5 3 地表水取水构筑物5 3,1 对于生活饮用水的水源.良好的水质是最重要的条件、在选择取水构筑物位置时 同时应重视和研究取水河段的形态特征、水流特征和河床 岸边的地质状况、如主流是否近岸和稳定.冲淤变化、漂浮物,冰凌等状况及水位和水流变化等。进行全面的分析论证、此外、还需对河道的整治规划和航道运行情况进行详细调查与落实，以保证取水构筑物的安全,对于生活饮用水的水源，良好的水质是最重要的条件，因此在选择取水地点时 必须避开城镇和工业企业的污染地段,到上游清洁河段取水 应距排水口一定的距离，并应满足工程环评报告的要求 此外,还应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物对取水的影响。取水构筑物布置需满足以下要求.1.取水构筑物宜设在桥前0,50km，1 00km或桥后1 00km以外的地方,2 取水构筑物如与丁坝同岸时 则应设在丁坝上游.与坝前浅滩起点相距一定距离，岸边式取水构筑物不小于150m 200m、河床式取水构筑物可以小些、取水构筑物也可设在丁坝的对岸,但不宜设在丁坝同一岸侧的下游.3，取水构筑物应离开码头一定距离、如必须设在码头附近时、最好伸入江心取水，此外.还应考虑航行安全.与码头的距离应征求航运部门的意见。4、拦河坝由于水流流速减缓,泥沙容易淤积 故取水构筑物宜设在其影响范围以外 5,3、2 沿海地区的内河水系水质.在丰水期由于上游来水量大 原水含盐度较低.但在枯水期上游径流量大减，引起河口外海水倒灌，使内河水含盐度增高,可能超过生活饮用水水质标准、为此，可采用在河道.海湾地带筑库 利用丰水期和低潮位时蓄积淡水,以解决就近取水的问题。避咸蓄淡水库的容积不仅决定了工程投资、还关系到供水保证率和水库富营养问题,过小了影响供水安全,过大了不仅增加工程投资。而且会引起水库富营养而导致新的水质问题.因此以生活饮用水卫生标准对氯化物的限值为基准进行连续不可取水天数的分析、将使水库容积确定的科学性更高、故做出了规定.避咸蓄淡水库一般有两种类型.一种是利用现有河道容积蓄水、即在河口或狭窄的海湾入口处设闸筑坝。以隔绝内河径流与海水的联系、蓄积上游来的淡水径流、达到区域内用水量的年度或多年调节 近河口段已经上溯的咸水，由于其比重大于淡水而自然分层处于河道底部。待低潮位时通过坝体底部的泄水闸孔排出。这样一方面上游径流量不断补充淡水,另 方面抓住时机向外排咸,浙江省大塘港水库和香港的船湾淡水湖就是这种形式的实例。另一种是在河道沿岸有条件的滩地上筑堤 围成封闭式水库,当河道中原水含盐度低时，及时将淡水提升入厍，蓄积起来。以备枯水期原水含盐度不符合要求时使用。杭州的珊瑚沙水库 上海宝山钢铁厂的宝山湖水库、上海长江引水工程的陈行水库和青草沙水库等,都是采用这种形式取得了良好的经济效益和社会效益,5 3，3。大部分湖泊、水库或流动性低的河流会出现藻类,藻类爆发时会严重威胁供水安全、现行行业标准 含藻水给水处理设计规范。CJJ。32对含藻水取水口的选择做了详细规定。而在高浊度水源取水时,取水口位置的选择面临避沙问题，且在严寒地区还将面临避凌问题 现行行业标准、高浊度水给水设计规范、CJJ.40对此也做了详细规定.5、3.4,寒冷地区在选择取水口位置时.必须了解河流的结冰情况和收集冰凌资料 如流冰期河流产生大量的岸底冰和水内冰 经常堵塞取水口,有的河流由于流速较大无法形成冰盖而产生冰穴 而有的河流产生冰坝及冰塞,以上情况均威胁取水口的安全.所以取水口应设在水内冰较少和不受冰块撞击的地点 在易于产生水内冰的急流。冰穴冰洞河段及支流入汇口的下游处均不宜设置取水口.