地表水取水工程设计

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1、地表水取水工程设计摘要：通过多年设计及现场处理水厂取水工程施工、运行过程中出现的问题， 总结地表水取水工程特点，根据水源特点，取水构筑物型式、设计及施工不同 通过工程实例总结设计注意事项。关键词：构筑物位置选择；型式；设计；施工地表水源包括江河、湖泊、运河、渠道和水库等。地表水源水量较充沛，因此，城镇供 水常使用地表水作为给水水源。选择给水水源的主要原则是：水源的水质良好、水量充沛和 便于保护。对于地表水水源，应根据地表水环境质量标准GB3838-2002，判别水源是否 符合供水工程时地表水源水质的要求。集中式生活饮用水地表水源地水质超标项目经自来水 厂处理后，必须达到生活饮用水卫生标准 GB

2、5749-2006 的要求。水源的选用应通过技术经济比较后综合确定，并应满足水体功能区划所规定的取水地段； 不易受污染，便于建立水源保护区；选择次序宜先当地水、后过境水，先自然河道、后需调 节径流的河道。可取水量充沛可靠，设计枯水流量年保证率和设计枯水位的保证率以及水质 均应符合现行国家标准规定；取水、输水、净水设施安全经济和维护方便；具有交通、运输 和施工条件。工程水源选择前必须进行水资源的勘察，要详细调查和收集区域水源的水文、水质、河 床以及周边构（建）筑物或人为活动情况等资料。河流水文资料一般需有 1015 年以上的当地实测资料，需要详细了解历年逐月平均流量 平均水位，实测最大洪水流量、

3、最高、最低水位，最小枯水流量、施工期的最高水位及相应 的持续时间等。水库资料包括水库的水位容积曲线、兴利水位、死库容水位、最高溢洪水位， 浪高、风速，汛期最大流速、枯水期最小流速、河床断面上的流速分布以及施工期最大流速 等。如果实测资料较少，而与其有关的另一现象资料却比较多，可以参考分析应用。取水构筑物附近河段历年河道变化的资料，河道冲刷、淤积等情况。取水点上游4km 至下游2km的河道地形图。取水口上游600m至下游300m水下地形图以及取水范围上下游 50m 的河床断面图。实际间距可根据取水点河床调整。河床地质情况调查，是否砂石、淤泥， 抗冲刷深度等。是否有码头、水产养殖、桥梁以及其他构建

4、筑物对河流水质水流条件的影响。 对河流综合利用的规划情况，生态红线等。一、取水构筑物位置的选择取水构筑物位置的选择应通过技术经济比较确定：位于水源水质较好的地带；靠近主流， 枯水期有足够的水深，稳定的岸边和河床；靠近主要用水地区；不妨碍排洪，并符合水体整 治规划要求；有施工现场的空地，便于堆放和运输设备及材料；施工场地周边的施工用电、 用水及道路交通方便。二、取水构筑物的型式应根据取水量和水质要求，结合河床地形和地质、河床冲淤、水深及水位变幅、泥沙及 漂浮物等因素以及施工条件，在保证安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。当水源水 位变化幅度在10m以上时，可采用竖井式泵站、缆车式泵站、浮船式

5、泵站等。竖井式泵站主要有岸边式和河床式。岸边式取水构筑物特点：吸水管路短，运行安全， 维护方便。适用条件：河岸坡度较陡，岸边水流较深，且地质条件较好以及水位变幅和流速 较大的河流；取水量大和安全性要求较高的取水构筑物。河床式取水构筑物特点：集水井设 于河岸上，可不受水流冲刷，不影响河床水流；进水头部伸入河床，检修和清洗很不方便； 洪水期，河流底部泥沙较多，水质差，集水井常沉积大量泥沙不易清除。适用条件：河床较 稳定，河岸平坦，主流距河岸较远，河岸水深较浅；岸边水质较差；水中悬浮物较少。合建式取水泵站特点：集水井与泵房合建，设备布置紧凑，总建筑面积小；吸水管路短 运行安全，维护方便。适用条件：岸

6、边地质条件较好时。分建式取水泵站特点：集水井与泵 房分建，集水井与泵房间多采用引桥连接；土建结构简单，施工方便；吸水管路较长，增加 水头损失；维护管理不方便。适用条件：岸边地质条件较差，集水井不宜与泵房合建，或分 建对结构和施工有利时。当河岸坡度较陡、地质条件较好、洪枯水期岸边水深和泵站提水流量均较大时，宜采用 岸边取水的集水井与泵房合建的竖井式泵站。当河岸坡度较缓、地质条件较差、洪枯水期岸 边有足够的水深、泵站提水流量不大，且机组启动要求不高时，可采用岸边取水的集水井与 泵房分建的竖井式泵站。缆车式泵站施工较简单，但运行管理不便，移车困难，安全性较差，泵车内面积和空间 较小，工作条件较差。适

