地表水取水构筑物的管理-固定式（合建、分建）

地表水取水构筑物的管理—固定式（合建、分建）主讲：田佳杨凌职业技术学院副教授

乡镇给排水目录132地表水取水构筑物江河取水构筑物位置的选择江河固定式取水构筑物地表水取水构筑物01地表水取水构筑物的类型按水源种类：河流取水构筑物湖泊取水构筑物水库取水构筑物海水取水构筑物按取水构筑物的构造形式：固定式取水构筑物：岸边式、河床式、斗槽式；活动式取水构筑物：浮船式、缆车式。在山区河流上，低坝式和低栏栅式取水构筑物。1.1江河径流特征

江河径流特征主要是指水位、流量和流速等因素的变化特征。设计取水构筑物时应收集的有关资料水位资料：河段历年最高水位和最低水位、逐月平均水位和常年水位；流量资料：河段历年最大流量和最小流量；流速资料：河段取水点历年的最大流速、最小流速速、平均流速。1.江河的径流特征1.2确定设计水位和水量的原则

地表水取水构筑物的设计最高水位的设计频率，一般按百年一遇(即1％)确定。设计枯水位和设计枯水流量的保证率，应根据水源情况和供水重要性选定。当地表水作为城镇供水水源时，其设计枯水位和设计枯水流量的保证率，一般可采用90％~97％。当地表水作为工业企业供水水源时，其设计枯水流量的保证率应技行有关部门的规定选取。02江河取水构筑物位置的选择

1.江河取水构筑物位置的选择

江河取水构筑物位置的选择是否恰当，直接影响取水的水质和水量、取水的安全可靠性、投资、施工、运行管理以及河流的综合利用。正确选择江河取水构筑物位置的方法原则深入现场，调查研究，全面掌握河流的特性。根据取水河段的水文、地形、地质、卫生等条件，全面分析，综合考虑，提出几个可能的取水位置方案。进行技术经济比较，从中选择最优的方案。1.1选择江河取水构筑物位置的基本要求1.1.1设在水质较好地点取水构筑物宜位于城镇和工业企业上游的清洁河段，在污水排放口的上游100~150m以上，以避免污染。取水构筑物应避开河流中的回流区和死水区，以减少进水中的泥沙和漂浮物。在沿海地区应考虑到咸潮的影响，尽量避免吸入咸水。污水灌溉农田、农作物施加杀虫剂等都可能污染水源，也应予以注意。1.1.2具有良好的地质、地形及施工条件取水构筑物宜位于城镇和工业企业上游的清洁河段，在污水排放口的上游100~150m以上，以避免污染。取水构筑物应避开河流中的回流区和死水区，以减少进水中的泥沙和漂浮物。在沿海地区应考虑到咸潮的影响，尽量避免吸入咸水。污水灌溉农田、农作物施加杀虫剂等都可能污染水源，也应予以注意。1.1.2具有良好的地质、地形及施工条件地质条件。取水构筑物应设在地质构造稳定、承载力高的地基上。地形条件。取水构筑物不宜设在有宽广河漫滩的地方，以免进水管过长。施工条件。交通运输方便，有足够的施工场地，尽量减少土石方量和水下工程量，以节省投资，缩短工期。1.1.3靠近主要用水地区

取水构筑物位置选择应与工业布局和城市规划相适应，全面考虑整个给水系统的合理布置。在保证取水安全的前提下，取水构筑物应尽可能靠近主要用水地区，以缩短输水管线的长度，减少输水管的投资和输水电费。输水管的敷设应尽量减少穿过天然或人工障碍物。1.1.4注意人工构筑物或天然障碍物取水构筑物应避开桥前水流滞缓段和桥后冲刷、落淤段，一般设在桥前0.5~1.0km或桥后1.0km以外。取水构筑物与丁坝同岸时，应设在丁坝上游，与坝前浅滩起点相距一定距离处，也可设在丁坝的对岸。拦河坝上游流速减缓，泥沙易于淤积，应注意河床淤高的影响。闸坝泄洪或排沙时，下游产生冲刷泥沙增多，取水构筑

物宜设在其影响范围以外的地段。1.1.5避免冰凌的影响

取水构筑物应设在水内冰较少和不受流冰冲击的地点，不宜设在易于产生水内冰的急流、冰穴、冰洞及支流出口的下游。尽量避免将取水构筑物设在流冰易于堆积的浅滩、沙洲、回流区和桥孔的上游附近。在水内冰较多的河段，取水构筑物不宜设在冰水混杂地段，而宜设在冰水分层地段，以便从冰层下取水。1.1.6与河流的综合利用相适应选择取水构筑物位置时，应结合河流的综合利用，如航运、灌溉、排洪、水力发电等，全面考虑，统筹安排。在通航河流上设置取水构筑物时，应不影响航船通行，必要时应按照航道部门的要求设置航标；应注意了解河流上下游近远期内拟建的各种水工构筑物和整治规划对取水构筑物可能产生的影响。03江河固定式取水构筑物固定式取水构筑物的特点

