水资源开发工程

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1、第五章 水资源开发工程1.水资源开发工程的任务是按一定可靠度要求从水源 取水并将其送至给水处理厂或用户。2.我国研究历史：（1）远古人类逐水而居，主要利用地表水与泉水作为 供水水源；（2）凿井取水：伯益作井（3）战国时期魏国：西门豹治邺 引漳十二渠（4）秦朝：李冰父子 四川都江堰（5）现代：水利枢纽：三门峡、葛洲坝、三峡第五章 水资源开发工程三门峡水利枢纽北京的水瓶子密云水库葛洲坝水利枢纽三峡水利工程第五章 水资源开发工程3.水资源开发利用方式的发展变化：（1）单一水源多水源（2）技术：简易复杂（3）耗费：低廉昂贵（4）改造自然的程度：轻重（5）伴随的环境、地质和社会问题：越来越多。第五章 水

2、资源开发工程 第一节 地表水利用工程一、地表水利用工程分类及适用条件： 1.河岸引水工程： 无坝引水、有坝引水 适用条件：引水量相对较小，河流水位和流量 在年际与年内变幅不大。 2.蓄水工程水库工程 适用条件：河流水位和流量在年际与年内变化 幅度很大。 3.输水工程：输水渠道和输水管道工程 适用情况：用水点和水源之间存在一定距离。 水源集中而用水分散。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程一、地表水利用工程分类及适用条件： 4.扬水工程：取水泵站工程 适用情况：水源从高程较低的地点输送到高程 较高的地点。 取水泵站工程：地表水取水构筑物 地表水取水构筑物按构造型式可分为固定式取水构筑

3、物、活动式取水构筑物和山区浅水河流取水构筑物 三大类。 由于地表水水源种类、性质、运动变化规律和取水条 件各不相同，因而有多种形式的地表水取水构筑物 ，分别适用于特定的河流水文、地形及地质条件， 以及取水构筑物的施工条件和技术要求。构造型式取水点的位置结构类型进水管的型式取水泵型及泵房斗槽的类型坡道种类接头连接第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程二、地表水取水位置的选择 （一）影响地表水取水的主要因素： 1取水河段的径流特征 2河流的泥沙运动及河床演变 3 河床与岸坡的岩性和稳定性 4河流的冰冻情况 5 河道中水工构筑物及天然障碍物取水河段的径流特征值（水位、流量、流速等）是确定取水

4、构 筑物设置位置、构筑物型式及结构尺寸的主要依据。 了解取水河段泥沙运动状态和分布规律可以防止泥沙、漂浮物 等对取水构筑物及管道造成淤积和危害，或河道变迁造成 取水脱流，甚至导致取水工程报废。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程二、地表水取水位置的选择 （一）影响地表水取水的主要因素： 1取水河段的径流特征 2河流的泥沙运动及河床演变 3 河床与岸坡的岩性和稳定性 4河流的冰冻情况 5 河道中水工构筑物及天然障碍物河床与岸坡稳定性对取水构筑物的位置选择有重要的影响。 坚硬的岩石河床不易被冲刷，不稳定的河段，一方面河流水力 冲刷会引起河岸崩塌，导致取水构筑物倾覆和沿岸滑坡， 另一方面，

5、还可能出现河道淤塞、堵塞取水口等现象。 取水构筑物的位置应选在河岸稳定、岩石露头、未风化的基岩 上或地质条件较好的河床处。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程二、地表水取水位置的选择 （一）影响地表水取水的主要因素： 1取水河段的径流特征 2河流的泥沙运动及河床演变 3 河床与岸坡的岩性和稳定性 4河流的冰冻情况 5 河道中水工构筑物及天然障碍物研究冰冻过程对河流正常情况的影响，是正确考虑取水工 程设施的重要因素。在选择取水口位置时，应避开水工构筑物和天然障碍物 的影响范围，否则应采取必要的措施。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程二、地表水取水位置的选择 （二）地表水取水

