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1、给排水注册专业考试给水工程第三章 取水工程3.1取水工程概论 一.水资源概述及取水工程任务 二.给水水源3.2地下水取水构筑物 一.地下水源概述 二.地下水取水构筑物的类型及适用条件3.3地表水取水构筑物一.江河水水源特征与取水构筑物的关系二.江河取水构筑物位置的选择三.江河固定式 四.江河移动式 五.湖泊、水库 六.山区浅水河 七.海水取水构筑物3.1取水工程概论一.水资源概述及取水工程任务 P531.水资源概念及我国水资源概况（1）水资源概念 1)广义概念 2）狭义概念 3）工程概念（2）我国水资源概况2.取水工程任务二.给水水源 P551.给水水源分类及其特点（1）给水水源分类 （2）给

2、水水源的特点2.给水水源选择及水源的合理利用（1）给水水源选择的一般原则 1）水源水量充沛可靠 2）原水水质符合要求 3）符合卫生要求的地下水，宜优先作为生活饮用水的水源 4）与农业、水利综合利用 5）取水、输水、净水设施安全经济和维护方便 6）具有施工条件（2）水源的合理利用 1）工业用水宜采用地表水源，饮用水宜采用地下水源。 2）利用经处理后的污水灌溉农田。 3）在工业给水系统中采用循环给水，提高水的重复利用率，减少水源取水量。 4）利用海水作为某些工业的给水水源 5）人工回灌地下水即用地表水补充地下水； 6）在沿海城市的潮汐河流，采用“蓄淡避咸”的措施。3.给水水源的保护 P5759（1

3、）保护水源的一般措施 1）配合有关部门制定水资源开发利用规划。 2）加强水资源管理 3）进行流域内的水土保持工作。 4）防止水源水质污染（2）给水水源卫生防护 1）地表水源卫生防护取水点周围半径100m的水域内，严禁捕捞、网箱养殖、停靠船只、游泳和从事其他可能污染水源的任何活动。取水点上游1000m至下游100m的水域不得排入工业废水和生活污水；其沿岸防护范围内不准堆放废渣。以河流为给水水源的集中式供水，由供水单位及其主管部门会同卫生、环保、水利等部门，根据实际需要，可把取水点上游1000m以外的一定范围河段划为水源保护区，严格控制上游污染物排放量。受潮汐影响的河流、其生活饮用水取水点上下游及

4、其沿岸的水源保护区范围应相应扩大。作为生活饮用水水源的水库和湖泊，应根据不同情况，将取水点周围部分水域或整个水域及其沿岸划为水源保护区。对生活饮用水水源的输水明渠、暗渠，应重点保护，严防污染和水量流失。 2）地下水源的卫生防护3.2地下水取水构筑物 P59 规范P12一.地下水源概述1.地下岩层的构造2.地下水的种类3.地下径流二.地下水取水构筑物的类型及适用条件1.地下水取水构筑物类型 P6065（1）管井：管井直径一般为501000mm，管井深一般在200m以内。（2）大口井：井径一般为58m，最大不宜超过10m，但可小于5m。大口井井深一般不宜大于15m，单井出水量一般为50010000

5、m3/d。(3)渗渠：多孔集水管直径一般为6001000mm，埋深一般46m。出水量一般1030m3/(dm)。 2.地下水取水构筑物的适用条件（1）管井1）适用于含水层厚度大于5m,其底板埋藏深度大于15m；2）在深井泵性能允许的状况下，不受地下水埋深限制；3）适用于任何沙层、卵石层、砾石层、构造裂隙、溶岩裂隙等含水层，应用范围最为广泛。（2）大口井1）适用于含水层厚度515m，地下水埋深在10m以内；2）适用于任何砂、卵石、砾石层，但渗透系数最好大于20m/d；3）含水层厚度大于10m时应做成非完整井。非完整井由井壁和井底同 时进水，不易杜塞，应尽可能采用4）在水量丰富、含水层较深时，以增

