取水构筑物




取水构筑物设计原则[1]

  1. 取水构筑物应保证在枯水季节仍能取水,并满足在设计枯水保证率下取得所需的计水量。用地表水作为城市供水水源时,其设计枯水流量的保证率,在根据城市规模和工业大用户的重要来选定,一般可采用90%-97%。用地表水作为工业企业供水水源时,其设计枯水量的保证率,应按各有关部门的规定执行。村、镇供水的设计枯水流量保证率,可根据具体情况适当降低。
  2. 对于河道条件复杂,或取水量占河道的最枯流量比例较大的大型取水构筑物,应进行水工模型试验。
  3. 当自然状态下河流不能取得所需设计水量时,应修拦河坝或其他确保可取水量的措施。
  4. 取水构筑物位置的选择应全面掌握河流的特性,根据取水河段的水文、地形、地质、卫生防护、河流规划和综合利用等条件进行综合考虑。
  5. 在洪水季节取水构筑物应不受冲刷和淹没。设计最高水位和最大流量一般按100a一遇的频率确定(小型取水构筑物按供水对象可适当降低标准)。
  6. 在取水构筑物进水口处,一般要求不小于2.5~3.0m的水深;对小型取水口,水深可降低到1.5~2.0m,当河道最低水位的水深较浅时,应选用合适的取水物筑物形式和设计数据。
  7. 作为生活饮用水水源的水质,应满足处理后达到生活饮用水水质标准。
  8. 水源、取水地点和取水量等的确定,应取得有关部门同意。水源应按《生活饮用水卫生标准》采取相应的卫生防护措施。

固定式取水构筑物

固定式取水构筑物按其构造特点分为河床式与岸边式两大类。

1、河床式取水构筑物[3]

当河床稳定,岸边较缓,主流距河岩边较远,岸边水深不足或水质较差时,而河心有足够水深和良好水质时,宜采用河床式取水构筑物。 所谓河床式取水构筑物,就是沿河底或架空敷设进水管伸向河道主流。在河道主流上设置淹没在水中的取水头部,将河道主流中的水引至岸边的集水井,然后由泵房将集水井的水抽送至净水厂。农村供水工程,由于规模小,可不单建集水井,仅建一座泵房,由进水管与岸边水泵连接,从河道主流取水。河床式取水构筑物对于各种供水设备取水量都能适用。

(1)河床式取水构筑物的型式, 常见的河床式取水构筑物有以下三种:

  • 自流管式:自流管式是泵房与集水并合建的取水构筑物,称之为合建式;自流管式泵房与集水井分建的取水构筑物,称之为分建式。自流管取水适用于取水量较大,而且河道宽阔,河心离岸较远的情况。
  • 水泵直吸式:它的特点是水泵吸水管直接吸取河流中的水,省去了集水井,施工简单,造价较低。它适用于河道水质良好,漂浮物少,取水量小,水泵的吸水头部较大的情况。此种取水构筑物要求吸水管不能太长,吸水管的接头要严密,不漏气。
  • 虹吸管式:如果遇到河床是坚实岩层,岸坡又较陡,敷设自流管的工程量很大,或水管须穿越防洪堤,或水位涨落幅度较大的河流或水库,水下土石方工程量大而给施工带来很多困难时,可采用虹吸管取水。虹吸管的允许虹吸高度7米,一般采用4-6米。就是说,虹吸管管顶可以敷设在河流最低水位以上的高度加上虹吸管水头损失不超过7米的地方,这样就可以减少水管埋深,施工方便,造价节省。但当管径较大,管线较长或河水位较低时,抽真空时间长,管理不便;虹吸管的施工质量要求高,须保证严密不漏气。

(2)取水头部 

取水头部是保证安全供水的重要组成部分、其无塔供水设备运行条件与取水水源的水文特征有着密切的关系。取水头部的主要问题是进水孔眼极易被堵塞,危及安全运行,甚至无法取水,设计时必须采取相应的措施,以防进水孔眼被堵塞。 

1)取水头部的型式及适用条件 

2)取水头部的设计要点 

选择合理的外形和较小的体积:取水头部的形状对泥沙和杂草的进入有较大的影响。合理的形状应对周围水流的破坏和扰动最小,有效面积与总体面积之比最大,吸入水层薄,水流进入头部时流线较曲折(有利于减少泥沙和杂草的进入)。取水头部的外形如表4-18所列,迎水面宜做成流线型,目前常用的有棱型、椭圆型和尖圆型等。对于箱式和桥墩式取水头部,供水设备应尽可能地使长轴与洪水期水流方向一致,在顺直河段上,一般布置与主槽方向平行;在弯曲河段上及淹没式取水头部的长轴方向宜与槽中线平行。

合理选择进水孔的流速:进水孔流速应根据水头漂浮物、水生物、冰凌、河水流速、取水量、清理格栅的条件等因素决定。河床式取水头部进水孔流速,有冰凌时采用0.2-0.6米/秒,无冰凌时采用0.4~1.0米/秒。当河水流速小,泥沙及漂浮物较多而取水量较小时,进水孔流速宜选用低值。

