地表水取水構筑物正文

給水工程中從江河、湖泊、水庫及海洋等地表水源中取水的設施，分為固定式和移動式兩大類。

固定式取水構筑物位置固定不變，安全可靠，應用較為廣泛。由于水源的水位變化幅度、岸邊的地形地質(zhì)和冰凍、航運等因素，可有多種布置。常見的有四種：

江心進水頭式由取水頭部、進水管、集水井和取水泵房組成。常用于岸坡平緩、深水線離岸較遠、高低水位相差不大、含砂量不高的江河和湖泊（圖1）。原水通過設在水源最低水位之下的進水頭部，經(jīng)過進水管流至集水井，然后由泵房加壓送至水廠。集水井可與泵房分建或合建。當取水量小時，可以不建集水井而由水泵直接吸水。取水頭部外壁進水口上裝有格柵，集水井內(nèi)裝有濾網(wǎng)以防止原水中的大塊漂流雜物進入水泵，阻塞通道或損壞葉輪。

江心橋墩式也稱塔式。常用于水庫，建于尚未蓄水時。構筑物高聳于水體中，取水、泵水設施齊全，用輸水管送水上岸?？梢栽诓煌疃热∷?，以得到水質(zhì)較好的原水。

岸邊式集水井與泵房分建或合建于岸邊，原水直接由進水口進入。一般適用于岸坡較陡，深水線靠近岸邊的江河。對含砂量大或冰凌嚴重或兩者均出現(xiàn)的河流，取水量又較大時，可采用斗槽式取水構筑物，它是一種特殊的岸邊式取水構筑物,其前以圍堤筑成一個斗槽,粗砂將在斗槽內(nèi)沉淀，冰凌則在槽內(nèi)上浮。中國西北地區(qū)有多處斗槽式取水構筑物。

底欄柵式以山區(qū)溪流作為水源時，為避免急流中的砂礫，用低壩抬高水位，壩內(nèi)有引水渠道，渠頂蓋欄柵。水流溢過壩頂時從欄柵進入渠道，流至沉砂池沉除泥沙后，再用水泵輸出。

移動式取水構筑物適用于水位變化大的河流。構筑物可隨水位升降,具有投資較省、施工簡單等優(yōu)點,但操作管理較固定式麻煩，取水安全性也較差，主要有兩種：

浮船式水泵設在駁船上，直接從河中取水，由斜管輸送至岸上。水泵的出水管和輸水斜管的連接要靈活，以適應浮船的升降和搖擺。當采用階梯式連接時，須隨水位漲落改換接頭位置(圖2)。當采用搖臂式連接時，加長聯(lián)絡管為搖臂，不換接頭，浮船也可以隨水位自由升降。浮船取水要求河岸有適當?shù)钠露?20°～30°)。浮船式取水構筑物在中國西南和中南地區(qū)較多。80年代,單船供水能力已超過每日10萬米。

纜車式由泵房、坡道、輸水斜管和牽引設備等四個主要部分組成（圖3）。取水泵設在泵車上。當河流水位漲落時，泵車可由牽引設備沿坡道上下移動，以適應水位，同時改換接頭。纜車式取水適宜于水位漲落速度不大 (如每小時不超過2米)、無冰凌和漂浮物較少的河流。（見彩圖）

地表取水構建物

第13章地表水取水構筑物

分類：

按水源種類可分為河流、湖泊、水庫及海水取水構筑物；按取水構筑物的構造形式可分為固定式(岸邊式、河床式、斗槽式)和活動式(浮船式、纜車式)兩種，在山區(qū)河流

上，有低壩式和低欄柵式取水構筑物。

13.1河流特征與取水構筑物的關系

江河徑流特征主要是指水位、流

量和流速等因素的變化特征。

設計取水構筑物時應收集的有關

資料：

(1)河段歷年最高水位和最低水位、

逐月平均水位和常年水位；

(2)河段歷年最大流量和最小流量；

(3)河段取水點歷年的最大流速、最

小流速速、平均流速。

地表水取水構筑物的設計最高水

位,—般按百年一遇(設計頻率為1％)

