第六章-取水工程

第六章取水工程圖1全球水循環(huán)的水量平衡圖1我國水資源利用狀況圖３水的自然、社會循環(huán)示意圖

圖４現(xiàn)代的城市取水不斷修建越來越遠的引水工程圖５新的城市取水模式圖６現(xiàn)代不健康的營養(yǎng)物質循環(huán)圖７創(chuàng)新的現(xiàn)代城市水系統(tǒng)圖８流域水健康循環(huán)示意圖水資源概論水資源問題的產(chǎn)生：水是地球上生物賴以生存的重要物質，隨著社會的發(fā)展，對水的需求在不斷的增加，由此產(chǎn)生了水資源短缺的問題，同時，人類向水體排放的污染物使水質下降，影響了水資源的利用，因此，水資源合理開發(fā)利于與保護的問題成為當今全球關注的焦點問題之一。水資源概念的發(fā)展水資源(waterresouce)一詞很久以前已經(jīng)地現(xiàn)，隨著時代的進步其內涵也在不斷地豐富和發(fā)展。1.《大不列顛大百科全書》將水資源解釋為“全部自然界任何形態(tài)的水，包括氣態(tài)水、液態(tài)求和固態(tài)水的總量”，為“水資源”賦予十分廣泛的含義。2.1963年英國的《水資源法》把水資源定義為：“(地球上)具有足夠數(shù)量的可用水”。強調了其在量上的可利用性。3.聯(lián)合團教科文組織(UNESCO)和世界氣象組織(WMO)定義水資源為“可以利用或有可能被利用的水源，具有足夠數(shù)量和可用的質量，并能在某一地點為滿足某種用途而可被用。

4.1988年8月1日施行的《中華人民共和國水法》將水資源認定為“地表水和地下水”。綜上所述，一般認為，水資源概念具有廣義和狹義之分．狹義的水資源是指人類在一定的經(jīng)濟技術條件下能夠直接使用的淡水．廣義的水資源是指能夠直接或間接使用的各種水和水中物質，在社會生活和生產(chǎn)中具有使用價值和經(jīng)濟價值的水都可稱為水資源。我國目前水資源現(xiàn)狀水資源地區(qū)分布不均勻我國水資源地區(qū)分布不均勻，水資源的分布與人口、耕地的分布不相適應。我國北方人口占全國總人口的2/5，但水資源占有量不足全國水資源總量的1/5，南方人口占全國的3/5，而水資源總量為全國的4/5。北方人均水資源擁有量僅為南方人均的1/3。在全國人均水量不足1000m3的10個省區(qū)中，北方即占了8個。水資源時間分配不均勻我國水資源年內、年際變化大，年內雨季又比較集中，水旱災害頻繁發(fā)生，枯水年和枯水季節(jié)的缺水矛盾更為突出。長江以南3-6月份的降水占到全年降水的70%以上;長江以北7-10月份的降水占全年

60%左右,給水資源利用帶來困難。水污染日趨嚴重全國水環(huán)境總體上近些年仍呈惡化趨勢,在全國七大流域中，太湖、淮河、黃河水質最差，約有70%以上的河段受到污染；海河、松遼流域污染也相當嚴重，污染河段占60%以上。河流污染情況嚴峻，其發(fā)展趨勢也令人擔憂。從全國情況看，污染正從支流向干流延伸，從城市向農村蔓延，從地表向地下滲透，從區(qū)域向流域擴展。由于排入湖庫的氮、磷等營養(yǎng)物質的不斷增長率加，近年來水體富營養(yǎng)化程度加快。在五大淡水湖中，太湖、洪澤湖和巢湖已達富營養(yǎng)化程度，鄱陽湖、洞庭湖正處于向富營養(yǎng)化過度階段。城市近郊的湖泊水庫富營養(yǎng)化程度普遍偏高，如杭州西湖、南京玄武湖.“污染型”缺水成為限制很多地區(qū)發(fā)展的一個重要因素.水土流失嚴重，河湖庫泥沙淤積問題突出由于自然條件的限制和長期以來人類活動的結果，我國森林覆蓋率很低，水土流失嚴重。據(jù)統(tǒng)計，目前全國森林覆蓋率只有12.5%，居世界第120位.水土流失嚴重，水土流失造成許多河流含沙量增大，泥沙淤積嚴重，北方河流更為突出。河道功能退化，湖泊面積縮小自1972年到1997年間，黃河下游共有20年發(fā)生斷流。海河流域由于水資源缺乏，中下游平原地區(qū)的河流基本干涸，河口淤積加劇。近30年來，我國湖泊水面面積已縮小了30%。如果按此速率發(fā)展，50年內洞庭湖就會消失。我國西北干旱半干旱地區(qū)湖泊干涸現(xiàn)象十分嚴重，部分現(xiàn)存湖泊含鹽和礦化度顯著升高，咸化趨勢明顯。近30年中，內蒙古的烏梁素海礦化度增加4.5倍，已變成咸水湖。其它如青海湖、布倫托海等正處于咸化過程中。河道功能退化，湖泊面積縮小地下水是北方地區(qū)最重要的供水水源。在一些集中用水區(qū)，開采量超過補給量，致使地下水位持續(xù)下降。近年來河北平原的地下水位以每年1米的速率下降。北京、太原、石家莊、保定、河北滄州等大中城市地下水位下降更為明顯。并由此導致地面沉降、海水入侵、水位急劇下降等后果。第六章取水工程

概述6.1地表水資源供水特征與水源選擇6.2地表水取水工程6.3地下水水源地選擇6.4地下水取水構筑物的類型和適用條件概述取水工程概況取水工程設計資料地表水水質取水工程概況1.取水工程定義2.取水工程任務3.取水工程范圍4.取水工程研究內容5.給水水源分類6.取水工程類型7.取水工程設計要求

取水工程概況1.取水工程定義：為了從河流、湖泊、水庫等水源引水，以滿足農田灌溉、水力發(fā)電、工業(yè)及生活用水等用水部門的需要，而在適當河段附近修建筑物的綜合體稱為——。2.取水工程任務從水源取水并送往水廠或用戶。3.取水工程范圍包括自流灌溉與提水灌溉，以及城市工業(yè)、生活用水。取水工程概況4.取水工程研究內容：1）水源方面——各種天然水體的存在形式、運動變化規(guī)律、作為給水水源的可能性，為供水目的而進行的水源勘查、規(guī)劃、調節(jié)治理與衛(wèi)生防護等；2）取水構筑物方面——各種水源的選擇和利用，從各種水源取水的方法，各種取水構筑物的構造形式，設計計算，施工方法和運行管理等。5.給水水源分類：給水水源地表水地下水江河水湖泊水水庫水海水潛水自流水泉水取水工程概況取水工程類型

（1）無壩取水（2）有壩取水（3）水庫取水（4）泵站取水

（1）無壩取水定義：當河道枯水時期的水位和流量都能滿足灌溉或城市供水要求時，可在岸邊選擇適宜地點，設置取水構筑物，自流引水灌溉或提水供水，這種取水稱為——。特點：工程簡單，但不能控制河道水位和流量，枯水期引水保證率低。有時需要修建很長的干渠和較多的渠系構筑物，土石方工程量較大。（2）有壩取水定義：雖然河流水量豐富，但水位較低，當不能進行自流灌溉、引水發(fā)電及城市供水時，可以在適當?shù)攸c，建筑溢流壩或攔河閘，抬高水位以滿足各個用水部門的需要，這種取水稱為——。特點：增加建壩（或閘）工程費用，距灌溉區(qū)較近，可以縮短干渠長度，取水工作可靠。（3）水庫取水當河流的年徑流量能滿足灌溉用水要求，但其流量過程與灌溉季節(jié)所需的水量不相適應時，則需筑攔河大壩，形成水庫。特點：能進行流量調節(jié)；能滿足灌溉、發(fā)電以及城市生活及工業(yè)用水等部門的要求。（4）泵站取水雖然河道水量豐富，但水位較低，又不能攔河筑壩，為了灌溉、排水、城市供水，以及跨流域調水，以滿足各個部門用水的需要，故進行泵站取水。取水工程概況7.

