取水工程

水资源利用与保护USE and PROTICTION of WATER RESOURCES 6 地表水取水工程 6.1 地表水取水工程概述6.1.1 取水构筑物分类一、分类：分类：1、按水源种类可分为：按水源种类可分为：河流、湖泊、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：2、按取水构筑物的构造形式可分为：岸边式、河床式、斗槽式) 固定式(岸边式、河床式、斗槽式) 浮船式、缆车式) 活动式(浮船式、缆车式) 3、取水构筑物类型的选择取水构筑物的类型选择，应根据取水量和水质要求，取水构筑物的类型选择，应根据取水量和水质要求，结合河床地形、河床冲淤、水位变幅、河床地形、河床冲淤、水位变幅、冰冻和航运等情况以及施工条件，在保证取水安全可靠的前提下，工条件，在保证取水安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。

确定。

6 地表水取水工程6.1 地表水取水工程概述6.1.1 取水构筑物分类4、各类取水构筑物的特点比较固定式取水构筑物：(1) 固定式取水构筑物：优点：取水可靠，维护管理简单，适应范围广。

优点：取水可靠，维护管理简单，适应范围广。

缺点：但投资较大，水下工程量较大，施工期长，缺点：但投资较大，水下工程量较大，施工期长，在水源水位变幅较大时尤其突出。

设计时应考虑远期发展的需要，变幅较大时尤其突出。

设计时应考虑远期发展的需要，土建工程一般按远期设计，一次建成，水泵机组设备可分期安装。

般按远期设计，一次建成，水泵机组设备可分期安装。

适用于各种取水量和各种地表水源。

取水量和各种地表水源。

活动式取水构筑物：(2) 活动式取水构筑物：优点：移动式取水构筑物具有投资小、施工期短、见效快、优点：移动式取水构筑物具有投资小、施工期短、见效快、水下工程量小、对水源水位变化适应性强、便于分期建设。

下工程量小、对水源水位变化适应性强、便于分期建设。

缺点：维护管理复杂，易受水流、风浪、航运的影响，缺点：维护管理复杂，易受水流、风浪、航运的影响，取水可靠性差。

适用于水源水位变幅大且中小取水量的情况，多用于江河、靠性差。

适用于水源水位变幅大且中小取水量的情况，多用于江河、水库和湖泊取水。

水库和湖泊取水。

固定式取水构筑物（岸边式）固定式取水构筑物（岸边式）浙江永嘉县楠溪江引水工程取水口固定式取水构筑物（河床式）固定式取水构筑物（河床式）太湖中的渔洋山取水口移动式取水构筑物（缆车式）移动式取水构筑物（缆车式）鄂州燕矶自来水厂取水口 6.1.2 影响地表水取水构筑物的主要因素影响地表水取水构筑物运行的主要因素有：径流变化、影响地表水取水构筑物运行的主要因素有：径流变化、泥沙运动、河床演变、漂浮物及冰冻、人类活动等等。

河床演变、漂浮物及冰冻、人类活动等等。

径流变化是指江河中的水位、1、径流变化径流变化是指江河中的水位、流量及流速的变对取水构筑物安全取水产生重大影响。

化，对取水构筑物安全取水产生重大影响。

河流径流处于最大洪峰流量时，相应的最高水位可能高于取水构筑物，流量时，相应的最高水位可能高于取水构筑物，使其淹没而无法运处于枯水流量时、行；处于枯水流量时、相应的最低水位可能导致取水构筑物无法取水。

2、泥沙运动泥沙运动按运动状态可以分为推移质和悬移质。

泥沙运动按运动状态可以分为推移质和悬移质。

推移质：在水流的作用下，沿河床滚动、推移质：在水流的作用下，沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥称为推移质。

这类泥沙一般粒径较粗，沙、称为推移质。

这类泥沙一般粒径较粗，通常占江河总合沙量的5％～10％。

％～10％。

10 悬移质：悬浮在水中，随水流前进的泥沙，称为悬移质( 悬移质：悬浮在水中，随水流前进的泥沙，称为悬移质(也称悬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 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 95％。

％～95％。

含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，表示。

含沙量：单位体积河水内挟带泥沙的重量，以kg/m3表示。

6.1.2 影响地表水取水构筑物的主要因素3、河床演变：河床演变：影响河床演变的主要因素：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。