固定式取水构筑物与活动式取水构筑物相比具有取水可靠，维护管理简单，适应范围广等优点，但投资较大，水下工程量较大，施工期长，在水源水位变幅较大时尤其突出。固定式取水构筑物设计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,水泵机组设备可分期安装。固定式取水构筑物适用于各种取水量和各种地表水源。固定式取水构筑物类型岸边式取水构筑物河床式取水构筑物斗槽式取水构筑物直接从江河岸边取水的构筑物。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与岸边式基本相同，但进水管伸入江河中。当河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流远离岸边，岸边水深不够或水质不好，而河中心具有足够的水深或水质较好。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。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。1.岸边式取水构筑物

直接从江河岸边取水的构筑物称为岸边式取水构筑物。岸边式取水构筑物由进水间和泵房两部分组成。岸边式取水构筑物适用于岸边较陡，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。按照进水间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。1.1合建式岸边取水构筑物基本形式

进水间与泵房合建在岸边，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，运行管理方便。但土建结构复杂，施工较困难。1-进水间；2-进水室；3-吸水室；4-进水孔；

5-格栅；6-网格；

7-泵房；8-阀门井

地基条件好，进水间和泵房的基础建在不同标高上。可以利用水泵吸水高度以减小泵房深度，有利于施工和降低造价，但启动时需要抽真空。

地基条件差，水泵要求自灌式启动时，进水间和泵房的基础建在相同标高上。供水安全性高,但泵房较深,土建费用增加,通风及防潮条件差。1-进水间；2–泵房；3-立式泵；4-立式电动机

立式泵或轴流泵取水。将电机设在泵房上层,泵房面积小,泵房深度较低,泵房造价低,操作方便,通风条件较好。但安装较困难，检修不方便。

潜水泵取水。在水位变化较大的河流上，水中漂浮物不多，取水量不大时采用。潜水泵和潜水电机可以设在岸边进水间内，当岸坡地质条件好时亦可设在岸边斜坡上。这种取水方式结构简单，造价低。但水泵电机淹没在水下，故检修较困难。1.2分建式岸边取水构筑物基本形式1-进水间；2-引桥；3-泵房分建式进水间设于岸边，泵房建于岸内地质条件较好的地点，但不宜距进水间太远，以免吸水管过长。分建式土建结构简单，施工较容易，但操作管理不便，吸水管路较长，增加了水头损失，运行安全性不如合建式。

当岸边地质条件较差，进水间不宜与泵房合建时，或者分建对结构和施工有利时，宜采用分建式。排泥设备河水进入进水间后流速减小,会有泥沙沉积,需及时排除。常用排泥设备：排沙泵、排污泵、射流泵、压缩空气提升器等。启闭设备在进水间的进水孔、格网和横向连通孔上都须设置闸阀、闸板等启闭设备，以便在进水间冲洗和设备检修时使用。常用的有平板闸门、滑阀及蝶阀等。起吊设备在格网、格栅的清洗和检修及闸门的启闭和检修时使用。常用的起吊设备：电动卷扬机、电动和手动单轨吊车等。防冰措施常用的防冰措施：①降低进水孔流速；②利用电、热水或蒸汽加热格栅；③在进水孔前引入废热水；④在进水孔上游设置挡冰木排；⑤利用渠道引水使水内冰在渠道上浮。防草措施防止水草堵塞，可采用机械或水力方法及时清理格栅；在进水孔前设置挡草木排；在压力管中设置除草器等措施。水泵选择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，将增大泵房面积和土建造价；水泵台数过少，不利于运行调度，一般采用3~4台。水泵型号应尽量相同，以便互为备用。当供水量或扬程变化较大时，可考虑大小水泵搭配，以利调节。选泵时应以近期水量为主，适当考虑远期发展。泵房布置泵房的平面形状：圆形、矩形、椭圆形、半圆形等。矩形便于布置水泵、管路和起吊设备。圆形受力条件好，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：既要满足安装、操作、检修的方便，为远期发展留有余地，又要尽量减小泵房面积、减低造价。泵房地面层的设计标高岸边式取水构筑物的泵房地面层(又称泵房顶层进口平台)的设计标高，应分别按下列情况确定：当泵房位于渠道边时，采用设计最高水位加0.5m；当泵房位于江河边时，采用设计最高水位加浪高再加0.5m；当泵房位于湖泊、水库或海边时，采用设计最高水位加浪高再加0.5m，并应设有防止风浪爬高的措施。泵房的起吊、通风、自控及附属设施起吊设备：用于机械设备的安装和检修。分为一级起吊和二级起吊。起吊设备有卷扬机、单轨吊车、桥式吊车。通风设施：用于电动机的散热。深度不大时采取自然通风；深度较大时可采用机械通风。为便于调度，泵房内应设置通讯、遥控等自动控制设施。当水泵启动时不能自灌时，应采用真空泵和水射器引水。地下式或半地下式取水泵房须设置集水沟和排水泵，及时排除漏水及渗水。泵房的防渗和抗浮取水泵房的侧壁及底部，要求在水压作用下不产生渗漏，因此必须注意混凝土的级配及施工质量。取水泵房在岸边时，将会受到河水和地下水的浮力作用，因此在设计时必须考虑抗浮。自重抗浮、增加重物抗浮；将泵房底板扩大嵌固于岩石地基内抗浮；泵房底部打入锚桩与基岩锚固抗浮。1.3岸边式取水构筑物实例