取水口应尽量避免设在流冰易于堆积的浅滩、沙洲和桥孔的上游附近 一般布置在浅滩，沙洲上游150m.桥孔上游500m以外的地方，严寒地区的取水口不应设在陡坡，流急.水深小的河段,一般要求河流速度不宜过大。2m.s，3m s、水深不宜过小、0,5m.0。6m、否则在这种河段水内冰不能浮起.结不成冰盖、不封冻.河水中大量的冰花呈冰絮状或冰球。威胁取水安全。5,3.5 通过水工模型试验可达到如下目的，1,研究河流在自然情况下或在取水构筑物作用下的水流形态及河床变化 拟建取水构筑物对河道是否会产生影响及采取相应的有效措施,2,为保证取水口门前有较好的流速流态,汛期能取到含沙量较少的水 冬季能促使冰水分层.须通过水工模型试验提出河段整治措施，3。研究取水口门前泥沙冲淤变化规律 提出减淤措施及取水构筑物形式。4。当大型取水构筑物的取水量占河道最枯流量的比例较大时，通过试验,提出取水量与枯水量的合理比例关系，近年来随着计算机仿真模拟技术的日益先进，在水工模型试验之前先进行仿真模拟将有效提高工作效率 节约工程前期研究工作时间、一定条件下、可直接采用仿真模拟指导设计而省去水工模型试验,5,3,6，本条是关于取水构筑物形式选择的原则规定、1 河道主流近岸。河床稳定且较陡.岸边有足够水深 泥沙.漂浮物.冰凌较严重的河段常采用岸边式取水构筑物，具有管理操作方便,取水安全可靠，对河流水力条件影响小等优点 2，主流远离取水河岸。但河床稳定。河岸平坦，岸边水深不能满足取水要求或岸边水质较差时。可采用取水头部伸入河中的河床式取水构筑物 通过自流或虹吸管流至岸边取水泵房或进水井,3，中南、西南地区水位变幅大.为了确保枯 洪水期安全取水并取得较好的水质，常采用竖井式泵房。电力工程系统也有采用能避免大量水下工程量的岸边纵向低流槽式取水口.4,西北地区常采用斗槽式取水构筑物、以克服泥沙和潜冰对取水的威胁。在高浊度河流中取水，可根据沙峰特点、经技术经济论证采用避沙蓄清水库或采取其他避沙措施 5，水利系统在山区浅水河床上采用低坝式或底栏栅式取水构筑物较多,6，中南。西南地区采用有能适应水位涨落。基建投资省的活动式取水构筑物、5。3、7、本条为强制性条文.必须严格执行，现行国家标准,城市防洪工程设计规范、GB，T、50805和。防洪标准,GB.50201都明确规定，堤防工程采用、设计标准 一个级别、但水库大坝和取水构筑物采用设计和校核两级标准，原规范中 其设计洪水重现期不得低于100年 与现行国家标准.泵站设计规范,GB 50265中规定不一致、据了解 有些中小城市，镇,很难达到100年标准。故本次删除了此条内容.设计中设计洪水重现期可按现行国家标准.泵站设计规范。GB 50265和,城市防洪工程设计规范。GB，T、50805执行，江河取水构筑物的防洪标准不应低于城市的防洪标准的规定.旨在强调取水构筑物在确保城市安全供水的重要性,5,3、8.根据我国实践经验、考虑到固定式取水构筑物工程量大 水下施工复杂 扩建困难等因素.设计时、一般结合发展需要统一考虑 如有些工程土建按远期设计,设备分期安装,5.3、9.据调查，漂浮物、泥沙、冰凌。冰絮等是危害取水构筑物安全运行的主要因素 设计必须慎重 并应采取相应措施。1，防沙 防漂浮物。应从取水河段的形态特征和岸形条件及其水流特性 选择好取水构筑物位置，重视人工构筑物和天然障碍物对取水构筑物的影响，很多实例由于取水口的河床不稳定,处于回水区，河道整治时未考虑已建取水口等原因 引起取水口堵塞 淤积，需进行改造,其至报废。取水头部的位置及选型不当、也会引起头部堵塞,大量泥沙及漂浮物从头部进入引水管 进水间，会引起管道和进水间内淤积,给运行造成困难 引水管设计应满足初期不淤流速要求，进水间内要有除草、冲淤。