水资源利用与保护7

1、2016/4/23 取水工程 第六章 取水工程内容提要 地表水取水构筑物位置选择 地表取水构筑物 地下水取水构筑物位置选择 地下水取水构筑物 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 取水工程任务： 从水源取水并送往水厂或用户。 研究内容： 水源方面各种天然水体的存在形式、运动变 化规律、作为给水水源的可能性，为供水目的而 进行的水源勘查、规划、调节治理与卫生防护等； 取水构筑物方面各种水源的选择和利用，从 各种水源取水的方法，各种取水构筑物的构造形 式，设计计算，施工方法和运行管理等。 取水工程 地表水源地选择 给水水源分类： 给水水源 地表水地下水 F 取水水

2、源 江 河 水 湖 泊 水 水 库 水 海潜 水 承 压 水 泉 水 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地表水源地选择 取水工程 地表水源地选择 地表水源地选择 F 地表水源供水特征 地表水源的特点： 河水：流量较大，浑浊度较高(特别是汛期)，水温变幅 大，有机构和细菌含量高，有时还有较高的色度。易受到 污染。矿化度和硬度低，含铁锰量等较低。水质水量有明 显的季节性。此外，采用地表水源时在地形、地质、水 文、卫生防护等方面均较复杂。 湖泊和水库水：流动慢，浊度小，但往往细菌和藻类容 易滋生繁殖 海水：高含盐量，目前尚不能大规模利用，仅少量作为 冷却水。 F

3、 水源选择前，必须进行水源的勘察，确定可开发量，做 好与其他部门用水的统一协调。 水源的选用应通过技术经济比较后综合考虑确定 地表水作为城市供水水源时，应有90-97%的保证率，工 业用水水源根据工业企业性质和要求确定。 地下水与地表水联合使用 确定水源、取水地点和取水量等，应取得水资源管理机 构以及卫生防疫等有关部门的书面同意 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 1 2016/4/23 取水工程 地表水源地选择 取水工程 地表水源地选择 F影响地表水取水的主要因素 河流的径流变化、泥沙运动、河床演变、冰冻情况、水质、 河床地质与地形等一系列因素对于取水构筑物的正常工

4、作 及其取水的安全可靠性有着决定性的影响；其中: 径流变化 泥沙运动 河床演变 是要考虑的重点因素。 F 取水河段的径流特征 (1)河流历年的最小流量和最低水位 (2)河流历年的最大流量和最高水位 (3)河流历年的月平均流量、月平均水位以及年平均流 量和年平均水位； (4)河流历年春秋两季流冰期的最大、最小流量和最高 最低水位； (5)其他情况，如潮汐、形成冰坝冰塞时的最高水位及 相应流量； (6)上述相应情况下河流的最大、最小和平均水流速度 及其在河流中的分布情况。 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地表水源地选择 取水工程 F 河流的泥沙运动及河床演变

5、 F 河床演变 地表水源地选择 根据泥沙在水中的运动状态，可将泥沙分为床沙、推移质、 悬移质三类。 泥沙的运动状态除了与其粒径有关外还与水流状态有关。 在水流状态改变后其运动状态可能发生改变。 河流中水流的运动包括纵向水流运动和横向环流运动。 影响河床演变的主要因素有： 水流与河床的相互作用是通过泥沙运动来体现的，水流条件 改变时，挟沙能力也随着改变如果： 上游来沙量本段水流挟沙能力，水流处于输沙平衡状 态，河床既不冲也不淤积。 上游来沙量水流挟沙能力， 河床将发生淤积 上游来沙量 70%流量流量 p 流速不小于0.6m/s，一般1.0-1.5m/s。 虹吸管要点： p 同自流管以上两条基本要

6、求 p 虹吸高度一般不大于4-6米，虹吸管末端至少应伸入集水 井最低动水位以下1.0m，以免空气进入 p 虹吸管应朝集水间方向上升，其最小坡度为0.003-0.005。 p 为了使虹吸管迅速形成虹吸，应有形成负压的抽气系统。 进水管的冲洗方法有顺冲、反冲两种 关闭一部分进水管，使全部水量通过待冲的一根进水管 在河流高水位时，关闭进水管上的阀门，从该格集水间抽水至最低 位，然后迅速开启进水管阀门。 顺冲法比较简单，不需另设冲洗管道，但附在管壁上的泥沙难于冲 掉，冲洗效果较差。 反冲洗是当河流水位低时，先关闭进水管末端阀门，将该格集水间 充水至高水位，然后迅速开启阀门，用集水间与河流的水位差反冲

7、进水管； 将泵房内的水泵压水管与进水管连接，利用水泵压力水或高位水池 来水进行反冲洗。这种方法冲洗效果较好，但管路较复杂。 虹吸进水管可在河流低水位时，利用破坏真空的办法进行反冲洗。 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地表取水构筑物 取水工程 F斗槽式取水构筑物 顺流式：适用于含泥沙甚多、面冰凌不严重的河流。 逆流式：适用于冰凌严重，而泥沙较少的河流 双流式：适用于冬季浮冰，夏季含砂量高的情况 地表取水构筑物 F江河移动式取水构筑物 适用：在水源水位变幅大；供水要求急和取水量不大时； 岸坡不宜建造固定式取水构筑物时；投资有限，建造固定 式取水构筑物资金不足

