给水工程课件(二)

第三章地表水取水构筑物我国江河概况•江河等地表水资源较丰富，但人均水资源不足。•地表水资源水量充沛，分布广泛，应用广泛。•地表水取水工程受自然条件和环境影响很大。我国南北各地自然地理条件不同，江河径流特征也不同。•北方地区降雨量少，河网密度低，地表水不丰富，黄河等流域河流含沙量大，河床变迁也很频繁；北方地区河流冬季结冰封冻，可能形成底冰，使取水构筑物进水口变窄或堵塞；南方地区年降雨量多，水量丰富，且河流上游地质条件相对较好，冬季一般无冰冻现象，修建取水工程比较有利，其中约90%以上为地表水作为水源。1河流的径流变化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：(1)河段历年最高水位和最低水位、逐月平均水位和常年水位；(2)河段历年最大流量和最小流量；(3)河段取水点历年的最大流速、最小流速速、平均流速。3.1影响地表水取水的主要因素2泥沙运动和河床演变水流对河床的冲刷及挟砂的沉积,长期的冲刷和淤积，轻则使河床变形，严重者会使河流改道。如果构筑物位置选择不当，泥砂的淤积会使取水构筑物取水能力下降，严重会使整个取水构筑物报废。3水中漂浮物情况水中漂浮物包括：水草、树枝、泥砂、冰块甚至山区河流中的木排等。3.2地表水取水构筑物位置的选择重要，why？1.流域内环境变化对取水的影响水质影响：取水口上游流域污水排放；上游森林采伐、草场砂化使植被覆盖面积减少（水土保持工作持续改善），河流含沙量增加（减少）；水量影响：大规模农田灌溉系统投入运行，修建蓄水构筑物等；人为因素对河床稳定性影响：建立河心工程构筑物如桥梁，围堤造田，迫使河流主流改变等。2.取水构筑物对环境的影响通航、渔业、农业用水3.2地表水取水构筑物位置的选择㈠靠近主流，有足够的水深；有稳定的河床及岸边。（1）顺直河段：选在主流靠近岸边、河床稳定、水深较大、流速较快的地段—河流较窄处。取水口处水深要求不小于2.5-3.0m。（2）弯曲河段：一般选择建于凹岸，顶冲点下游15-20m。凹岸？凸岸？下列弯曲河段中(见图1)，哪个取水口的位置最合适()。答：C图12)位于水质较好的地段（1）生活和生产污水排入河流将直接影响取水水质。供生活饮用水时，取水口位置应选在最靠近城镇和工业区的上游清洁河段。在污水排放口的上游100～150m以上。（2）避开回流区和死水区，以减少进水中的泥沙和漂浮物。（3）沿海地区，考虑海水的影响，尽量避免吸入咸水。（4）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。3)具有良好的地质、地形及施工条件取水构筑物应设在地质构造稳定、承载力高的地基上；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；选择取水构筑物位置时，要尽量考虑到施工条件，除要求交通运输方便，有足够的施工场地外，还要尽量减少土石方量和水下工程量，以节省投资，缩短工期。4)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。此外，输水管的敷设应尽量减少穿过天然或人工障碍物。5)注意避开河流上的人工构筑物或天然障碍物。人工构筑物---如桥梁、码头、丁坝、拦河坝等6)尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影响。7)应与河流的综合利用相适应,不妨碍航运和排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求。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。3.3地表水取水构筑物的类型(3)山区浅水河流取水构筑物（低坝式和底栏栅式）(1)固定式取水构筑物（岸边式、河床式和斗槽式）按河流取水构筑物的构造形式分：按照水源分:可分为河流、湖泊、水库、海水取水构筑物；（2)移动式取水构筑物（浮船式和缆车式）进水部分，连接管渠，吸水部分（泵），取水泵站。