水资源和取水工程

1、给水排水工程,刘 奇, 博士, 副研究员 生命与环境科学学院 2014年9月,Email: 手机Hangzhou Normal University,内 容,一、水资源 二、取水工程,Hangzhou Normal University,一、水资源,Hangzhou Normal University,1、水资源的含义 广义：地球上所有的水。 狭义：目前的社会条件下可被人类直接开发利用的水。,技术上可行，经济上合理，不影响地球生态,水质达到一定的标准,一、水资源,Hangzhou Normal University,自然界的水必须满足三个前提时才被称为水资源 1、可使

2、用性 2、可获得性 3、天然性,一、水资源,Hangzhou Normal University,地球上水的分布,一、水资源,Hangzhou Normal University,淡水量,一、水资源,Hangzhou Normal University,一、水资源,Hangzhou Normal University,一、水资源,Hangzhou Normal University,我国的淡水资源,一、水资源,Hangzhou Normal University,我国的淡水资源,一、水资源,Hangzhou Normal University,我国水资源紧缺的社会因素,1、人口的增加和城市化用

3、水标准的提高使水资源供需矛盾越来越突出。 2、我国农用耕地需水量很大，农用水量十分紧缺。 3、我国工业用水量增长极快，但是用水效率很差。 4、地表水已有明显减缩。 5、地下水过量开采，水位降低。 6、水污染严重。 7、用水方式落后，水资源浪费惊人。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,1.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。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,2.给水水源分类： 给水水源可分为地表水和地下水：(掌握) 地下水：潜水（无压地下水），自流水（承压地下水）和泉水。

4、地表水：江河、湖泊、水库、山区浅水河流和海水。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,3.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。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,1、具备良好的水质条件。

5、是否满足生活饮用水卫生标准（GB 5749）和地面水环境质量标准（GB3838） 2、应具有充足的水量。 3、选用水源时，应充分考虑各个行业用水水质和水量需求。 4、取水水源地应具有良好的卫生条件，并靠近净水构筑物和主用水区。,4.取水水源的选择原则：,二、取水工程,Hangzhou Normal University,5.地下水源概述,1）、水在地下岩石中的存在形式： 气态水、结合水 重力水和毛细管水,固态水。,可用作水源,二、取水工程,Hangzhou Normal University,地下水垂直分布图,二、取水工程,Hangzhou Normal University,a.上层滞水;b

6、.潜水;c.承压水 1.隔水层;2.透水层;3.饱水部分;4.潜水位;5.承压水测压水位;6.泉（上升泉）;7.水井，实线表示井壁不透水,二、取水工程,Hangzhou Normal University,地下岩层的构造 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、取水工程,Hangzhou Normal University,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

7、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。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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。(掌握) 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

8、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。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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。,二、取水工程,H

9、angzhou Normal University,2.大口井 1）适用于含水层厚度5-15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； 5）比较适合中小城镇、铁路及农村的地下水取水构筑物.,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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。渗渠一般由水平集水管、集水井、检查井和泵站组成。,二、取水工程,Hang

10、zhou Normal University,地表水取水构筑物,1、江河水水源特征与取水构筑物的关系 2、江河取水构筑物位置的选择 3、江河固定式取水构筑物 4、江河移动式取水构筑物 5、湖泊和水库取水构筑物 6、山溪浅水河流取水构筑物 7、海水取水构筑物,二、取水工程,Hangzhou Normal University,江河水水源特征 1.江河的径流特征 江河的水位、流量、流速等是江河径流的重要特征。 2.泥沙运动 江河中的泥沙的运动状态分为推移质泥沙和悬移质泥沙。 推移质泥沙：在水流的作用下，沿河底滚动、滑动或跳跃前进的泥沙。 悬移质泥沙：悬浮在水中，随水流前进的泥沙。 3.河床演变 河

11、床演变是指由于冲刷或淤积导致河床纵横剖面上的形态变化。它是水流与河床作用的结果，河床影响水流条件，水流促进河床的变化。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,江河取水构筑物的类型有固定式取水构筑物、移动式取水构筑物和山溪浅水河流取水构筑物。,江河取水构筑物的类型(掌握),二、取水工程,Hangzhou Normal University,江河取水构筑物位置的选择,基本要求： 1.设在水质较好的地点； 2.靠近主流，有足够的水深，有稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件； 3.尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、支流和咸潮等影响； 4.靠近主要用水地区； 5.不妨碍航运和

12、排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求； 6.注意避开河流上的人工构筑物或天然障碍物。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,江河固定式取水构筑物,江河固定式取水构筑物主要分为岸边式和河床式两种，另外还有斗槽式。 一、岸边式取水构筑物 直接从江河岸边取水的构筑物，称为岸边式取水构筑物。适用于大、中、小型取水量。宜建在江河岸边较陡、主流近岸、低水位时仍有足够的水深，水质和地质条件较好，水位变化幅度不大的情况，但水下施工工程量较大，且须在枯水期或冰冻期施工完毕。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,1.基本型式 按进水间与泵房的关系

13、分成合建式和分建式。 1）合建式岸边取水构筑物 进水间与泵房合建在一起。优点是：取水量大、供水安全性高、布置紧凑、占地面积小、水泵吸水管路短、运行管理方便。缺点是：土建结构复杂，施工较困难。设备安装及施工要求高。适用于岸边地质条件较好且有足够水深的地段。由进水间与泵房的基础的标高的不同，布置形式有阶梯式布置和非阶梯式布置。,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。,Hangzhou Normal University,二、取水工程

14、,Hangzhou Normal University,河床式取水构筑物,直接从江河岸边取水，设置取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。 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。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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。,二、取水工程,Hangz

15、hou Normal University,岸边式：适用于河岸较陡、岸边有一定的取水深度、水位变化幅度不大、水质及地质条件较好时。 河床式：适用于岸坡平缓、主流离岸较远、岸边缺乏必要的取水深度或水质不好的情况。 斗槽式：适用于河流缺水量大或泥沙量大、冰凌严重的情况。,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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筑物。可分为浮船式取水构筑物和缆车式取水构筑物。 1、浮船式取水构筑物 2、缆车式取水构筑物,二、取水工程,Hangzhou Normal University,适应于水位变化

16、幅度较大,二、取水工程,Hangzhou Normal University,适应于水位变化幅度较大,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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,二、取水工程,Hangzhou Normal University,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种。 低坝式取水构筑物是在河流上修筑低坝来抬高水位和拦截足够的水量。适用于推移质不多的山区潜水河流。又可分为固定式低坝取水和活动式低坝取水。 底栏栅