取水工程(7-2課時)

1、2021-6-27 水資源利用與取水工程取水工程1 2.4 活動式取水構(gòu)筑物活動式取水構(gòu)筑物 n 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)筑物一般由變化的取水的構(gòu)筑物，稱為活動式取水構(gòu)筑物。活動式取水構(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。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。 n 適用條件：適用條件： 當(dāng)修建固定式取水構(gòu)筑物有困難時，可采用活動式取水當(dāng)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

2、物。構(gòu)筑物。 n （1）在水流不穩(wěn)定，河勢復(fù)雜的河流上取水時；）在水流不穩(wěn)定，河勢復(fù)雜的河流上取水時； n （2）當(dāng)河流水深不足，修建取水口會影響航運(yùn)時；）當(dāng)河流水深不足，修建取水口會影響航運(yùn)時； n （3）當(dāng)修建固定式取水口水下工程量較大，施工困難，投資較高，）當(dāng)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(dāng)?shù)厥┕l件及資金不允許時；而當(dāng)?shù)厥┕l件及資金不允許時； n （4）河流水位變化幅度較大而取水量較小時；）河流水位變化幅度較大而取水量較小時； n （5）當(dāng)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）當(dāng)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；

3、足不了時； n （6）當(dāng)水文資料不全、河岸不穩(wěn)定時；）當(dāng)水文資料不全、河岸不穩(wěn)定時； n （7）建設(shè)臨時性的供水水源，滿足應(yīng)急供水時。）建設(shè)臨時性的供水水源，滿足應(yīng)急供水時。 n 活動式取水構(gòu)筑物主要有以下兩種：纜車式與浮船式?；顒邮饺∷畼?gòu)筑物主要有以下兩種：纜車式與浮船式。 n 特點(diǎn)：特點(diǎn)： n （1）水下工程量小、施工方便、工程投資少、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性）水下工程量小、施工方便、工程投資少、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性 大等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)水位的變化；大等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)水位的變化； n （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?。┎僮鞴芾磔^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

4、更換輸水斜管的接頭，供水安全性較差；船移位以及更換輸水斜管的接頭，供水安全性較差； n （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）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。物時，尤須慎重。 n 具體要求：具體要求： n （1）河流應(yīng)水流不急，且水位漲落速度小于）河流應(yīng)水流不急，且水位漲落速度小于2.0m/h； n （2）河床比較穩(wěn)定，岸坡有適宜的傾角；）河床比較穩(wěn)定，岸坡有適宜的傾角； n （3）河流漂浮物少，無冰凌，且取水構(gòu)筑物不易受漂木、浮筏、）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。船只撞擊，河段順

5、直，靠近主流。 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程3 2.4.1 纜車式取水構(gòu)筑物纜車式取水構(gòu)筑物 o 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、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，詳見課本圖纜車軌道、輸水斜管和牽引設(shè)備等組成，詳見課本圖6-22。 o 特點(diǎn)：纜車隨江河水位的漲落，通過牽引設(shè)備沿岸坡軌道上下特點(diǎn)：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(fēng)浪的影響較小。移動，因此受風(fēng)浪的影響較小。 o 適用條件：適用條件： o （1）河流水位變幅為）河流水位變幅為10-35m、漲落速度小于、

6、漲落速度小于2m/h的情況；的情況； o （2）河岸岸坡穩(wěn)定、地質(zhì)條件好、岸坡傾角為：）河岸岸坡穩(wěn)定、地質(zhì)條件好、岸坡傾角為：10-28的的 地段。地段。 纜車式取水構(gòu)筑物纜車式取水構(gòu)筑物 o 一、纜車式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造及設(shè)計要求。一、纜車式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造及設(shè)計要求。 o 構(gòu)造構(gòu)造：（：（1）纜車；（）纜車；（2）坡道；（）坡道；（3）輸水斜管及活動接頭；）輸水斜管及活動接頭； （4）牽引設(shè)備及安全設(shè)施）牽引設(shè)備及安全設(shè)施。 o 設(shè)計要求：設(shè)計要求： o 1、纜車、纜車 o （1）纜車是用于安裝水泵機(jī)組的車輛；）纜車是用于安裝水泵機(jī)組的車輛； o （2）纜車的結(jié)構(gòu)：一般為鋼木結(jié)構(gòu)，詳見課本）

7、纜車的結(jié)構(gòu)：一般為鋼木結(jié)構(gòu)，詳見課本P159； o （3）設(shè)備選擇與布置：一般布置）設(shè)備選擇與布置：一般布置2-3臺水泵，選用水泵的吸水臺水泵，選用水泵的吸水 高度不小于高度不小于4.0m，且，且Q-H特性曲線較陡（水位變化幅度較大）。特性曲線較陡（水位變化幅度較大）。 o 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、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。掛鉤座、電纜溝、接線平臺等。 o （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。）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。 o （2）坡道的軌距由吸水管管徑確定：當(dāng)

