取水工程课件

1、取水工程第一篇 取水工程 第一章 取水工程概述第二章 地下水取水构筑物第三章 地表水取水构筑物 取水工程第一章 取水工程概述 第一节 水资源概述及取水工程任务 第二节 给水水源取水工程第一节 水资源概述及取水工程任务一、水资源概念及我国水资源概况 1.水资源概念 1）广义概念：海洋、地下水、冰川、湖泊、土壤水、河川径流、大气水等自然界存在的各种水体。 2）狭义概念：指上述广义水资源范围内可以得到恢复更新的那一部分淡水。 3）工程概念：指上述狭义水资源范围内可以得到恢复更新的淡水资源中，在一定的技术条件下，可以为人们所用 的那一部分水及少量被用于冷却的海水。 2.我国水资源概况 1）人均淡水资源

2、贫乏：人均占有量不到世界人均占有量的四分之一。 2）水资源时空分布不均匀：东南多，西北少年；年内差别大。 3）水源污染相当严重：90以上城市水源受到污染。取水工程 二、取水工程任务 从水源取水，并送至水厂或用户。包括给水水源的选择和取水构筑物的建设两个方面取水工程 第二节 给水水源一、给水水源分类及其特点 1.给水水源分类： 给水水源可分为地表水和地下水： 地下水：潜水（无压地下水），自流水（承压地下水）和泉水。 地表水：江河、湖泊、水库、山区浅水河流和海水。 2.给水水源的特点： 地下水：水质清澈、变幅不大，相对地表水不易被污染；矿化度和硬度较大；取水构筑物构造简单，处理设施简单，费用低，便

3、于靠近用户设置及卫生防护，同时便于维护及运行管理。 地表水：水质具有季节性，河水浊度高，汛期含砂量大，色度高，有机物和细菌的含量高且易被污染；水温随季节变化幅度较大；矿化度和硬度较地下水小；取水构筑物构造复杂，处理设施占地大，费用高，维护管理较地下水复杂。 取水工程二、给水水源选择及水源的合理利用 1.给水水源选择的一般原则 1）水源水量充沛可靠，便于防护； 2）原水水质符合要求； 3）符合要求的地下水，应优先作为饮用水水源； 4）与农业、水利综合利用； 5）取水、输水、净水设施安全经济和维护方便； 6）具有施工条件。 2.水源的合理利用 1）工业用水宜采用地表水水源，饮用水宜采用地下水水源；

4、 2）利用经处理后的污水灌溉农田； 3）提高工业用水重复利用率； 4）利用海水作为某些工业的给水水源； 5）人工回灌地下水以保持开采量与补充量平衡； 6）采用“蓄淡避咸”的措施充分利用潮汐河流洪水期的水资源。 取水工程三、给水水源的保护 1.保护给水水源的一般措施 1）配合有关部门制定水资源开发利用规划； 2）加强水资源利用管理； 3）进行流域内的水土保持工作； 4）防止水源水质污染。 2.给水水源卫生防护 1）地表水水源卫生防护 2）地下水水源卫生防护 取水工程第二章 地下水取水构筑物 第一节 地下水源概述 第二节 地下水取水构筑物的类型及适用条件取水工程第一节 地下水源概述一、地下岩层的构

5、造 透水层（含水层）：卵石层、砂层和石灰岩等透水性较好的土层和岩层。 不透水层（隔水层）：黏土和花岗岩等透水性差甚至不透水的土层和岩层。 地层由透水层和不透水层彼此相间构成。二、地下水的种类 潜水：埋藏在地面下第一个隔水层上的水叫潜水，主要靠雨水和河流等地表水下渗补给。 自流水：两个不透水层间的水叫层间水；若层间水有压力，则为承压含水层，打井时，若承压含水层中的水喷出地面，叫自流水。 泉水：在适当的地形下，在某一出口处涌出的地下水叫泉水。取水工程三、地下径流 地下水在松散岩层中的流动称为地下径流。形成地下径流需具备岩层透水性和水位差两个条件。 地下径流的 流速取决于地层渗透系数和水位差的大小，

