入斗槽后，流速減小，便于泥沙沉淀和水內冰上浮，可減少泥沙和冰凌進入進水孔。適用于取水量大、河流含沙量高、漂浮物較多、冰絮較嚴重且有適合地形的情況。斗槽式取水構筑物的位置應設在凹岸靠近主流的岸邊處，以便利用水力沖洗沉積在斗槽內的泥沙。斗槽式取水構筑物施工量大，造價較高，排泥困難，并且要有良好的地質條件，采用較少。第74頁/共121頁2023/1/18順流式斗槽水流方向與河流一致。斗槽中流速小于河水流速，一部分動能轉化位能，在進口形成壅水和橫向環(huán)流，進入斗槽的水流主要是河流表層水。適用于含泥沙多，冰凌不嚴重的河流。斗槽式取水構筑物的型式順流式逆流式雙流式13.3.3斗槽式取水構筑物第75頁/共121頁2023/1/18斗槽式取水構筑物的型式順流式逆流式雙流式逆流式斗槽水流方向與河流相反。河水在斗槽進口受到抽吸，形成水位跌落，產生橫向環(huán)流，進入斗槽的水流主要是河流底層的水。適用于冰凌嚴重，而泥沙較少的河流。13.3.3斗槽式取水構筑物第76頁/共121頁2023/1/18雙流式斗槽適用于河流含沙量和冰凌含量季節(jié)性變化的情況。當洪水季節(jié)含沙量大時，打開上游端閘門，順流進水。當冬季冰凌嚴重時，打開下游端閘門，逆流進水。斗槽式取水構筑物的型式順流式逆流式雙流式13.3.3斗槽式取水構筑物第77頁/共121頁2023/1/1813.3.4江河固定式取水構筑物的施工方法固定式取水構筑物施工方法在開挖的基槽中施工，適合于土質好、構筑物埋深不大，或有巖層、礫石層而不宜采用沉井施工的情況。用堤壩(圍堰)將施工區(qū)域與水體隔開，將圍堰內的水抽干后進行施工，施工技術和設備較簡單，但土石方量較大。目前常用的圍堰有土圍堰、草土混合圍堰、鋼板樁圍堰和橡膠壩活動圍堰等。大開槽施工法圍堰施工法沉井施工法浮運下沉法氣壓沉箱法第78頁/共121頁2023/1/1813.3.4江河固定式取水構筑物的施工方法固定式取水構筑物施工方法沉井為開口無底井筒，施工時在井內挖土，井筒在自重或外加荷重下克服四周土壤的摩阻力而下沉至設計標高，最后進行封底，適用于松散土質地層。預先在河灘上將構筑物裝配好，并加以密封，然后移入水中，用船只浮運至安裝地點，定位后灌水下沉至預先挖好的基槽中。不需大型起吊設備，施工較簡單，但河水流速大時不易定位。大開槽施工法圍堰施工法沉井施工法浮運下沉法氣壓沉箱法第79頁/共121頁2023/1/1813.3.4江河固定式取水構筑物的施工方法固定式取水構筑物施工方法將沉井構筑物下部切土挖土部分作成密閉的氣壓工作室，室內通以壓縮空氣，氣壓略大于室外水壓，以阻止河水進入工作室內，在工作室內挖土使沉箱下沉。適宜在含有大的漂石、卵石或透水性很強的土層中采用，但需要一套特殊的施工設備和專門的技術工人，施工費用甚高。只在個別大型墩橋式取水頭部或江內泵房施工時采用。大開槽施工法圍堰施工法沉井施工法浮運下沉法氣壓沉箱法第80頁/共121頁2023/1/1813.4江河移動式取水構筑物在水源水位變幅大，供水要求急和取水量不大時采用。第81頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物優(yōu)點：具有投資小、施工期短、見效快、水下工程量小、對水源水位變化適應性強、便于分期建設。浮船式取水構筑物的特點缺點：維護管理復雜，易受水流、風浪、航運的影響，取水可靠性差。適用于水源水位變幅大且中小取水量的情況，多用于江河、水庫和湖泊取水。第82頁/共121頁2023/1/18河岸有適宜的坡度岸坡過于平緩，不僅聯(lián)絡管增長，而且移船不方便，容易擱淺。