取水工程第13章 地表水取水构筑物

江河中的泥沙，按运动状态可分为 推移质和悬移质两大类。 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)；这类泥沙一般粒径较粗，通常占 江河总合沙量的5％～10％。 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含 沙量的90％～95％。
河床纵向变形由水流纵向输沙不平 衡引起，而纵向输沙不平衡由来沙量随 时间变化和沿程变化、河流比降和河床 宽度沿程变化导致。
河床横向变形由水流横向输沙不平 衡引起，而横向输沙不平衡主要由环流 造成。
13.2 江河取水构筑物位置的选择 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 水的安全可靠性、投资、施工、运行管理 以及河流的综合利用。 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， 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 择最优的方案。
河床变形可分为单向变形和往复变形 两种。单向变形是指在长时间内，河床缓 慢地不间断地冲则或不间断地淤积，不出 现外淤交错。往复变形是指河道周期性往 复发展的演变现象。 河床变形也可分为纵向变形和横向变 形两种。纵向变形是河床沿纵深方向的变 化，表现为河床纵剖面上的冲淤变化。横 向变形是河床在与水流垂直的方向上，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。
影响河床演变的主要因素： 1)河段的来水量 来水量大，河床冲 刷，来水量小，河床淤积； 2)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； 3)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； 4)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。
(5)注意人工构筑物或天然障碍物 取水构筑物应避开桥前水流滞缓段 和桥后冲刷、落淤段，一般设在桥前 0.5～1.0km或桥后1.0km以外； 取水构筑物与丁坝同岸时，应设在 丁坝上游，与坝前浅滩起点相距一定距 离处，也可设在丁坝的对岸； 拦河坝上游流速减缓，泥沙易于淤 积，闸坝泄洪或排沙时，下游产生冲刷 泥沙增多，取水构筑物宜设在其影响范 围以外的地段。
第13章 地表水取水构筑物
分类： 按水源种类可分为河流、湖泊、水 库及海水取水构筑物； 按取水构筑物的构造形式可分为固 定式(岸边式、河床式、斗槽式)和活动 式(浮船式、缆车式)两种，在山区河流 上，有低坝式和低栏栅式取水构筑物。
13.1 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 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： (1)河段历年最高水位和最低水位、 逐月平均水位和常年水位； (2)河段历年最大流量和最小流量； (3)河段取水点历年的最大流速、最 小流速速、平均流速。
(3)具有良好的地质、地形及施工条
件 取水构筑物应设在地质构造稳定、 承载力高的地基上； 取水构筑物不宜设在有宽广河漫滩 的地方，以免进水管过长； 选择取水构筑物位置时，要尽量考 虑到施工条件，除要求交通运输方便， 有足够的施工场地外，还要尽量减少土 石方量和水下工程量，以节省投资，缩 短工期。
(4)靠近主要用水地区 取水构筑物位置选择应与工业布局 和城市规划相适应，全面考虑整个给水 系统的合理布置。 在保证取水安全的前提下，取水构 筑物应尽可能靠近主要用水地区，以缩 短输水管线的长度，减少输水管的投资 和输水电费。此外，输水管的敷设应尽 量减少穿过天然或人工障碍物。
(2)具有稳定河床和河岸，靠近主流， 有足够的水深 在弯曲河段上，取水构筑物位置宜 设在河流的凹岸；如果在凸岸的起点， 主流尚未偏离时，或在凸岸的起点或终 点；主流虽已偏离，但离岸不远有不淤 积的深槽时，仍可设置取水构筑物。 在顺直河段上，取水构筑物位置宜 设在河床稳定、深槽主流近岸处，通常 也就是河流较窄、流速较大，水较深的 地点，在取水构筑物处的水深一般要求 不小于2.5～3.Om。
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，一般来 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 径较细；河心的含沙量高于两侧。
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 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。
(7)应与河流的综合利用相适应 选择取水构筑物位置时，应结合河 流的综合利用，如航运、灌溉、排洪、 水力发电等，全面考虑，统筹安排。 在通航河流上设置取水构筑物时， 应不影响航船通行，必要时应按照航道 部门的要求设置航标；应注意了解河流 上下游近远期内拟建的各种水工构筑物 和整治规划对取水构筑物可能产生的影 响。
(1)设在水质较好地点 为避免污染，取水构筑物宜位于城 镇和工业企业上游的清洁河段，在污水 排放口的上游100～150m以上； 取水构筑物应避开河流中的回流区 和死水区，以减少进水中的泥沙和漂浮 物； 在沿海地区应考虑到咸潮的影响， 尽量避免吸入咸水； 污水灌溉农田、农作物施加杀虫剂 等都可能污染水源，也应予以注意。
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(6)避免冰凌的影响 在北方地区的河流上设置取水构筑物 时，应避免冰凌的影响。取水构筑物应设 在水内冰较少和不受流冰冲击的地点，而 不宜设在易于产生水内冰的急流、冰穴、 冰洞及支流出口的下游，尽量避免将取水 构筑物设在流冰易于堆积的浅滩、沙洲、 回流区和桥孔的上游附近。 在水内冰较多的河段，取水构筑物不 宜设在冰水混杂地段，而宜设在冰水分层 地段，以便从冰层下取水。
地表水取水构筑物的设计最高水 位，—般按百年一遇(设计频率为1％) 确定。设计枯水位和设计枯水流量的 设计频率，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。