地表水资源的开发利用途径及工程.ppt

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1、地表水资源的开发利用途径及工程地表水资源的开发利用途径及工程主讲人：张金萍主讲人：张金萍郑州大学郑州大学第一节第一节 地表水资源的利用途径地表水资源的利用途径第二节第二节 地表水取水构筑物介绍地表水取水构筑物介绍第三节第三节 地表水取水构筑物的设计地表水取水构筑物的设计第四节第四节 地表水输水工程的选择与设计地表水输水工程的选择与设计思考题思考题 本章内容本章内容 地表水源地表水源：江、河、湖泊、水库和海水。江、河、湖泊、水库和海水。特点特点：（1）地表水多为河川径流。）地表水多为河川径流。（2）地表水资源受季节性影响较大，水量时空分布不均。）地表水资源受季节性影响较大，水量时空分布不均。（3

2、）地表水水量一般较为充沛，能满足大流量的需水要求。）地表水水量一般较为充沛，能满足大流量的需水要求。（4）地表水水质容易受到污染，浊度相对较高，有机物和）地表水水质容易受到污染，浊度相对较高，有机物和细菌含量高。细菌含量高。（5）在地形、地质、水文、卫生防护等方面均较复杂。）在地形、地质、水文、卫生防护等方面均较复杂。第一节第一节 地表水资源的利用途径地表水资源的利用途径一、地表水资源的特点一、地表水资源的特点二、地表水资源开发的主要途径二、地表水资源开发的主要途径（一）河岸引水工程（一）河岸引水工程1 1无坝引水无坝引水当小城镇或农业灌区附近的河流水位、流量在一定当小城镇或农业灌区附近的河流

3、水位、流量在一定的设计保证率条件下，能够满足用水要求时，即可的设计保证率条件下，能够满足用水要求时，即可选择适宜的位置作为引水口，直接从河道侧面引水，选择适宜的位置作为引水口，直接从河道侧面引水，这种引水方式就是无坝引水。这种引水方式就是无坝引水。2 2有坝引水有坝引水定义：当天然河道的水位、流量不能满足自流引定义：当天然河道的水位、流量不能满足自流引水要求时，须在河道上修建壅水建筑物（坝或闸），水要求时，须在河道上修建壅水建筑物（坝或闸），抬高水位，以便自流引水，保证所需的水量，这种抬高水位，以便自流引水，保证所需的水量，这种取水形式就是有坝引水。取水形式就是有坝引水。组成：由拦河坝（闸）、

4、进水闸、冲沙闸及防洪组成：由拦河坝（闸）、进水闸、冲沙闸及防洪堤等建筑物组成堤等建筑物组成 某有坝渠首工程平面布置示意图某有坝渠首工程平面布置示意图 正面引水、侧面排沙工程示意图正面引水、侧面排沙工程示意图 3 3提水引水提水引水就是利用机电提水设备（水就是利用机电提水设备（水泵）等，将水位较低水体中泵）等，将水位较低水体中的水提到较高处，满足引水的水提到较高处，满足引水需要。需要。（二）蓄水工程（水库）（二）蓄水工程（水库）1 1挡水建筑物（拦河坝）挡水建筑物（拦河坝）按建筑材料分：按建筑材料分：土石坝土石坝混凝土坝混凝土坝浆砌石坝浆砌石坝土坝、堆石坝重力坝、拱坝、支墩坝 重力坝和拱坝 重力

5、坝依靠坝体自重产生的抗滑力维持稳定依靠坝体自重产生的抗滑力维持稳定结构简单、施工方便、安全可靠性强、抗御洪结构简单、施工方便、安全可靠性强、抗御洪水能力强等特点水能力强等特点体积庞大，对水泥用量多，且对温度要求严格，体积庞大，对水泥用量多，且对温度要求严格，坝体应力较低，受扬压力作用大坝体应力较低，受扬压力作用大 三峡大坝夜景三峡大坝航拍图拱坝 拱坝是坝体向上游凸出，在平面上呈现拱形，拱拱坝是坝体向上游凸出，在平面上呈现拱形，拱端支承于两岸山体上的混凝土或浆砌石坝。端支承于两岸山体上的混凝土或浆砌石坝。优点：优点：体积小、超载能力和抗震性好；体积小、超载能力和抗震性好；缺点：缺点：拱坝坝体单薄

