地表水取水構(gòu)筑物的管理-固定式（合建、分建）

地表水取水構(gòu)筑物的管理—固定式（合建、分建）主講：田佳楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授

鄉(xiāng)鎮(zhèn)給排水目錄132地表水取水構(gòu)筑物江河取水構(gòu)筑物位置的選擇江河固定式取水構(gòu)筑物地表水取水構(gòu)筑物01地表水取水構(gòu)筑物的類型按水源種類：河流取水構(gòu)筑物湖泊取水構(gòu)筑物水庫取水構(gòu)筑物海水取水構(gòu)筑物按取水構(gòu)筑物的構(gòu)造形式：固定式取水構(gòu)筑物：岸邊式、河床式、斗槽式；活動式取水構(gòu)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(gòu)筑物。1.1江河徑流特征

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。設(shè)計(jì)取水構(gòu)筑物時(shí)應(yīng)收集的有關(guān)資料水位資料：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(diǎn)歷年的最大流速、最小流速速、平均流速。1.江河的徑流特征1.2確定設(shè)計(jì)水位和水量的原則

地表水取水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)最高水位的設(shè)計(jì)頻率，一般按百年一遇(即1％)確定。設(shè)計(jì)枯水位和設(shè)計(jì)枯水流量的保證率，應(yīng)根據(jù)水源情況和供水重要性選定。當(dāng)?shù)乇硭鳛槌擎?zhèn)供水水源時(shí)，其設(shè)計(jì)枯水位和設(shè)計(jì)枯水流量的保證率，一般可采用90％~97％。當(dāng)?shù)乇硭鳛楣I(yè)企業(yè)供水水源時(shí)，其設(shè)計(jì)枯水流量的保證率應(yīng)技行有關(guān)部門的規(guī)定選取。02江河取水構(gòu)筑物位置的選擇

1.江河取水構(gòu)筑物位置的選擇

江河取水構(gòu)筑物位置的選擇是否恰當(dāng)，直接影響取水的水質(zhì)和水量、取水的安全可靠性、投資、施工、運(yùn)行管理以及河流的綜合利用。正確選擇江河取水構(gòu)筑物位置的方法原則深入現(xiàn)場，調(diào)查研究，全面掌握河流的特性。根據(jù)取水河段的水文、地形、地質(zhì)、衛(wèi)生等條件，全面分析，綜合考慮，提出幾個(gè)可能的取水位置方案。進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從中選擇最優(yōu)的方案。1.1選擇江河取水構(gòu)筑物位置的基本要求1.1.1設(shè)在水質(zhì)較好地點(diǎn)取水構(gòu)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(gòu)筑物應(yīng)避開河流中的回流區(qū)和死水區(qū)，以減少進(jìn)水中的泥沙和漂浮物。在沿海地區(qū)應(yīng)考慮到咸潮的影響，盡量避免吸入咸水。污水灌溉農(nóng)田、農(nóng)作物施加殺蟲劑等都可能污染水源，也應(yīng)予以注意。1.1.2具有良好的地質(zhì)、地形及施工條件取水構(gòu)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(gòu)筑物應(yīng)避開河流中的回流區(qū)和死水區(qū)，以減少進(jìn)水中的泥沙和漂浮物。在沿海地區(qū)應(yīng)考慮到咸潮的影響，盡量避免吸入咸水。污水灌溉農(nóng)田、農(nóng)作物施加殺蟲劑等都可能污染水源，也應(yīng)予以注意。1.1.2具有良好的地質(zhì)、地形及施工條件地質(zhì)條件。取水構(gòu)筑物應(yīng)設(shè)在地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、承載力高的地基上。地形條件。取水構(gòu)筑物不宜設(shè)在有寬廣河漫灘的地方，以免進(jìn)水管過長。施工條件。交通運(yùn)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。1.1.3靠近主要用水地區(qū)

