【文章內(nèi)容簡介】 寶山鋼鐵廠的寶山湖水庫、上海長江引水工程的陳行水庫等，都是采用這種型式取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 關(guān)于大型取水構(gòu)筑物進行水工模型試驗的規(guī)定。據(jù)調(diào)查，電力系統(tǒng)進行水工模型試驗的項目較多。如瀘州電廠長江取水，取水量為7000m3/h，因水文條件復雜，通過模型試驗確定取水口位置及取水型式；宜賓福溪電廠南渡河取水，%，亦通過模型試驗確定取水口位置及型式。國家現(xiàn)行標準《火力發(fā)電廠設計技術(shù)規(guī)程》DL5000。通過水工模型試驗達到如下目的：1 研究河流在自然情況下或在取水構(gòu)筑物作用下的水流形態(tài)及河床變化；擬建取水構(gòu)筑物對河道是否會產(chǎn)生影響及采取相應的有效措施；2 為保證取水口門前有較好的流速流態(tài)，訊期能取到含沙量較少的水，冬季能促使冰水分層，須通過水工模型試驗提出河段整治措施；3 研究取水口門前泥沙沖淤變化規(guī)律，提出減淤措施及取水形式；4 當大型取水構(gòu)筑物的取水量占河道最枯流量的比例較大時，通過試驗，提出取水量與枯水量的合理比例關(guān)系。 關(guān)于取水構(gòu)筑物型式選擇的原則規(guī)定。1 河道主流近岸，河床穩(wěn)定，泥沙、漂浮物、冰凌較嚴重的河段常采用岸邊式取水構(gòu)筑物，具有管理操作方便，取水安全可靠，對河流水力條件影響少等優(yōu)點；2 主流遠離取水河岸，但河床穩(wěn)定、河岸平坦、岸邊水深不能滿足取水要求或岸邊水質(zhì)較差時，可采用取水頭部伸入河中的河床式取水構(gòu)筑物；3 中南、西南地區(qū)水位變幅大，為了確保枯、洪水期安全取水并取得較好的水質(zhì)，常采用豎井式泵房；電力工程系統(tǒng)也有采用能避免大量水下工程量的岸邊縱向低流槽式取水口；4 西北地區(qū)常采用斗槽式取水構(gòu)筑物，以克服泥沙和潛冰對取水的威脅；5 水利系統(tǒng)在山區(qū)淺水河床上采用眾多的低壩式或底欄柵式取水構(gòu)筑物；6 中南、西南地區(qū)采用了能適應水位漲落、基建投資省的活動式取水構(gòu)筑物。 關(guān)于取水構(gòu)筑物不應影響河床穩(wěn)定性的規(guī)定。取水構(gòu)筑物在河床上的布置及其形狀，若選擇不當，會破壞河床的穩(wěn)定性和影響取水安全。據(jù)調(diào)查，上海某廠在某支流上建造一座分建式取水構(gòu)筑物，其岸邊式進水間稍微突入河槽，壓縮了水流斷面，流速增大，造成對面河岸的沖刷，后不得不增做護岸措施。福建省某市取水構(gòu)筑物，采用自流管引水，自流管伸入河道約80m，當時為了方便清理，在管道上設置了幾座高出水面的檢查井。建成后，產(chǎn)生丁壩作用，影響主流，洪水后在自流管下游形成大片沙灘，使取水頭部有遭遇淤積的危險。上述問題應引起設計部門的注意與重視。必要時，應通過水工模型試驗驗證。 國家現(xiàn)行標準《城市防洪工程設計規(guī)范》CJJ50和《防洪標準》GB50201都明確規(guī)定，堤防工程采用“設計標準”一個級別；但水庫大壩和取水構(gòu)筑物采用設計和校核兩級標準。對城市堤防工程的設計洪水標準不得低于江河流域堤防的防洪標準；江河取水構(gòu)筑物的防洪標準不應低于城市的防洪標準的規(guī)定，旨在強調(diào)取水構(gòu)筑物在確保城市安全供水的重要性。設計枯水位是固定式取水構(gòu)筑物的取水頭部及泵組安裝標高的決定因素。據(jù)調(diào)查及有關(guān)規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定(見表7)，除個別城市設計枯水位保證率為100%外，其余均在90%～99%范圍內(nèi)，與本規(guī)范規(guī)定的設計枯水位保證率是一致的。實踐證明，90%～99%范圍幅度較大的設計枯水位保證率，對各地水源、各種不同工程的建設是恰當?shù)?。至于設計枯水位保證率的上限99%高于設計枯水流量保證率上限97%，主要考慮枯水量保證率僅影響取水水量的多少，而枯水位保證率則關(guān)系到水廠能否取到水，故其安全要求更高。