第四章蓄水工程 第一节蓄水工程的总体布置与设计 一、善水工程的布置原则 1.蓄水工程应当选择地质条件较好的地点修建 2.蓄水工程的位置要便利使用 3,蓄水工程的位置应位于容易集蓄雨水的地方 4.利用公路面作集流面时，蓄水工程与公路的距离应符合公路部门的有关 规定 5,蓄水窖（池）的进水桑（管）上应设闻板并在适当位置布置排水道 二、蓄水工程的结构设计要求 蓄水工程应满足渗漏小，安全蓄水和具有一定使用年限的要求，因而在结构 设计中对防渗、结构形式、结构尺寸和设置辅助设施等均应按设计要求 1,蓄水工程必须进行防渗处理 应按不同蓄水工程形式、土质条件采用相应防渗材料和工程措施： 2.结构与尺寸 蓄水工程结构形式和尺寸应满足安全稳定、经济合理和使用方便等原则 3,为生活用水修建的或半干早地区蓄水工程宜建项盖 寒冷地区答水池的盖板上应覆土或采取其他保温清施。 4.蓄水工程结构设计应考忠相应的辅助设施的设置 蓄水工程进口前应设拦污栅，必要时应遗口前修建沉沙池：蓄水工程的进水 口应设堵水设施，并设置潘水道：在正常蓄水处应设置滑水管（口）：蓄水工程的 底部出水管或倒虹吸管进口应高于底板30■等。 第二节水容设计与施工 一、水窖位置的选择 通常客（窑）位置的选择应按照因地制宜的原则，综合考虑窖址的集流，灌溉 和建窖土质三方而条件。 (1》选择降水后能形成地表径流且有一定集雨面积
第四章 蓄水工程 第一节 蓄水工程的总体布置与设计 一、蓄水工程的布置原则 1. 蓄水工程应当选择地质条件较好的地点修建 2. 蓄水工程的位置要便利使用 3. 蓄水工程的位置应位于容易集蓄雨水的地方 4. 利用公路面作集流面时，蓄水工程与公路的距离应符合公路部门的有关 规定 5. 蓄水窖(池)的进水渠(管)上应设闸板并在适当位置布置排水道 二、蓄水工程的结构设计要求 蓄水工程应满足渗漏小，安全蓄水和具有一定使用年限的要求。因而在结构 设计中对防渗、结构形式、结构尺寸和设置辅助设施等均应按设计要求。 1. 蓄水工程必须进行防渗处理 应按不同蓄水工程形式、土质条件采用相应防渗材料和工程措施。 2. 结构与尺寸 蓄水工程结构形式和尺寸应满足安全稳定、经济合理和使用方便等原则 3. 为生活用水修建的或半干旱地区蓄水工程宜建顶盖 寒冷地区蓄水池的盖板上应覆土或采取其他保温措施。 4. 蓄水工程结构设计应考虑相应的辅助设施的设置 蓄水工程进口前应设拦污栅，必要时应进口前修建沉沙池；蓄水工程的进水 口应设堵水设施，并设置泄水道；在正常蓄水处应设置泄水管(口)；蓄水工程的 底部出水管或倒虹吸管进口应高于底板 30cm 等。 第二节 水窖设计与施工 一、水窖位置的选择 通常窖(窑)位置的选择应按照因地制宜的原则，综合考虑窖址的集流、灌溉 和建窖土质三方面条件。 (1)选择降水后能形成地表径流且有一定集雨面积
