管道工程5-7章

1、第第5章章 取取水工程水工程 第第1节节 取水工程概论取水工程概论 水资源概述水资源概述 取水工程任务取水工程任务 给水水源给水水源 广义概念：广义概念：包括海洋、地下水、冰川、湖泊、包括海洋、地下水、冰川、湖泊、河川径流、土壤水、大气水在内的各种水体河川径流、土壤水、大气水在内的各种水体 狭义概念：狭义概念：广义范围内逐年可以得到恢复更新广义范围内逐年可以得到恢复更新的的淡水淡水 中国水资源和水环境中国水资源和水环境(一一)我国水资源情况：我国水资源情况： 总量总量2.81012m3，居世界第，居世界第6位，但人均水资源位，但人均水资源总量为总量为 2200m3，为全球人均水资源占有量的，为

2、全球人均水资源占有量的14，居居110位；预计到位；预计到2030年我国人均水资源将降到年我国人均水资源将降到 1760m3，接近国际上被认为，接近国际上被认为用水紧张国家用水紧张国家的人均水资的人均水资源源1700m3的标准。的标准。 全国全国666个城市中，缺水城市达个城市中，缺水城市达400多个，其中严多个，其中严重缺水的城市重缺水的城市114个，日缺水个，日缺水1600万万m3。中国水资源和水环境中国水资源和水环境(二二)中国水资源和水环境中国水资源和水环境(三三) 全国每年污水排放量近全国每年污水排放量近400亿亿m3，有，有80%左右左右未未经处理经处理直接排入水域，有环境监测的直

3、接排入水域，有环境监测的432条大小河流，条大小河流，80%受到不同程度的水体污染，受到不同程度的水体污染，90%以上城市水域以上城市水域污染严重，近污染严重，近50%的重点城镇的重点城镇水源地不符合饮水标水源地不符合饮水标准准。全国。全国2800多个湖泊，凡能接纳城镇污水的，大多个湖泊，凡能接纳城镇污水的，大多出现水体富营养化现象。多出现水体富营养化现象。我国缺水的三种原因：我国缺水的三种原因： 资源性资源性缺水缺水由于气候和地理位置等由于气候和地理位置等自然原因所导致；自然原因所导致； 污染性污染性缺水缺水水资源丰富但污染严重水资源丰富但污染严重而不能利用；而不能利用； 管理性管理性缺水缺

4、水由于不合理开发利用和由于不合理开发利用和水的浪费所造成。水的浪费所造成。 我国径流地带区划及降水、径流分区我国径流地带区划及降水、径流分区 水资源概述水资源概述 取水工程任务取水工程任务 给水水源给水水源取水工程任务取水工程任务 从合适的水源取水，并送到水厂或用户从合适的水源取水，并送到水厂或用户 给水水源研究内容：天然水体存在形式、运给水水源研究内容：天然水体存在形式、运动变化规律，水源的勘察、规划、调节治理动变化规律，水源的勘察、规划、调节治理以及卫生防护；以及卫生防护； 取水构筑物研究内容：从各种水源取水的方取水构筑物研究内容：从各种水源取水的方法、取水构筑物的构造形式、设计计算、施法

5、、取水构筑物的构造形式、设计计算、施工方法以及运行管理；工方法以及运行管理； 水资源概述水资源概述 取水工程任务取水工程任务 给水水源给水水源给水水源给水水源 给水水源分类；给水水源分类； 地下水源的特点；地下水源的特点； 地表水源的特点；地表水源的特点； 给水水源的合理选择及合理利用；给水水源的合理选择及合理利用； 给水水源保护给水水源保护。给水水源分类：给水水源分类：给水水源给水水源地表水地表水地下水地下水江江河河水水湖湖泊泊水水水水库库水水海海 水水潜潜 水水自自流流水水泉泉水水地下水源与地表水源特点比较地下水源与地表水源特点比较防止水源水质污染措施：防止水源水质污染措施： 合理规划城市

6、居住区和工业区，应尽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量将容易造成污染的工厂布置在城市及水源地的源地的下游下游； 加强水源水质监督管理，制定污水加强水源水质监督管理，制定污水排排放标准放标准并切实贯彻实施；并切实贯彻实施； 进行水体污染调查研究，建立水体污进行水体污染调查研究，建立水体污染监测网。染监测网。地表水源卫生防护：地表水源卫生防护： 取水点周围半径取水点周围半径100m100m的水域内严禁捕捞、停靠的水域内严禁捕捞、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；设有明

7、显的范围标志和严禁事项的告示牌； 河流取水点上游河流取水点上游1000m1000m至下游至下游100m100m的水域内，不的水域内，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域及其沿岸列入防护范围防护范围。地下水源卫生防护：地下水源卫生防护： 取水构筑物的防护范围应根据水文地质条件、取水构筑物的防护范围应根据水文地质条件、取水构筑物形式和附近地区的卫生状况进行确定；取水构筑物形式和附近地区的卫生状况进行确定； 在单井或井群在单井或井群影响半径范围

8、影响半径范围内，不得使用工业内，不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用有持久性毒性或剧毒的废水或生活污水灌溉和施用有持久性毒性或剧毒的农药，不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺农药，不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水渠道，并不得从事破坏深层土层的活动。设污水渠道，并不得从事破坏深层土层的活动。第第2节节 地下水取水构筑物地下水取水构筑物地下水源概述和取水构筑物分类地下水源概述和取水构筑物分类 卵石层、砂层和石灰岩层等组织松散，具卵石层、砂层和石灰岩层等组织松散，具有众多相互连通的有众多相互连通的孔隙孔隙，透水性能较好，水能，透水性能较好，水能在其中流动的岩层叫在其中流动的岩层叫透水层

