取水头构筑物的制作方法

本发明涉及一种取水头构筑物。

背景技术：

目前，在河流或者水库中取水都采用取水头构筑物，传统的取水头构筑物通常设置在河床标高以上，用于将水从取水口处吸取，再从出水口流出，通过自流引水管提供给供水处，例如某发电厂或制水厂的供水房。但是，当河流或水库大坝发生险情时，河流或水库的水位将低至取水头所在河床标高以下时，传统的取水头构筑物无法正常取水。

技术实现要素：

基于此，有必要针对当水位低至取水头所在河床标高以下时，导致取水头构筑物进水口无法进水的问题，提供一种水位低至取水头所在河床标高以下时，能正常取水的取水头构筑物。

一种取水头构筑物，用于在水岸侧取水，包括取水头；进水间，设置于该取水头内部；第一进水口，开设于该取水头顶部且位于河床标高以上，该第一进水口与该进水间连通；第二进水口，开设于该取水头侧壁且位于该河床标高以下，该第二进水口与该进水间连通；闸门，装设于该第二进水口处，用于连通或断开该进水间与该第二进水口；出水口，开设于该取水头侧壁且与该进水间连通，在水深方向上，该出水口顶标高低于最低取水水位标高；取水渠，设置于该取水头外部且位于该第二进水口侧，在该水深方向上，该取水渠低于该第二进水口。

上述取水头构筑物，通过将第一进水口设置在河床标高以上，第二进水口设置在河床标高以下，第二进水口处设置闸门，取水头外部设置取水渠，且取水渠低于第二进水口的底部，当水位低于取水头所在河床标高时，可以很方便地清理取水渠的淤泥，而后打开闸门，水可以通过第二进水口进入进水间，从而流入出水口，取水头构筑物可以取到取水头所在河床标高以下的水，也不会因为淤泥堆积而造成进水口堵塞。

在其中一个实施例中，上述取水头构筑物设置在航道边线以外，上述第二进水口背离上述水岸侧设置，上述取水渠延伸至预设水深的河床处。

在其中一个实施例中，上述进水间设有沉泥槽，在上述水深方向上，该沉泥槽低于上述出水口。

在其中一个实施例中，上述闸门的材质为混凝土。

在其中一个实施例中，上述取水头还开设有与上述进水间隔开的闸门通道，该闸门通道靠近上述第二进水口的一端开设有第一开口，上述闸门从该第一开口突伸于上述第二进水口。

在其中一个实施例中，上述闸门通道顶部开设有与上述第一开口相对的第二开口；在水深方向上，该第二开口高于上述第一进水口，上述取水头还包括盖体，该盖体盖设于该第二开口。

在其中一个实施例中，在上述取水头的侧壁上开设有多个上述第二进水口，在上述水深方向上，多个上述第二进水口等高，上述闸门的数量与上述第二进水口的数量相同。

在其中一个实施例中，上述取水头顶部设有通航警示标识。

在其中一个实施例中，上述第一进水口处和上述第二进水口处设有格栅。

在其中一个实施例中，上述出水口处连接有自流引水管。

附图说明

图1是本发明一个实施方式中的取水头构筑物剖面的示意图；

图2是本发明一个实施方式中的取水头构筑物在水岸侧的布置示意图；

图3是本发明一个实施方式中的取水头构筑物俯视的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了便于理解本发明中的技术方案，在详细展开说明之前，首先对传统的取水头构筑物的结构进行说明。

现有一实施方式的取水头构筑物，包括设置在其顶部的进水口，可在稳定的且由一定水位范围的河流或水库中取水，本申请的发明人经研究发现，当水位低于该顶部进水口时，已经无法正常取水，故当水位低于取水头所在河床标高时，明显不能正常取水。

现有技术另一实施方式中的取水头构筑物，包括设置在其侧部的进水口，可在较低水位的河流或水库中取水，本申请的发明人经研究发现，淤泥会从侧部进水口进入到该取水头构筑物内部，将无法正常取水且清淤工作量大；其次，当水位过低时，也不能正常取水。

