一种用于江河取水的可调节多层取水头及安装方法与流程

本发明属于给水工程技术领域，具体地说，是一种用于江河取水的可调节多层取水头及安装方法。

背景技术：

目前，自来水厂水源多采自江河水，通过取水头取水，然后经过取水管道和取水泵房进入自来水厂。通常，取水头设置要考虑江河冲淤变化，水流流速，水位变化等条件并尽可能取表层含砂量较低的水，同时保证取水头结构安全可靠。

江河取水有以下特点：①枯水期与洪水期水位变幅巨大；②河道演变环境敏感性高，冲淤变化复杂；③水流流速大，水下施工难度高；④洪水期水体浊度高，含砂量大。常见的取江河取水头形式有管式、蘑菇头式、鱼形罩式、箱式等，这些形式均为固定式，无法灵活适应江河水位及冲淤的变化，一旦淤堵，都会对取水头造成无法修复的损坏，影响供水安全。若考虑取水水质，则一般需要根据枯水期和洪水期设计水位分别设置高低取水头，设计较为复杂，工程造价高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供了一体化可调节多层取水头，可以实现适应江河的冲淤变化，保证了取水的安全性；可以实现多层取水，不同的取水高度可以保证取水头在不同季节均可以取到表层含砂量较低的水，保证了水质；取水头构造简单，模块化设计，拆装方便，避免了复杂的水下施工，减少了施工难度和风险，可广泛用于水位变幅大、冲淤变化复杂的江河取水。

本发明所述用于江河取水的可调节多层取水头包括若干个钢管桩、设于钢管桩底部的钢牛腿、若干个套于钢管桩外并位于钢牛腿上的钢套管、以及若干个套于钢管桩外并位于钢管桩顶部的钢套筒，若干个所述钢管桩上共同支撑有钢平台，所述钢平台上固定有顶层取水头；

每个所述钢套管均包括上套管和下套管，每相邻两个上套管安装有第一横梁，每相邻两个下套管安装有第二横梁，所述第二横梁上固定有底层取水头，所述第一横梁上固定有中层取水头，所述中层取水头与所述底层取水头之间通过立管连接，所述底层取水头和所述顶层取水头分别独立地与取水管道连接。

优选地，所述底层取水头、中层取水头和顶层取水头中至少有一个取水头的进水端与其他取水头进水端进行不同向设置。

优选地，所述顶层取水头由喇叭口、与喇叭口垂直的横管，以及两端分别与喇叭口和直管连接的弯管组成，所述喇叭口和横管均通过支座固定在钢平台上，所述喇叭口的进水端设有钢格栅网，所述横管的出水端与取水管道连接。

优选地，所述中层取水头通过支座固定在第一横梁上，所述中层取水头的进水端设有钢格栅网、出水端通过法兰与立管的进水端连接。

优选地，所述底层取水头通过支座固定在第二横梁上，所述底层取水头的进水端设有钢格栅网、出水端与取水管道连接。

优选地，所述立管的进水端与所述中层取水头出水端通过法兰连接，所述立管的出水端与所述底层取水头中部一体成型。

优选地，所述钢套筒采用对拉螺栓与钢管桩顶部进行连接

基于前述用于江河取水的可调节多层取水头，本发明还提供了其安装方法，其包括以下步骤，

a)设好钢管桩和钢牛腿；

b)将底层取水头、中层取水头、第一横梁、第二横梁、钢套管和支座组装成第一组装件，并将顶层取水头、钢平台、钢套筒和支座组装成第二组装件；

c)将第一组装件吊运到钢牛腿上并放置在钢牛腿上；

d)将第二组装件吊运到钢管桩上并完成连接固定。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用可拆卸方式进行连接，各构件可通过陆上组装完毕后，通过浮吊设备一次性吊装到钢管桩上，大大降低了水下施工的风险和难度。

(2)本发明将常规的高低位桩架式取水头合二为一，既能满足枯水期和洪水期取表层水的要求，又能优化工程量，节省工程投资。

(3)本发明设计了三层取水头，且中间层取水头高度可调节，既保证了取水的灵活性，又大大降低了江河淤积对取水头的影响，且三层取水头支架及其相应套管与钢管桩连为一体，大大增加了钢管桩在水流和冲刷作用下的整体稳定性。

