淺談市政工程中岸邊式給水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

陳利 張譯巍

正確選擇地表水取水構(gòu)筑物的位置是保證安全、經(jīng)濟(jì)、合理地供水的重要環(huán)節(jié)。因此,在選擇取水構(gòu)筑物位置時(shí)必須根據(jù)河流水文、水力、地形、地質(zhì)、衛(wèi)生等條件綜合研究,進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,從中選擇最合理的取水構(gòu)筑物位置。在選擇取水構(gòu)筑物位置時(shí),應(yīng)與城市總體規(guī)劃要求相適應(yīng)。在保證供水安全的情況下,盡可能靠近用水區(qū),以節(jié)省輸水投資。在有沙洲的河段,應(yīng)離開沙洲有足夠的距離;當(dāng)淺灘、沙洲有向取水構(gòu)筑物移動(dòng)趨勢(shì)時(shí),這一距離還應(yīng)加大;在有分汊河段,取水位置應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定的主汊道中;在有支流的河段上取水,取水口應(yīng)設(shè)在主河道上,且離開支流人口處上下游有足夠的距離。從湖泊和水庫取水時(shí),宜選在有足夠水深、并遠(yuǎn)離支流匯入口處,以免泥沙淤積。因此,在彎曲河段,宜選在水深岸陡,泥沙量少的凹岸,并在頂沖點(diǎn)下游15～20m處。在順直河段,宜選在主流靠近岸邊、河床穩(wěn)定、斷面窄流速大的河段。一般凸岸易淤積,較少設(shè)置取水構(gòu)筑物。應(yīng)設(shè)在水質(zhì)良好地段,城市生活飲用水源,一般應(yīng)選在城市或工業(yè)區(qū)上游,取水位置的選擇與給水處理廠、輸配水管網(wǎng)布置等有密切關(guān)系,因此取水位置還應(yīng)通過整個(gè)給水系統(tǒng)的方案比較來確定。

1 岸邊式取水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

直接從岸邊進(jìn)水口取水的構(gòu)筑物,稱為岸邊式取水構(gòu)筑物。它由進(jìn)水井和泵房?jī)刹糠纸M成。當(dāng)河岸較陡、主流近岸、岸邊水深足夠、水質(zhì)及地質(zhì)條件較好、水位變幅不太大時(shí),適宜采用這種形式。

(1)基本形式:按照進(jìn)水井與泵站的合建和分建,岸邊式取水構(gòu)筑物可分為合建式和分建式兩類。合建式岸邊取水構(gòu)筑物:合建式岸邊取水構(gòu)筑物,進(jìn)水井與泵房合建在一起,設(shè)在岸邊。河水經(jīng)過進(jìn)水孔進(jìn)入進(jìn)水井的進(jìn)水間,再經(jīng)過格網(wǎng)進(jìn)入吸水間,然后由水泵抽送到水廠或用戶。在進(jìn)水孔上設(shè)有格柵,用以攔截水中粗大的漂浮物。設(shè)在進(jìn)水井中的格網(wǎng),用以攔截水中細(xì)小的漂浮物。分建式岸邊取水構(gòu)筑物:當(dāng)岸邊地質(zhì)條件較差,進(jìn)水井不宜與泵站合建時(shí),或者分建對(duì)結(jié)構(gòu)和施工有利時(shí),則宜采用分建式岸邊取水構(gòu)筑物。分建式土建結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,施工較容易,但操作管理不太方便,吸水管路較長(zhǎng),增加了水頭損失,運(yùn)行安全性不如合建式。

(2)構(gòu)造和計(jì)算。進(jìn)水間:進(jìn)水間一般由進(jìn)水室和吸水室兩部分組成。進(jìn)水間可與泵房分建或合建。分建式進(jìn)水間的平面形狀有圓形、矩形、橢圓形等。圓形結(jié)構(gòu)性能較好,水流阻力較小,便于沉井施工,但不便于布置設(shè)備。矩形的優(yōu)點(diǎn)則與圓形相反。通常當(dāng)進(jìn)水井深度不大,用大開槽施工時(shí)可采用矩形。如進(jìn)水井深度較大時(shí),則宜采用圓形。橢圓形兼有兩者優(yōu)點(diǎn),可用于大型取水工程。進(jìn)水間由縱向隔墻分為進(jìn)水室和吸水室,兩室之間設(shè)有平板格網(wǎng)或旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)。在進(jìn)水室外壁上開有進(jìn)水孔,孔側(cè)設(shè)有格柵。進(jìn)水孔的高寬比,宜盡量配合格柵和閘門的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。進(jìn)水間上部是操作平臺(tái),設(shè)有格柵、格網(wǎng)、閘門等設(shè)備的起吊裝置和沖洗系統(tǒng)。當(dāng)河流水位變幅在6m以上時(shí),一般設(shè)置兩層進(jìn)水孔,以便洪水期取表層含沙量少的水。上層進(jìn)水孔的上緣應(yīng)在洪水位以下1.0m,下層進(jìn)水孔的下緣至少應(yīng)高出河底0.5m,其上緣至少應(yīng)在設(shè)計(jì)最低水位以下0.3m,為了工作可靠和便于清洗檢修,進(jìn)水間通常用橫向隔墻分成幾個(gè)能獨(dú)立工作的分格。當(dāng)分格數(shù)少時(shí),設(shè)連通管互相連通。分格數(shù)應(yīng)根據(jù)安全供水要求、水泵臺(tái)數(shù)及容量、清洗排泥周期、運(yùn)行檢修時(shí)間、格網(wǎng)類型等因素確定。一般不小于兩格。大型取水工程最好一臺(tái)泵設(shè)置一個(gè)分格,一個(gè)格網(wǎng)。當(dāng)河中漂浮物少時(shí),也可不設(shè)格網(wǎng)。半淹沒式進(jìn)水間投資較省,但在淹沒期內(nèi)格網(wǎng)無法清洗,內(nèi)部積泥無法排除,因此只宜用在高水位歷時(shí)不長(zhǎng)、泥沙及漂浮物不多時(shí)。非淹沒式進(jìn)水間的頂層操作平臺(tái)標(biāo)高,一般與取水泵房頂層進(jìn)口平臺(tái)標(biāo)高相同。

