地表取水工程详解

1、16 取 水 工 程地表水取水工程2n61 地表水资源供水特征与水源选择 611地表水源的供水特征 612水源地选择原则n62地表水取水工程621影响地表水取水的主要因素622地表水取水位置的选择623地表水取水构筑物设计的一般原则 624地表水取水构筑物分类及设置原则625固定式取水构筑物626活动式取水构筑物627山区浅水河流取水构筑物3624地表水取水构筑物分类及设置原则地表水取水构筑物分类及设置原则n6241地表水取水构筑物的分类地表水取水构筑物的分类n地表水取水构筑物的型式应适应特定的河流水地表水取水构筑物的型式应适应特定的河流水文、地形及地质条件，同时应考虑到取水构筑文、地形及地质

2、条件，同时应考虑到取水构筑物的施工条件和技术要求。物的施工条件和技术要求。 n分类：n 按水源种类可分为按水源种类可分为河流、湖泊、水库及海水河流、湖泊、水库及海水取水构筑物；取水构筑物；n 按取水构筑物的构造形式可分为按取水构筑物的构造形式可分为固定式固定式(岸岸边式、河床式、斗槽式边式、河床式、斗槽式)和活动式和活动式(浮船式、缆浮船式、缆车式车式)两种，在山区河流上，有低坝式和低栏两种，在山区河流上，有低坝式和低栏栅式取水构筑物。栅式取水构筑物。4624地表水取水构筑物分类及设置原则地表水取水构筑物分类及设置原则n1固定式固定式取水构筑物取水构筑物 固定式取水构筑物按照固定式取水构筑物按

3、照取取水点的位置水点的位置:岸边式、河床式和斗槽式；按照岸边式、河床式和斗槽式；按照结构类型结构类型:合建式和分建式；合建式和分建式；河床式取水构筑物按照进水管的型河床式取水构筑物按照进水管的型式式:自流管式、虹吸管式、水泵直接吸水式、桥墩式；自流管式、虹吸管式、水泵直接吸水式、桥墩式；按照取水泵型及泵房的结构特点按照取水泵型及泵房的结构特点:干式、湿式泵房和淹干式、湿式泵房和淹没式、非淹没式泵房；没式、非淹没式泵房；按照斗槽的类型按照斗槽的类型:顺流式、逆流顺流式、逆流式、侧坝进水逆流式和双向式。式、侧坝进水逆流式和双向式。n2活动式活动式取水构筑物取水构筑物 活动式取水构筑物可分为活动式取

4、水构筑物可分为缆车式和浮船式。缆车式按缆车式和浮船式。缆车式按坡道种类坡道种类可分为斜坡式和可分为斜坡式和斜桥式。浮船式按斜桥式。浮船式按水泵安装位置水泵安装位置可分为上承式和下承可分为上承式和下承式；按式；按接头连接接头连接方式可分为阶梯式连接和摇臂式连接。方式可分为阶梯式连接和摇臂式连接。n 3山区浅水河流山区浅水河流取水构筑物取水构筑物 山区浅水河流山区浅水河流取水构筑物包括底栏栅式和低坝式。低坝式可分为固取水构筑物包括底栏栅式和低坝式。低坝式可分为固定低坝式和活动低坝式定低坝式和活动低坝式(橡胶坝、浮体闸等橡胶坝、浮体闸等)。56242取水构筑物型式的选择原则取水构筑物型式的选择原则n

5、取水构筑物型式的选择，应根据取水构筑物型式的选择，应根据取水量取水量和水质和水质要求，结合要求，结合河床地形及地质、河河床地形及地质、河床冲淤、水深及水位变幅、泥沙及漂浮床冲淤、水深及水位变幅、泥沙及漂浮物、冰情和航运物、冰情和航运等因素，并充分考虑等因素，并充分考虑施施工条件和施工工条件和施工方法，在保证安全可靠的方法，在保证安全可靠的前提下，通过前提下，通过技术经济技术经济比较确定。比较确定。n西北地区常采用斗槽式取水构筑物，以减少泥沙和防止冰凌；西北地区常采用斗槽式取水构筑物，以减少泥沙和防止冰凌；n对于水位变幅特大的重庆地区常采用土建费用省、施工方便的湿对于水位变幅特大的重庆地区常采用