6、加穿孔辐射管做成辐射井；5）比较适合中小城镇、铁路及农村的地下水取水构筑物。（3）渗渠1）适用于含水层厚度小于5m，地下水进而深小于2m时，渠底埋深度小于6m；2）适用于中砂、粗砂、砾石或卵石层；3）最适宜于开采河床渗透水3.3地表水取水构筑物 P65一.江河水水源特征与取水构筑物的关系1.江河水水源特征（1）江河的径流特征（2）泥沙运动（3）河床演变影响河床演变的主要因素有：1）河段的来水量及其变化2）河段的来沙量和来沙的组成及其变化3）河段的水面比降4）河床地质情况（4）漂浮物和冰冻2.江河水取水构筑物的类型3.江河水水源与取水构筑物的关系二.江河取水构筑物位置的选择 P68701.位于水

7、质较好的地带2.靠近主流，有足够的水深，由稳定的河床及岸边，有良好的工程地质条件在取水构筑物处应有不小于2.53.0m的水深。3.尽可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮、支流和咸潮等影响4.靠近主要用水地区5.不妨碍航运和排洪，并符合河道、湖泊、水库整治规划的要求6.注意避开河流上的人工构筑物或天然障碍物1）取水构筑物应设在桥梁上游0.51.0Km或下游1.0Km以上的地方。2）当取水构筑物与丁坝同岸时，则应设在丁坝的上游3）取水构筑物不宜设在码头附近，距码头边缘不得小于100m。 三.江河固定式取水构筑物 P701.岸边式取水构筑物岸边式取水构筑物的设计要点：1）进水间的设计进水孔的设计 当河流

8、水位变幅在6m以上，一般设置两层进水孔，侧面进水孔不得小于0.5m，顶面进水孔不得小于1.0m。 取水构筑物进水孔上缘在设计最低水位下的淹没深度：顶面进水时，不得小于0.5m，侧面进水时不得小于0.3m。上层进水孔的上缘应在洪水位以下1.0m。吸水室的设计排泥、冲洗启闭及起吊设备2）取水泵房的设计水泵的选择泵房的平面布置泵房的高程布置 当泵房在渠道边时，为设计最高水位加0.5m； 当泵房在江河边时，为设计最高水位加浪高，再加0.5m，必要时上应增设防止浪爬高的措施。泵房的抗浮、防渗2.河床式取水构筑物取水头部的形式及适用条件取水头部的设计与计算 顶向进水时，不小于0.5m；侧向进水时，不小于0

9、.3m；虹吸进水时，一般不宜小于1.0m，当水体封冻时，可减至0.5m。 进水孔的流速：有冰絮时为0.10.3m/s，无冰絮时为0.20.6m/s。进水管有自流管、进水暗渠、虹吸管等。四.江河移动式取水构筑物 P801.浮船式取水构筑物（1）适用条件1）水位变化幅度在1040m，涨落速度小于2m/h的江河水取水；2）临时供水的取水构筑物或允许断水的永久性取水构筑物；3）投资受到限制，难以修建固定式取水构筑物时。（2）取水位置的选择 浮船式取水构筑物的位置，应选择在河岸较陡和停泊条件良好的地段。1）河岸有适宜的坡度（2060）河床较稳定，无明显的冲刷或淤积痕迹，离供水点较近，水质较好，施工方便之

10、处。2）设在水流平缓，风浪小，河道平直，水面开阔，漂浮物少，无冰凌的河段上，应避开大急流、顶冲和大风浪区，应与航道保持一定距离。3）尽量避开河漫滩和浅滩地段。（3）浮船和水泵设置（4）连络管和输水管1）连络管 阶梯式连接 摇臂式连接2）输水管2.缆车式取水构筑物（1）适用条件1）水位变化幅度在1035m，涨落速度小于2m/h的江河中取水；2）作为永久性取水构筑物；3）水位变化幅度大且水流急、风浪大，不宜用浮船取水时；4）受牵引设备限制，每部泵车的取水流量小于10万m3/d;5)取水河道漂浮物少、无冰凌、无船只碰撞可能。（2）取水位置的选择1）宜选择在河岸地质条件较好，岸坡稳定的位置。2）宜选择