组合取水构筑物型式的选择取水构筑物形式的选择，应根据取水量和水质要求，结合河床地形及地质、河床冲淤、水深及水位变幅、泥沙及漂浮物、冰情和航运等因素以及施工条件，在保证安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。‹水体类型，取水条件，经济技术条件。‹地表水取水构筑物的种种变化无不是根据水体情况在一定技术经济条件限制下为适应各种地表水取水条件而发生的。‹取水构筑物的组成、各组成部分的设置位置、吸水方式、外形与构造等种种变化及其组合形成了多种多样的取水构筑物类型。类型适用条件固定式取水构筑物全国各地使用较多，不同取水量均可采用。岸边式和河床式比较普遍，斗槽式使用较少。移动式取水构筑物有浮船式和缆车式。适用于水位变化幅度大（10～35m），建造固定式取水构筑物困难，以及中、小型取水量时。在长江中、上游和南方水库取水中采用较普遍山区浅水河流取水构筑物有低坝式和底栏栅式。一般适用于流量和水位变化幅度很大，枯水期流量很小，取水深度不够的山区上游河段取水3.4固定式取水构筑物②河床式取水构筑物Riverbedintakestructure③斗槽式取水构筑物①岸边式取水构筑物Riversideintakestructure问题：地表水取水构筑物分为固定式和活动式两类，固定式取水构筑物可分为()。A．岸边式、河床式、浮船式B．岸边式、河床式、水泵直接吸水式C．河床式、斗槽式、水泵直接吸水式D．岸边式、河床式、斗槽式答：D①岸边式取水构筑物‹直接从岸边进水口取水的构筑物称为岸边式取水构筑物，它由进水间和泵房两部分组成。‹岸边式取水构筑物无需在江河上建坝，适用于当河岸较陡，主流近岸，岸边水深足够，水质和地质条件都较好，且水位变幅较稳定的情况，但水下施工工程量较大，且须在枯水期或冰冻期施工完毕。‹根据进水间与泵房是否合建，岸边式取水构筑物可分为合建式和分建式两种。1.岸边式取水构筑物类型进水间分建式岸边取水构筑物阶梯式布置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87326541昀高水位昀底水位合建式岸边取水构筑物水平式布置44001030032003300昀高水位昀低水位135.50138.51145.50146合建式岸边取水构筑物卧式泵改为立式泵或轴流泵，且吸水间在泵房下面1-进水间；2–泵房；3-立式泵；4-立式电动机24.7216.1113.401234合建式岸边取水构筑物•流程：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，运行管理方便；但土建结构复杂，施工较困难。•（a）当地基条件较好时，进水间与泵房的基础可以建在不同的标高上，呈阶梯式布置，以利用水泵吸水高度减小泵房深度，有利于施工和降低造价，但水泵启动时需要抽真空。阶梯式布置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87326541昀高水位昀底水位（b）当地基条件较差时，为避免产生不均匀沉降，或者水泵需要自灌启动时，宜将进水间与泵房的基础建在相同标高上，泵房较深，土建费用增加，通风及防潮条件差，操作管理不甚方便。水平式布置44001030032003300昀高水位昀低水位135.50138.51145.50146（c）为缩小泵房面积，减小泵房深度，降低泵房造价，可采用立式泵或轴流泵取水。这种布置电机设在泵房上层，操作方便，通风条件较好。但立式泵安装较困难，检修不方便。24.7216.1113.401234•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。