吸沙等措施。2.洪水冲刷危及取水构筑物的安全是设计必须重视的问题 如四川省1981年7月曾发生特大洪水冲毁取水构筑物.冲走取水头。冲断引水管等事故、应子避免，3、在海湾，湖泊，水库取水时、要调查水生物生长规律 设计要有防治水生物滋生的措施、4 在通航水域上船只漏油时有发生。油一旦进入水厂将很难处理、严重影响出厂水的感官指标.故必须采取措施，对于水源存在油污染风险的水厂，应在取水口处储备拦阻浮油的围栏。北方寒冷地区河流冬季一般可分为三个阶段,河流冻结期,封冻期和解冻期.河流冻结期.水内冰.冰絮 冰凌会凝固在取水口拦污栅上。从而增加进水口的水头损失、甚至会堵塞取水口。故需考虑防冰措施。如取水口上游设置导凌设施,采用橡木格栅.用蒸汽或电热进水格栅等.河流在封冻期能形成较厚的冰盖层。由于温度的变化、冰盖膨胀所产生的巨大压力使取水构筑物遭到破坏、如某水库取水塔因冰层挤压而产生裂缝 为了预防冰盖的破坏 可采用压缩空气鼓动法,高压水破冰法等措施或在构筑物的结构计算时考虑冰压力的作用，根据有关设计院的经验 斗槽式取水构筑物能减少泥沙及防止冰凌危害,如建于黄河某工程的双向斗槽式取水构筑物.在冬季运行期间,水由斗槽下游闸孔进水，斗槽内约99，面积被封冻 冰厚达40mm,50mm.河水在冰盖下流入泵房进水间.槽内无冰凌现象.5，3 10，通常在取水口上游1000m和下游100m的范围内应设置明显的标志牌,有航运的河道上还应在取水口上装设信号灯,移动式取水口应加设防护桩及信号灯或其他形式的明显标志 以避免来往船只冲击取水口的事故发生，5,3，11，泵房建于堤内、由于受河道堤岸的防护，取水泵房不受江河,湖泊高水位的影响，进口地坪高程可不按高水位设计。因此本标准中有关确定泵房地面层高程的几条规定仅适用于修建在堤外的岸边式取水泵房，泵房进口地坪设计标高在有关规程.规范中均有规定。现对比见表9.表9 泵房进口地坪设计标高对比表.注，频率为2,的浪高，可采用重现期为50年的波列累计频率为1 的浪高乘以系数0.6.0,7后得出,从表9中可以看出 泵房进口地坪设计标高确定原则基本一致。本标准分三种情况更为合理,5、3、12.江河进水孔下缘离河床的距离取决于河床的淤积程度和河床质的性质.根据对中南,西南地区60余座固定式泵站取水头部及全国100余个地面水取水构筑物进行的调查,现有江河上取水构筑物进水孔下缘距河床的高度.一般都大于0、5m.而水质清、河床稳定的浅水河床、当取水量较小时 其下缘的高度为0。3m、当进水孔设于取水头部顶面时，由于淤积有造成取水口全部堵死的危险.因此规定了较大的高程差,对于斜板式取水头部 为使从斜板滑下的泥沙能随水冲向下游，确保取水安全、不被泥沙淤积,要加大进水口距河床的高度、在高浊度江河取水时 为防止底部进水口淤积后无法正常取水,应采用设置多层进水窗口的方式、5,3。13，湖泊，水库水的水质随季节和水深有较大的变化。夏秋季表层水温高 藻含量很高.湖泊。水库底的水.含氧量不足、Fe2，Mn2、硫化氢含量增加.汛期。洪水期或暴雨后.湖泊.水库水的浑浊度常常增高、不同深度的浑浊度也不同。因此采用分层取水时、在不同季节、可从不同水深取得较好水质的原水,5,3,14,据调查 某些湖泊水深较浅 但水质较清。故湖底泥沙沉积较缓慢.对于小型取水构筑物，取水口下缘距湖底的高度可从一般的1,0m减小至0 5m 5.3 15,进水口淹没水深不足、会形成漩涡,带进大量空气和漂浮物。使取水量大大减少。根据调查已建取水头部进水孔的淹没水深 一般都在0,45m、3.2m,其中大部分在1,0m以上、为了避免湖泊.