现有技术又一实施方式的取水头构筑物，包括设置在其顶部的进水口和侧部的进水口，可在水位变化较大的河流或水库中取水。其中，侧部进水口包括第一侧部进水口和第二侧部进水口，第二侧部进水口处设有闸门。

当河流或水库中的水位处在高水位时，从顶部的进水口流进；处在中间水位时，从第一侧部进水口流进；处在低水位时，打开闸门从第二侧部进水口流进。当处在低水位时，淤泥依旧会从该侧部进水口进入从而造成取水头无法正常取水，且清淤工作量大。

因此，需要提供一种取水头构筑物，能在低水位时正常取水，且不会因为淤泥造成取水口或取水头构筑物内部堵塞。

如图1所示，本发明提供的一种取水头构筑物100，包括取水头10、进水间20、第一进水口、第二进水口、闸门、出水口及取水渠。

进水间20设置于取水头10内部；第一进水口11开设于取水头10顶部且位于河床标高以上，第一进水口11与进水间20连通；第二进水口12开设于取水头10侧壁且位于河床标高以下，第二进水口12与进水间20连通；闸门13装设于第二进水口12处，用于连通或断开进水间20与第二进水口12；出水口14开设于取水头10侧壁且与进水间20连通，在水深向上，出水口14顶标高低于最低取水水位标高；取水渠30设置于取水头10外部且位于第二进水口12侧，在水深方向上，取水渠30低于第二进水口12。

可以理解地，上述的河床标高，不限制为河流的底部位置，亦可指水库底部位置，或者其他需要放置取水头构筑物100的储水地的底部位置。

上述取水头构筑物100，通过将第一进水口11设置在河床标高以上，第二进水口12设置在河床标高以下，第二进水口12中设置闸门13，取水头10外部设置取水渠30，且取水渠30所在位置低于第二进水口12的底部，当水位低于取水头所在河床标高时，可以很方便地清理取水渠30的淤泥，而后打开闸门13，水可以通过第二进水口12进入进水间20，从而流入出水口14，取水头构筑物100可以取到河床标高以下的水，也不会因为淤泥堆积而造成进水口堵塞。

在一个实施例中，取水头构筑物100设置于河流中，取水头10大致呈长方体型，其长度沿水流方向延伸，沿其宽度方向的左侧设置有进水间20，第一进水口11从该侧顶部开设且一直向下延伸至进水间20。沿取水头10宽度方向的右侧的侧壁上开设有第二进水口12，第二进水口12从侧壁一直延伸至进水间20，第二进水口12的所在取水头构筑物100的右侧是与迎流方向相对的一侧，从而使得水能够顺利地进入到第二进水口12处。在取水头10的左侧的侧壁上，开设有出水口14，出水口14从侧壁一直延伸至进水间20。在水深方向上，出水口14顶标高低于最低取水水位标高，以保证水能进入至出水口中。可以理解地，最低取水水位标高，可以为河流97％枯水水位或最低运行水位，也可以基于此有稍许偏差。

在一个实施例中，出水口14与第二进水口12的等高或出水口14低于第二进水口12，当水从第二进水口12进入时，水能够很快的通过进水间20流入出水口14，否则进入到进水间20中的水会从第二进水口12流出。

在一个实施例中，在取水头构筑物100的沿纵长方向的两端，还设有从主体10的两端延伸的一个三角形的导流结构，当取水头构筑物100设置在河流等水流较大处时，将导流结构顺水流方向设置，其作用在于有效防止水流急时对取水头构筑物100产生冲击，影响取水头的使用性能，避免遭到损坏。

在一个实施例中，出水口14处设置有自流引水管50，具体地，该自流引水管50为自流引水钢管或混凝土管。

在一个实施例中，在自流引水管50周围设置了固定层。进一步地，自流引水管50上侧设置有抛填石块，下侧用碎石垫层。具体地，抛填石块的重量为10-50kg，厚度最小为300mm，碎石垫层厚度400mm。

在一个实施例中，在取水头10底部设有固定墩15，固定墩15凸出于取水头构筑物100的侧壁，在固定墩15的下方设置有厚碎石作为垫层，以便保持取水头构筑物100在河流中的水平位置。具体地，碎石垫层厚度为500mm。