取水工程設計要求（1）根據(jù)灌溉、發(fā)電、生活用水及其他工業(yè)用水部門對水質、水量的要求，應保證有計劃地進行供水。（2）在多泥沙河流上，應采用有效的防沙措施，防止有害泥沙進入渠道，以免引起渠首淤積，以及對水輪機、水泵葉片的磨損。（3）在有漂浮物的河流上，應采取措施，防止漂浮物及冰凌進入渠道。（4）對于少河沙流綜合利用渠首工程，應保證各個建筑物的正常運行，互不干擾，使渠道工程發(fā)揮最大的工程效益。但不能忽視泥沙對建筑物運用的影響。（5）對取水工程附近的上下河道，應因地制宜地進行整治，使河床保持穩(wěn)定，保證取水口引水順暢。（6）造價低，便于運行管理，并盡可能采用現(xiàn)代化的管理設施。取水工程設計資料1.河流水文、泥沙資料。包括流量、水位、坡降、流速資料；懸移質及推移質泥沙資料，以及漂浮物、封凍、流冰和冰屑等資料。（至少10年）2.有關河床演變的資料。包括河勢、河床及河岸的穩(wěn)定性；泥沙沖淤；有無淺灘、汊道、河灣及它們的演變情況；以及修樞紐前后，對其附近上、下游河道的影響程度。3.水文氣象資料。包括溫度、降水、蒸發(fā)、風、徑流情況。（4）地形及地質資料。地形資料主要是樞紐工程附近的地形圖，上游測至回水末端以上200m，下游測至建筑物以下200～500m。地質資料包括河床及兩岸的地質構造、地層分布、巖石性質及岸坡穩(wěn)定等。（5）建筑材料資料。樞紐附近的建筑材料分布及其數(shù)量、質量、開采條件和運輸條件等資料。（6）其他資料。對于農業(yè)、城市供水、工業(yè)用水的資料及對引水高程的要求，河流及干渠有無航運要求，引水對航運的影響，當河流的水利資源有效綜合利用要求時，應在規(guī)劃階段加以協(xié)調。地表水水質選擇給水水源的主要原則：水源的水質良好、水量充沛和便于保護。判別水源是否符合供水工程對地表水水源水質的要求可根據(jù)《地表水環(huán)境質量標準（GB3838－2002）》地表水環(huán)境質量標準（GB3838－2002）Ⅰ類：主要適用于源頭水、國家自然保護區(qū)。Ⅱ類：主要適用于集中式生活飲用水地表水水源地一級保護區(qū)、珍貴水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、仔稚幼魚的索餌場等。Ⅲ類：主要適用于集中式生活飲用水地表水水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、回游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)。Ⅳ類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)。Ⅴ類：主要適用于農業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域6.1地表水資源供水特征與水源選擇6.1.1地表水源的供水特征6.1.2水源地選擇原則6.1.1地表水源的供水特征⑴水量大，總溶解固體含量較低，硬度一般較小，適合于作為大型企業(yè)大量用水的供水水源；⑵時空分布不均，受季節(jié)影響大；⑶保護能力差；⑷泥沙和懸浮物含量較高，常需凈化處理后才能使用；⑸取水條件及取水構筑物一般比較復雜。6.1.2水源地選擇原則⑴水源選擇前，必須進行水源的勘察。⑵水源的選用應通過技術經(jīng)濟比較后綜合考慮確定，應密切結合城市遠近期規(guī)劃和工業(yè)總體布局要求確定。⑶用地表水作為城市供水水源時，其設計枯水流量的保證率，應根據(jù)城市規(guī)模和工業(yè)大用戶的重要性選定，一般可采用90%~97%；用地表水作為工業(yè)企業(yè)供水水源時，其設計枯水流量的保證率，應按各有關部門的規(guī)定執(zhí)行。⑷所選水源應該水質良好且穩(wěn)定、水量充沛并能持續(xù)開發(fā)利用、易于進行衛(wèi)生防護、靠近主要用水區(qū)域、有利于水資源的綜合利用、具有良好的取水構筑物施工條件。⑸符合衛(wèi)生要求的地下水，宜優(yōu)先作為生活飲用水的水源；用地下水作為供水水源時，應有確切的水文地質資料，取水量必須小于允許開采量，嚴禁盲目開采。⑹地下水與地表水聯(lián)合使用；⑺確定水源、取水地點和取水量等，應取得水資源管理機構以及衛(wèi)生防疫等有關部門的書面同意。對于水源衛(wèi)生保護應積極取得環(huán)保等部門的支持配合。6.2地表水取水工程6.2.1影響地表水取水的主要因素6.2.2地表水取水位置的選擇6.2.3地表水取水構筑物設計的一般原則6.2.4地表水取水構筑物分類及設置原則6.2.5固定式取水構筑物6.2.6活動式取水構筑物6.2.7山區(qū)淺水河流取水構筑物6.2.1影響地表水取水的主要因素⒈取水河段的徑流特征⒉河流的泥沙運動及河床演變⒊河床與坡岸的巖性和穩(wěn)定性⒋河流的冰凍情況⒌河道中水工構筑物及天然障礙物⒈取水河段的徑流特征徑流特征主要是指水位、流量和流速等因素的變化特征。設計取水構筑物時應收集的有關資料：

(1)河段歷年最高水位和最低水位、逐月平均水位和常年水位；

(2)河段歷年最大流量和最小流量；

(3)河段取水點歷年的最大流速、最小流速、平均流速及其在河流中的分布情況。

⑷河流歷年春秋兩季流冰期的最大、最小流量和最高、最低水位。舉例：我國山區(qū)河流水文復雜。如長江支流的四川釜溪河豐枯流量相差非常懸殊，最大流量為4000m3/s，枯水期僅為0.59m3/s，兩者相差達6770倍。如長江重慶段，洪、枯水位差歷史上最大達33.3m，一次洪水上漲高度曾達23.56m，歷時13天；一日洪水最大上漲高度為9.93m，一小時洪水最大上漲高度為2.0m。遼河流域本溪地區(qū)的太子河，最大洪峰流量為14300m3/s，枯水期最小流量僅1.31m3/s，豐枯水量相差竟達10916倍。⒉河流的泥沙運動及河床演變（1）泥沙運動：河流泥沙是指在河流中運動的以及組成河床的泥沙。江河中的泥沙，按運動狀態(tài)可分為推移質和懸移質兩大類。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，通常占江河總合沙量的5％～10％。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含沙量的90％～95％。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，一般來說，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。（2）河床演變河床演變：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，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(shù)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。河床演變的表現(xiàn)形式：①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。如水利樞紐。②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。如彎曲河段。③單向變形：在長時間內，河床緩慢地不間斷地沖側或不間斷地淤積，不出現(xiàn)外淤交錯。如黃河下游④往復變形：往復變形是指河道周期性往復發(fā)展的演變現(xiàn)象。河床縱向變形由水流縱向輸沙不平衡引起，而縱向輸沙不平衡由來沙量隨時間變化和沿程變化、河流比降和河床寬度沿程變化導致。河床橫向變形由水流橫向輸沙不平衡引起，而橫向輸沙不平衡主要由環(huán)流造成。河流的河段四種類型①順直型河段②彎曲型河段③游蕩型河段④汊道型河段影響河床演變的主要因素：