9、透水层，透水层又叫，透水层又叫含水含水层层。 粘土和花岗岩等结构紧密，透水性极差甚粘土和花岗岩等结构紧密，透水性极差甚至不透水的岩层叫至不透水的岩层叫不透水层不透水层，不透水层也称隔，不透水层也称隔水层。水层。地下水分类：地下水分类： 埋藏在地面下第一个隔水层上的地下水叫埋藏在地面下第一个隔水层上的地下水叫潜水潜水； 两个不透水层间的地下水叫两个不透水层间的地下水叫层间水层间水；具有自由；具有自由水面的层间水称水面的层间水称无压地下水无压地下水；承受有压力的层间水；承受有压力的层间水称称承压承压地下水；地下水； 在自身压力作用下从某一出口涌出的地下水叫在自身压力作用下从某一出口涌出的地下水叫泉

10、水泉水。地下水取水构筑物分类：地下水取水构筑物分类： 管井管井井管从地面打到含水层，抽取地下水井管从地面打到含水层，抽取地下水的井；的井； 大口井大口井由人工开挖或沉井法施工，设置井由人工开挖或沉井法施工，设置井筒，以截取浅层地下水的构筑物；筒，以截取浅层地下水的构筑物； 渗渠渗渠壁上开孔，以集取浅层地下水的水平壁上开孔，以集取浅层地下水的水平管渠；管渠； 泉室泉室集取泉水的构筑物。集取泉水的构筑物。 地下水取水构筑物的适用条件：地下水取水构筑物的适用条件：. .管井适用于含水层厚度大于管井适用于含水层厚度大于5 5米，其底板埋米，其底板埋藏深度大于藏深度大于1515米；米；. .大口井适用于

11、含水层厚度在大口井适用于含水层厚度在5 5米左右，其底米左右，其底板埋藏深度小于板埋藏深度小于1515米；米；. .渗渠仅适用于含水层厚度小于渗渠仅适用于含水层厚度小于5 5米，渠底埋米，渠底埋藏深度小于藏深度小于6 6米；米；. .泉室适用于有泉水露头，且覆盖层厚度小泉室适用于有泉水露头，且覆盖层厚度小于于5 5米。米。 管井管井 大口井、辐射井和复合井大口井、辐射井和复合井 渗渠渗渠管井构造管井构造(深井泵房深井泵房) 管井直径一般在管井直径一般在50501000mm1000mm，深度一般在，深度一般在200200米以内，通常由井室、井壁管、过滤器、沉淀管组米以内，通常由井室、井壁管、过滤

12、器、沉淀管组成。成。 井室：井室：用以安装各种设备，采光、采暖、通风，用以安装各种设备，采光、采暖、通风，防水；防水； 井壁管：井壁管：加固井壁，隔离水质不良或水头较低加固井壁，隔离水质不良或水头较低的含水层；的含水层； 过滤器：过滤器：集水，保持填砾与含水层的稳定，防集水，保持填砾与含水层的稳定，防止漏砂及堵塞；止漏砂及堵塞； 沉淀管：沉淀管：沉淀进入管井的砂粒沉淀进入管井的砂粒管井构造、施工和管理管井构造、施工和管理井室结构：井室结构： 深井泵房深井泵房泵体和扬水管安装在管井内，泵泵体和扬水管安装在管井内，泵座和电动机安装在井室内；座和电动机安装在井室内； 深井潜水泵房深井潜水泵房水泵和电

13、动机安装在管井内，水泵和电动机安装在管井内，控制设备安装在井室内；控制设备安装在井室内； 卧式泵房卧式泵房水泵和电动机安装在井室内；水泵和电动机安装在井室内； 地面式地面式便于维护管理，防水、防潮、通风、便于维护管理，防水、防潮、通风、采光条件好；采光条件好； 地下式地下式便于总体规划，噪声小，防冻条件便于总体规划，噪声小，防冻条件好。好。管井构造管井构造-井室井室 井室的作用：井室的作用： 安装各种设备；安装各种设备； 保持井口免受污染，井口应高于地面保持井口免受污染，井口应高于地面0.3-0.5米，并用粘米，并用粘土或水泥等不透水材料封闭，封闭深度不小于土或水泥等不透水材料封闭，封闭深度不

14、小于3米；米； 维护检修的场所；维护检修的场所； 井室应具备采光、采暖、通风、防水和防潮的功能；井室应具备采光、采暖、通风、防水和防潮的功能； 常见的井室结构：深井潜水泵房、深井泵房、卧式常见的井室结构：深井潜水泵房、深井泵房、卧式泵房以及其他形式的井室。泵房以及其他形式的井室。管井构造管井构造井壁管、过滤器井壁管、过滤器(1) 井壁管的作用：井壁管的作用： 加固井壁；加固井壁； 隔离水质不良的或水头较低的含水层；隔离水质不良的或水头较低的含水层； 井壁管的要求：井壁管的要求： 应具有足够的强度，能承受地层和人工填充物的侧应具有足够的强度，能承受地层和人工填充物的侧压力；压力； 尽可能不弯曲，

15、内壁光滑、圆整以利于安装抽水设尽可能不弯曲，内壁光滑、圆整以利于安装抽水设备和井的清洗和维修；备和井的清洗和维修； 一般采用钢管、铸铁管、钢筋混泥土管、塑料管等；一般采用钢管、铸铁管、钢筋混泥土管、塑料管等； 井壁管的构造和施工方法井壁管的构造和施工方法 分段钻进和一次钻进分段钻进和一次钻进管井构造管井构造井壁管、过滤器井壁管、过滤器(2)管井构造管井构造井壁管、过滤器井壁管、过滤器(3) 过滤器的作用：过滤器的作用： 安装于含水层中，用于集水和保持填砾和含安装于含水层中，用于集水和保持填砾和含水层的稳定。是管井最重要的组成部分。水层的稳定。是管井最重要的组成部分。 过滤器的要求：过滤器的要求