采用搖臂式連接時，岸坡宜陡些。設在水流平緩、風浪小的地方，以利于浮船的錨固和減小顛簸在水流湍急的河流上，浮船位置應避開急流和大回流區(qū)，并與航道保持一定距離。盡量避開河漫灘和淺灘地段13.4.1浮船式取水構筑物浮船取水位置選擇第83頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物浮船與水泵布置當允許間斷供水或有足夠容量的調節(jié)水池時，或者采用搖臂式連接的，可設置一只浮船，否則不宜少于兩只。浮船的數目浮船有木船、鋼板船、鋼絲網水泥船等。鋼絲網水泥船造價較低，能節(jié)約鋼材，使用年限長，維修簡單，是一種較好的船體，但怕擱淺、碰撞和震動。浮船的類型第84頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物平底囤船形式，平面為矩形，斷面為梯形或矩形。船寬多在5~6m左右，船長∶船寬=2:1~3:1。吃水深0.5~1.0m，船體深1.2~1.5m。船首、船尾長2~3m。浮船的構造形式第85頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物水泵布置形式平面布置形式：縱向排列(常見),橫向排列。豎向布置形式：上承式和下承式。上承式的水泵機組安裝在甲板上,設備安裝和操作方便,船體結構簡單,通風條件好,適用于各種船體,常采用。但船的重心較高,穩(wěn)定性差,振動較大。下承式的水泵機組安裝在船底骨架上，其優(yōu)缺點與上承式相反，吸水管需穿過船舷，僅適用于鍋板船。布置緊湊、操作檢修方便、平衡與穩(wěn)定第86頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物浮船的平衡與穩(wěn)定設備布置應使浮船在正常運轉時接近平衡?？捎闷胶馑浠驂号撝匚飦碚{整平衡。為保證操作安全，在移船和風浪作用時，浮船的最大橫傾角以不超過7~8為宜。浮船的穩(wěn)定與船寬關系很大。為了防止沉船事故，應在船艙中設水密隔艙。第87頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物柔性聯(lián)絡管連接。采用兩端帶有法蘭接口的橡膠軟管作聯(lián)絡管，管長6~8m，管徑350mm以下。橡膠軟管使用靈活，接口方便，承壓不大于490kPa，使用壽命較短，適宜在水壓和水量不大。剛性聯(lián)絡管連接。采用兩端各有一個球形方向接頭的焊接鋼管作聯(lián)絡管，管長8~12m，管徑350mm以下。鋼管承壓高，使用年限長，故采用較多。轉動靈活，使用方便，轉角為11°~15°，但制造較復雜。階梯式連接的轉角受限制，在水位漲落超過一定范圍時，就需移船和換接頭，操作較麻煩，并需短時停止取水。但船靠岸較近，連接比較方便，可在水位變幅較大的河流上采用。聯(lián)絡管和輸水管聯(lián)絡管階梯式連接第88頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物第89頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物聯(lián)絡管搖臂式連接搖臂式連接由鋼管和幾個套筒旋轉接頭組成。水位漲落時，聯(lián)絡管可以圍繞岸邊支墩上的固定接頭轉動。搖臂式連接不需要拆換接頭，不用經常移船，能適應河流水位的猛漲猛落，管理方便，不中斷供水，因此采用較廣泛。