①河段的來水量來水量大，河床沖刷，來水量小，河床淤積；

②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；

③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；

④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。⒊河床與坡岸的巖性和穩(wěn)定性取水構筑物位置，一般應選在河岸穩(wěn)定、巖石露頭、未風化的基巖上或地質條件較好的河床處。必須防止選在不穩(wěn)定的岸坡，如崩塌或滑坡的河岸。一般不能建在淤泥、流砂層和巖溶的地區(qū)，如因地區(qū)條件限制無法避免時，要采取可靠的工程措施。在地震區(qū)，還要按照抗震要求進行設計。⒋河流的冰凍情況北方地區(qū)大多數(shù)河流冰情嚴重。我國各江河的冰蓋厚度為：東北松花江哈爾濱河段可達1m，黑龍江一月間最大可達1.8m，遼河水系為0.6~0.8m，黃河流域包河河段為1.1m。在北方河流選擇取水構筑物時，除研究河岸和河道徑流條件外，還應該了解河流凍結情況和冰凌資料。要很好的考慮冰凌和冰壓對取水構筑物的影響。⒌河道中水工構筑物及天然障礙物在選擇取水構筑物位置時，必須對已有的水工構筑物和天然障礙物進行研究，通過實地調查估計其發(fā)展趨勢，采取適當措施。河道中的水工構筑物一般包括橋梁、攔河壩、丁壩、碼頭、水庫、護岸等水利工程及污水排出口等。選擇取水口位置時，一般應避開這些水工構筑物和天然障礙物的影響范圍，否則應采取必要的措施。返回本節(jié)6.2.2地表水取水位置的選擇⒈取水點應設在具有穩(wěn)定河床、靠近主流和有足夠水深的地段；⒉取水點應盡量設在水質較好的地段；⒊取水點具有良好的地質、地形及施工條件；⒋靠近主要用水地區(qū)；⒌注意人工構筑物或天然障礙物；⒍取水點應盡可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影響；⒎取水點應與河流的綜合利用相適應；⒏供生活飲用水的地表水取水構筑物的位置，應位于城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)上游的清潔河段。⒈取水點應設在具有穩(wěn)定河床、靠近主流和有足夠水深的地段在彎曲河段上，取水構筑物位置宜設在河流的凹岸；如果在凸岸的起點，主流尚未偏離時，或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，仍可設置取水構筑物。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，通常也就是河流較窄、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。⒉取水點應盡量設在水質較好的地段⑴為避免污染，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；⑵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；⑶在沿海地區(qū)應考慮到咸潮的影響，盡量避免吸入咸水；⑷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。⒊取水點具有良好的地質、地形及施工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；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；選擇取水構筑物位置時，要盡量考慮到施工條件，除要求交通運輸方便，有足夠的施工場地外，還要盡量減少土石方量和水下工程量，以節(jié)省投資，縮短工期。⒋靠近主要用水地區(qū)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。此外，輸水管的敷設應盡量減少穿過天然或人工障礙物。⒌注意人工構筑物或天然障礙物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，閘壩泄洪或排沙時，下游產(chǎn)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。⒍取水點應盡可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影響在北方地區(qū)的河流上設置取水構筑物時，應避免冰凌的影響。取水構筑物應設在水內冰較少和不受流冰沖擊的地點，而不宜設在易于產(chǎn)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。⒎取水點應與河流的綜合利用相適應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(chǎn)生的影響。返回本節(jié)6.2.3地表水取水構筑物設計的一般原則⒈從江河取水的大型取水構筑物，在下列情況下應在設計前進行水工模型試驗。⑴當大型取水構筑物的取水量占河道最枯流量的比例較大時；⑵由于河道及水文條件復雜，需采取復雜的河道整治措施時；⑶設置雍水構筑物的情況復雜時；⑷擬建的取水構筑物對河道會產(chǎn)生影響，需采取相應的有效措施時。⒉城市供水水源的設計枯水流量保證率一般可采用90％～97％；設計枯水位的保證率一般采用90～99％。⒊取水構筑物應根據(jù)水源情況，采取防止下列情況發(fā)生的相應保護措施：

⑴漂浮物、泥沙、冰凌、冰絮和水生生物的阻塞；

⑵洪水沖刷、淤積、冰凍層擠壓和雷擊的破壞；

⑶冰凌、木筏和船只的撞擊。⒋江河取水構筑物的防洪標準不應低于城市防洪標準，其設計洪水重現(xiàn)期不得低于100年。⒌取水構筑物的沖刷深度應通過調查與設計計算確定，并應考慮汛期高含沙水流對河床的局部沖刷和“揭底”問題。大型重要工程應進行水工模擬試驗。⒍在通航河道上，應根據(jù)航運部門的要求在取水構筑物處設置標志。⒎在黃河下游淤積河段設置的取水構筑物，應預留設計使用年限內的總淤積高度，并考慮淤積引起的水位變化。⒏在黃河河道上設置取水與水工構筑物時，應征得河務及有關部門的同意。返回本節(jié)6.2.4地表水取水構筑物分類及設置原則⒈地表水取水構筑物的分類按水源種類可分為河流、湖泊、水庫及海水取水構筑物；按取水構筑物的構造形式可分為固定式(岸邊式、河床式、斗槽式)和活動式(浮船式、纜車式)及山區(qū)淺水河流(有低壩式和低欄柵式取水構筑物)取水構筑物三種。⒉取水構筑物型式的選擇取水構筑物型式的選擇，應根據(jù)取水量和水質要求，結合河床地形及地質、河床沖淤、水深及水位變幅、泥沙及漂浮物、冰情和航運等因素，并充分考慮施工條件和施工方法，在保證安全可靠的前提下，通過技術經(jīng)濟比較確定。取水構筑物在河床上的布置及其形狀的選擇，應考慮取水工程建成后，不致因水量情況的改變而影響河床的穩(wěn)定性。在確定取水構筑物型式時，應根據(jù)所在地區(qū)的河流水文特征及其他一些因素，選用不同特點的取水型式。返回本節(jié)6.2.5固定式取水構筑物6.2.5.1固定式取水構筑物的基本型式6.2.5.1固定式取水構筑物主要構造及設計原則6.2.5.1固定式取水構筑物的基本型式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。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。

