取水工程(7-2课时)

4、牵引设备及安全设施 （1）缆车取水多采用电动滚筒式卷扬机作为牵引设备，每部 缆车设一台卷扬机。卷扬机机房设在最高水位以上，并正对缆车 轨道。 （2）缆车应设有安全可靠的制动装置 。卷扬机上应有电磁和 手动制动器。缆车上广泛采用钢杆安全挂钩和钢丝绳套挂钩等安 全装置。 二、缆车的稳定。 缆车结构的关键问题是车架的振动与变形，因此缆车应有足够 的稳定性和刚度。这些都需要钢结构专业的设计人员进行设计计 算，并有专业厂家进行施工。
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
12
浮船式取水构筑物
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
13



一、浮船式取水构筑物的构造及设计要求。 构造：（1）浮船；（2）锚固设备；（3）连络管；（4）输水斜 管。 设计要求： 1、浮船 （1）浮船的构造：浮船的材料有钢、钢筋混凝土或钢丝网水泥等。 目前，以钢为主，应用较为广泛。 （2）设备选择与布置：宜选择Q-H特性曲线较陡的水泵（水位变 化幅度较大），且其高效段应选在取水历时最长的取水水位，在水位 落差较大的情况，可备用一套切削后的叶轮，以便更换。 （3）浮船上的设备布置需保证船体的平衡与稳定，一般有纵向与 横向两种布置，其中：sh型水泵为纵向布置，IS型水泵为横向布置。



3、输水斜管及活动接头 （1）输水斜管沿坡道敷设，通常设一根输水斜管；取水量较大时， 也可设两根输水斜管。 （2）输水斜管一般采用球墨铸铁管，当管径大于DN500时，宜采用焊 接钢管 。 （3）输水斜管每隔一定距离设置一个正三通或斜三通叉管，以便与 水泵衔接。 在水泵压水管与叉管的连接处需设置活动接头，以适应缆车在一定 范围内移动，活动接头主要有： （1）橡胶软管柔性接头：管径一般小于DN300。 （2）球形万向接头：为铸钢或铸铁，管径一般小于DN600 。 （3）套筒活动接头：由一至三个旋转套筒组成，较方便。 （4）曲臂式活动接头：由三个竖向套筒及两根连络短管组成。
（3）当修建固定式取水口水下工程量较大，施工困难，投资较高， 而当地施工条件及资金不允许时；


（4）河流水位变化幅度较大而取水量较小时； （5）当供水要求紧迫，要求施工周期短，建设固定式取水构筑物满
足不了时； （6）当水文资料不全、河岸不稳定时； （7）建设临时性的供水水源，满足应急供水时。
2015-5-12 水资源利用与取水工程－取水工程 1


2、坡道：坡道上设有供缆车升降的轨道，以及输水斜管、安全 挂钩座、电缆沟、接线平台等。 （1）坡道的面宽应根据缆车的宽度及上述坡道设施布置确定。 （2）坡道的轨距由吸水管管径确定：当吸水管直径为DN300DN500时，轨距一般为2.5m-4.0m；当吸水管直径小于DN300时，轨距 一般为1.5m-2.5m。 （3）缆车轨道一般采用P24、P36、P43钢轨（查手册） ，基础采用 钢筋砼轨枕及条石轨枕。 （4）坡道有斜坡式和斜桥式，应根据取水水源地的岸坡地势或 河岸的地质情况确定。 （5）缆车道上端标高应为最高水位、浪高、吸水喇叭口到缆车 层高度之和再加1.5m安全高度；下端标高应为最枯水位减去保证吸水 的1.5m安全高度。


活动式取水构筑物主要有以下两种：缆车式与浮船式。 特点： （1）水下工程量小、施工方便、工程投资少、适应性强、灵活性 大等优点，能适应水位的变化； （2）操作管理较复杂，需要经常随河水水位的变化而将缆车或浮 船移位以及更换输水斜管的接头，供水安全性较差； （3）在水流湍急、河水涨落速度大的河流上设置活动式取水构筑 物时，尤须慎重。 具体要求：

2015-5-12 水资源利用与取水工程－取水工程 30
三、浮船的锚固 浮船采用锚、缆索、撑杆等加以固定，成为锚固。锚固可使浮船在风 浪等外力作用下仍能平衡安全地停泊在取水位置，进行正常生产；同时可 以借助锚固设备较方便地移动浮船的位置。锚固方式有以下几种： 1、岸边系留加支撑杆； 2、船首尾抛锚与岸边系留结合； 3、船首尾抛锚，增设外开锚，与岸边系留结合。 活动式取水构筑物的数量 决定活动式取水构筑物数量的因素很多，如供水规模，供水要求，接 头形式，有无调节池，船体是否需要进船坞修理等，但主要取决于供水规 模、连络管的接头形式及有无调节池。因此，数量应根据上述因素综合考 虑确定。 其余部分详见课本。
2015-5-12wk.baidu.com
水资源利用与取水工程－取水工程
14

（4）水泵可以安装在甲板上（上承式），也可以安装在船体骨架 上（下承式）。目前，取水量较大的多为下承式；而取水量较小的则 采用上承式。详见课本P164页。
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
15





2、水泵出水管与输水斜管的连接 浮船总出水管与岸坡固定输水斜管之间的连接管段成为连络管， 管的两端可采用胶管接头、球形接头、套筒接头等连接，以适应浮船 随河流水位涨落及风浪作用产生的水平移位、竖向移位、水平摆动及 颠簸等情况。常用的连接方式有：阶梯式、摇臂式。 （1）阶梯式连接：因连络管的不同，分为柔性连络管连接及刚性 连络管连接。 柔性连络管连接：采用两端带法兰接口的橡胶软管作为连络管， 适用于小型水厂，管径一般小于DN300，管长为6-12m。其使用灵活， 接口方便；但承压较低，寿命较短。 刚性连络管连接：采用两端各设一个球形万向接头的焊接钢管作 为连络管，管径一般小于DN350，管长为5-12m。其承压较高，使用年 限长，适宜于岸坡较陡和水位变化较大；但加工复杂，重量大，起吊 和移船困难。
2.4 活动式取水构筑物

