《取水工程》PPT课件.ppt

4 取 水 工 程,取水工程是水资源利用与保护的重要组成分。下面将就水源特征、取水点的布置原则、取水构筑物的类型给予讨论。,&1 地表水资源供水特征与水源选择&2 地表水取水工程&3 地下水水源地选择&4 地下水取水构筑物的类型,4.1 地表水资源供水特征与水源选择 4.1.1 地表水源的供水特征,地表水作为供水水源，其特点主要表现为：（1）水量大，总溶解固体含量较低，硬度一般较小，适合于作为大型企业大量用水的供水水源；（2）时空分布不均，受季节影响大；（3）保护能力差，容易受污染；（4）泥沙和悬浮物含量较高，常需净化处理后才能使用；（5）取水条件及取水构筑物一般比较复杂。,4.1 地表水资源供水特征与水源选择 4.1.2 水源地选择原则,（1）水源选择前，必须进行水源的勘察必须先对水源进行详细勘察和可靠性综合评价。应确定可利用的水资源量，避免与工农业用水及环境用水发生矛盾；兴建水库作为水源时，应对水库韵汇水面积进行勘察，确定水库的蓄水量。,（2）水源的选用应通过技术经济比较后综合考虑确定 水源选择必须在对各种水源进行全面分析研究，掌握其基本特征的基础上，综合考虑各方面因素，并经过技术经济比较后确定。作为生活饮用水的水源应符合生活饮用水卫生标准中关于水源的若干规定；国民经济各部门的其他用水，应满足其工艺要求。确定水源时，要统一规划，合理分配，综合利用。,4.1 地表水资源供水特征与水源选择4.1.2 水源地选择原则,（3）用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应根据城市规模和工业大用水户的重要性选定，一般可采用9097。（4）地下水与地表水联合使用（5）确定水源、取水地点和取水量等，应取得水资源管理机构以及卫生防疫等有关部门的书面同意。对于水源卫生防护应积极取得环保等有关部门的支持配合。,4.1 地表水资源供水特征与水源选择 4.1.2 水源地选择原则,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,1取水河段的径流特征2河流的泥沙运动及河床演变3 河床与岸坡的岩性和稳定性4河流的冰冻情况5 河道中水工构筑物及天然障碍物 取水河段的径流特征值（水位、流量、流速等）是确定取水构筑物设置位置、构筑物型式及结构尺寸的主要依据。,取水河段的径流特征 取水河段的径流特征值包括：（1）河流历年的最小流量和最低水位；（2）河流历年的最大流量和最高水位；（3）河流历年的月平均流量、月平均水位以及年平均流量和年平均水位；（4）河流历年春秋两季流冰期的最大、最小流量和最高、最低水位；（5）其他情况下，如潮汐、形成冰坝冰塞时的最高水位及相应流量；（6）上述相应情况下河流的最大、最小和平均水流速度及其在河流中的分布情况。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.1.2 河流的泥沙运动及河床演变 为了取得较好的水质，防止泥沙、漂浮物等对取水构筑物及管道形成危害，必须了解取水河段泥沙运动状态和分布规律。取水构筑物的设置与河床演变有着密切的关系，如果不了解河床演变的规律及河床变迁的趋势，往往会造成取水口和渠道的严重淤积，或河道变迁造成取水脱流，甚至导致取水工程报废。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.1.2 河流的泥沙运动及河床演变（1）泥沙运动 河流泥沙是指在河流中运动的以及组成河床的泥沙，所有在河流中运动及静止的粗细泥沙、大小石砾都称为河流泥沙。根据泥沙在水中的运动状态，可将泥沙分为床沙、推移质及悬移质三类。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.1.2 河流的泥沙运动及河床演变（2）水流运动 河流中水流的运动包括纵向水流运动和环流运动。纵向水流运动：水流在重力作用下不断向下游流动；环流运动：由于受到惯性离心力、机械摩擦力等作用，产生的各种各样的环流运动。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.1.2 河流的泥沙运动及河床演变（3）河床演变河床演变一般表现为：纵向变形 在纵的方向上（主流运行方向上）由于输沙不平衡发生冲刷或淤积而引起的河床沿纵深方向的变化称为纵向变形。