地表水取水构筑物ppt课件
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河床地质情况 疏松土质河床容易冲刷变形，坚硬岩石河床不易变形。
11
13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
河床变形
河床单向变形：指在长时间内，河床缓慢地不间断地冲刷 或淤积，不出现冲淤交错。
河床往复变形：指河道周期性往复发展的演变现象。 河床纵向变形：河床沿纵深方向的变化，表现为河床纵剖
第13章 地表水取水构筑物
1
概述
地表水取水构筑物的类型
按水源种类： 河流取水构筑物 湖泊取水构筑物 水库取水构筑物 海水取水构筑物
按取水构筑物的构造形式： 固定式取水构筑物：岸边式、河床式、斗槽式； 活动式取水构筑物：浮船式、缆车式。
在山区河流上，低坝式和低栏栅式取水构筑物。
河流横向变化是由横向输沙不平衡引起的。
造成横向输沙不平衡主要是由于环流，其中最常见的
是弯曲河段的横向环流。 水流绕过河道中的
各种沙滩或障碍物 时，也能形成环流。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
江河中泥沙、漂浮物及冰冻情况对取水构筑物的影响
泥沙，水草，冰块等堵塞取水口。 在设计取水构筑物时，必须了解江河的最高、最低和平均
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，泥沙粒径较细； 河心的含沙量高于两侧。
9
13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
河床演变
河床演变：水流与河床相互作用，使河床形态不断发生 变化的过程称河床演变。 水流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和数量。 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不相适应，河床将 发生冲刷或淤积。
含沙量，泥沙颗粒的组成及分布规律，漂浮物的种类、数 量和分布，以便采取有效的防沙防草措施。 一般河水中的漂浮物，如树枝、木块、水草、芦苇等以每 年汛期为最多。 我国北方大多数河流在冬季均有冰冻现象，特别是水内冰、 流冰和冰坝等，对取水的安全有很大影响。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
推移质运动
起动流速：在一定的水流作用下，静止的泥沙由静止状 态转变为运动状态这时的水流速度称为起动流速。
止动流速：当河水流速逐渐减小泥沙静止下来的数值称 为泥沙的止动流速。 泥沙的止动流速为起动流速0.71。
在用自流管或虹吸管取水时，为避免水中的泥沙在管中 沉积，设计流速应不低于不淤流速。 不同颗粒的不淤流速可以参照其相应颗粒的止动流 速。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
悬移质运动
悬移质在水中一方面受重力作用而下沉，另一方面受水流 垂直向上的紊动作用而上浮，两者共同作用使悬移质在水 中浮游前进。
单个沙粒的运动轨迹很不规则，时而接近水面，时而 接近河底。
含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，以kg/m3表示。 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：
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
影响河床演变的主要因素
河段的来水量 来水量大，河床冲刷；来水量小，河床淤积。
河段的来沙量、来沙组成 来沙量大、沙粒粗，河床淤积； 来沙量少、沙粒细，河床冲刷。
河段的水面比降 水面比降小，河床淤积；水面比降增大，河床冲刷。
这类泥沙一般粒径较粗，通常占江河总挟沙量的5%~10%。
悬移质
悬浮在水中，随水流前进的泥沙称为悬移质(也称悬沙)。 这类泥沙一般颗粒较细。在冲积平原河流中约占总挟沙量
的90%~95%。
两类泥沙既有区别又有联系。同一组成泥沙,在较缓水流作 用下,表现为推移质;在较强水流作用下,表现为悬移质。 7
5
13.1.1 江河的径流特征
设计水位和设计流量的推求
有实测资料时水位与流量的推求
当取水构筑物附近有实测水位和流量资料时，一般采用频率 分析法计算洪、枯水位或流量。
缺乏资料时水位与流量的推求
借助于有较长资料的水文站作为“参证站”，把选定为频率 计算的水文站作为“设计站”，建立两站的相关关系，从而 可以把设计站的资料系列延长。这种相关分析法，可以采用 相关图解法或相关计算。
无资料时水位与流量的推求
设计水位和设计流量可通过上游或下游的参证站间接推求。 目前常用的方法有：移用参证站的计算成果的水文比拟法和 地理插值法。
6
13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
泥沙运动
推移质
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(又称底沙)；
面上的冲淤变化。 纵向变形由水流纵向输沙不平衡所引起。 纵向输沙不平衡是由来沙量随时间变化和沿程变化， 河流比降和河谷宽度的沿线变化及拦河坝等的兴建所 造成。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 横向变形：河床在构与筑水流物垂直的的影方向响上，向两侧的变化，
表现为河岸的冲刷与淤积，使河床平面位置发生摆动。
2
13.1 江河特征与取水构筑物的关系
3
13.1.1 江河的径流特征
江河径流特征
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。
设计取水构筑物时应收集的有关资料
水位资料：河段历年最高水位和最低水位、逐月平均水 位和常年水位；
流量资料：河段历年最大流量和最小流量； 流速资料：河段取水点历年的最大流速、最小流速速、
平均流速。
4
13.1.1 江河的径流特征
确定设计水位和水量的原则
地表水取水构筑物的设计最高水位的设计频率，一般按百 年一遇(即1％)确定。
设计枯水位和设计枯水流量的保证率，应根据水源情况和 供水重要性选定。 当地表水作为城镇供水水源时，其设计枯水位和设计 枯水流量的保证率，一般可采用90％~97％。 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部门的规定选取。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
河床变形