进一步地，固定墩15的周围填有回填砂，回填砂冲击压实。

具体地，取水头10沿宽度方向的左侧，回填砂从固定墩15下方碎石垫层向上填至自流引水管50下方的碎石垫层下方，且压制于该侧固定墩15上方；取水头10沿宽度方向的左侧，回填砂从固定墩15下方碎石垫层向上填至取水渠30下方，在其中一个实施例中，取水渠30压制于该侧固定墩15上方。一方面，回填砂起到调节自流引水管50以及取水渠30的支撑高度的作用；另一方面，当自流引水管50以及取水渠30受到冲击时，回填砂可起到缓冲的作用。

如图2所示，在一个实施例中，取水头构筑物100设置在航道边线以外，第二进水口12背离水岸侧设置，所取水渠30延伸至预设水深的河床处。将取水头构筑物100设置在航道边线以外，可以保证通航安全，避免船只等撞击取水头构筑物100，导致两方均损坏。且当水位低至取水头所在河床标高以下时，设置将取水渠30延伸到预设水深的河床处，且第二进水口12背离水岸侧，则第二进水口12能够顺利进水。在其他实施例中，可根据最低取水水位和水下地形标高等因素来确定取水头构筑物100取水渠30、第二进水口12的正确位置。

可以理解地，因为河流中各个河床位置及水深不同，故将取水渠30延伸到预设水深的河床处，是为了从具有一定水深的河床处顺利取水至第二进水口12，预设水深根据所需水深的河床位置不同而不同。

在一个实施例中，取水渠30延伸到航道边线处。航道所在处属于河流水深最深处，将取水渠30设置延伸到航道边线处可以保证水能够顺利经取水渠30进入第二进水口12，从而成功取水。

在一个实施例中，取水渠30为石块铺砌。当需要使用第二进水口12进行进水时，先要清理淤泥至第二进水口12以下至取水渠30所在位置，此时采用石块铺砌的取水渠30，能够使施工人员明确的知道向下清淤的距离，以及能够很方便的将取水渠上的淤泥清干净。

在一个实施例中，进水间20设有沉泥槽21，在水深方向上，沉泥槽21低于出水口14。当有少量泥沙从第一进水口11或第二进水口12进入至进水间20时，为了防止泥沙堆积而影响水从进水间20流入至出水口14，在进水间设置沉泥槽21，且沉泥槽21的底部位置低于出水口14，那么泥沙不会堆积在出水口14旁，而是沉积于沉泥槽21中，水能够很顺利地从进水间20流入出水口14。

在一个实施例中，闸门13的材质为混凝土。混凝土结构紧密，容易制造成型，并且因为闸门13设置在水下，混凝土材质能够防止水下锈蚀，可延长闸门13的寿命，保证闸门13安全运行。

在一个实施例中，取水头10还开设有与进水间20隔开的闸门通道40，闸门通道40靠近第二进水口12的一端开设有第一开口，闸门13从第一开口突伸于第二进水口12。当要使用第二进水口12进水时，打开闸门13，此时闸门13收至与进水间20隔开的闸门通道40中，免受水流影响而导致闸门13失效。

具体地，闸门通道40设置在第二进水口12的上方，且与进水间20之间设置墙面隔离开来。闸门通道40的底部开设有第一开口，第一开口的形状与闸门13的截面形状相匹配，闸门13装设于该第一开口中且突伸于第二进水口12；闸门通道40从第二进水口12的上方一直延伸至取水头10顶部上方。

在一个实施例中，闸门通道40顶部开设有与第一开口相对的第二开口；在水深方向上，第二开口高于第一进水口11，取水头10还包括盖体41，盖体41盖设于第二开口。首先，该盖板41可以防止泥沙进入闸门通道40中，从而影响闸门13的正常开启；其次，当水位低至取水头河床标高以下时，要清理取水渠30的淤泥，后人工从第二开口打开盖板41，手动将闸门13收至闸门通道40内，第二开口的高度高于第一进水口11的高度，可以降低人工水下作业的深度，但第二开口也不能设置太高，以免影响通航。在其中一个实施例中，该盖板42的材质为混凝土。

