引言
取水构筑物的cd可分为固定式取水构筑物和zd式取水构{物两类。无ZU型式的取水构筑物,选择位置旉应考虑以下基本要求Q①讑֜水质较好地点Q②hE_沛_和河岸,靠近LQ有_的水深;③具有良好的地质、地形及施工条gQ④ 靠近主要用水地区 Q⑤应注意河上的h工构{物或天焉物 Q⑥避免冰凌的媄响;⑦应与河的l合利用盔R应?
Ҏ GB 50013-2006 《室外给水设计规范》规定,当水源水位变q大Q水位涨落速度于 2.0 m/hQ?且水不急、要求施工周期短和徏造固定式取水构筑物有困难Ӟ可考虑采用船{活动式取水构筑物。随着取水技术的发展Q这U适用于特D环境取水要求的取水讑֤—?/span>泵船Q已l在各个l济领域l排水工E中q泛应用?
泵船与固定式泉|Q二者各有优点,也都存在劣势?
泵船
介及适用?
泵船是利用船舶作为水泉|l的工作q_Q܇舚w着水位的升降自动升降,吸水口距水面距离保持不变而水܇水抽升直供用户或至储水池的成套讑֤Q主要由泵船、水c真I系l、阀门、摇臂接头、输水管、v吊设备、h行栈桥、配늳l、自动控制系l、锚固系l等l成?
泵船讑֤间一般可分ؓ上承式和下承式两U。上承式讑֤间其讑֤安装和操作管理简便,吔R水可敯在甲杉K上,对船体结构有利,但重心高Q? E_性差Q基高,振动大;下承式设备间其水泉|l安装在船底骨架上,重心低,E_性好Q振动小Q但操作理和通风条g较差?
泵船配电讑֤的布|,可分|在泵船上和怸配电室两U。前者,输电U\,但占用܇舚wU较大,采用高压电动机时Q其安全条g更差Q后者, 泵船面积,安全条g优,特别是采用高压电源时更ؓ有利Q但当܇船设有多台水泉|Q因每个机组需设一条输늺路,所以线路较多?
泵船的船体材质,可采用木质、钢质或钢丝|水泥。木质船体有投资较少、徏造技术的掌握较ؓ普遍的优点,但有强度低、容易腐烂、防火性能差和使用q限短等~点Q钢质船体因钢材量大其投资较木质船体高,但无木质船体的缺点;钢丝|水泥船造h较钢质船低,节约钢材Q用年限长Q是一U较好的船体材质Q但怕搁、碰撞和震动?
相较于固定式泉|Q܇船取水位|选择q应满以下要求Q?
Ҏ《室外给水设计规范》及《܇站设计规范》规定,水源水位变幅大(一般在 10 m 以上Q,水位涨落速度于 2 m/hQ且水流不急时方可采用泵船。܇船位|应选择在水^E뀁且枯水期水׃应小?span> 1.0 m 的宽阔河面上。当水位涨落速度大于U船
速度Ӟ不能保证泵船供水的连l性与安全性?
沛_E_Q河岸的坡度不宜q于q缓Q也不能太陡。特别是Ҏ位变化迅速范围段的岸坡要求更Z根{在z水位时不宜有O坡地D,在低水位时不宜出现浅滩。河岸坡度过于^~,不仅使联l管增长Q给U船工作增加不便Q也增加移Ҏ数。河岸坡度过陡,则输水斜管的施工增加困难, 讑֤q输条g及移Ҏ作条件变差。O坡或W更有使܇Ҏ、不能保证安全取水之弊?
对于水流湍急的xQ܇船位|应避开L和大回流区。因L一带水较急,泵船不易锚固Q且易被漂Q物或行船撞Q不能保证܇船的安全Q在大回区Q漂物聚集Q容易堵塞吸水管|格Q? 不利于安全取水?
泵船位置宜选择在避风浪的河Dc风大Q泵船颠簸甚巨Q既不利于܇船的锚固Q又l操作管理带来困难。目前܇船的锚固型式主要分ؓ钢丝l_定及旋臂固定Q两者的造hҎ岸边地Ş会生较大的差距?
特点
投资?/strong>
因܇船不需要投资徏{复杂的水工建筑和܇房,不需要围堰施工,节省了高深度开挖基、地基处理及泉|建造的土徏费用Q因而相Ҏ资较。对于水下地形复杂、地质条件不佳的取水口,减少的土用相当可观,可达到L?40%以上Q且节省投资的比例随着取水口水位落差的增大而增大?
周期?/strong>
泵船讑֤刉周期比较短Q不需要等到枯水期围堰后才q行施工Q工E进度加快、工期羃短?
一般܇船徏讑֑期约?span> 100 d 左右Qƈ且无论取水口是否具备通航条gQ都不媄响܇船设备的建造和安装。对于具备通航条g的施工场圎ͼ泵船可采用整体式动늫Q܇站整体制造完毕后水运至现场整体安装;而对于不具备通航条g的施工场圎ͼ 可采用模块拼装式动늫Q܇站Q体实行模块化设计Q分体制作,在取水口现场D成整体?