16、： 应有足够的强度和抗蚀性；应有足够的强度和抗蚀性； 具有良好的透水性且能够保持人工填砾和含具有良好的透水性且能够保持人工填砾和含水层的渗透稳定性。水层的渗透稳定性。管井构造管井构造井壁管、过滤器井壁管、过滤器(4) 过滤器的类型：过滤器的类型： 钢筋骨架过滤器；钢筋骨架过滤器； 圆孔圆孔 、条孔过滤器；、条孔过滤器； 缠丝过滤器；缠丝过滤器； 包网过滤器；包网过滤器； 填砾过滤器；填砾过滤器；填砾过滤器：填砾过滤器：在各类过滤器的外围填符合一定级在各类过滤器的外围填符合一定级配的砾石构成。配的砾石构成。填砾粒径与含水层粒径比：填砾粒径与含水层粒径比：865050dD填砾层厚度可采用填砾层厚度

17、可采用7575150mm150mm；高度应超过过滤；高度应超过过滤器顶部器顶部8 810m10m。管井构造管井构造沉淀管沉淀管 沉淀管的作用：沉淀管的作用： 沉淀进入井内的细小砂粒和地下水中析出的沉淀进入井内的细小砂粒和地下水中析出的沉淀物沉淀物 沉淀管长度一般为沉淀管长度一般为2-10米，当井深小于米，当井深小于20米时沉淀管长度采用米时沉淀管长度采用2米，当井深大于米，当井深大于90米时采用米时采用10米。米。管井施工步骤管井施工步骤钻凿井孔钻凿井孔管井验收管井验收粘土封闭粘土封闭冲孔换浆冲孔换浆物探测井物探测井井管安装井管安装围填砾料围填砾料抽水试验抽水试验洗洗 井井管井施工管井施工(1

18、)管井施工管井施工(2) 钻凿井孔钻凿井孔 冲击钻进；冲击钻进； 回转钻进；回转钻进；泥浆池泥浆池泥浆泵泥浆泵钻杆钻杆钻头钻头钻盘钻盘挂钩挂钩胶管胶管泥浆池泥浆池泥浆泵泥浆泵钻杆钻杆钻头钻头钻盘钻盘挂钩挂钩胶管胶管反循环回转钻进反循环回转钻进一般回转钻进一般回转钻进管井施工管井施工(3) 井管安装井管安装 吊装下管；吊装下管； 浮板下管法；浮板下管法； 托盘下管法；托盘下管法；填砾和粘土封闭填砾和粘土封闭 填砾应以坚实、圆滑砾石为主，并应按设计要填砾应以坚实、圆滑砾石为主，并应按设计要求的粒径进行筛选。填砾过程要均匀、连续，避免求的粒径进行筛选。填砾过程要均匀、连续，避免堵塞。堵塞。 砾料填完

19、后、一定要计算所填砾料的总体积，砾料填完后、一定要计算所填砾料的总体积，一般情况下，围填砾料的总体积应等于或大于井管一般情况下，围填砾料的总体积应等于或大于井管与孔壁之间环形空间的体积。与孔壁之间环形空间的体积。 粘土封闭一般采用球粘土封闭一般采用球直径为直径为25mm的的粘土球，粘土球，围填过程同样要求均匀、连续，填至井口时，应进围填过程同样要求均匀、连续，填至井口时，应进行夯实。行夯实。管井施工管井施工(4)管井施工管井施工(5) 洗井的洗井的目的目的 消除井孔及周围含水层中的泥浆和井壁上的泥消除井孔及周围含水层中的泥浆和井壁上的泥浆壁；浆壁； 冲洗含水层中部分细小颗粒，使井周围含水层冲洗

20、含水层中部分细小颗粒，使井周围含水层形成天然反滤层；形成天然反滤层； 洗井洗井方法方法洗井方法有活塞洗井、压缩空气洗井、联合洗井洗井方法有活塞洗井、压缩空气洗井、联合洗井等；等；水泵洗井水泵洗井 安装实际使用的水泵抽水，使水位降深达到水泵所安装实际使用的水泵抽水，使水位降深达到水泵所能达到的最大值，从而达到洗井的目的。能达到的最大值，从而达到洗井的目的。 优点：简便，洗井和生产相结合，可不另设置优点：简便，洗井和生产相结合，可不另设置洗井没备；洗井没备； 缺点：水位降深有一定限度，地下水水力坡度缺点：水位降深有一定限度，地下水水力坡度较小，冲洗力较小，洗井时间长，当含水层含泥浆较小，冲洗力较小

21、，洗井时间长，当含水层含泥浆量较大、泥皮较厚时，可能造成洗井不彻底。量较大、泥皮较厚时，可能造成洗井不彻底。 适合于含水层本身水流适合于含水层本身水流较通畅、含泥浆量小、较通畅、含泥浆量小、泥皮薄而软的情况。泥皮薄而软的情况。 压缩空气洗井压缩空气洗井 将压缩空气以很高的速度呈涡旋形向井壁喷射，将压缩空气以很高的速度呈涡旋形向井壁喷射，借助水气混合的冲力破坏泥浆壁，压缩空气与水借助水气混合的冲力破坏泥浆壁，压缩空气与水汇合上升时，可以形成很大的水位降，使地下水汇合上升时，可以形成很大的水位降，使地下水形成很大的流速，增大对泥浆和泥皮的冲击力。形成很大的流速，增大对泥浆和泥皮的冲击力。 优点：效

22、率高、洗井比较彻底；优点：效率高、洗井比较彻底； 缺点缺点：洗井携走的砂粒较多，对砂层有一定：洗井携走的砂粒较多，对砂层有一定破坏作用，不适合砂粒较细的含水层。破坏作用，不适合砂粒较细的含水层。活塞洗井活塞洗井 是用安装在钻杆上活塞在井壁管内上下拉动，借助真是用安装在钻杆上活塞在井壁管内上下拉动，借助真空抽吸作用和压缩作用，在过滤器周围形成反复冲洗空抽吸作用和压缩作用，在过滤器周围形成反复冲洗的水流，以破坏泥浆壁，清除含水层中残留的泥浆颗的水流，以破坏泥浆壁，清除含水层中残留的泥浆颗粒。粒。 优点：洗井强度大，洗井彻底，洗井效果良好，优点：洗井强度大，洗井彻底，洗井效果良好，对本身颗粒细、台泥

