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1、地表水取水构筑物,分类：按水源种类可分为河流、湖泊、水库及海水取水构筑物；按取水构筑物的构造形式可分为固定式(岸边式、河床式、斗槽式)和活动式(浮船式、缆车式)两种，在山区河流上，有低坝式和低栏栅式取水构筑物。,1河流特征与取水构筑物的关系,江河径流特征主要是指水位、流量和流速等因素的变化特征。设计取水构筑物时应收集的有关资料：(1)河段历年最高水位和最低水位、逐月平均水位和常年水位；(2)河段历年最大流量和最小流量；(3)河段取水点历年的最大流速、最小流速速、平均流速。,地表水取水构筑物的设计最高水位，般按百年一遇(设计频率为1)确定。设计枯水位和设计枯水流量的设计频率，应根据水源情况和供水
2、重要性选定。当地表水作为城镇供水水源时其设计枯水位和设计枯水流量的保证率，一般可采用9097；当地表水作为工业企业供水水源时，其设计枯水流量的保证率应技行有关部门的规定选取。,江河中的泥沙，按运动状态可分为推移质和悬移质两大类。在水流的作用下，沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥沙、称为推移质(又称底沙)；这类泥沙一般粒径较粗，通常占江河总合沙量的510。悬浮在水中，随水流前进的泥沙，称为悬移质(也称悬沙)。这类泥沙一般颗粒较细。在冲积平原河流中约占总含沙量的9095。,河床演变：水流与河床相互作用，使河床形态不断发生变化的过程，水流与河床的相互作用通过泥沙运动体现。挟沙能力：水流能够挟带泥沙的饱和
3、数量。水流条件改变时，挟沙能力也随之改变。如果上游来沙量与本河段水流挟沙能力相适应，河床既不外刷，也不淤积，如果来沙量与本河段水流挟沙能力不相适应，河床将发生冲刷或淤积。,影响河床演变的主要因素：1)河段的来水量来水量大，河床冲刷，来水量小，河床淤积；2)河段的来沙量、来沙组成来沙量大、沙粒粗，河床淤积，来沙量少、沙粒细，河床冲刷；3)河段的水面比降水面比降小，河床淤积；水面比降增大，河床冲刷；4)河床地质情况疏松土质河床容易冲刷变形，坚硬岩石河床不易变形。,河床变形可分为单向变形和往复变形两种。单向变形是指在长时间内，河床缓慢地不间断地冲则或不间断地淤积，不出现外淤交错。往复变形是指河道周期
4、性往复发展的演变现象。河床变形也可分为纵向变形和横向变形两种。纵向变形是河床沿纵深方向的变化，表现为河床纵剖面上的冲淤变化。横向变形是河床在与水流垂直的方向上，向两侧的变化，表现为河岸的冲刷与淤积，使河床平面位置发生摆动。,河床纵向变形由水流纵向输沙不平衡引起，而纵向输沙不平衡由来沙量随时间变化和沿程变化、河流比降和河床宽度沿程变化导致。河床横向变形由水流横向输沙不平衡引起，而横向输沙不平衡主要由环流造成。,意义：江河取水构筑物位置的选择是否恰当，直接影响取水的水质和水量、取水的安全可靠性、投资、施工、运行管理以及河流的综合利用。要求：深入现场调查研究，根据取水河段的水文、地形、地质、卫生等条
5、件，全面分析，综合考虑，提出几个可能的取水位置方案，进行技术经济比较，从中选择最优的方案。,2江河取水构筑物位置的选择,(1)设在水质较好地点为避免污染，取水构筑物宜位于城镇和工业企业上游的清洁河段，在污水排放口的上游100150m以上；取水构筑物应避开河流中的回流区和死水区，以减少进水中的泥沙和漂浮物；在沿海地区应考虑到咸潮的影响，尽量避免吸入咸水；污水灌溉农田、农作物施加杀虫剂等都可能污染水源，也应予以注意。,(2)具有稳定河床和河岸，靠近主流，有足够的水深在弯曲河段上，取水构筑物位置宜设在河流的凹岸；如果在凸岸的起点，主流尚未偏离时，或在凸岸的起点或终点；主流虽已偏离，但离岸不远有不淤积