6、、孔口应力复杂，因此坝身泄流拱坝坝体单薄、孔口应力复杂，因此坝身泄流布置复杂，同时施工技术要求高，尤其对地基的处理布置复杂，同时施工技术要求高，尤其对地基的处理要求十分严格。要求十分严格。土坝坝体：坝体：维持土坝的稳定。维持土坝的稳定。防渗设备：防渗设备：减小坝体和坝基的渗透水量，要求用减小坝体和坝基的渗透水量，要求用 透水性小的土料或其他不透水材料筑成。透水性小的土料或其他不透水材料筑成。排水设备排水设备：尽量排出已渗入坝身的渗水，增强背水坡尽量排出已渗入坝身的渗水，增强背水坡 的稳定，可采用透水性大的材料，如砂、的稳定，可采用透水性大的材料，如砂、砾石、卵石和块石等。砾石、卵石和块石等。护

7、坡：护坡：防止波浪、冰凌、温度变化、雨水径流等防止波浪、冰凌、温度变化、雨水径流等 的破坏，一般采用块石护坡。的破坏，一般采用块石护坡。2 2泄水建筑物泄水建筑物用以宣泄多余水量，防止洪水漫溢坝顶，保证用以宣泄多余水量，防止洪水漫溢坝顶，保证大坝安全。大坝安全。溢洪道溢洪道 深式泄水深式泄水建筑物建筑物 坝身泄水孔水工隧洞坝下涵管 河床式侧槽式溢洪道 河岸式 正槽式溢洪道引水段引水段控制段控制段泄水槽泄水槽消能设备消能设备尾水渠尾水渠溢洪道组成主体与上游连接与下游连接3 3引水建筑物引水建筑物常见的型式有水工隧洞、坝下涵管和坝体泄水孔等。常见的型式有水工隧洞、坝下涵管和坝体泄水孔等。水工涵洞和

8、坝下涵管均由进口段、洞（管）身段和水工涵洞和坝下涵管均由进口段、洞（管）身段和出口段组成。出口段组成。坝内涵管水工隧洞（三）扬水工程（三）扬水工程扬水是指将水由高程较低的地点输送到高程较高的扬水是指将水由高程较低的地点输送到高程较高的地点，或给输水管道增加工作压力的过程。地点，或给输水管道增加工作压力的过程。扬水工程主要是指泵站工程。扬水工程主要是指泵站工程。水泵与其配套的动力设备、附属设备、管路系统和水泵与其配套的动力设备、附属设备、管路系统和相应的建筑物组成的总体工程设施称为水泵站，亦称相应的建筑物组成的总体工程设施称为水泵站，亦称扬水站或抽水站。扬水站或抽水站。扬水的工作程序为：高压电流

9、扬水的工作程序为：高压电流变电站变电站开关设备开关设备电动机电动机水泵水泵吸水（从水井或水池吸水）吸水（从水井或水池吸水）扬水。扬水。水泵水泵动力式泵容积式泵依靠泵的动力作用依靠泵的动力作用使液体的动能和压使液体的动能和压能增加和转换完成。能增加和转换完成。离心泵、轴流泵和旋涡泵等离心泵、轴流泵和旋涡泵等 对水流的压送是靠对水流的压送是靠泵体工作室容积的泵体工作室容积的变动来完成。变动来完成。活塞式往复泵、柱塞式往复泵等活塞式往复泵、柱塞式往复泵等 离心泵离心泵工作原理工作原理:利用泵体中的叶轮在动力机（电动机或内利用泵体中的叶轮在动力机（电动机或内燃机）的带动下高速旋转，由于水的内聚力和叶片

10、燃机）的带动下高速旋转，由于水的内聚力和叶片与水之间的摩擦力不足以形成维持水流旋转运动的与水之间的摩擦力不足以形成维持水流旋转运动的向心力，使泵内的水不断地被叶轮甩向水泵出口处，向心力，使泵内的水不断地被叶轮甩向水泵出口处，而在水泵进口处造成负压，进水池中的水在大气压而在水泵进口处造成负压，进水池中的水在大气压的作用下经过底阀，进水管流向水泵进口。的作用下经过底阀，进水管流向水泵进口。分类：按其转轴的立卧按其转轴的立卧 卧式离心泵和立式离心泵卧式离心泵和立式离心泵 其轴上叶轮数目多少其轴上叶轮数目多少 单级和多级单级和多级 单侧进水和双侧进水单侧进水和双侧进水 水流进入叶轮的方式水流进入叶轮的

11、方式 离心泵的技术性能有流量（输水量）、扬程（总扬程）、轴离心泵的技术性能有流量（输水量）、扬程（总扬程）、轴功率、效率、转速、允许吸上真空高度六个工作参数表示。功率、效率、转速、允许吸上真空高度六个工作参数表示。泵站主要由设有机组的泵房、吸水井和配电设备三部分组成。泵站主要由设有机组的泵房、吸水井和配电设备三部分组成。根据泵站在给水系统中的作用，泵站可以分为根据泵站在给水系统中的作用，泵站可以分为取水泵站、送取水泵站、送水泵站、加压泵站和循环泵站水泵站、加压泵站和循环泵站四类。四类。（四）输水工程（四）输水工程输水工程主要采用渠道输水和管道输水两种方式。输水工程主要采用渠道输水和管道输水两种