8、吸水管直徑為）坡道的軌距由吸水管管徑確定：當(dāng)吸水管直徑為DN300- DN500時，軌距一般為時，軌距一般為2.5m-4.0m；當(dāng)吸水管直徑小于；當(dāng)吸水管直徑小于DN300時，軌距時，軌距 一般為一般為1.5m-2.5m。 o （3）纜車軌道一般采用）纜車軌道一般采用P24、P36、P43鋼軌鋼軌（查手冊）（查手冊） ，基礎(chǔ)采用，基礎(chǔ)采用 鋼筋砼軌枕及條石軌枕。鋼筋砼軌枕及條石軌枕。 o （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）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。河岸的地質(zhì)情況確定。 o （5）纜車道上端標(biāo)高應(yīng)為最高水位、浪高、吸水喇叭口到

9、纜車）纜車道上端標(biāo)高應(yīng)為最高水位、浪高、吸水喇叭口到纜車 層高度之和再加層高度之和再加1.5m安全高度；下端標(biāo)高應(yīng)為最枯水位減去保證吸水安全高度；下端標(biāo)高應(yīng)為最枯水位減去保證吸水 的的1.5m安全高度。安全高度。 o 3、輸水斜管及活動接頭、輸水斜管及活動接頭 o （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，）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。也可設(shè)兩根輸水斜管。 o （2）輸水斜管一般采用球墨鑄鐵管，）輸水斜管一般采用球墨鑄鐵管，當(dāng)管徑大于當(dāng)管徑大于DN500時，宜采用焊時，宜采用焊 接鋼管接鋼管 。 o （3）輸水斜管每隔一定距離設(shè)

10、置一個正三通或斜三通叉管，以便與）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 水泵銜接水泵銜接。 o 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：范圍內(nèi)移動，活動接頭主要有： o （1）橡膠軟管柔性接頭：管徑一般小于）橡膠軟管柔性接頭：管徑一般小于DN300。 o （2）球形萬向接頭：為鑄鋼或鑄鐵，管徑一般）球形萬向接頭：為鑄鋼或鑄鐵，管徑一般小于小于DN600 。 o （3）套筒活動接頭：由一至三個旋轉(zhuǎn)套筒組成，較方便。）套筒活動接頭：由一至三個旋轉(zhuǎn)套筒組成，較方便。 o （4）

11、曲臂式活動接頭：由三個豎向套筒及兩根連絡(luò)短管組成。）曲臂式活動接頭：由三個豎向套筒及兩根連絡(luò)短管組成。 o 4、牽引設(shè)備及安全設(shè)施、牽引設(shè)備及安全設(shè)施 o （1）纜車取水多采用電動滾筒式卷揚(yáng)機(jī)作為牽引設(shè)備，每部）纜車取水多采用電動滾筒式卷揚(yáng)機(jī)作為牽引設(shè)備，每部 纜車設(shè)一臺卷揚(yáng)機(jī)。卷揚(yáng)機(jī)機(jī)房設(shè)在最高水位以上，并正對纜車軌纜車設(shè)一臺卷揚(yáng)機(jī)。卷揚(yáng)機(jī)機(jī)房設(shè)在最高水位以上，并正對纜車軌 道。道。 o （2）纜車應(yīng)設(shè)有安全可靠的制動裝置）纜車應(yīng)設(shè)有安全可靠的制動裝置 。卷揚(yáng)機(jī)上應(yīng)有電磁和。卷揚(yáng)機(jī)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手動制動器。纜車上廣泛采用鋼桿安全掛鉤和

12、鋼絲繩套掛鉤等安全 裝置。裝置。 o 二、纜車的穩(wěn)定。二、纜車的穩(wěn)定。 o 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(jìn)行設(shè)計計算，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(jìn)行設(shè)計計算， 并有專業(yè)廠家進(jìn)行施工。并有專業(yè)廠家進(jìn)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 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程12 2.4.2 浮船式取水構(gòu)筑浮船式取水構(gòu)筑 物物 o 概念

13、：建造浮船，以截取河流表層水的取水構(gòu)筑物，由浮船、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。錨固設(shè)備、連絡(luò)管和輸水斜管等部分組成。 o 特點(diǎn)：無水下工程、投資省、上馬快，有較高的適用性，但船特點(diǎn)：無水下工程、投資省、上馬快，有較高的適用性，但船 體受風(fēng)浪影響大，操作管理不便，安全性差。體受風(fēng)浪影響大，操作管理不便，安全性差。 o 適用條件：適用條件： o （1）河流水位變幅為）河流水位變幅為10-40m或更大、水位漲落速度不大于或更大、水位漲落速度不大于 2m/h，取水點(diǎn)有足夠水深的情況；，取水點(diǎn)有足夠水深的情況； o （2）河道水流平穩(wěn)、流

