地表水水源较之地下水源一般水量较充沛，分布较广泛，因此常常利用地表水作为给水水源。
由于地表水水源的种类、性质和取水条件各不相同，因而地表水取水构筑物有多种型式。按水源分，则有河流、湖泊、水库、海水取水构筑物，按取水构筑物的构造型式分，则有固定式（岸边式、河床式、斗槽式）和活动式（浮船式、缆车式）两种。在山区河流上，则有带低坝的取水构筑物和低栏栅式取水构筑物。
1.5.3.1 江河固定式取水构筑物
江河取水构筑物的类型很多，但可分为固定式取水构筑物和活动式取水构筑物两类。在型式选择时，应根据取水量和水质要求，结合河床地形、河床冲淤、水位变幅、冰冻和航运等情况以及施工条件，在保证取水安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。
固定式取水构筑物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，尤其这样。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。
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。
1.岸边式取水构筑物
直接从江河岸边取水的构筑物，称为岸边式取水构筑物，是由进水间和泵房两部分组成。它适用于江河岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，水位变幅不大的情况。
按照进水间与泵房的合建与分建，岸边式取水构筑物的基本型式可分为合建式和分建式。
（1）合建式岸边取水构筑物。合建式岸边取水构筑物是进水间与泵房合建在一起，设在岸边，如图1.5.34所示。河水经过进水孔进入进水间的进水室，再经过格网进入吸水室，然后由水泵抽送至水厂或用户。在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物。设在进水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。
合建式的优点是布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，运行管理方便，因而采用较广泛，适用在岸边地质条件较好时。但合建式土建结构复杂，施工较困难。
当地基条件较好时，进水间与泵房的基础可以建在不同的标高上，呈阶梯式布置（图1.5.34）。这种布置可以利用水泵吸水高度以减小泵房深度，有利于施工和降低造价，但水泵启动时需要抽真空。
当地基条件较差时，为了避免产生不均匀沉降，或者由于供水安全性要求高，水泵需要自灌启动时，则宜将进水间与泵房的基础建在相同标高上（图1.5.35）。但是泵房较深，土建费用增加，通风及防潮条件差，操作管理不甚方便。
图1.5.34 合建式岸边取水构筑物
1—进水间；2—进水室；3—吸水室；4—进水孔；5—格栅；6—格网；7—泵房；8—阀门井
图1.5.35 合建式岸边取水构筑物（单位：mm）
为了缩小泵房面积，减小泵房深度，降低泵房造价，可采用立式泵或轴流泵取水（图1.5.36）。这种布置将电机设在泵房上层，操作方便，通风条件较好。但立式泵安装较困难，检修不方便。在水位变化较大的河流上，水中漂浮物不多，取水量不大时，也可采用潜水泵取水。潜水泵和潜水电机可以设在岸边进水间内，当岸坡地质条件好时亦可设在岸边斜坡上。这种取水方式结构简单，造价低。但水泵电机淹没在水下，故检修较困难。
（2）分建式岸边取水构筑物。当岸边地质条件较差，进水间不宜与泵房合建时，或者分建对结构和施工有利时，则宜采用分建式（图1.5.37）。进水间设于岸边，泵房则建于岸内地质条件较好的地点，但不宜距进水间太远，以免吸水管过长。进水间与泵房之间的交通大多采用引桥，有时也采用堤坝连接。分建式土建结构简单，施工较容易，但操作管理不便，吸水管路较长，增加了水头损失，运行安全性不如合建式。
图1.5.36 合建式岸边取水构筑物