6、土建费用省、施工方便的湿式深井泵房；式深井泵房；n广西地区对能节省土建工程量的淹没式取水泵房有丰富的实践经广西地区对能节省土建工程量的淹没式取水泵房有丰富的实践经验；验；n中南、西南地区很多工程采用了能适应水位涨落，基建投资省的中南、西南地区很多工程采用了能适应水位涨落，基建投资省的活动式取水构筑物；山区浅水河床上常建造低坝式和底栏栅式取活动式取水构筑物；山区浅水河床上常建造低坝式和底栏栅式取水构筑物。水构筑物。662地表水取水工程地表水取水工程621影响地表水取水的主要因素影响地表水取水的主要因素622地表水取水位置的选择地表水取水位置的选择623地表水取水构筑物设计的一般原地表水取水构筑物

7、设计的一般原则则 624地表水取水构筑物分类及设置原地表水取水构筑物分类及设置原则则625固定式取水构筑物626活动式取水构筑物活动式取水构筑物627山区浅水河流取水构筑物山区浅水河流取水构筑物7625固定式取水构筑物固定式取水构筑物n6251 固定式取水构筑物的基本型式固定式取水构筑物的基本型式n6252 固定式取水构筑物主要构造及设计原则固定式取水构筑物主要构造及设计原则n定义：把不经过筑坝拦蓄河水、而在岸边或河床上直定义：把不经过筑坝拦蓄河水、而在岸边或河床上直接修建的固定的取水设施称为固定式取水构筑物。接修建的固定的取水设施称为固定式取水构筑物。 n特点：特点：n应用广泛，优点有取水安

8、全可靠、维修管理方便、适应范围应用广泛，优点有取水安全可靠、维修管理方便、适应范围较广等。较广等。n其主要缺点是当河水水位变化较大时，构筑物的高度需相应其主要缺点是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，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。因此设计固定式取水构筑物时，应考虑远期发展扩建困难。因此设计固定式取水构筑物时，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。备可分期安装。86251 固定式取水构筑物的基本型式固定式取水构筑物的

9、基本型式n固定式取水构筑物按照取水点的位置，可分为固定式取水构筑物按照取水点的位置，可分为岸边式、河床式和斗槽式岸边式、河床式和斗槽式；n按照结构类型，可分为按照结构类型，可分为合建式和分建式合建式和分建式；n河床式取水构筑物按照进水管的型式，可分为河床式取水构筑物按照进水管的型式，可分为自流管式、虹吸管式、水泵直接吸水式、桥墩自流管式、虹吸管式、水泵直接吸水式、桥墩式；式；n按照取水泵型及泵房的结构特点，可分为按照取水泵型及泵房的结构特点，可分为干式、干式、湿式泵房和淹没式、非淹没式泵房；湿式泵房和淹没式、非淹没式泵房；n按照斗槽的类型，可分为按照斗槽的类型，可分为顺流式、逆流式、侧顺流式、

10、逆流式、侧坝进水逆流式和双向式。坝进水逆流式和双向式。96251 固定式取水构筑物的基固定式取水构筑物的基本型式本型式n1岸边式取水构筑物的型式岸边式取水构筑物的型式n取水设施和泵房都建在岸边取水设施和泵房都建在岸边,直接从岸边直接从岸边取水的固定式取水构筑物取水的固定式取水构筑物.适用于岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，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。水质和地质条件较好，水位变幅不大的情况。按照集水井与泵房的合建与分建，岸边式取水构按照集水井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。筑物的基本型式可分为合建式和分建

11、式。10n岸边式取水构筑物，建在水岸边。岸边式取水构筑物，建在水岸边。河岸较陡、岸河岸较陡、岸边水深、地质边水深、地质条件较好、流条件较好、流速较大的河流速较大的河流11n岸边式取水构筑物由岸边式取水构筑物由集水井和泵房两部分组成两部分组成n集水井是岸边式取水构筑物的取水设施，一般由集水井是岸边式取水构筑物的取水设施，一般由进进水间、格网和吸水间水间、格网和吸水间三部分组成，水流经过装有格三部分组成，水流经过装有格栅的进水孔进入集水井的进水间，再经过格网进入栅的进水孔进入集水井的进水间，再经过格网进入吸水间，然后由水泵抽走。吸水间，然后由水泵抽走。n集水井顶部设集水井顶部设操作平台操作平台，安