取水構(gòu)筑物位置選擇應(yīng)與工業(yè)布局和城市規(guī)劃相適應(yīng)，全面考慮整個(gè)給水系統(tǒng)的合理布置。在保證取水安全的前提下，取水構(gòu)筑物應(yīng)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(fèi)。輸水管的敷設(shè)應(yīng)盡量減少穿過天然或人工障礙物。1.1.4注意人工構(gòu)筑物或天然障礙物取水構(gòu)筑物應(yīng)避開橋前水流滯緩段和橋后沖刷、落淤段，一般設(shè)在橋前0.5~1.0km或橋后1.0km以外。取水構(gòu)筑物與丁壩同岸時(shí)，應(yīng)設(shè)在丁壩上游，與壩前淺灘起點(diǎn)相距一定距離處，也可設(shè)在丁壩的對岸。攔河壩上游流速減緩，泥沙易于淤積，應(yīng)注意河床淤高的影響。閘壩泄洪或排沙時(shí)，下游產(chǎn)生沖刷泥沙增多，取水構(gòu)筑

物宜設(shè)在其影響范圍以外的地段。1.1.5避免冰凌的影響

取水構(gòu)筑物應(yīng)設(shè)在水內(nèi)冰較少和不受流冰沖擊的地點(diǎn)，不宜設(shè)在易于產(chǎn)生水內(nèi)冰的急流、冰穴、冰洞及支流出口的下游。盡量避免將取水構(gòu)筑物設(shè)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(nèi)冰較多的河段，取水構(gòu)筑物不宜設(shè)在冰水混雜地段，而宜設(shè)在冰水分層地段，以便從冰層下取水。1.1.6與河流的綜合利用相適應(yīng)選擇取水構(gòu)筑物位置時(shí)，應(yīng)結(jié)合河流的綜合利用，如航運(yùn)、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(shè)置取水構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)不影響航船通行，必要時(shí)應(yīng)按照航道部門的要求設(shè)置航標(biāo)；應(yīng)注意了解河流上下游近遠(yuǎn)期內(nèi)擬建的各種水工構(gòu)筑物和整治規(guī)劃對取水構(gòu)筑物可能產(chǎn)生的影響。03江河固定式取水構(gòu)筑物固定式取水構(gòu)筑物的特點(diǎn)

固定式取水構(gòu)筑物與活動式取水構(gòu)筑物相比具有取水可靠，維護(hù)管理簡單，適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)尤其突出。固定式取水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的需要,土建工程一般按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)一次建成,水泵機(jī)組設(shè)備可分期安裝。固定式取水構(gòu)筑物適用于各種取水量和各種地表水源。固定式取水構(gòu)筑物類型岸邊式取水構(gòu)筑物河床式取水構(gòu)筑物斗槽式取水構(gòu)筑物直接從江河岸邊取水的構(gòu)筑物。適用于岸邊較陡,主流近岸,岸邊有足夠水深,水質(zhì)和地質(zhì)條件較好,水位變幅不大的情況與岸邊式基本相同，但進(jìn)水管伸入江河中。當(dāng)河床穩(wěn)定，河岸較平坦，枯水期主流遠(yuǎn)離岸邊，岸邊水深不夠或水質(zhì)不好，而河中心具有足夠的水深或水質(zhì)較好。在岸邊式或河床式取水構(gòu)筑物之前，在河流岸邊用堤壩圍成或在岸內(nèi)開挖形成進(jìn)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(yán)重且有適合地形的情況。1.岸邊式取水構(gòu)筑物

直接從江河岸邊取水的構(gòu)筑物稱為岸邊式取水構(gòu)筑物。岸邊式取水構(gòu)筑物由進(jìn)水間和泵房兩部分組成。岸邊式取水構(gòu)筑物適用于岸邊較陡，主流近岸，岸邊有足夠水深，水質(zhì)和地質(zhì)條件較好，水位變幅不大的情況。按照進(jìn)水間與泵房的合建與分建，岸邊式取水構(gòu)筑物的基本型式可分為合建式和分建式。1.1合建式岸邊取水構(gòu)筑物基本形式

進(jìn)水間與泵房合建在岸邊，水經(jīng)進(jìn)水孔進(jìn)入進(jìn)水室，再經(jīng)格網(wǎng)進(jìn)入吸水室，然后由水泵抽送至水廠或用戶。進(jìn)水孔上的格柵用以攔截水中粗大的漂浮物。進(jìn)水間中的格網(wǎng)用以攔截水中細(xì)小的漂浮物。合建式的優(yōu)點(diǎn)是布置緊湊，占地面積小，水泵吸水管路短，運(yùn)行管理方便。但土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工較困難。1-進(jìn)水間；2-進(jìn)水室；3-吸水室；4-進(jìn)水孔；

