取水工程(7-2課時)

2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程12.4活動式取水構(gòu)筑物概念：利用可以活動的壓水管道（搖臂、活動接頭等），以適應(yīng)水位變化的取水的構(gòu)筑物，稱為活動式取水構(gòu)筑物?；顒邮饺∷畼?gòu)筑物一般由取水平臺（纜車或躉船等）、壓水管道、活動執(zhí)行結(jié)構(gòu)等部分組成。適用條件：當修建固定式取水構(gòu)筑物有困難時，可采用活動式取水構(gòu)筑物。（1）在水流不穩(wěn)定，河勢復(fù)雜的河流上取水時；（2）當河流水深不足，修建取水口會影響航運時；（3）當修建固定式取水口水下工程量較大，施工困難，投資較高，而當?shù)厥┕l件及資金不允許時；（4）河流水位變化幅度較大而取水量較小時；（5）當供水要求緊迫，要求施工周期短，建設(shè)固定式取水構(gòu)筑物滿足不了時；（6）當水文資料不全、河岸不穩(wěn)定時；（7）建設(shè)臨時性的供水水源，滿足應(yīng)急供水時。

活動式取水構(gòu)筑物主要有以下兩種：纜車式與浮船式。特點：（1）水下工程量小、施工方便、工程投資少、適應(yīng)性強、靈活性大等優(yōu)點，能適應(yīng)水位的變化；（2）操作管理較復(fù)雜，需要經(jīng)常隨河水水位的變化而將纜車或浮船移位以及更換輸水斜管的接頭，供水安全性較差；（3）在水流湍急、河水漲落速度大的河流上設(shè)置活動式取水構(gòu)筑物時，尤須慎重。具體要求：（1）河流應(yīng)水流不急，且水位漲落速度小于2.0m/h；（2）河床比較穩(wěn)定，岸坡有適宜的傾角；（3）河流漂浮物少，無冰凌，且取水構(gòu)筑物不易受漂木、浮筏、船只撞擊，河段順直，靠近主流。2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程32.4.1纜車式取水構(gòu)筑物

概念：建造于岸坡，以截取河流表層水的取水構(gòu)筑物，由纜車、纜車軌道、輸水斜管和牽引設(shè)備等組成，詳見課本圖6-22。特點：纜車隨江河水位的漲落，通過牽引設(shè)備沿岸坡軌道上下移動，因此受風浪的影響較小。適用條件：（1）河流水位變幅為10-35m、漲落速度小于2m/h的情況；（2）河岸岸坡穩(wěn)定、地質(zhì)條件好、岸坡傾角為：10°-28°的地段。纜車式取水構(gòu)筑物

一、纜車式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造及設(shè)計要求。構(gòu)造：（1）纜車；（2）坡道；（3）輸水斜管及活動接頭；（4）牽引設(shè)備及安全設(shè)施。設(shè)計要求：

1、纜車（1）纜車是用于安裝水泵機組的車輛；（2）纜車的結(jié)構(gòu)：一般為鋼木結(jié)構(gòu)，詳見課本P159；（3）設(shè)備選擇與布置：一般布置2-3臺水泵，選用水泵的吸水高度不小于4.0m，且Q-H特性曲線較陡（水位變化幅度較大）。2、坡道：坡道上設(shè)有供纜車升降的軌道，以及輸水斜管、安全掛鉤座、電纜溝、接線平臺等。（1）坡道的面寬應(yīng)根據(jù)纜車的寬度及上述坡道設(shè)施布置確定。（2）坡道的軌距由吸水管管徑確定：當吸水管直徑為DN300-DN500時，軌距一般為2.5m-4.0m；當吸水管直徑小于DN300時，軌距一般為1.5m-2.5m。（3）纜車軌道一般采用P24、P36、P43鋼軌（查手冊），基礎(chǔ)采用鋼筋砼軌枕及條石軌枕。（4）坡道有斜坡式和斜橋式，應(yīng)根據(jù)取水水源地的岸坡地勢或河岸的地質(zhì)情況確定。（5）纜車道上端標高應(yīng)為最高水位、浪高、吸水喇叭口到纜車層高度之和再加1.5m安全高度；下端標高應(yīng)為最枯水位減去保證吸水的1.5m安全高度。3、輸水斜管及活動接頭（1）輸水斜管沿坡道敷設(shè)，通常設(shè)一根輸水斜管；取水量較大時，也可設(shè)兩根輸水斜管。（2）輸水斜管一般采用球墨鑄鐵管，當管徑大于DN500時，宜采用焊接鋼管。（3）輸水斜管每隔一定距離設(shè)置一個正三通或斜三通叉管，以便與水泵銜接。在水泵壓水管與叉管的連接處需設(shè)置活動接頭，以適應(yīng)纜車在一定范圍內(nèi)移動，活動接頭主要有：（1）橡膠軟管柔性接頭：管徑一般小于DN300。（2）球形萬向接頭：為鑄鋼或鑄鐵，管徑一般小于DN600