水库取水时挟带表层水中大量的藻、浮游生物和漂浮生物免受冰层妨碍取水、同时。为了保证虹吸进水时虹吸不被破坏，规定最小淹没深度不宜小于1，0m,但考虑到河流封冻后，水面不受各种因素的干扰.故条文中规定 当水体封冻时,可减至0，5m.水泵直接吸水的吸水喇叭口淹没深度与虹吸进水要求相同。在确定通航区进水孔的最小淹没深度时、应注意船舶通过时引起波浪的影响以及满足船舶航行的要求 进水头部的顶高、同时应满足航运零水位时.船舶吃水深度以下最小富裕水深的要求、并征得航运部门的同意.5。3、16。据调查、为取水安全.取水头部常设置2个，有些工程为减少水下工程量,将2个取水头部合成1个 但分成2格.另外，相邻头部之间不宜太近.特别在漂浮物多的河道,因相隔过近,将加剧水流的扰动及相互干扰。如有条件，应在高程上或伸入河床的距离上彼此错开，某工学院为某厂取水头部进行的水下模型试验指出、一般两根进水管间距宜不小于头部在水流方向最大尺寸的3倍。由于各地河道水流特性的不同及挟带漂浮物等情况的差异.头部间距应根据具体情况确定.5、3。17。据调查,栅条净距大都在40mm.100mm、个别最小为20mm、南京城北水厂 1996年建成。最大为120mm,湘潭一水厂,据水利系统排灌泵站调查数据,栅距一般在50mm。100mm.现行国家标准.泵站设计规范、GB，50265 2010对拦污栅栅条净距规定.对于轴流泵,可取D0。20。对于混流泵和离心泵、可取D0。30，D0为水泵叶轮直径 最小净距不得小于50mm。根据上述情况，原规范制定的栅条间净距是合理的 据调查反映。手工清除的岸边格栅。在漂浮物多的季节.因清除不及时 栅前后水位差可达1m,2m、影响正常供水 故应采用机械清除措施.确保供水安全。5,3、18.过栅流速是确定取水头部外形尺寸的主要设计参数。如流速过大.易带入泥沙，杂草和冰凌。流速过小，会加大头部尺寸 增加造价.因此过栅流速应根据条文规定的诸因素决定.如取水地点的水流速度大、漂浮物少,取水规模大、则过栅流速可取上限.反之.则取下限。据调查.淹没式取水头部进水孔的过栅流速，无冰絮 多数在0、2m、s，0，6m,s,最小为0 02m，s。九江河东水厂。取水规模只有188m3、h.最高为2。0m。s 南京上元门水厂 东北地区淹没式取水头部的过栅流速多数在0，1m,s.0，3m s,无冰絮,对于岸边式取水构筑物、格栅起吊、清渣都很方便,故过栅流速比河床式取水构筑物的规定略高。考虑到水生态保护的需要，过栅流速过大可能导致鱼卵或鱼苗吸入 参照国际发达国家的经验。对邻近鱼类产卵区域提出了不宜大于0 1m。s的过栅流速要求.5.3，19，本条是关于格网，栅,形式及过网流速的规定,1.关于格网，栅 形式。根据国内外生产的去除漂浮物的新型设备及供应情况.规定中除平板式格网、旋转式格网外,增加了自动清污机，据调查、平板式格网因清洗劳动强度大 特别在较深的竖井泵房进水间、起吊清洗难度更大,因此在漂浮物较多的取水工程中采用日趋减少,板框旋转式滤网在电力系统使用较多 但存在维修工作量大,去除漂浮物效率不高等问题 双面进水转鼓滤网应用于大流量、维修工作少.去除漂浮物效率高.在电力及核电系统的大型取水泵站已有应用、各种形式的自动清污机除用于污水系统外 也大量应用于给水取水工程中、如成都各水厂都改用了回转式自动清污机，其中设计取水规模为每天180万立方米的六水厂共安装10台，由于清污机的栅条净距可根据用户需要制造 小的可到几个毫米。可以满足去除细小漂浮物的工艺要求.现行国家标准,泵站设计规范.GB、50265将耙斗，齿.