確定。設計枯水位和設計枯水流量的

設計頻率,應根據(jù)水源情況和供水重

要性選定。當?shù)乇硭鳛槌擎?zhèn)供水水

源時．其設計枯水位和設計枯水流量

的保證率，一般可采用90％～97％；

當?shù)乇硭鳛楣I(yè)企業(yè)供水水源時，

其設計枯水流量的保證率應技行有關

部門的規(guī)定選取。

江河中的泥沙，按運動狀態(tài)可分為

推移質(zhì)和懸移質(zhì)兩大類。

在水流的作用下，沿河床滾動、滑

動或跳躍前進的泥沙、稱為推移質(zhì)(又稱

底沙)；這類泥沙一般粒徑較粗，通常占

江河總合沙量的5％～10％。

懸浮在水中，隨水流前進的泥沙，

稱為懸移質(zhì)(也稱懸沙)。這類泥沙一般

顆粒較細。在沖積平原河流中約占總含

沙量的90％～95％。

含沙量：單位體積河水內(nèi)挾帶泥沙

的重量，以kg/m3表示。

江河橫斷面上各點的水流脈動強度

不同，含沙量的分布亦不均勻，一般來

說，越靠近河床含沙量越大，泥沙粒徑

較粗；越靠近水面含沙量越小，泥沙粒

徑較細；河心的含沙量高于兩側。

河床演變：水流與河床相互作用，

使河床形態(tài)不斷發(fā)生變化的過程，水流

與河床的相互作用通過泥沙運動體現(xiàn)。

挾沙能力：水流能夠挾帶泥沙的飽

和數(shù)量。

水流條件改變時，挾沙能力也隨之

改變。如果上游來沙量與本河段水流挾

沙能力相適應，河床既不外刷，也不淤

積，如果來沙量與本河段水流挾沙能力

不相適應，河床將發(fā)生沖刷或淤積。

影響河床演變的主要因素：

1)河段的來水量來水量大，河床沖

刷，來水量小，河床淤積；

2)河段的來沙量、來沙組成來沙量

大、沙粒粗，河床淤積，來沙量少、沙

粒細，河床沖刷；

3)河段的水面比降水面比降小，河

床淤積；水面比降增大，河床沖刷；

4)河床地質(zhì)情況疏松土質(zhì)河床容易

沖刷變形，堅硬巖石河床不易變形。

河床變形可分為單向變形和往復變形

兩種。單向變形是指在長時間內(nèi)，河床緩

慢地不間斷地沖則或不間斷地淤積，不出

現(xiàn)外淤交錯。往復變形是指河道周期性往

復發(fā)展的演變現(xiàn)象。

河床變形也可分為縱向變形和橫向變

形兩種?？v向變形是河床沿縱深方向的變

化，表現(xiàn)為河床縱剖面上的沖淤變化。橫

向變形是河床在與水流垂直的方向上，向

兩側的變化，表現(xiàn)為河岸的沖刷與淤積，

使河床平面位置發(fā)生擺動。

河床縱向變形由水流縱向輸沙不平

衡引起，而縱向輸沙不平衡由來沙量隨

時間變化和沿程變化、河流比降和河床

寬度沿程變化導致。

河床橫向變形由水流橫向輸沙不平

衡引起，而橫向輸沙不平衡主要由環(huán)流

造成。

意義：江河取水構筑物位置的選擇是

否恰當，直接影響取水的水質(zhì)和水量、取

水的安全可靠性、投資、施工、運行管理

以及河流的綜合利用。

要求：深入現(xiàn)場調(diào)查研究，根據(jù)取水

河段的水文、地形、地質(zhì)、衛(wèi)生等條件，

全面分析，綜合考慮，提出幾個可能的取

水位置方案，進行技術經(jīng)濟比較，從中選

擇最優(yōu)的方案。

13.2江河取水構筑物位置的選擇

(1)設在水質(zhì)較好地點

為避免污染，取水構筑物宜位于城

鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)上游的清潔河段，在污水

排放口的上游100～150m以上；

取水構筑物應避開河流中的回流區(qū)

和死水區(qū)，以減少進水中的泥沙和漂浮

物；

在沿海地區(qū)應考慮到咸潮的影響，

盡量避免吸入咸水；

污水灌溉農(nóng)田、農(nóng)作物施加殺蟲劑

等都可能污染水源，也應予以注意。

(2)具有穩(wěn)定河床和河岸，靠近主流，

有足夠的水深

在彎曲河段上，取水構筑物位置宜

設在河流的凹岸；如果在凸岸的起點，

主流尚未偏離時，或在凸岸的起點或終

點；主流雖已偏離，但離岸不遠有不淤

積的深槽時，仍可設置取水構筑物。

在順直河段上，取水構筑物位置宜

設在河床穩(wěn)定、深槽主流近岸處，通常

也就是河流較窄、流速較大，水較深的

地點，在取水構筑物處的水深一般要求

不小于2.5～3.Om。

(3)具有良好的地質(zhì)、地形及施工條

件

取水構筑物應設在地質(zhì)構造穩(wěn)定、

承載力高的地基上；

取水構筑物不宜設在有寬廣河漫灘

的地方，以免進水管過長；

選擇取水構筑物位置時，要盡量考

慮到施工條件，除要求交通運輸方便，

有足夠的施工場地外，還要盡量減少土

石方量和水下工程量，以節(jié)省投資，縮

短工期。

(4)靠近主要用水地區(qū)

