本發(fā)明涉及一種取水方法及裝置，具體涉及一種組合式分層取水方法及裝置，屬水利水電工程。

背景技術(shù)：

1、基于生態(tài)環(huán)保要求，水庫通常需要設(shè)置分層取水設(shè)施以減緩下泄水溫對下游的不利影響，現(xiàn)已有疊梁閘門、多層取水口、前置擋墻、水溫控制幕、液壓驅(qū)動式多層翻板閘門(無級分層取水閘門裝置)等多種分層取水技術(shù)。

2、疊梁閘門分層取水從原理上講，屬于機械控制的直插式分層取水的改進方式，通過門機控制豎向重疊設(shè)置的平板疊梁閘門數(shù)量調(diào)整門頂水深，達到引取水庫表層較高溫度水體的目的，具有形式簡單、建筑物體型較小、可逐孔沿高度方向逐層連續(xù)取水等特點，主要適用于水位變幅大、取水流量多的高壩大庫，水庫水溫結(jié)構(gòu)多為穩(wěn)定分層型，水溫保護目標(biāo)比較敏感，主要為珍稀保護魚類以及魚類“三場”等，對水溫精細化調(diào)控要求較高，國內(nèi)近年來新建的大中型水電站大多采用疊梁門分層取水，疊梁閘門提起或放下需要門機控制，但受疊梁閘門數(shù)量多、動水運行、與發(fā)電調(diào)度產(chǎn)生沖突等因素影響，實際操作中耗時過長、且需要配備經(jīng)驗豐富的管理人員，因此需要較高的運行管理水平。

3、多層取水口是在普通進水口結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上布置了高程不同的取水口和閘門，以滿足分層取水需求，各層取水口之間通過匯流豎(斜)井連通，最終與引水管道銜接；根據(jù)水庫水位不同，開啟相應(yīng)高程的進水口閘門取水，其它高程的進水口則處于隔水狀態(tài)，多層取水口分層取水結(jié)構(gòu)受力及穩(wěn)定性較好；適用于中小型水利工程和小部分水溫分層較弱的水電工程，但對于大中型水電站，庫水位變幅通常較大，為滿足分層取水需在每個進水口設(shè)置三個及以上高程的底板及閘門，進水口體型臃腫，工程投資巨大；并且取水口高程固定，運行中對取水深度的控制靈活性稍差，無法實現(xiàn)對下泄水溫的精確控制。

4、前置擋墻為固定設(shè)施，是在電站進水口上游一定區(qū)域設(shè)置固定混凝土擋墻，從而起到阻擋庫底低溫水的作用，有利于提高下泄水溫；擋墻為固定建筑物，頂高程不能隨壩前水位變動而變動，適用于庫區(qū)水位變幅較小的日調(diào)節(jié)水庫。

5、水溫控制幕是在取水口前布置一道隔水幕墻，通過幕墻可以實現(xiàn)擋住不適宜溫度層的水，放流需要溫度層的水，水溫控制幕墻設(shè)計與安裝都較為簡單，費用也較低，但受帷幕材料限制，適用于水深不大、水位變幅小的工程。

6、液壓驅(qū)動式多層翻板閘門的活動門瓣為底部轉(zhuǎn)動鉸接支承，開啟、關(guān)閉過程的進水方向與庫區(qū)水位變化保持一致，取水運行時活動門瓣通過深潛液壓機驅(qū)動，可根據(jù)取水需要在任意開度開啟相應(yīng)高度的過流水體，不僅實現(xiàn)任意門葉裝置無級開啟取水，在每節(jié)門葉裝置過流孔高度范圍內(nèi)都能實現(xiàn)無級取水，且過水高度可隨水位變幅準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，滿足維持恒定取水層高度不變精準(zhǔn)調(diào)控水溫的環(huán)保要求，但投資相對疊梁門、前置擋墻、水溫控制幕高，對于某些僅局限于每年部分時間且維持一定水位變幅區(qū)間使用分層取水設(shè)施的工程則有些不經(jīng)濟。