12、装，安装格栅、格网、闸门格栅、格网、闸门等等设备的起吊装置。设备的起吊装置。n进水间前壁设有进水间前壁设有进水孔进水孔，孔上设有，孔上设有格栅及闸门槽格栅及闸门槽，格栅用来拦截水中粗大的漂浮物及鱼类等。格栅用来拦截水中粗大的漂浮物及鱼类等。n进水间和吸水间用纵向隔墙分开，在分隔墙上可以进水间和吸水间用纵向隔墙分开，在分隔墙上可以设置平板格网，用以拦截水中细小的漂浮物。当采设置平板格网，用以拦截水中细小的漂浮物。当采用旋转格网时，应在进水间和吸水间之间设置格网用旋转格网时，应在进水间和吸水间之间设置格网室。室。6251 固定式取水构筑物的基本型式固定式取水构筑物的基本型式121)1)合建式岸边取

13、水构筑物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。以及水位变幅和流速较大的河流才可采用。13 (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

14、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，对运行管理不方便。1415(2)(2)合建式岸边取水构筑物，基础呈水平布置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

15、便，水泵间通风条件通风条件较差。1617为避免以上缺点，为避免以上缺点， 可采用可采用立式泵立式泵，这种形式的进水间和上，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。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，都应做严密的包括人孔及吸水管穿过隔板处，都应做严密的防水措施防水措施) )。隔板以上的水泵间也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。 这这种布置形式种布置形式可减小建筑

16、面积可减小建筑面积 降低土建投资，电机和电气设备降低土建投资，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，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，操作管理方便。但是，立式防砂泵与电机连接轴长，水泵电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，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。潜水泵和潜水电机可以设在岸边进水间内，亦可设在岸边

17、斜坡上。这种取水方式结构简单，造价间内，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。低。但水泵电机检修较困难。18191岸边式取水构筑物的型式岸边式取水构筑物的型式n(2)分建式岸边取水构筑物分建式岸边取水构筑物n当河岸处地质条件较差，以及集水井与泵房不当河岸处地质条件较差，以及集水井与泵房不宜合建，如水下施工有困难，或建造合建式取宜合建，如水下施工有困难，或建造合建式取水构筑物对河道断面及航道影响较大时，宜采水构筑物对河道断面及航道影响较大时，宜采用分建式岸边取水构筑物。由于将集水井和泵用分建式岸边取水构筑物。由于将集水井和泵房分开建造，泵房可离开岸边，建于地质条

18、件房分开建造，泵房可离开岸边，建于地质条件较好处，因此可使土建结构简单，易于施工；较好处，因此可使土建结构简单，易于施工；但吸水管较长，增加了水头损失，维护管理不但吸水管较长，增加了水头损失，维护管理不太方便，运行安全性较差。太方便，运行安全性较差。20n总的来看，总的来看，合建式比分建式较为优越。合建式比分建式较为优越。在地质和施工条件许在地质和施工条件许可下，尤其是对于取水量大，可下，尤其是对于取水量大， 保水安全性要求较高的取水保水安全性要求较高的取水工程，工程， 应尽可能采用合建式。但在地质条件差，且施工技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

19、困难的情况下，宣术力量薄弱，施工条件差，对水下施工有困难的情况下，宣采用分建式。采用分建式。n 合建式与分建式比较合建式与分建式比较21岸边式取水构筑物的构造和计算岸边式取水构筑物的构造和计算 1)1)集水井集水井集水井由集水井由进水室和吸水室进水室和吸水室两部分组成，两部分组成，可与泵房分建或合建。可与泵房分建或合建。分建时平面形状有圆形、矩形、椭圆形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，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，用大开槽形则相反。进水间深度不大，用大开槽施