河床单向变形：指在长时间内，河床缓慢地不间断地冲刷 或淤积，不出现冲淤交错。
河床往复变形：指河道周期性往复发展的演变现象。 河床纵向变形：河床沿纵深方向的变化，表现为河床纵剖
第13章 地表水取水构筑物
1
概述
地表水取水构筑物的类型
按水源种类： 河流取水构筑物 湖泊取水构筑物 水库取水构筑物 海水取水构筑物
按取水构筑物的构造形式： 固定式取水构筑物：岸边式、河床式、斗槽式； 活动式取水构筑物：浮船式、缆车式。
在山区河流上，低坝式和低栏栅式取水构筑物。
河流横向变化是由横向输沙不平衡引起的。
造成横向输沙不平衡主要是由于环流，其中最常见的
是弯曲河段的横向环流。 水流绕过河道中的
各种沙滩或障碍物 时，也能形成环流。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
江河中泥沙、漂浮物及冰冻情况对取水构筑物的影响
泥沙，水草，冰块等堵塞取水口。 在设计取水构筑物时，必须了解江河的最高、最低和平均
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，泥沙粒径较细； 河心的含沙量高于两侧。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
河床演变
河床演变：水流与河床相互作用，使河床形态不断发生 变化的过程称河床演变。 水流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和数量。 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不相适应，河床将 发生冲刷或淤积。
含沙量，泥沙颗粒的组成及分布规律，漂浮物的种类、数 量和分布，以便采取有效的防沙防草措施。 一般河水中的漂浮物，如树枝、木块、水草、芦苇等以每 年汛期为最多。 我国北方大多数河流在冬季均有冰冻现象，特别是水内冰、 流冰和冰坝等，对取水的安全有很大影响。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
推移质运动
起动流速：在一定的水流作用下，静止的泥沙由静止状 态转变为运动状态这时的水流速度称为起动流速。
止动流速：当河水流速逐渐减小泥沙静止下来的数值称 为泥沙的止动流速。 泥沙的止动流速为起动流速0.71。
在用自流管或虹吸管取水时，为避免水中的泥沙在管中 沉积，设计流速应不低于不淤流速。 不同颗粒的不淤流速可以参照其相应颗粒的止动流 速。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
悬移质运动
悬移质在水中一方面受重力作用而下沉，另一方面受水流 垂直向上的紊动作用而上浮，两者共同作用使悬移质在水 中浮游前进。
单个沙粒的运动轨迹很不规则，时而接近水面，时而 接近河底。
含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，以kg/m3表示。 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：
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
影响河床演变的主要因素
河段的来水量 来水量大，河床冲刷；来水量小，河床淤积。
河段的来沙量、来沙组成 来沙量大、沙粒粗，河床淤积； 来沙量少、沙粒细，河床冲刷。
河段的水面比降 水面比降小，河床淤积；水面比降增大，河床冲刷。
这类泥沙一般粒径较粗，通常占江河总挟沙量的5%~10%。
悬移质
悬浮在水中，随水流前进的泥沙称为悬移质(也称悬沙)。 这类泥沙一般颗粒较细。在冲积平原河流中约占总挟沙量
的90%~95%。
两类泥沙既有区别又有联系。同一组成泥沙,在较缓水流作 用下,表现为推移质;在较强水流作用下,表现为悬移质。 7
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13.1.1 江河的径流特征
设计水位和设计流量的推求
有实测资料时水位与流量的推求
当取水构筑物附近有实测水位和流量资料时，一般采用频率 分析法计算洪、枯水位或流量。
缺乏资料时水位与流量的推求
借助于有较长资料的水文站作为“参证站”，把选定为频率 计算的水文站作为“设计站”，建立两站的相关关系，从而 可以把设计站的资料系列延长。这种相关分析法，可以采用 相关图解法或相关计算。
无资料时水位与流量的推求
设计水位和设计流量可通过上游或下游的参证站间接推求。 目前常用的方法有：移用参证站的计算成果的水文比拟法和 地理插值法。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 构筑物的影响
泥沙运动
推移质
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(又称底沙)；
面上的冲淤变化。 纵向变形由水流纵向输沙不平衡所引起。 纵向输沙不平衡是由来沙量随时间变化和沿程变化， 河流比降和河谷宽度的沿线变化及拦河坝等的兴建所 造成。
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13.1.2 泥沙运动与河床演变对取水 横向变形：河床在构与筑水流物垂直的的影方向响上，向两侧的变化，
表现为河岸的冲刷与淤积，使河床平面位置发生摆动。
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13.1 江河特征与取水构筑物的关系
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13.1.1 江河的径流特征
江河径流特征
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。
设计取水构筑物时应收集的有关资料
水位资料：河段历年最高水位和最低水位、逐月平均水 位和常年水位；
流量资料：河段历年最大流量和最小流量； 流速资料：河段取水点历年的最大流速、最小流速速、
平均流速。
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13.1.1 江河的径流特征
确定设计水位和水量的原则
地表水取水构筑物的设计最高水位的设计频率，一般按百 年一遇(即1％)确定。
设计枯水位和设计枯水流量的保证率，应根据水源情况和 供水重要性选定。 当地表水作为城镇供水水源时，其设计枯水位和设计 枯水流量的保证率，一般可采用90％~97％。 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部门的规定选取。