取水工程(7-1课时)

2024/2/2水资源利用与取水工程－取水工程12）取水头部设置的一般要求取水头部应设在稳定河床的深槽主流有足够的水深处。侧面进水孔下缘应高出河底不小于0.5m，顶部进水孔应高出河底1.0～1.5m以上。取水头部进水孔的上缘在设计最低水位以下的淹没深度，当顶部进水时不小于0.5m，侧面进水时不小于0.3m，有冰凌时应从冰凌下缘算起。虹吸管和吸水管进水时，其上缘的淹没深度不小于1.0m。从顶部进水时，应考虑进水流速大产生漩涡而影响淹没深度。2024/2/2水资源利用与取水工程－取水工程2取水头部进水孔的流速要选择恰当，流速过大，易带入泥沙、杂草和冰凌；流速过小，会增大进水孔和取水头部尺寸，增加造价和水流阻力。进水孔流速可根据河中泥沙及漂浮物的数量、有无冰凌、取水点的水流速度、取水量的大小等确定。一般有冰凌时取0.1～0.3m/s；无冰凌时取0.2～0.6m/s。3）进水管进水管有自流管、进水暗渠、虹吸管等。自流管一般采用钢管、铸铁管和钢筋混凝土管。虹吸管要求严密不漏气，宜采用钢管，但埋在地下的亦可采用铸铁管。进水暗渠一般用钢筋混凝土。为了提高进水的安全可靠性和便于清洗检修，进水管一般不应少于两条。当一条进水管停止工作时，其余进水管通过的流量应满足事故用水要求。2024/2/2水资源利用与取水工程－取水工程3进水管的管径应按正常供水时的设计水量和流速决定。管中流速不应低于泥沙颗粒的不淤流速，以免泥沙沉积；但也不宜过大，以免水头损失过大；增加集水间和泵房深度。进水管流速一般不小于0.60m/s，水量较大、含沙量较大、进水管短时，流速可适当增大。一条管线冲洗或检修时，管中流速允许达到1.5～2.0m/s。自流管一般埋设在河床下0.5～1.Om，如需敷设在河床上时，须用块石或支墩固定。自流管的坡度和坡向应视具体条件而定，可以坡向河心、坡向集水间或水平敷设。虹吸管的虹吸高度一般不大于4～6m，虹吸管末端至少应伸入集水井最低动水位以下1.0m；虹吸管应朝集水间方向上升，最小坡度为0.003～0.005；每条虹吸管宜设置单独的真空管路，以免互相影响。2024/2/2水资源利用与取水工程－取水工程42.3.3斗槽式取水构筑物在岸边式或河床式取水构筑物之前，在河流岸边用堤坝围成，或在岸内开挖形成进水斗槽。水流进入斗槽后，流速减小，便于泥沙沉淀和水内冰上浮，可减少泥沙和冰凌进入进水孔，适用于取水量大、河流含沙量高、漂浮物较多、冰絮较严重且有适合地形的情况。按水流进入方向，斗槽式取水构筑物可分为顺流式、逆流式和双流式。

1）顺流式斗槽水流方向与河流一致，但斗槽中流速小于河水流速，一部分动能转化位能，在进口形成壅水和横向环流，进入斗槽的水流主要是河流表层水，适用于含泥沙多，冰凌不严重的河流。

顺流式斗槽的开口正对河流来水方向，在斗槽进口处，由于环流作用，表层流速大的水流在惯性作用下进入斗槽，下层低速水流绕开斗槽进入河道主流。因此，顺流式斗槽适用于在高泥沙河流中取用表层水。

2）逆流式斗槽水流方向与河流相反，河水在斗槽进口受到抽吸，形成水位跌落，产生横向环流，进入斗槽的水流主要是河流底层的水，适用于冰凌严重，而泥沙较少的河流。逆流式斗槽的开口背对河流来水方向，在斗槽进口处，由于环流作用，表层流速大的水流在惯性作用下基本保持原来的流向，下层低速水流在取水构筑物的抽吸作用下改变流向。进入斗槽。因此，逆流式适用于在冰凌或漂浮物较多的河流中取用下层水。2024/2/2水资源利用与取水工程－取水工程6

3）双流式斗槽适用于河流含沙量和冰凌含量季节性变化的情况。当洪水季节含沙量大时，打开上游端闸门，顺流进水。当冬季冰凌严重时，打开下游端闸门，逆流进水。双流式在斗摘的两端设有闸门，取水点设在斗槽的中间，分别开启斗槽上下游闸门，斗槽即成为顺流式或逆流式。双流式适用于高泥沙、多冰凌或漂浮物的河流取水。

斗槽式取水构筑物的位置应设在凹岸靠近主流的岸边处，以便利用水力冲洗沉积在斗槽内的泥沙。斗槽式取水构筑物施工量大，造价较高，排泥困难，并且要有良好的地质条件，采用较少。斗槽式取水构筑物2024/2/2水资源利用与取水工程－取水工程10固定式取水构筑物一般需水下施工，影响较大，要选择合适施工方法；固定式取水构筑物施工方法：

1）大开槽施工法在开挖的基槽中施工；适合条件：土质好、构筑物埋深不大，或有岩层、砾石层而不宜采用沉井施工的情况。2.3.4固定式取水构筑物施工方法固定式取水构筑物施工方法2）围堰施工法用堤坝（围堰）将施工区域与水体隔开，将围堰内的水抽干后进行施工；优缺点：施工技术和设备较简单，但土石方量较大。

适用条件：岸边式取水、构筑物、取水头部、水下自流管。围堰种类：①土围堰；②草土混合围堰；③钢板桩围堰。注意：围堰要在施工完毕后拆除。3）沉井施工法沉井为开口无底井筒，施工时在井内挖土，井筒在自重或外加荷重下克服四周土壤的摩阻力而下沉至设计标高，最后进行封底。用于：泵房、集水间、桥墩式取水头部适用条件：松散土质地层（关键是摩阻力要小）。固定式取水构筑物施工方法2024/2/2水资源利用与取水工程－取水工程14

4）浮运下沉法预先在河滩上将构筑物装配好，并加以密封，然后移入水中，用船只浮运至安装地点，定位后灌水下沉至预先挖好的基槽中。优缺点：不需大型起吊设备，施工较简单，但河水流速大时不易定位。

5）气压沉箱法将沉井构筑物下部切土挖土部分作成密闭的气压工作室，室内通以压缩空气，气压略大于室外水压，以阻止河水进入工作室内，在工作室内挖土使沉箱下沉，如遇障碍物则可直接排除。优缺点：宜在含有大的漂石、卵石或透水性很强的土层中采用。但需要一套特殊的施工设备和专门的技术工人，施工费用甚高。2.3.5其他类型的固定式取水构筑物1、湿井式：采用深井泵取水、集水井设置在泵房下部。优点：结构简单、面积较小、造价较低、操作条件好。缺点：拆卸安装工作量大、检修不易、泵少而贵。湿式取水构筑物示意图2、淹没式：常年淹没于水下。优点：交通廊道沿岸坡地形修建，比较隐蔽，土石方量小；构筑物所受浮力小，结构简单，造价较低；缺点：拆卸安装工作量大、检修不易、泵少而贵。适用条件：水位变幅较大，河岸平缓，岸坡稳定，洪水期历时不长，漂浮物较少时采用。淹没式取水构筑