地表水取水构筑物

地表水水体是气候条件、地形地貌、植被状况、土壤性质、人类活动等多重的自然地理及人为影响因素的产物。由于地表水水体所处的地理环境各异,受自然因素的影响不尽相同,加上人为因素的影响,使得地表水水体都具有自己独特的属性。要使取水构筑物能在地表水水体中按所需的水质、水量安全可靠地取水,研究地表水水体的水质特点、水文特征及运动规律,了解各种类型取水构筑物的特性及其设计、施工、运行管理的特点是十分必要的。

地表水水体影响取水构筑物运行的主要因素有水中悬浮物(如泥沙、水草、漂浮物、冰凌等)、径流变化(如洪水位、常水位、枯水位)、河床的稳定性(如冲刷、淤积)等。

为适应各种地表水水体的取水需要,取水构筑物可分为固定式、移动式和山区浅水河流取水构筑物等形式。

在地表水水体中,河流的分布远比水库和湖泊广泛,绝大多数取水工程均以江河水作为水源。河流的悬浮物、径流变化、河床演变等因素对河流取水构筑物的正常运行及安全可靠性将产生重大影响。因此,研究江河的特征与取水构筑物的关系很有必要。

河流中的悬浮物对水质及取水构筑物的安全有很大影响。河流中的悬浮物包括水草、 树枝、树叶、废弃物、泥沙、冰块,甚至山区河流中所放的木排等。泥沙、水草等会使取水头部淤积堵塞,阻断水流;冰块、木排等会撞损取水构筑物,甚至造成停水。河流中的悬浮物,汛期较平时更多,这些杂质不仅分布在水面,而且同样存在于深水层中。河流的含沙量一般随季节的变化而变化,绝大部分河流汛期的含沙量高于平时的含沙量。含沙量在河流断面上的分布是不均匀的:一般情况下,沿水深分布,是靠近河底的水流含沙量大;沿河宽分布,是靠近主流的含沙量大。含沙量与河流流速的分布规律有着密切的联系,河心流速大含沙量相应就大,两侧流速小含沙量就小。对于北方地区的河流,应充分重视冰凌对取水构筑物的影响。河流在流冰期产生的冰凌将堵塞格栅、格网,甚至堵塞输水管道;大块的浮冰有可能撞击取水构筑物造成设施的损坏;河道上产生的冰坝和冰塞,也严重威胁着取水构筑物的安全。

河流的径流变化也对取水构筑物安全取水产生重大影响。河流径流处于最大洪峰流量 时,相应的最高水位可能高于取水构筑物使其淹没而无法运行;处于枯水流量时,相应的最低水位可能导致取水构筑物无法取水。因此,河流历年来的径流资料是设计取水构筑物的重要依据。取水构筑物在设计时,应按照工程的重要程度,确定一定频率所对应的水位和流量特征值。一般设计最高水位按100年一遇的频率确定,设计最低水位按90%〜 99%的保证率确定。

河流的泥沙运动与河床演变对取水构筑物长期可靠地工作产生着巨大的影响。河流的 泥沙运动引起河床演变的主要原因是水流对河床的冲刷及挟沙的沉积。长期的冲刷和淤积轻者使河床变形,严重者将使河流改道。如果河流取水构筑物位置选择不当,泥沙的淤积会使取水构筑物取水能力下降,严重的会使整个取水构筑物完全报废。