江河固定式取水構筑物主要分為⒈岸邊式，⒉河床式，⒊斗槽式等。⒈岸邊式取水構筑物的型式直接從江河岸邊取水的構筑物，稱為岸邊式取水構筑物，由進水間和泵房兩部分組成。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。⑴合建式岸邊取水構筑物⑵分建式岸邊取水構筑物⑴合建式岸邊取水構筑物岸邊式取水構筑物(a)底板呈階梯布置(b)底板呈水平布置(c)底板呈水平布置⒈進水口；⒉格網(wǎng)；⒊集水井；⒋泵房⒌閥門井；⒍引橋流程：合建式岸邊取水構筑物進水間與泵房合建，水經(jīng)進水孔進入進水室，再經(jīng)格網(wǎng)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(wǎng)用以攔截水中細小的漂浮物。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；缺點是土建結構復雜，施工較困難。在岸邊水深較大，河岸較陡，同時河岸地質條件良好的地方以及水位變幅和流速較大的河流才可采用。（a）當?shù)鼗鶙l件較好時，進水間與泵房的基礎可以建在不同的標高上，呈階梯式布置，以利用水泵吸水高度減小泵房深度，有利于施工和降低造價，但水泵啟動時需要抽真空?；A呈階梯式（b）當?shù)鼗鶙l件較差時，為避免產(chǎn)生不均勻沉降，或者水泵需要自灌啟動時，宜將基礎呈水平布置，進水間與泵房的基礎建在相同標高上，泵房較深，土建費用增加，通風及防潮條件差，操作管理不甚方便。（c）為縮小泵房面積，減小泵房深度，降低泵房造價，可采用立式泵或軸流泵取水。這種布置電機設在泵房上層，操作方便，通風條件較好。但立式泵安裝較困難，檢修不方便。在水位變化較大的河流上，水中漂浮物不多，取水量不大時，也可采用潛水泵取水。潛水泵和潛水電機可以設在岸邊進水間內，亦可設在岸邊斜坡上。這種取水方式結構簡單，造價低。但水泵電機檢修較困難?；A呈水平式⑵分建式岸邊取水構筑物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。(d)底板呈水平布置⒈進水口；⒉格網(wǎng)；⒊集水井；⒋泵房⒌閥門井；⒍引橋總體看，合建式比分建式較為優(yōu)越。在地質和施工條件許可下，尤其是對于取水量大，保水安全性要求較高的取水工程，應盡可能采用合建式。但在地質條件差，且施工技術力量薄弱，施工條件差，對水下施工有困難的情況下，宜采用分建式。岸邊式取水構筑物一般采用鋼筋混凝土結構。構筑物的平面形狀有圓形、矩形和橢圓形。采用何種形式，應根據(jù)工藝布置方案及其所確定的構筑物尺寸、荷載條件、構造特點以及施工方法等來確定。圓形的取水構筑物其結構性能較好，便于施工，受力條件較好但不便于布置水泵等設備。矩形的取水構筑物則與圓形相反。而橢圓形取水構筑物兼有圓形及矩形取水構筑物的優(yōu)點。合建式與分建式比較

在水位變幅大的河流，岸邊式取水構筑物為了能在洪水位、常水位及枯水位均可取得含砂量較小的河水，一般在進水構筑物的外墻上設置兩層或兩層以上的進水孔。底層進水孔的下緣一般要高出河底0.5—1.0米．上緣宜低于設計最低水位0.50—1.0米。上層進水口的上緣則要求低于設計洪水位1.00一1.25米以下。為了截留水中粗大的懸浮雜質及漂浮物，須在進水口設置格柵。格柵柵條寬一般采用10毫米，柵條間距為30一50毫米。為了進一步截留水中的細小雜質，可在進水間與吸水間之間的縱向隔墻上設置濾網(wǎng)。⒉河床式取水構筑物的型式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。河床式取水構筑物由取水頭部、進水管、集水間和泵房等部分組成。

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。⑴自流管式；⑵虹吸管式；⑶水泵直接吸水式；⑷橋墩式；⑸淹沒式泵房⑴自流管式自流管淹沒在水中，河水靠重力進入集水間，集水間可與泵房合建或分建。特點：自流管取水工作可靠，但敷設自流管時開挖土石方量較大；適用范圍：自流管埋深不大或河岸可以開挖敷設自流管時。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。在洪水期容易發(fā)生泥砂淤積的河段，如主、支流交匯處，凸岸處或在河水回流區(qū)內，均不宜布置自流管取水構筑物。⑵虹吸管式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。適用范圍：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時。

特點：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。分建式虹吸管取水虹吸進水管設計要求為確保安全取水的可靠性，虹吸進水管設計應滿足以下要求：(1)總虹吸高度一般采用4～6米；(2)虹吸管末端應伸入集水井最低動水位以下1.0米，否則，虹吸作用易遭破壞，難以保證水泵的連續(xù)運行。(3)取水頭部應保證足夠的淹沒水深，以防吸入空氣，(4)至少設計二根虹吸進水管，而每根虹吸管都應設置單獨的真空管路；(5)虹吸進水管一般采用鋼管，管內流速一般應大于0.6米／秒。⑶水泵直接吸水式不設集水間，水泵吸水管直接伸入河中取水。水泵直接吸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。適用于水中漂浮物不多，吸水管不長的中小型取水泵房。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。水泵吸水管直接取水的特點(1)因無濾網(wǎng)設備，同時為防止水泵葉輪磨損過快，延長水泵使用年限，因此只是當河水水質較好，即河水小泥砂(特別是顆粒粗大的泥砂)、漂浮物、青苔均較少時，宜采用之。(2)應盡量采用吸水高度較大的水泵設備，泵房深度可以減少。同時由于不設集水井，施工簡單，土建工程造價一般較低。(3)因主流遠離取水岸、水泵吸水管路較長，故真空引水的時間也較長。

注意幾點（1）從安全取水考慮，只宜采用真空引水方式，不宜采用帶底閥的壓力灌水引水方式，否則，吸水底閥在洪水期失靈時，檢修十分困難。（2）吸水管最好采用鋼管，施工要求嚴密不漏氣。（3）吸水管一般埋設在河床下，當河床為非基巖時，最好采用頂管法施工，否則采用明開槽施工。也有不少小型取水工程把水泵吸水管架空在河中樁架之上，吸水頭部裝柵罩，或在取水口周圍攔截漂浮物，布置簡單，不造圍堰，無水下工程，施工方便，節(jié)約投資。但只能在不妨礙水上航運的情況下才允許采用。⑷橋墩式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，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。與一般的河床式取水構筑物相比，橋墩式取水可在構筑物兩側壁開設進水孔，以擴大總進水面積，減小進水口的水流速度，或減小構筑物的平面尺寸；省去了取水頭部及埋設于河床下的自流進水管，集水井與泵房合建，使整個泵房系統(tǒng)簡化，便于集中力量進行突擊施工。橋墩式取水構筑物位置的選擇：在一般平原河流中宜選在順直微彎的深槽梢下處，且河床地質條件良好的河段。在有河心洲、河心灘的分汊段的河流中，應選在穩(wěn)定或發(fā)展的一汊道。在游蕩性的河流中，宜選擇在主流線密集的河段，即河床較窄，變動性較小的河段上。⑸淹沒式泵房集水井、泵房位于常年洪水位以下，洪水期處于淹沒狀態(tài)。適用：在河岸地基穩(wěn)定、水位變幅較大、洪水期歷時較短、長時間為洪水期水位、含水量較少的河流取水。特點：泵房深度淺，土石方量小，構筑物所受浮力小，結構簡單，造價較低；但泵房的通風和采光條件差，泵房潮濕，對電機運行不利，且噪音大，操作管理及設備檢修、運輸不方便，結構防滲要求高，洪水期格柵難以起吊、沖洗。⒊斗槽的型式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、側壩進水逆流式斗槽和雙向式斗槽。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。⑴順流式斗槽；⑵逆流式斗槽；⑶雙向式斗槽⑴順流式斗槽順流式斗槽水流方向與河流一致，但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。⑵逆流式斗槽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(chǎn)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。⑶雙向式斗槽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。6.2.5固定式取水構筑物主要構造及設計原則⒈集水井⒉取水泵房⒊取水頭部⒋進水管⒈集水井⑴進水間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。矩形則相反。進水間深度不大，用大開槽施工時可采用矩形。深度較大時宜采用圓形。橢圓形兼有兩者優(yōu)點，可用于大型取水。河流水位變幅在6m以上時，一般設置兩層進水孔，上層進水孔的上緣應在洪水位以下1.0～1.25m，下層進水孔的下緣至少應高出河底0.5m，其上緣至少應在設計量低水位以下0.3m。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(wǎng)、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(shù)較少時，設連通管互相連通。分格數(shù)應根據(jù)安全供水要求、水泵臺數(shù)及容量、清洗排泥周期、運行檢修時間、格柵類型等因素確定。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(shù)量和布置要求確定。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(wǎng)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，但投資較省。進水間附屬設備---格柵格柵設于進水口(或取水頭部)的進水孔上，以攔截水中粗大的漂浮物及魚類，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.（1）格柵面積：K1=b/(b+s)