当河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流远离岸边，岸边水深不够或水质不好，而河中心具有足够的水深或水质较好时，宜采用河床式取水构筑物。河床式取水构筑物利用伸入江河中心的进水管和固定在河床上的取水头部取水的构筑物，称为河床式取水构筑物。

自流管淹没在水中，河水靠重力通过自流管进入集水间，然后由水泵抽走。集水间可与泵房合建或分建。1.4自流管取水自流管取水工作可靠,但敷设自流管时开挖土石方量较大,适用于自流管埋深不大或河岸可以开挖敷设自流管时。在河流水位变幅较大，洪水期历时较长，水中含沙量较高时，可在集水间壁上开设进水孔，或设置高位自流管取上层含沙量较少的水。

河水通过虹吸管进入集水井中，然后由水泵抽走。河水高于虹吸管顶时可自流进水；河水低于虹吸管顶时需抽真空。1.5虹吸管取水

虹吸管取水适用于河滩宽阔，河岸较高，且为坚硬岩石，埋设自流管需开挖大量土石方，或管道需要穿越防洪堤的情况。虹吸管取水可减少水下土石方量，缩短工期，节约投资。但对管材及施工质量要求较高，运行管理要求严格，需装置真空设备，工作可靠性不如自流管。2.河床取水2.1.1集水间与泵房河床式取水的集水间与泵房和岸边式的进水间与泵房相似，有分建式和合建式两种。2.1河床式取水构筑物的构造2.1.2取水头部喇叭管喇叭管取水头部是将设有格栅的金属喇叭管用桩架或支墩固定在河床上。这种头部构造简单，造价较低，施工方便，适宜在中小取水量时采用。喇叭管的布置可以朝向下游、水平式、垂直向上和垂直向下布置。蘑菇形蘑菇形取水头部是在向上的喇叭管上加金属帽盖。河水由帽盖底部流入，带入的泥沙及漂浮物较少；头部高度较大，要求设置在枯水期时仍有一定水深。适用于中小型取水构筑物。鱼形罩取水头部是一个两端带有圆锥头部的圆筒，在圆筒表面和背水圆锥面上开设圆形进水孔。外形趋于流线型，进水面积大，进水孔流速小，水流阻力小，漂浮物难于吸附在罩上，可减轻水草堵塞。适宜于水泵直接从河中取水的情况。箱式取水头部由周边开设进水孔的钢筋混凝土箱和设在箱内的喇叭管组成。进水孔总面积较大，能减少冰凌和泥沙进入量。适宜在冬季冰凌较多或含沙量不大，水深较小的河流上采用。中小型取水工程中用得较多。2.2.1取水头部的设计要求应尽量减少吸入泥沙和漂浮物；防止头部周围河床冲刷；避免船只和木排碰撞；防止冰凌堵塞和冲击；便于施工，便于清洗检修。

2.2.2取水头部的位置取水头部应设在稳定河床的深槽主流,有足够的水深处。2.2取水头部的设计计算

减少取水头部对水流的阻力，避免引起河床冲刷。取水头部的迎水面成流线形，头部长轴与水流方向一致。2.2.3取水头部的外形

流线型对水流阻力最小,但不便于施工和布置设备,实际应用较少。

棱形、长圆形的水流阻力较小，常用于箱式和墩式取水头部。

圆形水流阻力虽较大，但能较好的适应水流方向的变化，且施工较方便。