来水量大，河床冲刷；来水量小，河床淤积。

河段的来沙量、（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、河床冲刷。

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。

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。

疏松土质河床容易冲刷变形，坚硬岩石河床不易变形。

漂浮物、4、漂浮物、冰冻河流中的漂浮物包括：水草、树枝、树叶、废弃物、泥沙、冰河流中的漂浮物包括：水草、树枝、树叶、废弃物、泥沙、块甚至山区河流中所放的木排等。

块甚至山区河流中所放的木排等。

5、人类活动的影响6.1.3 取水构筑物设计原则和位置的选择一、设计原则：设计原则：（1）取水构筑物必须保证在各种季节，都能按规范要求取足相应取水构筑物必须保证在各种季节，保证率的设计水量，设计最高水位应按百年一遇频率确定。

保证率的设计水量，设计最高水位应按百年一遇频率确定。

取水水质应符合有关水质标准要求。

（2）取水水质应符合有关水质标准要求。

取水构筑物应根据水源情况，采取防止相应保护措施。

（3）取水构筑物应根据水源情况，采取防止相应保护措施。

取水构筑物的布置应符合城市近远期总体规划要求。

（4）取水构筑物的布置应符合城市近远期总体规划要求。

（5）取水构筑物的布置必须结合河流的综合利用，取水构筑物不取水构筑物的布置必须结合河流的综合利用，得影响河流航运，必须满足防洪规范要求。

得影响河流航运，必须满足防洪规范要求。

在取水工程设计中，凡有条件的情况下，（6）在取水工程设计中，凡有条件的情况下，应尽量设计成节能输水管的敷设应尽量减少穿过天然或人工障碍物。

型。

输水管的敷设应尽量减少穿过天然或人工障碍物。

在各方面条件比较接近的情况下，应尽可能选择近点取水，（7）在各方面条件比较接近的情况下，应尽可能选择近点取水，以便管理和节省投资。

以便管理和节省投资。

对于大型的取水构筑物，（8）对于大型的取水构筑物，当河道及水文条件复杂或取水量占河道的最枯流量比例较大时，在设计前应进行水工模型试验。

河道的最枯流量比例较大时，在设计前应进行水工模型试验。

6.1.3 取水构筑物设计原则和位置的选择二、位置的选择1、设在水质较好地点为避免污染，（1）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100～以上。

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，（2）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。

的泥沙和漂浮物。

（3）在沿海地区应考虑到咸潮的影响，尽量避免吸入咸水。

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，（4）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。

予以注意。

有稳定河床和河岸，靠近主流，2、有稳定河床和河岸，靠近主流，有足够的水深在弯曲河段、顺直河段、蜿蜒弯曲、分叉段的选址如下图；（1）在弯曲河段、顺直河段、蜿蜒弯曲、分叉段的选址如下图；在有河漫滩的河段上，应尽可能避开河漫滩，并要充分估计河漫滩在有河漫滩的河段上，应尽可能避开河漫滩，的变化趋势；在有砂洲的河段上，应离开砂洲500m以外，500m 以外的变化趋势；在有砂洲的河段上，应离开砂洲500m以外，当砂洲有向取水方向移动趋势时，这一距离还需适当加大。

向取水方向移动趋势时，这一距离还需适当加大。

在有支流汇入的河段上，应注意汇入口附近“泥沙堆积堆” （2）在有支流汇入的河段上，应注意汇入口附近“泥沙堆积堆” 的扩大和影响，取水口应与汇入口保持足够的距离，的扩大和影响，取水口应与汇入口保持足够的距离，一般取水口多设在绘入口干流的上游河段。

设在绘入口干流的上游河段。

有限弯曲段（1）宜选在凹岸弯顶稍下游处（2）不应选在凸岸顺直微变型河段①应选在深槽稍下游处②应注意边滩是否会下移动蜿蜒弯曲段不宜建址分汊段①取水口选在主流河道的深水地段或发展的汊，取水口选在主流河道的深水地段或发展的汊，不应选在衰亡之汊。

不应选在衰亡之汊。

分汊口门前建址，②分汊口门前建址，应注意汊道变迁影响6.2 固定式取水构筑物6.2.1基本形式及其特点基本形式
及其特点一、岸边式取水构筑物概念：直接从江河岸边取水的构筑物，称为岸边式取水构筑物。

概念：直接从江河岸边取水的构筑物，称为岸边式取水构筑物。

组成：由进水间和泵房两部分组成。

组成：由进水间和泵房两部分组成。

适用：适用于岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，水位变幅适用：适用于岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，不大的情况。

不大的情况。

分类：按照进水间与泵房的合建与分建，分类：按照进水间与泵房的合建与分建，岸边式取水构筑物的基本型式可分为合建式和分建式。

和分建式。

1、合建式岸边取水构筑物（1）合建式岸边取水构筑物进水间与泵房合建，水经进水孔进入进水室，再经格网进入合建式岸边取水构筑物进水间与泵房合建，水经进水孔进入进水室，吸水室，然后由水泵抽送至水厂或用户。

