水资源利用与保护之取水工程
第1-6章水资源利用与保护
§1.3 水资源研究现状与发展趋势
在水资源利用与管理的理论和方法方面取得了明显进 展，主要表现以下几个方面： 水资源模拟与模型化 水资源系统分析 水资源信息管理系统 水环境研究
§1.4 水资源利用与保护的任务和内容
一、主要任务
使大家全面深入了解全球水资源状况、形成与分布特征、开发
§1.4 水资源利用与保护的任务和内容
二、主要内容
阐述水资源的循环、赋存、分布特征；
地表水资源的形成、分布及动力状态；
地下水资源的埋藏、分布及其运动规律；
水资源评价、水量计算的理论和方法；
水资源利用工程的类型、设计和适用范围，各种取水工
程的运行参数；
水资源保护与管理的内容、方法和措施。
教材及参考资料
教材
李广贺 主编，水资源利用与保护（第二版），中国建筑工业出 版社，2010
参考资料
① 严煦世，范瑾初 主编，给水工程（第4版），中国建筑工程
出版社
② 杨开 主编，水资源开发利用与保护，湖南大学出版社
③ 王晓昌 主编，水资源利用与保护，高等教育出版社
第一章 绪论
内容提要
1 2 3 4
§2.1 地球水量储存与循环
§2.1 地球水量储存与循环
大循环：水在大气圈、水圈、岩石圈之间的循环过
程
从海洋蒸发上升的水汽
海洋上空
气流
陆地上空 遇冷降水
部分蒸发
蒸发 汇流 径流
蒸发
海洋
江河
地表或地下径流
陆面
§2.1 地球水量储存与循环
小循环：陆地或者是海洋本身的水单独进行循环的
过程
上升的水汽
分布的不均匀性 我国水资源分布在区域上分布极不均匀。总体上是东 南多，西北少；沿海多，内陆少，山区多，平原少；时 间上夏多冬少。 利用的多样性 水资源被人类广泛应用于工业、农业和生活，还应用 于发电、水运、水产、旅游和环境改造等。
水资源与取水工程知识点
1.全世界总贮水量约为1.39×10 的十八次方m³，其中绝大局部为海水，约占总贮量的96﹪—97﹪，全世界淡水的总存贮量约为3.6×10 的十六次方m³2.在目前条件下，水资源一般是指存在于地球表层可供人类利用的水量，主要包括河流、湖泊和600m 深度以内含水层中，可以恢复和更的淡水。
可以开发的水资源主要以地表水和地下水的形式存在。
地表水主要指江河、湖泊、水库等；地下水主要指埋藏在地表下肯定深度土壤中的潜水和承压地下水。
3.影响水的运动与转换的主要作用因素是：阳关辐射、地球引力和人类活动。
4.自然界的水循环，依据循环过程涉及的范围可分为海路循环、海循环和陆循环。
水气主要由海面上升，经迁移到内陆、然后形成降水到地面、经地表汇流和地下汇流，最终又回到海洋的，称为水的海陆循环。
5.影响区域水量平衡的主要因素有：降水量、蒸发量、地表水流入量与流出量、地下水流入量与流出量。
6.河流的干流及其各级支流组成的脉络相通的河流系统，称为河系或水系。
一条发育完整的河流，沿其径流流程可以划分为河源、上游、中游、下游和河口几个局部。
7.河流的根本特征可用河长、河流的比降、弯曲系数、河槽根本特征等参数来描述。
8.弯曲系数：河道的河长与河口至河源间直线距离的比值。
弯曲系数也可用于反映某河段的弯曲程度。
9.河流的溪线：河槽中沿流向各过水断面最大水深点的连线称为中泓线，也称为溪线。
10.河川径流的流量特征可用径流特征值表示：径流总量、径流流量、径流模数、径流深度、静流系数11.河川径流的影响因素：流域的气象条件对河川径流的影响、人为活动对河川径流的影响12.固体径流：河流流淌过程中，挟带着水中的悬移质泥沙与沿河底滚动的推移质泥沙，这些泥沙的运动又称为固体径流。
悬移质泥沙：悬浮在水中，随着水流前进的泥沙；推移质泥沙：在水流的作用下，沿着河床滚动、滑动、跳动前进。
13.地下水系指埋藏和运动于地表以下松散土层或坚硬岩石空隙〔孔隙、裂隙、溶隙等〕中的水。
取水工程(4-6课时)讲解
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水资源利用与取水工程－取水工程
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3、具有良好的地质、地形及施工条件
取水构筑物应设在地质构造稳定、承载力高的地基上；
取水构筑物不宜设在有宽广河漫滩的地方，以免进水管过长； 选择取水构筑物位置时，要尽量考虑到施工条件，除要求交通运输方便， 有足够的施工场地外，还要尽量减少土石方量和水下工程量，以节省投资，缩 短工期。 4、靠近主要用水地区 位置选择应与工业布局和城市规划相适应，全面考虑给水系统的合理布置。