6、地下径流的流速可分为稳定流和非稳定流、平面流和空间流、层流、紊流和混合流等多种状况。取水工程第二节 地下水取水构筑物的类型及适用条件一、地下水取水构筑物的类型 地下水取水构筑物的型式有管井、大口井、渗渠、辐射井、复合井等。其中最基本的型式为管井、大口井和渗渠。 1.管井 管井是井壁和含水层中进水部分均为管状结构的取水构筑物。管井一般由井室、井壁管、过滤器和沉淀管组成，可分为完整井和非完整井。 2.大口井 大口井是井径较大、垂直建造的地下水取水构筑物。大口井一般由井筒、有透水孔的井壁和井底反滤层组成，也可分为完整井和非完整井。 3.渗渠 渗渠是将集水管（渠）水平铺设在含水层中的取水构筑物。渗渠一

7、般由水平集水管、集水井、检查井和泵站组成。可分为完整井和非完整井。取水工程二、地下水取水构筑物的适用条件 1.管井 1）适用于含水层厚度大于5米，其底板埋藏深度大于15米； 2）在深井泵性能允许的状况下，不受地下水埋深限制； 3）适用于任何砂层、卵石层、砾石层、构造裂隙、溶岩裂隙等含水层，应用范围最为广泛。 2.大口井 1）适用于含水层厚度515米，地下水埋深在10米以内； 2）适用于任何砂、卵石、砾石层，但渗透系数最好大于20m/d； 3）含水层厚度大于10m时应做成非完整井，非完整井由井壁和井底同时进水，不易堵塞，应尽可能采用； 4）在水量丰富、含水层较深时，宜增加穿孔辐射管做成辐射井；

8、5）比较适合中小城镇、铁路及农村的地下水取水构筑物。 3.渗渠 1）适用于含水层厚度小于5m，地下水深度小于2m时，渠底埋深小于6m； 2）适用于中砂、粗砂、砾石或卵石层； 3）最适宜于开采河床渗透水。取水工程取水工程第三章 地表水取水构筑物 第一节 江河水水源特征与取水构筑物的关系 第二节 江河取水构筑物位置的选择 第三节 江河固定式取水构筑物 第四节 江河移动式取水构筑物 第五节 湖泊和水库取水构筑物 第六节 山溪浅水河流取水构筑物 第七节 海水取水构筑物取水工程地表水取水构筑物分类：分类： 按水源种类可分为河流、湖泊、水按水源种类可分为河流、湖泊、水库及海水取水构筑物；库及海水取水构筑物

9、； 按取水构筑物的构造形式可分为固按取水构筑物的构造形式可分为固定式定式( (岸边式、河床式、斗槽式岸边式、河床式、斗槽式) )和活动和活动式式( (浮船式、缆车式浮船式、缆车式) )两种，在山区河流两种，在山区河流上，有低坝式和低栏栅式取水构筑物。上，有低坝式和低栏栅式取水构筑物。取水工程1 河流特征与取水构筑物的关系 江河径流特征主要是指水位、流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。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设计取水构筑物时应收集的有关资料：资料： (1)(1)河段历年最高水位和最低水位、河段历年最高水位和最低水位、逐月平均水位和常年水位；逐月

10、平均水位和常年水位； (2)(2)河段历年最大流量和最小流量；河段历年最大流量和最小流量； (3)(3)河段取水点历年的最大流速、最河段取水点历年的最大流速、最小流速速、平均流速。小流速速、平均流速。取水工程 地表水取水构筑物的设计最高水地表水取水构筑物的设计最高水位，位，般按百年一遇般按百年一遇( (设计频率为设计频率为1 1) )确定。设计枯水位和设计枯水流量的确定。设计枯水位和设计枯水流量的设计频率，设计频率，应根据水源情况和供水重应根据水源情况和供水重要性选定。要性选定。当地表水作为城镇供水水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源时其设计枯水位和设计枯水流量的保证率，一

11、般可采用的保证率，一般可采用90909797；当地表水作为工业企业供水水源时，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其设计枯水流量的保证率应技行有关部门的规定选取。部门的规定选取。取水工程 江河中的泥沙，按运动状态可分为江河中的泥沙，按运动状态可分为推移质和悬移质两大类。推移质和悬移质两大类。 在水流的作用下，沿河床滚动、滑在水流的作用下，沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥沙、称为推移质动或跳跃前进的泥沙、称为推移质( (又称又称底沙底沙) )；这类泥沙一般粒径较粗，通常占；这类泥沙一般粒径较粗，通常占江河总合沙量的江河总合沙量的5 51010。 悬浮在水中，随水流前进的