取水構筑物位置選擇應與工業(yè)布局

和城市規(guī)劃相適應，全面考慮整個給水

系統(tǒng)的合理布置。

在保證取水安全的前提下，取水構

筑物應盡可能靠近主要用水地區(qū)，以縮

短輸水管線的長度，減少輸水管的投資

和輸水電費。此外，輸水管的敷設應盡

量減少穿過天然或人工障礙物。

(5)注意人工構筑物或天然障礙物

取水構筑物應避開橋前水流滯緩段

和橋后沖刷、落淤段，一般設在橋前

0.5～1.0km或橋后1.0km以外；

取水構筑物與丁壩同岸時，應設在

丁壩上游，與壩前淺灘起點相距一定距

離處，也可設在丁壩的對岸；

攔河壩上游流速減緩，泥沙易于淤

積，閘壩泄洪或排沙時，下游產(chǎn)生沖刷

泥沙增多，取水構筑物宜設在其影響范

圍以外的地段。

(6)避免冰凌的影響

在北方地區(qū)的河流上設置取水構筑物

時，應避免冰凌的影響。取水構筑物應設

在水內(nèi)冰較少和不受流冰沖擊的地點，而

不宜設在易于產(chǎn)生水內(nèi)冰的急流、冰穴、

冰洞及支流出口的下游，盡量避免將取水

構筑物設在流冰易于堆積的淺灘、沙洲、

回流區(qū)和橋孔的上游附近。

在水內(nèi)冰較多的河段，取水構筑物不

宜設在冰水混雜地段，而宜設在冰水分層

地段，以便從冰層下取水。

(7)應與河流的綜合利用相適應

選擇取水構筑物位置時，應結合河

流的綜合利用，如航運、灌溉、排洪、

水力發(fā)電等，全面考慮，統(tǒng)籌安排。

在通航河流上設置取水構筑物時，

應不影響航船通行，必要時應按照航道

部門的要求設置航標；應注意了解河流

上下游近遠期內(nèi)擬建的各種水工構筑物

和整治規(guī)劃對取水構筑物可能產(chǎn)生的影

響。

固定式取水構筑物與活動式取水構筑物

相比具有取水可靠，維護管理簡單，適應

范圍廣等優(yōu)點，但投資較大，水下工程量

較大，施工期長，在水源水位變幅較大時

尤其突出。

固定式取水構筑物設計時應考慮遠期

發(fā)展的需要，土建工程一般按遠期設計，

一次建成，水泵機組設備可分期安裝。

13.3江河固定式取水構筑物

采用岸邊式取水一般應符合如下條件

(1)河水主流靠近取水岸，或靠取水岸有穩(wěn)定的主流深槽，

即岸邊有足夠的水深，能保證在最低水位時也可安全

取水。

(2)具有穩(wěn)定的河床和河岸，避免取水構筑物建成后，改

變主流位置，而使取水地段產(chǎn)生淤積。

(3)岸邊為地質(zhì)條件較好的陡坡，如巖石陡坡，這樣，取

水構筑物設在陡岸可減少連接堤岸的工程量，同時岸

堤對河流水力條件影響較小，不致引起河床變形。

(4)在水位變幅大，特別是急漲快落且流速大的取水河

段上，采用豎井式岸邊取水構筑物，具有管理操作方

便、取水安全可靠等優(yōu)點。

(5)水中泥沙、漂浮物和冰凌較嚴重的河流上不適宜采用

自流管取水時。

?江河固定式取水構筑物主要分為岸邊式和河

床式兩種，此外還有斗槽式。

直接從江河岸邊取水的構筑物，稱

為岸邊式取水構筑物，由進水間和泵

房兩部分組成。適用于岸邊較陡，主

流近岸，岸邊有足夠水深，水質(zhì)和地

質(zhì)條件較好，水位變幅不大的情況。

按照進水間與泵房的合建與分建，

岸邊式取水構筑物的基本型式可分為

合建式和分建式。

岸邊式取水構筑物

1)合建式岸邊取水構筑物

合建式岸邊取水構筑物進水間與泵房合建，

水經(jīng)進水孔進入進水室，再經(jīng)格網(wǎng)進入吸水室，

然后由水泵抽送至水廠或用戶。進水孔上的格柵

用以攔截水中粗大的漂浮物。進水間中的格網(wǎng)用

以攔截水中細小的漂浮物。

合建式的優(yōu)點是布置緊湊，占地面積小，水

泵吸水管路短，運行安全，管理維護方便；缺點

是土建結構復雜，施工較困難。只有在岸邊水深

較大，河岸較陡，同時河岸地質(zhì)條件良好的地方

以及水位變幅和流速較大的河流才可采用。

(1)基礎呈階梯式

在河岸地質(zhì)情況較好(岸邊為基巖)的條件

下才可采用這種布置形式，以保證不致因進水

間與水泵間的基礎標高不同而引起構筑物的不

均勻沉陷。由于進水間與水泵間的底部標高不

同，可減小泵房的建筑高度，節(jié)省土建投資，

便于施工。但在枯水期低水位時，水泵不能自

灌引水需采用抽真空方式或灌注壓力水引水方

式，對運行管理不方便。

(2)合建式岸邊取水構筑物，基礎呈水平布置

即進水間與水泵間的底在同一標高上。在岸邊地

質(zhì)條件較差，不宜作階梯形基礎布置時采用這種

形式。

這種形式的取水構筑物多用臥式泵，安裝在

最低設計水位以下,使水泵自灌引水啟動，運

行管理方便。但由于水泵間高度大，建筑面積

(包括相應的進水間面積)也較大，因而造價較高，