进水孔上的格栅用以拦截水中粗大的漂浮物。

吸水室，然后由水泵抽送至水厂或用户。

进水孔上的格栅用以拦截水中粗大的漂浮物。

进水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。

水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。

（2）示意图：示意图：6.2.1基本形式及其特点基本形式及其特点优点：布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，（3）优点：布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，运行管理方便。

缺点：但土建结构复杂，施工较困难。

理方便。

缺点：但土建结构复杂，施工较困难。

（4）两种形式阶梯式：当地基条件较好时，阶梯式：当地基条件较好时，进水间与泵房的基础可以建在不同的标高上，呈阶梯式布置，不同的标高上，呈阶梯式布置，以利用水泵吸水高度减小泵房深度，有利于施工和降低造价；但水泵启动时需要抽真空（泵轴高有利于施工和降低造价；但水泵启动时需要抽真空（于设计最低水位）。

于设计最低水位）。

适用：岸边地质条件好、中小水量取水。

适用：岸边地质条件好、中小水量取水。

水平式：当地基条件较差时，为避免产生不均匀沉降，水平式：当地基条件较差时，为避免产生不均匀沉降，或者水泵需要自灌启动时，宜将进水间与泵房的基础建在相同标高上，水泵需要自灌启动时，宜将进水间与泵房的基础建在相同标高上，泵房较深，土建费用增加，通风及防潮条件差，泵房较深，土建费用增加，通风及防潮条件差，操作管理不甚方适用：地基条件较差，供水安全性高、取水量大。

便。

适用：地基条件较差，供水安全性高、取水量大。

6.2.1基本形式及其特点基本形式及其特点2、分建式岸边取水构筑物（1）当岸边地质条件较差，进水间不宜与泵房合建时，或当岸边地质条件较差，进水间不宜与泵房合建时，者分建对结构和施工有利时，宜采用分建式。

者分建对结构和施工有利时，宜采用分建式。

（2）分建式进水间设于岸边，泵房建于岸内地质条件较好分建式进水间设于岸边，的地点，但不宜距进水间太远，以免吸水管过长。

的地点，但不宜距进水间太远，以免吸水管过长。

分建式土建结构简单，施工较容易，但操作管理不便，吸水管路较长，建结构简单，施工较容易，但操作管理不便，吸水管路较长，增加了水头损失，运行安全性不如合建式。

增加了水头损失，运行安全性不如合建式。

（3）示意图：示意图：6.2.1基本形式及其特点基本形式及其特点二、河床式取水构筑物概念：利用伸入江河中心的进水管和固定在河床上的取水头部取水的构筑物，概念：利用伸入江河中心的进水管和固定在河床上的取水头部取水的构筑物，称为河床式取水构筑物。

称为河床式取水构筑物。

组成：河床式取水构筑物由取水头部、进水管、集水间和泵房等部分组成。

组成：河床式取水构筑物由取水头部、进水管、集水间和泵房等部分组成。

适用：当河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流远离岸边，适用：当河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流远离岸边，岸边水深不够或水质不好，而河中心具有足够的水深或水质较好时，宜采用河床式取水构筑物。

而河中心具有足够的水深或水质较好时，宜采用河床式取水构筑物。

类型有：类型有：1、自流管取水构造：自流管淹没在水中，河水靠重力进入集水间，构造：自流管淹没在水中，河水靠重力进入集水间，集水间可与泵房合建或分建。

可与泵房合建或分建。

优点：自流管取水靠重力自流工作可靠；在河流水位变幅较大，优点：自流管取水靠重力自流工作可靠；在河流水位
变幅较大，洪水期历时较长，水中含沙量较高时，可在集水间壁上开设进水孔( 时较长，水中含沙量较高时，可在集水间壁上开设进水孔(图6-9)，或设置高位自9)，流管取上层含沙量较少的水；集水井设在岸边，不影响河中水流；冬季保暖好。

流管取上层含沙量较少的水；集水井设在岸边，不影响河中水流；冬季保暖好。

缺点：取水头部伸入河床，检修和清洗不便；敷设自流管时，开挖土石方量较大；缺点：取水头部伸入河床，检修和清洗不便；敷设自流管时，开挖土石方量较大；洪水期河底易发生淤积、河水主流游荡不定，从而影响取水。

洪水期河底易发生淤积、河水主流游荡不定，从而影响取水。

6.2.1基本形式及其特点基本形式及其特点适用：河床较稳定，主流距离河岸较远；适用：河床较稳定，主流距离河岸较远；河岸水深较浅且岸边水质较差；河岸水深较浅且岸边水质较差；自流管埋深不大或者在河岸可以开挖隧道以敷设自流管等情况。

