第一篇 取水工程

1、第一篇 取水工程 第一章 取水工程概述 第二章 地下水取水構(gòu)筑物 第三章 地表水取水構(gòu)筑物 第一章 取水工程概述 第一節(jié) 水資源概述及取水工程任務(wù) 第二節(jié) 給水水源 第一節(jié) 水資源概述及取水工程任務(wù) 一、水資源概念及我國水資源概況 1.水資源概念 1）廣義概念：海洋、地下水、冰川、湖泊、土壤水、河川徑流、大氣水等自然 界存在的各種水體。 2）狹義概念：指上述廣義水資源范圍內(nèi)可以得到恢復(fù)更新的那一部分淡水。 3）工程概念：指上述狹義水資源范圍內(nèi)可以得到恢復(fù)更新的淡水資源中，在一 定的技術(shù)條件下，可以為人們所用 的那一部分水及少量被用于冷卻的海水。 2.我國水資源概況 1）人均淡水資源貧乏：人均占

2、有量不到世界人均占有量的四分之一。 2）水資源時(shí)空分布不均勻：東南多，西北少年；年內(nèi)差別大。 3）水源污染相當(dāng)嚴(yán)重：90以上城市水源受到污染。 二、取水工程任務(wù) 從水源取水，并送至水廠或用戶。包 括給水水源的選擇和取水構(gòu)筑物的建設(shè) 兩個(gè)方面 第二節(jié) 給水水源 一、給水水源分類及其特點(diǎn) 1.給水水源分類： 給水水源可分為地表水和地下水： 地下水：潛水（無壓地下水），自流水（承壓地下水）和泉水。 地表水：江河、湖泊、水庫、山區(qū)淺水河流和海水。 2.給水水源的特點(diǎn)： 地下水：水質(zhì)清澈、變幅不大，相對地表水不易被污染；礦化度和硬度較 大；取水構(gòu)筑物構(gòu)造簡單，處理設(shè)施簡單，費(fèi)用低，便于靠近用戶設(shè)置及衛(wèi)生

3、防 護(hù)，同時(shí)便于維護(hù)及運(yùn)行管理。 地表水：水質(zhì)具有季節(jié)性，河水濁度高，汛期含砂量大，色度高，有機(jī)物和 細(xì)菌的含量高且易被污染；水溫隨季節(jié)變化幅度較大；礦化度和硬度較地下水小； 取水構(gòu)筑物構(gòu)造復(fù)雜，處理設(shè)施占地大，費(fèi)用高，維護(hù)管理較地下水復(fù)雜。 二、給水水源選擇及水源的合理利用 1.給水水源選擇的一般原則 1）水源水量充沛可靠，便于防護(hù)； 2）原水水質(zhì)符合要求； 3）符合要求的地下水，應(yīng)優(yōu)先作為飲用水水源； 4）與農(nóng)業(yè)、水利綜合利用； 5）取水、輸水、凈水設(shè)施安全經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便； 6）具有施工條件。 2.水源的合理利用 1）工業(yè)用水宜采用地表水水源，飲用水宜采用地下水水源； 2）利用經(jīng)處理后的污

4、水灌溉農(nóng)田； 3）提高工業(yè)用水重復(fù)利用率； 4）利用海水作為某些工業(yè)的給水水源； 5）人工回灌地下水以保持開采量與補(bǔ)充量平衡； 6）采用“蓄淡避咸”的措施充分利用潮汐河流洪水期的水資源。 三、給水水源的保護(hù) 1.保護(hù)給水水源的一般措施 1）配合有關(guān)部門制定水資源開發(fā)利用規(guī)劃； 2）加強(qiáng)水資源利用管理； 3）進(jìn)行流域內(nèi)的水土保持工作； 4）防止水源水質(zhì)污染。 2.給水水源衛(wèi)生防護(hù) 1）地表水水源衛(wèi)生防護(hù) 2）地下水水源衛(wèi)生防護(hù) 第二章 地下水取水構(gòu)筑物 第一節(jié) 地下水源概述 第二節(jié) 地下水取水構(gòu)筑物的類型及適用 條件 第一節(jié) 地下水源概述 一、地下巖層的構(gòu)造 透水層（含水層）：卵石層、砂層和石灰

5、巖等透水性較好的土層和 巖層。 不透水層（隔水層）：黏土和花崗巖等透水性差甚至不透水的土層和 巖層。 地層由透水層和不透水層彼此相間構(gòu)成。 二、地下水的種類 潛水：埋藏在地面下第一個(gè)隔水層上的水叫潛水，主要靠雨水和河流 等地表水下滲補(bǔ)給。 自流水：兩個(gè)不透水層間的水叫層間水；若層間水有壓力，則為承壓 含水層，打井時(shí)，若承壓含水層中的水噴出地面，叫自流水。 泉水：在適當(dāng)?shù)牡匦蜗?，在某一出口處涌出的地下水叫泉水?三、地下徑流 地下水在松散巖層中的流動(dòng)稱為地下徑流。形成 地下徑流需具備巖層透水性和水位差兩個(gè)條件。 地下徑流的 流速取決于地層滲透系數(shù)和水位差的 大小，地下徑流的流速可分為穩(wěn)定流和非穩(wěn)