式，抓斗式 回转式等清污机已列入条文中,2 关于过网,栅 流速，根据电力系统经验,旋转滤网标准设计采用过网流速为1.0m、s，自动清污机也都采用1.0m。s过栅流速。考虑平板格网清污困难、原定流速0。5m，s是合理的.5、3 20、考虑到进水管部分位于水下，易受洪水冲刷及淤积。一旦发生事故、修复困难 时间也长，为确保供水安全。要求进水管设置不宜少于两条，当一条发生事故时。其余进水管仍能继续运行,并满足事故用水量的要求 5 3，21,进水管的最小设计流速不应小于不淤流速、四川某电厂取水口原设有三条进水管,同时运行时平均流速为0 37m。s、进水管被淤 而当两条进水管工作,管内流速上升至0.55m。s时则运转正常。因此为保证取水安全。应特别注意进水管流速的控制 在确定进水管管径及根数时。需考虑初期取水规模小的因素.采取措施，使管内初期流速满足不淤流速的要求。据调查进水管流速一般都大于0.6m s 常采用1.0m、s,1、5m。s 实践证明、在原水浊度大.漂浮物多的河流取水,头部被堵、进水管被淤，时有发生、设计应有防堵，清淤的措施,根据国内实践。虹吸管管材一般采用钢管，防止漏气.以确保虹吸管的正常运行，5。3 22 根据国内实践经验、进水间平台上一般设有闸阀的启闭设备,格网的起吊设备,平板格网的清洗设施等 泥沙多的地区还设有冲动泥沙或吸泥装置.5,3。23.当建造固定式取水构筑物有困难时 可釆用活动式取水构筑物 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 小型水厂常带来困难，而活动式、特别是浮船，具有适应性强.灵活性大的特点。能适应水流的变化,此外。某些河流由于水深不足,若修建取水口会影响航运或者当修建固定式取水口有大量水下工程量、施工困难、投资较高，而当地又受施工及资金的限制时、可选用缆车或浮船取水 根据使用经验 活动式取水构筑物存在操作。管理麻烦及供水安全性差等缺点 特别在水流湍急、河水涨落速度大的河流上设置活动式取水构筑物时，尤需慎重,故本条强调了 水位涨落速度小于2 0m.h 且水流不急、的限制条件、并规定 要求施工周期短和建造固定式取水构筑物有困难时.可考虑采用活动式取水构筑物 据调查,已建缆车取水规模有达每天10余万立方米 水位变幅为20m 30m的 已建单船取水能力最大达每天30万立方米，水位变幅为20m。38m 联络管直径最大达1200mm、目前。浮船多用于湖泊 水库取水 缆车多用于河流取水、由于活动式取水构筑物本身特点、目前设计采用已日趋减少、5，3，24.运行经验表明、决定活动式取水构筑物个数的因素很多,如供水规模。供水要求，接头形式,有无调节水池,船体是否进坞修理等。但主要取决于供水规模、接头形式及有无安全旷水池,根据国内使用情况 过去常采用阶梯式活动连接、在洪水期间接头拆换频繁 拆换时迫使取水中断.一般设计成一座取水构筑物再加调节水池 随着活络接头的改进，摇臂式联络管，曲臂式联络管的采用。特别是浮船取水中钢桁架摇臂联络管实践成功 使拆换接头次数大力减少 甚至不需拆换、供水连续性较前有了大的改进.故有的浮船取水工程仪设置一条浮船，由于受到缆车牵引力.接头形式,材料等因素的影响，因此活动式取水构筑物的个数又受到供水规模的限制.本条文仅做原则性规定 设计时，应根据具体情况，在保证供水安全的前提下确定取水构筑物的个数。5。3。25，当泵车稳定性和刚度不足时。会由于轨道不均匀沉降产生纵向弯曲,而使部分支点悬空、引起车架杆件内力剧变而变形，车架承压竖杆和空间刚度不够而变形.