自流管埋深不大或者在河岸可以开挖隧道以敷设自流管等情况。

6.2.1基本形式及其特点基本形式及其特点2、虹吸管取水构造：河水通过虹吸管进入集水井中，然后由水泵抽走。

构造：河水通过虹吸管进入集水井中，然后由水泵抽走。

河水高于虹吸管顶时可自流进水；河水低于虹吸管顶时需抽真空。

虹吸管顶时可自流进水；河水低于虹吸管顶时需抽真空。

特点：虹吸管取水可减少水下土石方量，缩短工期，节约投资。

特点：虹吸管取水可减少水下土石方量，缩短工期，节约投资。

但对管材及施工质量要求较高，运行管理要求严格，需装置真空设备，对管材及施工质量要求较高，运行管理要求严格，需装置真空设备，工作可靠性不如自流管。

工作可靠性不如自流管。

适用：河滩宽阔，河岸较高，且为坚硬岩石，适用：河滩宽阔，河岸较高，且为坚硬岩石，埋设自流管需开挖大量土石方，或管道需要穿越防洪堤时。

量土石方，或管道需要穿越防洪堤时。

示意图如下：示意图如下：6.2.1基本形式及其特点基本形式及其特点3、水泵直接吸水特点：不设集水间，水泵吸水管直接伸入河中取水。

特点：不设集水间，水泵吸水管直接伸入河中取水。

优点：水泵直接吸水可利用水泵吸水高度减小泵房深度，省去集水间，结构简单，优点：水泵直接吸水可利用水泵吸水高度减小泵房深度，省去集水间，结构简单，施工方便，造价较低。

施工方便，造价较低。

适用: 适用于水中漂浮物不多，吸水管不长的中小型取水泵房。

在不影响航运时，适用: 适用于水中漂浮物不多，吸水管不长的中小型取水泵房。

在不影响航运时，水泵吸水管可以架空敷设在桩架或支墩上。

水泵吸水管可以架空敷设在桩架或支墩上。

4、桥墩式取水（又称江心式取水）桥墩式取水（又称江心式取水）形式：整个取水构筑物建在水中，在进水间的壁上设置进水孔。

特点：形式：整个取水构筑物建在水中，在进水间的壁上设置进水孔。

特点：桥墩式取水构筑物建在河中，缩小了水流过水断面，容易造成附近河床冲刷，取水构筑物建在河中，缩小了水流过水断面，容易造成附近河床冲刷，基础埋深大，水下工程量大，施工复杂，需要设置较长的引桥与岸边连接，影响航运，水下工程量大，施工复杂，需要设置较长的引桥与岸边连接，影响航运，适用：只适用于江河断面宽、含沙量高、取水量大、岸边平缓、适用：只适用于江河断面宽、含沙量高、取水量大、岸边平缓、岸边无条件建泵房的特殊情况。

房的特殊情况。

6.2.2固定式取水构筑物的构造固定式取水构筑物的构造固定式取水构筑物由集水井、泵站、取水头部、固定式取水构筑物由集水井、泵站、取水头部、进水管等部分组成。

集水井：集水井一般由进水间、格网和吸水间三部分组成。

1、集水井：集水井一般由进水间、格网和吸水间三部分组成。

（1）进水间组成：由进水室和吸水室两部分，可与泵房分建或合建。

组成：由进水室和吸水室两部分，可与泵房分建或合建。

形式：形状有圆形、矩形、椭圆形等。

形式：形状有圆形、矩形、椭圆形等。

设计：进水间的平面尺寸应根据进水孔、格网和闸板的尺寸、安设计：进水间的平面尺寸应根据进水孔、格网和闸板的尺寸、检修和清洗等要求确定。

装、检修和清洗等要求确定。

吸水室：（2）吸水室：吸水室用于安装水泵吸水管设计：要求与泵房吸水井基本相同。

设计：要求与泵房吸水井基本相同。

吸水室的平面尺寸按水泵吸水管的直径、
数量和布置要求确定。

水管的直径、数量和布置要求确定。

6.2.2固定式取水构筑物的构造固定式取水构筑物的构造（3）附属设备① 格栅：设于进水孔上(或取水头部)的入口处，用以拦截水中粗大格栅：或取水头部)的入口处，漂浮物及鱼类。

