第五节 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)。

一、浮船式取水构筑物

浮船式取水构筑物因无复杂的水下工程而具有投资少、建设快、易于施工、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、中南等地区使用较广泛。目前一只浮船的最大取水能力已达30万m3/d。它的缺点是河流水位涨落时，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。

1.浮船取水位置选择

除应符合有关地表水取水构筑物位置选择的基本要求外，还应注意以下事项：

（1）河岸有适宜的坡度，岸坡过于平缓，不仅联络管增长，而且移船不方便，容易搁浅，采用摇臂式连接时，岸坡宜陡些。

（2）设在水流平缓、风浪小的地方，以便浮船的锚固和减小颠簸，在水流湍急的河流上，浮船位置应避开急流和大回流区，并与航道保持一定距离。

（3）尽量避开河漫滩和浅滩地段。

2.浮船与水泵布置

浮船的数目应根据供水规模、供水安全程度等因素确定。当允许间断供水或有足够容量的调节水池时，或者采用摇臂式连接的，可设置一只浮船，否则不宜少于两只。

浮船有木船、钢板船和钢丝网水泥船等。钢丝网水泥船造价较低，能节约钢材，使用年限长，维修简单，是一种较好的船体，但怕搁浅、碰撞和震动。

浮船一般制造成平底囤船形式，平面为矩形，断面为梯形或矩形。浮船尺寸应根据设备及管路布置，操作及检修要求，浮船的稳定性等因素决定。目前船宽一般多为5～6m，船长与船宽之比为(2：1)～(3：1)，吃水深0.5～1.0m，船体深1.2～1.5m，船首、船尾长2～3m。

浮船上的水泵布置，除满足布置紧凑、操作检修方便外，应特别注意浮船的平衡与稳定。当每只浮船上水泵台数不超过3台时，水泵机组在平面上常成纵向排列，也可成横向排列。

水泵竖向布置一般有上承式和下承式两种（图2-56）。上承式的水泵机组安装在甲板上，设备安装和操作方便，船体结构简单，通风条件好，可适用于各种船体，故常采用。但船的重心较高，稳定性差，振动较大。下承式的水泵机组安装在船底骨架上，其优缺点与上承式相反，吸水管需穿过船舷，仅适用于钢板船。

3.浮船的平衡与稳定

为了保证运行安全，浮船应在各种情况下（正常运转、风浪作用、移船、设备装运时）均能保持平衡与稳定。首先应通过设备布置使浮船在正常运转时接近平衡。在其他情况下如不平衡，可用平衡水箱或压舱重物来调整平衡。为保证操作安全，在移船和风浪作用时，浮船的最大横倾角以不超过7°～8°为宜。浮船的稳定与船宽关系很大。为了防止沉船事故，应在船舱中设水密隔舱。

4.联络管

浮船随河水涨落而升降，随风浪而摇摆。因此，船上的水泵压水管与岸边的输水管之间采用的联络管应当转动灵活。常用的连接方式有阶梯式和摇臂式。

（1）阶梯式连接。

1）柔性联络管连接。采用两端带有法兰接口的橡胶软管做联络管，管长一般为6～8m。橡胶软管使用灵活，接口方便，但承压一般不大于490kPa，使用寿命较短，管径较小（一般为350mm以下），故适宜在水压和水量不大时采用。

2）刚性联络管连接。采用两端各有一个球形方向接头的焊接钢管作为联络管，管径一般在350mm以下，管长一般为8～12m。钢管承压高，使用年限长。球形方向接头，转动灵活，使用方便，转角一般采用11°～15°，但制造较复杂。

阶梯式连接，由于受联络管长度和球形接头转角的限制，在水位涨落超过一定范围时，就需移船和换接头，操作麻烦，并需短时停止取水。但船靠岸较近，连接比较方便，可在水位变幅较大的河流上采用。

（2）摇臂式连接。套筒接头摇臂式连接的联络管由钢管和几个套筒旋转接头组成。水位涨落时，联络管可以围绕岸边支墩上的固定接头转动。这种连接的优点是不需要拆换接头，不用经常移船，能适应河流水位的猛涨猛落，管理方便，不中断供水，采用较广泛。目前已用于水位变幅达20m的河流。但洪水时浮船离岸较远，上下交通不便。

