取水工程(7-2课时)概述

1、2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程12.4 活动式取水构筑物活动式取水构筑物o 概念：利用可以活动的压水管道（摇臂、活动接头等），以适应水位概念：利用可以活动的压水管道（摇臂、活动接头等），以适应水位变化的取水的构筑物，称为活动式取水构筑物。活动式取水构筑物一般由变化的取水的构筑物，称为活动式取水构筑物。活动式取水构筑物一般由取水平台（缆车或趸船等）、压水管道、活动执行结构等部分组成。取水平台（缆车或趸船等）、压水管道、活动执行结构等部分组成。o 适用条件：适用条件： 当修建固定式取水构筑物有困难时，可采用活动式取水当修建固定式取水构筑物有困难时，可采用活动式取水构筑物。构筑物。o

2、 （1）在水流不稳定，河势复杂的河流上取水时；）在水流不稳定，河势复杂的河流上取水时；o （2）当河流水深不足，修建取水口会影响航运时；）当河流水深不足，修建取水口会影响航运时；o （3）当修建固定式取水口水下工程量较大，施工困难，投资较高，）当修建固定式取水口水下工程量较大，施工困难，投资较高，而当地施工条件及资金不允许时；而当地施工条件及资金不允许时；o （4）河流水位变化幅度较大而取水量较小时；）河流水位变化幅度较大而取水量较小时；o （5）当供水要求紧迫，要求施工周期短，建设固定式取水构筑物满）当供水要求紧迫，要求施工周期短，建设固定式取水构筑物满足不了时；足不了时；o （6）当水文资

3、料不全、河岸不稳定时；）当水文资料不全、河岸不稳定时；o （7）建设临时性的供水水源，满足应急供水时。）建设临时性的供水水源，满足应急供水时。n 活动式取水构筑物主要有以下两种：缆车式与浮船式。活动式取水构筑物主要有以下两种：缆车式与浮船式。n 特点：特点： n （1）水下工程量小、施工方便、工程投资少、适应性强、灵活性）水下工程量小、施工方便、工程投资少、适应性强、灵活性大等优点，能适应水位的变化；大等优点，能适应水位的变化；n （2）操作管理较复杂，需要经常随河水水位的变化而将缆车或浮）操作管理较复杂，需要经常随河水水位的变化而将缆车或浮船移位以及更换输水斜管的接头，供水安全性较差；船移位

4、以及更换输水斜管的接头，供水安全性较差；n （3）在水流湍急、河水涨落速度大的河流上设置活动式取水构筑）在水流湍急、河水涨落速度大的河流上设置活动式取水构筑物时，尤须慎重。物时，尤须慎重。n 具体要求：具体要求：n （1）河流应水流不急，且水位涨落速度小于）河流应水流不急，且水位涨落速度小于2.0m/h；n （2）河床比较稳定，岸坡有适宜的倾角；）河床比较稳定，岸坡有适宜的倾角；n （3）河流漂浮物少，无冰凌，且取水构筑物不易受漂木、浮筏、）河流漂浮物少，无冰凌，且取水构筑物不易受漂木、浮筏、船只撞击，河段顺直，靠近主流。船只撞击，河段顺直，靠近主流。2022-6-26水资源利用与取水工程取水

5、工程32.4.1 缆车式取水构筑物缆车式取水构筑物o 概念：建造于岸坡，以截取河流表层水的取水构筑物，由缆车、概念：建造于岸坡，以截取河流表层水的取水构筑物，由缆车、缆车轨道、输水斜管和牵引设备等组成，详见课本图缆车轨道、输水斜管和牵引设备等组成，详见课本图6-22。o 特点：缆车随江河水位的涨落，通过牵引设备沿岸坡轨道上下特点：缆车随江河水位的涨落，通过牵引设备沿岸坡轨道上下移动，因此受风浪的影响较小。移动，因此受风浪的影响较小。o 适用条件：适用条件：o （1）河流水位变幅为）河流水位变幅为10-35m、涨落速度小于、涨落速度小于2m/h的情况；的情况；o （2）河岸岸坡稳定、地质条件好、