横向变形 横向变形是河床在与主流向垂直的方向上的变化，表现为河岸的冲刷或淤积，使河床平面位置发生摆动。单向变形 单向变形是指在长时间内河床缓慢地朝一个方向冲刷或淤积，不出现冲淤交错。如黄河下游多年来一直不断淤积，抬高成为“悬河”。往复变形 往复变形是指河道周期性往复发展的演变现象。例如，洪水期河床冲刷，枯期河淤积，冲、淤交替进行。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.1.2 河流的泥沙运动及河床演变4）河段类型 顺直型河段 顺直型河段在平面上基本保持顺直或略有弯曲的河段。弯曲型河段 河段河道蜿蜒曲折，由一系列弯曲段和直段连接而成。游荡型河段 游荡型的河段内汊道众多，洲滩星罗棋布，水流散乱。汊道型河段 在较大的河流中常常有汊道型河段。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.1.3 河床与岸坡的岩性和稳定性 河床与岸坡稳定性对取水构筑物的位置选择有重要的影响。坚硬的岩石河床不易被冲刷，不稳定的河段，一方面河流水力冲刷会引起河岸崩塌，导致取水构筑物倾覆和沿岸滑坡，另一方面，还可能出现河道淤塞、堵塞取水口等现象。取水构筑物的位置应选在河岸稳定、岩石露头、未风化的基岩上或地质条件较好的河床处。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.1.4 河流的冰冻情况 为正确考虑取水工程设施情况，研究冰冻过程对河流正常情况的影响，需了解下列冰情资料：每年冬季流冰期出现和延续的时间，水内冰、底冰的组成、大小、粘结性、上浮速度及其在河流中的分布，流冰期气温及河水温度变化情况；每年河流的封冻时间、封冻情况、冰层厚度及其在河段上的分布情况；每年春季流冰期出现和延续的时间，流冰在河流中的分布运动情况，最大 冰块面积、厚度及运动情况；其他特殊冰情。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.1.5 河道中水工构筑物及天然障碍物 在选择取水口位置时，应避开水工构筑物和天然障碍物的影响范围，否则应采取必要的措施。,4.2 地表水取水工程4.2.1 影响地表水取水的主要因素,4.2.2.1 地表水取水位置的选择（1）取水点应设在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的地段不同类型河段适宜的取水位置如下：顺直河段 取水点应选在主流靠近岸边、河床稳定、水深较大、流速较快的地段，通常也就是河流较窄处。弯曲河段 凹岸泥沙不易淤积，水质较好，较好的取水地段。,4.2 地表水取水工程4.2.2 地表水取水位置的选择,4.2.2.1 地表水取水位置的选择（1）取水点应设在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的地段 游荡型河段 结合河床、地形、地质特点，将取水口布置在主流线密集的河段上。有边滩、沙洲的河段 一般应将取水点设在上游距沙洲500m以远处。有支流汇入的顺直河段 取水口应离开支流入口处上下游有足够的距离，一般取水口多设在汇入口干流的上游河段上。,4.2 地表水取水工程4.2.2 地表水取水位置的选择,4.2.2.1 地表水取水位置的选择（2）取水点应尽量设在水质较好的地段 供生活用水的取水构筑物应设在城市和工业企业的上游，距离污水排放口上游100m以远，并应建立卫生防护地带。取水点应避开河流中的回流区和死水区，以减少水中泥沙、漂浮物进入和堵塞取水口。在沿海地区受潮汐影响的河流上设置取水构筑物时，应考虑到海水对河水水质的影响。,4.2 地表水取水工程4.2.2 地表水取水位置的选择,4.2.2.1 地表水取水位置的选择（3）取水点应设在具有稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件的地段，并有较好的地形及施工条件（4）取水点应尽量靠近主要用水区（5）取水点应避开人工构筑物和天然障碍物的影响,4.2 地表水取水工程4.2.2 地表水取水位置的选择,4.2.2.1 地表水取水位置的选择（6）取水点应尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影响（7）取水点的位置应与河流的综合利用相适应，不妨碍航运和排洪，并符合河 道、湖泊、水库整治规划的要求；（8）供生活饮用水的地表水取水构筑物的位置，应位于城镇和工业企业上游的 清洁河段。