•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。分建式岸边式取水构筑物1234.670.03-3.30-0.654.50★总的来看，合建式比分建式较为优越。在地质和施工条件许可下，尤其是对于取水量大，取水安全性要求较高的取水工程，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，对水下施工有困难的情况下，宣采用分建式。★岸边式取水构筑物一般采用钢筋混凝土结构。构筑物的平面形状有圆形、矩形和椭圆形。采用何种形式，应根据工艺布置方案及其所确定的构筑物尺寸、荷载条件、构造特点以及施工方法等来确定。圆形的取水构筑物其结构性能较好，便于施工，受力条件较好但不便于布置水泵等设备。矩形的取水构筑物则与圆形相反。而椭圆形取水构筑物兼有圆形及矩形取水构筑物的优点。合建式与分建式比较2.岸边式取水构筑物设计要点1234.670.03-3.30-0.654.50z进水间的结构进水间的结构1、格栅；2、闸板；3、格网；4、冲洗管；5、排水管•1.构筑物一般采用钢筋混凝土结构，平面形式综合各因素确定。为保证在洪水位、常水位、枯水位都能取到含沙量小的水，在不同高程处分层设进水孔。一般河流水位变幅在6m以上时，一般设2层进水孔。•2.为截留水中漂浮物，进水孔处设置格栅，格栅流速不宜过大或过小。为进一步截留水中细小杂质，可在格栅后设置格网，其孔眼尺寸小于格栅，拦截杂物量大，应能及时清洗。格网分平面格网和旋转格网两种。设计要点框架+金属格网•3.为保证正常取水，进水间还应设置起吊、切换、冲洗、排泥等设备。‹起吊设备:常用的为吊车。起吊格栅、格网、闸板等设备。‹切换设备：用于进水间入口、吸水间入口的启闭，以便对格栅、格网进行检修或对进水间和吸水间进行分格清洗。常用的有闸板、闸阀等。‹冲洗：采用穿孔管和喷嘴，利用高压水冲洗。‹排泥可采用排砂泵、排污泵等设备进行。•4.泵房的设计应尽量减少泵房面积，水泵型号和台数不宜过多（3-4台）,取水泵房的设计应特别注意防渗和抗浮，其水下深度大，应有可靠的措施防止水的渗入，尤其是壁面裂缝；此外，可考虑自重抗浮，嵌固、锚固基岩中抗浮、摩擦力抗浮等措施，保证整个结构的稳定。1)、进水室¾集水井中沿长轴方向分开的靠河的一侧，用以沉淀泥沙及安装附属设备；¾分成若干分格，根据供水安全要求、水泵数量等确定，一般不少于两格；¾平面尺寸：根据进水孔、格栅和闸板尺寸等确定；z进水孔¾河水水位变幅在6m以上时，一般设置上下两层进水孔；上层进水孔在洪水位下1.0m，下层进水孔上缘在设计最低水位0.3m以下；¾平面尺寸：参考格栅计算方法。2）吸水室¾用来安装泵吸水管，参照泵房吸水井设计；¾平面尺寸：根据水泵吸水管直径、数目和布置要求来确定3.岸边式取水构筑物的构造和计算3）进水间附属设施a.格栅•作用：拦截水中粗大的漂浮物及鱼类；•组成：金属框架、栅条；•形状：栅条断面有矩形、圆形等；•面积：按下式计算0120203011,;,/;0.2~0.6/,0.4~1.0/.;,,,30~120;,10QFKKvFmQmsvmsmsbKKbmmbssm=⎯⎯⎯⎯=+式中：进水孔或格栅的面积进水孔的设计流量进水孔设计流速，当江水有冰絮时采用无冰絮时采用其取值主要由冰絮、泥沙和漂浮物状况来确定栅条引起的面积减少系数为栅条净距一般采用为栅条厚度一般取2;0.75mK⎯栅条阻塞系数，一般采用b格网•作用：拦截细小的漂浮物•类型：平板格网和旋转格网•组成：框架+金属网a)平板格网•优点：构造简单，占地小，可以缩小进水间尺寸；•缺点：冲洗麻烦，网眼相对很大，拦截作用稍差，冲洗时会引入杂质；•计算：计算公式见书（13-7）b)旋转格网•优点：定型产品，连续冲洗，冲洗方便，拦污效果好；•缺点：构造复杂；•计算：见（13-8,13-9）4.岸边式取水构筑物的施工‹河床式取水构筑物与岸边式基本相同，但用伸入江河中的