漂浮物及鱼类。

格网：有平板格网和旋转格网两种型式，② 格网：有平板格网和旋转格网两种型式，应根据水中漂浮物数每台水泵的出水量等因素加以选择。

通常，量、每台水泵的出水量等因素加以选择。

通常，当每台泵出水量小1.5m3/s时采用平板格网；出水量大干3.0m /s时采用旋转格网；于1.5m3/s时，采用平板格网；出水量大干3.0m3/s时，采用旋转格网；出水量在1.5m3/s～3.0m3/s之间时，两种格网均可采用。

出水量在1.5m /s～/s之间时，两种格网均可采用。

之间时排泥、启闭及起吊设备(见示意图) ③ 排泥、启闭及起吊设备(见示意图) 2、取水泵站水泵选择：水泵选择包括水泵型号选择和水泵台数确定。

（1）水泵选择：水泵选择包括水泵型号选择和水泵台数确定。

泵房布置：泵房的平面形状有圆形、矩形、椭圆形、（2）泵房布置：泵房的平面形状有圆形、矩形、椭圆形、半圆形等。

泵房的通风、采暖及附属设备：在深井泵房中，（3）泵房的通风、采暖及附属设备：在深井泵房中，因电动机散热以致使泵房温度升高，为了改善操作条件，须考虑通风设施。

热以致使泵房温度升高，为了改善操作条件，须考虑通风设施。

6.2.2固定式取水构筑物的构造固定式取水构筑物的构造3、取水头部（1）取水头部应设在稳定河床的主流深槽处，有足够的取水深度。

取水头部应设在稳定河床的主流深槽处，有足够的取水深度。

取水头部的形状对取水水质及河道水流有较大的影响，（2）取水头部的形状对取水水质及河道水流有较大的影响，因此应选择合理的外形和较小的体积，应选择合理的外形和较小的体积，以避免对周围水流产生大的破坏和扰动，同时防止取水头部受冲刷，甚至被冲走。

和扰动，同时防止取水头部受冲刷，甚至被冲走。

任何型式的取水头部均不同程度地使河道水流发生变化，（3）任何型式的取水头部均不同程度地使河道水流发生变化，引起局部冲刷，因此应在可能的冲刷范围内抛石加固，并将取水头部起局部冲刷，因此应在可能的冲刷范围内抛石加固，的基础埋在冲刷深度以下。

的基础埋在冲刷深度以下。

取水头部至少应分成两格，或分设两个取水头部，（4）取水头部至少应分成两格，或分设两个取水头部，以便清洗和检修。

在漂浮物或泥沙多的河流中，和检修。

在漂浮物或泥沙多的河流中，相邻的取水头部应有较大的间距，一般沿水流方向的间距应不小于取水头部最大尺寸的3 间距，一般沿水流方向的间距应不小于取水头部最大尺寸的3倍。

（5）取水头部应防止冰块堵塞和冲击，并防止船只、木筏碰撞。

取水头部应防止冰块堵塞和冲击，并防止船只、木筏碰撞。

取水头部的型式很多、常用的有喇叭管、蘑菇形、鱼形罩、（6）取水头部的型式很多、常用的有喇叭管、蘑菇形、鱼形罩、箱式、桥墩式等。

箱式、桥墩式等。

6.2.2固定式取水构筑物的构造固定式取水构筑物的构造进水管设计：4、进水管进水管设计：（1）为了提高进水的安全性和便于清洗、检修，进水管一般不少为了提高进水的安全性和便于清洗、检修，于两根。

根停止工作时、其余管仍能保证70 的设计流量。

70％于两根。

当—根停止工作时、其余管仍能保证70％的设计流量。

进水管的管径应按正常供水的设计水量及流速计算。

（2）进水管的管径应按正常供水的设计水量及流速计算。

进水管设计流速一般采用1.0 1.5m/s，当一条管冲洗或检修时，1.0～设计流速一般采用1.0～1.5m/s，当一条管冲洗或检修时，管中流速允许达到1.5 2.0m/s。

1.5～允许达到1.5～2.0m/s。

（3）进水管内易产生淤积，因此应考虑采取冲洗措施，冲洗流速进水管内易产生淤积，因此应考虑采取冲洗措施，采用1.5 2.0m/s。

1.5～采用1.5～2.0m/s。

进水管类型：进水管类型：自流管：自流管管顶应在河床冲刷深度以下0.25m 0.3m，0.25m～（1）自流管：自流管管顶应在河床冲刷深度以下0.25m～0.3m，易冲刷的河床，管顶最小埋深应在河床以下0.5m 0.5m。

冲刷的河床，管顶最小埋深应在河床以下0.5m。

（2）虹吸管：虹吸管应有能迅速形成真空的抽气系统，且每条管虹吸管：虹吸管应有能迅速形成真空的抽气系统，。