目前已用于水位變幅達20m的河流。但洪水時浮船離岸較遠，上下交通不便。l個套筒接頭只能在1個平面上轉動,1根聯(lián)絡管上需要設置5個或7個套筒接頭,才能適應浮船上下、左右搖擺運動。第90頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物由7個套筒接頭組成的搖臂式聯(lián)絡管由5個套筒接頭組成的搖臂式聯(lián)絡管搖臂式連接的形式第91頁/共121頁2023/1/1813.4.1浮船式取水構筑物輸水管輸水管一般沿岸邊敷設。階梯式連接的輸水管上每隔一定距離設置叉管。叉管之間垂直高差在1.5~2.0m左右。第一個叉管設在常年低水位處，然后按高差布置其余叉管。當有兩條以上輸水管時，各條輸水管上的叉管在高程上應交錯布置，以便浮船交錯位移。浮船的錨固浮船錨固方式：纜索和撐桿的岸邊固定，船首尾拋錨的水中固定。第92頁/共121頁2023/1/1813.4.2纜車式取水構筑物纜車式取水構筑物的組成第93頁/共121頁2023/1/1813.4.2纜車式取水構筑物纜車式取水構筑物第94頁/共121頁2023/1/1813.4.2纜車式取水構筑物纜車式取水構筑物的特點纜車式取水構筑物的優(yōu)點與浮船取水構筑物基本相同。纜車移動比浮船方便，纜車受風浪影響小，比浮船穩(wěn)定。纜車取水的水下工程量和基建投資比浮船取水大，宜在水位變幅較大，漲落速度不大（不超過2m/h)，無冰凌和漂浮物較少的河流上采用。纜車式取水構筑物的位置選擇應選擇在河岸地質條件較好，有10~28的岸坡處為宜。河岸太陡，則所需牽引設備過大，移車較困難；河岸平緩，則吸水管架太長，容易發(fā)生事故。第95頁/共121頁2023/1/1813.4.2纜車式取水構筑物纜車式取水構筑物的構造和計算小型供水一般設置一部泵車。供水量較大,供水安全性要求較高時,泵車應不少于兩部,每部泵車上不少于兩臺水泵。泵車上的水泵宜選用吸水高度不小于4m,Q-H特性曲線較陡的水泵。泵車布置要求：布置緊湊，操作檢修方便，穩(wěn)定，振動小。小型水泵機組宜采用平行布置,大中型機組宜采用垂直布置。車廂凈高:2.5~3.0m(無起吊設備);4.0~4.5m(有起吊設備)。泵車的下部車架為型鋼組成的桁架結構。在主桁架的下節(jié)點處裝有2~6對滾輪。泵車第96頁/共121頁2023/1/1813.4.2纜車式取水構筑物泵車形式平行布置垂直布置第97頁/共121頁2023/1/1813.4.2纜車式取水構筑物坡道的坡度：10~25。坡道的形式：斜坡式(地質條件較好,坡度適宜)和斜橋式(岸坡較陡或河岸地質條件較差)。坡道的組成：坡道基礎，鋼軌，輸水管，安全掛鉤座，電纜溝，接管平臺及人行道等。斜橋式坡道基礎：整體式、框式擋土墻和鋼筋混凝土框格式。坡道頂面應高出地面0.5m左右，以免積泥。鋼軌：敷設在坡道基礎上，吸水管直徑小于300mm時，軌距采用1.5~2.5m;吸水管直徑300~500mm時，軌距采用2.8~4.0m。坡道第98頁/共121頁2023/1/18輸水管沿斜坡或斜橋敷設。通常一部泵車設置一根輸水管。輸水管上每隔一定距離設置叉管(正三通或斜三通)，用于連接聯(lián)絡管。叉管的高差