11、在岸坡倾角为1028的地段。3）应选在凹岸的顺直河段上，主流近岸，水深足够，避免设在回水区或凸岸，以防淤积。（3）泵车的位置 （4）坡道的设置（5）输水斜管 一般一部泵车设置一条输水管。（6）牵引设备 （7）安全设备五.湖泊、水库取水构筑物 P861.湖泊、水库的特征2.湖泊、水库取水构筑物位置的选择3.湖泊河水库取水构筑物的类型（1）隧洞式取水和引水明渠取水（2）分层取水的取水构筑物（3）自流管式取水构筑物六.山区浅水河取水构筑物 P881.山区河流的特点（1）水量和水位变化幅度较大 （2）水质变化异常剧烈（3）河床由砂、鹅卵石或岩石组成（4）北方某些地方潜流时间长2.山区浅水河取水构筑物的

12、设置要求取水量所占的比例要大，要能抬高水位或从底部取水，要具有防止颗粒堵塞的措施。3.山区浅水河取水构筑物的类型（1）低坝式取水构筑物 1）固定式低坝取水 2）活动式低坝取水（2）低栏栅取水构筑物七.海水取水构筑物 P901.海水的特点与取水构筑物的设计要求（1）海水具有腐蚀性（2）海洋生物的影响（3）潮汐和波浪的影响 （4）泥沙淤积2.海水取水构筑物的主要形式（1）引水渠或自流管取水 （2）岸边式取水 （3）潮汐式取水4.1给水处理概论一.给水水质指标 P931.物理指标 （1）浊度 （2）悬浮物 （3）臭和味 2.化学指标 （1）杂质或污染物质的单项指标（2）无机特性的综合指标（3）有机污

13、染物的综合指标3.微生物指标4.放射性指标二.水质标准 P951.生活饮用水水质标准（1）饮用水水质项目大为增加，从原35项增加到96项（2）把检测项目分为常规检测项目（34项）和非常规检测项目（62项）（3）提高了对浊度的要求（4）在饮用水常规检测项目中增加了耗氧量（高锰酸盐指数）：耗氧量（以O2计）不超过3mg/L，特殊情况下不超过5mg/L。（5）在无机物、有机物单项项目的选择和限制的确定上，既借鉴国外标准（WHO、欧盟、美国），又考虑中国国情。（6）重视消毒剂和消毒副产物的危害，从原有的1项，增加到13项。（7）对部分原有项目的限制提出更严格的要求，共4项：浊度、铅、镉、四氯化碳。（8

14、）增加了粪性大肠菌群的项目。2.工业用水水质标准3.其他重要水质标准（1）地表水环境质量标准 （2）其他水质标准三.给水处理的基本方法与基本工艺1.给水处理的基本方法 P100（1）去除颗粒物 方法有：混凝、沉淀、澄清、气浮、过滤、筛滤（格栅、筛网、微滤机、滤网滤芯过滤器等）、膜分离（微滤、超滤）、沉砂（粗大颗粒的沉淀）、离心分离（旋流沉砂）（2）去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法 石灰软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分离（反渗透、纳滤、电渗析、浓差渗析等方法）、水质稳定（水中溶解离子的平衡，防止结垢和腐蚀等，详见本书第五章）、除氟（高氟水的饮用水除氟）、

15、氟化（低氟水的饮用水加氟）、吹脱（去除游离二氧化碳、硫化氢等）、曝气（充氧）、除气（锅炉水除氧等）等（3）去除有机物的处理方法：粉状炭吸附、原水曝气、生物预处理、臭氧预氧化、高锰酸钾预氧化、过氧化氢预氧化、预氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分离、大孔树脂吸附（用于工业纯水、高纯水制备中有机物的去除）等（4）消毒方法：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒、电化学消毒、加热消毒等（5）冷却方法2.饮用水处理的工艺分成：（1）饮用水常规处理工艺 （2）在饮用水常规处理工艺的基础上，增加预处理和（或）深度处理的饮用水处理工艺 （3）其他特殊处理工艺4.2二.铝盐铁盐混凝剂在水中的反应

