[科普中国]-分层取水

分层取水（Stratified intake）是固定式取水构筑物在不同水深处相应设多个进水口，可分别取不同水深、水质较好地表水的取水方式。可分为竖井式、斜涵卧管式以及围墙式或隔水门式分层取水建筑物。

简介分层取水是固定式取水构筑物在不同水深处相应设多个进水口，可分别取不同水深、水质较好地表水的取水方式。适于水库取水或河流水位变幅较大、洪水期历时较长、水中含砂量较高的情况，此时关闭下部进水孔，开启上部适当高度的进水孔可避免洪水期引入靠近河底含砂量较大的水1。

分层取水建筑物类型以往分层取水建筑物用于灌溉，适用于坝高低于40 m的水库，分为竖井式和斜涵卧管式两类。近年来，随着国内高坝大库在大江大河上建设，分层取水建筑物有很大进展。在岸塔式取水建筑物基础上，设置隔水门，形成围墙式或隔水门式分层取水建筑物2。

竖井式分层取水建筑物竖井式采用进水塔或闸门井，沿垂直方向设若干层闸门，通过启闭机启闭闸门以控制流量和水温。按照闸门形式的不同，竖井式又分为多层平板闸门和单层叠梁门或翻板门。例如广西西云江水库(最大坝高21.5 m)竖井和3层闸门的分层取水塔，3层闸门底坎高程分别为147 m、152 m和157 m；四川冷家沟(库容2100万m3)、总岗山(库容3100万m3)水库采用竖井和多层翻板闸的分层取水塔，可适应水库水位变化、完全取表层水。

进水口分层方案是将进水口沿垂直方向分若干层布置。分层数和各层孔口中心高程，根据水库特性、运行调度方式、进水口尺寸和对下泄水温的要求，结合地形、地质条件综合确定。每层取水口设垂直拦污栅1道，拦污栅后设检修闸门。检修闸门后为连接各层取水口的竖向流道，随后为事故工作闸门接引水隧洞。

斜涵卧管式分层取水建筑物斜涵卧管式沿梯级在不同高程设置进水口，以盖板塞作启闭。如江西枫溪水库(最大坝高17.5 m)的斜涵天桥盖板分层取水。在斜涵上设置4个高程分别为64.3 m、67.2 m、70．1 m、73.0 m取水口，以取表层水。

一般情况下，斜涵卧管式只能适用于取水深度、流量较小的水库，竖井式可用于取水流量较大的深水水库。

围墙式分层取水建筑物围墙式分层取水建筑物是在传统的岸塔式取水建筑物基础上增加一道隔水门及其启闭设备。以隔水门挡住水库中下层低温水，水库表层水通过隔水门顶部孔口进入竖向流道后接引水力发电系统引水道。运行时根据水库水位变化情况，开启或关闭相应数量的隔水门，以达到表层取水，提高下泄水温的目的。

分层取水结构设计分层取水设施布置和结构设计应遵循《水利水电工程进水口设计规范》(SL285-2003)和《水电站进水口设计规范》(DL/T 5398-2007)，参考采用叠梁门和多层取水口设计时，应考虑下列内容3：

（1）叠梁门控制分层取水时，门顶过流水深应通过取水流量与流态、取水水温计算以及单节门高度等综合分析后选定。

（2）叠梁门单节高度应结合水库库容及水温计算成果进行设置，确保下泄水温，同时也应避免频繁启闭，一般单节叠梁门高度5~10 m，就近设置叠梁门库，便于操作管理。

（3）多个取水口并排的叠梁门式分层取水建筑物，可在叠梁门与取水口之间设置通仓流道。通仓宽度应根据流量、流速、流态等确定，必要时应通过水工模型试验论证。一般不宜小于取水口喇叭段最前缘宽度的1/2，通仓内流速不宜超过1.0~1.5 m/s。若通仓内存在漩涡，应进行消涡措施计算与分析。

（4）多层取水口型式的分层取水建筑物，不同高程的取水口可根据实际情况上下重叠布置或水平错开布置，且应确保每层取水口的取水深度和最小淹没水深。

（5）多层取水口型式的每层取水口应设置一扇阻水闸门，根据水库水位的变化以及下泄水温要求，开启或关闭相应高程闸门，达到控制取水的目的。阻水闸门宜布置紧凑，便于运行管理。

（6）多层取水口之间一般通过汇流竖井连通，竖井底部连接引水隧洞。为确保竖井内水流平顺，竖井断面不宜小于取水口过流面积。

（7）叠梁门分层取水进水口的门顶过流为堰流型式，除应根据门顶过水深度计算过流能力外，还应计算叠梁门上下游水位差，确保叠梁门及门槽结构安全。

（8）多层取水口分层取水各高程进水口及叠梁门后进水口应计算最小淹没深度，防止产生贯通漩涡以及出现负压。

本词条内容贡献者为:

林国庆 - 副教授 - 中国海洋大学