(2)选在灌溉农田附近，引水、取水都比较方便的位置，山区要充分利用地 形高差大的特点多建自流灌溉窖。 (3)选在土质条件较好的地方，避免在山洪沟边、陡坡、陷穴等地点打窖。 不同地质条件的地区要透择与之相适应的窖型结构，如土质夯实的黄土、红土地 区可布设水泥砂浆薄壁窖，而土质较琉松的轻质土（如砂壤土）地区则布置混凝土 盖碗窖或素混凝土肋拱盖碗窖为宜。 二、水容的类型 水窖按其修建的结构不同可分为传统型土窖、改进型水泥薄壁窖、盖陶窖， 客窖、钢觞混凝土窖等：按采用的防渗材料不同又可分为胶泥窖、水泥砂浆抹面 窖、泥凝土和钢筋泥凝土窖、人工膜防渗窖等。由于各地的土质条件、建筑材料 及经济条件不同，可因地制宜选用不同结构的窖形。 三、水容容积的计算与确定 按照技术、经济合理的原则确定水窖的容积是集水工程建设的一个重要方面。 主要用于解决人畜饮水的窖大都采用传统土窖、缸式水窖等，其容积大小可利用 (4-1)和(4-2)公式计算，一般为20^40. 1,水窖容积计算 (1D缸式水窖容积计算，按式(4-1)计算。 V=(R2+2MH+h)x/2 (4-1) 式中水窖总容积，口： 乐正常需水深，： 尔安全超高，： 品窖体上口半径，m: n窖体下口半径，m (2)球形水窖容积按式(42)计算，表面积按式(4-3)计算。 容积公式 V=4xR3/3 (4-2) 表面积公式 S=4R (4-3) 式中：水窖总容积，口：
(2)选在灌溉农田附近，引水、取水都比较方便的位置，山区要充分利用地 形高差大的特点多建自流灌溉窖。 (3)选在土质条件较好的地方，避免在山洪沟边、陡坡、陷穴等地点打窖。 不同地质条件的地区要选择与之相适应的窖型结构，如土质夯实的黄土、红土地 区可布设水泥砂浆薄壁窖，而土质较疏松的轻质土(如砂壤土)地区则布置混凝土 盖碗窖或素混凝土肋拱盖碗窖为宜。 二、水窖的类型 水窖按其修建的结构不同可分为传统型土窖、改进型水泥薄壁窖、盖碗窖、 窑窖、钢筋混凝土窖等；按采用的防渗材料不同又可分为胶泥窖、水泥砂浆抹面 窖、混凝土和钢筋混凝土窖、人工膜防渗窖等。由于各地的土质条件、建筑材料 及经济条件不同，可因地制宜选用不同结构的窖形。 三、水窖容积的计算与确定 按照技术、经济合理的原则确定水窖的容积是集水工程建设的一个重要方面。 主要用于解决人畜饮水的窖大都采用传统土窖、缸式水窖等，其容积大小可利用 (4-1)和(4-2)公式计算，一般为 20~40 m³。 1. 水窖容积计算 (1)缸式水窖容积计算，按式(4-1)计算。 2 2 V R r H h = + + ( )( ) / 2 (4-1) 式中 V：水窖总容积，m³； H：正常需水深，m； h：安全超高，m； R：窖体上口半径，m； r：窖体下口半径，m。 (2)球形水窖容积按式(4-2)计算，表面积按式(4-3)计算。 容积公式 3 V R = 4 / 3 (4-2) 表面积公式 2 S R = 4 (4-3) 式中 V: 水窖总容积，m³；
多：水窖的表面积，： :水窖的半径，m 2水窖容积的确定 水窖容积的确定有年调节法和缺水天数法两种。 年调节法是采用典型年法进行调节计算，这种方法考虑了典型年降雨过程的 变化，针对供水期逐时段进行水量平衡，依次累加各时段盈亏水量，即可求出所 需水客容积。此方法计算合理，成果可常，但计算麻烦，一般用于集中供水的大 型水窖容积计算。对于一般中小型水客，其容积计算多采用缺水天数法。计算方 法如下， (1)生活用水的水窖容积计算。 V=KT 1000%8,+,8) (4-4) 式中水窖容积，： 名：人日用水标准，升/（人·天）： g:牲备日用水标准，升/（头·天）： 下每年干早缺水天数（可取年均值，也可按不同频率年选择）： m:用窖水人数： 属：用窖水牲畜头数： 后储水保险系数。 第三节蓄水池的设计与捕工 一、蓄水池的分类 根据其地形和士质条件可以修建在地上或地下，即分为开散式和封闭式两大 类，按形状特点又可分为圆形和矩形两种，因建筑材料不同还可分为砖池、浆砌 石池、混凝土池等。 三、蓄水池结构设计特点 1.开散式圆形蓄水池