(3)進(jìn)水間的附屬設(shè)備。岸邊式取水構(gòu)筑物進(jìn)水間內(nèi)的附屬設(shè)備有格柵、格網(wǎng)、排泥、啟閉和起吊設(shè)備等。

①格柵。格柵設(shè)在取水頭部或進(jìn)水間的進(jìn)水孔上,用來攔截水中粗大的漂浮物及魚類。格柵由金屬框架和柵條組成。格柵的框架外形與進(jìn)水孔形狀相同。柵條斷面有矩形、圓形等。柵條厚度或直徑一般采用10mm。柵條凈距視河中漂浮物情況而定,通常采用30～120mm。柵條可以直接固定在進(jìn)水孔上,或者放在進(jìn)水孔外側(cè)的導(dǎo)槽中,可以拆卸,以便清洗和檢修。②格網(wǎng)。格網(wǎng)設(shè)在進(jìn)水間內(nèi),用以攔截水中細(xì)小的漂浮物。格網(wǎng)分為平板格網(wǎng)和旋轉(zhuǎn)格網(wǎng)兩種。平板格網(wǎng)。平板格網(wǎng)放在槽鋼或鋼軌制成的導(dǎo)槽或?qū)к墐?nèi),它由槽鋼、角鋼框架、金屬網(wǎng)構(gòu)成。金屬網(wǎng)用耐腐蝕材料,如銅絲、鍍鋅鋼絲或不銹鋼絲等制成。金屬格網(wǎng)一般設(shè)一層;面積較大時(shí)設(shè)兩層,一層是工作網(wǎng),起攔截水中漂浮物的作用,另一層是支撐網(wǎng),用以增加工作網(wǎng)的強(qiáng)度。工作網(wǎng)的孔眼尺寸應(yīng)根據(jù)水中漂浮物情況和水質(zhì)要求確定。金屬格網(wǎng)要經(jīng)常沖洗,以免堵塞,以免格網(wǎng)前后水位差過大,使格網(wǎng)破裂。最好能設(shè)置測(cè)量格網(wǎng)兩側(cè)水位差的標(biāo)尺或水位繼電器,以便根據(jù)信號(hào)及時(shí)沖洗格網(wǎng)。沖洗格網(wǎng)時(shí),應(yīng)先用起吊設(shè)備放下備用網(wǎng),然后提起工作網(wǎng)至操作平臺(tái),用200～500kPa的高壓水通過穿孔管或噴嘴進(jìn)行沖洗。

2 岸邊式取水構(gòu)筑物泵房的設(shè)計(jì)

(1)水泵選擇。水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)不宜過多,否則將增大泵房面積,增加土建造價(jià)。但水泵臺(tái)數(shù)過少,又不利于調(diào)度,一般常采用3～4臺(tái)。當(dāng)供水量變化較大時(shí),可考慮大小水泵搭配,以利調(diào)節(jié)。選泵時(shí)應(yīng)以近期水量為主,適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的可能;預(yù)留一定位置,屆時(shí)可將小泵改為大泵,或另行增加水泵。

(2)泵房布置。泵房平面形狀有圓形、矩形、橢圓形、半圓形等。矩形便于布置水泵、管路和起吊設(shè)備,而圓形則相反。但是圓形受力條件較好,當(dāng)泵房深度較大,其土建造價(jià)比矩形泵房經(jīng)濟(jì)。在布置水泵機(jī)組、管路及附屬設(shè)備時(shí),既要滿足操作、檢修及發(fā)展要求,又要盡量減小泵房面積。特別是泵房較深時(shí),縮小泵房面積,具有較大的經(jīng)濟(jì)意義。減小泵房面積的措施有:臥式水泵機(jī)組呈順倒轉(zhuǎn)雙行排列,進(jìn)出水管直進(jìn)直出布置;一臺(tái)水泵的進(jìn)出水管加套管穿越另一臺(tái)水泵的基礎(chǔ);大中型泵房水泵壓水管上的單向閥和轉(zhuǎn)換閥布置在泵房外的閥門井內(nèi),這樣既可減小泵房面積,又可避免由于水錘使管道破裂而淹沒泵房的危險(xiǎn);充分利用空間,將真空泵、配電設(shè)備、檢修平臺(tái)等設(shè)在不同高度的平臺(tái)上,以縮小泵房面積。

3 結(jié)語

市政工程中岸邊式給水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合工程具體情況,了解工藝要求、施工技術(shù),綜合考慮設(shè)計(jì)選用參數(shù),把精心設(shè)計(jì)落到實(shí)處,應(yīng)了解、準(zhǔn)備,克服單純?cè)O(shè)計(jì)觀念,擴(kuò)展自己在施工方面的知識(shí),對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化確保精品工程的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 許學(xué)問,陳和春,杜蘭.岸邊式溢洪道引渠導(dǎo)墻形態(tài)設(shè)計(jì)研究[J].人民長(zhǎng)江,2010(6):8～10.