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LOGO第六章取水工程第一节地表水资源供水特征与水源选择第二节地表水取水工程第三节地下水水源地选择第四节地下水取水构筑物的类型和适用条件水源方面——各种天然水体的存在形式、运动变化规律、作为给水水源的可能性，为供水目的而进行的水源勘查、规划、调节治理与卫生防护等。取水构筑物方面——各种水源的选择和利用，从各种水源取水的方法，各种取水构筑物的构造形式，设计计算，施工方法和运行管理等。第一节地表水资源供水特征与水源选择一、地表水源的供水特征水量大、总溶解固体含量较低、硬度小时空分布不均易受污染泥沙和SS含量高取水条件及取水构筑物一般比较复杂第一节地表水资源供水特征与水源选择二、水源地选择原则进行水源勘察水源的选用应通过技术经济比较水源的流量有一定的保证率地表水与地下水联合使用相关部门的书面同意书第一节地表水资源供水特征与水源选择三、水源选择要求水源选择应密切结合城市远近期规划和工业总体布局要求，通过技术经济比较后综合考虑确定。所选水源应该水质良好且稳定、水量充沛并能持续开发利用、易于进行卫生防护、靠近主要用水区域、有利于水资源的综合利用、具有良好的取水构筑物施工条件。第一节地表水资源供水特征与水源选择四、防止水源水质污染措施①合理规划城市居住区和工业区，应尽量将容易造成污染的工厂布置在城市及水源地的下游；②加强水源水质监督管理，制定污水排放标准并切实贯彻实施；③勘察新水源时，应从防止污染角度，提出卫生防护条件与防护措施；④进行水体污染调查研究，建立水体污染监测网。第一节地表水资源供水特征与水源选择五、地表水源卫生防护取水点周围半径100m的水域内严禁捕捞、停靠船只、游泳和从事可能污染水源的任何活动，并应设有明显的范围标志和严禁事项的告示牌；河流取水点上游1000m至下游100m的水域内，不得排入工业废水和生活污水；饮用水水源的水库和湖泊，应根据情况将取水点周围部分水域或整个水域及其沿岸列入防护范围；受潮汐影响的河流取水点的防护范围，由水厂会同卫生防疫站、环境卫生监测站研究确定。第二节地表取水工程分类：按水源种类可分为河流、湖泊、水库及海水取水构筑物；按取水构筑物的构造形式可分为固定式(岸边式、河床式、斗槽式)和活动式(浮船式、缆车式)两种，在山区河流上，有低坝式和底栏栅式取水构筑物。第二节地表取水工程一、影响地表水取水的主要因素1.取水河段的径流特征水位（最高、最低、平均）、流量（最大、最小、平均）、流速（最大、最小、平均）第二节地表取水工程2.河流的泥沙运动及河床演变1）泥沙运动①运动状态：床沙：静止推移质：沿河床滑动、滚动、跳动悬移质：床沙是组成河床表面的静止泥沙水流泥vv河流泥沙是指在河流中运动的以及组成河床的泥沙，所有在河流中运动及静止的粗细泥沙、大小石砾都称为河流泥沙。第二节地表取水工程在水流的作用下，沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥沙、称为推移质(又称底沙)；这类泥沙一般粒径较粗，通常占江河总含沙量的5％～10％。悬浮在水中，随水流前进的泥沙，称为悬移质(也称悬沙)。这类泥沙一般颗粒较细。在冲积平原河流中约占总含沙量的90％～95％。河流弯断、直断、凹岸、凸岸、边滩及深水线第二节地表取水工程②泥沙运动的影响因素：泥沙粒径、水流速度③水流运动：纵向流环流：河床冲涮和淤积第二节地表取水工程含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，以kg/m3表示。江河横断面上各点的水流脉动强度不同，含沙量的分布亦不均匀，一般来说，越靠近河床含沙量越大，泥沙粒径较粗；越靠近水面含沙量越小，泥沙粒径较细；河心的含沙量高于两侧。