进水孔布里:河床为容易冲刷的土壤,河水含沙量大,且竖向分布很不均匀时,应在顶部开设进水孔;有漂浮物的河流,宜在侧面开设进水孔。当泥沙和漂浮物均较少时,可在下游布置进水孔;一般不宜在迎水面布置进水孔。

进水孔下缘离河床的距离:侧面进水孔下缘距河床的高度不得小于0.5米,当水深较浅,水质较清,河床稳定,取水量不大时,可为0.3米。对于顶部进水的淹没式取水头部,应高出河床不得小于1米。对于斜板式取水头部,进水管口离河床的高度一般不小于2米,浅水河床可取1米。从水库和湖泊中取水,不应小于1米。 进水孔的淹没深度,取水头部进水孔的上缘在设计最低水位以下的淹没深度,当顶部进水时不小于0.5米;侧面进水时不小于0.3米(当有冰冻时,从冰层下缘算起),虹吸管和吸水管直接进水时,不小于1-0米。从顶部进水时,应考虑当进水流速大时所产生的漩涡对淹没深度的影响。从水库和湖泊取水时,应考虑风浪对淹没深度的影响。在通航河道中,淹没取水头部顶上的最小水深应根据航行船只吃水深度的要求确定,并取得航运部门的同意,必要时需设置航标。

格栅设计:格栅的作用是拦截水体中的漂浮杂质。格栅由金属栅条和框架构成。取水头部也可由孔眼进水。

(3)进水管: 进水管有自流管、虹吸管和进水暗渠三种。自流管可用钢管、铸铁管或钢筋混凝土管盆虹吸管要求密不漏气,应采用钢管或铸铁管。进水暗集多用钢筋硷做成。 为了保障无塔供水的安全可靠性和便于清洗检修。进水管一般不应少于两根。当一根进水管停止工作时,其余进水管通过的流量应能满足事故用水的要求。 进水管管径的确定:进水管管径应按正常供水时的设计水量和流速,根据最低水位,通过水力计算确定。管中流速,一方面不应低于泥沙颗粒的不淤流速,以免泥沙沉积;另一方面又不宜超过经济流速,以免水头损失过大·增加集水井和泵房的深度。进水管的设计流速不宜小于0.6米/秒,一般采用0.7-1.5米/秒,在非常的情况下(一条管冲洗或检修),管中流速允许达到1.5-2.0米/秒。 自流管一般应埋没在河床下0.5-2.0米,以减少其对水流的影响和避免受水流冲击。虹吸管末端至少应伸入集水井最低动水位以下1.0米,以免进入空气。虹吸管应向吸水井方向上升,其坡度一般采用0. 001-0.005。每条虹吸管宜设置单独的真空管站,以免互相影响。 进水管的冲洗:由于进水管内经常保持一定的流速,一般不会产生淤积。但管中流址达不到设计流盘时,管中流速降至不淤流速以下。致使泥沙在管中沉淀淤积。有时漂浮物可能堵塞取水头部。在这些情况下则应考虑冲洗措施。进水管冲洗有顺冲法和反冲法两种。 顺冲法又有两种:一种是将一部分供水设备的进水管关闭,使全部水鱼通过一条进水管,以加大该管的流速来实现冲洗。另一种是河流高水位时,先关闭进水管路上的阀门。从该格集水井抽水至最低水位,然后迅速开启进水管阀门,利用河流与集水并的水位差来冲洗进水管。此法较为简单。 反冲法亦有两种:一种是河流的低水位时。先关闭进水管末端阀门,将该格集水井充水至最低水位。然后速开阀门,利用集水井与河流的水位差来进行反冲洗。另一种方法是将水泵的压力管与进水管连接,利用水泵的压力进行反冲洗。反冲味易于冲下附在管壁上的泥砂,效果较好。

取水泵房方案  

表 1 取水泵房方案对比 [2]

项目

干式深井泵房

湿井泵房

采用立式泵

采用卧式泵

优点

1、水泵台数少,故障率低;

1、水泵台数少,故障率低;

1、土建工程量最少;

2、土建工程量最小;

2、水泵效率高,电耗低;

2、通风设施简单;

3、水泵效率高,电耗低;

3、水泵维护方便。

3、基建投资略少。

缺点

1、与卧式泵相比,安装要求较高;

1、土建工程量最大;

1、水泵台数多,故障机率大;

2、通风设施比湿井泵房复杂。

2、通风设施比湿井泵房复杂;

2、维修工作量大且麻烦;

3、水泵维护不方便,设备价格高,质量不稳定。

3、投资大。

3、当取水量未达到设计流量时,积砂严重。

 
 

参考文献

[1]给水排水设计手册第二版城镇给水分册

[2]水厂可行性研究报告(给水可研模版模版) http://p.pw/bajkEg

[3] 固定式取水构筑物 http://p.pw/bajkEh

ChangeLog

  • 2016-2-1 |david| 新建词条,新建取水构筑物设计原则
  • 2016-2-2 |d.yang| 增加参考文献2
  • 2016-2-13|d.yang|增加参考文献3及固定式取水构筑物章节

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