檢修不便，水泵間通風條件較差。

為避免以上缺點,可采用立式泵，這種形式的進水間和上

一種的相同，而吸水間在水泵間下面，用不透水的隔板分開。

此層隔板應按最高洪水位時的靜水壓力求近行結構設計，同

時應十分嚴密(包括人孔及吸水管穿過隔板處，都應做嚴密的

防水措施)。隔板以上的水泵間也應做嚴密的防水措施。這

種布置形式可減小建筑面積降低土建投資，電機和電氣設備

可設置在最高水位以上的操作間內(nèi)，通風和采光條件良好，

操作管理方便。但是，立式防砂泵與電機連接軸長，水泵電

機的安裝、檢修都比較麻煩，因此目前較少采用。

在水位變化較大的河流上，水中漂浮物不多，取水量不大時，

也可采用潛水泵取水。潛水泵和潛水電機可以設在岸邊進水

間內(nèi)，亦可設在岸邊斜坡上。這種取水方式結構簡單，造價

低。但水泵電機檢修較困難。

2)分建式岸邊取水構筑物

適用條件,靠近取水岸，水深岸陡，水位變

幅較小，河床與河岸較穩(wěn)定，河岸地質(zhì)條件較差。

采用分建式岸邊取水構筑物時，在地形及

地質(zhì)條件允許的情況下，應盡可能縮短水泵房與

進水構筑物之間的距離。如受地形及地質(zhì)的自然

條件限制，則要采取必要的結構措施，縮短其間

距，減短水泵吸水管路，有利于維護管理和增加

運行的安全性。

與合建式岸邊取水構筑物形式相比，分建式

取水構筑物顯然水泵吸水管長，水泵啟動所需時

間較長，吸水管或吸水底閥漏水時，檢修困難。

?總的來看，合建式比分建式較為優(yōu)越。在地質(zhì)和施工條件許

可下，尤其是對于取水量大,保水安全性要求較高的取水

工程,應盡可能采用合建式。但在地質(zhì)條件差，且施工技

術力量薄弱，施工條件差，對水下施工有困難的情況下，宣

采用分建式。

?岸邊式取水構筑物一般采用鋼筋混凝土結構。構筑物的

平面形狀有圓形、矩形和橢圓形。采用何種形式，應根據(jù)工

藝布置方案及其所確定的構筑物尺寸、荷載條件、構造特點

?以及施工方法等來確定。圓形的取水構筑物其結構性能較好，

便于施工，受力條件較好但不便于布置水泵等設備。矩形的

取水構筑物則與圓形相反。而橢圓形取水構筑物兼有圓

?形及矩形取水構筑物的優(yōu)點。

合建式與分建式比較

?在水位變幅大的河流，岸邊式取水構筑物為了能在洪水

位、常水位及枯水位均可取得含砂量較小的河水，一股在進

水構筑物的外墻上設置兩層或兩層以上的進水孔。底層進水

孔的下緣一般要高出河底0.5—1.0米．上緣宜低于設計最低

水位0.50—1.0米。上層進水口的上緣則要求低于設計洪水

位1.00一1.25米以下。

?為了截留水中粗大的懸浮雜質(zhì)及漂浮物，須在進水口設

置格柵。格柵柵條寬一般采用10毫米，柵條間距為30一50

毫米。為了進一步截留水中的細小雜質(zhì)，可在進水間與吸水

間之間的縱向隔墻上設置濾網(wǎng)。

岸邊式取水構筑物的構造和計算

1)進水間

進水間由進水室和吸水室兩部分

組成，可與泵房分建或合建。分建時

平面形狀有圓形、矩形、橢圓形等。

圓形結構性能較好，水流阻力較小，

便于沉井施工，但不便于布置設備。

矩形則相反。進水間深度不大，用大

開槽施工時可采用矩形。深度較大時

宜采用圓形。橢圓形兼有兩者優(yōu)點，

可用于大型取水。

（1）根據(jù)安全運行，檢修和清洗、排泥等要求，進水

室通常用隔墻分成可獨立工作的若干分隔。

（2）一般每一分隔布置一根進水管或一個進水孔口。

（3）當河流水位變幅不大時，可采用單層進水孔口，

當河流水位變幅超過6m時，可設置兩層或三層進水孔，

上層進水孔的上緣應在洪水位以下1.0m，下層進水孔

的下緣至少應高出河底0.5m，其上緣至少應在設計量

低水位以下0.3m。

（4）當取水量大，采用軸流泵或混流泵取水時，

進水室應結合水泵前池設計的要求進行設計，以免影

響水泵效率。（5）進水孔的高寬比，宜盡量配合格柵

和閘門的標準尺寸。（6）進水孔口前應設置格柵及閥

門槽。

進水間設計要點

合建式進水間為非淹沒式，分建式進

水間既可是非淹沒式，也可是半淹沒式。

非淹沒式進水間的操作平臺在設計洪

水位時仍露出水面，操作管理方便；

半淹沒式進水間的操作平臺當水位超

過設計水位時被淹沒，淹沒期間格網(wǎng)無法

清洗，積泥無法排除，只適用于高水位歷

時不長，泥沙及漂浮物不多的情況，但投

資較省。

進水間附屬設備

1、格柵設計要點

格柵設于進水口(或取水頭部)的進水

孔上，以攔截水中粗大的漂浮物及魚類，

柵條厚度或直徑一般采用10mm，凈距通常

采用30～120mm。柵條可以直接固定在進水

孔上，也可放在進水孔外側的導槽中，清

洗和檢修時便于拆卸。

021

0VKK

QF?