7、綜上，因每個工程的環(huán)保要求及分層取水運行方式有所差異，傳統(tǒng)采用單一的分層取水技術(shù)，有時會導(dǎo)致投資增加(成本高)、環(huán)保效果不佳，技術(shù)經(jīng)濟性也較差；此外，傳統(tǒng)的水溫控制幕設(shè)置在取水口前緣，通過浮力系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)進行牽引固定，設(shè)置范圍大，承受的水壓荷載大，有時依靠浮力不能滿足隔水幕布的自動升降要求，需增加啟閉設(shè)備，且水溫控制幕無限位支撐裝置，隨水位變幅自動升降的協(xié)調(diào)性較差，隔水幕布有時存在傾斜卡阻現(xiàn)象，因隔水幕布范圍大又處于庫區(qū)，將浮力系統(tǒng)移到庫岸進行檢修維護的難度較大；所以現(xiàn)有技術(shù)還是不夠完善，有待于進一步提高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種組合式分層取水方法，該方法根據(jù)環(huán)保要求、庫區(qū)水位變幅情況，以及不同分層取水設(shè)施的適應(yīng)條件，結(jié)合每個工程分層取水運行方式及水工結(jié)構(gòu)特點，選擇兩種及以上的分層取水技術(shù)進行組合并對每種分層取水技術(shù)的運行水位范圍進行劃定，從而使每種分層取水技術(shù)均在對應(yīng)的合適水位區(qū)間運行，實現(xiàn)在不同水位區(qū)間采用較合理的分層取水設(shè)施控制下放水體的目的，在滿足工程生態(tài)環(huán)保取水要求的同時，操作簡單便捷、節(jié)省投資。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種組合式分層取水方法，對于僅在高水位時段運行分層取水設(shè)施的工程：采用分層取水設(shè)施a和分層取水設(shè)施b組合的方式，其中分層取水設(shè)施a設(shè)置在上層流道，能夠?qū)崿F(xiàn)任意層深度取水或能夠維持恒定取水深度；分層取水設(shè)施b設(shè)置在下層流道，滿足低水位時段的引用流量要求；

3、對于部分時段取表層水體、部分時段取底層水體的工程：采用分層取水設(shè)施c和分層取水設(shè)施d組合的方式；其中分層取水設(shè)施c布置在上層流道，用于取表層水體，能夠維持恒定取水深度；分層取水設(shè)施d布置在下層流道，用于滿足部分時段取底層水體的要求；

4、對于部分時段取表層水、部分時段取中層水的工程：采用分層取水設(shè)施e、分層取水設(shè)施f和分層取水設(shè)施g組合的方式；其中分層取水設(shè)施e布置在上層流道用于取表層水體，能隨維持恒定取水深度；分層取水設(shè)施f布置在中層流道，能實現(xiàn)任意層深度取水；分層取水設(shè)施g布置在下層流道，用于滿足低水位時段的引用流量要求。

5、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述分層取水設(shè)施a為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門或水溫控制幕；所述分層取水設(shè)施b為整體閘門、疊梁閘門、擋水墻、底軸驅(qū)動翻板鋼壩或液壓驅(qū)動翻板鋼壩。

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述分層取水設(shè)施c為水溫控制幕，所述分層取水設(shè)施d為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門。

7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述分層取水設(shè)施e為水溫控制幕；所述分層取水設(shè)施f為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；所述分層取水設(shè)施g為整體閘門、疊梁閘門、擋水墻、底軸驅(qū)動翻板鋼壩或液壓驅(qū)動翻板鋼壩。

8、此外，本發(fā)明提供一種組合式分層取水裝置，

9、對于僅在高水位時段運行分層取水設(shè)施的工程：在進水口豎井設(shè)置橫道梁將其分為上流道和下流道；所述上流道設(shè)置分層取水設(shè)施a，所述下流道設(shè)置分層取水設(shè)施b；

10、對于部分時段取表層水體、部分時段取底層水體的工程：在進水口豎井設(shè)置橫道梁將其分為上流道和下流道；所述上流道設(shè)置分層取水設(shè)施c，所述下流道設(shè)置分層取水設(shè)施d；

11、對于部分時段取表層水、部分時段取中層水的工程：在進水口豎井設(shè)置上橫道梁和下橫道梁將其分成上流道、中流道及下流道；在所述上流道設(shè)置采用分層取水設(shè)施e，所述中流道設(shè)置分層取水設(shè)施f，所述下流道設(shè)置分層取水設(shè)施g。

12、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，在位于所述上流道的分層取水設(shè)施的上游側(cè)順?biāo)飨蛞来卧O(shè)置主攔污柵和備用攔污柵；

13、所述進水口豎井頂部設(shè)置有清污門機，所述清污門機上游設(shè)置伸入庫區(qū)的懸臂結(jié)構(gòu)；同時所述清污門機上設(shè)置有清污小車。

14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，

15、對于僅在高水位時段運行分層取水設(shè)施的工程：

16、當(dāng)所述分層取水設(shè)施a為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門，所述分層取水設(shè)施b為整體閘門或疊梁閘門時：在所述橫道梁上游側(cè)設(shè)置整體閘門槽或疊梁閘門槽；所述橫道梁上游側(cè)設(shè)置與整體閘門或疊梁閘門槽的門頂位置相對應(yīng)的門楣；所述橫道梁頂部高程為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門底檻高程；