12、泥沙，悬浮在水中，随水流前进的泥沙，称为悬移质称为悬移质( (也称悬沙也称悬沙) )。这类泥沙一般。这类泥沙一般颗粒较细。在冲积平原河流中约占总含颗粒较细。在冲积平原河流中约占总含沙量的沙量的90909595。取水工程 含沙量：单位体积河水内挟带泥沙含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，以的重量，以kg/mkg/m3 3表示。表示。 江河横断面上各点的水流脉动强度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，泥沙粒较粗；越靠近水面含沙量越小，泥沙粒

13、径较细；河心的含沙量高于两侧。径较细；河心的含沙量高于两侧。取水工程 河床演变：水流与河床相互作用，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。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挟沙能力：水流能够挟带泥沙的饱和数量。和数量。 水流条件改变时，挟沙能力也随之水流条件改变时，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，河床既不外刷，也不淤沙能力相适应，河床既不外刷，也不淤积，如果来沙量与本河段水流挟沙能力积，如果来沙量与本河段水

14、流挟沙能力不相适应，河床将发生冲刷或淤积。不相适应，河床将发生冲刷或淤积。取水工程 意义：江河取水构筑物位置的选择是意义：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、运行管理水的安全可靠性、投资、施工、运行管理以及河流的综合利用。以及河流的综合利用。 要求：深入现场调查研究，根据取水要求：深入现场调查研究，根据取水河段的水文、地形、地质、卫生等条件，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，从中选水位置方案，进行技术经

15、济比较，从中选择最优的方案。择最优的方案。2 江河取水构筑物位置的选择取水工程取水工程 2）分建式岸边取水构筑物 进水间与泵房分在两处建立的取水构筑物。优点是：土建结构简单，施工较容易。缺点是：操作管理不方便，吸水管管路较长，增加了水头损失，运行安全性不如合建式。适用于岸边地质条件较差的情况。2.岸边式取水构筑物的构造 岸边式取水构筑物主要有进水间和泵房组成，进水间由纵向隔墙分成进水室和吸水室，进水室外壁设置进水孔，在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物。在进水室与吸水室中的隔墙上设有平板式或旋转式格网，用以拦截水中较细小的漂浮物。取水工程二、河床式取水构筑物 直接从江河岸边取水，设置取

16、水头部的取水构筑物。 当河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流离岸较远，岸边水深不够或水质不好，而河中又具有足够的水深或较好水质时，适宜采用河床式取水构筑物。 1.基本型式 按照进水管形式的不同，分为自流管取水、虹吸管取水、水泵直接取水及桥墩式取水等取水方式。 2.河床式取水构筑物的构造 河床式取水构筑物是由取水头部、进水管、集水井和泵房组成。三、斗槽式取水构筑物 在岸边式或河床式取水构筑物之前设置“斗槽”进水，称为斗槽式取水构筑物。适宜在河流含沙量大，冰絮较严重，取水量较大，地形条件适合时采用。取水工程第四节 江河移动式取水构筑物 在水源水位变幅大，供水要求急和取水量不大时，可考虑采用移动式取水构

17、筑物。可分为浮船式取水构筑物和缆车式取水构筑物。一、浮船式取水构筑物 具有投资少、建设快、易于施工、有较大的适应性与灵活性、能经常取得含沙量较少的表层水等优点。缺点是操作管理麻烦，安全可靠性较差。二、缆车式取水构筑物 缆车式取水构筑物由泵车、坡道或斜桥、输水管和牵引设备等部分组成。其优点与浮船式取水构筑物基本相同，缆车移动壁浮船方便，受风浪影响小。但水下工程量和基建投资比浮船取水的大，宜在水位变幅较大，涨落速度不大，无冰凌和漂浮物较少的河流上采用。取水工程取水工程取水工程第五节 湖泊和水库取水构筑物 直接从湖泊、水库取水的构筑物，称为湖泊、水库取水构筑物。 湖泊、水库的补水主要来自与湖水、地下水及降雨，其水质、水位的变化与补给水的水质有关。 湖泊、水库取水的构筑物在位置的选择上同样要求取水安全可靠，水质良好。 湖泊、水库取水构筑物的类型有：隧洞式取水和引水明渠取水、分层取水的取水构筑物、自流管式取水构筑物取水工程第六节 山溪浅水河流取水构筑物 山溪河流水量、水位、水质的变化幅度大，；河床常为砂、卵石或岩石组成；北方某些河流冬季潜冰期较长。 根据其取水的特点主要有低坝式取水构筑物及底栏栅取水构筑物两