地表水取水构筑物的选择,关系到取水构筑物能否在保证水质、水量的条件下安全可靠地供水,应该十分慎重,在选择取水构筑物时一般需要考虑以下问题。
1.流域内环境变化的影响
(1)流域环境变化对水质的影响。如取水口上游流域排放的污水量、废水量逐年增加,使河水污染造成水质恶化;新建项目废水的排放,导致河流水质变差;上游森林采伐、草场沙化,使植被覆盖面积减少,引起河流含沙量增高;实施环境综合治理,使水质改善;上游沿岸水土保持工作取得进展,使河流含沙量下降等。
(2)流域环境变化对流量的影响。如大规模农田灌溉系统投入使用,导致径流量下降;修建蓄水构筑物,使径流量年内分配发生改变;大面积植被的改变,使地表径流条件发生变化,导致洪峰流量的改变;开凿运河,使流量发生改变等。
(3)人为因素对河床稳定性的影响。建设河心工程构筑物,如有桥墩的桥梁使取水头部局部水流状态改变,造成的冲刷和淤积;围堤造田,迫使河流主流改变,形成新的含沙量分布;修建堤坝、护岸、截断支汊,使河床趋于稳定等。
2.取水口位置的选择
(1)在弯曲河段设置取水口位置的选择。河流在弯曲河段流动时,除纵向流动外,还存在着横向环流。水流转弯时,作曲线运动产生离心力,经过明渠的水流便在离心力与重力作用下产生弯道环流,离心力从河水面到河底并不是一样的,通常底层比表层的惯性离心力小,使上下水层的流速向量不同,表层水流向凹岸,底层水流向凸岸,造成凹岸冲刷,凸岸淤积。凸岸淤积处不能设置取水口。水流对凹岸冲刷最强烈的点称为 “顶冲点”,为避免强烈的冲刷,取水口的设置应偏离 “顶冲点”,并设置在顶冲点下游处,以免将来较长时间内由于河床变迁,致使取水口无法取水。将取水口设置在凹岸,由于主流流速大且有横向环流的作用,漂浮物较少,不易形成漂浮物堵塞取水口的现象。
(2)在顺直河道设置取水口位置的选择。顺直河道处的取水口应在主流近岸处设置。河流主流有较大的流速,不易产生淤积,而且河流主流水量充足、水深较大,适于建造取水构筑物。此外,还应注意取水口宜设置在河面较窄、流速较大、河床稳定的河段处。尤其是两岸植被良好,河道边滩不发育,河岸较陡,基岩裸露的河段宜优先考虑。(www.xing528.com)
(3)取水口应选在地形地质良好,便于施工的河段。取水构筑物的位置应选择在地质构造稳定,地基承载力高的地点。避免设在如断层、滑坡、冲积层、流沙层、风化严重的岩层和岩溶发育等地质条件不稳定的地段。在地震区,应注意避免地震可能造成的破坏。取水构筑物位置的选择还应考虑到工程的施工条件,如应有足够的施工场地;便利的运输条件;尽可能减少土石方量;尽可能少设或不设人工设施,用以保证取水条件;尽可能减少水下施工作业量等。
(4)在河流交汇处应尽量避免设置取水口。在河流交汇处,无论主流和支流水位的涨落都将造成泥砂的淤积。若主流水位上涨,则支流入河口处壅水造成泥沙淤积;相反,若支流水位上涨,在河口处汇入时流速会突然降低,同样会造成泥沙的大量淤积。对于山区河流,水位涨落幅度更大,这种现象就更加明显。因此,一般情况下应尽量避免在河流交汇处设置取水口。如果必须设置,应通过实地调查和资料分析,确定泥沙淤积的影响范围,将取水口设置在影响范围以外。当缺乏资料时,应将取水口设置在支流对岸且位于主流近岸处,并于交汇处保持足够距离。
(5)分汊河流取水口位置应选在发展汊道上。河流分汊的现象非常普遍,尤其在冲积平原河流的中下游更为常见。许多汊道河流的形成与江心滩、江心洲的发育、演变是分不开的。在不断冲刷和淤积的作用下,这种汊道河流总是处于不稳定状态,一些汊道逐渐发展,而另一些汊道又逐渐衰亡。在取水口选址时,应注重调查研究,掌握河汊的水文特性与河道演变规律,将取水口位置选在发展的汊道上。
(6)避免在山区河流可能形成淤积的河段选址。在这种河段上选择取水口位置时,应充分估计到沙洲移动可能产生的影响,否则将造成取水构筑物难以正常运行,甚至无水可取。因此,应避免将取水口没在河流出峡谷的三角洲附近。
(7)避免在河流断面突然变化的河段上建取水口。在河流断面突然收缩的上游河段和河流断面突然变宽的下游河段,河水水流易形成死水区,导致河岸严重淤积。因此,不应将取水口设在河流断面突然变化的河段,如河道入海口的附近、顺直河段具有犬牙交错、齿状边滩地段等。
(8)避免在游荡性河段及湖岸浅滩处设置取水口。游荡性河段及湖岸浅滩具有不稳定、泥沙多等问题,比如黄河的游荡性河段在汛期出现 “横河”、“斜河”,威胁取水设施的安全及正常工作。
综上所述,取水口位置应选择在长期稳定的河床上。如果只能选在不稳定河道上,则在设置取水口时,应加强河道的人工整治。另外,取水构筑物的设置应与地表水资源综合开发利用相适应。取水构筑物的位置的选择,应兼顾地表水资源的综合开发利用,如航运、旅游、水产、养殖、排洪等,做到统筹兼顾,合理开发利用。
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