23、质较多的含水层，能较彻底地清对本身颗粒细、台泥质较多的含水层，能较彻底地清除含水层中的泥质，明显增大山水量；除含水层中的泥质，明显增大山水量； 缺点：由于机械强度大，易破坏井管。缺点：由于机械强度大，易破坏井管。抽水试验抽水试验 目的：测定管井的出水量，了解出水量与水位目的：测定管井的出水量，了解出水量与水位降落的关系，为选择、安装抽水设备提供依据；取降落的关系，为选择、安装抽水设备提供依据；取样进行分析，评价管井水质。样进行分析，评价管井水质。 方法步骤：记录静水位，开启抽水设备，使抽方法步骤：记录静水位，开启抽水设备，使抽水量达到设计出水量，动水位稳定后记录水位降落水量达到设计出水量，动水

24、位稳定后记录水位降落值，绘制出水量与水位降落关系曲线。值，绘制出水量与水位降落关系曲线。 管井管井 大口井、辐射井和复合井大口井、辐射井和复合井 渗渠渗渠大口井大口井 大口井的形式和构造；大口井的形式和构造； 大口井的施工大口井的施工。大口井的形式与构造大口井的形式与构造(1) 大口井是广泛用于开采浅层地下水的取大口井是广泛用于开采浅层地下水的取水构筑物，井深一般在水构筑物，井深一般在15米以内；米以内； 井径较大，一般为井径较大，一般为5-8米，故名大口井；米，故名大口井； 完整式和非完整式大口井；完整式和非完整式大口井；大口井的形式与构造大口井的形式与构造(2) 大口井的特点大口井的特点

25、构造简单，取材容易，使用年限长，容积大构造简单，取材容易，使用年限长，容积大能兼起调节水量的作用；在中小城镇、铁路能兼起调节水量的作用；在中小城镇、铁路中、农村供水采用较多；中、农村供水采用较多； 大口井深度浅，对地下水位变化适应性差；大口井深度浅，对地下水位变化适应性差；井筒进水部分井口进水部分大口井的施工大口井的施工 大开槽法：大开槽法： 此法施工土方量大，施工排水费用高，只适此法施工土方量大，施工排水费用高，只适用于建造口径小用于建造口径小(4m)，深度浅，深度浅(9m)，或地，或地质条件不宜于采用沉井法施工的地方。质条件不宜于采用沉井法施工的地方。 沉井法：沉井法： 在井位处先开挖基坑

26、，在基坑上浇注带有刃在井位处先开挖基坑，在基坑上浇注带有刃脚的井筒，待达到一定强度后，即在井筒内脚的井筒，待达到一定强度后，即在井筒内取土，使井筒靠自重切土下沉。取土，使井筒靠自重切土下沉。 分排水下沉和不排水下沉。分排水下沉和不排水下沉。大口井设计要点大口井设计要点 1)1)大口井应选在地下水补给丰富、含水层透水性大口井应选在地下水补给丰富、含水层透水性且好、埋藏浅的地段。且好、埋藏浅的地段。 2)2)适当增加井径可增加水井出水量，在出水量不适当增加井径可增加水井出水量，在出水量不变条件下，可减小水位降落值，降低取水的电耗；变条件下，可减小水位降落值，降低取水的电耗；还能降低进水流速，延长大

27、口井的使用期。还能降低进水流速，延长大口井的使用期。 3)3)计算井的出水量和确定水泵安装高度时，均应计算井的出水量和确定水泵安装高度时，均应以枯水期最低设计水位为准，抽水试验也应在枯水以枯水期最低设计水位为准，抽水试验也应在枯水期进行。期进行。 4)4)布置在岸边或河漫滩的大口井，应该考虑含水布置在岸边或河漫滩的大口井，应该考虑含水层堵塞引起出水量的降低。层堵塞引起出水量的降低。辐射井辐射井 辐射井的形式；辐射井的形式； 由集水井与辐射管组合而成；由集水井与辐射管组合而成； 有井底与辐射管同时进水和单纯辐射管进水有井底与辐射管同时进水和单纯辐射管进水两种；两种； 单纯辐射管进水适用于含水层薄

28、单纯辐射管进水适用于含水层薄(5 m)，由，由于井底封闭，便于辐射管施工和维修；于井底封闭，便于辐射管施工和维修；辐射井的构造辐射井的构造 集水井：钢筋混凝土井筒，沉井施工方集水井：钢筋混凝土井筒，沉井施工方法；法； 辐射管：辐射管： 可分为单层和多层；可分为单层和多层； 辐射管直径一般为辐射管直径一般为75-100 mm，长度在，长度在30 m以内，厚壁钢管，顶管施工；以内，厚壁钢管，顶管施工；辐射管的施工辐射管的施工(1) 水射顶进法：利用喷射水枪高速冲射含水层；水射顶进法：利用喷射水枪高速冲射含水层； 兰尼顶进施工法兰尼顶进施工法可以形成稳定的透水性良好的可以形成稳定的透水性良好的天然反

29、滤层。天然反滤层。 套管顶进施工法套管顶进施工法辐射管的施工辐射管的施工(2)第第3节节 地表水取水构筑物地表水取水构筑物 江河特征与取水构筑物的关系江河特征与取水构筑物的关系 江河取水构筑物位置的选择江河取水构筑物位置的选择 江河固定式取水构筑物江河固定式取水构筑物 江河移动式取水构筑物江河移动式取水构筑物 湖泊和水库取水构筑物湖泊和水库取水构筑物 山区浅水河流取水构筑物山区浅水河流取水构筑物 海水取水构筑物海水取水构筑物江河特征与取水构筑物的关系江河特征与取水构筑物的关系(1) 江河的径流特征江河的径流特征 泥沙运动与河床演变对取水构筑物的影泥沙运动与河床演变对取水构筑物的影响响 泥沙运动