6、岸坡倾角为：）河岸岸坡稳定、地质条件好、岸坡倾角为：10-28的的地段。地段。缆车式取水构筑物缆车式取水构筑物o 一、缆车式取水构筑物的构造及设计要求。一、缆车式取水构筑物的构造及设计要求。o 构造构造：（：（1）缆车；（）缆车；（2）坡道；（）坡道；（3）输水斜管及活动接头；）输水斜管及活动接头；（4）牵引设备及安全设施）牵引设备及安全设施。o 设计要求：设计要求：o 1、缆车、缆车o （1）缆车是用于安装水泵机组的车辆；）缆车是用于安装水泵机组的车辆；o （2）缆车的结构：一般为钢木结构，详见课本）缆车的结构：一般为钢木结构，详见课本P159；o （3）设备选择与布置：一般布置）设备选择与

7、布置：一般布置2-3台水泵，选用水泵的吸水台水泵，选用水泵的吸水高度不小于高度不小于4.0m，且，且Q-H特性曲线较陡（水位变化幅度较大）。特性曲线较陡（水位变化幅度较大）。o 2、坡道：坡道上设有供缆车升降的轨道，以及输水斜管、安全、坡道：坡道上设有供缆车升降的轨道，以及输水斜管、安全挂钩座、电缆沟、接线平台等。挂钩座、电缆沟、接线平台等。o （1）坡道的面宽应根据缆车的宽度及上述坡道设施布置确定。）坡道的面宽应根据缆车的宽度及上述坡道设施布置确定。o （2）坡道的轨距由吸水管管径确定：当吸水管直径为）坡道的轨距由吸水管管径确定：当吸水管直径为DN300-DN500时，轨距一般为时，轨距一般

8、为2.5m-4.0m；当吸水管直径小于；当吸水管直径小于DN300时，轨距时，轨距一般为一般为1.5m-2.5m。o （3）缆车轨道一般采用）缆车轨道一般采用P24、P36、P43钢轨钢轨（查手册）（查手册） ，基础采用，基础采用钢筋砼轨枕及条石轨枕。钢筋砼轨枕及条石轨枕。o （4）坡道有斜坡式和斜桥式，应根据取水水源地的岸坡地势或）坡道有斜坡式和斜桥式，应根据取水水源地的岸坡地势或河岸的地质情况确定。河岸的地质情况确定。o （5）缆车道上端标高应为最高水位、浪高、吸水喇叭口到缆车）缆车道上端标高应为最高水位、浪高、吸水喇叭口到缆车层高度之和再加层高度之和再加1.5m安全高度；下端标高应为最枯

9、水位减去保证吸水安全高度；下端标高应为最枯水位减去保证吸水的的1.5m安全高度。安全高度。o 3、输水斜管及活动接头、输水斜管及活动接头o （1）输水斜管沿坡道敷设，通常设一根输水斜管；取水量较大时，）输水斜管沿坡道敷设，通常设一根输水斜管；取水量较大时，也可设两根输水斜管。也可设两根输水斜管。o （2）输水斜管一般采用球墨铸铁管，）输水斜管一般采用球墨铸铁管，当管径大于当管径大于DN500时，宜采用焊时，宜采用焊接钢管接钢管 。o （3）输水斜管每隔一定距离设置一个正三通或斜三通叉管，以便与）输水斜管每隔一定距离设置一个正三通或斜三通叉管，以便与水泵衔接水泵衔接。o 在水泵压水管与叉管的连接

