第三节 岸边式取水构筑物

一、岸边式取水构筑物的基本型式

直接从岸边进水口取水的构筑物称为岸边式取水构筑物，它由进水井和泵站两个部分构成。岸边式取水构筑物应用比较广泛。

当河岸较陡、主流近岸、岸边水深足够、水质及地质条件较好、水位变幅不太大时，适宜采用该种无需在江河上建坝的取水型式。

岸边式取水构筑物有合建式和分建式两种，如图2-41、图2-42所示。合建式取水构筑物的水井和泵站合建在一起，设在岸边；分建式取水构筑物的水井和泵站不在一起。

二、岸边式取水构筑物的构造

1.进水间

进水间一般由进水室和吸水室两部分组成。进水间可与泵房分建或合建。分建时进水间的平面形状有圆形、矩形、椭圆形等。圆形结构性能较好，水流阻力较小，便于沉井施工，但不便于布置设备；矩形的优点则与圆形相反。通常当进水间深度不大，用大开槽施工时可采用矩形。如进水间深度较大时，则宜采用圆形。椭圆形兼有二者优点，可用于大型取水。

如图2-43所示为一岸边分建式进水间的构造。进水间由纵向隔墙分为进水室和吸水室，两室之间设有平板格网或旋转格网。在进水室外壁上开有进水孔，孔侧设有格栅。进水孔一般为矩形。

上层进水孔的上缘应在洪水位以下1.0m，下层进水孔的下缘至少应高出河底0.5m，上缘至少应在设计最低水位以下0.3m（有冰盖时，从冰盖下缘算起不小于0.2m）。

进水孔的高宽比，宜尽量配合格栅和闸门的标准尺寸。进水间上部是操作平台，设格栅、格网、闸门等设备的起吊装置和冲洗系统。

进水间通常用横向隔墙分成几个能独立工作的分格。当分格数少时，设连通管互相连通。分格数应根据安全供水要求、水泵台数及容量、清洗排泥周期、运行检修时间、格栅类型等因素确定。一般不少于2格。大型取水工程最好1台泵设置1个分格，1个格网。当河中漂浮物少时，也可不设格网。

进水室的平面尺寸应根据进水孔、格网和闸板的尺寸、安装、检修和清洗等要求确定。

吸水室的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、数目和布置要求确定。

当河流水位变幅在6m以上时，一般设置两层进水孔，以便洪水期取表层含沙量少的水。

分建式进水间可以做成半淹没式或非淹没式。非淹没式进水间的顶层操作平台在最高洪水位时仍露出水面，故操作管理方便，一般采用较多。半淹没式进水间则只在常水位或一定频率的高水位时才露出水面，超过此水位时即被淹没。半淹没式投资较省，但在淹没期内格网无法清洗，内部积泥无法排除，因此只宜用在高水位历时不长、泥沙及漂浮物不多时。

非淹没式进水间的顶层操作平台标高，一般与取水泵房顶层进口平台标高相同。

2.进水间的附属设备

岸边式取水构筑物进水间内的附属设备有格栅、格网、排泥、启闭和起吊设备等。

（1）格栅。格栅设在取水头部或进水间的进水孔上，用来拦截水中粗大的漂浮物及鱼类。格栅由金属框架和栅条组成（图2-44），框架外形与进水孔形状相同。栅条断面有矩形、圆形等。栅条厚度或直径一般采用10mm。栅条净距视河中漂浮物情况而定，通常采用30～120mm。栅条可以直接固定在进水孔上，或者放在进水孔外侧的导槽中，可以拆卸。

（2）格网。格网设在进水间内，拦截水中细小的漂浮物。格网有平板格网和旋转格网两种。

平板格网一般由槽钢或角钢框架及金属网构成（图2-45），金属格网一般设一层；面积较大时设两层，一层是工作网，拦截水中漂浮物；另一层是支撑网，以增加工作网的强度。工作网的孔眼尺寸应根据水中漂浮物情况和水质要求确定。金属网宜用耐腐蚀材料，如铜丝、镀锌钢丝或不锈钢丝等。平板格网放置在槽钢或钢轨制成的导槽或导轨内。