30、的推移质和悬移质；泥沙运动的推移质和悬移质； 推移质占推移质占5-10%，对河床演变起重要作用；，对河床演变起重要作用；悬移质占悬移质占90-95%； 推移质和悬移质在不同水力条件推移质和悬移质在不同水力条件 下可相互下可相互转化；转化；江河特征与取水构筑物的关系江河特征与取水构筑物的关系(2)江河特征与取水构筑物的关系江河特征与取水构筑物的关系(3) 河床的演变：冲刷或淤积河床的演变：冲刷或淤积 影响河床演变的主要因素：影响河床演变的主要因素：江河取水构筑物位置的选择江河取水构筑物位置的选择(1) 设在水质较好的地点；设在水质较好的地点；江河取水构筑物位置的选择江河取水构筑物位置的选择(2)

31、 具有稳定河床和河岸，靠近主流，有足具有稳定河床和河岸，靠近主流，有足够水深；够水深；江河取水构筑物位置的选择江河取水构筑物位置的选择(3) 具有良好的地质、地形及施工条件；具有良好的地质、地形及施工条件；江河取水构筑物位置的选择江河取水构筑物位置的选择(4) 靠近主要用水区；靠近主要用水区； 注意河流上的人工构筑物或天然障碍物；注意河流上的人工构筑物或天然障碍物； 取水构筑物一般设在桥前取水构筑物一般设在桥前0.5-1.0 km或桥后或桥后1.0 km以外的地方。以外的地方。 取水构筑物若与丁坝同岸，则应设在丁坝上取水构筑物若与丁坝同岸，则应设在丁坝上游与坝前浅滩起点相距不小于游与坝前浅滩起

32、点相距不小于150-200 m；取水构筑物也可设在丁坝对岸取水构筑物也可设在丁坝对岸 。江河取水构筑物位置的选择江河取水构筑物位置的选择(5) 避免冰凌的影响；避免冰凌的影响； 应与河流的综合利用相适应；应与河流的综合利用相适应；江河固定式取水构筑物江河固定式取水构筑物 固定式取水构筑物的特点：固定式取水构筑物的特点： 取水可行，维护管理方便，适用范围广；取水可行，维护管理方便，适用范围广； 但投资大，施工期长；但投资大，施工期长； 固定式取水构筑物的形式：固定式取水构筑物的形式： 岸边式取水构筑物；岸边式取水构筑物； 河床式取水构筑物；河床式取水构筑物；岸边式取水构筑物岸边式取水构筑物(1)

33、 适用条件：适用条件： 江河岸边较徒，主流近岸，岸边有足够水深，江河岸边较徒，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，水位变化幅度不大的水质和地质条件较好，水位变化幅度不大的情况。情况。 基本形式：基本形式： 合建式；合建式； 分建式；分建式；岸边式取水构筑物岸边式取水构筑物(2) 合建式岸边取水构筑物合建式岸边取水构筑物岸边式取水构筑物岸边式取水构筑物(3) 分建式岸边取水构筑物分建式岸边取水构筑物河床式取水构筑物河床式取水构筑物(1) 适用条件：适用条件： 适用于河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流适用于河床稳定，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，而河离岸较远，岸边

34、水深不够或水质不好，而河中又具有足够水深和较好水质时。中又具有足够水深和较好水质时。 河床式取水构筑物的基本形式：河床式取水构筑物的基本形式： 自流管取水；自流管取水； 虹吸管取水；虹吸管取水； 水泵直接吸水；水泵直接吸水； 桥墩式取水；桥墩式取水；河床式取水构筑物河床式取水构筑物(2) 自流管取水自流管取水河床式取水构筑物河床式取水构筑物(3) 虹吸管取水虹吸管取水河床式取水构筑物河床式取水构筑物(4) 水泵直接吸水水泵直接吸水 桥墩式取水桥墩式取水 只宜在大河，含沙量高，取水量大，岸坡平只宜在大河，含沙量高，取水量大，岸坡平缓，岸边无建泵房条件的情况下使用。缓，岸边无建泵房条件的情况下使用

35、。河床式取水构筑物河床式取水构筑物(6) 取水头部主要形式：取水头部主要形式： 喇叭管；喇叭管； 蘑菇形；蘑菇形； 鱼形罩；鱼形罩； 箱式；箱式； 桥墩式；桥墩式；河床式取水构筑物河床式取水构筑物(7) 进水管进水管 进水管数量不应少于两条；进水管数量不应少于两条； 设计流速不小于设计流速不小于0.6 m/s，流速也不宜过大，流速也不宜过大，造成水头损失太大。当一条进水管检修时，造成水头损失太大。当一条进水管检修时，进水管允许流速达到进水管允许流速达到1.5-2.0 m/s； 虹吸高度不大于虹吸高度不大于4-6 m； 进水管可采用顺冲和反冲两种方式进行冲洗；进水管可采用顺冲和反冲两种方式进行冲

36、洗；斗槽式取水构筑物斗槽式取水构筑物 分顺流式、逆流式和双流式分顺流式、逆流式和双流式江河移动式取水构筑物江河移动式取水构筑物 浮船式取水构筑物；浮船式取水构筑物； 缆车式取水构筑物；缆车式取水构筑物；浮船式取水构筑物浮船式取水构筑物(1) 1. 适用条件适用条件 河流水位变化幅度在河流水位变化幅度在1035m，水位变化速度不大于水位变化速度不大于1.5m；坡岸角一般宜大于；坡岸角一般宜大于45。 2. 囤船布置囤船布置 船体的长宽比一般在船体的长宽比一般在3：1左左右，吃水深宜在右，吃水深宜在0.61.0m之间，干舷应采用之间，干舷应采用0.61.2m,船体深以船体深以1.21.5m为宜，船