17、當(dāng)所述分層取水設(shè)施a為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門，所述分層取水設(shè)施b為擋水墻時：所述擋水墻設(shè)置在進水口豎井前緣上游側(cè)，擋水墻頂部高程≧橫道梁底部高程且低于死水位；

18、當(dāng)所述分層取水設(shè)施a為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門，所述分層取水設(shè)施b為底軸驅(qū)動翻板鋼壩時：所述底軸驅(qū)動翻板鋼壩設(shè)置在進水口豎井前緣上游側(cè)，底軸驅(qū)動翻板鋼壩擋水狀態(tài)時頂部高程≧橫道梁底部高程；

19、當(dāng)所述分層取水設(shè)施a為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門，所述分層取水設(shè)施b為液壓驅(qū)動翻板鋼壩時：所述液壓驅(qū)動翻板鋼壩的轉(zhuǎn)動鉸座設(shè)置在擋沙坎頂部，翻板鋼壩下游側(cè)設(shè)置吊耳與深潛液壓機的吊頭連接，所述深潛液壓機固定于進水口底板上；且所述液壓驅(qū)動翻板鋼壩擋水狀態(tài)時頂部高程≧橫道梁底部高程；

20、當(dāng)所述分層取水設(shè)施a為水溫控制幕，所述分層取水設(shè)施b為整體閘門或疊梁閘門時：在所述橫道梁上游側(cè)設(shè)置整體閘門槽或疊梁閘門槽；所述橫道梁上游側(cè)設(shè)置與整體閘門或疊梁閘門槽的門頂位置相對應(yīng)的門楣；

21、所述橫道梁頂部設(shè)置鉸座固定隔水幕布的底部，所述隔水幕布通過拉索或拉桿與浮筒相連；所述浮筒兩端對稱設(shè)置懸臂三向限位定輪裝置支撐于對應(yīng)側(cè)矩形槽內(nèi)。

22、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，

23、對于部分時段取表層水、部分時段取底層水的工程：

24、當(dāng)所述分層取水設(shè)施c為水溫控制幕，所述分層取水設(shè)施d為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門時：

25、所述水溫控制幕下游側(cè)或下游側(cè)設(shè)置液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；

26、所述橫道梁頂部設(shè)置鉸座固定隔水幕布的底部，所述隔水幕布通過拉索或拉桿與浮筒相連；所述浮筒兩端對稱設(shè)置懸臂三向限位定輪裝置支撐于對應(yīng)側(cè)矩形槽內(nèi)。

27、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，

28、對于部分時段取表層水、部分時段取中層水的工程：

29、當(dāng)所述分層取水設(shè)施e為水溫控制幕，所述分層取水設(shè)施f為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；所述分層取水設(shè)施g為整體閘門或疊梁閘門時：

30、所述上橫道梁頂部設(shè)置鉸座固定隔水幕布的底部，所述隔水幕布通過拉索或拉桿與浮筒相連；所述浮筒兩端對稱設(shè)置懸臂三向限位定輪裝置支撐于對應(yīng)側(cè)矩形槽內(nèi)；

31、所述下橫道梁上游側(cè)設(shè)置整體閘門槽或疊梁閘門槽；下橫道上游側(cè)設(shè)置與整體閘門或疊梁閘門槽的門頂位置相對應(yīng)的門楣；所述下橫道梁頂部高程為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門底檻高程，所述液壓驅(qū)動式多層翻板閘門頂部高程與上橫道梁底部高程相對應(yīng)；

32、當(dāng)所述分層取水設(shè)施e為水溫控制幕，所述分層取水設(shè)施f為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；所述分層取水設(shè)施g為擋水墻時：

33、所述水溫控制幕下游側(cè)或下游側(cè)設(shè)置液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；

34、所述上橫道梁頂部設(shè)置鉸座固定隔水幕布的底部，所述隔水幕布通過拉索或拉桿與浮筒相連；所述浮筒兩端對稱設(shè)置懸臂三向限位定輪裝置支撐于對應(yīng)側(cè)矩形槽內(nèi)；

35、所述下橫道梁頂部高程為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門底檻高程，所述液壓驅(qū)動式多層翻板閘門頂部高程與上橫道梁底部高程相對應(yīng)；