格网堵塞时需要及时冲洗，以免格网前后水位差过大，使网破裂。可设测量格网两侧水位差的标尺或水位继电器，以便根据信号及时冲洗格网。

冲洗格网时，应先用起吊设备放下备用网，然后提起工作网至操作平台，用196～490kPa的高压水通过穿孔管或喷嘴进行冲洗。

平板格网的优点是构造简单、所占地位较小、可以缩小进水间尺寸，在中小水量、漂浮物不多时采用较广。其缺点是冲洗不便，网眼不能太小，每当提起格网冲洗时，一部分杂质会进入吸入室。

旋转格网是由绕在上下两个旋转轮上的连续网板组成，用电动机带动。网板由金属框架及金属网组成。一般网眼尺寸为4mm×4mm～10mm×10mm，视水中漂浮物数量和大小而定，网丝直径为0.8～1.0mm。

旋转格网构造复杂，所占面积大，但冲洗较方便，拦污效果较好，可以拦截细小的杂质，故用在水中漂浮物较多，取水量较大的取水构筑物。

旋转格网的布置方式有直流进水、网外进水和网内进水3种（图2-46），前两种采用较多。直流进水的优点是水力条件较好，滤网上水流分配较均匀；水经过两次过滤，拦污效果较好；格网所占面积小。其缺点是格网工作面积只利用一面；网上未冲净的污物有可能进入吸入室。网外进水的优点是格网工作面积得到充分利用；滤网上未冲净的污物不会带入吸水室；污物拦截在网外，容易清除和检查。其缺点是水流方向与网面平行，水力条件较差，沿宽度方向格网负荷不均匀；占地面积较大。网内进水的优缺点与网外进水基本相同，由于被截留的污物在网内，不易清除和检查，故采用较少。

旋转格网是定型产品，它是连续冲洗的，其转动速度视河中漂浮物的多少而定，一般为2.4～6.0m/min，可连续转动，也可间歇转动。旋转格网的冲洗，一般采用196～392kPa的压力水通过穿孔管或喷嘴来进行。冲洗后的污水沿排水槽排走。

（3）排泥、启闭及起吊设备。含泥沙较多的河水进入进水间后，由于流速减低，常有大量泥沙沉积，需要及时排除。常用的排泥设备有排沙泵、排污泵、射流泵、压缩空气提升器等。大型进水间多用排沙泵或排污泵排泥，也可采用压缩空气提升器排泥。小型进水间或积泥不严重时，可用射流泵排泥。为了提高排泥效果，一般在井底设有穿孔冲洗管或冲洗喷嘴，利用高压水边冲洗、边排泥。

在进水间的进水孔、格网和横向隔墙的连通孔上须设置闸阀、闸板等启闭设备，以便在进水间冲洗和设备检修时使用。这类闸阀或闸板尺寸较大，为了减小所占面积，常用平板闸门、滑阀及蝶阀等。

起吊设备设在进水间上部的操作平台上，用以起吊格栅、格网、闸板和其他设备。常用的起吊设备有电动卷扬机、电动和手动单轨吊车等，其中以单轨吊车采用较多。当泵房较深，平板格网冲洗次数频繁时，采用电动卷扬机起吊。大型取水泵站中进水间的设备较重时，可采用电动桥式吊车。

（4）防冰、防草措施。在有冰冻的河流上，为了防止水内冰堵塞进水孔格栅，一般可采用以下防冰措施。

1)降低进水孔流速。如果进水孔流速在0.05m/s范围内，可减少带入水内冰的数量，而且能阻止过冷的水形成冰晶。但是这样小的流速势必增大进水孔面积，因此，在实际使用中受到限制。

2）加热格栅法。利用电、蒸汽或热水加热格栅，以防冰冻，这种方法比较有效，应用较广。

电加热格栅是把格栅的栅条当作电阻，通电后使之发热。用蒸汽或热水加热格栅是将蒸汽或热水通入空心栅条中，然后再从栅条上的小孔喷出。

加热格栅可按两种温度计算，一种是使格栅表面温度保持在0.02℃以上，防止格栅冻结；另一种是使进水温度保持在0.01～0.02℃以上，以防水中继续形成水内冰。后者需要的热量大，但较安全。

