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投稿指南| 论文概述： |
| 根据对赣南多处河流取水设计和施工的经验，介绍了悬臂真空罐取水头部的构成，适用条件、工艺设计和特点等。在一定条件下，采用悬臂真空罐取水头部能够减少施工难度，缩短施工工期，降低工程造价。 |
| 论文正文： |
岸边式取水设施有固定式和移动式之分。永久性取水设施绝大多数为固定式。岸边固定取水构筑物一般有取水头部和泵房两个部分，其中又有分建式和合建式两种。岸边固定箱式取水头部一般有集水井--包括进水井和吸水井。水下部分的施工一般要采用围堰法或沉井法。围堰法操作较简单，沉井法施工技术要求较高，但都受河床地质条件的限制，施工费用较大，如勘探资料不准或施工方案不当，均可能使围堰失败或沉井报废，这两种情况在我们赣南城镇取水施工中都曾经发生过。因此，我们从70年代初开始，就试用一种不用围堰或沉井施工的悬臂式岸边取水头部，如江西第三糖厂取水技改(见图1)，设计取水规模5万m3/d。  图1 江西第三糖厂吸水管工艺剖面 1 悬臂真空罐取水头部的组成和适用条件 1.1 组成由悬臂管架支撑，钢筋砼悬臂管架，垂直吸水管及真空罐，水平吸水管等几部分组成。 1.2 适用条件和范围 (1)岸边河床较陡，水深大于1 m处靠岸边较近，一般不超过8 m。 (2)岸边标高适当，高出最枯水位3 m以上，高出常水位2 m以上。 (3)取水头部一般与泵房分建，也可合建，水泵直接从河中吸水，一般采用虹吸式。 (4)适宜于中小水厂的取水。 2 工艺设计要点 (1)这种取水头部采用半真空吊水原理，垂直吸水管最枯水位以上的高度加吸水管的水头损失，应小于真空罐及真空罐至水泵之间的吸水管满水时水泵启动形成的真空度(按P0V0=P1V1计算)。 (2)为形成尽可能大的吸水管内真空度，真空罐内体积加真空罐与水泵之间吸水管灌水的体积宜不小于垂直吸水管最枯水位以上体积的2倍。 (3)为使水平吸水管内空气排尽，水平吸水管应有一定坡度，建议采用2‰～３‰，连接真空罐处最高。 (4)为保持虹吸吸水管夹带空气的能力，吸水管的流速宜采用规范中的中等以上流速。 (5)悬臂管架顶面标高应在常水位以上2 m左右，以便于日常维护和管理，并减少淹没时间。 (6)如为河流取水，吸水喇叭口的垂直进水流速一般设计成小于河水水平流速。这样可大大减少水中杂物吸入喇叭口内。 (7)吸水系统总水头损失加上最枯水位与水泵轴的相对高差之和应小于水泵的吸程。 3 完善措施和注意事项 (1)取水点岸边整治。如为河岸，上、下游应尽可能整治顺直和加固，使取水河段水流顺直稳定，不产生回流。 (2)水流流态整治。若为河水，经河道管理部门同意，应将枯水期的河水导流至取水点岸边一侧(采用在河中筑块石拦水丁坝等措施)，以提高取水点河水流速，防止取水口处河中泥砂淤积，并增加取水点周围的水深。 (3)在垂直吸水管中段，常水位以上约50 cm的悬臂管架下设置钢栅走道，以便于日常对取水口的清理、巡视和检修。 (4)河岸整治及悬臂管架施工应抢在枯水期进行，以降低施工难度，缩短工期，节约造价。 (5)河中抛石筑导流丁坝应选在河中水深深度能够行船抛石操作，但又不宜在水流太深、太急时进行为好。 (6)为保证吸水管严密不漏气，吸水管管材宜选用钢管，采用电焊焊接或法兰连接。 (7)吸水管和真空罐应用钢卡牢固固定在钢筋砼管架上，以防洪水来时将吸水管浮起或移位而损坏。 4 悬臂真空罐取水头部的特点与常见的岸边固定箱式取水头部相比，本取水头部具有以下特点。 