(2)格柵一般按可拆卸設計，并考慮有人工或機械清除的措施。（3）格柵與水平面最好成65～75度傾角。（4）框架外形應與進水口形狀一致。（5）通過格柵的水頭損失，一般采用0.05～0.1米。進水間附屬設備---格網(wǎng)

格網(wǎng)設在進水間內，用以攔截水中細小的漂浮物。格網(wǎng)分為旋轉格網(wǎng)和平板格網(wǎng)兩種。旋轉格網(wǎng)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。旋轉格網(wǎng)面積：平板格網(wǎng)構造簡單，所占位置小，可減小進水間尺寸，但網(wǎng)眼不能太小，因而不能攔截較細小漂浮物，且沖洗麻煩，每次沖洗都有部分雜質進入吸水室，適用于中小取水量、漂浮物不多的情況。平板格網(wǎng)面積：⑵排泥、啟閉及起吊設備河水進入進水間后流速減小，會有泥沙沉積，需及時排除。常用的排泥設備有排沙泵、排污泵、射流泵、壓縮空氣提升器等。在進水間的進水孔、格網(wǎng)和橫向連通孔上都須設置閘閥、閘板等啟閉設備，常用的有平板閘門、滑閥及蝶閥等。為便于格網(wǎng)、格柵的清洗和檢修及閘門的啟閉和檢修，需在操作平臺上設置起吊設備。常用的起吊設備有電動卷揚機、電動和手動單軌吊車等。⑶防冰、防草措施在有冰凍的河流上取水時，必須采取防冰措加。常用的防冰措施有降低進水孔流速；利用電、熱水或蒸汽加熱格柵；在進水孔前引入廢熱水，在進水孔上游設置擋冰木排；利用渠道引水使水內冰在渠道上浮。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。⒉取水泵房⑴水泵選擇水泵選擇包括水泵型號選擇和水泵臺數(shù)確定。水泵臺數(shù)過多，將增大泵房面積和土建造價；水泵臺數(shù)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。⑵泵房布置泵房的平面形狀有圓形、矩形、橢圓形、半圓形等。矩形便于布置水泵、管路和起吊設備，而圓形受力條件好，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。⑶泵房地面的設計標高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：

①當泵房位于渠道邊時，采用設計最高水位加0.5m；

②當泵房位于江河邊時，采用設計最高水位加浪高再加0.5m；

③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。⑷泵房的通風采暖及附屬設備泵房應有通風設施，深度不大時采取自然通風；深度較大時可采用機械通風。寒冷地區(qū)，泵房應考慮采暖。為便于泵房內設備的安裝、檢修，需要設置起吊設備。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。為便于調度、泵房內還應設置通訊、遙控等自動化設施。⑸泵房的防滲和抗浮取水泵房的側壁及底部，要求在水壓作用下不產(chǎn)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。具體方式可以依靠自重或增加重物抗浮，也可將泵房底板與基巖嵌出或錨固在一起抗浮。⒊取水頭部⑴取水頭部設計的一般要求①取水頭部應設在穩(wěn)定河床的深槽主流有足夠的水深處。②選擇合理的外形和較小的體積，以避免對周圍水流產(chǎn)生大的擾動，同時防止取水頭部受沖刷，甚至被沖走。③在可能引起沖刷范圍內拋石加固，將取水頭部的基礎埋在沖刷深度以下。④取水頭部宜分設兩個或分成兩格。⑤取水頭部應防止冰塊阻塞和沖刷，并防止船只、木筏碰撞。⒊取水頭部⑵取水頭部的型式和構造

取水頭部型式很多，常用的有喇叭管、蘑菇形、魚形罩、箱式、橋墩式等。①管式取水頭部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。②蘑菇式取水頭部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；但頭部高度較大，所以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。③魚形罩取水頭部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時采用。④箱式取水頭部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。由于進水孔總面積較大，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。⑤橋墩式取水頭部適用中小型取水構筑物，和水深較小，船只通航不頻繁的河流。⑥樁架式取水頭部適用于流速較小，水位變化不大，有足夠水深，河床可打樁且無流冰的河流。⑦斜板取水頭部斜板取水頭部在取水頭部安設斜板，河水經(jīng)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。⑧活動式取水頭部⑶取水頭部進水孔的設計最低層進水孔下緣距河床的高度，一般不得小于下列規(guī)定：①側面進水孔下緣應高出河底不小于0.5m；②頂部進水孔應高出河底1.0～1.5m以上。取水頭部進水孔的上緣在設計最低水位以下的淹沒深度，當頂部進水時不小于0.5m，側面進水時不小于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。從頂部進水時，應考慮進水流速大產(chǎn)生漩渦而影響淹沒深度。取水頭部進水孔的流速要選擇恰當，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。進水孔流速可根據(jù)河中泥沙及漂浮物的數(shù)量、有無冰凌、取水點的水流速度、取水量的大小等確定。一般有冰凌時取0.1～0.3m/s；無冰凌時取0.2～0.6m/s。⒋進水管進水管有自流管、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。設計要求：（1）為了提高進水的安全可靠性和便于清洗檢修，進水管一般不應少于兩條。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。（2）進水管的管徑應按正常供水時的設計水量和流速決定。管中流速不應低于泥沙顆粒的不淤流速，以免泥沙沉積；但也不宜過大，以免水頭損失過大；增加集水間和泵房深度。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。（3）進水管內易產(chǎn)生淤積，應考慮沖洗措施，沖洗流速采用1.5～2.0m/s。進水管型式

（1）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。（2）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。返回本節(jié)固定式取水構筑物施工方法⑴大開槽施工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。⑵圍堰施工法用堤壩(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。

