5 取水
5.1 水源選擇
5.2 地下水取水構(gòu)筑物
5.3 地表水取水構(gòu)筑物
5.1 水源選擇
5.1.1 水源選擇前的水資源勘察和論證應符合現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)給水排水技術規(guī)范》GB 50788的有關規(guī)定。
5.1.2 水源的選用應通過技術經(jīng)濟比較后綜合確定,并應滿足下列條件:
1 位于水體功能區(qū)劃所規(guī)定的取水地段;
2 不易受污染,便于建立水源保護區(qū);
3 選擇次序宜先當?shù)厮、后過境水,先自然河道、后需調(diào)節(jié)徑流的河道;
4 可取水量充沛可靠;
5 水質(zhì)符合國家有關現(xiàn)行標準;
6 與農(nóng)業(yè)、水利綜合利用;
7 取水、輸水、凈水設施安全經(jīng)濟和維護方便;
8 具有交通、運輸和施工條件。
5.1.3 供水水源采用地下水時,應有與設計階段相對應的水文地質(zhì)勘測報告,取水量應符合現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)給水排水技術規(guī)范》GB50788的有關規(guī)定。
5.1.4 供水水源采用地表水時的設計枯水流量年保證率和設計枯水位的保證率應符合現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)給水排水技術規(guī)范》GB50788的有關規(guī)定。
5.1.5 備用水源或應急水源的選擇與構(gòu)建應結(jié)合當?shù)厮Y源狀況、常用水源特點以及備用或應急水源的用途,經(jīng)技術經(jīng)濟比較后確定。
條文說明
5.1.1 現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)給水排水技術規(guī)范》GB50788規(guī)定:
城鎮(zhèn)給水水源的選擇應以水資源勘察評價報告為依據(jù),應確保取水量和水質(zhì)可靠,嚴禁盲目開發(fā)。
據(jù)調(diào)查,一些項目由于在確定水源前,對選擇的水源沒有進行詳細的調(diào)研、勘察和論證,以致造成工程失誤,有些工程在建成后發(fā)現(xiàn)水源水量不足或與農(nóng)業(yè)用水發(fā)生矛盾,不得不另選水源。有的工程采用興建水庫作為水源,而在設計前沒有對水庫匯水情況進行詳細勘察,造成水庫蓄水量不足。一些擬以地下水為水源的工程,由于沒有進行詳細的地下水資源勘察,取得必要水文資料,而盲目興建地下水取水構(gòu)筑物,以致取水量不足,甚至完全失敗。
因此在水源選擇前,必須進行水資源的勘察、論證。
5.1.2 全國大部分地表水及地下水都已劃定功能區(qū)劃及水質(zhì)目標,因而是水源選擇的主要依據(jù)。具體水源點選擇時不僅要符合功能區(qū)劃要求,而且要考慮到水源保護區(qū)的易于建立。
水源水量可靠和水質(zhì)符合要求是水源選擇的重要條件。考慮到水資源的不可替代和充分利用,飲用水、環(huán)境用水、中水回用以及各工業(yè)企業(yè)對用水水質(zhì)的要求都不相同,近年來有關國家部門對水源水質(zhì)的要求頒布了相應標準,因此將水源水質(zhì)的要求明確為符合有關國家現(xiàn)行標準的要求。采用地下水為生活飲用水水源時,水質(zhì)應符合現(xiàn)行國家標準《地下水質(zhì)量標準》GB/T14848的規(guī)定;采用地表水為生活飲用水水源時,水質(zhì)應符合現(xiàn)行國家標準《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB3838的規(guī)定。選用水源除考慮基建投資外,還應注意經(jīng)常運行費用的經(jīng)濟。當有幾個水源可供選擇時,應通過技術經(jīng)濟比較確定。
水是不可替代的資源,隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,用水量上升很快,不少地區(qū)和城市,特別是水資源缺乏的北方干旱地區(qū),生活用水與工業(yè)用水、工業(yè)與農(nóng)業(yè)用水的矛盾日趨突出,不少城市的地下水已過量開采,造成地面沉降,也有一些地區(qū)由于水源的污染,加劇了水資源緊缺的矛盾。由于水資源的缺乏或污染,出現(xiàn)了不少跨區(qū)域跨流域的引水、供水工程。因此對水資源的選用要統(tǒng)一規(guī)劃、合理分配、優(yōu)水優(yōu)用、綜合利用,科學確定城市供水水源的開發(fā)次序,宜先當?shù)厮、后過境水或調(diào)水,先自然河道、后需調(diào)節(jié)徑流的河道。此外,選擇水源時還需考慮施工和運輸交通等條件。