第二节地表取水工程2）河床演变水流与河床相互作用，使河床形态不断发生变化的过程。水流与河床的相互作用通过泥沙运动体现。挟沙能力：水流能够挟带泥沙的饱和数量。水流条件改变时，挟沙能力也随之改变。如果上游来沙量与本河段水流挟沙能力相适应，河床既不冲刷，也不淤积，如果来沙量与本河段水流挟沙能力不相适应，河床将发生冲刷或淤积。第二节地表取水工程①单向变形②往复变形③纵向变形④横向变形单向变形是指在长时间内，河床缓慢地不间断地冲刷或不间断地淤积，不出现冲淤交错。往复变形是指河道周期性往复发展的演变现象。纵向变形是河床沿纵深方向的变化，表现为河床纵剖面上的冲淤变化。横向变形是河床在与水流垂直的方向上，向两侧的变化，表现为河岸的冲刷与淤积，使河床平面位置发生摆动。第二节地表取水工程河床纵向变形由水流纵向输沙不平衡引起，而纵向输沙不平衡由来沙量随时间变化和沿程变化、河流比降和河床宽度沿程变化导致。河床横向变形由水流横向输沙不平衡引起，而横向输沙不平衡主要由环流造成。第二节地表取水工程3）河段①顺直型：浅滩深槽冲淤交替，并向下游平移②弯曲型：浅滩深槽水深相差大③游荡型：演变强度大、变形速度快、河漫滩广阔④汊道型：河岸坍塌和淤积，江心洲的迁移和汊道的兴衰冲积平原河段类型顺直型河段弯曲型河段游荡型河段汊道型河段第二节地表取水工程3.影响河床演变的主要因素1)河段的来水量来水量大，河床冲刷，来水量小，河床淤积；2)河段的来沙量、来沙组成来沙量大、沙粒粗，河床淤积，来沙量少、沙粒细，河床冲刷；3)河段的水面比降水面比降小，河床淤积；水面比降增大，河床冲刷；第二节地表取水工程4）河床与岸坡的岩性和稳定性：取水构筑物应选在河岸稳定、岩石露头、未风化的基岩上或地质条件较好的河床处。在地震区要按照防震要求设计。5）河流的冰冻情况：秋季流冰期、封冻期和春季流冰期。1）冰冻：冰晶→水内冰→冰盖→冻结↘底冰↗冰坝2）对取水构筑物影响增加水头损失，冲击、挤压取水构筑物第二节地表取水工程6）河道中水工构筑物及天然障碍物第二节地表取水工程二、地表水取水位置的选择1.取水点应设置在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的地段：①顺直河段：靠岸、河床稳定、水深较大、流速较快。取水口水深一般要求不小于2.5-3.0m。②弯曲河段：凹岸,一般设在顶冲点下游15－20m。③游荡性河段：主流线密集的河段上或河道整治④有边滩沙洲的河段：沙洲上游500m远处⑤有支流汇入的顺直河段：汇入口干流的上游河段凹岸河段取水位置游荡性河段取水位置选择示意将取水口布置在主流线密集的河段上，必要时进行河流整治第二节地表取水工程2.取水点应尽量设在水质较好的地段①排污口上游100m以外，并建立卫生防护带②避开回流区、死水区③考虑海水影响第二节地表取水工程3.取水点应设在具有稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件的地段，并有良好的地形和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。第二节地表取水工程4.靠近主要用水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。第二节地表取水工程5.避开人工构筑物和天然障碍物•桥墩：上游0.5～1.0km，下游1.0km以外•丁坝：上游或对岸（150～200m•码头：距码头边缘至少100m外•拦河闸坝：闸坝上游100～200m处，闸坝影响范围外•陡崖、石嘴：附近不宜设置第二节地表取水工程6.尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮等的影响在北方地区的河流上设置取水构筑物时，应避免冰凌的影响。