10、处需设置活动接头，以适应缆车在一定在水泵压水管与叉管的连接处需设置活动接头，以适应缆车在一定范围内移动，活动接头主要有：范围内移动，活动接头主要有：o （1）橡胶软管柔性接头：管径一般小于）橡胶软管柔性接头：管径一般小于DN300。o （2）球形万向接头：为铸钢或铸铁，管径一般）球形万向接头：为铸钢或铸铁，管径一般小于小于DN600 。o （3）套筒活动接头：由一至三个旋转套筒组成，较方便。）套筒活动接头：由一至三个旋转套筒组成，较方便。o （4）曲臂式活动接头：由三个竖向套筒及两根连络短管组成。）曲臂式活动接头：由三个竖向套筒及两根连络短管组成。o 4、牵引设备及安全设施、牵引设备及安全设施

11、o （1）缆车取水多采用电动滚筒式卷扬机作为牵引设备，每部）缆车取水多采用电动滚筒式卷扬机作为牵引设备，每部缆车设一台卷扬机。卷扬机机房设在最高水位以上，并正对缆车轨缆车设一台卷扬机。卷扬机机房设在最高水位以上，并正对缆车轨道。道。o （2）缆车应设有安全可靠的制动装置）缆车应设有安全可靠的制动装置 。卷扬机上应有电磁和。卷扬机上应有电磁和手动制动器。缆车上广泛采用钢杆安全挂钩和钢丝绳套挂钩等安全手动制动器。缆车上广泛采用钢杆安全挂钩和钢丝绳套挂钩等安全装置。装置。o 二、缆车的稳定。二、缆车的稳定。o 缆车结构的关键问题是车架的振动与变形，因此缆车应有足够缆车结构的关键问题是车架的振动与变形

12、，因此缆车应有足够的稳定性和刚度。这些都需要钢结构专业的设计人员进行设计计算，的稳定性和刚度。这些都需要钢结构专业的设计人员进行设计计算，并有专业厂家进行施工。并有专业厂家进行施工。缆车取水构筑物设计图纸缆车取水构筑物设计图纸缆车取水构筑物设计图纸缆车取水构筑物设计图纸缆车取水构筑物设计图纸缆车取水构筑物设计图纸2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程122.4.2 浮船式取水构筑浮船式取水构筑物物o 概念：建造浮船，以截取河流表层水的取水构筑物，由浮船、概念：建造浮船，以截取河流表层水的取水构筑物，由浮船、锚固设备、连络管和输水斜管等部分组成。锚固设备、连络管和输水斜管等部分组成。o

13、特点：无水下工程、投资省、上马快，有较高的适用性，但船特点：无水下工程、投资省、上马快，有较高的适用性，但船体受风浪影响大，操作管理不便，安全性差。体受风浪影响大，操作管理不便，安全性差。o 适用条件：适用条件：o （1）河流水位变幅为）河流水位变幅为10-40m或更大、水位涨落速度不大于或更大、水位涨落速度不大于2m/h，取水点有足够水深的情况；，取水点有足够水深的情况；o （2）河道水流平稳、流速和风浪较小、停泊条件好，河床稳）河道水流平稳、流速和风浪较小、停泊条件好，河床稳定、岸坡有适当的倾角（定、岸坡有适当的倾角（20-60）。当采用摇臂式或钢桁架时，岸）。当采用摇臂式或钢桁架时，岸坡

14、一般大于坡一般大于45。2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程13浮船式取水构筑物浮船式取水构筑物2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程14o 一、浮船式取水构筑物的构造及设计要求。一、浮船式取水构筑物的构造及设计要求。o 构造构造：（：（1）浮船；（）浮船；（2）锚固设备；（）锚固设备；（3）连络管；（）连络管；（4）输水斜）输水斜管管。o 设计要求：设计要求：o 1、浮船、浮船o （1）浮船的构造：浮船的材料有钢、钢筋混凝土或钢丝网水泥等。）浮船的构造：浮船的材料有钢、钢筋混凝土或钢丝网水泥等。目前，以钢为主，应用较为广泛。目前，以钢为主，应用较为广泛。o （2）设备选择与