6、的深槽时，仍可设置取水构筑物。在顺直河段上，取水构筑物位置宜设在河床稳定、深槽主流近岸处，通常也就是河流较窄、流速较大，水较深的地点，在取水构筑物处的水深一般要求不小于2.53.Om。,(3)具有良好的地质、地形及施工条件取水构筑物应设在地质构造稳定、承载力高的地基上；取水构筑物不宜设在有宽广河漫滩的地方，以免进水管过长；选择取水构筑物位置时，要尽量考虑到施工条件，除要求交通运输方便，有足够的施工场地外，还要尽量减少土石方量和水下工程量，以节省投资，缩短工期。,(4)靠近主要用水地区取水构筑物位置选择应与工业布局和城市规划相适应，全面考虑整个给水系统的合理布置。在保证取水安全的前提下，取水构筑
7、物应尽可能靠近主要用水地区，以缩短输水管线的长度，减少输水管的投资和输水电费。此外，输水管的敷设应尽量减少穿过天然或人工障碍物。,(5)注意人工构筑物或天然障碍物取水构筑物应避开桥前水流滞缓段和桥后冲刷、落淤段，一般设在桥前0.51.0km或桥后1.0km以外；取水构筑物与丁坝同岸时，应设在丁坝上游，与坝前浅滩起点相距一定距离处，也可设在丁坝的对岸；拦河坝上游流速减缓，泥沙易于淤积，闸坝泄洪或排沙时，下游产生冲刷泥沙增多，取水构筑物宜设在其影响范围以外的地段。,(6)避免冰凌的影响在北方地区的河流上设置取水构筑物时，应避免冰凌的影响。取水构筑物应设在水内冰较少和不受流冰冲击的地点，而不宜设在易
8、于产生水内冰的急流、冰穴、冰洞及支流出口的下游，尽量避免将取水构筑物设在流冰易于堆积的浅滩、沙洲、回流区和桥孔的上游附近。在水内冰较多的河段，取水构筑物不宜设在冰水混杂地段，而宜设在冰水分层地段，以便从冰层下取水。,(7)应与河流的综合利用相适应选择取水构筑物位置时，应结合河流的综合利用，如航运、灌溉、排洪、水力发电等，全面考虑，统筹安排。在通航河流上设置取水构筑物时，应不影响航船通行，必要时应按照航道部门的要求设置航标；应注意了解河流上下游近远期内拟建的各种水工构筑物和整治规划对取水构筑物可能产生的影响。,固定式取水构筑物与活动式取水构筑物相比具有取水可靠，维护管理简单，适应范围广等优点，但
9、投资较大，水下工程量较大，施工期长，在水源水位变幅较大时尤其突出。固定式取水构筑物设计时应考虑远期发展的需要，土建工程一般按远期设计，一次建成，水泵机组设备可分期安装。,3江河固定式取水构筑物,采用岸边式取水一般应符合如下条件,(1)河水主流靠近取水岸，或靠取水岸有稳定的主流深槽，即岸边有足够的水深，能保证在最低水位时也可安全取水。(2)具有稳定的河床和河岸，避免取水构筑物建成后，改变主流位置，而使取水地段产生淤积。(3)岸边为地质条件较好的陡坡，如岩石陡坡，这样，取水构筑物设在陡岸可减少连接堤岸的工程量，同时岸堤对河流水力条件影响较小，不致引起河床变形。(4)在水位变幅大，特别是急涨快落且流
10、速大的取水河段上，采用竖井式岸边取水构筑物，具有管理操作方便、取水安全可靠等优点。(5)水中泥沙、漂浮物和冰凌较严重的河流上不适宜采用自流管取水时。,江河固定式取水构筑物主要分为岸边式和河床式两种，此外还有斗槽式。,直接从江河岸边取水的构筑物，称为岸边式取水构筑物，由进水间和泵房两部分组成。适用于岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，水位变幅不大的情况。按照进水间与泵房的合建与分建，岸边式取水构筑物的基本型式可分为合建式和分建式。,岸边式取水构筑物,1)合建式岸边取水构筑物合建式岸边取水构筑物进水间与泵房合建，水经进水孔进入进水室，再经格网进入吸水室，然后由水泵抽送至水厂或用
11、户。进水孔上的格栅用以拦截水中粗大的漂浮物。进水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。合建式的优点是布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，运行安全，管理维护方便；缺点是土建结构复杂，施工较困难。只有在岸边水深较大，河岸较陡，同时河岸地质条件良好的地方以及水位变幅和流速较大的河流才可采用。,(1)基础呈阶梯式在河岸地质情况较好(岸边为基岩)的条件下才可采用这种布置形式，以保证不致因进水间与水泵间的基础标高不同而引起构筑物的不均匀沉陷。由于进水间与水泵间的底部标高不同，可减小泵房的建筑高度，节省土建投资，便于施工。但在枯水期低水位时，水泵不能自灌引水需采用抽真空方式或灌注压力水引水方式，对运行管理不