12、方式。第二节第二节 地表水取水构筑物介绍地表水取水构筑物介绍分类：水源的种类水源的种类 河流、湖泊、水库、海水取水河流、湖泊、水库、海水取水构筑物构筑物取水构筑物的构造形式取水构筑物的构造形式 固定式固定式(岸边式、河床式、斗槽岸边式、河床式、斗槽式式)和移动式和移动式(浮船式、缆车式浮船式、缆车式)带低坝的取水构筑物和底栏栅带低坝的取水构筑物和底栏栅式取水构筑物式取水构筑物 山区河流山区河流 一、固定式取水构筑物一、固定式取水构筑物（一）岸边式取水构筑物（一）岸边式取水构筑物u直接从岸边进水口取水的构筑物称为岸边式取水构筑物，直接从岸边进水口取水的构筑物称为岸边式取水构筑物，它由进水间和泵房

13、两部分组成。它由进水间和泵房两部分组成。u岸边式取水构筑物无需在江河上建坝，适用于当河岸较岸边式取水构筑物无需在江河上建坝，适用于当河岸较陡，主流近岸，岸边水深足够，水质和地质条件都较好，陡，主流近岸，岸边水深足够，水质和地质条件都较好，且水位变幅较稳定的情况，但水下施工工程量较大，且须且水位变幅较稳定的情况，但水下施工工程量较大，且须在枯水期或冰冻期施工完毕。在枯水期或冰冻期施工完毕。u根据进水间与泵房是否合建，岸边式取水构筑物可分为根据进水间与泵房是否合建，岸边式取水构筑物可分为合建式和分建式两种。合建式和分建式两种。1 1合建式岸边取水构筑物合建式岸边取水构筑物阶梯式布置阶梯式布置1-进

14、水间；进水间；2-进水室；进水室；3-吸水室；吸水室；4-进水孔；进水孔；5-格栅；格栅；6-网格；网格；7-泵房；泵房；8-阀门井阀门井87326541最高水位最底水位水平式布置水平式布置44001030032003300最高水位最低水位135.50138.51145.501462024-5-6 29 卧式泵改为立式泵或轴流泵，且吸水间在泵房下面卧式泵改为立式泵或轴流泵，且吸水间在泵房下面 1-进水间；进水间；2 泵房；泵房；3-立式泵；立式泵；4-立式电动机立式电动机24.7216.1113.4012342 2分建式岸边取水构筑物分建式岸边取水构筑物分建式岸边取水构筑物分建式岸边取水构筑物

15、1-进水间；进水间；2-引桥；引桥；3-泵房泵房1234.670.03-3.30-0.654.50（二）河床式取水构筑物（二）河床式取水构筑物u河床式取水构筑物与岸边式基本相同，但用伸入江河中河床式取水构筑物与岸边式基本相同，但用伸入江河中的进水管（其末端设有取水头部）来代替岸边式进水间的的进水管（其末端设有取水头部）来代替岸边式进水间的进水孔。它主要由泵房、集水间、进水管和取水头部组成。进水孔。它主要由泵房、集水间、进水管和取水头部组成。u床式取水构筑物根据集水井与泵房间的联系，可分为合床式取水构筑物根据集水井与泵房间的联系，可分为合建式与分建式。建式与分建式。u河床式取水构筑物按照进水管形

16、式的不同，可以分为四河床式取水构筑物按照进水管形式的不同，可以分为四种基本形式：自流管取水式、虹吸管取水式、水泵直接取种基本形式：自流管取水式、虹吸管取水式、水泵直接取水式和江心桥墩取水式。水式和江心桥墩取水式。（a a）合建式；（）合建式；（b b）分建式）分建式1 1取水头部；取水头部；2 2进水管；进水管；3 3集水井；集水井；4 4泵房泵房1 1自流管取水式自流管取水式2 2虹吸管取水式虹吸管取水式1-取水头部；取水头部；2-虹吸管；虹吸管；3-集水井；集水井；4-泵房泵房228.70245.001234250.30249.403 3水泵直接吸水式水泵直接吸水式1-取水头部；取水头部；2-水泵吸水管；水泵吸水管；3-泵房泵房12365.6055.0067.204 4江心桥墩取水式江心桥墩取水式1-集水井；集水井；2-进水孔；进水孔；3-泵房；泵房；4-引桥；引桥；5-出水管出水管二、移动式取水构筑物二、移动式取水构筑物（一）浮船式取水构筑物（一）浮船式取水构筑物 将取水设备直接安置在浮船上，由浮船、锚固设备、将取水设备直接安置在浮船上，由浮船、锚固设备、连络管及输水斜管等部分组