表7 設計枯水位保證率調(diào)查表序號有關(guān)單位或標準名稱設計枯水位保證率備注1函調(diào)南京、湘潭、合肥、九江、長春各城市水源取水構(gòu)筑物90%～100%，大部分城市為95%～97%合肥、董鋪、巢湖取水為90%；南京城南、北河口取水為100%2《火力發(fā)電廠設計技術(shù)規(guī)程》(DL5000)按97%設計，按99%校核3《泵站設計規(guī)范》(GB/T50265)97%～99%最低日平均水位河流、湖泊、水庫取水時4《鐵路給水排水設計規(guī)范》(TB10010)90%～98% 規(guī)定取水構(gòu)筑物的設計規(guī)模應考慮發(fā)展需要。根據(jù)我國實踐經(jīng)驗，考慮到固定式取水構(gòu)筑物工程量大，水下施工復雜，擴建困難等因素，設計時，一般都結(jié)合發(fā)展需要統(tǒng)一考慮，如有些工程土建按遠期設計，設備分期安裝。 關(guān)于取水構(gòu)筑物各種保護措施的規(guī)定。據(jù)調(diào)查，漂浮物、泥沙、水凌、冰絮等是危害取水構(gòu)筑物安全運行的主要因素，設計必須慎重，并應條取相應措施。1 防沙、防漂浮物：應從取水河段的形態(tài)特征和岸形條件及其水流特殊性，選擇好取水構(gòu)筑物位置，重視人工構(gòu)筑物和天然障礙物對取水構(gòu)筑物的影響。很多實例，由于取水口的河床不穩(wěn)定，處于回水區(qū)，河道整治時未考慮已建取水口等原因，引起取水口堵塞，淤積以至改造，甚至報廢。取水頭部的位置及選型不當，也會引起頭部堵塞。大量泥沙及漂浮物從頭部進入引水管、進水間，必會引起管道和進水間內(nèi)淤積，給運行造成困難。引水管設計應滿足初期不淤流速要求，進水間內(nèi)要有除草、沖淤、吸沙等措施。2 洪水沖刷危及取水構(gòu)筑物的安全是設計必須重視的問題。如四川省81年7月曾發(fā)生特大洪水沖毀取水構(gòu)筑物、沖走取水頭、沖斷引水管等事故，應予避免。3 在海灣、湖泊、水庫取水時，要調(diào)查水生物生長規(guī)律，設計要有防治水生物滋生的措施。4 防冰凌、冰絮危害：北方寒冷地區(qū)河流冬季一般可分為三個階段：河流凍結(jié)期，封凍期和解凍期。河流凍結(jié)期，水內(nèi)冰、冰絮、冰凌會凝固在取水口攔污柵上，從而增加進水口的水頭損失，甚至會堵塞取水口，故需考慮防冰措施，如：取水口上游設置導凌設施、采用橡木格柵、用蒸汽或電熱進水格柵等。河流在封凍期能形成較厚的冰蓋層，由于溫度的變化，冰蓋膨脹所產(chǎn)生的巨大壓力，使取水構(gòu)筑物遭到破壞，如：某水庫取水塔因冰層擠壓而產(chǎn)生裂縫。為了預防冰蓋的破壞，可采用壓縮空氣鼓動法、高壓水破冰法等措施，或在構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)計算時考慮冰壓力的作用。根據(jù)有關(guān)設計院的經(jīng)驗，斗槽式取水構(gòu)筑物能減少泥沙及防止冰凌危害。如：建于黃河某工程的雙向斗槽式取水構(gòu)筑物，在冬季運行期間，水由斗槽下游閘孔進水，斗槽內(nèi)約99%面積被封凍，冰厚達40～50mm，河水在冰蓋下流入泵房進水間，槽內(nèi)無冰凌現(xiàn)象。 關(guān)于取水泵房進口地坪標高的確定。泵房建于堤內(nèi)，由于受河道堤岸的防護，取水泵房不受江河、湖泊高水位的影響，進口地坪高程可不按高水位設計，因此本規(guī)范中有關(guān)確定泵房地面層高程的幾條規(guī)定僅適用于修建在堤外的岸邊式取水泵房。泵房進口地坪設計標高在有關(guān)規(guī)程、規(guī)范中均有規(guī)定，現(xiàn)對比見表8：表8 泵房進口地坪設計提高對比表序號規(guī)程、規(guī)范名稱標 高泵房在渠道邊時泵房在江河邊時泵房在湖泊、水庫或海邊時1室外給水設計規(guī)范GBJ13，必要時應增設防止浪爬高的措施，并應設防止浪爬高的措施。2泵站設計規(guī)范GB/T50265３火力發(fā)電廠設計技術(shù)規(guī)程DL5000頻率為1%的洪水位或潮位加頻率為2%的浪高（注），并應有防止浪爬高的措施。