1—进水间；2—泵房；3—立式泵；4—立式电动机
图1.5.37 分建式岸边取水构筑物
1—进水间；2—引桥；3—泵房
2.河床式取水构筑物
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进水孔。因此，河床式取水构筑物是由泵房、进水间、进水管（即自流管或虹吸管）和取水头部等部分组成。
当河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流离岸较远，岸边水深不够或水质不好，而河中又具有足够水深或较好水质时，适宜采用河床式取水构筑物。
河床式取水构筑物的布置如图1.5.38所示，河水经取水头部的进水孔流入，沿进水管流至集水间，然后由泵抽走。集水间与泵房可以合建，也可以分建。
图1.5.38 自流管取水构筑物（集水间与泵房合建）（单位：mm）
1—取水头部；2—自流管；3—集水间；4—泵房；5—进水孔；6—阀门井
按照进水管型式的不同，河床式取水构筑物（图1.5.39）有以下类型：
（1）自流管取水。图1.5.38和图1.5.40分别表示集水间与泵房合建和分建的自流管取水构筑物，河水通过自流管进入集水间。由于自流管淹没在水中，河水靠重力自流，工作较可靠。但敷设自流管时，开挖土石方量较大，适用于自流管埋深不大时，或者在河岸可以开挖隧道以敷设自流管时。
图1.5.39 河床式取水构筑物实例
图1.5.40 自流管取水构筑物（集水间与泵房分建）
1—取水头部；2—自流管；3—集水间；4—泵房
在河流水位变幅较大，洪水期历时较长，水中含沙量较高时，为了避免在洪水期引入底层含沙量较多的水，可在集水间壁上开设进水孔（图1.5.38），或设置高位自流管，以便在洪水期取上层含沙量较少的水。分层取水对降低进水含沙量有一定作用，但也要结合具体情况采用。某些河流（如山区河流）水位变化频繁，高水位历时不长，采用分层取水不仅操作不便，而且在水位陡落时，如不能及时开启自流管上的阀门，易于造成断水。河水含沙量分布比较均匀时分层取水意义不大。
（2）虹吸管取水。图1.5.41为虹吸管取水构筑物。河水通过虹吸管进入集水井中，然后由水泵抽走。当河水位高于虹吸管顶时，无须抽真空即可自流进水；当河水位低于虹吸管顶时，需先将虹吸管抽真空方可进水。在河滩宽阔，河岸较高，且为坚硬岩石，埋设自流管需开挖大量土石方，或管道需要穿越防洪堤时可采用虹吸管。由于虹吸管高度最大可达7m，与自流管相比提高了埋管的高程，因此可大大减少水下土石方量，缩短工期，节约投资。但虹吸管对管材及施工质量要求较高，运行管理要求严格，并需保证严密不漏气；需要装置真空设备，工作可靠性不如自流管。
（3）水泵直接吸水。如图1.5.42所示，不设集水间，水泵吸水管直接伸入河中取水。由于可以利用水泵吸水高度以减小泵房深度，又省去集水间，故结构简单，施工方便，造价较低。在不影响航运时，水泵吸水管可以架空敷设在桩架或支墩上。为了防止吸水头部被杂草或其他漂浮物堵塞，可利用水泵从一个头部吸水管抽水，向另一个被堵塞的头部吸水管进行反冲洗。这种形式一般适用于水中漂浮物不多，吸水管不长的中小型取水泵房。
图1.5.41 虹吸管取水构筑物
1—取水头部；2—虹吸管；3—集水井；4—泵房
图1.5.42 直接吸水式取水构筑物
1—取水头部；2—水泵吸水管；3—泵房
图1.5.43 桥墩式取水构筑物
1—进水间；2—进水孔；3—泵房；4—引桥
（4）桥墩式取水。整个取水构筑物建在水中，在进水间的壁上设置进水孔，如图1.5.43所示。由于取水构筑物建在江内，缩小了水流过水断面，容易造成附近河床冲刷，因此，基础埋深较大，施工较复杂，此外，还需要设置较长的引桥与岸边连接，非但造价昂贵，而且影响航运，故只宜在大河，含沙量较高，取水量较大，岸坡平缓，岸边无建泵房条件的情况下使用。
1.5.3.2 江河移动式取水构筑物
在水源水位变幅大，供水要求急和取水量不大时，可考虑采用移动式取水构筑物（浮船式和缆车式）。(www.xing528.com)
1.浮船式取水构筑物