如图3所示，在一个实施例中，在取水头10的侧壁上开设有多个第二进水口12，在水深方向上，多个第二进水口12等高，闸门13的数量与第二进水口12的数量相同。取水头构筑物100使用的闸门13通常为实心的钢闸门、铸造闸门、混凝土闸门和组合材料闸门等,如果只设置一个第二进水口12，将闸门13设置为单个，此时闸门13跨度大，启动装置的负载也较高，可能影响闸门13的正常运行。在取水头10的侧壁上开设有多个第二进水口12，将闸门13设置为相应的数量，闸门跨度小，降低了阀门13启动装置的负载，在使用闸门13时依次开启，或者使用多个启动装置分别启动多个闸门13，从而保证闸门13的正常运行。

在一个实施例中，取水头10的顶部设有通航警示标识。当取水头构筑物100设置在河流中，为了保证河流中的船舶等交通运输安全运行，会指定通航标准，在取水头10的顶部设置通航警示标识可以让船舶等避免撞击取水头构筑物100，确保安全航行。具体地，通航警示标识可以为指示牌，指示牌根据国家标准设置。

在一个实施例中，取水头10的顶部没有设置固定起吊装置，减少了对船舶等的通航影响，也避免取水头构筑物100的受损。

请再次参考图1和图3，在一个实施例中，第一进水口11处和第二进水口12处设有格栅16。格栅16的作用在于拦截水中漂浮物，避免漂浮物堵塞第一进水口11和第二进水口12，或从第一进水口11和第二进水口12进入至进水间20中，从而堵塞水流入至出水口14。

请参考图1，在一个具体地实施例中，取水头构筑物100设置在水库中用于取水，以取水头构筑物100的取水渠30所在位置为基准面，该位置高度为0m。水库正常蓄水位为7.802m，水库开闸运行水位7.044m，河床标高为3m，水库最低运行水位为1.244m。

依以上水库环境设置取水头构筑物100，取水头10的顶部高度为5m，高于河床标高3m，其上开设有第一进水口11，当水库水位高于水库正常蓄水位7.802m时，可以顺利地从第一进水口11取水，此时，第二进水口12利用闸门13关闭，泥沙不可从第二进水口12流进至进水间20中，并且第一进水口12距离河床标高较高，泥沙淤积较少，清淤工作量少；第二进水口12开口高度从0.3m～1.3m，低于河床标高3m，当水库大坝因险情需要全部开闸运行时，水位降至水库最低运行水位为1.244m，此时需要从第二进水口12取水，在打开闸门13之前，需要清理取水渠30的淤泥至0m，因为水库大坝发生险情的情况极少，因此清淤工作量不大。出水口14顶标高低于1.244m，且可安装尺寸管道直径为d720、长度为12m的自流引水钢管。沉泥槽21设置在出水口14下侧，沉泥槽底高为-0.5m。

本发明中的取水头构筑物100，相比现有技术具有以下优点：

(1)、通过将第一进水口设置在河床标高以上，第二进水口设置在河床标高以下，第二进水口中设置闸门，取水头外部设置取水渠，可以取到取水头所在河床标高以下的水，也不会因为淤泥堆积而造成进水口堵塞。

(2)、通过使取水渠为石块铺砌，能够使施工人员明确的知道向下清淤的距离，以及能够很方便的将取水渠上的淤泥清干净。

(3)、通过在进水间设有沉泥槽，泥沙不会堆积在出水口旁，水能够很顺利地从进水间流入出水口。

(4)、通过闸门的材质为混凝土，能够防止水下锈蚀。

(5)、通过在取水头开设有闸门通道，打开闸门时，闸门收至与闸门通道中，免受水流影响而导致闸门失效。

(6)、通过在闸门通道的第二开口高于第一进水口，当需要打开第二进水口时，降低人工水下作业的深度。

(7)、通过设置多个闸门依次开启，降低阀门启动装置的负载，保证闸门的正常运行。

(8)、通过在取水头顶部设有通航警示标识，避免船舶等撞击取水头构筑物。

(9)、通过在第一进水口处和第二进水口处设有格栅，拦截水中漂浮物，避免漂浮物堵塞第一进水口、第二进水口以及进水间。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。