S: 水窖的表面积，m； r: 水窖的半径，m。 2. 水窖容积的确定 水窖容积的确定有年调节法和缺水天数法两种。 年调节法是采用典型年法进行调节计算，这种方法考虑了典型年降雨过程的 变化，针对供水期逐时段进行水量平衡，依次累加各时段盈亏水量，即可求出所 需水窖容积。此方法计算合理，成果可靠，但计算麻烦，一般用于集中供水的大 型水窖容积计算。对于一般中小型水窖，其容积计算多采用缺水天数法。计算方 法如下。 (1)生活用水的水窖容积计算。 1 1 2 2 ( ) 1000 KT V n g n g = + (4-4) 式中 V: 水窖容积，m³； 1 g : 人日用水标准，升/(人·天)； 2 g : 牲畜日用水标准，升/(头·天)； T: 每年干旱缺水天数(可取年均值，也可按不同频率年选择)； 1 n : 用窖水人数； 2 n : 用窖水牲畜头数； K: 储水保险系数。 第三节 蓄水池的设计与施工 一、蓄水池的分类 根据其地形和土质条件可以修建在地上或地下，即分为开敝式和封闭式两大 类，按形状特点又可分为圆形和矩形两种，因建筑材料不同还可分为砖池、浆砌 石池、混凝土池等。 三、蓄水池结构设计特点 1．开敞式圆形蓄水池
开败式蓄水池池体由池底和池墙两部分组成。它多是季节性蓄水池，不具备 防冻、防蒸发功效。圆形池结构受力条件好，在相同蓄水量条件下所用建筑材料 较省，投资较少。 2.开散式矩形蓄水池 矩形落水池的池体组成、附属设饰、墙体结构与圆形蓄水池基本相同，不同 的只是根据地形条件将圆形变为矩形罢了，但矩形蓄水池的结构受力条件不如圆 形池好，拐角处是薄弱环节，需采取防范加固措施。 3。封闭式圆形蓄水池 封闭式蓄水池池体大部分设在地面以下，它增加了防冻保温功效，保温防漆 层厚度设计要根据当地气候情况和最大冻土层深度确定，保证池水不发生结冰和 冻胀破坏。封闭式蓄水池结构较复杂，投资加大，其池项多采用薄壳型混凝土拱 板或肋拱，以减轻荷载和节省投资。 4.封闭式炬形蓄水池 矩形蓄水池适应性强，可根地形、蓄水量要求采用不同的规格尺寸和结构形 式，答水量变化幅度大。 四、蓄水池容积确定 梯形（矩形）蓄水池容积计算： =(AB+ab)x(h+Ah) 式中 防单池容积，： 本蓄水池上口长，： 品蓄水池上口宽，： 蓄水池底长，国： :蓄水池底宽，m: 加设计水深，： △h:安全超高。n。 管通蓄水池容积一般为50100m,特殊情况蓄水量可达200m, 第四节蓄水工程的配套设饰
开敞式蓄水池池体由池底和池墙两部分组成。它多是季节性蓄水池，不具备 防冻、防蒸发功效。圆形池结构受力条件好，在相同蓄水量条件下所用建筑材料 较省，投资较少。 2．开敞式矩形蓄水池 矩形蓄水池的池体组成、附属设施、墙体结构与圆形蓄水池基本相同，不同 的只是根据地形条件将圆形变为矩形罢了。但矩形蓄水池的结构受力条件不如圆 形池好，拐角处是薄弱环节，需采取防范加固措施。 3．封闭式圆形蓄水池 封闭式蓄水池池体大部分设在地面以下，它增加了防冻保温功效，保温防冻 层厚度设计要根据当地气候情况和最大冻土层深度确定，保证池水不发生结冰和 冻胀破坏。