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文档简介

1、江江 河河 取取 水水 工工 程程 主 讲 人:贾 万 新 江河取水概说 1.1江河水源分布广泛 : 江河在水资源中具有水量充沛,分布广泛得特点,常用于 作为城市和工矿供水水源。 1.2江河取水的自然特性: 江河取水受自然条件和环境影响较大,必须充分了解江河 的径流特点。 1.3全面了解河道的冲淤变化: 河道在水流作用下,不断地发生着平面形态和断面形态 的变化,这就是通常所说的河道演变。河道演变是河流水沙 状况和泥沙运动发展的结果。 冲淤演变常造成主流摆动,取水口脱流而无法取水,图 1-3就是长江荆江尺八口河段的演变状况。 可见重视河道的冲淤变化并进行了正确预测,就成为取 水工程建设的重要安全

2、问题。 图1-3 长江荆江尺入口河段发展示意图 2.2.相关的河流学述要 2.1河流的一般特性 河流大致分为山区河流和平原河流两大类: 1)山区河流:洪水猛涨猛落是山区河流的重要水文特点 2 ) 平原河道:平原河道按其平面形态,可分为四种基本类 型,即顺直型,弯曲型,分叉型和游荡型。 顺直型河段,图(2-2-1)是俄罗斯维斯纳河顺直河段的 边滩分布图,这种河型在我国长江以及松花江上都有分布。 图 2-2-1 弯曲型河段: 该型河段是平原河道最常见的河型,长 江荆江河段(如图2-2-2)都是这种河段的代表。 图 2-2-2 分汊型河道:分汊型河道亦称江心洲型河道 图 2-2-3 长江南京八卦洲分

3、衩型河段 游荡型河段:其特点是中水河槽宽浅,河滩密布,汊道 交织,水流散乱,主流摆动不定。一般不宜在该河建设取水 工程。 图2-2-4 黄河花园口游荡型河段 2.3平原河道的水文特性 1)河床纵坡平缓,水面比降较小。多在110 以下。 2)流速相对较低,一般都在23m/s以下。 3)含沙量较低。 4 )洪枯水量与水位变化较小。 5)河道断面形式:断面形式因河道型式而异,如图2-2-5所 示 图图2-2-5 平原河流不同河段横断面图平原河流不同河段横断面图 2.4平原河道的相关关系 在水流长期作用下,有可能形成与河段相适应的均衡状 态,在水流长期作用下,有关河深h,河宽B,比降J,和流量Q。 其

4、因素常存在一定的函数关系。这就是所谓的河相关系,亦 称河相相关。 2.5 河床稳定性指标: 河床稳定性对取水建筑物十分重要,河床稳定包括河床底部的 稳定性和和河岸的稳定性,黄河水利委员会认为可用下式计算 河流的稳定指标 (2-4) 公式(2-4)量纲和谐,不仅能确定河型特性,还能用作河 流模拟的相似准数。一般来说,游荡性河道的ZW值为2.2,弯 曲河流为25,稳定分汊河道为13,亚稳定分汊河道为8. 3 2 3 1 50 3 )( JB HD Z w 3.0河弯的水流结构 3.1天然河道的平面形态:天然河道多处于弯弯相连的状 态,据调查,天然河段的直段部分只占全河长的10%20%, 所以天然河

5、道基本上是弯曲的。 3.2弯道的水流运动:水流进入弯道后,在离心力的作用 下表层水流向凹岸,弯道水流离心力F可近似表达为: R v g F 2 * 河道流速分布是表层大,底层小,因此表层水流向凹岸, 使凹岸水面雍高,从而形成横比降。受横比降作用,在断面 内形成横向环流。如图3-2所示。 图3-2 弯道水流示意图 3.3弯曲河道的水流动力轴线:水流动力轴线又称主流线。 为了解河势变化,常对各不同年代的深泓线绘制成套绘 图,深泓线紧密的地方均可作为取水口的备选位置。 3.4弯曲河道的最佳引水点 北方河道的洪枯水量相差悬殊,枯水期引水保证率较低, 一般只能引取河道来流的25%30%,引水口最好选在顶

6、冲点 以下距凹岸起点下游45倍河宽的地段。另据达涅利亚研究, 理想取水点的位置从弯道起点算起,其距离由下式确定: 148 .0 B R BL 3.5格氏加速度: 和弯道造成横向环流相类似,地球因 自转而改的格里奥力斯力和格氏加速度也可产生水面横比降, 从而对水流结构造成影响, 格氏加速度的法则是:惯性力总是使水流紧压右岸(北半球) 4.0河流取水的洪枯分析概要 4.1河流洪枯分析的必要性 4.2频率分析样本的选用 上世纪九十年代,我公司承接包头供水工程时,对该河段 红枯分析做了大量分析计算,图4-1为水文要素统计表,图4- 2、图4-3、图4-4为洪、枯流量和水位统计曲线图。 4.3洪水统计参

7、数的沿程变化 前面谈到,水文特征值的变化符合皮尔逊111型曲线的变 化规律,皮尔逊曲线由如下方程表达。 式中yd为众值坐标,r=,d为偏差半径,a为众值与曲线左 端的距离。 rarx d d x eyy)1 ( 5.0取水构筑物位置的合理选择 合理的选择取水构筑物位置,除遵循设计规范和设计手 册所列的各项一般原则外,还要结合取水河段的泥沙运动规 律和河道演变特点,从洪枯变化、河道走向,冲淤状况和地 质地貌等方面进行综合分析判断,必要时,通过水工模型实 验来最后确定。图5.0就是我院对包头取水口选择的方案系统 图。 5.1选择取水构筑物位置需收集的资料 1)水文资料 2)河相资料 3)地质资料

8、4)其他 5.2取水河段的冲淤变化分析 5.3天然河道实测资料分析 5.4黄河取水位置选择的几个条件 1)取水河段应主流稳定。 2)河段有支流汇入时,取水口应选择在支流汇入的影响 范围之外。 3)取水口应选在冰水分层且浮冰能顺流而下的河段。 4)取水口应选在工程地质条件良好的河段。 5)取水口可选在河道比较顺直没有分叉的河段。 6)选在弯曲河段凹岸的下游,如山东打渔张饮水口。 (图5-5) 如山东打渔张引水口。(图5-5) 7)选在河势控制节点附近。 6.0已建取水构筑物的情况与示例 6.1合建岸边式取水构筑物 合建岸边式取水构筑物,其特点是进水间与泵房合建在一 起,合建式岸边取水构筑物管理方

9、便,运行安全可靠。黄河 上大、中型取水构筑物采用较多的一种形式。 6.2合建河心式 合建河心式取水构筑物是把进水间和提升泵房等全建在 河流中间的一种取水形式。取水构筑物用栈桥和岸上联络。 宁夏石嘴山电厂取水构筑物为合建河心式,其平面形状 为圆角马蹄形,侧面进水。 7.0包头画匠营子取水工程简介 7.1河段的自然情况 7.2河工模型试验 7.3取水泵站的设计特点 1、适应主流游落摆动规律,选择“三点式”取水 2、合建式岸边取水泵站 7.4取水墩、自流管 7.5解决施工及运转中几个难点问题的措施 8.0高含沙水及其特性 8.1高含沙水的流变特性 流变特性,系指水体运动时剪切力与切变率的关系,清 水或含沙量较低的浑水,剪切力切变率服从牛顿内摩擦定律, 即 (8-1) y u 8.2 揭河底:揭河底是河床冲刷的突变过程。高含沙水流 将大片河床沉积

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