取水水质较好
泵船水܇吸水口能随着水位的升降而升降,实现表层取水。一般宜保持在取水面以下 1.5~2 m 深度取水Qƈ宜在河道凹岸带,此处水沉淀物少Q水质较好,取水的水质有保证Q特别是对于水源x水质较差Q水体较浊Q悬物较多的情况,泵船取水在保证水质方面有较大优越性?
理l护不便
除严格按?SL 255-2000《܇站技术管理规E》及 SL 316-2004《܇站安全鉴定规E》对泵船的主体及其设备进行管理维护外Q每遇取水口水位涨落变化、܇船发生位ULQ必L换联l管和输水管之间的接_理操作及维护不ѝ?
泵船常用的连接方式有阶梯式和摇臂式。受联络长度和球Ş接头转角的限Ӟ在水位涨落超q一定范围时Q阶梯式q接的܇舚wU船和换接头Q操作较ȝQƈ需短时停止取水。而由钢管和几个套{旋转接头组成的摇臂式连接的联络可以围l岸Ҏ墩上的固定接头{动,不需要拆换接_不需l常U船Q? 但洪水时泵船d较远Q上下交通不便,q且多接头的l合增加联络的重量及{动摩擦力Q当两端套筒接头受到较大的扭力时Q接头填料易损漏水Q降低接头的灉|性与严密性,其维护工作量增加?
可靠性较?/strong>
泵船的^衡和E_性,直接影响到生产运行的可靠性和操作人员的安全?
首先Q܇船设计的E_性主要受以下几个因素影响Q①船内设备的布置产生不^衡,应尽量通过讑֤布置使Q船达到接q^?Q②船在生产运行中因联l管中水的流动,以及船随水位涨落而升降时׃zd接头的摩擦力{因素生不qQ③ 船在进行设备和道安装q程中生不q。以上因素应在܇船设计时加以考虑?
其次Q钢质或木质的܇船由于长期浸泡在水中Q?l常受到风浪、流水的冲击Q工作环境恶劣,需要定期维护检修以保证泵船性能的稳定?
再者,在通航区域的܇船还会受到过往船只撞击而漏水沉没的威胁?
׃上主要因素决定܇船的安全可靠性较差, 其维护要求相对较高?
泵船沉没事g时有发生Q如 2008 q?span> 5 月,长江中游某自来水公司停泊在江中有 30 余年的܇船突然下沉,D开发区内的 80 多家企业和上万居民暂时停_2013 q?span> 7 月,重庆朝天门一艘܇船由于受到洪峰冲d致缆lx裂而侧L没。因此,强化取水泵船的安全管理是使用取水泵船取水的安全工作重炏V?
固定式܇?/strong>
?
固定式܇房根据水泵层讄位置Q可分ؓ地面式、半C式、地下式及水下式泉|。一般工E取水܇戉K用地下式泉|Q分行层和水泵层。运行层? 上多采用现浇钢筋混凝土框架结构,砌块墙围护,现浇钢筋混凝土楼板及屋面板,q行层以下采用现钢 {凝土壁板l构。固定式泉|q行层以下深度由水源地取水口处设计洪水位与设计枯水位定?
固定式水泉|主要讑֤包括水܇、电动机、阀门、v吊设备、闸门、o|、电气、控制系l及其他辅助讑֤?
固定式܇房的施工Ҏ有:大开槽施工法、围堰施工法、沉井施工法、Qq施工法及气压沉法。目前固定式泉|施工q泛采用围堰施工法?
固定式܇房位|选择不需考虑水位变幅大小、水位涨落速度Ҏ܇房徏讄限制Q也没有沛_坡度~陡、水速缓疄限制Q适用条g较܇船的qѝ?
特点
投资?
首先Q܇房地Z先选用天然地基Q如不满x载能力、稳定和变Ş要求的地基应Ҏ地点的地质报告进行地基处理,地基处理费用不菲Q其ơ, 建造取水܇房一般需要围堰施工,围堰费用高;再者,修徏泉|取水口有水下工程量且泉|深度深Q?泉|土徏施工费用高。此 3 个主要因素决定了固定式܇房投资大?
特点?
周期?
一般固定式泉|的土建施工周期及q度受季节媄响较大,要等到枯水季节围堰后方能施工Q且需要高深度开挖基地、高隑ֺ建造܇房,对于水下地质条g不理想的取水口还需要做相应的地基处理,所以徏造周期比较长?
取水水质难保?
一般固定式泉|水܇吸水口设|在设计枯水位以下,不能随水位的升降而升降,永远只能取到较低水位的水Q沉淀物较多,取水水质难以保证?