,4.2 地表水取水工程4.2.2 地表水取水位置的选择,4.2.4.1 地表水取水构筑物的分类 地表水取水构筑物的型式应适应特定的河流水文、地形及地质条件，同时应考虑到取水构筑物的施工条件和技术要求。地表水取水构筑物按构造型式可分为固定式取水构筑物、活动式取水构筑物。,4.2 地表水取水工程4.2.4 地表水取水构筑物分类,相对于活动式取水构筑物而言，在河流水资源开发利用中，习惯上把不经过筑坝拦蓄河水、而在岸边或河床上直接修建的固定的取水设施称为固定式取水构筑物。固定式取水构筑物是各种类型的地表水取水构筑物中应用广泛的一种。优点：取水安全可靠、维修管理方便、适应范围较广主要缺点：当河水水位变化较大时，构筑物的高度需相应地增加，因而工程投资较高，水下工程量较大，施工期长，扩建困难。固定式取水构筑物按取水点的位置和特点，可分为岸边式、河床式及斗槽式。,4.2 地表水取水工程4.2.5 固定式取水构筑物,4.2.5.1 固定式取水构筑物的基本型式固定式取水构筑物包括取水设施和泵房两部分，取水设施将河流中的水引入吸水间，泵房作为给水系统的一级提升泵房，通过水泵将水提升进入输水管线，送至给水处理厂或用户。,4.2 地表水取水工程4.2.5 固定式取水构筑物,4.2.5.1 固定式取水构筑物的基本型式1固定式取水构筑物的基本类型（1）岸边式取水构筑物 取水设施和泵房都建在岸边，直接从岸边取水的固定式取水构筑物。岸边式取水构筑物由集水井和泵房两部分组成。,4.2 地表水取水工程4.2.5 固定式取水构筑物,4.2.5.1 固定式取水构筑物的基本型式3河床式取水构筑物的型式 与岸边式取水构筑物一样，河床式取水构筑物的集水井和泵房可以合建，也可以分建。,4.2 地表水取水工程4.2.5 固定式取水构筑物,高位进水孔,优点：（1）靠重力自流，工作可靠，（2）比单用自流管进水安全、可靠，可分层取水缺点：敷设自流管土方量大,适用条件：河滩宽、河岸高、自流管埋深大或河岸为坚硬岩石及管道需穿越防洪堤。优点：（1）大大减少水下施工量和土石方量，（2）工期缩短，节约投资缺点（1）虹吸管必需做主严密、不漏气（2）需真空管路系统（3）启动时间长运行不方便,适用条件：（1）取水量小、河中漂浮物少、水位变幅不大优点：（1）泵房埋深小不设集水井，施工简单造价低。缺点：施工质量高、不能漏气泥沙粒径大时磨损水泵快漂浮物易堵塞取水头部和水泵,适用条件：（1）取水量大、岸坡较缓、岸边不易建泵房、河道含沙量高，水位变幅大，河床地质条件较好。、水位变幅不大缺点：基础埋设较深，施工复杂，造价高，维护管理不便，影响航运。,适用条件：（1）水位变幅大于10m，骤涨骤落，水流速大。优点：泵房面积小，对集水防渗、抗浮低电动机等通风及防潮条件好运行管理方便。缺点：水泵检修时需要吊装全部泵管、拆卸工作量大。,适用条件：（1）岸地基较稳定，水位变幅大于洪水历时短，长期为枯水期，含沙量少，。优点：泵房深度浅，土石方量小，构筑物所受浮力小，结构简单造价低缺点：通风和采光条件差，噪声大，操作管理、检修和运输不便、防渗要求高，洪水其格栅难以起吊、冲洗。,当修建固定式取水构筑物有困难时，可采用活动式取水构筑物。例如，在水流不稳定，河势复杂的河流上取水，修建固定式取水构筑物往往需要进行耗资巨大的河道整治工程，对于中小型水厂建设常带来困难。修建固定式取水口水下工程量大，施工困难，投资较高，而当地施工条件及资金不允许等都可以采用活动式取水构筑物。,4.2 地表水取水工程4.2.6 活动式取水构筑物,4.2.6.1 缆车式取水构筑物,4.2 地表水取水工程4.2.6 活动式取水构筑物,4.2.4.2 浮船式取水构筑物 浮船式取水构筑物由浮船、锚固设备、连络管及输水斜管等部分组成。,4.2 地表水取水工程4.2.6 活动式取水构筑物,4.2.4.2 浮船式取水构筑物1适用条件 河流水位变幅在1040m或更大，水位变化速度不大于2mh，取水点有足够的水深，河道水流平稳、流速和风浪较小、停泊条件好，河床较稳定、岸坡有适当的倾角(2060度)。优点：浮船式取水构筑物的特点是无水下工程、投资省、上马快，有较高的适应性，缺点：船体受风浪影响大，操作管理不便，安全性差。,4.2 地表水取水工程4.2.6 活动式取水构筑物,4.3 地下水水源地选择,地下水水源地的选择，对于大中型集中供水，关键是确定取水地段的位置与范围；对于小型分散供水，则是确定水井的井位。