15、布置：宜选择）设备选择与布置：宜选择Q-H特性曲线较陡的水泵（水位变特性曲线较陡的水泵（水位变化幅度较大），且其高效段应选在取水历时最长的取水水位，在水位化幅度较大），且其高效段应选在取水历时最长的取水水位，在水位落差较大的情况，可备用一套切削后的叶轮，以便更换。落差较大的情况，可备用一套切削后的叶轮，以便更换。o （3）浮船上的设备布置需保证船体的平衡与稳定，一般有纵向与）浮船上的设备布置需保证船体的平衡与稳定，一般有纵向与横向两种布置，其中：横向两种布置，其中：sh型水泵为纵向布置，型水泵为纵向布置，IS型水泵为横向布置。型水泵为横向布置。2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程15

16、o （4）水泵可以安装在甲板上（上承式），也可以安装在船体骨架）水泵可以安装在甲板上（上承式），也可以安装在船体骨架上（下承式）。目前，取水量较大的多为下承式；而取水量较小的则上（下承式）。目前，取水量较大的多为下承式；而取水量较小的则采用上承式。详见课本采用上承式。详见课本P164页。页。2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程16o 2、水泵出水管与输水斜管的连接、水泵出水管与输水斜管的连接o 浮船总出水管与岸坡固定输水斜管之间的连接管段成为连络管，浮船总出水管与岸坡固定输水斜管之间的连接管段成为连络管，管的两端可采用胶管接头、球形接头、套筒接头等连接，以适应浮船管的两端可采用胶管接

17、头、球形接头、套筒接头等连接，以适应浮船随河流水位涨落及风浪作用产生的水平移位、竖向移位、水平摆动及随河流水位涨落及风浪作用产生的水平移位、竖向移位、水平摆动及颠簸等情况。常用的连接方式有：阶梯式、摇臂式。颠簸等情况。常用的连接方式有：阶梯式、摇臂式。o （1）阶梯式连接：因连络管的不同，分为柔性连络管连接及刚性）阶梯式连接：因连络管的不同，分为柔性连络管连接及刚性连络管连接。连络管连接。o 柔性连络管连接：采用两端带法兰接口的橡胶软管作为连络管，柔性连络管连接：采用两端带法兰接口的橡胶软管作为连络管，适用于小型水厂，管径一般小于适用于小型水厂，管径一般小于DN300，管长为，管长为6-12m

18、。其使用灵活，。其使用灵活，接口方便；但承压较低，寿命较短。接口方便；但承压较低，寿命较短。o 刚性连络管连接：采用两端各设一个球形万向接头的焊接钢管作刚性连络管连接：采用两端各设一个球形万向接头的焊接钢管作为连络管，管径一般小于为连络管，管径一般小于DN350，管长为，管长为5-12m。其承压较高，使用年。其承压较高，使用年限长，适宜于岸坡较陡和水位变化较大；但加工复杂，重量大，起吊限长，适宜于岸坡较陡和水位变化较大；但加工复杂，重量大，起吊和移船困难。和移船困难。 阶梯式连接的浮船取水示意图阶梯式连接的浮船取水示意图阶梯式连接的浮船取水照片阶梯式连接的浮船取水照片2022-6-26水资源利

19、用与取水工程取水工程19o 总之，阶梯式活动连接结构简单、施工方便、造价低。但受连络总之，阶梯式活动连接结构简单、施工方便、造价低。但受连络管长度、球形接头转角的限制，尤其在洪水期，移船频繁，操作管理管长度、球形接头转角的限制，尤其在洪水期，移船频繁，操作管理麻烦，并需短期停水，供水安全性差，仅适用于小型或临时给水。麻烦，并需短期停水，供水安全性差，仅适用于小型或临时给水。o （2）摇臂式连接：采用两端带有活动接头的焊接钢管作为连络管，）摇臂式连接：采用两端带有活动接头的焊接钢管作为连络管，采用球形接头、套筒接头和铠装式法兰橡胶接头。因连络管的不同，采用球形接头、套筒接头和铠装式法兰橡胶接头。