由于1个套筒接头只能在1个平面上转动，因此1根联络管上需要设置5个或7个套筒接头，才能适应浮船上下、左右摇摆运动。

如图2-57所示为由5个套筒接头组成的摇臂式联络管。由于联络管偏心，致使两端套简接头受到较大的扭力，接头填料易磨损漏水，从而降低了接头转动的灵活性与严密性。这种接头只适宜在水压较低，联络管重量不大时采用。

摇臂联络管的岸边支墩接口应高出平均水位，使洪水期联络管的上仰角略小于枯水期的下俯角。联络管上下转动的最大夹角(α1+α2)不宜超过70°。联络管长度一般在20～25m以内。

5.输水管

输水管一般沿岸边敷设。当采用阶梯式连接时，输水管上每隔一定距离设置叉管。叉管的管垂直高差取决于输水管的坡度、联络管长度、活动接头的有效转角等因素，一般多在1.5～2.0m。在常年低水位处布置第一个叉管，然后按高差布置其余叉管。当有两条以上输水管时，各条输水管上的叉管在高程上应交错布置，以便浮船交错位移。

6.浮船的锚固

浮船需用缆索、撑杆和锚链等锚固。锚固方式应根据浮船停靠位置的具体条件决定。用系缆索和撑杆将船固定在岸边，适宜在岸坡较陡，江面较窄，航运频繁，浮船靠近岸边时采用。在船首尾抛锚与岸边系留相结合的形式，锚固更为可靠，同时还便于浮船移动。它适用于岸坡较陡，河面较宽，航运较少的河段。在水流急、风浪大，浮船离岸较远时，除首尾抛锚外，尚应增设角锚。

二、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，如图2-58所示。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。缆车移动比较方便，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。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。缆车式取水构筑物各部分构造和计算如下。

1.泵车

供水一般设置1部泵车。供水量较大，供水安全性要求较高时，泵车应不少于2部，每部泵车上不少于2台水泵。泵车上的水泵宜选用吸水高度不小于4m特性曲线较陡的水泵，以减少移车次数，并使河流水位变化时，供水量变化不致太大。

泵车上水泵机组的布置，除满足布置紧凑，操作检修方便外，还应特别注意泵车的稳定和振动问题。小型水泵机组宜采用平行布置，将机组直接布置在泵车的桁架上，使机组重心与泵车轴线重合，运转时振动小，稳定性好。大中型机组宜采用垂直布置，机组重心落在两根桁架之间，机组放在短腹杆处，振动较小。

泵车车厢净高，在无起吊设备时采用2.5～3.0m；有起吊设备时采用4.0～4.5m。泵车的下部车架为型钢组成的桁架结构，在主桁架的下节点处装有2～6对滚轮。

2.坡道

坡道的坡度一般为10°～25°，其型式有斜坡式和斜桥式。当岸边地质条件较好，坡度适宜时，可采用斜坡式坡道。当岸坡较陡或河岸地质条件较差时，可采用斜桥式坡道。

斜桥式坡道基础可作成整体式、框式挡土墙和钢筋混凝土框格式。坡道顶面应高出地面0.5m左右，以免积泥。斜桥式坡道一般采用钢筋混凝土多跨连续梁结构。

在坡道基础上敷设钢轨，当吸水管直径小于300mm时，轨距采用1.5～2.5m，吸水管直径300～500mm时，轨距采用2.8～4.0m。

坡道上除设有轨道外，还设有输水管、安全挂钩座、电缆沟、接管平台及人行道等。当坡道上有泥沙淤积时，应在尾车上设置冲沙管及喷嘴。

3.输水管

通常一部泵车设置一根输水管。输水管沿斜坡或斜桥敷设。管上每隔一定距离设置叉管（正三通或斜三通），以便与联络管相接。叉管的高差主要取决于水泵吸水高度和水位涨落速度，一般采用1～2m。当采用曲臂式联络管时，叉管高差可以更大些（2～4m）。

在水泵出水管与叉管之间的联络管上需设置活动接头，以便移车时接口易对准。活动接头有橡胶软管、球形万向接头、套筒旋转接头和曲臂式活动接头等。橡胶软管使用灵活，但使用寿命较短，一般用于管径300mm以下。套筒接头由1～3个旋转套筒组成，装拆接口较方便，使用寿命较长，应用较广。

4.牵引设备

牵引设备有绞车及连接泵车和绞车的钢丝绳组成。绞车一般设置在洪水位以上岸边的绞车房内。牵引力在50kN以上时宜用电动绞车，操作既安全，又节省劳力。