2.2 取水构筑物设置位置的意义与要求
意义：江河取水构筑物位置的选择是否恰当，直接影响取 水的水质和水量、取水的安全可靠性、投资、施工、运行管理
以及河流的综合利用。
要求：深入现场调查研究，根据取水河段的水文、地形、 地质、卫生等条件，全面分析，综合考虑，提出几个可能的取
水位置方案，进行技术经济比较，从中选择最优的方案。
水资源利用与取水工程－取水工程 8
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2.3 固定式取水构筑物
1、概念：在地表水源的开发利用过程中，习惯上把不经过筑坝 拦蓄江河水，而在岸边和河中直接修建固定的取水设施成为固定式取 水构筑物。 2、特点: （1）应用最为广泛，与活动式取水构筑物相比具有取水可靠， 维护管理简单，适应范围广等优点，但投资较大，水下工程量较大， 施工期长，在水源水位变幅较大时尤其突出。 （2）固定式取水构筑物设计时应考虑远期发展的需要，土建工 程一般按远期设计，一次建成，水泵机组设备可分期安装。 3、分类：江河固定式取水构筑物主要分为岸边式和河床式两种， 另外还有斗槽式等。
在保证取水安全的前提下，应尽可能靠近主要用水地区，以缩短输水管线
取水工程
1. 不能控制制河道水位和流量，因此，枯水期引水保比率低。
2. 在多泥沙河流，还可能引人大量的泥沙，使渠道发生淤积现 象， 影响渠道正常工作
3.对于灌溉取水来说，往往距灌区较还，需要修建很长的干渠和较多的 渠系建筑物．土石方工程量较大。
案例:
常青都江堰：令多少现代水利工程汗颜
都江堰的水沙控制原理
有坝取水枢纽工程平面布置图
蓄水工程
河流的天然流量及水位年际或年内均有丰、枯变化，而从供水，特别 是城市、工业及人畜用水均有永续性和连续性要求．为了调节河源来水和 用水在时间上的矛盾，常需要在河道上修建拦河坝以形成水库并拾高库内 水位，利用水库的库容调节来水流量，以满足用户要求。
蓄水工程由挡水建筑物、泄水建筑物和放(引)水建筑物组成。若多目 标运行时，还可建有水电站或船闸等专门建筑物。
１．管井： 一般指用凿井机械开凿至含水层
中，用井壁管保护并壁，垂直地 面的直井
主要由并室、并壁管、过滤 器、沉淀管等部分组成
井室
2 枢纽组成： 抽水设备（水泵、动力机、管道、闸阀等） 水工建筑物（引水渠、进水池、泵房、出水池等） 辅助设施（供电设施、泵房内供排水设施、安装检修设施）
按取水口工程构筑物构造型式，分为固定、移 动取水构筑物两类
固定式取水建筑物
习惯上把不经过筑坝拦蓄河水，而在岸边直接修建的固定的 取水设施称之为固定式。意即集水井池和泵房都是固定的，但为 避免河水位变化较大的缺点，建筑物高度需相应增加，其投资大， 水下工程量大，施工期长。但由于取水安全，维修管理方便，适 用范围广，故是目前应用最广泛的一种。
地下水取水建筑物
地下水取水构筑物是给水工程的重要组成部分之一。它的任务是从地下水 水源中取合格的地下水，并送至水厂或用户。
取水工程
固定式取水建筑物之: 岸边式
定义: 是指水流从岸边直接进入集水井，—般由集水井和泵站组成。 特点: 便于分层设置进水孔，在洪、枯水期都能取得较好的水质和便于清理格栅。 一般应符合如下条件： ①河水主流靠近取水岸，或靠取水岸有稳定的主流深槽，即岸边有足够的水深， 能保证在最低水位时也可安全取水； ②具有稳定的河床和河岸，避免取水构筑物建成后，改变主流位置，而使取水地 段产生淤积； ③岸边为地质条件较好的陡坡，如岩石陡坡，这样，取水构筑物设在陡岸可减少 连接堤岸的工程量，同时岸堤对河流水力条件影响较小，不致引起河床变形； ④在水位变幅大，特别是急涨快落且流速大的取水河段上，采用竖井式岸边取水 构筑物，具有管理操作方便、取水安全可靠等优点； ⑥水中泥砂、漂浮物和冰凌较严重的河流上，不适宜采用自流管取水。 而依集水井和泵站相对位置，又分为台建式和分建式两类
1. 水量可靠 2. 水质良好 3. 地下水与地表水联合使用 4. 选用地下水 5. 全面考虑、统筹安排、综合考虑
地 表 水 资 源 取 水 工 程 构 筑 物 分 类
自流引水工程之: 无坝取水