⑶沉井施工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。⑷浮運下沉法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。⑸氣壓沉箱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，如遇障礙物則可直接排除。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。6.2.6活動式取水構筑物分類：纜車式和浮船式兩種。優(yōu)點：水下工程量小、施工方便、工程投資少、適應性強、靈活性大等，能適應水位的變化。特點：操作管理較復雜，需經(jīng)常隨河水水位的變化將纜車或浮船移位以及更換輸水斜管的接頭，供水安全性差，特別在水流湍急、河水漲落速度大的河流上設置活動式取水構筑物，尤需慎重。位置：設在水流不急，且水位漲落速度小于2.0

m/h。建設要求：河床比較穩(wěn)定，岸坡有適宜的傾角，河流漂浮物少、無冰凌，且取水構筑物不易受漂木、浮筏、船只撞擊，河段順直，靠近主流。

6.2.6纜車式取水構筑物一、適用條件1．水文條件適用于水位漲落幅度為10～35米的河道及水庫取水。漲落幅度一般在2m/h較好．2．地形地質條件(1)在任何水位情況下取水點應有一定水深。(2)河岸較穩(wěn)定，工程地質條件較好。應避開回填土及滑坡地段，以免因發(fā)生不均勻沉陷、滑坡、斷層、流砂等自然現(xiàn)象而受到破壞。(3)岸坡的傾角不宜太大或太小，一般在10度一30度之間為宜。(4)河流漂浮物少，無冰凌，不受漂木、浮筏、船只的撞擊。纜車式取水構筑物纜車式取水構筑物纜車取水構筑物的構造及設計要求一、纜車

小型供水一般設置一部纜車。供水量較大，供水安全性要求較高時，纜車應不少于兩部，每部纜車上一般不少于兩臺水泵。但也有一泵一車的。纜車上水泵機組的布置，除滿足布置緊湊，操作檢修方便外，還應特別注意纜車的穩(wěn)定和振動問題。小型水泵機組宜采用平行布置，將機組直接布置在泵車的桁架上，使機組重心與泵車軸線重合，運轉時振動小，穩(wěn)定性好。大中型機組宜采用垂直布置，機組重心落在兩桁架之間，機組放在短腹桿處，振動較小。纜車的平面布置纜車的平面布置主要是機組(水泵、電機）及管道設備的合理布置，小型纜車的面積約為12—20m2，大、中型纜車的面積約為20一40m2。機組布置應考慮下列幾點：(1)為了減少振動，機組布置應滿足纜車穩(wěn)定性的要求。采用對稱布置的方式，使機組的中心與軌道相重合，由此可初步?jīng)Q定纜車的軌距。(2)為了降低重心、增加纜車的穩(wěn)定性、減少桁架腹桿長渡，纜車在豎向上宜布置成階梯形。(3)備用機組的數(shù)量，要考慮操作及檢修的因素。機組的布置一般有平行布置、垂直布置兩種形式。二、坡道設計

斜坡式及斜橋式兩種

坡道坡度

坡道的坡度由自然地形所確定。坡度不宜過大或過小，以免影響取水工作條件。過大時，構筑物的穩(wěn)定性、安全性都差。一般情況下，垃道的適宜傾角為10～28度。坡度適宜時，采用斜坡式，岸坡較陡或河岸地質條件較差時，采用斜橋式。車道軌距：根據(jù)車廂的橫向穩(wěn)定性及泵車機組布置決定。一般情況下，可根據(jù)吸水管直徑粗略估算軌距：

當吸水管直徑DN＝300~500毫米時，軌距Sp＝2.5～4.0米；當吸水管直徑DN＜300毫米時，軌距Sp＝1.5～2.5米。三、輸水斜管及叉管一般一部纜車布置一條輸水管，輸水斜管沿坡道設置，在斜管上設置若干叉管，供纜車出水管接管輸水之用。叉管沿斜管均勻敷設，叉管間的高差取決于水泵吸水高度，水位漲落速度，接管方式。叉管高差適用范圍0.6～3.1米。具體布置形式有：1．一車一管或兩車兩管，輸水管均設在泵車的外側；2．兩車兩管或兩車四管，輸水總管設在兩臺泵車之間。配置方式有埋地暗裝和露天明裝兩種(1)埋地暗裝：適用于地質較好，河岸自然起伏變化不大的地段，管材宜采用鑄鐵。

優(yōu)點是不需要經(jīng)常進行管道維護，移車及拆接連絡管方便，坡道整齊。

(2)露天明裝：露天明裝分為沿地面明裝及架空明裝兩種。沿地面明裝適用于大口徑輸水管，一般采用焊接鋼管。適用于地質條件較差的地方，且維護及檢修方便，但易受外界物體撞擊；架空明裝則適用于斜橋式坡道纜車取水，一般采用鋼管與鑄鐵管兩種，輸水斜管一般置于斜橋間的聯(lián)系橫梁上，且須注意它與人行道一定要放在同側，以便移車時就近拆接連絡管。四、接管方式1.橡膠軟管的柔性接頭管。壽命3～5年，管徑一般<300mm2.球形萬向接頭3.套管活動接頭。用于管徑300～600mm4.搖臂接頭管。用于管徑500～800mm該接管方式加大了泵車適應水位變化的高度，減少更換接頭次數(shù)，是目前比較先進接管類型五、牽引設備及安全裝置由卷揚機及鋼絲繩組成。卷揚機是靠電動機傳動牽引鋼絲繩，以帶動泵車上下運行的一個重要機械設備。一般設于岸邊最高水位以上，并位于斜坡或斜橋式坡道之中心線上。每部泵車設置一部卷揚機。除農灌用水限于設備及條件，在牽引力小于5噸時可選用手動卷揚機外，一股應采用電動卷揚機。卷揚機上采用的制動設備是電磁鐵剎車與手剎并用，泵車上的制動裝置較多，有六種。6.2.6.2浮船式取水構筑物一、分類和組成浮船取水按船舶動力分，有自航式和非自航式(即停泊式)兩種。自航式為機動船只(多由其他用途的船只改裝)，船艙中安裝有內燃機聯(lián)動水泵機組及自航動力設備。亦可將取水設備的動力裝置兼作自航動力。自航式浮船取水具有機動．靈活的特點，可適應河道主流的擺動，故多用于游蕩性河段取水。

非自航式可用木、鋼或水泥等材料制造。艙內安裝取水設備，并用聯(lián)絡管與岸上輸水管道相連。由浮船、錨固設備、連絡管、輸水斜管組成。二浮船取水的優(yōu)缺點優(yōu)點是無水下工程，投資省，上馬快，有較好的適應性。浮船取水也存在如下缺點：

(1)操作管理較麻煩，如隨著水位的漲落需要拆換接頭，移動船位，收放纜繩和輸電線路。船體及其附屬設備的維修養(yǎng)護頻繁。(2)供水安全性較差，因浮船是漂浮于江河中，受風浪、急流、航運、漂木、浮筏等影響較大。(3)對于階梯式接頭，每次移船更換接頭時要停止供水，因此如用于不允許間斷供水的廠礦企業(yè)，必須設置兩條船，以便輪流更換接頭供水或在凈水廠內需增設蓄水池調節(jié)。

三、適用條件

(1)水位變化幅度較大，一般為10一30米左面漲落速度在2米／h以下；枯水期水深一般不小于1.5—2米；水流平穩(wěn)，流速較緩，風浪較小的河段。

(2)河岸較穩(wěn)定，河床沖淤變化不大且岸坡有適宜傾角的河段，以及水庫和湖泊的水源。當連絡管采用階梯式接頭時岸坡傾角一殷為20度一30度；當采用搖臂式接頭時岸坡傾角一殷為40度一60度，以縮短連絡管的長度。