平台梁悬过长,结构又按自由端处理、在动荷载作用下、使泵车平台可能产生共振,机组布置不合理，车体施工质量不好等原因引起振动。因此条文中强调了泵车结构的稳定性和刚度的要求,车架的稳定性和刚度除应通过泵车结构各种受力状态的计算以保证结构不产生共振现象外 还应通过机组.管道等布置及基座设计,采取使机组重心与泵车轴线重合或降低机组.桁架重心等措施。以保持缆车平衡，减小车架振动、增加其稳定性，为保证浮船取水安全运行.浮船设计应满足有关平衡与稳定性的要求 根据实践经验，首先应通过设备和管道布置来保持浮船平衡并通过计算验证，当浮船设备安装完毕,可根据船只倾斜及吃水情况 采用固定重物舱底压载平衡，浮船在运行中。也可根据具体条件采用移动压载或液压压载平衡、浮船的稳定性应通过验算确定，在任何情况下、浮船的稳定性衡准系数不应少于1、0，即在浮船设计时，回复力矩Mg与倾覆力矩Mf的比值K，1、0.以保证在风浪中或起吊联络管时能安全运行,机组基座设计要减少对船体的振动、对于钢丝网水泥船尤应注意、5。3,27，山区河流水量丰富 但属浅水河床，水深不够使取水困难,推移质不多的山区河流常采用低坝取水形式.低坝可分活动坝及固定坝,活动坝除一般的拦河闸外还有橡胶坝 浮体闸 水力自动翻板闸等新型活动坝,洪水来时能自动迅速开启泄洪 排沙，水退时又能迅速关闭蓄水 以满足取水要求 山溪河道。河床坡度较陡、当水流中带有大量的卵石。砾石及粗沙推移质时，常采用底栏栅取水形式.取水流量最大已达35m3、s，据统计 使用于灌溉及电力系统已达到70余座.其中新疆已建近50座.5，3、28，为确保坝基的安全稳定。低坝应建在河床稳定。地质较好的河段 并通过一些水工设施。使坝下游处的河床保持稳定.选择低坝位置时,尚应注意河道宽窄要适宜,并在支流入口上游，以免泥沙影响.取水口设在凹岸可防止泥沙淤积，确保安全取水,寒冷地区修建取水口应选在向阳一侧,以减少冰冻影响，有些地区山溪河岸不稳定。夏季易发洪水和泥石流。应考虑取水口防冲和尽快恢复的措施 5，3 29，低坝取水枢纽一般由溢流坝.进水闸.导沙坎,沉沙槽,冲沙闸，导水墙及防洪堤等组成、溢流坝主要为抬高水位满足取水要求。同时也应满足泄洪要求,因此坝顶应有足够的溢流长度、如其长度受到限制或上游不允许壅水过高时,可采用带有闸门的溢流坝或拦河闸、以增大泄水能力。降低上游壅水位 如成都六水厂每天180万m3取水口就采用了拦河闸形式。进水闸一般位于坝侧,其引水角对含沙量小的河道为90、新建灌溉工程一般采用30、40 以减少进沙量 冲沙闸布置在坝端与进水闸相邻，其作用是满足冲沙及稳定主槽，据统计、运用良好的冲沙闸总宽约为取水工程总宽的1，10、1。3。5，3,30，根据新疆的实践经验。底栏栅式取水构筑物宜建在山溪河流出口处或出山口以上的峡谷河段,该处河床稳定。水流集中、纵坡较陡,要求在1,50、1。20,流速大.推移质颗粒大，含细颗粒较少。有利于引水排沙 曾有初期修建在出口以下冲积扇河段上的底栏栅。由于泥沙淤积被迫上迁至出口处后运行良好的实例，5、3,31,底栏栅式取水构筑物一般有溢流坝、进水栏栅及引水廊道组成的底栏栅坝。进水闸，由导沙坎和冲沙闸及冲沙廊道组成的泄洪冲沙系统以及沉沙系统等组成.栅条做成活动分块形式 便于检修和清理，便于更换.为减少卡塞及便于清除,栅条一般做成钢制梯形断面 顺水流方向布置。栅面向下游倾斜。底坡为0 1。0，2,栅隙根据河道沙砾组成确定.一般为10mm.15mm,冲沙闸在汛期用来泄洪排沙，稳定主槽位置.平时关闭壅水 故冲沙闸一般设于河床主流,其闸底应高出河床0，5m.1.5m。防止闸板被淤，设置沉沙池可以去除进入廊道的小颗粒推移质,避免集水井淤积，改善水泵运行条件，