16、P1081.水解反应 Al3+H2OAl(OH)2+H+ Al(OH)2+H2OAl(OH)2+H+ Al(OH)2+ H2OAl(OH)3+H+2.缩聚反应 2Al(OH)2+Al2(OH)24+ 2H2O三.水的混凝机理与混凝过程 P1091.混凝机理（1）压缩双电层 （2）吸附电中和 （3）吸附架桥（4）沉淀物的卷扫或网捕2.混凝过程在水处理中，混凝的工艺过程实际上分为“凝聚”与“絮凝”两个过程，对应的工艺或设备称为“混合”与“反应”。（1）凝聚在水处理工艺中，凝聚主要指加入混凝剂后的化学反应过程（胶体的脱稳）和初步的絮凝过程。（2）絮凝：是指细小矾花逐渐长大的物理过程。 3.混凝动力学

17、四.混凝剂与助凝剂 P1131.混凝剂（1）硫酸铝Al2O3的含量不小于15.6，液体产品中Al2O3的含量不小于7.8，适宜PH值为5.58，最佳范围6.57.5。（2）聚合氯化铝 Al2(OH)nCl6-nm,式中m 为聚合度，通常m10，n35。Al2O3的含量不小于32和29，液体产品Al2O3的含量不小于12和10，适宜PH值为59。（3）三氯化铁 PH值的适应范围（511）（4）硫酸亚铁（5）聚合硫酸铁 化学式为Fe2(OH)n(SO4)3-n/2m,式中n2,m=f(n)。PH值范围为511，最佳范围69。（6） 其他 复合式药剂，如聚合铝铁，聚合铝硅，混凝复合药剂2.助凝剂 （

18、1）活化硅酸 （2）聚丙烯酰胺 （3）石灰 （4）其他3.混凝药剂的投加 P115（1）投加量确定（2）投配系统 （3）混凝药剂投加的自动控制1）数学模型法 2）现场模拟试验法 3）特性参数控制法五.混合设备 P116： 混合时间一般1030s，速度梯度5001000s-1。1.机械混合： 水力停留时间为12min,平均速度梯度500s-1左右。2.水力混合（1）管式静态混合器 （2）压力水管混合 （3）其他 有：跌水混合、漩流混合等。六.絮凝反应池 水力停留时间一般为1030min，GT值在1041051.机械搅拌总的水力停留时间一般为1520min，桨板边缘处的线速度从第一级的0.5m/s

19、降到最后一级的0.2m/s。2.水力搅拌（1）隔板反应池 起端流速一般为0.50.6m/s，末端流速一般为0.20.3m/s,水力停留时间2030min，总的水头损失0.30.5m。（2）折板反应池各段的流速可分别为：第一段：0.250.35m/s; 第二段：0.150.25m/s; 第三段：0.100.15m/s。水力停留时间较短，一般为615min。（3）其他形式的反应池3.不同形式絮凝池的组合使用（1）往复式隔板与回转式隔板组合（2）机械反应与隔板反应组合七.影响混凝效果的因素 P1231.水温 2.浊度与悬浮物 3.水的PH值4.3沉淀一.颗粒沉淀特性 P1251.沉淀分类： （1）自

20、由沉淀 （2）絮凝沉淀 （3）拥挤沉淀 （4）压缩沉淀2.离散颗粒沉淀速度（1）颗粒沉速公式 P127对于Re1000的紊流区，有Newton公式：二.理想沉淀池特性分析 P1291.理想沉淀池的构成 在理想沉淀池中，对沉淀过程的基本假设是：（1）沉淀过程属于离散颗粒的自由沉淀，在沉淀过程中各颗粒的沉速不变；（2）理想沉淀池中的水从左向右水平流动，进水均匀分布在整个过水断面上（AC断面）在池中各点水流速度均为v;（3）在沉淀过程中，各颗粒的水平运动分量等于水流的水平流速v；（4）颗粒沉到池底（CD线）就算已被去除。2.理想沉淀池对颗粒的去除率理想沉淀池对水中悬浮颗粒的总的去除率为： 3.理想沉