7、用条件：河水涨落幅度较大（在10-35m之间），涨落速度不大于 2m/h ；河床比较稳定，河岸工程地质条件较好；由于牵引设备的限制，泵车不宜过大，所以 取水量很小。实际工程运行中，发现行车导轨容易生锈损坏，导致移车或水泵维修困难。浮船式泵站工程用材少，投资较省，无复杂的水下施工，施工较简便，上马快；船体构 造简单；在河流水文和河床易变化的情况下，有较强的适应性；水位涨落较大时，需更换接 头，移动船位，管理比较复杂，有短时停水的缺点；船体维护养护频繁，怕冲撞，供水安全 性差。适用条件：河流水位变化幅度在10-35m或更大范围，水位变化速度不大于2m/h，枯 水期水深大于1m,且流水平稳，风浪较小

8、，停泊条件良好的河段；河床较稳定，岸边有较 适宜的倾角；漂浮物少的河流，没有浮筏、船只和漂木等撞击的可能。如下图：综合比较，从运行安全、维护简单等方面综合考虑，建议采用固定式取水构筑物。三、取水构筑物设计江河、湖泊取水构筑物的防洪标准不应低于城市防洪标准。水库取水构筑物的防洪标准 应与水库大坝等主要建筑物的防洪标准相同，并应采用设计和校核两级标准。根据水库汇入河流的特性，将取水泵房选在地质条件较好，岸边地质稳固，有足够的取 水深度，水质好，流量大，泥砂沉积量少，河床变迁小，有利于取水的地段。岸边式取水泵房进口地坪的设计标高当泵房在渠道边时，应为设计最高水位加0.5m； 在江河边时，应为设计最高

9、水位加浪高再加0.5m，必要时尚应采取防止浪爬高的措施；在湖 泊、水库边时，应为设计最高水位加浪高再加0.5m，并应采取防止浪爬高的措施。根据水位涨落变化，为确保取水保证率，当湖泊或水库的取水构筑物所处位置水深大于 10m时，宜采取分层取水方式。上层宜采用格栅喇叭口取水，下层采用蘑菇头取水。结合规 划原则、统一设计、分期实施情况等，取水泵房土建工程按远期规模设计，水泵设备分期安 装，按近期设计水泵电机型号，预留远期泵位。四、取水构筑物施工取水泵房施工时一般采用放坡大开挖，取水泵房应尽量靠近岸边，但必须满足堤坝基础 安全距离。取水构筑物一般设计在枯水期或冬修时采用围堰施工，施工时水库需要适当的弃

10、 水降低水位，减少水下施工困难。围堰结构应满足设计要求，构造简单，便于施工、维护和拆除。围堰和构筑物外缘之间 应留有满足施工排水与施工作业要求的宽度。围堰类型应根据基坑及河道的水文地质、施工方法和装备、环境保护等因素，经技术经济比较后确 定。当取水构筑物基坑较深或有淤泥流砂等不良情况时，基坑支护采用钢板桩支护。五、南渡江取水案例澄迈县金江镇有两座自来水厂，均以南渡江为水源，但现有取水口与规划新建防洪桥平 面位置冲突，规划建设用地不协调，限制了城市的发展。同时两座水厂取水口均存在水源污 染问题，但防治协调工作较难开展，并且大塘河的河道治理工作较难，因此，设计将取水口 上移。设计以南渡江为水源，设

11、计南渡江大茂村附近取水，南渡江取水段河底地质为砂石，河 道纵断面因河水流速较大，积泥较少。设计取水口采用菱形箱式取水头部，布置在南渡江中 心河道处，取水头部两侧设计4 个格栅进水窗。原水经重力引水管至取水泵房吸水井。施工 方案采取拦水坝放水后围堰施工。引水管设计两条DN800卷焊钢管（6=9mm）。引水管和头 部采用钢丝石笼网周边砌筑保护。根据实测的南渡江岸及河床地形，选定的取水泵房位置，在大塘河汇入口上游1.5km的 大茂村附近的南渡江右岸的空地。设计一座岸边固定式泵房取水。原状地面高程32.50m，南 渡江金江段常水位27.70m,低水位23.80m （金江发电站翻板闸底标高，检修时水位）

12、，百 年一遇洪水位为34.10m，根据规范要求，设计取水泵房首层平面室内地坪标高为35.10m, 根据该发电站翻板闸检修水位计算，泵房底层（水泵间）标高为20.10m，泵房室内地坪相对 高度H=15m。取水泵房按统一设计、分期实施原则，土建设计规模8.0万m3/d,设备安装按 5.0 万 m3/d 的布置，水泵间预留远期泵位。六、总结水源取水工程是一个工程的命脉，取水工程的选择至关重要，关系着整个工程施工完成 后能否发挥效益。取水工程注意事项如下：必须在充分调研收集并研究资料基础上，进行取 水工程设计；取水构筑物位置选择要综合考虑水文地质条件和经济分析；取水构筑物型式选 择要结合各种构筑物适用条件和优缺点综合考虑；设计时要充分考虑可实施性问题。必须在 满足施工安全的前提下开展施工。参考文献：1杨绍林地表水取水供水工程在实际操作中对社会各个方面的作用J中国水运，1006-7973（2015） 09-0167-022严煦世，范瑾初 给水工程，中国建筑工业出版社