6、位置的选择： （1）取水点应设在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的 地段 不同类型河段适宜的取水位置如下： 顺直河段取水点应选在主流靠近岸边、河床稳定、水深较大、流速 较快的地段，通常也就是河流较窄处。 弯曲河段凹岸泥沙不易淤积，水质较好，且主流靠近河岸，是较好 的取水地段。取水点应避开凹岸主流的顶冲点，在顶冲点下游15-20m。也可在凸岸偏上游处。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程二、地表水取水位置的选择 （二）地表水取水位置的选择： （1）取水点应设在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的地段 游荡型河段结合河床、地形、地质特点，将取水口布置在主流线密集的 河段上。必要时需进行

7、河道整治以保证取水河段的稳定性。 有边滩、沙洲的河段一般应将取水点设在上游距沙洲500m以远处。 有支流汇入的顺直河段取水口应离开支流入口处上下游有足够的距离，一般取水口 多设在汇入口干流的上游河段上。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程二、地表水取水位置的选择 （二）地表水取水位置的选择： （2）取水点应尽量设在水质较好的地段 供生活用水的取水构筑物应设在城市和工业企业的上游， 距离污水排放口上游100m以远，并应建立卫生防护地带。 取水点应避开河流中的回流区和死水区，以减少水中泥沙 、漂浮物进入和堵塞取水口。 在沿海地区受潮汐影响的河流上设置取水构筑物时，应考 虑到海水对河水水质

8、的影响。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程二、地表水取水位置的选择 （二）地表水取水位置的选择：（3）取水点应设在具有稳定的河床及岸边，有良好的工程地 质条件的地段，并有较好的地形及施工条件（4）取水点应尽量靠近主要用水区（5）取水点应避开人工构筑物和天然障碍物的影响（6）取水点应尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流 和咸潮等影响 第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程二、地表水取水位置的选择 （二）地表水取水位置的选择：（7）取水点的位置应与河流的综合利用相适应，不妨碍航运 和排洪，并符合河 道、湖泊、水库整治规划的要求；（8）供生活饮用水的地表水取水构筑物的位置，应

9、位于城镇 和工业企业上游的 清洁河段。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程三、河岸引水工程 （一）无坝引水： 1.适用情况：小城镇供水或农业灌溉用水。 优点：利用地势，通过进水闸自流引水。 缺点：引水口一般距离引水地点较远，引水渠通常会遇到难工 险段。 2.主要工程： （1）进水闸：自流引水。作用是控制入渠流量。 （2）冲沙闸：冲走淤积在进水闸前的泥沙 （3）导流堤：导流引水、防沙。枯水期可以截断河流，保证 引水。都江堰水利工程。 第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程三、河岸引水工程 （二）有坝引水： 1.适用情况：山区河流取水深度不足，或取水量占河流枯水量 的百分比较大（

10、30%以上），推移质不多时，可在河流上修 筑低坝来抬高水位和拦截足够水量，或者采用底部进水方式 。 主要优点：引水距离缩短，缩短了输水干渠（管）线路长度。 缺点：增加拦河坝的工程量。 2.主要工程组成：固定式低坝取水 （1）拦河坝：抬高水位。 一般是溢流坝型式，坝顶一般高出河底0.5-1.0m。坝身常为混凝 土或浆砌块石。 有时为了防止溢流坝在溢流时河床遭受冲刷，在坝下游一定范 围内铺筑护坦。 第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程三、河岸引水工程 （二）有坝引水： 2.主要工程组成：固定式低坝取水。 （1）拦河坝：抬高水位。 （2）冲沙闸：利用上下游的水位差，将坝上游沉积的泥沙排至

11、下游。 （3）进水闸：进水闸的轴线与冲沙闸线的夹角为30-60度，一 边在正面取水，侧面排沙。 （4）防洪堤：减少拦河坝上游淹没损失，洪水期保护上游城镇 、交通安全，在拦河坝上游沿河修筑的。此外：船闸、鱼道、筏道、水电站。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程三、河岸引水工程 （二）有坝引水： 3.活动式低坝取水： 活动式低坝是枯水期能挡水和抬高上游的水位，洪水期可以开 启，减少上游淹没的面积，并能冲走坝前沉积的泥沙；但维 护管理较复杂。近些年来广泛采用的新型活动坝有橡胶坝、 浮体闸等。（1）橡胶坝（2）浮体闸 第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程四、蓄水工程水库工程 取水量