４鐵路給水排水設計規(guī)范TB10010洪水頻率1/20～1/。大江河、湖泊和水庫的岸邊時，其室外設計地面高程應加波浪高。注：頻率為2%的浪高，可采用重現(xiàn)期為50年的波列累積頻率為1%。從上表可以看出，泵房進口地坪設計標高確定原則基本一致，室外給水設計規(guī)范分三種情況更為合理。 關(guān)于從江河取水的進水孔下緣距河床最小高度的規(guī)定。江河進水孔下緣離河床的距離取決于河床的淤積程度和河床質(zhì)的性質(zhì)。根據(jù)對中南、西南地區(qū)60余座固定式泵站取水頭部及全國100余個地面水取水構(gòu)筑物進行的調(diào)查，現(xiàn)有江河上取水構(gòu)筑物進水孔下緣距河床的高度，而水質(zhì)清、河床穩(wěn)定的淺水河床，當取水量較小時。當進水孔設于取水頭部頂面時，由于淤積會造成取水口全部堵死的危險，因此規(guī)定了較大的高程差。對于斜板式取水頭部，為使從斜板滑下的泥沙能隨水沖向下游，確保取水安全，不被泥沙淤積，要加大進水口距河床的高度。 關(guān)于從湖泊或水庫取水的進水孔下緣距河床最小高度的規(guī)定。據(jù)調(diào)查，某些湖泊水深較淺，但水質(zhì)較清，故湖底泥沙沉積較緩慢，對于小型取水構(gòu)筑物。 關(guān)于進水孔上緣最小淹沒深度的規(guī)定。進水口淹沒水深不足，會形成漩渦，帶進大量空氣和漂浮物，使取水量大大減少。根據(jù)調(diào)查已建取水頭部進水孔的淹沒水深，～。為了保證虹吸進水時虹吸不被破壞，但考慮到河流封凍后，水面不受各種因素的干擾，故條文中規(guī)定“虹吸進水時，當水體封凍時，”。水泵直接吸水的吸水喇叭口淹沒深度與虹吸進水要求相同。在確定通航區(qū)進水孔的最小淹沒深度時，應注意船舶通過時引起波浪的影響以及滿足船舶航行的要求。進水頭部的頂高，同時應滿足航運零水位時，船舶吃水深度以下最小富裕水深的要求，并征得航運部門的同意。 關(guān)于取水頭部及進水間分格的規(guī)定。據(jù)調(diào)查，為取水安全，取水頭部常設置二個。有些工程為減少水下工程量，將二個取水頭部合成一個，但分成二格。另外，相鄰頭部之間的間距位置不宜太近，特別在漂浮物多的河道，因相隔過近，將加劇水流的擾動及相互干擾，如有條件，應在高程上或伸入河床的距離上彼此錯開。某工學院為某廠取水頭部進行的水工模型試驗指出：“一般兩根管間距不小于頭部在水流方向最大尺寸的三倍”。由于各地河道水流特性的不同及挾帶漂浮物等情況的差異，頭部間距應根據(jù)具體情況確定。 關(guān)于柵條間凈距的規(guī)定。據(jù)調(diào)查，柵條凈距大都在40～100mm之間，個別最小為20mm（南京城北水廠1996年建成），最大為120mm（湘潭一水廠）。據(jù)水利系統(tǒng)排灌泵站調(diào)查數(shù)據(jù)，柵距一般在50～100mm。泵站設計規(guī)范（GB/T50265）對欄污柵柵條凈距規(guī)定：對于軸流泵，可取D0/20；對于混流泵和離心泵，可取D0/30，D0為水泵葉輪直徑。最小凈距不得小于50mm。根據(jù)上述情況，原規(guī)范制訂的柵條間凈距是合理的。據(jù)調(diào)查反映，手工清除岸邊格柵，在漂浮物多的季節(jié)，因清除不及時，柵前后水位差可達12m影響正常供水，故應采用機械清除措施，確保供水安全。 關(guān)于過柵流速的規(guī)定。過柵流速是確定取水頭部外形尺寸的主要設計參數(shù)。如流速過大，易帶入泥沙、雜草和冰凌；流速過小，會加大頭部尺寸，增加造價。因此過柵流速應根據(jù)條文規(guī)定的諸因素決定。如取水地點的水流速度大，漂浮物少，取水規(guī)模大，則過柵流速可取上限，反之，則取下限。據(jù)調(diào)查，淹沒式取水頭部進水孔的過柵流速（無冰絮）～ m/s，（九江河東水廠，取水規(guī)模只有188m3/h），（南京上元門水廠）。～（有冰絮），對于岸邊式取水構(gòu)筑物，格柵起吊、清渣都很方便，故過柵流速比河床式取水構(gòu)筑物的規(guī)定略高。 