37、宽一般为宜，船宽一般以以8m左右为宜，甲板长度一般不小于左右为宜，甲板长度一般不小于23m。 3. 交通要求交通要求 便桥两端应留有便桥两端应留有0.40.6m长长的调节距离。走道高程一般高出最高洪水位的调节距离。走道高程一般高出最高洪水位0.51.0m.浮船式取水构筑物浮船式取水构筑物(2) 浮船取水位置的选择浮船取水位置的选择浮船式取水构筑物浮船式取水构筑物(3) 联络管阶梯式联接：联络管阶梯式联接：浮船式取水构筑物浮船式取水构筑物(4) 联络管摇臂式联接联络管摇臂式联接缆车式取水构筑物缆车式取水构筑物(1) 组成：泵车、坡道或斜桥、输水管和牵组成：泵车、坡道或斜桥、输水管和牵引设备引设备

38、 适用条件：适用条件：缆车式取水构筑物缆车式取水构筑物(2) 位置选择：位置选择：第第6 6章章 城市输配城市输配水管网水管网水源 取水 输水输水 净水 输水输水 配水 用户 取水工程： 从水源取水 给水处理： 按用户要求进行水处理 （取水构筑物、泵站）（取水构筑物、泵站） （水厂）（水厂） 输配水： 向用户供水 （输水管、管网、泵（输水管、管网、泵站、调节构筑物等）站、调节构筑物等）对输水和配水系统的总对输水和配水系统的总要求要求是，供是，供给用户所需的水量，保证配水管网给用户所需的水量，保证配水管网足够的水压，保证不间断给水。足够的水压，保证不间断给水。输水和配水系统输水和配水系统管网布置

39、形式管网布置形式管网定线管网定线输水管渠定线输水管渠定线1 12 23 3第第1 1节节 管网和输水管渠布置管网和输水管渠布置一、给水管网的一、给水管网的布置要求布置要求按照城市规划平面图布置管网，布置时应考按照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统虑给水系统分期建设分期建设的可能，并留有充分的的可能，并留有充分的发展发展余地余地；管网布置必须保证供水安全管网布置必须保证供水安全可靠可靠，当局部管，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小；网发生事故时，断水范围应减到最小；管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够管线遍布在整个给水区内，保证用户有足够的的水量水量和和水压水压；力求以力求以最

40、短距离最短距离敷设管线，以降低管网造价敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。和供水能量费用。从水厂泵站或水塔从水厂泵站或水塔到用户的管线布置成到用户的管线布置成树枝状树枝状管线连接成管线连接成环状环状1 1、树状网：适用于小城市和小型工矿企业、树状网：适用于小城市和小型工矿企业呈树枝状呈树枝状供水可靠性差供水可靠性差：管网中任一管段损坏时，在该管段：管网中任一管段损坏时，在该管段以后的所以管段会断水以后的所以管段会断水末端水量很小，末端水量很小，水质容易变坏水质容易变坏：水流缓慢，甚至停：水流缓慢，甚至停滞不流动，滞不流动，因此水质容易变坏，有出现浑水和红水因此水质容易变坏，有出现浑水和红水

41、的可能。的可能。有水锤作用产生的危害有水锤作用产生的危害：管线损坏：管线损坏 水锤：在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起水锤：在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。造价低造价低 2 2、环状网、环状网呈环状呈环状供水可靠性好供水可靠性好：任一管段损坏时，关闭阀门：任一管段损坏时，关闭阀门使该管段和其余管段隔开进行检修，从另外使该管段和其余管段隔开进行检修，从另外管线供应用户，断水的地区可以缩小管线供应用户，断水的地区可以缩小减轻水锤作用产生的危害减轻水锤作用产生的危害造价高造价高 给水管网的布置既要求安全供水

42、，又要贯彻节约的给水管网的布置既要求安全供水，又要贯彻节约的原则。安全供水和节约投资之间难免会产生矛盾。原则。安全供水和节约投资之间难免会产生矛盾。 因为要因为要安全供水安全供水必须采用必须采用环状网环状网，而，而节约投资节约投资最好最好采用采用树状网树状网。只有既考虑供水的安全，又尽量以最。只有既考虑供水的安全，又尽量以最短的线路敷设管道，方能使矛盾得到解决。短的线路敷设管道，方能使矛盾得到解决。 所以，在管网布置时，应考虑：所以，在管网布置时，应考虑：1 1、分期建设的可能分期建设的可能 即先按近期规划采用树状网，然后随着用水量的增即先按近期规划采用树状网，然后随着用水量的增长，再逐步增设

43、管线构成环状网。长，再逐步增设管线构成环状网。2 2、结合方式结合方式 实际上，现有城市的配水管网多数是环状网和实际上，现有城市的配水管网多数是环状网和树状网的结合，即树状网的结合，即在城市中心地区，布置成环状网在城市中心地区，布置成环状网在市郊或城市的次要地区，以树状网的形式向在市郊或城市的次要地区，以树状网的形式向四周延伸四周延伸3 3、供水可靠性要求较高的工矿企业，必须采用、供水可靠性要求较高的工矿企业，必须采用环状网，并用树状网或双管输水到个别较远的环状网，并用树状网或双管输水到个别较远的车间。车间。一、城市管网一、城市管网1 1、定义、定义城市给水管网定线城市给水管网定线是指在地形平

44、面图上确定管线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。的走向和位置。2 2、管线种类、管线种类干管干管输水至城市各用水地区，同时也为沿线用户供水。输水至城市各用水地区，同时也为沿线用户供水。管径较大，均在管径较大，均在100mm100mm以上，大城市中则在以上，大城市中则在200mm200mm以上。以上。二级泵站水塔干管连接管干管分配管分配管分配管（或称配水管）（或称配水管） 敷设在每一街道或工厂车间的路边，从干管取水供给敷设在每一街道或工厂车间的路边，从干管取水供给用户和消火栓。用户和消火栓。 管径较小，常由消防流量来确定管径（防止火灾时分管径较小，常由消防流量来确定管径（防止火灾时分配管中