14、速和風(fēng)浪較小、停泊條件好，河床穩(wěn)）河道水流平穩(wěn)、流速和風(fēng)浪較小、停泊條件好，河床穩(wěn) 定、岸坡有適當(dāng)?shù)膬A角（定、岸坡有適當(dāng)?shù)膬A角（20-60）。當(dāng)采用搖臂式或鋼桁架時，岸）。當(dāng)采用搖臂式或鋼桁架時，岸 坡一般大于坡一般大于45。 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程13 浮船式取水構(gòu)筑物浮船式取水構(gòu)筑物 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程14 o 一、浮船式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造及設(shè)計要求。一、浮船式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造及設(shè)計要求。 o 構(gòu)造構(gòu)造：（：（1）浮船；（）浮船；（2）錨固設(shè)備；（）錨固設(shè)備；（3）連絡(luò)管；（）連絡(luò)管；（4）輸水斜）輸水斜 管管。 o 設(shè)計要求：設(shè)計要求：

15、o 1、浮船、浮船 o （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。）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。目前，以鋼為主，應(yīng)用較為廣泛。 o （2）設(shè)備選擇與布置：宜選擇）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。落差較大的情況，可備用一套切削后的葉輪，以便更換。 o （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

16、縱向與）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：橫向兩種布置，其中：sh型水泵為縱向布置，型水泵為縱向布置，IS型水泵為橫向布置。型水泵為橫向布置。 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程15 o （4）水泵可以安裝在甲板上（上承式），也可以安裝在船體骨架）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。詳見課本采用上承式。詳見課本P164頁。頁。 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程16 o 2、水泵出

17、水管與輸水斜管的連接、水泵出水管與輸水斜管的連接 o 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，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(fēng)浪作用產(chǎn)生的水平移位、豎向移位、水平擺動及隨河流水位漲落及風(fēng)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。顛簸等情況。常用的連接方式有：階梯式、搖臂式。 o （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）階梯式連接：因連絡(luò)管的不同，分

18、為柔性連絡(luò)管連接及剛性 連絡(luò)管連接。連絡(luò)管連接。 o 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，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，管徑一般小于適用于小型水廠，管徑一般小于DN300，管長為，管長為6-12m。其使用靈活，。其使用靈活， 接口方便；但承壓較低，壽命較短。接口方便；但承壓較低，壽命較短。 o 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，管徑一般小于為連絡(luò)管，管徑一般小于DN350，管長為，管長為5-12m。其承壓較高，使用年。其承壓較高，使用年 限長

19、，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。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示意圖 階梯式連接的浮船取水照片階梯式連接的浮船取水照片 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程19 o 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)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。麻

20、煩，并需短期停水，供水安全性差，僅適用于小型或臨時給水。 o （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，）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，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。以后兩種居多。 o 套筒接頭搖臂管：為適應(yīng)浮船垂直、水平和搖擺運(yùn)動，套筒接頭套筒接頭搖臂管：為適應(yīng)浮船垂直、水平和搖擺運(yùn)動，套筒接頭 搖臂管的活動部件需搖臂管的活

21、動部件需5-7個套筒。有個套筒。有5個套筒的搖臂管稱為單搖臂連絡(luò)個套筒的搖臂管稱為單搖臂連絡(luò) 管；而有管；而有7個套筒的搖臂管稱為雙搖臂連絡(luò)管。個套筒的搖臂管稱為雙搖臂連絡(luò)管。 o 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。連絡(luò)管適應(yīng)在較高水壓和較大水量情況下使用。 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程20 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程21 整體式（模塊拼裝）浮船取水示意圖整體式（模塊拼裝）浮船取水示意圖 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程2

22、2 整體式（模塊拼裝）浮船取水外部及內(nèi)部照片整體式（模塊拼裝）浮船取水外部及內(nèi)部照片 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程23 整體式（模塊拼裝）浮船取水示意圖整體式（模塊拼裝）浮船取水示意圖 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程24 浮船搖臂連絡(luò)管照片浮船搖臂連絡(luò)管照片 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程25 o 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

23、上有軌道和一定的調(diào)節(jié)距離，能適應(yīng)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。浮船的位移和顛簸。 o 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。 多級浮船取水示意圖多級浮船取水示意圖 浮筒式泵站（浮塢）取水示意圖浮筒式泵站（浮塢）取水示意圖 2021-6-27水資源利用與取水工程取水工程30 o 3、輸水斜管、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）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。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(dāng)管徑大于）輸水斜管一般采用球墨鑄鐵管，當(dāng)管徑大于DN500時，宜采用焊時，宜采用焊 接鋼管接鋼管 。 （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）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。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(dāng)部位設(shè)止回閥。采用搖臂式連接）輸水斜管上端設(shè)排氣閥，在適當(dāng)部位設(shè)止回閥。采用搖臂式連接 且揚(yáng)程小于且揚(yáng)程小于25m時，輸水斜管上可不設(shè)止回閥。時，輸水斜