附图说明

图1为本发明所述用于江河取水的可调节多层取水头的主视图；

图2为本发明所述用于江河取水的可调节多层取水头的侧视图；

图3为本发明所述用于江河取水的可调节多层取水头中顶层结构的俯视图；

图4为本发明所述用于江河取水的可调节多层取水头中底层和中层结构的俯视图；

图5为本发明图4中i处的放大图；

图6为本发明图2中ⅱ处的放大图；

其中：钢管桩1，钢平台2，顶层取水头3，喇叭口3.1，横管3.2，弯管3.3钢套管4，上套管4.1，下套管4.2，第二横梁5，底层取水头6，中层取水头7，支座8，法兰9，钢牛腿10，钢套筒11，对拉螺栓12，钢格栅网13，螺栓14，第一横梁15，立管16。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们不构成对本发明的限定，仅作举例而已。

如图1至图6，一种用于河流取水的可调节式多层取水头，包括钢管桩1，所述钢管桩1底层设置钢牛腿10，所述钢牛腿10支撑钢套管4，所述钢套管4均包括上套管4.1和下套管4.2，每相邻两个上套管4.1安装有第一横梁15，每相邻两个下套管4.2安装有第二横梁5，所述第二横梁5上固定有底层取水头6，所述第一横梁15上固定有中层取水头7，所述中层取水头7与所述底层取水头6之间通过立管16连接。所述钢管桩1顶层设置钢套筒11，钢套筒与钢管桩1采用对拉螺栓12连接，所述钢套筒11顶设置钢平台2，所述钢平台2支撑顶层取水头3，所述底层取水头6和所述顶层取水头3分别独立地与取水管道连接，通过钢套管4的管节和立管16的管节可以调节中层取水头7高度。

所述多层取水头包括底层取水头6、中层取水头7和顶层取水头3，其中，顶层取水头3的进水端与中层取水头7的进水端同向设置，所述中层取水头7的进水端与所述底层取水头6的进水端垂直设置。所述顶层取水头3由喇叭口3.1、与喇叭口3.1垂直的横管3.2，以及两端分别与喇叭口3.1和直管3.2连接的弯管3.3组成，所述喇叭口3.1和横管3.2均通过支座8固定在钢平台2上，所述喇叭口3.1的进水端设有钢格栅网13，所述横管3.2的出水端采用法兰9与取水管道连接。所述中层取水头7通过支座8固定在第一横梁15上，所述中层取水头7为一段l型钢管，l型钢管的进水端设有钢格栅网13、出水端通过法兰9与立管16的进水端连接。所述底层取水头6通过支座8固定在第二横梁5上，所述底层取水头6的进水端设有钢格栅网13、出水端设置法兰9与取水管道连接。

底层取水头6和中层取水头7通过钢套管4、横梁5、钢支座8和法兰9连接为一个整体并通过钢套管4套在钢管桩1钢牛腿10上，顶层取水头3通过钢平台2、钢支座8和钢套筒11连接为一个整体并通过钢套筒11套在钢管桩1顶部。底层取水头6、中层取水头7、顶层取水头3与取水管道之间、各层取水头与钢支座8之间、钢套管4之间、钢套筒11与钢管桩1之间均采用螺栓14连接。

本发明在安装时，先通过打桩船施工钢管桩1，底层取水头6、中层取水头7、第一横梁15、第二横梁5、钢套管4和支座8在陆地组装成第一组装件，顶层取水头3、钢平台2、钢套筒11和支座8在陆地拼接组装成第二组装件。陆地组装完成后，先通过浮吊一次性将第一组装件吊运到钢牛腿10上并在水下完成取水管道螺栓连接，然后通过浮吊一次性吊将第二组装件运到钢管桩1顶并在水下完成对拉螺栓连接及取水管道螺栓连接。

本发明在工作时，当洪水期江河水位上涨时可通过顶层取水头3取水并通过相应取水管道输送至取水泵站，当枯水期江河水位下降时可通过中层取水头7及底层取水头6取水并通过相应取水管道输送至取水泵站。当江河河道发生淤积时，潜水员水下拧开钢套筒对拉螺栓12和上套管4.1及立管16的法兰螺栓14，然后通过浮吊将顶层取水头3和中层取水头7一次性吊出，再在陆地完成中层取水头7管节的拼接，最后依次将中层取水头7和顶层取水头3吊运至相应位置并完成螺栓连接，实现中层取水头7取水高度的调节。