它关系到建设投资，也关系到是否能保证水源地长期的经济和安全运转，以及避免产生各种不良的环境地质问题。,4.3 地下水水源地选择集中式供水水源地的选择,选择时，既要充分考虑能否满足长期持续稳定开采的需水要求，也要考虑它的地质环境和利用条件。,1水源地的水文地质条件(1)首选条件:取水地段含水层的富水性。(2)其次:补给条件,4.3 地下水水源地选择集中式供水水源地的选择,2水源地的地质环境(1)新建水源地应远离原有的取水点或排水点，减少相互干扰。(2)为保证地下水的水质，水源地应选在远离城市或工矿排污区的上游；(3)远离已污染(或天然水质不良)的地表水体或含水层的地段；,4.3 地下水水源地选择集中式供水水源地的选择,2水源地的地质环境(4)避开易于使水井淤塞、涌砂或水质长期混浊的沉砂层和岩溶充填带；(5)在滨海地区，应考虑海水入侵对水质的不良影响，为减少垂向污水入渗的可能性，最好选在含水层上部有稳定隔水层分布的地段。(6)此外，水源地应选在不易引发地面沉降、塌陷、地裂等有害地质作用的地段。,4.3 地下水水源地选择集中式供水水源地的选择,3水源地的经济、安全性和扩建前景(1)在满足水量、水质要求的前提下，为节省建设投资，水源地应靠近用户、少占耕地；(2)为降低取水成本，应选在地下水浅埋或自流地段；(3)河谷水源地要考虑水井的淹没问题；(4)人工开挖的大口井取水工程，要考虑井壁的稳固性。(5)当有多个水源地方案可供比较时，未来扩大开采的前景条件，也是必须考虑的因素之一。,4.3 地下水水源地选择集中式供水水源地的选择,(1)以上集中式供水水源地的选择原则(2)但在基岩山区，由于地下水分布极不均匀，水井布置主要取决于强含水裂隙带及强岩溶发育带的分布位置；(3)此外，布井地段的地下水水位埋深及上游有无较大的汇水补给面积，也是必须考虑的条件。,4.3 地下水水源地选择小型分散式水源地的选择,4.4地下水取水构筑物的类型和适用条件,类型:管井、大口井、辐射井、复合井和水平渗渠,各种类型取水构筑物的适用条件:（1）管井用于开采深层地下水，井深一般在300m以内，最深可达1000m以上；（2）大口井广泛用于取集含水层厚度20m以内的浅层地下水。（3）辐射井用于汲取含水层厚度较薄的浅层地下水，它比大口井效率高，但施工难度大。（4）复合井常常用于同时集取上部孔隙潜水和下部厚层基岩高水位的承压水。在一些需水量不大的小城镇和不连续供水的铁路给水站中被较多地应用。（5）渗渠主要用于地下水埋深小于2m的浅层地下水，或集取季节性河流河床下的地下水，在我国东北、西北地区应用较多。,4.4地下水取水构筑物的类型和适用条件,大口井的构造（大口井因其井径大而得名）适用条件：开采浅层地下水优点：进水断面大，构造简单、取材容易、使用年限长及容积大能兼起调蓄水量作用缺点：受到施工困难和基建费用高等条件的限制。,4.4地下水取水构筑物的类型和适用条件大口井,大口井的构造我国大口井的直径一般为48m，井深一般在12m以内，很少超过20m。大口井大多采用不完整井形式，虽然施工条件较困难，但可以从井筒和底同时进水，以扩大进水面积，而当井筒进水孔被堵后，仍可保证一定的进水量。,4.4地下水取水构筑物的类型和适用条件大口井,4.4地下水取水构筑物的类型和适用条件复 合 井,组成：非完整式大口井、井底下设管井过滤器组成。由大口井和管井组成的分层或分段取水系统。适用范围：复合井适用于地下水较高、厚度较大的含水层。,4.4地下水取水构筑物的类型和适用条件辐 射 井,什么是辐射井？由大口径的集水井与若干沿井壁向外呈辐射状铺设的集水管(辐射管)组合而成。适用条件：一般不能用大口井开采的、厚度较薄的含水层，以及不能用渗渠开采的厚度薄、埋深度大的含水层，均可用辐射井开采。辐射井对开发位于咸水上部的淡水透镜体也比其他取水构筑物更为适宜。优点：辐射井还具有管理集中、占地省、便于卫生防护等优点。缺点：辐射井的施工难度较高，施工质量和施工技术水平直接影响出水量的大小。,4.4地下水取水构筑物的类型和适用条件渗 渠,渗渠的优点：1）既可截取浅层地下水，也可集取河床地下水或地表渗水。2）渗渠水经过地层的渗滤作用，悬浮物和细菌含量少，硬度和矿化度低，3）渗渠可以满足北方山区季节性河段全年取水的要求。缺点：施工条件复杂、造价高、易淤塞，常有早期报废的现象，应用受到限制。,