取水构筑物应设在水内冰较少和不受流冰冲击的地点，而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。第二节地表取水工程7.与河流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。第二节地表取水工程8.生活饮用水取水处设在城市和工业企业清洁河段第二节地表取水工程三、地表水取水构筑物设计的一般原则1.大型取水构筑物，必要时进行水工模型试验2.供水水源的Q枯保证率：90%～95%，H枯：90%～99%3.采取一定的防患措施4.取水构筑物的防洪标准不应低于城市防洪标准，设计洪水重现期≥100年第二节地表取水工程5.取水构筑物的冲涮深度应通过调查与计算确定6.设标志7.黄河下游淤积段：预留淤积高度，考虑淤积引起的水位变化8.黄河上设取水构筑物需经相关部门同意第二节地表取水工程四、地表水取水构筑物分类及设置原则1.分类（3大类，20种型式）固定式取水构筑物：不经过筑坝拦蓄河水，在岸边或河床上直接修建的固定的取水设施活动式取水构筑物山区浅水河流取水构筑物第二节地表取水工程2.型式的选择考虑河流水文特征、施工条件和方法，保证安全，技术经济比较后确定•游荡型河道：桥墩式•水位变幅大的河道：浮船式•含沙量大及冬季有潜冰的河道：斗槽式第二节地表取水工程五、固定式取水构筑物1.优缺点：优：取水安全可靠、维修管理方便、适应范围广缺：水位变化大时，工程投资较高、施工期长、扩建困难第二节地表取水工程2.基本形式1）岸边式①定义：取水设施和泵房都建在岸边，直接从岸边取水的固定式取水构筑物②构成：集水井、泵房③适用范围：河岸较陡，主流靠近河岸，岸边有一定的取水深度，水位变幅不太大，水质、地质好，取水量大和安全性要求较高④型式：合建式岸边取水构筑物：3种形式岸边式：底板呈阶梯布置特点：集水井与泵房底板呈阶梯布置；可减小泵房深度，减少投资，水泵启动需采用抽真空方式，启动时间较长。适用条件：具有岩石基础或其他较好的地质，可采用开挖施工。岸边合建式：底板水平布置（采用卧式泵）特点：集水井与泵房布置在同一高程上；水泵可设于低水位下，启动方便；泵房较深，巡视检查不便，通风条件差。适用条件：在地质条件较差，不宜作阶梯布置以及安全性要求较高、取水量较大的情况，可采用开挖或沉井法施工。岸边合建式：底板水平布置（采用立式泵）特点：集水井与泵房布置在同一高程上；电器设备可置于最高水位上，操作管理方便、通风条件好；建筑面积小，检修条件差。适用条件：在地质条件较差，不宜作阶梯布置以及河道水位较低的情况。分建式岸边取水构筑物特点：泵房可离开岸边，设于较好的地质条件下；维护管理及运行安全性较差，一般吸水管布置不宜过长。适用范围：在河岸处地质条件较差，不宜合建时，建造合建式对河道端面及航道影响较大时，水下施工有困难，施工装备力量较差时采用。第二节地表取水工程2）河床式①定义：在河心设置进水孔，从河心取水的构筑物②构成：取水头部、进水管、集水井、泵房③适用范围：河岸较平缓、主流缺乏必要的取水深度或水质不好时第二节地表取水工程④型式：自流管式：高位进水孔分层取水虹吸式：虹吸高度可达4～6m水泵直接吸水式：不设集水井，小型取水工程桥墩式：施工复杂、造价高、维护管理不便、影响航运湿式竖井泵房：适用于水位变幅大于10m，水流速度大淹没式泵房：长时期为枯水期水位自流管式特点：集水井设于河岸上，可不受水流冲刷和冰凌的碰击，亦不影响河床水流；冬季保温防冻条件比岸边式好；进水头部深入河床，检修和清洗不便；在洪水期，河流底部泥沙较多，水质较差，建于高浊度河流的集水井，常沉积大量泥沙不易清除。适用条件：河床较稳定，河岸平坦，主流据河岸较远，河岸水深较浅；岸边水质较差；水中悬浮物较少。分建式虹吸管取水构筑物分建式虹吸管取水构筑物特点：虹吸管管顶可高于最低设计水位4～6m，可大大减少管道的埋设深度