（1）格柵面積,K

1=b/(b+s)

(2)格柵一般按可拆卸設計，并考慮有人工

或機械清除的措施。

（3）格柵與水平面最好成65～75度傾角。

（4）框架外形應與進水口形狀一致。

（5）通過格柵的水頭損失，一般采用

0.05～0.1米。

格網(wǎng)設在進水間內(nèi)，用以攔截水中細

小的漂浮物。格網(wǎng)分為旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)和平板格

網(wǎng)兩種。

旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)構造復雜，所占面積大，但

沖洗方便，攔污效果好，適用于水中漂浮

物較多，取水量較大的取水構筑物。

0321

0VKKK

QF

??

旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)面積：

2、格網(wǎng)設計

平板格網(wǎng)構造簡單，所占位置小，可

減小進水間尺寸，但網(wǎng)眼不能太小，因而

不能攔截較細小漂浮物，且沖洗麻煩，每

次沖洗都有部分雜質(zhì)進入吸水室，適用于

中小取水量、漂浮物不多的情況。

021

0VKK

QF

??

平板格網(wǎng)面積：

(2)排泥、啟閉及起起吊設備

河水進入進水間后流速減小，會有泥

沙沉積，需及時排除。常用的排泥設備有

排沙泵、排污泵、射流泵、壓縮空氣提升

器等。

在進水間的進水孔、格網(wǎng)和橫向連通

孔上都須設置閘閥、閘板等啟閉設備，常

用的有平板閘門、滑閥及蝶閥等。

為便于格網(wǎng)、格柵的清洗和檢修及閘

門的啟閉和檢修，需在操作平臺上設置起

吊設備。常用的起吊設備有電動卷揚機、

電動和手動單軌吊車等。

(3)防冰、防草措施

在有冰凍的河流上取水時，必須采取

防冰措加。常用的防冰措施有降低進水孔

流速；利用電、熱水或蒸汽加熱格柵；在

進水孔前引入廢熱水，在進水孔上游設置

擋冰木排；利用渠道引水使水內(nèi)冰在渠道

上浮。

防止水草堵塞，可采用機械或水力方

法及時清理格柵；在進水孔前設置擋草木

排；在壓力管中設置除草器等措施。

岸邊式取水泵房的設汁特點

(1)水泵選擇

水泵選擇包括水泵型號選擇和水泵臺

數(shù)確定。水泵臺數(shù)過多，將增大泵房面積

和土建造價；水泵臺數(shù)過少，不利于運行

調(diào)度，一般采用3～4臺。水泵型號應盡量

相同，以便互為備用。當供水量或揚程變

化較大時，可考慮大小水泵搭配，以利調(diào)