21、淀池中特定颗粒沉速与表面负荷的关系在理想沉淀池中： 式中 t0沉淀池的水力停留时间； B池宽； A沉淀池的表面面积； Q水的流量； q0沉淀池的表面负荷，也称为过流率，即单位时间内单位池表面 面积所处理的水量。三.沉淀池的基本结构与基本设计参数 P1341.基本结构 （1）进水区与进水穿孔花墙 （2）沉淀区 （3）出水区与出水堰 （4）缓冲层、污泥区与排泥装置沉淀池排泥系统：1）多斗池底重力排泥 2）穿孔管重力排泥 3）机械排泥2.沉淀池基本设计参数 对于采用混凝沉淀工艺的饮用水处理，沉淀池特定颗粒沉速设计值一般为u0=0.30.6mm/s。根据原水情况，又可采用以下设计数据：（1）对于原水浊

22、度250NTU,u0=0.50.6mm/s(相当于；q0=1.802.16 m3/(m2h) 四.沉淀池 1.平流式沉淀池 P136P139对平流式沉淀池的有关要求：（1）沉淀池的长度与宽度之比不小于4，长度与深度之比不得小于10，保证断面水流均匀。（2）平流式沉淀池的水力停留时间一般为1.03.0h；（3）池中水平流速一般为1025mm/s；（4）沉淀池的有效水深一般采用3.03.5m; (5)沉淀池的每格宽度（或导流墙间距）一般为38m，最大不超过15m。衡量平流式水力状态的参数：弗劳德数Fr一般在110-4110-5，雷诺数Re一般在400015000。2.斜板（管）沉淀池 P140(1

23、)斜板（管）沉淀池的优点：停留时间短、沉淀效率高、占地省等。缺点是：1）运行中斜板（管）中易产生积泥和藻类滋生问题，需定期放空对斜板进行冲洗，积泥过多还易发生斜板压塌事故；2）斜板（管）材料的费用高3）因水流在斜板之间停留时间极短（几分钟），斜板沉淀池的缓冲能力及稳定性较差2）斜板沉淀池产水量的计算：斜板沉淀池的表面负荷u0=式中 A斜各斜板总的水平投影面积之和； n斜板数； B斜板宽度（池宽）； l斜板长度； 斜板倾角。 在设计斜板沉淀池时应考虑乘以斜板效率系数斜，斜通常取0.60.8。 斜板沉淀池的产水量计算公式为： 斜板沉淀池的产水流量为与水流垂直的过水断面面积乘以流速： 即 把v代入前

24、式并整理，可以得到导向流斜板沉淀池产水量的计算式： A原斜板沉淀池的池表面面积，等于池的长度宽度。同向流斜板沉淀池的计算公式为： 异向流斜板沉淀池，在采用常用斜板结构数据的条件下，一般可采用q斜9.011.0m3/(m2h).(3) 异向流斜(管)板沉淀池 P143 在给水处理中，异向流斜板沉淀池宜用于进水浊度长期低于1000NTU的原水，斜板（管）沉淀区的液面负荷，应按相似条件下的经验确定，一般可采用9.011.0 m3/(m2h)。 斜板部分常用的数据是：斜板长度l=1m,倾角为60度，板间距（或管径）3050mm。沉淀池斜板管下面的配水区高度不宜小于1.5m，斜板管上面的清水区保护高度一

25、般不宜小于1.0m。（4）同向流斜板沉淀池 同向流的斜板数据一般采用：板间距35mm，斜板的上部为沉淀区斜板，斜板长度l=2.02.5m,倾斜角为40度；斜板的下部为排泥区斜板，斜板长度不小于0.5m，倾斜角为60度。 同向流斜板沉淀池沉淀区的液面负荷一般为3040 m3/(m2h)。（5）侧向流斜板沉淀池 给水处理中侧向流斜板沉淀池的数据是：斜板的结构尺寸一般为倾斜角5060，板间距5080mm，斜板内的水平流速一般采用v=1020mm/s；侧向流斜板体的容积负荷约为810 m3/(m2h).3.竖流式沉淀池4.福流式沉淀池 五.澄清 P1491.澄清池工作原理： 在澄清池中通过机械或水力作