定义: 当河道枯水时期的水位和流量都能满足灌溉或城市供水要求时，可在 岸边选择适宜地点，设置取水建筑物，自流引水灌溉或提水供水，这种取水称 为无坝取水。 无坝取水的主要建筑物就是进水闸。为了便于引水和防止泥沙进入渠道， 进水闸一般应设在河道的凹岸。当凹岸没有适当的洄址时，也可以建于平直河 段，取水角度（引水渠道轴线与河 流流向的夹角），即右上图中的θ角， 应小于90度。一般说来，设计取水流 量不超过河流流量的30％，否则难 以保证各用水时期都能引取足够的流量。
土石坝是土坝、堆土坝和土石混合坝的总称
由多个支墩和盖板组成，库水压力通过盖板传给支墩，再传到地基 支墩坝的优点是节省工程量，所以投资相对经济。但坝型施工、设计复 杂，侧向稳定性差、对地基要求高。建造材料为钢筋混凝土。
水资源利用与保护思考题答案-第六章
第6章取水工程1、地表水源的供水特征？〔1〕水量较充分，分布较广泛，总溶解固体含量较低，硬度一般较小；〔2〕时空分布不均，受季节影响大；〔3〕保护能力差，容易受污染；〔4〕泥沙和悬浮物含量较高，常需净化处理后才能使用；〔5〕取水条件及取水构筑物一般比较复杂。
2、水源地选择原则？〔1〕水源选择前，必须进行水源的勘察；〔2〕水源的选用应通过技术经济比较后综合考虑确定；〔3〕用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应根据城市规模和工业大用水户的重要性选定，一般可采用90％～97％；〔4〕地下水与地表水联合使用；〔5〕确定水源、取水地点和取水量等，应取得水资源管理、卫生防疫、航运等有关部门的书面同意。
对于生活饮用水源卫生防护应符合有关现行标准、标准的规定，并应积极取得环保等有关部门的支持配合。
3、影响地表水取水的主要因素？〔1〕取水河段的径流特征；〔2〕河流的泥沙运动及河床演变；〔3〕河床与岸坡的岩性和稳定性；〔4〕江河中的泥沙和漂浮物；〔5〕河流的冰冻情况；〔6〕河道中水工构筑物及天然障碍物。
4、地表水取水位置的选择？〔1〕取水点应设在具有稳定河床、靠近主流和有足够水深的地段；〔2〕取水点应尽量设在水质较好的地段；〔3〕取水点应设在具有良好的工程地质条件的地段，并有较好的地形及施工条件；〔4〕取水点应尽量靠近主要用水区；〔5〕取水点应避开人工构筑物和天然障碍物的影响；〔6〕取水点应尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影响；〔7〕取水点的位置应与河流的综合利用相适应，不阻碍航运和排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求。
5、地表水取水构筑物的分类及其适用条件？地表水取水构筑物按其构造形式不同可分为固定式取水构筑物、活动式取水构筑物和山区浅水河流取水构筑物。
固定式取水构筑物：按取水点位置可分为岸边式、河床式和斗槽式。
岸边式适用于河岸较陡，主流近岸，岸边有一定取水水深，水位变幅不大，水质及地质条件较好的情况；河床式适用于河岸较平缓，主流离岸远、岸边缺乏必要取水深度或水质不好的情况；斗槽式适用于河流含沙量大、冰凌严重的情况。
第五章水资源利用与保护-水资源供需平衡分析
§3.1 需水量
根据1993年统计，我国城市生活用水约占总用水量的 9.2%。城市用水要求供水的保证率不低于95%。城市用水量 一般可根据实际调查求得，其大小与城市有关
R QR 100% Qt
工业用水重复利用率及越高，表示工业用水的有效利用程度越 高。
§3.1 需水量➢ 工业用的预测 趋势法 用历年工业用水量增长率来推算未来工业用水量，按下
式进行计算：
Si S0 (1 d )n
式中：Si——某一年所预测的工业需水量，m3； S0——起始年的工业用水量，m3； d——工业用水量年平均增长率，%； n——从起始年份到预测年份所间隔的时间，a。
量和二次以上的用水量，m3/a。
§3.1 需水量
耗水量和排水量必须加以补充，二者之和称为补充水量，又称 为取用水量，以Qw。故总用水量Qt又可表示为补充水量和重复用 水量之和：
Qt Qw QR 工业用水水平一般以单位产量或产值所需的补充水量和重复利 用率这两个指标来衡量，重复利用率R以重复利用水量QR，占总 用水量Qt的百分数表示：
二、需水量计算与预测
（1）用水定额 用水定额是用水核酸单元规定或核定的使用新鲜水的水量限
额，即单位时间内，单位产品、单位面积或人均生活所需要的用 水量，
用水定额一般可分为生活用水定额、工业用水定额和农业用 水定额三部分。
用水定额随着社会、科技进步和国民经济发展水平、地域、 城市规模、工业结构、水资源重复利用率、供水条件、水价、生 活水平、给排水及卫生设施条件、生活方式等都是影响用水定额 的主要因素。经济发展而变化，