節(jié)。選泵時應以近期水量為主，適當考慮

遠期發(fā)展。

(2)泵房布置

泵房的平面形狀有圓形、矩形、橢

圓形、半圓形等。矩形便于布置水泵、

管路和起吊設備，而圓形受力條件好，

當泵房深度較大時，土建費用較低。

水泵機組、管路及附屬設備布置，

既要滿足安裝、操作、檢修的方便，為

遠期發(fā)展留有余地，又要盡量減小泵房

面積、減低造價。

(3)泵房地面層的設計標高

岸邊式取水構筑物的泵房地面層(又稱

泵房頂層進口平臺)的設計標高，應分別按

下列情況確定：

當泵房位于渠道邊時，采用設計最高

水位加0.5m；

當泵房位于江河邊時，采用設計最高

水位加浪高再加0.5m；

當泵房位于湖泊、水庫或海邊時，采

用設計最高水位加浪高再加0.5m，并應設

有防止風浪爬高的措施。

(4)泵房的通風采暖及附屬設備

泵房應有通風設施，深度不大時采取

自然通風；深度較大時可采用機械通風。

寒冷地區(qū)，泵房應考慮采暖。

為便于泵房內(nèi)設備的安裝、檢修，需

要設置起吊設備。

當水泵啟動時不能自灌時，應采用真

空泵和水射器引水。

地下式或半地下式取水泵房須設置集

水溝和排水泵，及時排除漏水及滲水。

為便于調(diào)度、泵房內(nèi)還應設置通訊、

遙控等自動化設施。

(5)泵房的防滲和抗浮

取水泵房的側壁及底部，要求在水壓

作用下不產(chǎn)生滲漏，因此必須注意混凝土

的級配及施工質(zhì)量。

取水泵房在岸邊時，將會受到河水和

地下水的浮力作用，因此在設計時必須考

慮抗浮。

具體方式可以依靠自重或增加重物抗

浮，也可將泵房底板與基巖嵌出或錨固在

一起抗浮。

利用伸入江河中心的進水管和固定在

河床上的取水頭部取水的構筑物，稱為河

床式取水構筑物。河床式取水構筑物由取

水頭部、進水管、集水間和泵房等部分組

成。

當河床穩(wěn)定，河岸平坦，枯水期主流

遠離取水岸，岸邊水深不夠或水質(zhì)較差，

而河中心具有足夠的水深或水質(zhì)較好時，

宜采用河床式取水構筑物。

河床式取水構筑物

河床式取水構筑物的類型

1)自流管取水

自流管淹沒在水中，河水靠重力進入

集水間，集水間可與泵房合建或分建。

自流管取水工作可靠，但敷設自流管

時開挖土石方量較大,適用于自流管埋深

不大或河岸可以開挖敷設自流管時。

在河流水位變幅較大，洪水期歷時較

長，水中含沙量較高時，可在集水間壁上

開設進水孔,或設置高位自流管取上層含

沙量較少的水。

自流管取水

?選擇自流管取水構筑物的位置時，特別要注

意在洪水期河流底砂及草情對取水的影響。

在洪水期容易發(fā)生泥砂淤積的河段，如主、

支流交匯處，凸岸處或在河水回流區(qū)內(nèi)，均

不宜布置自流管取水構筑物。另外，在高渾

濁度的游蕩性河段或河心灘、河心洲發(fā)育的

河段，也不宜采用自流管取水。

2)虹吸管取水

河水通過虹吸管進入集水井中，然后由水泵抽走。

河水高于虹吸管頂時可自流進水；河水低于虹吸管頂

時需抽真空。

當取水構筑物的位置處于枯水期主流遠離取水岸、

水位又很低、河流水位變幅較大，以及河灘寬闊、岸

坡高而陡、且河床多為堅硬的巖石或土質(zhì)的河床如

果采用自流管取水，勢必自流管需要埋設很深，施工

時要開挖大量的土石方，并且要進行水下施工或鋪設

自流管道需要穿越防洪堤、防洪墻等水工構筑物時，

宜采用虹吸管取水。

利用虹吸管管頂可以高于最低設計水位4—6米的特

點,可大大減少管道的埋沒深度、節(jié)約土石方工程

量、縮短工期、降低工程造價。采用虹吸管取水，

需要安裝一套真空抽氣設備。水泵啟動前，先啟動

真空泵，將虹吸管道抽真空引水。當虹吸管管徑較

大且管路較長或河水在低水位時，真空抽氣時間較

長，亦即水泵起動時間較長,運行管理不如自流管

取水方便。虹吸管道施工質(zhì)量變求很高，必須嚴密

不漏水。由于管路較長，一旦虹吸進水管發(fā)生漏氣

現(xiàn)象，查漏檢修也十分困難。

虹吸進水管設計要求

?為確保安全取水的可靠性，虹吸進水管設計應滿足

以下要求,(1)總虹吸高度一般采用4—6米；(2)虹

吸管末端應伸入集水井最低動水位以下1.0米，否則，

虹吸作用易遭破壞，難以保證水泵的連續(xù)運行。(3)