概念：利用可以活动的压水管道（摇臂、活动接头等），以适应水位 变化的取水的构筑物，称为活动式取水构筑物。活动式取水构筑物一般由 取水平台（缆车或趸船等）、压水管道、活动执行结构等部分组成。

适用条件： 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。


（1）在水流不稳定，河势复杂的河流上取水时； （2）当河流水深不足，修建取水口会影响航运时；

2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
19
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
20
整体式（模块拼装）浮船取水示意图
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
21
整体式（模块拼装）浮船取水外部及内部照片
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
22
整体式（模块拼装）浮船取水示意图

浮船锚固示意图
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
32
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
33






（1）河流应水流不急，且水位涨落速度小于2.0m/h； （2）河床比较稳定，岸坡有适宜的倾角；
（3）河流漂浮物少，无冰凌，且取水构筑物不易受漂木、浮筏、 船只撞击，河段顺直，靠近主流。
2.4.1 缆车式取水构筑物


概念：建造于岸坡，以截取河流表层水的取水构筑物，由缆车、 缆车轨道、输水斜管和牵引设备等组成，详见课本图6-22。 特点：缆车随江河水位的涨落，通过牵引设备沿岸坡轨道上下 移动，因此受风浪的影响较小。 适用条件： （1）河流水位变幅为10-35m、涨落速度小于2m/h的情况； （2）河岸岸坡稳定、地质条件好、岸坡倾角为：10°-28°的 地段。
缆车取水构筑物设计图 纸
缆车取水构筑物设计图 纸
缆车取水构筑物设计图 纸
2.4.2 浮船式取水构筑 物



概念：建造浮船，以截取河流表层水的取水构筑物，由浮船、 锚固设备、连络管和输水斜管等部分组成。 特点：无水下工程、投资省、上马快，有较高的适用性，但船 体受风浪影响大，操作管理不便，安全性差。 适用条件： （1）河流水位变幅为10-40m或更大、水位涨落速度不大于 2m/h，取水点有足够水深的情况； （2）河道水流平稳、流速和风浪较小、停泊条件好，河床稳 定、岸坡有适当的倾角（20-60°）。当采用摇臂式或钢桁架时， 岸坡一般大于45°。
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
23
浮船摇臂连络管照片
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
24
钢桁架摇臂管：刚性连络管两端用铠装法兰橡胶管连接，钢 桁架一端固定在中高水位的支墩或框架上，另一端固定于浮船的 支座上，两端设滚轮支座，支座上有轨道和一定的调节距离，能 适应浮船的位移和颠簸。 适用于江面宽阔、水位涨落幅度大的河流，在长江中游采用较 多。
水资源利用与取水工程－取水工程 16
2015-5-12
阶梯式连接的浮船取水示意图
阶梯式连接的浮船取水照片
总之，阶梯式活动连接结构简单、施工方便、造价低。但受连络 管长度、球形接头转角的限制，尤其在洪水期，移船频繁，操作管理 麻烦，并需短期停水，供水安全性差，仅适用于小型或临时给水。 （2）摇臂式连接：采用两端带有活动接头的焊接钢管作为连络管， 采用球形接头、套筒接头和铠装式法兰橡胶接头。因连络管的不同， 分为球形接头摇臂管、套筒接头摇臂管及钢桁架摇臂管。实践应用中 以后两种居多。 套筒接头摇臂管：为适应浮船垂直、水平和摇摆运动，套筒接头 摇臂管的活动部件需5-7个套筒。有5个套筒的摇臂管称为单摇臂连络 管；而有7个套筒的摇臂管称为双摇臂连络管。 其中，单摇臂连络管适宜在水压较低、水量较小时采用；双摇臂 连络管适应在较高水压和较大水量情况下使用。
2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
3
缆车式取水构筑物


一、缆车式取水构筑物的构造及设计要求。 构造：（1）缆车；（2）坡道；（3）输水斜管及活动接头； （4）牵引设备及安全设施。 设计要求： 1、缆车 （1）缆车是用于安装水泵机组的车辆； （2）缆车的结构：一般为钢木结构，详见课本P159； （3）设备选择与布置：一般布置2-3台水泵，选用水泵的吸水 高度不小于4.0m，且Q-H特性曲线较陡（水位变化幅度较大）。

2015-5-12
水资源利用与取水工程－取水工程
25
多级浮船取水示意图
浮筒式泵站（浮坞）取水示意图
3、输水斜管 （1）输水斜管一般沿岸坡敷设，通常设一根输水斜管。岸坡变化大且 有泥沙淤积时，可隔一定距离设置支墩。 （2）输水斜管一般采用球墨铸铁管，当管径大于DN500时，宜采用焊 接钢管 。 （3）采用阶梯式连接时，输水斜管每隔一定距离设置一个正三通或斜 三通叉管，以便与浮船总出水管衔接。 （4）输水斜管上端设排气阀，在适当部位设止回阀。采用摇臂式连接 且扬程小于25m时，输水斜管上可不设止回阀。 二、浮船的稳定 为保证浮船取水构筑物安全运行，浮船设计应满足平衡与稳定性要求。 影响平衡与稳定的因素有：各设备的重力、水流冲击力、进出水管内 的动水压力、风浪等，设计时应综合考虑。