水资源的利用与保护技巧
水资源的利用与保护技巧水是地球上最宝贵的资源之一，对于人类和整个生态环境都起着至关重要的作用。
然而，随着人口的增加和经济的发展，水资源的供应面临着日益严峻的挑战。
为了更好地利用和保护水资源，我们需要采取一系列的技巧和措施。
本文将介绍一些水资源的利用与保护技巧，以期引起大家的重视和行动。
1. 收集雨水收集雨水是一种简单而有效的水资源利用技巧。
通过安装雨水收集设备，如屋顶雨水收集系统，我们可以将雨水用于农田灌溉、家庭用水或其他用途。
这不仅可以减轻对地下水和自来水的需求，还可以减少洪涝灾害的发生。
2. 优化农田灌溉农田灌溉是水资源利用的重要方面。
为了减少浪费和提高效率，我们可以采取一些技巧来优化农田灌溉。
例如，使用滴灌、喷灌等节水灌溉技术，通过准确计量和调整灌溉水量，避免水分的过度浪费。
3. 推广节水设备在家庭和工业用水方面，通过推广节水设备可以显著降低用水量。
例如，安装节水龙头、厕所冲水器和洗衣机等设备，可以减少不必要的浪费和过度用水。
此外，开展节水宣传教育活动，提高公众对节水设备的认识和使用率，也是非常重要的。
4. 加强水利工程建设水利工程是保护水资源的重要手段。
通过修建水库、水利灌溉系统等设施，我们可以更好地调节水资源的供应和分配。
此外，加强水土保持工作，减少土壤侵蚀和水土流失，也是保护水资源的重要措施。
5. 提倡水资源的多元化利用水资源的多元化利用可以更好地满足不同领域的需求。
例如，将废水进行处理和再利用，用于农田灌溉、工业用水或环境补水等。
此外，推广水资源的循环利用，如水的回收与再利用，也是发展可持续水资源利用的重要途径。
6. 加强水资源管理和监测加强水资源管理和监测是确保水资源利用和保护的重要手段。
通过建立完善的水资源管理制度、加强水资源的调度和分配，以及建立水资源监测网络，及时掌握水资源的状况和变化，可以更好地管理和保护水资源。
总之，水资源是人类生活和社会发展不可或缺的重要资源。
为了更好地利用和保护水资源，我们需要积极采取各种技巧和措施。
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卧式泵房——水泵和电动机安装在井室内；井室与泵房合建（井室就是 阀门井），井室与泵房分建，（井室就是卧式泵站）。
地面式——便于维护管理，防水、防潮、通风、采光条件好。 地下式——便于总体规划，噪声小，防冻条件好。
2 地下水取水工程
第八讲 取水工程
一、概述
（1）无坝取水
二、取水工程设计-资料
地表水水质
水源选择
取水构筑物的位置
D 6 ~ 8 50 d50
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地表取水工程设计的一般原则
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地表取水构筑物的分类和设置原则
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固定式取水构筑物
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2、适用条件： ① 管井适用于含水层厚度大于5米，其底板埋藏深度大于15米；一般用于 开采深层地下水，井深一般在200m以内，但也可达1000米以上； ② 大口井适用集取浅层地下水，含水层厚度在20m以内； ③ 渗渠仅适用于含水层厚度小于5米，渠底埋藏深度小于6米； ④ 辐射井：地下水埋深12m以内，含水层厚度一般大于2m。
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一、地下水水源地的选择
对于大中型集中供水，水源地的选择，关键是确定取水地段的位置与范 围；对于小型分散供水而言，则是确定水井的具体井位。
1、集中式供水水源地的选择 （1）为了满足需水量要求和节省建井投资，供水水源地（或开采地段） 应尽可能选择在含水层层数多、厚度大、渗透性强、分布广的地段上。 （2）保证水源地长期均衡开采，水源地应选择在可以最大限度拦截区域 地下径流的地段和离补给水源近、能充分夺取各种补给量的地段。 （3）新建水源地应远离现有的取水或排水点，以减少互相干扰。 （4）为了保证取水的水质，水源地应选择在不易引起水质污染的地段上。 （5）水源地应选择在不易引起地面沉陷、塌陷、地裂等有害工程地质作 用的地段上。 （6）在选择水源地时，还要从经济上、安全上和扩建前景方面考虑。