封闭式蓄水池结构较复杂，投资加大，其池顶多采用薄壳型混凝土拱 板或肋拱，以减轻荷载和节省投资。 4．封闭式矩形蓄水池 矩形蓄水池适应性强，可根地形、蓄水量要求采用不同的规格尺寸和结构形 式，蓄水量变化幅度大。 四、蓄水池容积确定 梯形(矩形)蓄水池容积计算： 1 ( ) ( ) 2 v AB ab h h = + + 式中 v：单池容积，m 3； A：蓄水池上口长，m； B：蓄水池上口宽，m； a：蓄水池底长，m； b：蓄水池底宽，m； h：设计水深，m； h：安全超高，m。 普通蓄水池容积一般为 50~100m3，特殊情况蓄水量可达 200m3， 第四节 蓄水工程的配套设施
一、沉沙池（坑） 沉沙池形状和容量 沉沙池形状以矩形为好，容量大小要根据来水中泥沙含量和沉沙要求决定。 由于泥沙中有悬移质又有推移质，一般受求将推移厦泥沙（粒径0.042，沉速 0.82.5m/s)中的砂粒沉淀下来，沉沙池是根据水流从进入沉沙池开始，水流所 携带的设计标准粒径以上的泥沙，流到池出口时正好沉到池底来设计的。设沉沙 池的长宽深分别由L、B乃表示，则标准粒径泥沙的沉降时间为： =h/ .=0.563D2(y-0 式中：标准粒径泥沙的沉降时间 :设计标准粒径的沉速，/s: D,设计标准粒径， Y,泥沙颗粒密度： :沉沙池水深，m 同时设引水流量为Q(口/s),测泥沙颗粒的水平运移速度为 h 所以在池长L范围内运行时间为 t=L/v=BLh/O 由设计条件得‘。上则可以解得 L= B 根据目前已有的经验，池深0.60.8、长宽比值2：1比较适宜，所以沉沙池的 设计尺寸为 h=0.6-0.8 L=hoiv
一、沉沙池(坑) 沉沙池形状和容量 沉沙池形状以矩形为好，容量大小要根据来水中泥沙含量和沉沙要求决定。 由于泥沙中有悬移质又有推移质，一般要求将推移质泥沙(粒径 0.04~2mm，沉速 0.8~2.5mm/s)中的砂粒沉淀下来。沉沙池是根据水流从进入沉沙池开始，水流所 携带的设计标准粒径以上的泥沙，流到池出口时正好沉到池底来设计的。设沉沙 池的长宽深分别由 L、B、h 表示，则标准粒径泥沙的沉降时间为： 式中 tc：标准粒径泥沙的沉降时间 c v : 设计标准粒径的沉速，m/s； D c ：设计标准粒径，mm； ：泥沙颗粒密度； h：沉沙池水深，m。 同时设引水流量为 Q (m3 /s)，则泥沙颗粒的水平运移速度为 所以在池长 L 范围内运行时间为 由设计条件得 c L t t = 则可以解得 根据目前已有的经验，池深 0.6~0.8m、长宽比值 2:1 比较适宜，所以沉沙池的 设计尺寸为 h = 0.6 ~ 0.8 c c t = h / v 0.563 ( 1) 2 vc = DC − Bh Q v = t L = L / v = BLh /Q Bvc Q L = c L = 2Q / v