12、方便。,(2)合建式岸边取水构筑物，基础呈水平布置即进水间与水泵间的底在同一标高上。在岸边地质条件较差，不宜作阶梯形基础布置时采用这种形式。这种形式的取水构筑物多用卧式泵，安装在最低设计水位以下，使水泵自灌引水启动，运行管理方便。但由于水泵间高度大，建筑面积(包括相应的进水间面积)也较大，因而造价较高，检修不便，水泵间通风条件较差。,为避免以上缺点，可采用立式泵，这种形式的进水间和上一种的相同，而吸水间在水泵间下面，用不透水的隔板分开。此层隔板应按最高洪水位时的静水压力求近行结构设计，同时应十分严密(包括人孔及吸水管穿过隔板处，都应做严密的防水措施)。隔板以上的水泵间也应做严密的防水措施。这种
13、布置形式可减小建筑面积降低土建投资，电机和电气设备可设置在最高水位以上的操作间内，通风和采光条件良好，操作管理方便。但是，立式防砂泵与电机连接轴长，水泵电机的安装、检修都比较麻烦，因此目前较少采用。在水位变化较大的河流上，水中漂浮物不多，取水量不大时，也可采用潜水泵取水。潜水泵和潜水电机可以设在岸边进水间内，亦可设在岸边斜坡上。这种取水方式结构简单，造价低。但水泵电机检修较困难。,2)分建式岸边取水构筑物适用条件：靠近取水岸，水深岸陡，水位变幅较小，河床与河岸较稳定，河岸地质条件较差。采用分建式岸边取水构筑物时，在地形及地质条件允许的情况下，应尽可能缩短水泵房与进水构筑物之间的距离。如受地形及
14、地质的自然条件限制，则要采取必要的结构措施，缩短其间距，减短水泵吸水管路，有利于维护管理和增加运行的安全性。与合建式岸边取水构筑物形式相比，分建式取水构筑物显然水泵吸水管长，水泵启动所需时间较长，吸水管或吸水底阀漏水时，检修困难。,总的来看，合建式比分建式较为优越。在地质和施工条件许可下，尤其是对于取水量大，保水安全性要求较高的取水工程，应尽可能采用合建式。但在地质条件差，且施工技术力量薄弱，施工条件差，对水下施工有困难的情况下，宣采用分建式。岸边式取水构筑物一般采用钢筋混凝土结构。构筑物的平面形状有圆形、矩形和椭圆形。采用何种形式，应根据工艺布置方案及其所确定的构筑物尺寸、荷载条件、构造特点
15、以及施工方法等来确定。圆形的取水构筑物其结构性能较好，便于施工，受力条件较好但不便于布置水泵等设备。矩形的取水构筑物则与圆形相反。而椭圆形取水构筑物兼有圆形及矩形取水构筑物的优点。,合建式与分建式比较,在水位变幅大的河流，岸边式取水构筑物为了能在洪水位、常水位及枯水位均可取得含砂量较小的河水，一股在进水构筑物的外墙上设置两层或两层以上的进水孔。底层进水孔的下缘一般要高出河底0.51.0米上缘宜低于设计最低水位0.501.0米。上层进水口的上缘则要求低于设计洪水位1.00一1.25米以下。为了截留水中粗大的悬浮杂质及漂浮物，须在进水口设置格栅。格栅栅条宽一般采用10毫米，栅条间距为30一50毫米
16、。为了进一步截留水中的细小杂质，可在进水间与吸水间之间的纵向隔墙上设置滤网。,岸边式取水构筑物的构造和计算1)进水间进水间由进水室和吸水室两部分组成，可与泵房分建或合建。分建时平面形状有圆形、矩形、椭圆形等。圆形结构性能较好，水流阻力较小，便于沉井施工，但不便于布置设备。矩形则相反。进水间深度不大，用大开槽施工时可采用矩形。深度较大时宜采用圆形。椭圆形兼有两者优点，可用于大型取水。,（1）根据安全运行，检修和清洗、排泥等要求，进水室通常用隔墙分成可独立工作的若干分隔。（2）一般每一分隔布置一根进水管或一个进水孔口。（3）当河流水位变幅不大时，可采用单层进水孔口，当河流水位变幅超过6m时，可设置两层或三层进水孔，上层进水孔的上缘应在洪水位以下1.0m，下层进水孔的下缘至少应高出河底0.5m，其上缘至少应在设计量低水位以下0.3m。（4）当取水量大，采用轴流泵或混流泵取水时，进水室应结合水泵前池设计的要求进行设计，以免影响水泵效率。（5）进水孔的高宽比，宜尽量配合格栅和闸门的标准尺寸。（6）进水孔口前应设置格栅及阀门槽。,进水间设计要点,合建式进水间为非淹没式，分建式进水间既可是非淹