2.2 管井 2.2.1 管井的构造
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2、井壁管
安装：不需进水的地层 作用：加固井壁、隔离水质较差的含水层。 要求：井壁管应有足够的强度；内壁平整光滑；轴线不弯曲，便于设备 安装和管井清洗； 材料：可采用钢管、铸铁管、钢筋混凝土管
钢管可用于任意井深的管井； 铸铁管适用于井深小于250m的管井； 钢筋混凝土管适用于井深小于150m的管井； 井壁管内径应比水泵设备的外径大100mm。 构造：分段钻进时井壁管的构造和不分段钻进时井壁管的构造。
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固定式取水构筑物的构造和设计原则
2 地下水取水工程
2.2 管井 2.2.1 管井的构造
管井构造示意图 1、井室 2、井壁管 3、过滤器 4、沉淀管 5、粘土封闭（井管与井壁） 6、规格添砾 7、深井泵
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2 地下水取水工程
2.2 管井 2.2.1 管井的构造
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1、井室
深井泵房——泵体和扬水管安装在管井内，泵座和电动 机安装在井室 内；井室就是深井泵房。
活动式取水构筑物
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思考题
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二、地下水取水工程
2.1 地下水取水工程概述 2.2 管井 2.3 大口井 2.4 复合井和辐射井 2.5 渗渠
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2 地下水取水工程
2.1 地下水取水工程概述 2.1.1 地下水水源地的选择
2、小型分散式水源地的选择
2 地下水取水工程
2.1 地下水取水工程概述
2.1.2 取水构筑物的分类
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一、地下水取水构筑物分类：
1、分类 管井：井管从地面打到含水层，抽取地下水的井。 大口井：由人工开挖或沉井法施工，设置井筒，以截取浅层地下水的构筑物。 辐射井：辐射井一般用于取集含水层厚度较薄而不能采用大口井的地下水。 辐射井适应性较强，但施工较困难。 渗渠：壁上开孔，以集取浅层地下水的水平管渠。
2 地下水取水工程
2.2 管井 2.2.1 管井的构造
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3、过滤器（核心）
安装在含水层中，带有孔眼或缝隙，用以集水和保持填砾与含水层稳定。
要求：有足够的强度和抗腐蚀性，具有良好的透水性能，能保持人工填 砾层和含水层的稳定性。
组成：过滤骨架和过滤层
类型：① 钢筋骨架过滤器：由短管、竖向钢筋、支撑环构成，只含骨 架，不带过虑层；适用于井壁不稳定的基岩井，（用作缠丝过滤器、包网过 滤器的骨架）。钢深度大于200m的管井和侵蚀性较强的含水层。
2 地下水取水工程
2.2 管井 2.2.1 管井的构造
一、管井分类
按其过滤器是否贯穿整个含水层，分为完整井与非完整井。
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2 地下水取水工程
2.2 管井 2.2.1 管井的构造
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二、管井构造
管井直径一般在50～1000mm，深度一般在200米以内。通常由井室、 井壁管、过滤器、沉淀管组成。 井室：用以安装各种设备，采光、采暖、通风，防水； 井壁管：加固井壁，隔离水质不良或水头较低的含水层； 过滤器：集水，保持填砾与含水层的稳定，防止漏砂及堵塞； 沉淀管：沉淀进入管井的砂粒。
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