若固定式泉|要取得较好水质的原水Q可采用分层取水型式的܇房,通过讄竖向道或不同高E进水口Q实现表层取水。对于竖向流道的分层取水口,介于两个竖向道之间的水位也只能取下层流道的原水Qƈ不是真正意义上的表层取水Q对于设|不同高E进水口Q可用闸门或阀门控制分层取水口Q高Q常Q水位时关闭下层闔RQ枯水位时打开下层闔RQ存在运行操作复杂的~点?
2.2.4 理l护方便
固定式܇房的有较长的历史Q相应的理l护技术亦已日d善,且不存在水位涨落时构{?物位UR{换联l接头的理l护Q管理维护方ѝ? 泉|理应严格按照《܇站技术管理规E》执行,本着“经常养护,随时l修Q养重于修”的原则Q定期检查电气设备情况,l常查徏{物有无裂缝、启闭设备运行状况,对运转部件定期加沏V止水密, 使制动装|运行可靠。ƈ严格按照《܇站安全鉴定规E》定期对늫q行安全鉴定Q掌握工E现Ӟ查清存在问题Q作出客观评P保工程安全Qg长工E用寿命?
2.2.5 可靠性强
固定式܇房结构设计按?span> GB 50265-2010 《܇站设计规范》进行荷载计、稳定性分析等Q对于水冲L一般其他撞d有抵抗能力,安全可靠性强Q其l护要求相对较低?
用于泉|E_性分析的药包括自重、水重、静水压力、扬压力、土压力、淤沙压力、浪压力、风压力、冰压力、土的冻胀力、地震荷载及其他药在内的荷载,q对可能同时作用的各U荷载进行组合,设计保证泉|l构的稳定性,使水、风、航q等Ҏ܇房正常取水的影响最,保证工程质量?
两种取水方式工程实例的比?
以某 1×30MW 机组生物质发电工E补l水pȝ取水设计ZQ对两种取水方式q行比较。取水量110 m3/hQ按U凝工况考虑?span> 2 台补l水泵(一用一备)Q取水水源是水库。取水口断面设计z水?span> 61.99 mQ珠基)Q水库正常蓄水位 58.5 mQ珠基)Q死水位47.8 mQ珠基)Q水位落差超q?span> 10 m。܇船和固定式܇房在工程造h、施工难易、施工工期、取水水质及可靠性等斚w各有优劣Q二者比较结果详见表 1?
׃正常蓄水位与L位有 10m 以上的落差, Ҏ设计z水位及L位确定的固定式܇房方案܇房^面尺ؓ 13.65 mQ长Q?span>6.5 mQ宽Q,q行层以下深度达C 16.4 mQ所以܇房的土徏施工费用占了泉|Ҏ?93%Qƈ且具有需要围堰施工、施工周期较长及隑ֺ大的特点。而܇Ҏ案܇船尺ؓ
16.0 mQ长Q?span>5.6 mQ宽Q?span>1.3 mQ高Q,采用 CCSA 船用钢板材料Q大大节省了土徏施工费用?
取水口设在水库中Q水较q缓Q无通航要求Q?水流Ҏ܇船的影响较小Q亦不存在过往船只Ҏ܇Ҏȝ威胁。水源沿U河含沙量较大Q水体较浊Q܇船取水可取到表层_有利于取水水质?
通过?1 比较可知Q܇Ҏ案综合造h 186 万元Q较固定式܇房节省投?26%Qƈ且有施工周期短、不需要围堰施工、施工难度小、取水水质相对好{优点,但由于܇舚w期浸泡在水中Q其E_性需要实时监控,因此安全可靠性较低,其维护要求相对较高?
l合此工E水位落差超q?10 m 及水源含沙量高的情况Q推荐܇Ҏ案。܇Ҏ案对水位涨落有很好的适应性,投资,l济上合理。ƈ且随着泵船技术的逐步推广Q其安全可靠性也逐步提高。因此,以܇Ҏ案作为推荐方案?
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?span> 1 泵船和固定式泉|比较?
l语
在江x泊或山区水库边徏造取水܇房,传统Ҏ是先围堰{坝Q将围堰区域内的水全部抽q后建造܇房,再安装水c阀门、管路及甉|、控制系l等Q是q程复杂且施工难度高的取水方式,但其本质—?/span>房,也得其h较高供水可靠性及l护理方便的特炏V而܇船取水克服了Ҏ环境需要围堰施工的~点Q降低了施工隑ֺQ节省了地基处理费用Q但׃其本?span>—?/span>船,也决定了其供水可靠性不高,l护修要求高的特炏V?
l合以上所qͼ泵船和固定式泉|Q这两种取水型式Q各有其优势也都存在~点。工E设计h员应Ҏ实际工程对取水可靠性的要求及是否可短时停水、有无储水池{情c水源水质情c取水口水下地质地Ş、水位变q、航q情c综合造h、施工周期要求等条g具体比较分析Q选择适合的取水方式,才能扬长避短Q发挥出q两U取水方式各自的优点Q做到既合理又经?
参考文献:
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[2] GB 50265-2010Q܇站设计规?span>[S].
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