36、所述擋水墻設(shè)置在進水口豎井前緣上游側(cè)，擋水墻頂部高程≧下橫道梁底部高程且低于死水位；

37、當(dāng)所述分層取水設(shè)施e為水溫控制幕，所述分層取水設(shè)施f為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；所述分層取水設(shè)施g為底軸驅(qū)動翻板鋼壩時：

38、所述水溫控制幕下游側(cè)設(shè)置液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；

39、所述上橫道梁頂部設(shè)置鉸座固定隔水幕布的底部，所述隔水幕布通過拉索或拉桿與浮筒相連；所述浮筒兩端對稱設(shè)置懸臂三向限位定輪裝置支撐于對應(yīng)側(cè)矩形槽內(nèi)；

40、所述下橫道梁頂部高程為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門底檻高程，所述液壓驅(qū)動式多層翻板閘門頂部高程與上橫道梁底部高程相對應(yīng)；

41、所述底軸驅(qū)動翻板鋼壩設(shè)置在進水口豎井前緣上游側(cè)，底軸驅(qū)動翻板鋼壩擋水狀態(tài)時頂部高程≧下橫道梁底部高程；

42、當(dāng)所述分層取水設(shè)施e為水溫控制幕，所述分層取水設(shè)施f為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；所述分層取水設(shè)施g為液壓驅(qū)動翻板鋼壩時：

43、所述水溫控制幕下游側(cè)設(shè)置液壓驅(qū)動式多層翻板閘門；

44、所述上橫道梁頂部設(shè)置鉸座固定隔水幕布的底部，所述隔水幕布通過拉索或拉桿與浮筒相連；所述浮筒兩端對稱設(shè)置懸臂三向限位定輪裝置支撐于對應(yīng)側(cè)矩形槽內(nèi)；

45、所述下橫道梁頂部高程為液壓驅(qū)動式多層翻板閘門底檻高程，所述液壓驅(qū)動式多層翻板閘門頂部高程與上橫道梁底部高程相對應(yīng)；

46、所述液壓驅(qū)動翻板鋼壩的轉(zhuǎn)動鉸座設(shè)置在擋沙坎頂部，翻板鋼壩下游側(cè)設(shè)置吊耳與深潛液壓機的吊頭連接，所述深潛液壓機固定于進水口底板上；且所述液壓驅(qū)動翻板鋼壩擋水狀態(tài)時頂部高程≧下橫道梁底部高程。

47、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述水溫控制幕中，所述懸臂三向限位定輪裝置包括：懸臂軸、主反向定輪和側(cè)向定輪；

48、所述浮筒軸向兩端均設(shè)置有箱型梁，所述懸臂軸的一端通過限位板和緊固件安裝在箱型梁內(nèi)，懸臂軸與浮筒同軸；懸臂軸的另一端伸出箱型梁通過主反向定輪支撐在對應(yīng)側(cè)矩形槽內(nèi)；所述矩形槽內(nèi)側(cè)迎水面上設(shè)置有主軌，背水面上設(shè)置有反軌，側(cè)面設(shè)置有側(cè)軌；所述主反向定輪通過軸承同軸安裝在懸臂軸上，一側(cè)與主軌接觸，另一側(cè)與反軌間隙配合；所述側(cè)向定輪的軸線沿水流方向，側(cè)向定輪與側(cè)軌間隙配合；用于安裝側(cè)向定輪的支撐板通過緊固件安裝在主反向定輪的軸承端蓋上。

49、有益效果：

50、(1)本發(fā)明組合式分層取水技術(shù)根據(jù)環(huán)保要求、庫區(qū)水位變幅情況，以及不同分層取水設(shè)施(如多層取水口、疊梁閘門、前置擋墻、水溫控制幕、液壓驅(qū)動式多層翻板閘門)等分層取水技術(shù)的適應(yīng)條件，結(jié)合每個工程分層取水運行方式及水工結(jié)構(gòu)特點，選擇兩種及以上的分層取水技術(shù)進行組合并對每種分層取水技術(shù)的運行水位范圍進行劃定，從而使每種分層取水技術(shù)均在對應(yīng)的合適水位區(qū)間運行，實現(xiàn)在不同水位區(qū)間采用較合理的分層取水設(shè)施控制下放水體的目的，在滿足工程生態(tài)環(huán)保取水要求的同時，操作簡單便捷、投資較省。