取水頭部應保證足夠的淹沒水深，以防吸入空氣，

(4)至少設計二根虹吸進水管，而每根虹吸管都應設置

單獨的真空管路；(5)虹吸進水管一般采用鋼管，管

內(nèi)流速一般應大于o,6米／秒。

3)水泵直接吸水

不設集水間，水泵吸水管直接伸入

河中取水。

采用水泵吸水管直接取水的河床式

取水構筑物，一般只限于取水量小，源

水水質(zhì)較好的取水工程。

水泵吸水管直接取水具有如下特點：

?(1)因無濾網(wǎng)設備，同時為防止水泵葉輪磨損過快，

延長水泵使用年限，因此只是當河水水質(zhì)較好，即

河水小泥砂(特別是顆粒粗大的泥砂)、漂浮物、青

苔均較少時，宜采用之。

?(2)應盡量采用吸水高度較大的水泵設備，泵房深度

可以減少。同時由于不設集水井，施工簡單，土建

工程造價一般較低。

?(3)因主流遠離取水岸、水泵吸水管路較長，故真空

引水的時間也較長。

其它問題

?（1）從安全取水考慮，只宜采用真空引水方式，不宜采用

帶底閥的壓力灌水引水方式，否則，吸水底閥在洪水期失靈

時，檢修十分困難。

?（2）吸水管最好采用鋼管，施工要求嚴密不漏氣。

?（3）吸水管一般埋設在河床下，當河床為非基巖時，最好

采用頂管法施工，否則采用明開槽施工。也有不少小型取水

工程把水泵吸水管架空在河中樁架之上，吸水頭部裝柵罩，

或在取水口周圍攔截漂浮物，布置簡單，不造圍堰，無水下

工程，施工方便，節(jié)約投資。但只能在不妨礙水上航運的情

況下才允許采用。

4)橋墩式取水

整個取水構筑物建在水中，在進水間的壁上設置

進水孔。

橋墩式取水構筑物建在河中，縮小了水流過水斷

面，容易造成附近河床沖刷，基礎埋深大，水下工程

量大，施工復雜，需要設置較長的引橋與岸邊連接，

影響航運。

只有在枯水期主流遠離取水岸，水位變幅較大，

河水含砂量高而岸坡較緩，且河床地質(zhì)條件不適宜建

岸邊取水構筑物的情況下，對于一些大型的，取水安

全要求高的取水工程，才考慮采用橋墩式取水。

?與一般的河床式取水構筑物相比，橋墩式取水可

在構筑物兩側壁開設進水孔，以擴大總進水面積，

減小進水口的水流速度，或減小構筑物的平面尺寸；

省去了取水頭部及埋設于河床下的自流進水管，集

水井與泵房合建，使整個泵房系統(tǒng)簡化，便于集中

力量進行突擊施工。

?橋墩式取水構筑物位置的選擇,在一般平原河流中

宜選在順直微彎的深槽梢下處，且河床地質(zhì)條件良

好的河段。在有河心洲、河心灘的分汊段的河流中，

應選在穩(wěn)定或發(fā)展的一汊道。在游蕩性的河流中，

宜選擇在主流線密集的河段，即河床較窄，變動性

較小的河段上。

豎井泵房

?濕井型、淹沒型、瓶型、框架型

?濕井式泵房實際上是自流管立式泵房，所不同的

是集(吸)水井設在泵房的下部電動機、操作控制室

設在泵房的上部。運行管理方便。

?泵房下部的集水井井筒內(nèi)外水位相同，所以并筒

沒有特殊的防水要求，泵房本身也沒有抗浮要求，

因而井筒筒壁可以減薄。此外，濕井式泵房所采用

的水泵為深井泵和潛水泵，泵房的面積小，可節(jié)約

土建投資，并且運行噪音低。

?淹沒式泵房，是集水井、泵房等主要構筑

物均建在常年洪水位以下，處于淹沒狀態(tài)，

只在枯木期才露出水面的一種取水形式。

?這種泵房適用于水位變幅大、洪水期短、

河水挾帶的漂浮物及含砂量均較少的河流同

時具備河岸地基較穩(wěn)定等條件。

取水頭部運行中存在的最大問題就是泥砂和雜草

的阻塞，從而影響取水的安全。要解決這個問題，

首先應該深入調(diào)查研究取得可靠的河流水文、水質(zhì)

資料，根據(jù)河流的特征，結合河流的地形、地質(zhì)條

件，正確地選擇取水頭部的位置及形式，就可以較

合理地解決取水頭部的堵塞與淤積問題，必要時還

應在取水口前加設攔草排和沉砂設施，可使部分的

泥砂和漂浮物攔阻在取水頭部之外的河道中，保證

取水頭部和引水管渠的安全運行．

河床式取水構筑物的構造和計算

取水頭部形式

?取水頭部的形式繁多，一般有管式、蘑菇式、魚形罩式、箱

式、橋墩式、岸邊隧洞式、樞架式、縱向底流槽敞開式、活

動式、斜板(管)式等。以平面形狀不同可分為圓形、橢圓形、

棱形、矩形、梯形、管形、混合形等。以結構材料分有鋼筋

混凝土結構、鋼結構、石砌結構等。

?取水頭部布置和形式的確定，除滿足水流條件外，還應

考慮地質(zhì)、結構、施工、航運等因素。應盡量減少水流對于

取水頭部的阻力及局部沖刷，要防止因設置取水頭部而產(chǎn)生

泥砂淤積，或?qū)е潞哟惭葑?。在一些河床變遷嚴重、河水含

砂量大的河流中設置取水頭部時，應進行水工模型試驗，以確定較合理酌取水頭部的位置和形式。

管式取水頭部（喇叭管）

管式取水頭部一般采用鋼結構，具有構造簡單，造價較低，施工方便等優(yōu)點。在河流水質(zhì)較好的條件下，中小型取水構筑物采用較多。

喇叭口式取水頭部一般有順水流式、水平式、垂直水流向上式和垂直水流向下式四種布置形式

蘑菇式取水頭部

這種取水頭部進水方向是自帽蓋底下曲折流入，因進水時水層厚度最小，所以泥沙和懸浮物帶入較少。由于其頭部高度較大，所以只適用于設置在枯木期時仍有一定水深的河流中的中小型取水構筑物。魚形罩式取水頭部，是改進的蓮蓬頭式，在筒身及其尾部圓錐頭上鉆有圓形孔眼，具有外形圓滑水流阻力小等優(yōu)點，而且進水流速小于河流流速，因此漂浮物不易吸附在罩面上，能避兔堵塞。魚形罩式取水頭部適用于水泵直吸式的中、小型取水構筑物。魚形罩式取水頭部一般采用鋼筋混凝土制成的箱子，安置在河底，從一側設格柵進水，或在四周壁上開條縫進水。自流喇叭管設在箱內(nèi)。由于進水總面積大(一般為自流管斷面積的10一15倍)．故能使冰凌和泥砂進入箱內(nèi)。適用于水深較淺、含沙量不大，冬季潛冰較多的河流。

箱式取水頭部

取水頭部應設在穩(wěn)定河床的深槽主流有足夠的水深處。側面進水孔下緣應高出河底不小于0.5m，頂部進水孔應高出河底1.0～1.5m以上。

取水頭部進水孔的上緣在設計最低水位以下的淹沒深度，當頂部進水時不小于0.5m，側面進水時不小于0.3m，有冰凌時應從冰凌下緣算起。虹吸管和吸水管進水時，其上緣的淹沒深度不小于1.0m。從頂部進水時，應考慮進水流速大產(chǎn)生漩渦而影響淹沒深度。