20、工时可采用矩形。深度较大时宜采用施工时可采用矩形。深度较大时宜采用圆形。椭圆形兼有两者优点，可用于大圆形。椭圆形兼有两者优点，可用于大型取水。型取水。22（1 1）根据安全运行，检修和清洗、排泥等要求，进水室通常）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。用隔墙分成可独立工作的若干分隔。（2 2）一般每一分隔布置一根进水管或一个进水孔口。（）一般每一分隔布置一根进水管或一个进水孔口。（3 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变幅超过6m6m时，可设置两层或三层进水孔，上层进水孔

21、的上时，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缘应在洪水位以下1.0m1.0m，下层进水孔的下缘至少应高出河底，下层进水孔的下缘至少应高出河底0.5m0.5m，其上缘至少应在设计量低水位以，其上缘至少应在设计量低水位以下下0.3m0.3m。 （4 4）当取水量大，采用轴流泵或混流泵取水时，）当取水量大，采用轴流泵或混流泵取水时，进水室进水室应结合水泵前池应结合水泵前池设计的要求进行设计，以免影响水泵效率。设计的要求进行设计，以免影响水泵效率。（5 5）进水孔的高宽比，宜尽量配合）进水孔的高宽比，宜尽量配合格栅和闸门格栅和闸门的标准尺寸。的标准尺寸。（6 6）进水孔口前应设置）进

22、水孔口前应设置格栅及阀门槽格栅及阀门槽 。 进水间设计要点进水间设计要点23 合建式进水间为合建式进水间为非淹没式非淹没式，分建式进，分建式进水间既可是非淹没式，也可是水间既可是非淹没式，也可是半淹没式半淹没式。 非淹没式进水间的操作平台在设计洪非淹没式进水间的操作平台在设计洪水位时仍露出水面水位时仍露出水面，操作管理方便；，操作管理方便； 半淹没式半淹没式进水间的操作平台当水位超进水间的操作平台当水位超过设计水位时被淹没，淹没期间格网无法过设计水位时被淹没，淹没期间格网无法清洗，积泥无法排除，清洗，积泥无法排除，只适用于高水位历只适用于高水位历时不长，泥沙及漂浮物不多的情况，但投时不长，泥沙

23、及漂浮物不多的情况，但投资较省。资较省。24进水间附属设备进水间附属设备 1 1、格栅设计要点、格栅设计要点 格栅设于格栅设于进水口进水口( (或取水头部或取水头部) )的进水的进水孔上孔上，以拦截水中粗大的漂浮物及鱼类，以拦截水中粗大的漂浮物及鱼类，栅条厚度或直径一般采用栅条厚度或直径一般采用10mm10mm，净距通常净距通常采用采用3030120mm120mm。栅条可以直接固定在进水。栅条可以直接固定在进水孔上，也可放在进水孔外侧的导槽中，清孔上，也可放在进水孔外侧的导槽中，清洗和检修时便于拆卸。洗和检修时便于拆卸。0210VKKQF （1）格栅面积：）格栅面积：K1=b/(b+s)25

24、(2)格栅一般按可拆卸设计，并考虑有格栅一般按可拆卸设计，并考虑有人工或机械清除的措施。人工或机械清除的措施。（3）格栅与水平面最好成）格栅与水平面最好成6575度度倾倾角。角。（4）框架外形应与进水口形状一致。）框架外形应与进水口形状一致。（5）通过格栅的水头损失，一般采用）通过格栅的水头损失，一般采用 0.05 0.1米。米。26 格网设在进水间内格网设在进水间内，用以拦截水中细，用以拦截水中细小的漂浮物。格网分为旋转格网和平板格小的漂浮物。格网分为旋转格网和平板格网两种。网两种。 旋转格网旋转格网构造复杂，所占面积大，但构造复杂，所占面积大，但冲洗方便，拦污效果好，冲洗方便，拦污效果好，