20、因连络管的不同，分为球形接头摇臂管、套筒接头摇臂管及钢桁架摇臂管。实践应用中分为球形接头摇臂管、套筒接头摇臂管及钢桁架摇臂管。实践应用中以后两种居多。以后两种居多。o 套筒接头摇臂管：为适应浮船垂直、水平和摇摆运动，套筒接头套筒接头摇臂管：为适应浮船垂直、水平和摇摆运动，套筒接头摇臂管的活动部件需摇臂管的活动部件需5-7个套筒。有个套筒。有5个套筒的摇臂管称为单摇臂连络个套筒的摇臂管称为单摇臂连络管；而有管；而有7个套筒的摇臂管称为双摇臂连络管。个套筒的摇臂管称为双摇臂连络管。o 其中，单摇臂连络管适宜在水压较低、水量较小时采用；双摇臂其中，单摇臂连络管适宜在水压较低、水量较小时采用；双摇臂连

21、络管适应在较高水压和较大水量情况下使用。连络管适应在较高水压和较大水量情况下使用。 2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程202022-6-26水资源利用与取水工程取水工程21整体式（模块拼装）浮船取水示意图整体式（模块拼装）浮船取水示意图2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程22整体式（模块拼装）浮船取水外部及内部照片整体式（模块拼装）浮船取水外部及内部照片2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程23整体式（模块拼装）浮船取水示意图整体式（模块拼装）浮船取水示意图2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程24浮船摇臂连络管照片浮船摇臂连络管照片2022-6-26水资

22、源利用与取水工程取水工程25o 钢桁架摇臂管：刚性连络管两端用铠装法兰橡胶管连接，钢钢桁架摇臂管：刚性连络管两端用铠装法兰橡胶管连接，钢桁架一端固定在中高水位的支墩或框架上，另一端固定于浮船的支桁架一端固定在中高水位的支墩或框架上，另一端固定于浮船的支座上，两端设滚轮支座，支座上有轨道和一定的调节距离，能适应座上，两端设滚轮支座，支座上有轨道和一定的调节距离，能适应浮船的位移和颠簸。浮船的位移和颠簸。o 适用于江面宽阔、水位涨落幅度大的河流，在长江中游采用较适用于江面宽阔、水位涨落幅度大的河流，在长江中游采用较多。多。 多级浮船取水示意图多级浮船取水示意图浮筒式泵站（浮坞）取水示意图浮筒式泵站

23、（浮坞）取水示意图2022-6-26水资源利用与取水工程取水工程30o 3、输水斜管、输水斜管 （1）输水斜管一般沿岸坡敷设，通常设一根输水斜管。岸坡变化大且）输水斜管一般沿岸坡敷设，通常设一根输水斜管。岸坡变化大且有泥沙淤积时，可隔一定距离设置支墩。有泥沙淤积时，可隔一定距离设置支墩。 （2）输水斜管一般采用球墨铸铁管，当管径大于）输水斜管一般采用球墨铸铁管，当管径大于DN500时，宜采用焊时，宜采用焊接钢管接钢管 。 （3）采用阶梯式连接时，输水斜管每隔一定距离设置一个正三通或斜）采用阶梯式连接时，输水斜管每隔一定距离设置一个正三通或斜三通叉管，以便与浮船总出水管衔接。三通叉管，以便与浮船总出水管衔接。 （4）输水斜管上端设排气阀，在适当部位设止回阀。采用摇臂式连接）输水斜管上端设排气阀，在适当部位设止回阀。采用摇臂式连接且扬程小于且扬程小于25m时，输水斜管上可不设止回阀。时，输水斜管上可不设止回阀。