6、定流、平 面流和空間流、層流、紊流和混合流等多種狀況。 第二節(jié) 地下水取水構(gòu)筑物的類型及適用 條件 一、地下水取水構(gòu)筑物的類型 地下水取水構(gòu)筑物的型式有管井、大口井、滲渠、輻射井、復(fù)合井 等。其中最基本的型式為管井、大口井和滲渠。 1.管井 管井是井壁和含水層中進(jìn)水部分均為管狀結(jié)構(gòu)的取水構(gòu)筑物。管井 一般由井室、井壁管、過濾器和沉淀管組成，可分為完整井和非完整井。 2.大口井 大口井是井徑較大、垂直建造的地下水取水構(gòu)筑物。大口井一般由 井筒、有透水孔的井壁和井底反濾層組成，也可分為完整井和非完整井。 3.滲渠 滲渠是將集水管（渠）水平鋪設(shè)在含水層中的取水構(gòu)筑物。滲渠一 般由水平集水管、集水井、

7、檢查井和泵站組成。可分為完整井和非完整 井。 二、地下水取水構(gòu)筑物的適用條件 1.管井 1）適用于含水層厚度大于5米，其底板埋藏深度大于15米； 2）在深井泵性能允許的狀況下，不受地下水埋深限制； 3）適用于任何砂層、卵石層、礫石層、構(gòu)造裂隙、溶巖裂隙等含水層，應(yīng)用范 圍最為廣泛。 2.大口井 1）適用于含水層厚度515米，地下水埋深在10米以內(nèi)； 2）適用于任何砂、卵石、礫石層，但滲透系數(shù)最好大于20m/d； 3）含水層厚度大于10m時(shí)應(yīng)做成非完整井，非完整井由井壁和井底同時(shí)進(jìn)水， 不易堵塞，應(yīng)盡可能采用； 4）在水量豐富、含水層較深時(shí)，宜增加穿孔輻射管做成輻射井； 5）比較適合中小城鎮(zhèn)、鐵

8、路及農(nóng)村的地下水取水構(gòu)筑物。 3.滲渠 1）適用于含水層厚度小于5m，地下水深度小于2m時(shí)，渠底埋深小于6m； 2）適用于中砂、粗砂、礫石或卵石層； 3）最適宜于開采河床滲透水。 第三章 地表水取水構(gòu)筑物 第一節(jié) 江河水水源特征與取水構(gòu)筑物的關(guān)系 第二節(jié) 江河取水構(gòu)筑物位置的選擇 第三節(jié) 江河固定式取水構(gòu)筑物 第四節(jié) 江河移動(dòng)式取水構(gòu)筑物 第五節(jié) 湖泊和水庫取水構(gòu)筑物 第六節(jié) 山溪淺水河流取水構(gòu)筑物 第七節(jié) 海水取水構(gòu)筑物 第一節(jié) 江河水水源特征與取水構(gòu)筑 物的關(guān)系 一、江河水水源特征 1.江河的徑流特征 江河的水位、流量、流速等是江河徑流的重要特征。 2.泥沙運(yùn)動(dòng) 江河中的泥沙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為

9、推移質(zhì)泥沙和懸移質(zhì)泥沙。 推移質(zhì)泥沙：在水流的作用下，沿河底滾動(dòng)、滑動(dòng)或跳躍前進(jìn)的泥沙。 懸移質(zhì)泥沙：懸浮在水中，隨水流前進(jìn)的泥沙。 3.河床演變 河床演變是指由于沖刷或淤積導(dǎo)致河床縱橫剖面上的形態(tài)變化。它 是水流與河床作用的結(jié)果，河床影響水流條件，水流促進(jìn)河床的變化。 二、江河取水構(gòu)筑物的類型 江河取水構(gòu)筑物的類型有固定式取水構(gòu)筑物、移動(dòng) 式取水構(gòu)筑物和山溪淺水河流取水構(gòu)筑物。將在后面 分別介紹。 第二節(jié) 江河取水構(gòu)筑物位置的選擇 基本要求： 1.設(shè)在水質(zhì)較好的地點(diǎn)； 2.靠近主流，有足夠的水深，有穩(wěn)定的河床及岸邊， 有良好的工程地質(zhì)條件； 3.盡可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、支流和咸潮等影

10、響； 4.靠近主要用水地區(qū)； 5.不妨礙航運(yùn)和排洪，并符合河道、湖泊、水庫整治 規(guī)劃的要求； 6.注意避開河流上的人工構(gòu)筑物或天然障礙物。 第三節(jié) 江河固定式取水構(gòu)筑物 江河固定式取水構(gòu)筑物主要分為岸邊式和河床式兩種，另外還有斗槽式。 一、岸邊式取水構(gòu)筑物 直接從江河岸邊取水的構(gòu)筑物，稱為岸邊式取水構(gòu)筑物。適用于大、中、小型 取水量。宜建在江河岸邊較陡、主流近岸、低水位時(shí)人有足夠的水深，水質(zhì)和地 質(zhì)條件較好，水位變化幅度不大的情況，但水下施工工程量較大，且須在枯水期 或冰凍期施工完畢。 1.基本型式 按進(jìn)水間與泵房的關(guān)系分成合建式和分建式。 1）合建式岸邊取水構(gòu)筑物 進(jìn)水間與泵房合建在一起。優(yōu)