8、，可考虑采用移动式取水构筑物 (a) (b) 形式： 缆车式 (C) 浮船式 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 10 2016/4/23 取水工程 地表取水构筑物 F缆车式取水构筑物 移动式取水构筑物（缆车式）鄂州燕矶自来水厂取水口 欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地表取水构筑物 F缆车式取水构筑物 取水工程 特点： 1、适用于水位涨落幅度在1035m之内，但涨落速度不能 不大于超过2mh； 2、缆车移动比较方便，缆车受风浪影响小，比浮船稳定。 但缆车取水的水下工程量和基建投资比浮船取水大，比固定 式取水构筑物要小； 3、适用于在无冰凌和漂浮物较少的河流上

9、采用，不易受 漂木、浮筏和船只的冲击。 4、缆车取水构筑物位置应选择在河岸地质条件较好，并 有10-28o的岸坡处为宜。 5、由于牵引设备的限制，泵车不宜过大，故取水量较小。 地表取水构筑物 F缆车式取水构筑物 要点： 1、泵车；小型供水一般设置一部泵车。供水量较大，供 水安全性要求较高时，泵车应不少于两部，每部泵车上不少 于两台水泵。泵车上的水泵宜选用吸水高度不小于4m，以减 少移车次数 2、坡道：坡度一般为10-280，其形式有斜坡式和斜桥式。 3、输水管 通常一部泵车设置一根输水管。输水管沿斜坡或斜桥敷设。 管上每隔一定距离设置叉管(正三通或斜三通)，以便与联络 管相接 欢迎使用水资源利

10、用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地表取水构筑物 F缆车式取水构筑物 要点： 1、泵车；小型供水一般设置一部泵车。供水量较大，供 水安全性要求较高时，泵车应不少于两部，每部泵车上不少 于两台水泵。泵车上的水泵吸水高度4m，以减少移车次数 2、坡道：坡度一般为10-280，其形式有斜坡式和斜桥式。 3、输水管 通常一部泵车设置一根输水管。输水管沿斜坡或斜桥敷设。 管上每隔一定距离设置叉管(正三通或斜三通)，以便与联络 管相接，水泵出水管与叉管间的连接：橡胶软管、球形万向 接头、套筒旋转接头和曲臂式活动接头 取水工程 地表取水构筑物 F浮船式取水构筑物 欢迎使用水资源利用与保

11、护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 11 2016/4/23 取水工程 地表取水构筑物 F浮船式取水构筑物 取水工程 适用性： （1）适用条件为河流水位变幅在10-40m或更大，水位变 化速度不大于2m/h （2）取水点有足够的水深(小型浮船大于1.0m，取水量 大时应在2.0m以上)，河道水流平稳、流速和风浪较小、停 泊条件好，河床较稳定、岸坡有适当的倾角(20 -60。)。 优点：投资少、建设快、易于施工(无复杂的水下工程)、 有较大的适应性和灵活性、能经常取得含沙量少的表层水 等优点。目前一只浮船的最大取水能力已达每日30万m3。 缺点: 河流水位涨落时，需要移动船位，阶梯式连接时

12、尚需拆换接头以致短时停止供水，操作管理麻烦；浮船还 要受到水流、风浪、航运等的影响，安全可靠性较差。 地表取水构筑物 F浮船式取水构筑物 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地表取水构筑物 F山区浅水河流取水构筑物 (一)山溪河流的特点 1、山溪上游一般坡降较大，流量和水位变化幅度很大， 水位猛涨猛落，但洪水持续时间不长。洪水流量可为枯水 流量的数十、数百倍或更大 2、水质变化剧烈。枯水期水流清澈见底。暴雨后，水 质骤然浑浊 3、河床常为砂、卵石或岩石组成。河床坡度陡、比降 大，洪水期流速大，推移质多，粒径大，有时甚至出现1m 以上的大滚石 4北方某些山区河

13、流冬季潜冰(水内冰)期较长。 取水工程 地表取水构筑物 F山区浅水河流取水构筑物 取水方式的特点 1由于山区河流枯水期流量很小，因此取水量所占比 例往往很大，有时达70一90以上 2由于平枯水期水层浅薄，因此取水深度往往不足， 需要修筑低坝抬高水位，或者采用底部进水等方式解决 3由于洪水期推移质多，粒径大，因此修建取水构筑 物时，要考虑能将推移质顺利排除，不致造成淤塞或冲击 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地表取水构筑物 F低坝式取水取水构筑物 6 取水工程 当山区河流取水深 度不足，或者取水量 占河流枯水量的百分 比较大(30一50 以上)，推移质不多