5-格柵；6-網(wǎng)格；

7-泵房；8-閥門井

地基條件好，進(jìn)水間和泵房的基礎(chǔ)建在不同標(biāo)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(jià)，但啟動時(shí)需要抽真空。

地基條件差，水泵要求自灌式啟動時(shí)，進(jìn)水間和泵房的基礎(chǔ)建在相同標(biāo)高上。供水安全性高,但泵房較深,土建費(fèi)用增加,通風(fēng)及防潮條件差。1-進(jìn)水間；2–泵房；3-立式泵；4-立式電動機(jī)

立式泵或軸流泵取水。將電機(jī)設(shè)在泵房上層,泵房面積小,泵房深度較低,泵房造價(jià)低,操作方便,通風(fēng)條件較好。但安裝較困難，檢修不方便。

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(shí)采用。潛水泵和潛水電機(jī)可以設(shè)在岸邊進(jìn)水間內(nèi)，當(dāng)岸坡地質(zhì)條件好時(shí)亦可設(shè)在岸邊斜坡上。這種取水方式結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低。但水泵電機(jī)淹沒在水下，故檢修較困難。1.2分建式岸邊取水構(gòu)筑物基本形式1-進(jìn)水間；2-引橋；3-泵房分建式進(jìn)水間設(shè)于岸邊，泵房建于岸內(nèi)地質(zhì)條件較好的地點(diǎn)，但不宜距進(jìn)水間太遠(yuǎn)，以免吸水管過長。分建式土建結(jié)構(gòu)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(yùn)行安全性不如合建式。

當(dāng)岸邊地質(zhì)條件較差，進(jìn)水間不宜與泵房合建時(shí)，或者分建對結(jié)構(gòu)和施工有利時(shí)，宜采用分建式。排泥設(shè)備河水進(jìn)入進(jìn)水間后流速減小,會有泥沙沉積,需及時(shí)排除。常用排泥設(shè)備：排沙泵、排污泵、射流泵、壓縮空氣提升器等。啟閉設(shè)備在進(jìn)水間的進(jìn)水孔、格網(wǎng)和橫向連通孔上都須設(shè)置閘閥、閘板等啟閉設(shè)備，以便在進(jìn)水間沖洗和設(shè)備檢修時(shí)使用。常用的有平板閘門、滑閥及蝶閥等。起吊設(shè)備在格網(wǎng)、格柵的清洗和檢修及閘門的啟閉和檢修時(shí)使用。常用的起吊設(shè)備：電動卷揚(yáng)機(jī)、電動和手動單軌吊車等。防冰措施常用的防冰措施：①降低進(jìn)水孔流速；②利用電、熱水或蒸汽加熱格柵；③在進(jìn)水孔前引入廢熱水；④在進(jìn)水孔上游設(shè)置擋冰木排；⑤利用渠道引水使水內(nèi)冰在渠道上浮。防草措施防止水草堵塞，可采用機(jī)械或水力方法及時(shí)清理格柵；在進(jìn)水孔前設(shè)置擋草木排；在壓力管中設(shè)置除草器等措施。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(jià)；水泵臺數(shù)過少，不利于運(yùn)行調(diào)度，一般采用3~4臺。水泵型號應(yīng)盡量相同，以便互為備用。當(dāng)供水量或揚(yáng)程變化較大時(shí)，可考慮大小水泵搭配，以利調(diào)節(jié)。選泵時(shí)應(yīng)以近期水量為主，適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展。泵房布置泵房的平面形狀：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(shè)備。圓形受力條件好，當(dāng)泵房深度較大時(shí)，土建費(fèi)用較低。水泵機(jī)組、管路及附屬設(shè)備布置：既要滿足安裝、操作、檢修的方便，為遠(yuǎn)期發(fā)展留有余地，又要盡量減小泵房面積、減低造價(jià)。泵房地面層的設(shè)計(jì)標(biāo)高岸邊式取水構(gòu)筑物的泵房地面層(又稱泵房頂層進(jìn)口平臺)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)分別按下列情況確定：當(dāng)泵房位于渠道邊時(shí)，采用設(shè)計(jì)最高水位加0.5m；當(dāng)泵房位于江河邊時(shí)，采用設(shè)計(jì)最高水位加浪高再加0.5m；當(dāng)泵房位于湖泊、水庫或海邊時(shí)，采用設(shè)計(jì)最高水位加浪高再加0.5m，并應(yīng)設(shè)有防止風(fēng)浪爬高的措施。泵房的起吊、通風(fēng)、自控及附屬設(shè)施起吊設(shè)備：用于機(jī)械設(shè)備的安裝和檢修。分為一級起吊和二級起吊。起吊設(shè)備有卷揚(yáng)機(jī)、單軌吊車、橋式吊車。通風(fēng)設(shè)施：用于電動機(jī)的散熱。深度不大時(shí)采取自然通風(fēng)；深度較大時(shí)可采用機(jī)械通風(fēng)。為便于調(diào)度，泵房內(nèi)應(yīng)設(shè)置通訊、遙控等自動控制設(shè)施。當(dāng)水泵啟動時(shí)不能自灌時(shí)，應(yīng)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(shè)置集水溝和排水泵，及時(shí)排除漏水及滲水。泵房的防滲和抗浮取水泵房的側(cè)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(zhì)量。取水泵房在岸邊時(shí)，將會受到河水和地下水的浮力作用，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮抗浮。自重抗浮、增加重物抗?。粚⒈梅康装鍞U(kuò)大嵌固于巖石地基內(nèi)抗??；泵房底部打入錨樁與基巖錨固抗浮。1.3岸邊式取水構(gòu)筑物實(shí)例