4.1 施工方便因悬臂管架高度选在常水位以上，只有伸入河中的悬臂施工模板支架需要涉水，在一般河床中，枯水期在河中打桩支撑容易解决，而泵房可选在岸上便于施工的位置。如12万m3/d 规模的赣州市第一水厂老系统采用悬臂管架取水，泵房离取水口超过100 m，江西第三糖厂取水泵房离岸边也有30多m。 4.2 工期短江西第三糖厂悬臂管架在赣江主要支流贡江岸边施工，土建工程(包括部分河岸整治)不到3 个月就完成了，而相似的赣州市第三水厂在赣江支流章江岸边施工围堰，且河水水深、水流流速均比贡江小的情况下，单围堰就花了3个多月；江西南康市第二水厂的围堰在章江的支流--章水河上修筑，2000年12月动工，至今尚未完工。 4.3 工程造价节省与箱式岸边取水头部相比，由于减少了围堰工程和水下土石方工程，一般投资较节省。如赣州市第三水厂单围堰、拆堰工程就需近30万元，而江西南康市第二水厂(规模10万m3/d) 取水头部围堰工程已投资11万元，未成功，现改变设计方案需增加基础处理费用10多万元。而江西第三糖厂取水悬臂管架整个土建，包括土石方工程花了不到18万元，只相当于上述2个水厂围堰工程平均造价的70%。 我们曾经对江西上犹县一个2万m3/d供水工程的取水头部(悬臂管架和泵房土建按4万m 3/d一次建成)工程作了一个常见的方形箱式岸边取水头部与悬臂管架真空罐取水头部的方案比较。 (1)采用悬臂管架真空罐取水头部方案：包括土石方、钢筋砼悬臂管架等全部土建费用只需8 .5万元。 (2)采用普通岸边箱式取水头部方案：由于开挖深度增加，又需要围堰，单钢筋砼吸水井包括土石方就需投资11.6万元；另尚需增加围堰及引水槽工程费6万元；泵房因增加埋深4.2 1 m又要增加泵房钢筋砼墙厚、土石方工程及抗浮处理等几项费用共26.12万元。以上三项合计43.72万元，比第一方案多出投资35.12万元。根据我们在赣南已实施的项目看，采用悬臂管架真空罐取水头部只需常规箱式岸边取水头部造价的1/2～1/3就够了。 4.4 对水位变化适应性强根据有关规定，一般岸边箱式取水头部进水孔上缘在最低水位以下不少于0.8 m，下缘距离河床底不少于0.5 m，加上进水孔的高度，枯水期应至少有水深1.5m以上才能满足要求。而我们的垂直向下吸水管的吸水喇叭口，由于设计进水流速较低，根据我们多处取水口的实施经验看，吸水喇叭口的下距河床底，上距水面的淹没深度有0.5 m就完全可保证正常取水，故最小水深有1 m即可。且因悬臂管架可深入河中，吸水喇叭口又可伸长缩短，因而更能适应河中或水库、湖泊中水位变化的要求。 4.5 运行操作方便可靠本取水头部一般采用虹吸式吸水管直接与水泵吸水口相连，水平管和真空罐一次灌满水排尽空气后，除了检修放空，不需重新灌水，也不要抽真空，可直接开机启动抽水，操作简单、快速而方便。因而真空罐代替了水上底阀，不存在底阀被泥砂、杂物卡住等事故而造成漏水、漏气等问题，运行十分可靠且减少了水头损失，节省了电能。 4.6 维护管理简单容易因设置了钢栅走道，人随时可下到吸水头部检查巡视、清除杂物，吸水喇叭口如有问题可拆下吊到管架平台上或运到车间进行检修。水平吸水管及真空罐均在常水位以上的管架上，没有水下维护、操作，故整个吸水系统监控和维修均十分容易。 ◇作者通讯处：341000 赣州市南外窑下村8号 赣州市给排水设计所 ○电话：(0797)8481203(O) |
介绍一种岸边式取水头部--悬臂真空罐取水头部
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