25、适用于水中漂浮适用于水中漂浮物较多物较多，取水量较大的取水构筑物。，取水量较大的取水构筑物。03210VKKKQF旋转格网面积：旋转格网面积：2、格网设计27 平板格网构造简单，所占位置小，可平板格网构造简单，所占位置小，可减小进水间尺寸，但网眼不能太小，因而减小进水间尺寸，但网眼不能太小，因而不能拦截较细小漂浮物，且冲洗麻烦，每不能拦截较细小漂浮物，且冲洗麻烦，每次冲洗都有部分杂质进入吸水室，适用于次冲洗都有部分杂质进入吸水室，适用于中小取水量、漂浮物不多中小取水量、漂浮物不多的情况。的情况。0210VKKQF平板格网面积：平板格网面积：28 (2) (2)排泥、启闭及起起吊设备排泥、启闭及

26、起起吊设备 河水进入进水间后流速减小，会有泥河水进入进水间后流速减小，会有泥沙沉积，需及时排除。常用的排泥设备有沙沉积，需及时排除。常用的排泥设备有排沙泵、排污泵、射流泵、压缩空气提升排沙泵、排污泵、射流泵、压缩空气提升器器等。等。 在进水间的进水孔、格网和横向连通在进水间的进水孔、格网和横向连通孔上都须设置孔上都须设置闸阀、闸板闸阀、闸板等启闭设备，常等启闭设备，常用的有用的有平板闸门、滑阀及蝶阀平板闸门、滑阀及蝶阀等。等。 为便于格网、格栅的清洗和检修及闸为便于格网、格栅的清洗和检修及闸门的启闭和检修，需在操作平台上设置起门的启闭和检修，需在操作平台上设置起吊设备。常用的起吊设备有吊设备。

27、常用的起吊设备有电动卷扬机、电动卷扬机、电动和手动单轨吊车电动和手动单轨吊车等。等。29 ( (3)3)防冰、防草措施防冰、防草措施 在有冰冻的河流上取水时，必须采取在有冰冻的河流上取水时，必须采取防冰措加。常用的防冰措施有防冰措加。常用的防冰措施有降低进水孔降低进水孔流速；利用电、热水或蒸汽加热格栅；在流速；利用电、热水或蒸汽加热格栅；在进水孔前引入废热水，在进水孔上游设置进水孔前引入废热水，在进水孔上游设置挡冰木排；利用渠道引水使水内冰在渠道挡冰木排；利用渠道引水使水内冰在渠道上浮。上浮。 防止水草堵塞，可采用防止水草堵塞，可采用机械或水力方机械或水力方法及时清理格栅法及时清理格栅；在进水

28、孔前设置；在进水孔前设置挡草木挡草木排排；在压力管中设置；在压力管中设置除草器除草器等措施。等措施。30岸边式岸边式取水泵房取水泵房的设计特点的设计特点 (1)(1)水泵选择水泵选择 水泵选择包括水泵型号选择和水泵台水泵选择包括水泵型号选择和水泵台数确定。水泵台数过多，将增大泵房面积数确定。水泵台数过多，将增大泵房面积和土建造价；水泵台数过少，不利于运行和土建造价；水泵台数过少，不利于运行调度，一般采用调度，一般采用3 34 4台台。水泵。水泵型号型号应应尽量尽量相同相同，以便互为备用。当，以便互为备用。当供水量或扬程变供水量或扬程变化较大时，可考虑大小水泵搭配化较大时，可考虑大小水泵搭配，以

29、利调，以利调节。节。选泵时应以近期水量为主选泵时应以近期水量为主，适当考虑，适当考虑远期发展。远期发展。31 (2) (2)泵房布置泵房布置 泵房的平面形状有泵房的平面形状有圆形、矩形、椭圆形、矩形、椭圆形、半圆形等圆形、半圆形等。矩形便于布置水泵、。矩形便于布置水泵、管路和起吊设备，而圆形受力条件好，管路和起吊设备，而圆形受力条件好，当泵房深度较大时，土建费用较低。当泵房深度较大时，土建费用较低。 水泵机组、管路及附属设备布置，水泵机组、管路及附属设备布置，既要满足安装、操作、检修的方便，为既要满足安装、操作、检修的方便，为远期发展留有远期发展留有余地余地，又要尽量减小泵房，又要尽量减小泵房面积、减低造价。面积、减低造价。32 (3)(3)泵房地面层的设计标高泵房地面层的设计标高 岸边