。（3）套筒活動接頭：由一至三個旋轉(zhuǎn)套筒組成，較方便。（4）曲臂式活動接頭：由三個豎向套筒及兩根連絡(luò)短管組成。4、牽引設(shè)備及安全設(shè)施（1）纜車取水多采用電動滾筒式卷揚機作為牽引設(shè)備，每部纜車設(shè)一臺卷揚機。卷揚機機房設(shè)在最高水位以上，并正對纜車軌道。（2）纜車應(yīng)設(shè)有安全可靠的制動裝置。卷揚機上應(yīng)有電磁和手動制動器。纜車上廣泛采用鋼桿安全掛鉤和鋼絲繩套掛鉤等安全裝置。二、纜車的穩(wěn)定。纜車結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題是車架的振動與變形，因此纜車應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性和剛度。這些都需要鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)的設(shè)計人員進行設(shè)計計算，并有專業(yè)廠家進行施工。纜車取水構(gòu)筑物設(shè)計圖紙纜車取水構(gòu)筑物設(shè)計圖紙纜車取水構(gòu)筑物設(shè)計圖紙2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程122.4.2浮船式取水構(gòu)筑物

概念：建造浮船，以截取河流表層水的取水構(gòu)筑物，由浮船、錨固設(shè)備、連絡(luò)管和輸水斜管等部分組成。特點：無水下工程、投資省、上馬快，有較高的適用性，但船體受風浪影響大，操作管理不便，安全性差。適用條件：（1）河流水位變幅為10-40m或更大、水位漲落速度不大于2m/h，取水點有足夠水深的情況；（2）河道水流平穩(wěn)、流速和風浪較小、停泊條件好，河床穩(wěn)定、岸坡有適當?shù)膬A角（20-60°）。當采用搖臂式或鋼桁架時，岸坡一般大于45°。2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程13浮船式取水構(gòu)筑物2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程14

一、浮船式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造及設(shè)計要求。構(gòu)造：（1）浮船；（2）錨固設(shè)備；（3）連絡(luò)管；（4）輸水斜管。設(shè)計要求：

1、浮船（1）浮船的構(gòu)造：浮船的材料有鋼、鋼筋混凝土或鋼絲網(wǎng)水泥等。目前，以鋼為主，應(yīng)用較為廣泛。（2）設(shè)備選擇與布置：宜選擇Q-H特性曲線較陡的水泵（水位變化幅度較大），且其高效段應(yīng)選在取水歷時最長的取水水位，在水位落差較大的情況，可備用一套切削后的葉輪，以便更換。（3）浮船上的設(shè)備布置需保證船體的平衡與穩(wěn)定，一般有縱向與橫向兩種布置，其中：sh型水泵為縱向布置，IS型水泵為橫向布置。2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程15

（4）水泵可以安裝在甲板上（上承式），也可以安裝在船體骨架上（下承式）。目前，取水量較大的多為下承式；而取水量較小的則采用上承式。詳見課本P164頁。2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程16