12、较大，河流正常特征值满足不了的情况下通过兴建水库 进行径流调节。 （一）、水库的作用和特性： 1.作用：调节径流：水库可以按季节或年度重新分配径流 ，防止水旱灾害。 还可以利用蓄水和抬高水位进行灌溉、供水、发电、航运、水 产养殖以及旅游等。 2.水库的面积容积特性曲线：水库的调节性能。 3.水库的特征水位和相应库容： （1）死库容：设计低水位。 用于淤沙、灌溉、发电、航运、养鱼、旅游等。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程四、蓄水工程水库工程 （一）、水库的作用和特性： 3.水库的特征水位和相应库容： （1）死库容：设计低水位。 （2）兴利库容（有效库容、调蓄库容）：设计蓄水位、正常

13、蓄 水位、兴利水位。 保证各部门枯水期的正常用水。 如三峡的正常蓄水位为175m。 正常蓄水位。 （3）调洪库容（防洪库容）：汛前限制水位、防洪限制水位。 如三峡的防洪限制水位145m。 （4）设计洪水位：水库在洪水期允许达到的最高水位。 （5）校核洪水位：校核洪水。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程四、蓄水工程水库工程 （一）、水库的作用和特性： 3.水库的特征水位和相应库容： （1）死库容：设计低水位。 （2）兴利库容（有效库容、调蓄库容）：正常蓄水位、兴利水 位。 （3）调洪库容（防洪库容）：防洪限制水位。 （4）设计洪水位： （5）校核洪水位： 总库容：校核洪水位到库底。

14、有效库容：总库容减去死水位库容。 兴利库容：正常蓄水位与死水位之间的库容。 防洪库容：设计洪水位与限制洪水位之间的库容第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程四、蓄水工程水库工程 （二）、水利枢纽： 1. 定义：组成水库的水工建筑物。 2. 2.组成： 3. （1）挡水建筑物各种拦河坝 4. （2）泄水建筑物溢洪道及泄水隧洞等。 5. （3）引水建筑物输水隧洞或水电站进水口。上图为丹江口水库大坝，下图为丹江口水利枢纽平 面布置图第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程四、蓄水工程水库工程 （二）、水利枢纽： 1. 定义：组成水库的水工建筑物。 2. 2.组成： 3. （1）挡水建筑

15、物各种拦河坝 4. 一般按建筑材料分：土石坝、混凝土坝和浆砌石坝。 5. 常见的混凝土坝为：重力坝、拱坝、支墩坝等。 6. 浆砌块石坝：重力坝和拱坝等。第五章 水资源开发工程 第一节 地表水利用工程四、蓄水工程水库工程 （二）、水利枢纽： 1. 定义：组成水库的水工建筑物。 2. 2.组成： 3. （1）挡水建筑物各种拦河坝 4. （2）泄水建筑物排泄多余数量 5. 土石坝：河岸溢洪道、泄水隧洞或涵管。 6. 混凝土坝和浆砌石坝：溢流坝段和泄水底孔。 7. （3）引水建筑物：为宣泄洪水、城市给水、灌溉、发电、 放空水库、施工导流及排水的目的。五、输水工程1、渠道工程 1）、渠道的布置原则 2）

16、、渠道断面 3）、渠道的渗透损失与防渗 2、管道工程西安水厂的输水渠道渠道断面示意图灌溉用管道与接口六、扬水工程（取水建筑物）取水建筑物的类型 （一）固定式取水建筑物是各种类型的地表水取水构筑物中应 用广泛的一种。 分类：岸边式，河床式、斗槽式。 主要缺点：当河水水位变化较大时，构筑物的高度需相应地增 加，因而工程投资较高，水下工程量较大，施工期长，扩建困 难。（二）、活动式取水建筑物 在水流不稳定，河势复杂的河流上取水，修建固定式取水建筑 物往往需要进行耗资巨大的河道整治工程，修建取水口会影响 航运等。因此，在此条件下修建活动式取水建筑物。岸边式取水建筑物 1、进水口 2、格网 3、集水井 4、泵房l直接从江河岸边渠水的构筑物。由进水间和泵房组成。 适于江河岸边较陡，主流近岸，有足够水深，水质和地质 条件好，水位变幅不大。l按照集水井与泵房是否合建，分为合建和分建式。l集水井：