分層取水

分層取水是固定式取水構築物在不同水深處相應設多個進水口，可分別取不同水深、水質較好地表水的取水方式。適於水庫取水或河流水位變幅較大、洪水期歷時較長、水中含砂量較高的情況，此時關閉下部進水孔，開啓上部適當高度的進水孔可避免洪水期引入靠近河底含砂量較大的水 ^[1]  。

以往分層取水建築物用於灌溉，適用於壩高低於40 m的水庫，分為豎井式和斜涵卧管式兩類。近年來，隨着國內高壩大庫在大江大河上建設，分層取水建築物有很大進展。在岸塔式取水建築物基礎上，設置隔水門，形成圍牆式或隔水門式分層取水建築物 ^[2]  。

豎井式採用進水塔或閘門井，沿垂直方向設若干層閘門，通過啓閉機啓閉閘門以控制流量和水温。按照閘門形式的不同，豎井式又分為多層平板閘門和單層疊梁門或翻板門。例如廣西西雲江水庫(最大壩高21.5 m)豎井和3層閘門的分層取水塔，3層閘門底坎高程分別為147 m、152 m和157 m；四川冷家溝(庫容2100萬m³)、總崗山(庫容3100萬m³)水庫採用豎井和多層翻板閘的分層取水塔，可適應水庫水位變化、完全取表層水。

進水口分層方案是將進水口沿垂直方向分若干層佈置。分層數和各層孔口中心高程，根據水庫特性、運行調度方式、進水口尺寸和對下泄水温的要求，結合地形、地質條件綜合確定。每層取水口設垂直攔污柵1道，攔污柵後設檢修閘門。檢修閘門後為連接各層取水口的豎向流道，隨後為事故工作閘門接引水隧洞。

斜涵卧管式沿梯級在不同高程設置進水口，以蓋板塞作啓閉。如江西楓溪水庫(最大壩高17.5 m)的斜涵天橋蓋板分層取水。在斜涵上設置4個高程分別為64.3 m、67.2 m、70．1 m、73.0 m取水口，以取表層水。

一般情況下，斜涵卧管式只能適用於取水深度、流量較小的水庫，豎井式可用於取水流量較大的深水水庫。

圍牆式分層取水建築物是在傳統的岸塔式取水建築物基礎上增加一道隔水門及其啓閉設備。以隔水門擋住水庫中下層低温水，水庫表層水通過隔水門頂部孔口進入豎向流道後接引水力發電系統引水道。運行時根據水庫水位變化情況，開啓或關閉相應數量的隔水門，以達到表層取水，提高下泄水温的目的。

分層取水設施佈置和結構設計應遵循《水利水電工程進水口設計規範》(SL285-2003)和《水電站進水口設計規範》(DL/T 5398-2007)，參考採用疊梁門和多層取水口設計時，應考慮下列內容 ^[3]  ：

（1）疊梁門控制分層取水時，門頂過流水深應通過取水流量與流態、取水水温計算以及單節門高度等綜合分析後選定。

（2）疊梁門單節高度應結合水庫庫容及水温計算成果進行設置，確保下泄水温，同時也應避免頻繁啓閉，一般單節疊梁門高度5~10 m，就近設置疊梁門庫，便於操作管理。

（3）多個取水口並排的疊梁門式分層取水建築物，可在疊梁門與取水口之間設置通倉流道。通倉寬度應根據流量、流速、流態等確定，必要時應通過水工模型試驗論證。一般不宜小於取水口喇叭段最前緣寬度的1/2，通倉內流速不宜超過1.0~1.5 m/s。若通倉內存在漩渦，應進行消渦措施計算與分析。

（4）多層取水口型式的分層取水建築物，不同高程的取水口可根據實際情況上下重疊佈置或水平錯開佈置，且應確保每層取水口的取水深度和最小淹沒水深。

（5）多層取水口型式的每層取水口應設置一扇阻水閘門，根據水庫水位的變化以及下泄水温要求，開啓或關閉相應高程閘門，達到控制取水的目的。阻水閘門宜佈置緊湊，便於運行管理。

（6）多層取水口之間一般通過匯流豎井連通，豎井底部連接引水隧洞。為確保豎井內水流平順，豎井斷面不宜小於取水口過流面積。

（7）疊梁門分層取水進水口的門頂過流為堰流型式，除應根據門頂過水深度計算過流能力外，還應計算疊梁門上下游水位差，確保疊梁門及門槽結構安全。

（8）多層取水口分層取水各高程進水口及疊梁門後進水口應計算最小淹沒深度，防止產生貫通漩渦以及出現負壓。