：一般采用1~2m；采用曲臂式聯(lián)絡管時，叉管高差可取2~4m左右?；顒咏宇^：設置在水泵出水管與叉管之間的聯(lián)絡管上?；顒咏宇^的類型：橡膠軟管、球形萬向接頭、套筒旋轉接頭和曲臂式活動接頭等。橡膠軟管使用靈活，使用壽命較短，用于管徑300mm以下。套筒接頭由1~3個旋轉套筒組成，裝拆接口較方便，使用壽命較長，應用較廣。13.4.2纜車式取水構筑物輸水管第99頁/共121頁2023/1/1813.4.2纜車式取水構筑物牽引設備由絞車(卷揚機)及連接泵車和絞車的鋼絲繩組成。絞車一般設置在洪水位以上岸邊的絞車房內。牽引力在50kN以上時宜用電動絞車。牽引設備安全裝置在絞車和泵車上都必須設置制動保險裝置,以保證泵車運行安全。絞車制動裝置：電磁鐵剎車和手剎車(兩者并用較安全)。泵車在固定時，一般采用螺栓夾板式保險卡(小型泵車)或鋼桿安全掛鉤(大中型泵車)作為安全裝置。泵車在移動時一般采用鋼絲繩掛鉤作為安全裝置。第100頁/共121頁2023/1/1813.5湖泊和水庫取水構筑物第101頁/共121頁2023/1/1813.5.1湖泊和水庫的水文、水質特征湖泊：內陸低洼地區(qū)畜積著停止流動或慢流動而不與海洋直接聯(lián)系的天然水體稱為湖泊。湖泊人類為了控制洪水或調節(jié)徑流，在河流上筑壩，攔蓄河水而形成的水體為水庫，也稱人工湖泊。按其構造可分為湖泊式和水庫式。從深度分，湖泊和水庫分為深水型和淺水型；從水面形態(tài)分,湖泊和水庫可分為寬闊型和窄條型。水庫第102頁/共121頁2023/1/1813.5.1湖泊和水庫的水文、水質特征水位變化儲水量湖泊、水庫的儲水量與下列因素有關：湖面、庫區(qū)的降水量，入湖(入庫)的地面、地下徑流量；湖面、庫區(qū)的蒸發(fā)量；出湖(出庫)的地面和地下徑流量。湖泊、水庫的水位變化主要是由水量變化而引起。水位年變化規(guī)律基本上屬于周期性變化。以雨水補給的湖泊，一般最高水位出現(xiàn)在夏秋季節(jié)，最低水位出現(xiàn)在冬末春初。第103頁/共121頁2023/1/1813.5.1湖泊和水庫的水文、水質特征湖泊增減水由于強風或氣壓驟變引起的漂流,使湖泊迎風岸水量積聚,水往上漲,背風岸水往下降,前者稱增水,后者稱減水。湖泊增減水現(xiàn)象導致湖面傾斜，傾斜的湖面反過來又阻滯著漂流作用，即補償流。湖泊增減水引起湖泊水位變化，水位變幅的大小決定于風力的強弱、湖盆的形態(tài)、湖水的深度等。湖泊水位較深時，在水下形成與漂流方向相反的補償流，補償流的水量較大，則湖泊水位變化較小。湖泊水位較淺面積較大時，由于底部摩擦力的作用，補償流的水量不足，水位變化大。由于湖泊增減水現(xiàn)象，在淺水灘大的湖灣向風岸，當冬季刮大風時，湖水濁度大大超過夏季暴雨時的湖水濁度。第104頁/共121頁2023/1/1813.5.1湖泊和水庫的水文、水質特征湖泊水質湖泊、水庫是由河流、地下水、降雨時的地面徑流作為補給水的，因此其水質與補給水來源的水質有密切關系。湖水水質化學變化具有生物作用。湖泊、水庫中的浮游生物較多，多分布于水體上層10m深度以內的水域中。藍藻分布于水的最上層，硅藻多分布于較深處。浮游生物的種類和數量，近岸處比湖中心多，淺水處比深水處多，無水草處比有水草處多。第105頁/共121頁2023/1/1813.5.2取水構筑物位置選擇蘆葦叢生處有機物豐富，水生物較多，水質較差，尤其是水底動物(如螺、蚌等)較多，而螺絲等軟體動物吸著力強，若被吸入后將會產生嚴重的堵塞現(xiàn)象。取水構筑物位置選擇要點不要選擇在湖岸蘆葦叢生處附近向風面的凹岸處有大量的浮游生物集聚并死亡，沉至湖底后腐爛，從而水質惡化，水的色度增加，且產生臭味。藻類被吸入到水廠后，會在沉淀池(特別是斜管沉淀池)和濾池的濾料內滋長，使濾料產生泥球，增大濾料阻力。不要選擇在夏季主風向的向