關(guān)于格網(wǎng)（柵）型式及過網(wǎng)流速的規(guī)定1 關(guān)于格網(wǎng)（柵）型式：根據(jù)國內(nèi)外生產(chǎn)的去除漂浮物的新型設備及供應情況，規(guī)定中除平板式格網(wǎng)、旋轉(zhuǎn)式格網(wǎng)外，增加了自動清污機。據(jù)調(diào)查，平板式格網(wǎng)因清洗勞動強度大，特別在較深的堅井泵房進水間，起吊清洗難度更大，因此在漂浮物較多的取水工程中采用日趨減少。板柜旋轉(zhuǎn)式濾網(wǎng)在電力系統(tǒng)使用較多，但存在維修工作量大，除漂浮物效率不 高等問題。雙面進水轉(zhuǎn)鼓濾網(wǎng)應用于大流量，維修工作，去除漂浮物效率高，在電力及核電系統(tǒng)的大型取水泵鉆已有應用。各種型式的自動清污機除用于污水系統(tǒng)外，也大量應用于給水取水工程中。如成都水司各水廠都改用了回轉(zhuǎn)式自動清污機，其中設計取水規(guī)模為180萬m3/d的水六廠共安裝10臺。由于清污機的柵條凈距根據(jù)用戶需要制造，小的可到幾個mm，可以滿足去除細小漂浮物的工藝要求?，F(xiàn)行國家標準《泵站設計規(guī)范》GB/T50265將耙斗（齒）式、抓斗式、回轉(zhuǎn)式等清污機已列入條文中。2 關(guān)于過網(wǎng)（柵）流速：根據(jù)電力系統(tǒng)經(jīng)驗，,。..17 關(guān)于進水管設計原則的規(guī)定。考慮到進水管部份位于水下，易受洪水沖刷及淤積，一旦發(fā)生事故，修復困難，時間也長，為確保供水安全，要求進水管設置不少于二條，當一條發(fā)生事故時，其余進水管仍能繼續(xù)運行，并滿足事故用水量要求。 關(guān)于進水管最小設計流速的規(guī)定。進水管的最小設計流速不應小于不淤流速。四川某電廠取水口原設有三條進水管，進水管被淤，而當二條進水管工作。因此，為保證取水安全，應特別注意進水管流速的控制。在確定進水管管徑及根數(shù)時，需考慮初期取水規(guī)模小的因素，采取措施，使管內(nèi)初期流速滿足不淤流速的要求。實踐證明，在原水濁度大、漂浮物多的河流取水，頭部被堵，進水管被淤，時有發(fā)生，設計應有防堵、清淤的措施。根據(jù)國內(nèi)實踐，虹吸管管材一般采用鋼管，以確保虹吸管的正常運行。，并將“但埋入地下的管段也可采用鑄鐵管”刪去。 根據(jù)國內(nèi)實踐經(jīng)驗，進水間平臺上一般設有閘閥的啟閉設備、格網(wǎng)的起吊設備、平板格網(wǎng)的清洗設施等。泥沙多的地區(qū)還設有沖動泥沙或吸泥裝置。 關(guān)于活動式取水構(gòu)筑物適用范圍的規(guī)定。當建造固定式取水構(gòu)筑物有困難時，可采用活動式取水構(gòu)筑物。在水流不穩(wěn)定，河勢復雜的河流上取水，修建固定式取水構(gòu)筑物往往需要進行耗資巨大的河道整治工程，對于中小型水廠常帶來困難，而活動式（特別是浮船）具有適應性強、靈活性大的特點，能適應水流的變化。此外，某些河流由于水深不足，若修建取水口會影響航運，或者當修建固定式取水口有大量水下工程量，施工困難，投資較高，而當?shù)赜质苁┕ぜ百Y金的限制時，可選用纜車或浮船取水。根據(jù)使用經(jīng)驗，活動式取水構(gòu)筑物存在著操作、管理麻煩及供水安全性差等缺點，特別在水流湍急、河水漲落速度大的河流上設置活動式取水構(gòu)筑物時，尤需慎重。故本條文強調(diào)了“，且水流不急”的限制條件，并規(guī)定“……要求施工周期短和建造固定式取水構(gòu)筑物有困難時，可考慮采用活動式取水構(gòu)筑物”。據(jù)調(diào)查，已建纜車取水規(guī)模有達10余萬m3/d，水位變幅為2030m的；已建單船取水能力最大達30萬m3/d，水位變幅為20～38m，連絡管直徑最大達1200mm。目前，浮船多用于湖泊、水庫取水，纜車多用于河流取水。由于活動式取水構(gòu)筑物本身特點，目前設計采用已日趨見少。 關(guān)于確定活動式取水構(gòu)筑物個數(shù)應考慮的因素。運行經(jīng)驗表明，決定活動式取水構(gòu)筑物個數(shù)的因素很多，如供水規(guī)模，供水要求，接頭形式，有無調(diào)節(jié)水池，船體需否進塢修理等，但