浮船式取水构筑物具有投资少、建设快、易于施工（无复杂的水下工程）、有较大的适应性和灵活性、能经常取得含沙量少的表层水等优点。因此，在我国西南、中南等地区应用较广泛，如图1.5.44～图1.5.46所示。目前一只浮船的最大取水能力已达30万m3/d。但它也存在缺点，例如，河流水位涨落时，需要移动船位，阶梯式连接时尚需拆换接头以致短时停止供水，操作管理麻烦；浮船还要受到水流、风浪、航运等的影响，安全可靠性较差。
图1.5.44 取水浮船竖向布置
图1.5.45 柔性联络管阶梯式连接
图1.5.46 刚性联络管阶梯式连接
2.缆车式取水构筑物
缆车式取水构筑物由泵车、坡道或斜桥、输水管和牵引设备等部分组成，其布置如图1.5.47所示。当河水涨落时，泵车由牵引设备带动，沿坡道上的轨道上下移动。
缆车式取水构筑物的优点与浮船取水构筑物基本相同。缆车移动比浮船方便，缆车受风浪影响小，比浮船稳定。但缆车取水的水下工程量和基建投资比浮船取水大，宜在水位变幅较大，涨落速度不大（不超过2m/h），无冰凌和漂浮物较少的河流上采用。
缆车取水构筑物位置应选择在河岸地质条件较好，并有10°～28°的岸坡处为宜。河岸太陡，则所需牵引设备过大，移车较困难；河岸平缓，则吸水管架太长，容易发生事故。
1.5.3.3 湖泊和水库取水构筑物
我国湖泊较多。新中国成立以来，为了农业灌溉、发电和工业生产用水、人民生活用水，已修建了大量水库，而今后还要修建更多的水库。为了满足工业生产用水和人民生活用水的需要，开发利用湖泊、水库的水资源，从湖泊和水库取水，现已日益增多。
1.湖泊和水库的水文、水质特征
湖泊的地貌形态，在外部因素（主要是水流、风和冰川等）和内部因素（主要是风浪、湖流、水生植物和动物的活动）的作用下，是会发生演变的。在风浪作用下，湖的凸岸一般产生冲刷，而在湖的凹岸（湖湾）多产生淤积。从河流、溪沟中水流带来的泥沙，风吹来的泥沙，湖岸破坏的土石和水生动植物的尸体，都沉积在湖底，颗粒粗的多沉积在湖的沿岸区，颗粒细的则沉积在湖的深水区。
水库实际上是人工湖泊。按其构造可分为湖泊式和河床式两种。湖泊式水库是指被淹没的河谷具有湖泊的形态特征，即面积较宽广，水深较大，库中水流和泥沙运动都接近于湖泊的状态，具有湖泊的水文特征。河床式水库是指淹没的河谷较狭窄，库身狭长弯曲，水深较浅，水库内水流泥沙运动接近于天然河流状态具有河流的水文特征。
湖泊、水库的储水量，是与湖面、库区的降水量，入湖（入库）的地面、地下径流量等有关；也与湖面、库区的蒸发量，出湖（出库）的地面和地下径流量等有关。
湖泊、水库的水位变化，主要是由水量变化而引起。其年变化规律基本上属于周期性变化。以雨水补给的湖泊，一般最高水位出现在夏秋季节，最低水位出现在冬末春初。干旱地区的湖泊、水库，在融雪及雨季期间，水位陡涨，然后由于蒸发损失引起水位下降，甚至使湖泊、水库蒸发到完全干涸为止。湖泊中的增减水现象，也是引起湖泊水位变化的一个因素。所谓增减水现象，是由于漂流（由于对湖面的摩擦力、与风同时产生的波浪的背压力）将大量的水从湖的背风岸迁移至湖的向风岸，结果在湖的背风岸引起水位下降，向风岸引起水位上升。在水深较大的湖泊，由于增减水现象的出现，还会在水下形成与漂流方向相反的补偿流，如果补偿流的流势大，则湖泊水位变化较小。在有浅滩面积较大的湖岸，由于底部摩擦力的作用，补偿流的水量不足补偿增水现象水位升高所需要的水量，因此水位变化较剧烈。这就是在浅水滩大的湖湾向风岸，当冬季刮大风时，造成湖水浊度大大超过夏季暴雨时的湖水浊度的原因。
图1.5.47 缆车式取水构筑物布置
1—泵车；2—坡道；3—斜桥；4—输水斜管；5—卷扬机房
湖泊、水库是由河流、地下水、降雨时的地面径流作为补给水的，因此其水质与补给水来源的水质有密切关系。因而各个湖泊、水库的水质，其化学成分是不同的。湖泊（或水库），不同位置的化学成分也不完全一样，含盐量也不一样，同时各主要离子间不保持一定的比例关系，这是与海水水质区别之处。湖水水质化学变化常常具有生物作用，这又是与河水、地下水的水质的不同之处。湖泊、水库中的浮游生物较多，多分布于水体上层10m深度以内的水域中，如蓝藻分布于水的最上层，硅藻多分布于较深处。浮游生物的种类和数量，近岸处比湖中心多，浅水处比深水处多，无水草处比有水草处多。