取水頭部進水孔的流速要選擇恰當，流速過大，易帶入泥沙、雜草和冰凌；流速過小，會增大進水孔和取水頭部尺寸，增加造價和水流阻力。

進水孔流速可根據(jù)河中泥沙及漂浮物的數(shù)量、有無冰凌、取水點的水流速度、取水量的大小等確定。一般有冰凌時取0.1～0.3m/s；無冰凌時取0.2～0.6m/s。

2)進水管

進水管有自流管、進水暗渠、虹吸管等。自流管一般采用鋼管、鑄鐵管和鋼筋混凝土管。虹吸管要求嚴密不漏氣，宜采用鋼管，但埋在地下的亦可采用鑄鐵管。進水暗渠一般用鋼筋混凝土。 為了提高進水的安全可靠性和便于清洗檢修，進水管一般不應少于兩條。當一條進水管停止工作時，其余進水管通過的流量應滿足事故用水要求。

進水管的管徑應按正常供水時的設計水量和流速決定。管中流速不應低于泥沙顆粒的不淤流速，以免泥沙沉積；但也不宜過大，以免水頭損失過大；增加集水間和泵房深度。

進水管流速一般不小于0.60m/s，水量較大、含沙量較大、進水管短時，流速可適當增大。一條管線沖洗或檢修時，管中流速允許達到1.5～2.0m/s。自流管一般埋設在河床下0.5～1.Om，如需敷設在河床上時，須用塊石或支墩固定。自流管的坡度和坡向應視具體條件而定，可以坡向河心、坡向集水間或水平敷設。虹吸管的虹吸高度一般不大于4～6m，虹吸管末端至少應伸入集水井最低動水位以下1.0m；虹吸管應朝集水間方向上升，最小坡度為0.003～0.005；每條虹吸管宜設置單獨的真空管路，以免互相影響。在岸邊式或河床式取水構筑物之前，在河流岸邊用堤壩圍成，或在岸內(nèi)開挖形成進水斗槽。水流進入斗槽后，流速減小，便于泥沙沉淀和水內(nèi)冰上浮，可減少泥沙和冰凌進入進水孔，適用于取水量大、河流含沙量高、漂浮物較多、冰絮較嚴重且有適合地形的情況。按水流進入方向，斗槽式取水構筑物可分為順流式、逆流式和雙流式。斗槽式取水構筑物順流式斗槽水流方向與河流一致，但斗槽中流速小于河水流速，一部分動能轉(zhuǎn)化位能，在進口形成壅水和橫向環(huán)流，進入斗槽的水流主要是河流表層水，適用于含泥沙多，冰凌不嚴重的河流。逆流式斗槽水流方向與河流相反，河水在斗槽進口受到抽吸，形成水位跌落，產(chǎn)生橫向環(huán)流，進入斗槽的水流主要是河流底層的水，適用于冰凌嚴重，而泥沙較少的河流。

雙流式斗槽適用于河流含沙量和冰凌含量季節(jié)性變化的情況。當洪水季節(jié)含沙量大時，打開上游端閘門，順流進水。當冬季冰凌嚴重時，打開下游端閘門，逆流進水。斗槽式取水構筑物的位置應設在凹岸靠近主流的岸邊處，以便利用水力沖洗沉積在斗槽內(nèi)的泥沙。斗槽式取水構筑物施工量大，造價較高，排泥困難，并且要有良好的地質(zhì)條件，采用較少。

固定式取水構筑物施工方法

1)大開槽施工法

在開挖的基槽中施工，適合于土質(zhì)好、構筑物埋深不大，或有巖層、礫石層而不宜采用沉井施工的情況。

2)圍堰施工法

用堤壩(圍堰)將施工區(qū)域與水體隔開，將圍堰內(nèi)的水抽干后進行施工，施工技術和設備較簡單，但土石方量較大。目前常用的圍堰有土圍堰、草土混合圍堰、鋼板樁圍堰和橡膠壩活動圍堰等。

3)沉井施工法

沉井為開口無底井筒，施工時在井內(nèi)挖土，井筒在自重或外加荷重下克服四周土壤的摩阻力而下沉至設計標高，最后進行封底，適用于松散土質(zhì)地層。

4)浮運下沉法

預先在河灘上將構筑物裝配好，并加以密封，然后移入水中，用船只浮運至安裝地點，定位后灌水下沉至預先挖好的基槽中。不需大型起吊設備，施工較簡單，但河水流速大時不易定位。

5)氣壓沉箱法

將沉井構筑物下部切土挖土部分作成密閉的氣壓工作室，室內(nèi)通以壓縮空氣，氣壓略大于室外水壓，以阻止河水進入工作室內(nèi)，在工作室內(nèi)挖土使沉箱下沉，如遇障礙物則可直接排除。適宜在含有大的漂石、卵石或透水性很強的土層中采用，但需要一套特殊的施工設備和專門的技術工人，施工費用甚高。