11、點(diǎn)是：取水量大、供水安全性高、布置緊湊、占 地面積小、水泵吸水管路短、運(yùn)行管理方便。缺點(diǎn)是：土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工較困 難。設(shè)備安裝及施工要求高。適用于岸邊地質(zhì)條件較好且有足夠水深的地段。由 進(jìn)水間與泵房的基礎(chǔ)的標(biāo)高的不同，布置形式有階梯式布置和非階梯式布置。 2）分建式岸邊取水構(gòu)筑物 進(jìn)水間與泵房分在兩處建立的取水構(gòu)筑物。優(yōu)點(diǎn)是：土建結(jié)構(gòu)簡單， 施工較容易。缺點(diǎn)是：操作管理不方便，吸水管管路較長，增加了水頭 損失，運(yùn)行安全性不如合建式。適用于岸邊地質(zhì)條件較差的情況。 2.岸邊式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造 岸邊式取水構(gòu)筑物主要有進(jìn)水間和泵房組成，進(jìn)水間由縱向隔墻分成 進(jìn)水室和吸水室，進(jìn)水室外壁設(shè)置進(jìn)水孔，在

12、進(jìn)水孔上設(shè)有格柵，用以 攔截水中粗大的漂浮物。在進(jìn)水室與吸水室中的隔墻上設(shè)有平板式或旋 轉(zhuǎn)式格網(wǎng)，用以攔截水中較細(xì)小的漂浮物。 二、河床式取水構(gòu)筑物 直接從江河岸邊取水，設(shè)置取水頭部的取水構(gòu)筑物。 當(dāng)河床穩(wěn)定，河岸較平坦，枯水期主流離岸較遠(yuǎn)，岸邊水深不夠或水 質(zhì)不好，而河中又具有足夠的水深或較好水質(zhì)時(shí)，適宜采用河床式取水 構(gòu)筑物。 1.基本型式 按照進(jìn)水管形式的不同，分為自流管取水、虹吸管取水、水泵直接取 水及橋墩式取水等取水方式。 2.河床式取水構(gòu)筑物的構(gòu)造 河床式取水構(gòu)筑物是由取水頭部、進(jìn)水管、集水井和泵房組成。 三、斗槽式取水構(gòu)筑物 在岸邊式或河床式取水構(gòu)筑物之前設(shè)置“斗槽”進(jìn)水，稱為斗

13、槽式取 水構(gòu)筑物。適宜在河流含沙量大，冰絮較嚴(yán)重，取水量較大，地形條件 適合時(shí)采用。 第四節(jié) 江河移動(dòng)式取水構(gòu)筑物 在水源水位變幅大，供水要求急和取水量不大時(shí)，可考慮采用移動(dòng)式 取水構(gòu)筑物?？煞譃楦〈饺∷畼?gòu)筑物和纜車式取水構(gòu)筑物。 一、浮船式取水構(gòu)筑物 具有投資少、建設(shè)快、易于施工、有較大的適應(yīng)性與靈活性、能經(jīng)常 取得含沙量較少的表層水等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是操作管理麻煩，安全可靠性較 差。 二、纜車式取水構(gòu)筑物 纜車式取水構(gòu)筑物由泵車、坡道或斜橋、輸水管和牽引設(shè)備等部分組 成。其優(yōu)點(diǎn)與浮船式取水構(gòu)筑物基本相同，纜車移動(dòng)壁浮船方便，受風(fēng) 浪影響小。但水下工程量和基建投資比浮船取水的大，宜在水位變幅較

14、大，漲落速度不大，無冰凌和漂浮物較少的河流上采用。 第五節(jié) 湖泊和水庫取水構(gòu)筑物 直接從湖泊、水庫取水的構(gòu)筑物，稱為湖泊、水庫取水構(gòu)筑物。 湖泊、水庫的補(bǔ)水主要來自與湖水、地下水及降雨，其水質(zhì)、水位 的變化與補(bǔ)給水的水質(zhì)有關(guān)。 湖泊、水庫取水的構(gòu)筑物在位置的選擇上同樣要求取水安全可靠， 水質(zhì)良好。 湖泊、水庫取水構(gòu)筑物的類型有：隧洞式取水和引水明渠取水、分 層取水的取水構(gòu)筑物、自流管式取水構(gòu)筑物 第六節(jié) 山溪淺水河流取水構(gòu)筑物 山溪河流水量、水位、水質(zhì)的變化幅度大，；河床常為砂、卵石或 巖石組成；北方某些河流冬季潛冰期較長。 根據(jù)其取水的特點(diǎn)主要有低壩式取水構(gòu)筑物及底欄柵取水構(gòu)筑物兩 種。 低壩式取水構(gòu)筑物是在河流上修筑低壩來抬高水位和攔截足夠的水 量。適用于推移質(zhì)不多的山區(qū)潛水河流。又可分為