3）在进水孔前引入废热水。当工厂有洁净废热水可利用时，则可考虑此措施。

4）在进水孔上游设置挡冰木排，以阻挡水内冰进入进水孔。

5）采取渠道引水。使水内冰在渠道内上浮，并通过排水渠排走。

此外还有降低栅条导热性能、机械清除、反冲洗等措施来防止进水孔冰冻。

防止水草堵塞，可采用机械或水力方法及时清理格栅；在进水孔前设置挡草木排；在压力管中设置除草器等措施。

3.岸边式取水泵房的设计特点

（1）水泵选择。水泵型号及台数不宜过多，否则将增大泵房面积，增加土建造价。但水泵台数过少，又不利于调度，一般常采用3～4台（包括备用泵）。当供水量变化较大时，可考虑大小水泵搭配。选泵时应以近期水量为主，适当考虑远期发展的可能，土建可一次完成，预留一定位置；考虑将水泵叶轮换大的措施；或另行增加水泵。

（2）泵房布置。泵房平面形状有圆形、矩形、椭圆形和半圆形等。矩形便于布置水泵、管路和起吊设备，圆形则相反。但是圆形受力条件较好，当泵房深度较大，其土建造价比矩形泵房经济。

在布置水泵机组、管路及附属设备时，满足操作、检修及发展要求，尽量减小泵房面积(特别是泵房较深时)。减小泵房面积的措施有：

1）卧式水泵基础呈顺倒转双行排列，进出水管直进直出布置。

2）一台水泵的进出水管加套管穿越另一台水泵的基础。

3）大中型泵房水泵压水管上的单向阀和转换阀布置在泵房外的阀门井内，这样既可减小泵房面积，又可避免由于水锤使管道破裂而淹没泵房的危险。

4）尽量采用小尺寸管件。

5）充分利用空间，以缩小泵房面积。

（3）泵房地面层的设计标高。泵房地面层（又称泵房顶层进口平台）的设计标高，应分别按下列情况确定：当泵房位于渠道边时，为设计最高水位加0.5m；当泵房位于江河边时，为设计最高水位加浪高再加0.5m；当泵房位于湖泊、水库或海边时，为设计最高水位加浪高再加0.5m，并应设防浪爬高的措施。

（4）泵房的起吊、通风、交通和自控设施。取水泵房内的起吊设备有一级起吊和二级起吊两种。中小型泵房和深度不大的大型泵房，一般采用一级起吊，起吊设备有卷扬机、单轨吊车和桥式吊车等。深度较大（大于20～30m）的大中型泵房，由于起吊高度大、设备重，为了检修方便宜采用二级起吊，即在泵房顶层设置电动葫芦或电动卷扬机作为一级起吊设备，在泵房底层设置桥式吊车作为二级起吊设备。在布置一级、二级起吊设备时，应注意二者的衔接和二级起吊设备的位置，保证重件不产生偏吊现象。

在深基泵房中，为了改善操作条件，须考虑通风设施。通风方式有自然通风和机械通风两种。深度不大的大型泵房，可采用自然通风。深度较大，气候炎热的泵房宜采用机械通风，一般多采用自然进风、机械排风，或者自然进风。风管系统与电动机热风排出口直接密闭相接的机械排风装置，通风效果较好。大型泵站可采用机械进风和机械排风装置。

深度较大（大于25m）的大型泵房，上下交通除设置楼梯外，还应设置电梯。取水泵房宜采用自动控制。

（5）泵房的防渗和抗浮。取水泵房的井壁，要求在水压作用下不产生渗漏。井壁防渗主要在于混凝土的密实性，必须注意混凝土的抗渗标号和施工质量。

取水泵房要受到河水或地下水的浮力作用，设计时必须考虑抗浮。抗浮的措施有：①依靠泵房自重抗浮；②在泵房顶部或侧壁增加重物来抗浮；③将泵房底板扩大嵌固于岩石地基内；④在泵房底部打入锚桩与基岩锚固来抗浮；⑤利用泵房下部井壁和底板与岩石之间的黏结力，以抵消一部分浮力。