2.取水构筑物位置选择
在湖泊、水库取水时，取水构筑物位置选择应注意以下几点。
（1）不要选择在湖岸芦苇丛生处附近。一般在这些湖区有机物丰富，水生物较多，水质较差，尤其是水底动物（如螺、蚌等）较多，而螺丝等软体动物吸着力强，若被吸入后将会产生严重的堵塞现象。例如，太湖某水厂DN600的吸水管，运行5年后管壁上附着滋长的丁螺达100mm厚，不得不更换吸水管。湖泊中有机物一般比较丰富，就是在非芦苇丛生的湖区，也应考虑在水泵吸水管上投氯，使水底动物和浮游生物在进入取水构筑物时就被杀死，消除后患。
（2）不要选择在夏季主风向的向风面的凹岸处。因为在这些位置有大量的浮游生物集聚并死亡，沉至湖底后腐烂，从而水质恶化，水的色度增加，且产生臭味。同时藻类如果被吸入水泵提升至水厂后，还会在沉淀池（特别是斜管沉淀池）和滤池的滤料内滋长，使滤料产生泥球。增大滤料阻力。
（3）为了防止泥沙淤积取水头部，取水构筑物位置应选在靠近大坝附近，或远离支流的汇入口。因为在靠近大坝附近或湖泊的流出口附近，水深较大，水的浊度也较小，也不易出现泥沙淤积现象。
（4）取水构筑物应建在稳定的湖岸或库岸处。在风浪的冲击和水流的冲刷下，湖岸、库岸常常会遭到破坏，甚至发生崩坍和滑坡。一般在岸坡坡度较小、岸高不大的基岩或植被完整的湖岸和库岸是比较稳定的地方。
3.湖泊和水库取水构筑物的类型
（1）隧洞式取水和引水明渠取水。隧洞式取水构筑物可采用水下岩塞爆破法施工。这就是在选定的取水隧洞的下游一端，先行挖掘修建引水隧洞，在接近湖底或库底的地方预留一定厚度的岩石，即岩塞，最后采用水下爆破的办法，一次炸掉预留岩塞，从而形成取水口。这一方法，在国内外均获得采用。图1.5.48为隧洞式取水岩塞爆破法示意图。
我国不少取水构筑物，如岳阳电厂从芭蕉湖取水，宣威电厂从钱屯水库取水，鄂城钢铁厂从梁子湖取水，均采用引水明渠的取水方式。
图1.5.48 岩塞爆破法示意
（2）分层取水的取水构筑物。这种取水方式适宜于深水湖泊或水库。在不同季节、不同水深、深水湖泊或水库的水质相差较大，例如，在夏秋季节，表层水藻类较多，在秋末这些漂浮生物死亡沉积于库底或湖底，因腐烂而使水质恶化发臭。在汛期、暴雨后的地面径流带有大量泥沙流入湖泊水库，使水的浊度骤增，显然泥沙含量越靠湖底库底越高，如大伙房水库，水深0.6m处浊度为16度，水深22.6m处，浊度高达160度。采用分层取水的方式，可以根据不同水深的水质情况，取得低浊度、低色度、无嗅的水。图1.5.49为大连市某水库的坝内合建式取水塔。水库有效库容为900万m3时，设计日取水量为800m3。
（3）自流管式取水构筑物。在浅水湖泊和水库取水，一般采用自流管或虹吸管把水引入岸边深挖的吸水井内，然后水泵的吸水管直接从吸水井内抽水（与河床式取水构筑物类似），泵房与吸水井既可合建，也可分建。图1.5.50为自流管合建式取水构筑物。
图1.5.49 坝内合建式取水塔
图1.5.50 自流管式取水构筑物
以上为湖泊、水库的常用的取水构筑物类型，具体选择时应根据水文特征和地形、地貌、气象、地质、施工等条件进行技术经济比较后确定。
复习思考题
1.我国水资源总量为多少？其中地表水资源分布有何特点？
2.我国水资源开发存在什么问题？水资源污染状况是否严重？
3.取水工程的任务是什么？
4.地表水和地下水各有何特点？
5.给水水源的选择一般应从哪些方面考虑？
6.地表水源、地下水源卫生防护主要有哪些要求？
7.管井有哪些部分组成？管井施工建造一般包括哪些过程？
8.管井出水量减少的原因有哪些？
9.大口井主要有哪些部分组成？其施工方法主要有哪两种？
10.地表水取水构筑物有哪几种类型？
11.地表水取水构筑物位置选择应注意哪几点？
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