當(dāng)河床穩(wěn)定，河岸較平坦，枯水期主流遠(yuǎn)離岸邊，岸邊水深不夠或水質(zhì)不好，而河中心具有足夠的水深或水質(zhì)較好時(shí)，宜采用河床式取水構(gòu)筑物。河床式取水構(gòu)筑物利用伸入江河中心的進(jìn)水管和固定在河床上的取水頭部取水的構(gòu)筑物，稱為河床式取水構(gòu)筑物。

自流管淹沒在水中，河水靠重力通過自流管進(jìn)入集水間，然后由水泵抽走。集水間可與泵房合建或分建。1.4自流管取水自流管取水工作可靠,但敷設(shè)自流管時(shí)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(shè)自流管時(shí)。在河流水位變幅較大，洪水期歷時(shí)較長，水中含沙量較高時(shí)，可在集水間壁上開設(shè)進(jìn)水孔，或設(shè)置高位自流管取上層含沙量較少的水。

河水通過虹吸管進(jìn)入集水井中，然后由水泵抽走。河水高于虹吸管頂時(shí)可自流進(jìn)水；河水低于虹吸管頂時(shí)需抽真空。1.5虹吸管取水

虹吸管取水適用于河灘寬闊，河岸較高，且為堅(jiān)硬巖石，埋設(shè)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(zhì)量要求較高，運(yùn)行管理要求嚴(yán)格，需裝置真空設(shè)備，工作可靠性不如自流管。2.河床取水2.1.1集水間與泵房河床式取水的集水間與泵房和岸邊式的進(jìn)水間與泵房相似，有分建式和合建式兩種。2.1河床式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造2.1.2取水頭部喇叭管喇叭管取水頭部是將設(shè)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(gòu)造簡單，造價(jià)較低，施工方便，適宜在中小取水量時(shí)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。蘑菇形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(shè)置在枯水期時(shí)仍有一定水深。適用于中小型取水構(gòu)筑物。魚形罩取水頭部是一個(gè)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(shè)圓形進(jìn)水孔。外形趨于流線型，進(jìn)水面積大，進(jìn)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。箱式取水頭部由周邊開設(shè)進(jìn)水孔的鋼筋混凝土箱和設(shè)在箱內(nèi)的喇叭管組成。進(jìn)水孔總面積較大，能減少冰凌和泥沙進(jìn)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。2.2.1取水頭部的設(shè)計(jì)要求應(yīng)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。

2.2.2取水頭部的位置取水頭部應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定河床的深槽主流,有足夠的水深處。2.2取水頭部的設(shè)計(jì)計(jì)算

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。2.2.3取水頭部的外形

流線型對水流阻力最小,但不便于施工和布置設(shè)備,實(shí)際應(yīng)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(yīng)水流方向的變化，且施工較方便。