(3)無漂木、浮筏、行船撞擊的河段。（4）浮船設置或移位時，不影響河道的航運。

四、浮船取水位置的選擇1.河岸坡度要適宜，2.水流要求平穩(wěn)，應避開大的回流區(qū)、急流和大風浪區(qū)，3.不受江河航行、放筏的影響，4.枯水期間應有足夠的水深，5.避開分岔流道的匯合口，6.為便于浮船定期檢修，應考慮附近有可利用做檢修場地的平坦河岸。五、構造及設計要求浮船材料一般采用鋼筋混凝土，平底形式，平面為矩形，長寬比一般3：1，吃水深0.6～1m，船體深1.2～1.5m，寬8m。

浮船數(shù)量及每船供水能力，應根據(jù)供水規(guī)模、供水安全程皮及接頭形式等因素確定。當取水規(guī)模大或必需連續(xù)供水時，應不少于二條浮船。當允許間斷供水或有調節(jié)水池時，可采用一條浮船。浮船與水泵布置（1）設備布置原則船艙內水泵機組的布置除應遵照規(guī)范和有關規(guī)定外，還要適應取水浮船因漂浮在水面容易擺動及船體構造等方而的特點，力求船體平衡與穩(wěn)定，并要求操作管理方便，工作安全可靠，布置緊湊，以便縮小船體尺寸，節(jié)約投資。(2)平面布置水泵機組的平面布置宜采用單行排列，以免船體太寬，增加水流阻力，其布置形式一般有縱向及橫向二種。當泵組軸心與船體縱軸一致時，稱縱向布置，具有操作管理方便，管道簡單，運行較為經(jīng)濟等優(yōu)點。但如臺數(shù)過多，使船體增大，對穩(wěn)性不利。大型泵組一般采用縱向布置形式。當泵組軸心與船體橫軸一致，稱橫向布置，這種布置管路較復雜，操作不便。為了船體平衡，一般泵組重心應布置偏于吸水管一側。為適當壓縮設備與吸水側船艙壁之間的距離，而適當加大出水管一側的通道。3）豎向布置豎向布置可分為上承式與下承式二種。上承式具有通風好，維護管理方見進、出水管因沿甲板而敷設使船體構造較為簡單等優(yōu)點。適用于各種材質的船體，是目前采用較多的一種布置形式。但存在著重心高、穩(wěn)性較差、振動大等缺點。下承式具有重心低，穩(wěn)性好，振動小，并可減少上層建筑高度等優(yōu)點，但通風條件差，安裝檢修，操作管理均感不便，船體構造較復雜并需增加船艙尺度，對船只的抗沉性能及排水設施要有較高的要求。一般用于鋼結構船體。水泵出水管與輸水斜管的連接連絡管用來連接浮船出水管及岸邊輸水斜管。為了使聯(lián)絡管能適應船體豎向移動，水平移位，水平擺動及顛簸等情況，在連絡管兩端，可分別組裝橡膠、球形及套筒活絡接頭，并構成各種活動連接方式。浮船取水最早采用階梯式活動連接，可隨水位漲落而拆換接頭，但要移動船位，操作管理麻煩。近幾年來，一些大型浮船取水已普遍采用了鋼桁架搖臂式連絡管，為今后大型取水工程采用浮船取水創(chuàng)造了有利條件。輸水斜管1當斜管較長時，為減少泄水量及縮短更換接頭時間，宜在斜管上端中部設置單向閥。

2)當采用兩條以上輸水斜管時，斜管上叉管高程應交錯布置，以錯開更換接頭時間

3)接頭處的法蘭形式要便于拆裝，便于對準，以節(jié)省更換接頭時間。

4)北方地區(qū)要注意防凍。浮船穩(wěn)定與錨固在浮船設計中，應盡量通過設備及管路布置使浮船達到基本平衡。當浮船已建成，且設備管路也已安裝完畢則可根據(jù)船只傾斜及吃水情況，采用重物進行艙底壓載以調整船體平衡及達到規(guī)定的吃水深度，以滿足浮船的穩(wěn)性要求。

(2)浮船在運轉中，由于受到某種外力如浮船隨水位漲落而升降時受到活動接頭的摩擦力、纜繩、電纜等作用力的影響，而產(chǎn)生不平衡時，可根據(jù)具體條件采用移動壓載及液體壓載。(3)浮船在設備與管道安裝過程中有可能出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。為使安裝工作順利進行，應對設備管道可能安放的最不利位置進行驗算，并提出安裝期間注意事項及相應的平衡措施。（4）小傾斜角度不超過15度，在移船和風浪作用時最大橫傾角控制在7度以下。浮船錨固浮船錨固關系到船體移位是否困難，操作管理是否方便，運行是否安全等問題。從一些工程的運行事故分析，因錨固出現(xiàn)問題，占有相當比例。例如，流速大而錨鏈斷面選用過小，致使錨鏈拉斷，船只被沖，錨固設施不全，布置不當，船只在風浪作用下被斜管碰撞成洞而沉沒，移船時，由于收放纜繩失誤，操作不當，船只沖走，有的甚至翻船等。錨固形式一般分為岸邊系留、岸邊系留與船首尾拋錨、岸邊系留與角錨艏艉拋錨式。6.2.7山區(qū)淺水河流取水構筑物6.2.7.1山區(qū)淺水河流的特性、利用特點及取水方式6.2.7.2低壩式取水構筑物6.2.7.3低欄柵式取水構筑物6.2.7.1山區(qū)淺水河流的特性、利用特點及取水方式⒈山區(qū)淺水河流的特性⑴山區(qū)淺水河流多屬河段的上游段，河床坡降大、河狹流急。⑵河流徑流量變化及水位變幅很大。⑶河水的水質變化十分劇烈。⒉山區(qū)淺水河流的利用特點及取水方式⑴取水量常常占河水枯水徑流量的很大比重，有的高達70％～80％。⑵山區(qū)淺水河流的枯水期層淺薄，需要在天然河道中修筑低壩抬高水位、增加水深，或者采用底部進水等方式。⑶在山區(qū)淺水河流的開發(fā)利用中，既要考慮到使河水中的推移質能順利排除，不致大量堆積，又要考慮到使取水構筑物不被大顆粒推移質損壞。作業(yè)1.在支流、干流匯合的河段上取水，為防止所取的水泥沙含量過高或泥沙淤積，取水構筑物取水口位置宜設置在何處？2.岸邊式取水構筑物和河床式取水構筑物分別適用于什么情況？3.假設在黃河中上游進行取水，采用哪種取水方式比較合適？并說明原因。4.活動式取水構筑物有哪幾種？分別適用于什么情況？5.河床式取水構筑物的取水頭部有哪幾種形式，分別適用在什么情況？選擇題1一般情況下，天然河流（無壩）取水時，取水量占枯水流量的比例控制在以下何項？A5％～10％B15%～25％C25％～35％D35%～45％2下列關于地下取水構筑物的闡述中，何項適用條件是不正確的？A管井用于開采所有含水層地下水B大口井用于取集埋深10m左右的淺層地下水C輻射井用于取集淺層地下水D滲渠取集河床下的地下水3在支流、干流匯合的河段上取水，為防止所取的水泥沙含量過高或泥沙淤積，取水構筑物取水口位置宜設置在以下何處？A靠近支流河道出口處的支流河道上B支流河道出口處的干流河道上C支流河道出口處的上下游足夠距離的干流河道上D支流河道和干流河道匯合處夾角最小的地方4選擇岸邊式取水構筑物的位置，除了水量充沛，水質、地質條件較好，水位變化幅度不大的條件外，還應要求：A江河岸邊較陡，主流近岸，岸邊有足夠水深B江河岸邊平坦，風浪不大，河床有足夠水深C江河岸邊平坦，水流順直，岸邊有足夠場地D江河岸邊較陡，主流沖頂，岸邊有足夠水深本節(jié)完返回本章目錄6.3地下水水源地選擇采用地下水源的優(yōu)點：⑴取水構筑物構造簡單，便于施工和運行管理；⑵水處理工藝比地表水簡單，處理構筑物投資和運行費用較??；⑶便于靠近用戶建立水源，降低給水系統(tǒng)(特別是輸水管和管網(wǎng))投資，節(jié)省輸水費用，提高給水系統(tǒng)的安全可靠性；⑷便于分期修建；⑸便于建立衛(wèi)生防護區(qū)。6.3.1集中式供水水源地的選擇⒈水源地的水文地質條件⒉水源地的地質環(huán)境⒊水源地的經(jīng)濟、安全性和擴建前景6.3.2小型分散式水源地的選擇在基巖地區(qū)，水井布置主要取決于強含水裂隙帶及強巖溶發(fā)育帶的分布位置；布井地段的地下水水位埋深及上游有無較大的匯水補給面積，也是必須考慮的條件。6.4地下水取水構筑物的類型和適用條件6.4.1地下水源概述和取水構筑物分類6.4.2管井構造、施工和管理6.4.3管井的設計與水力計算6.4.4井群互阻計算及分段取水井組6.3.5大口井、輻射井和復合井6.4.1地下水源概述和取水構筑物分類卵石層、砂層和石灰?guī)r層等組織松散，具有眾多相互連通的孔隙，透水性能較好，水能在其中流動的巖層叫透水層，透水層又叫含水層。粘土和花崗巖等結構緊密，透水性極差甚至不透水的巖層叫不透水層，不透水層也稱隔水層。1.地下水分類：埋藏在地面下第一個隔水層上的地下水叫潛水；兩個不透水層間的地下水叫層間水；具有自由水面的層間水稱無壓地下水；承受有壓力的層間水稱承壓地下水；在自身壓力作用下從某一出口涌出的地下水叫泉水。2.地下水取水構筑物分類：管井——井管從地面打到含水層，抽取地下水的井；大口井——由人工開挖或沉井法施工，設置井筒，以截取淺層地下水的構筑物；滲渠——壁上開孔，以集取淺層地下水的水平管渠；泉室——集取泉水的構筑物。3.地下水取水構筑物的適用條件：

