分层取水式进水口

  分层取水式进水口 : 从成层型水库有选择地引取任一层库水的取水结构,设在取水涵管或隧洞进口处, 又称分层取水结构。 成层型水库是指库内水温、 溶解氧、 浑浊度、浮游生物、二氧化碳等具有沿深度成层分布特点的水库。 分层取水又称选择取水。 只用于引取水库面层水的取水结构称为表层取水结构。 它是选择取水的一种特殊方式。只能引取下层或底层库水的取水结构称为深式取水结构。 成层型水库从不同库水深度处取水, 其水质显著不同, 对下游农业生产、 水产养殖、 生态、 人类生活和健康等也将带来不同影响。 设置表层取水结构可获取面层温水,使灌区农作物增产, 利于下游水产养殖,并免除因深孔放水而产生的各种冷害影响, 但更全面地解决水质问题则有赖于分层取水结构。
取水口型式及布置方式 分层取水的取水口有固定式及活动式两种。 活动式取水口在运行中可放置于水库有效取水深度范围内的任一高程处, 按需要引取该深度处的库水。 按水力特性和结构型式的不同, 取水口又可分为孔流型、 管流型、 溢流型和吸入型。 溢流型通常由最上层进水闸门门顶溢流引取库水进入取水结构。 为改善入流条件以提高取水效果, 可在最上层加设水平导水板或加设喇叭形取水盘, 并可在喇叭形 取水盘上加设辐向隔涡板(整流板),以防止产生涡流。如果在圆筒型门顶的取水盘上设置带有倒圆锥的圆盘形制流子, 用隔涡板将制流子与取水盘连接成整体, 即成为吸入型取水口, 又称吸入型取水装置(图1)。 分层取 水结构目前主要有以下几种型式


图1 吸入型取水口


斜置式分层取水结构 是沿库岸坡面或坝坡面倾斜设置的取水结构。 有斜卧管式及斜塔式两种。 中国修建的斜卧管式进水口多为孔流型固定取水口。 20世纪50年代初期, 取水口闸门多采用塞子式简易型, 只能用于小型水库表层取水。 20世纪60年代中期以后,取水口闸门多采用转动圆盘式或升降式平面门。 斜塔式常沿坝面或库岸坡面倾斜放置, 多采用溢流型平面门或半圆筒门。
竖塔式分层取水结构 为一封闭式独立塔, 塔壁或塔内设取水口根据取水口能否移动而分为固定式及活动式两种。 固定式是在不同高程设置一道或数道多层进水孔口, 多用于表层取水。 固定式取水口闸门有平面升降门(图2)、平面转动门等。 中国四川省升钟水库右干渠进水口即采用了多层平面升降门, 设计取水流量为45米3/秒, 为目前中国国内取水流量最大的表层取水结构。 活动式进水口有由浮箱带动随水位升降的孔流型平面门、 多节伸缩套筒式圆筒门或半圆筒形门等。 后一种型式也可靠近坝面设置。 中国四川省升钟水库左干渠进水口即采用了多节伸缩套筒式圆筒门, 由机械控制系统带动, 随水位变化自动升降而取表层温水(图3)。


图2 竖塔式分层取水结构


浮子式分层取水结构 取水结构由浮子、 取水口和管道组成。 利用水的浮力原理, 使浮子带动取水结构的主要部分或全部随库水位变化而升降, 浮子充水排气时, 全部结构可沉到库底。 这种取水结构一般只用于小型水库。


图3 伸缩套筒式圆筒门


50年代, 中国在小型水库上较普遍地采用了简易的斜卧管式表层取水结构,随后多为深式取水结构代替。由于深式取水结构给下游造成的各种冷害逐渐引起人们的关注,20世纪60年代中期以来,一些省、区在新建及改建工程中又采用了表层取水结构。 日本是以种植水稻为主的国家,为提高灌溉水温,增加稻谷产量,从50年代起即在农用水库上广泛采用表层式取水结构,并取得显著效果。近些年,为解决水库浊水长期化及富营养化问题,十分重视分层取水的研究,并在分层取水基本理论、实验原理、结构型式等方面取得不少新进展。日本的手取川水库取水结构最大取水流量达180米3/秒,是目前世界上规模最大的表层取水结构。美国修建分层取水口的主要目的是解决下游水产养殖、火电厂冷却、旅游以及环境保护等问题。其型式有竖塔式、倾斜式等数种。

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