51、(2)對于僅在高水位時段運行分層取水設(shè)施的工程，采用整體閘門與液壓驅(qū)動式多層翻板閘門組合技術(shù)、疊梁閘門與液壓驅(qū)動式多層翻板閘門組合技術(shù)、擋水墻與液壓驅(qū)動式多層翻板閘門組合技術(shù)、底軸驅(qū)動翻板鋼壩與液壓驅(qū)動式多層翻板閘門組合技術(shù)、液壓驅(qū)動翻板鋼壩與液壓驅(qū)動式多層翻板閘門組合技術(shù)、整體閘門與水溫控制幕組合技術(shù)、疊梁閘門與水溫控制幕組合技術(shù)；利用液壓驅(qū)動式多層翻板閘門操作靈活能實現(xiàn)任意層深度取水、水溫控制幕能隨水位升降維持恒定取水深度的優(yōu)點，將液壓驅(qū)動式多層翻板閘門、水溫控制幕設(shè)置在上層流道，將整體閘門、疊梁閘門、擋水墻、底軸驅(qū)動翻板鋼壩、液壓驅(qū)動翻板鋼壩擋住下層流道水體，滿足高水位運行時段的分層取上層水體的環(huán)保要求；在低水位時段，無分層取水要求，通過啟閉設(shè)備將整體閘門、疊梁閘門吊出孔口或?qū)⒌纵S驅(qū)動翻板鋼壩、液壓驅(qū)動翻板鋼壩逐步翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，滿足了工程低水位時段的引用流量要求。

52、(3)對于部分時段取表層水體、部分時段取底層水體的工程，采用水溫控制幕與液壓驅(qū)動式多層翻板閘門組合技術(shù)，利用水溫控制幕能隨水位升降維持恒定取水深度的優(yōu)點，將其布置在上層流道用于取表層水體，結(jié)構(gòu)簡單、投資較省、運行基本不用人為管理，有效降低現(xiàn)場工作人員的勞動強度；利用液壓驅(qū)動式多層翻板閘門操作靈活能實現(xiàn)任意層深度取水的優(yōu)點，通過進水口豎井頂部的啟閉設(shè)備將浮筒提升至檢修平臺的鎖定梁固定使隔水幕布擋住上層水體，通過開啟下層流道的液壓驅(qū)動式多層翻板閘門，滿足部分時段取底層水體的環(huán)保要求。

53、(4)對于部分時段取表層水、部分時段取中層水的工程，采用水溫控制幕、液壓驅(qū)動式多層翻板閘門與整體閘門組合技術(shù)，水溫控制幕、液壓驅(qū)動式多層翻板閘門與疊梁閘門組合技術(shù)，水溫控制幕、液壓驅(qū)動式多層翻板閘門與擋水墻組合技術(shù)，水溫控制幕、液壓驅(qū)動式多層翻板閘門與底軸驅(qū)動翻板鋼壩組合技術(shù)，水溫控制幕、液壓驅(qū)動式多層翻板閘門與液壓驅(qū)動翻板鋼壩組合技術(shù)，利用水溫控制幕能隨水位升降維持恒定取水深度的優(yōu)點，將其布置在上層流道用于取表層水體，結(jié)構(gòu)簡單、投資較省、運行基本不用人為管理，有效降低現(xiàn)場工作人員的勞動強度；利用液壓驅(qū)動式多層翻板閘門操作靈活能實現(xiàn)任意層深度取水的優(yōu)點，通過進水口豎井頂部的啟閉設(shè)備將浮筒提升至檢修平臺的鎖定梁固定使隔水幕布擋住上層水體，通過開啟中層流道的液壓驅(qū)動式多層翻板閘門，滿足部分時段取中層水體的環(huán)保要求；在低水位時段，無分層取水要求，通過啟閉設(shè)備將整體閘門、疊梁閘門吊出孔口或?qū)⒌纵S驅(qū)動翻板鋼壩、液壓驅(qū)動翻板鋼壩逐步翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，滿足了工程低水位時段的引用流量要求。

54、(5)本發(fā)明中，啟閉設(shè)備選用清污門機操作時，其上游設(shè)置伸入庫區(qū)的懸臂結(jié)構(gòu)，清污門機的清污小車可對庫區(qū)進行清污，一定程度上減少了較大污物進入進水口豎井流道，有效降低了污物對分層取水設(shè)備運行的影響。

55、(6)本發(fā)明中，水溫控制幕的浮筒兩端對稱設(shè)置懸臂三向限位定輪裝置支撐于矩形槽內(nèi)，定輪摩擦系數(shù)小，浮筒上升或下降的阻力小，且有三向限位支撐，浮筒隨水位變幅自動升降的協(xié)調(diào)性好，有效減少了隔水幕布傾斜卡阻現(xiàn)象的發(fā)生；此外，在浮筒上部設(shè)置吊耳，可利用進水口豎井頂部的啟閉設(shè)備將浮筒提升至檢修平臺上通過鎖定梁固定，檢修維護方便。