地表水取水構筑物的管理-固定式（合建、分建）

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

鄉(xiāng)鎮(zhèn)給排水目錄132地表水取水構筑物江河取水構筑物位置的選擇江河固定式取水構筑物地表水取水構筑物01地表水取水構筑物的類型按水源種類：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。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。設計取水構筑物時應收集的有關資料水位資料：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確定設計水位和水量的原則

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?shù)乇硭鳛槌擎?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?shù)乇硭鳛楣I(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。02江河取水構筑物位置的選擇

1.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。1.1選擇江河取水構筑物位置的基本要求1.1.1設在水質較好地點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。1.1.2具有良好的地質、地形及施工條件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。1.1.2具有良好的地質、地形及施工條件地質條件。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。1.1.3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。輸水管的敷設應盡量減少穿過天然或人工障礙物。1.1.4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，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。1.1.5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，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。1.1.6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生的影響。03江河固定式取水構筑物固定式取水構筑物的特點

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。固定式取水構筑物適用于各種取水量和各種地表水源。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斗槽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。1.岸邊式取水構筑物

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。1.1合建式岸邊取水構筑物基本形式

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。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。1-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。1-進水間；2–泵房；3-立式泵；4-立式電動機

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。

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。1.2分建式岸邊取水構筑物基本形式1-進水間；2-引橋；3-泵房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。

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。排泥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。常用排泥設備：排沙泵、排污泵、射流泵、壓縮空氣提升器等。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。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。防冰措施常用的防冰措施：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。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。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。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。泵房地面層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：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。泵房的起吊、通風、自控及附屬設施起吊設備：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。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?。粚⒈梅康装鍞U大嵌固于巖石地基內抗??；泵房底部打入錨樁與基巖錨固抗浮。1.3岸邊式取水構筑物實例

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。河床式取水構筑物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。

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。1.4自流管取水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。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。

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。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。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河床式取水構筑物的構造2.1.2取水頭部喇叭管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。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，要求設置在枯水期時仍有一定水深。適用于中小型取水構筑物。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。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。2.2.1取水頭部的設計要求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。

2.2.2取水頭部的位置取水頭部應設在穩(wěn)定河床的深槽主流,有足夠的水深處。2.2取水頭部的設計計算

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。