二、拦污桶 无论哪种形式的沉沙池，都需在进水管前设置拦污栅，以防杂草污物进入窖 (池)内. 拦污栅形式多样，可就地取材.一般用8号铅丝编织成1■方格网状方形 橘，周边用6根钢筋锦扎或焊接，长与宽各1215c,根据进水管（槽）尺寸而定， 埋设于进水管（槽）前面池墙内。也可用铁皮打成1©■圆形孔、成行排列。经济条 件较差的地区，也可用竹条、木条、柳条制作成网状拦污桥。 三、进、出水管和泄流管 进、出水管多采用810cm塑料硬管，前端位于沉沙池底以上0,6^0,8m处。 术端从窖盖（地面以下0.5知深处）中穿人窖内60cm,型管前端用木塞封口，下部 开口，这样可防止水流冲刷窖壁。 进水情为C19混凝土现场土模预制，壁厚4cm。长×宽×高=150cm×10cm ×8cm,伸入窖内，前端槽口封闭，槽底留注水孔，当情长不够时，可用23节 连结。 澄流管是为了防止窖水超蓄（夜间暴雨），危及水窖安全的补致措施，它可将 水窖最高水位以上的水安全排漫。一般在窖盖圈粱以下或水窖中径（缸口）处埋设 10■管道，多余窖水从溢流管泄入排水渠。但在平川地区排水困难，挂水果较 长 出水管是埋设在窖（池）底的一种取水设施。水客大多从窖口用机根或人力提 水。有自流灌溉条件的山区，利用地形高差大的优势布设自流节灌窖。可在离底 0.5n处的窖壁上布设出水管，用直径10cn的塑料硬管或钢管，出口安装闸阀， 蓄水池的出水管也采用同一种形式。 四、消力设范 为了减轻进客水流对窖底的冲刷，要在进水暗管的下方窖底上设置消力设施， 根据进窖流量的大小，采用消力池或消力框或设石板（混凝土板块）， 五、容口井台 其作用是保证取水口不致坍塌、损坏，同时防治污物进窖。窖台一般高出地 面0.30.6，平时要加盖封闭，可安装提水设备用于取水
二、拦污栅 无论哪种形式的沉沙池，都需在进水管前设置拦污栅，以防杂草污物进入窖 (池)内。 拦污栅形式多样，可就地取材。一般用 8 号铅丝编织成 1cm 方格网状方形 栅。周边用 6 根钢筋绑扎或焊接，长与宽各 12~15cm，根据进水管(槽)尺寸而定， 埋设于进水管(槽)前面池墙内。也可用铁皮打成 1cm 圆形孔、成行排列。经济条 件较差的地区，也可用竹条、木条、柳条制作成网状拦污栅。 三、进、出水管和溢流管 进、出水管多采用 8~10cm 塑料硬管，前端位于沉沙池底以上 0.6~0.8m 处， 末端从窖盖(地面以下 0.5m 深处)中穿人窖内 60cm，塑管前端用木塞封口，下部 开口，这样可防止水流冲刷窖壁。 进水槽为 C19 混凝土现场土模预制，壁厚 4cm，长×宽×高＝150cm×10cm ×8cm，伸入窖内，前端槽口封闭，槽底留注水孔，当槽长不够时，可用 2~3 节 连结。 溢流管是为了防止窖水超蓄(夜间暴雨)，危及水窖安全的补救措施，它可将 水窖最高水位以上的水安全排泄。一般在窖盖圈梁以下或水窖中径(缸口)处埋设 10cm 管道，多余窖水从溢流管泄入排水渠。但在平川地区排水困难，排水渠较 长。 出水管是埋设在窖(池)底的一种取水设施。水窖大多从窖口用机械或人力提 水。有自流灌溉条件的山区，利用地形高差大的优势布设自流节灌窖，可在离底 0.5m 处的窖壁上布设出水管，用直径 10cm 的塑料硬管或钢管，出口安装闸阀。 蓄水池的出水管也采用同一种形式。 四、消力设施 为了减轻进窖水流对窖底的冲刷，要在进水暗管的下方窖底上设置消力设施， 根据进窖流量的大小，采用消力池或消力框或设石板(混凝土板块)。 五、窖口井台 其作用是保证取水口不致坍塌、损坏，同时防治污物进窖。窖台一般高出地 面 0.3~0.6m，平时要加盖封闭，可安装提水设备用于取水。 B L 2 1 =