⑴管井適用于含水層厚度大于5m，其底板埋藏深度大于15m；

⑵大口井適用于含水層厚度在5m左右，其底板埋藏深度小于15m；

⑶滲渠僅適用于含水層厚度小于5m，渠底埋藏深度小于6m；

⑷泉室適用于有泉水露頭，且覆蓋層厚度小于5m。返回本節(jié)6.4.2管井構造、施工和管理6.4.2.1管井構造管井直徑一般在50～1000mm，深度一般在200米以內，通常由井室、井壁管、過濾器、沉淀管組成。

井室：用以安裝各種設備，采光、采暖、通風，防水；

井壁管：加固井壁，隔離水質不良或水頭較低的含水層；

過濾器：集水，保持填礫與含水層的穩(wěn)定，防止漏砂及堵塞；

沉淀管：沉淀進入管井的砂粒完整井非完整井⒈井室結構：

深井泵房——泵體和揚水管安裝在管井內，泵座和電動機安裝在井室內；

深井潛水泵房——水泵和電動機安裝在管井內，控制設備安裝在井室內；

臥式泵房——水泵和電動機安裝在井室內；

地面式——便于維護管理，防水、防潮、通風、采光條件好；地下式——便于總體規(guī)劃，噪聲小，防凍條件好。⒉井壁管井壁管應有足夠的強度，內壁平整光滑，軸線不彎曲，便于設備安裝和管井清洗；可采用鋼管、鑄鐵管、鋼筋混凝土管。鋼管可用于任意井深的管井；鑄鐵管適用于井深小于250m的管井；鋼筋混凝土管適用于井深小于150m的管井。井壁管內徑應比水泵設備的外徑大100mm。

過濾器應有足夠的強度和良好的透水性。鋼筋骨架過濾器：由短管、豎向鋼筋、支撐環(huán)構成；適用于裂隙巖、砂巖或礫石含水層，或用作纏絲過濾器、包網(wǎng)過濾器的骨架。

圓孔或條孔過濾器：在管壁上鉆圓孔或條孔加工而成；適用于礫石、卵石、砂巖或裂隙含水層，亦可用作纏絲過濾器、包網(wǎng)過濾器的骨架。纏絲過濾器：在鋼筋骨架過濾器、圓孔或條孔過濾器外纏繞2～3mm的鍍鋅鐵絲構成；適用于粗砂、礫石和卵石含水層。

包網(wǎng)過濾器：在鋼筋骨架過濾器、圓孔或條孔過濾器外纏繞0.2～1.0mm的濾網(wǎng)構成；適用于粗砂、礫石和卵石含水層。

填礫過濾器：在各類過濾器的外圍填符合一定級配的礫石構成。填礫粒徑與含水層粒徑比：填礫層厚度可采用75～150mm；高度應超過過濾器頂部8～10m。過濾器進水孔眼數(shù)量多，進水性能良好，但強度減小。過濾器的孔隙率取決于管材的強度，各種管材允許孔隙率為：鋼管30％～35％；鑄鐵管18％～25％；鋼筋混凝土管10％～15％；塑料管10％。管井施工步驟鉆鑿井孔管井驗收粘土封閉沖孔換漿物探測井井管安裝圍填礫料抽水試驗洗井6.4.2.2管井施工⒈鉆鑿井孔

沖擊鉆進法：利用鉆頭對地層的沖擊力鉆鑿井孔；僅適用于松散巖層；機械設備簡單；效率低、速度慢。

回轉鉆進法：包括一般回轉鉆進、反循環(huán)回轉鉆進和巖心回轉鉆進。利用鉆頭旋轉對地層的切削、擠壓、研磨破碎作用鉆鑿井孔；既適用于松散巖層，也適用于基巖；機械設備較復雜；效率高、速度快。

回轉鉆進過程：鉆機的動力通過傳動裝置使轉盤旋轉，帶動主鉆桿旋轉，主鉆桿接鉆桿，鉆桿接鉆頭，從而使鉆頭旋轉切削地層。當鉆進—個主鉆桿深度后，由鉆機的卷揚機提起鉆具，將鉆桿用卡盤卡在井口，取下主鉆桿，接一根鉆桿，再接上主鉆桿，繼續(xù)鉆進，如此反復進行，直至設計井深。鉆頭過程中，高壓泥漿泵把用粘土調制成的含砂量極低的泥漿經(jīng)膠管、提引龍頭、鉆桿腹腔向下噴射至工作面，起到冷卻鉆頭、潤滑鉆具的作用，同時將被切削下來的巖土碎屑混合在一起，沿著井孔與鉆桿之間的環(huán)形空間上升至地面，流入泥漿池。

地層被鉆成井孔后，破壞了原始應力平