45、的水头损失过大），最小管径为配管中的水头损失过大），最小管径为100mm100mm。 小城市小城市7575100mm100mm；中等城市；中等城市100100150mm150mm；大城市；大城市150150200mm200mm。接户管接户管（或称进户管）（或称进户管） 从分配管接到用户去的管线，其管径视用户用水的多从分配管接到用户去的管线，其管径视用户用水的多少决定。少决定。 一般设一条，重要建筑设两条，从不同方向引入。一般设一条，重要建筑设两条，从不同方向引入。连接管连接管：干管之间的连接管。：干管之间的连接管。 作用：局部管线损坏时，可以通过它重新分配流量，作用：局部管线损坏时，可以通过它

46、重新分配流量，从而缩小断水范围，较可靠地保证供水。从而缩小断水范围，较可靠地保证供水。 注意注意：定线时一股只限于管网的：定线时一股只限于管网的干管干管以及干管之间以及干管之间的的连接管连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。户的进水管。城市平面布置城市平面布置供水区的地形供水区的地形水源和调节水池的位置水源和调节水池的位置街区和用户（特别是大用户）的分布街区和用户（特别是大用户）的分布河流、铁路、桥梁等的位置等河流、铁路、桥梁等的位置等干管方向干管方向：定线：定线时，干管延伸方时，干管延伸方向应和二泵站输向应和二泵站输水到水池、水塔、水到水池

47、、水塔、大用户的水流方大用户的水流方向一致向一致干管、连接管间距干管、连接管间距：循水流方向，以最循水流方向，以最短的距离布置一条短的距离布置一条或数条干管。干管或数条干管。干管的间距，可根据街的间距，可根据街区情况，采用区情况，采用500500800m800m。连接。连接管的间距可根据街管的间距可根据街区的大小考虑在区的大小考虑在8008001000m1000m左右。左右。干管一般按干管一般按城市规划道路定线城市规划道路定线，但尽量避免，但尽量避免在高级路面或重要道路下通过，以减小今后在高级路面或重要道路下通过，以减小今后检修时的困难。管线在道路下的平面位置和检修时的困难。管线在道路下的平面

48、位置和标高，应符合城市或厂区地下管线综合设计标高，应符合城市或厂区地下管线综合设计的要求，给水管线和建筑物、铁路以及其它的要求，给水管线和建筑物、铁路以及其它管道的水平净距，均应参照有关规定。管道的水平净距，均应参照有关规定。1 1、布置特点、布置特点（1 1）生产和生活用水）生产和生活用水合用合用一个一个管网管网 企业对生产和生活用水的水质、水压要求企业对生产和生活用水的水质、水压要求一样一样分建分建两个两个管网管网 企业对生产和生活用水的水质、水压要求企业对生产和生活用水的水质、水压要求不一样不一样，比如对工业用水用水量大，水质要求低比如对工业用水用水量大，水质要求低（2 2）同一企业内的

49、生产用水）同一企业内的生产用水 分别布置管网，形成分质、分压的管网系统（各车分别布置管网，形成分质、分压的管网系统（各车间对水质、水压要求不一样）。间对水质、水压要求不一样）。（3 3）消防用水）消防用水 不单独设管网，由生活或生产给水管网供应。不单独设管网，由生活或生产给水管网供应。（1 1）生活用水管网）生活用水管网不供应消防用水时，可为不供应消防用水时，可为树状网树状网，分别供应给生产，分别供应给生产车间、仓库、辅助设施等处的生活用水车间、仓库、辅助设施等处的生活用水生活和消防合并的管网，应为生活和消防合并的管网，应为环状网环状网（2 2）生产用水管网）生产用水管网 按照生产工艺对给水可

50、靠性的要求，采用树状网、按照生产工艺对给水可靠性的要求，采用树状网、环状网或两者相结合的形式环状网或两者相结合的形式不能断水的企业，生产用水管网必须是环状网，到不能断水的企业，生产用水管网必须是环状网，到个别距离较远的车间可用双条输水管代替环状网个别距离较远的车间可用双条输水管代替环状网大多数情况下，生产用水管网是环状网、两条输水大多数情况下，生产用水管网是环状网、两条输水管、树状网的结合管、树状网的结合布置形式布置形式（3 3）两点说明两点说明定线和计算时定线和计算时全部管线全部管线加以考虑加以考虑因为车间的用水量一般较大，生产用水管因为车间的用水量一般较大，生产用水管网很难分出是干管和分配

51、管。网很难分出是干管和分配管。管线定线比城市管网简单管线定线比城市管网简单因为厂区车间位置明确，用水比较集中，因为厂区车间位置明确，用水比较集中，易于做到以最短的管线到达用水量大的车易于做到以最短的管线到达用水量大的车间的要求。间的要求。一、定义一、定义 输水管渠输水管渠：将原水送到水厂：将原水送到水厂（原水输水管）（原水输水管）或水或水厂到相距较远管网厂到相距较远管网（清水输水管）（清水输水管）的管渠。的管渠。 输水管渠定线：选择和确定输水管渠线路的走向输水管渠定线：选择和确定输水管渠线路的走向和具体位置。和具体位置。二、特点二、特点（1 1）距离长）距离长 （2 2）障碍物多，地形、地质复

52、杂）障碍物多，地形、地质复杂（3 3）易损坏，维修困难）易损坏，维修困难 （4 4）一旦出现故障，易引起供水中断）一旦出现故障，易引起供水中断 与与城市建设规划城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，相结合，尽量缩短线路长度，少占农田，便于管渠施工和运行维护，保证安少占农田，便于管渠施工和运行维护，保证安全供水。全供水。 应选择应选择最佳的地形和地质条件最佳的地形和地质条件，尽量沿现有的，尽量沿现有的道路定线，以便施工和检修。道路定线，以便施工和检修。 减少与减少与铁路、公路和河流的交叉铁路、公路和河流的交叉，管线避免穿，管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没越滑坡、岩层、沼泽、高地