2、水泵出水管與輸水斜管的連接浮船總出水管與岸坡固定輸水斜管之間的連接管段成為連絡(luò)管，管的兩端可采用膠管接頭、球形接頭、套筒接頭等連接，以適應(yīng)浮船隨河流水位漲落及風浪作用產(chǎn)生的水平移位、豎向移位、水平擺動及顛簸等情況。常用的連接方式有：階梯式、搖臂式。（1）階梯式連接：因連絡(luò)管的不同，分為柔性連絡(luò)管連接及剛性連絡(luò)管連接。柔性連絡(luò)管連接：采用兩端帶法蘭接口的橡膠軟管作為連絡(luò)管，適用于小型水廠，管徑一般小于DN300，管長為6-12m。其使用靈活，接口方便；但承壓較低，壽命較短。剛性連絡(luò)管連接：采用兩端各設(shè)一個球形萬向接頭的焊接鋼管作為連絡(luò)管，管徑一般小于DN350，管長為5-12m。其承壓較高，使用年限長，適宜于岸坡較陡和水位變化較大；但加工復(fù)雜，重量大，起吊和移船困難。階梯式連接的浮船取水示意圖階梯式連接的浮船取水照片2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程19

總之，階梯式活動連接結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、造價低。但受連絡(luò)管長度、球形接頭轉(zhuǎn)角的限制，尤其在洪水期，移船頻繁，操作管理麻煩，并需短期停水，供水安全性差，僅適用于小型或臨時給水。（2）搖臂式連接：采用兩端帶有活動接頭的焊接鋼管作為連絡(luò)管，采用球形接頭、套筒接頭和鎧裝式法蘭橡膠接頭。因連絡(luò)管的不同，分為球形接頭搖臂管、套筒接頭搖臂管及鋼桁架搖臂管。實踐應(yīng)用中以后兩種居多。套筒接頭搖臂管：為適應(yīng)浮船垂直、水平和搖擺運動，套筒接頭搖臂管的活動部件需5-7個套筒。有5個套筒的搖臂管稱為單搖臂連絡(luò)管；而有7個套筒的搖臂管稱為雙搖臂連絡(luò)管。其中，單搖臂連絡(luò)管適宜在水壓較低、水量較小時采用；雙搖臂連絡(luò)管適應(yīng)在較高水壓和較大水量情況下使用。2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程202024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程21整體式（模塊拼裝）浮船取水示意圖2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程22整體式（模塊拼裝）浮船取水外部及內(nèi)部照片2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程23整體式（模塊拼裝）浮船取水示意圖2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程24浮船搖臂連絡(luò)管照片2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程25

鋼桁架搖臂管：剛性連絡(luò)管兩端用鎧裝法蘭橡膠管連接，鋼桁架一端固定在中高水位的支墩或框架上，另一端固定于浮船的支座上，兩端設(shè)滾輪支座，支座上有軌道和一定的調(diào)節(jié)距離，能適應(yīng)浮船的位移和顛簸。適用于江面寬闊、水位漲落幅度大的河流，在長江中游采用較多。多級浮船取水示意圖浮筒式泵站（浮塢）取水示意圖2024/1/4水資源利用與取水工程－取水工程30

3、輸水斜管

（1）輸水斜管一般沿岸坡敷設(shè)，通常設(shè)一根輸水斜管。岸坡變化大且有泥沙淤積時，可隔一定距離設(shè)置支墩。（2）輸水斜管一般采用球墨鑄鐵管，當管徑大于DN500時，宜采用焊接鋼管。（3）采用階梯式連接時，輸水斜管每隔一定距離設(shè)置一個正三通或斜三通叉管，以便與浮船總出水管銜接。（4）輸水斜管上端設(shè)排氣閥，在適當部位設(shè)止回閥。采用搖臂式連接且揚程小于25m時，輸水斜管上可不設(shè)止回閥。二、浮船的穩(wěn)定為保證浮船取水構(gòu)筑物安全運行，浮船設(shè)計應(yīng)滿足平衡與穩(wěn)定性要求。影響平衡與穩(wěn)定的因素有：各設(shè)備的重力、水流沖擊力、進出水管內(nèi)的動水壓力、風浪等，設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。

三、浮船的錨固浮船采用錨、纜索、撐桿等加以固定，成為錨固。錨固可使浮船在風浪等外力作用下仍能平衡安全地停泊在取水位置，進行正常生產(chǎn)；同時可以借助錨固設(shè)備較方便地移動浮船的位置。錨固方式有以下幾種：1、岸邊系留加支撐桿；

2、船