14、 时，可在河流上修筑 低坝来抬高水位和拦 截足够的水量。 低坝有固定式和活 动式两种 地表取水构筑物 F低坝式取水取水构筑物 为了防止在上下游水位差作用下，水从上游经过坝基土壤 向下游渗透，上游的河床用粘土或混凝泥土作防渗铺盖。粘 土覆盖上应设置厚30一50cm的砌石层，加以保护。5 1 冲砂闸没在溢流坝的一侧，与进水闸或取水口邻接，其主 2 3 4 要作用是利用坝上下游的水位差，将坝上游沉积的泥砂排至 下游。进水闸的轴线与冲砂闸轴线的夹角为30-60度，利用河 流弯道的横向环流，使含砂较少的表层水从正面进入进水闸， 而含砂较多的底层水则从侧面由冲砂闸泄至下游 图13-52 低坝取水装置 1-

15、溢流坝（低坝）；溢流坝（低坝）；2-冲沙堰；冲沙堰；3进水闸；进水闸； 4-引水明渠；引水明渠；5-导流堤；导流堤；6-护坦护坦 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 12 2016/4/23 取水工程 地表取水构筑物 F活动式低坝取水取水构筑物 活动坝的特点是在洪水期可以开启，故能减少上游淹没 的面积，并且便于冲走坝前沉积的泥沙，因此采用较多， 但其维护管理较固定坝复杂。常见有橡胶坝、浮体闸等 取水工程 地表取水构筑物 F活动式低坝取水取水构筑物 坝袋壁 H 图13-53 袋形橡 胶坝断面 橡皮底垫 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工

16、程 地表取水构筑物 F活动式低坝取水取水构筑物 取水工程 地表取水构筑物 F底栏栅取水构筑物 通过坝顶带栏栅的引水廊道取水，称为底栏栅取水构筑 物。它适宜在水浅、大粒径推移质较多的山区河流，取水 量较大时采用。 底栏栅取水构筑物由拦河低坝、底栏栅、引水廊道、沉 砂池、取水泵站等部分组成。 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地表取水构筑物 F底栏栅取水构筑物 81-溢流坝；溢流坝；2-底栏栅；底栏栅； 7 3-冲砂室；冲砂室； 4-进水坝；进水坝；6 3 5 4 图13-54 底栏栅取水构筑物布置 取水工程 地表取水构筑物 F底栏栅取水构筑物 (一)拦河低坝

17、 坝身通常用混凝土或砌石建造。坝顶一般高出河底0.5- 1.0m。溢流坝段的顶面应较栏栅坝段的项面高出0.3 0.5m，以便常水位时水流全部从底栏栅上通过。为了防 止冲刷，坝下游应作陡坡，护坦和消力池等消能设施。 (二)底栏栅 底拦栅用以拦截水中的大粒径推移质和漂浮物，不使进 入引水廊道。栏栅栅条可用扁钢、圆钢、铸铁或钢轨等材 料制造。栅条断面以梯形较好，不易堵塞和卡石。栅条净 距应根据推移质粒径大小而定，一般采用6-10mm，最大 20mm。栅条宽度多为8-25mm; 2 1 5-第二冲砂室；第二冲砂室； 6-沉砂沉砂 池；7-排砂渠；8-防洪 护坦 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水

18、资源利用与保护课件！ 13 2016/4/23 取水工程 地表取水构筑物 F底栏栅取水构筑物 取水工程 地下取水构筑物 (三)引水廊道 引水廊道一般采用矩形断面。廊道内壁宜用耐磨材料 衬砌，以抵抗砂砾的磨损。廊道一般按无压流考虑，因此 廊道内水面以上应留有0.2-0.3m的保护高。为了避免泥沙 淤积，廊道内的流速应从起端到末端逐渐增大，并应大于 泥沙的不淤流速。底道起端流速一般不小于1.2m/s，末端 流速一般不小于2.0-3.0m/s。 (四)沉砂池 沉砂池用以去除水中粗颗粒泥砂。沉砂池可做成直线形 或曲线形。直线形沉砂池一般为距形，采用一格或两格， 每格宽1.5-2.0m，长15-20m，

19、起端水深2.0-2.5m，底坡 0.1-0.2。池中沉淀的泥砂利用水力定期冲走。 F 地下水水源地选择 1水源地的水文地质条件：取水水源地位置宜选择在透水性良好， 补给条件好，含水层厚度大，分布面积广，如：冲积扇、河漫滩、 古河床等。 2、水源地的地质环境和周围环境：水源地应选在不易引发地面沉 降、塌陷、地裂等有害地质作用的地段；新建水源地应远离原有的 取水点或排水点，减少相互干扰；为保证地下水的水质，水源地应 选在远离城市或工矿排污区的上游；远离已污染(或天然水质不良) 的地表水体或含水层的地段；滨海地区考虑海水对水质可能的影响。 3、水源地的经济、安全性和扩建前景 欢迎使用水资源利用与保护课件！欢迎使用水资源利用与保护课件！ 取水工程 地下取水构筑物 适 用 范 围 深 度(m) 地下水类型地下水埋深含水层厚度水文地质特征 出 水 量 (m3/d) 取水工程 地下取水构筑物 形 式 尺 寸 F 管井的结构 管井由其井壁和含水层中进水部分 均为管状结构而得名。通常用凿井 机械开凿，又称机井。按其过滤器 是否贯穿整个含水层