26、用悬浮保持着大量的矾花颗粒，其浓度一般在每升几克，进水中经混凝剂脱稳的细小颗粒与池中保持的大量矾花颗粒发生接触凝聚反应，被直接黏附在矾花上，然后再在澄清池的分离区与清水分离。2.机械搅拌澄清池 ： 水在机械搅拌澄清池中的总停留时间可采用1.21.5h。第一反应室和第二反应室的水力停留时间一般控制在2030min，其中第二反应室按计算流量的停留时间是3060s。u0=0.81.1mm/s。3.脉冲澄清池 ：脉冲澄清池的脉冲周期一般为3040s，其中充水与放水的时间比为3：14：1。清水区的上升流速一般可以采用0.71.0mm/s，悬浮层高度和清水区高度各为1.52.0m。六.气浮 P1511.气

27、浮原理： 原理是在水中加入大量的微小气泡，并使其黏附在颗粒上，共同快速上浮，从而大大加快了颗粒的分离速度。2.气浮池：表面负荷一般采用5.49 m3/(m2h) (u0=1.52.5mm/s),回流比为510。3.浮沉池：浮沉池斜板区液面负荷一般采用10 m3/(m2h)左右。4.4过滤一.过滤原理 P1531.过滤技术分类（1）表层过滤： 表层过滤的颗粒去除机理是机械筛除。（2）深层过滤： 深层过滤颗粒去除的主要机理是接触凝聚，即颗粒的去除是通过水中悬浮颗粒与滤料颗粒进行了接触凝聚，水中颗粒附着在滤料颗粒上而被去除。石英砂滤料的规格是：d=0.51.2mm,滤层厚度700mm。2.深层过滤的

28、机理(1)迁移： 在滤料层孔隙中随水流动的小颗粒在下列作用下可以与滤料颗粒的表面进行接触，这些作用有：拦截、重力沉降、惯性、扩散、水动力作用等。(2)附着： 颗粒之间存在的附着力的作用下，水中颗粒被附着截留下来。二.滤池的运行 P1541.滤池的运行周期（1）过滤状态：正向过滤，反向过滤，双向过滤，辐流过滤。滤池的设计最大水头损失（滤池的最高水位与滤后水出水堰之间的高差）一般为22.5m，滤池的过滤周期一般在1224h。（2）反冲洗状态1）单独用水反冲洗 2）水反冲洗加表面辅助冲洗 3）气水联合反冲洗滤料层的膨胀率一般需达到4050，一般需要冲洗57min，加上冲洗前后的操作过程，整个反冲洗过

29、程用时一般约为10min。反冲洗用水采用过滤后的清水，由反冲洗水塔或反冲洗水泵提供，所用水量一般占过滤水量的5左右。滤间正在反冲洗和检修而停止进水期间，由于上游来水水量不变，因此正在运行的各滤间的进水流量将略有增加，水量为正常运行时的n/(n-1)倍，池中滤速也相应增加。此时的滤速为强制滤速。P156 2.滤池过滤的运行方式 ： 变水头恒速过滤； 恒水头恒速过滤； 减速过滤三. 滤料 P1592.水处理常用滤料（1）石英砂滤料1）粒径dmin=0.5mm,dmax=1.2mm,K802.0;2）滤料层厚度h=700mm;3)正常滤速v=810m/h,强制滤速v强1014m/h;4)反冲洗强度q=1215L/(sm2),反冲洗膨胀率约45，冲洗时间75min.（2）无烟煤石英砂双层滤料1）上层为无烟煤滤料，粒径dmin=0.8mm,dmax=1.8mm,K802.0,厚度h=300400mm;2）下部为石英砂滤料，粒径dmin=0.5mm,dmax=1.2mm,K802.0,厚度h=400mm3)正常滤速v=1014m/h,强制滤速v强=1418m/h;4)反冲洗强度q=1316L/(sm2),反冲洗膨胀率约50，冲洗时间86min。（3）均质滤料均质滤料的含义是指使滤料层中上下颗粒分布均匀的滤料。基本运行