53、下水位和河水淹没与冲刷地区，以降低造价和便于管理。与冲刷地区，以降低造价和便于管理。输水管渠的条数输水管渠的条数主要根据输水量、事故时须保证的主要根据输水量、事故时须保证的用水量、输水管渠长度、当地有无其他水源和用水用水量、输水管渠长度、当地有无其他水源和用水量增长情况而定。供水不许间断时，输水管渠一般量增长情况而定。供水不许间断时，输水管渠一般不宜少于两条不宜少于两条。为避免为避免输水管渠局部损坏输水管渠局部损坏时，输水量降低过多，可时，输水量降低过多，可在平行的在平行的2 2条或条或3 3条输水管渠之间条输水管渠之间设置连接管设置连接管，并装，并装置必要的阀门，以缩小事故检修时的断水范围。

54、置必要的阀门，以缩小事故检修时的断水范围。在输水管的最高处，设在输水管的最高处，设排气阀排气阀，以便及时排除管内，以便及时排除管内空气，或在输水管防空时引入空气。输水管低处设空气，或在输水管防空时引入空气。输水管低处设泄水阀。泄水阀。第二节 管段流量计算(1)(1)用水流量分配用水流量分配 为进行给水管网的细部设计，必须将总流为进行给水管网的细部设计，必须将总流量分配到系统中去，也就是量分配到系统中去，也就是将最高日用水将最高日用水流量分配到每条管段和各个节点上去流量分配到每条管段和各个节点上去。流量分配计算集中流量集中流量：从一个点取得用水，用水量较大的用户。：从一个点取得用水，用水量较大的

55、用户。分散流量分散流量：沿线众多小用户用水，情况复杂。：沿线众多小用户用水，情况复杂。节点设计流量分配计算配水支管配水干管Q2Q1Q3Q4q1q2qqqqq34576图 14-1 干管配水情况集中流量：qni 各集中用水户的集中流量，各集中用水户的集中流量，L/s；Qdi各集中用水户最高日用水量，各集中用水户最高日用水量，m3/d；Khi时变化系数。时变化系数。)/(4 .86sLQKqdihini 根据实际管网流量变化情况设计管网非常复杂，加以简化。提出比流量比流量，沿线流量沿线流量，节点流量节点流量的概念。长度长度比流量比流量：为简化计算而将除去大用户集中为简化计算而将除去大用户集中流量以

56、外的用水量均匀地分配在全部流量以外的用水量均匀地分配在全部有效干管有效干管长长度度上，由此计算出的单位长度干管承担的供水量上，由此计算出的单位长度干管承担的供水量。长度比流量：长度比流量：lqQqs不配水：计算长度为零的一半单侧配水：取管道实长双侧配水：取管道实长。，配水干管计算总长度；流量的总和，管网中大用水户集中；量，管网总最高时设计流式中mlslqslQmsllqQqs / / / 则每一计算管段则每一计算管段沿线流量沿线流量记作记作q ql l为：为：。该管段的计算长度，式中m )/( lsllqqsl公园公园街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊街坊（2）面积比

57、流量 假定沿线流量均匀分布在整个供水面积上。管线单位面积上的配水流量，称为面积比流量。积总和，需沿线配水的供水面式22 / mAmslAqQqis则每一计算管段则每一计算管段沿线流量沿线流量为：为：。积，该管段负担的供水面式中2m A )/( iiSAslAqq每一管段所负担的供水面积可按分角线法和对角每一管段所负担的供水面积可按分角线法和对角线法划分。线法划分。45132注意：注意：面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管面积比流量考虑了沿线供水面积（人数）多少对管线配水的影响，计算结果更接近实际配水情况，线配水的影响，计算结果更接近实际配水情况，但计算较麻烦。当供水区域的干管分布比较均

58、但计算较麻烦。当供水区域的干管分布比较均匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较匀时，二者相差很小。这时，用长度比流量较好。好。将沿线流量一分为二，分别加在管段两端的节点上将沿线流量一分为二，分别加在管段两端的节点上；集中流量可以直接加在所处的节点上；集中流量可以直接加在所处的节点上；供水泵站或水塔的供水流量也应从节点处进入管网系统供水泵站或水塔的供水流量也应从节点处进入管网系统0.5ilqq节点流量：节点流量：从沿线流量计算得出的并且假设从沿线流量计算得出的并且假设是在节点集中流出的流量。是在节点集中流出的流量。例：所示管网，给水区的范围如虚线所示，比流例：所示管网，给水区的范围如虚线所示，

59、比流量为量为qs，求各节点的流量。，求各节点的流量。因管段8-9单侧供水，求节点流量时，将管段配水长度按一半计算。解解: 以节点以节点3、5、8、9为例，节点流量如下：为例，节点流量如下：例：例： 某城镇给水环状网布置如图所示，全城最高日某城镇给水环状网布置如图所示，全城最高日最高时总用水量最高时总用水量315m3/h，其中包括工厂用水量，其中包括工厂用水量50m3/h，管段，管段68和和89均只在单侧有用户。计算均只在单侧有用户。计算最高日最高时单位管长比流量、沿线流量和节点流最高日最高时单位管长比流量、沿线流量和节点流量。量。14295水厂7863工厂8806407105405206205

60、20560580920890解：解： 工厂的集中流量作为在其附近的节点工厂的集中流量作为在其附近的节点4配出。管段配出。管段68和和89均只在单侧有用户。各管段配水长度如表均只在单侧有用户。各管段配水长度如表所示。所示。 全部配水干管总计算长度为全部配水干管总计算长度为6690m，该管网最高日最，该管网最高日最高时的总用水量为：高时的总用水量为： Q-q=(315-50) 1000/3600=73.6(L/s) 管长比流量管长比流量qs为：为： Qs=73.6/6690=0.011(L/s.m)某城镇管网各管段最高日最高时沿线流量某城镇管网最高日最高时各节点流量1427.5495水厂7863工