5.1.3 現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)給水排水技術規(guī)范》GB50788規(guī)定:
當水源為地下水時,取水量必須小于允許開采量。
鑒于國內(nèi)部分城市和地區(qū)盲目建井,長期過量開采地下水,造成區(qū)域地下水位下降或管井阻塞事故,甚至引起地面下沉、井群附近建筑物的開裂,因此地下水取水量必須限制在允許的開采量以內(nèi)。對地下水已經(jīng)嚴重超采的城市,嚴禁新建取用地下水的設施。在確定地下水允許開采量時,應有確切的水文地質(zhì)資料,并對各種用途的水量進行合理分配,與有關部門協(xié)商并取得同意。在設計井群時,可根據(jù)具體情況,設立觀察孔,以便積累資料,長期觀察地下水的動態(tài)。
5.1.4 現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)給水排水技術規(guī)范》GB50788規(guī)定:
當水源為地表水時,設計枯水流量保證率和設計枯水位保證率不應低于90%。
大中城市的公共供水極為重要,供水一旦不足將成為嚴重的公共事件,影響社會穩(wěn)定,故大中城市的地表水水源設計枯水量保證率不宜低于95%。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,設計枯水位保證率宜取不低于90%的較大值。據(jù)調(diào)查及有關規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定(見表8),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)。
5.1.5 考慮到備用水源主要是應對極端氣候條件或因常用水源相對單一、安全性偏低所引起的取水不足問題,具有影響時間較長的特點,因此備用水源水質(zhì)標準不應低于常用水源,可取水量應滿足備用供水期間的水量需求,并可結(jié)合當?shù)氐叵、地表水源或行政區(qū)劃外的鄰近區(qū)域水源條件以及與城市給水系統(tǒng)的聯(lián)通條件等做綜合比較后確定。
應急水源主要是應對水源突發(fā)污染或水源設施事故的狀況,具有影響時間短的特點。因此在采取應急處理后可滿足要求的條件下,應急水源水質(zhì)標準可適度低于常用水源,可取水量應滿足供水期間的水量需求,并可結(jié)合當?shù)胤浅S盟椿蛐姓䥇^(qū)劃外的鄰近區(qū)域水源條件以及與城市給水系統(tǒng)的聯(lián)通條件做綜合比較后確定。
5.2 地下水取水構(gòu)筑物
5.2 地下水取水構(gòu)筑物
I 一般規(guī)定
5.2.1 地下水取水構(gòu)筑物的位置應根據(jù)水文地質(zhì)條件綜合選擇確定,并應滿足下列條件:
1 位于水質(zhì)好、不易受污染且可設立水源保護區(qū)的富水地段;
2 盡量靠近主要用水地區(qū)城市或居民區(qū)的上游地段;
3 施工、運行和維護方便;
4 盡量避開地震區(qū)、地質(zhì)災害區(qū)、礦產(chǎn)采空區(qū)和建筑物密集區(qū)。
5.2.2 地下水取水構(gòu)筑物形式的選擇應根據(jù)水文地質(zhì)條件,通過技術經(jīng)濟比較確定,并應滿足下列條件:
1 管井適用于含水層厚度大于4m,底板埋藏深度大于8m;
2 大口井適用于含水層厚度在5m左右,底板埋藏深度小于15m;
3 滲渠僅適用于含水層厚度小于5m,渠底埋藏深度小于6m;
4 泉室適用于有泉水露頭,流量穩(wěn)定,且覆蓋層厚度小于5m;
4 泉室適用于有泉水露頭,流量穩(wěn)定,且覆蓋層厚度小于5m;
5 復合井適用于地下水位較高、含水層厚度較大或含水層透水性較差的場合。
5.2.3 地下水取水構(gòu)筑物的設計應符合下列規(guī)定:
1 應有防止地面污水和非取水層水滲入的措施;
2 取水構(gòu)筑物周圍的水源保護區(qū)范圍內(nèi)應設置警示標志;
3 過濾器應有良好的進水條件,結(jié)構(gòu)堅固,抗腐蝕性強,不易堵塞;
4 大口井、滲渠和泉室應有通風設施。
Ⅱ 管井
5.2.4 從補給水源充足、透水性良好,且厚度在40m以上的中、粗砂及礫石含水層中取水。經(jīng)分段或分層抽水試驗并通過技術經(jīng)濟比較,可采用分段取水。
5.2.5 管井結(jié)構(gòu)和過濾器設計應符合現(xiàn)行國家標準《管井技術規(guī)范》GB50296的有關規(guī)定。
5.2.6 管井井口應加設套管,并填入優(yōu)質(zhì)黏土或水泥漿等不透水材料封閉。封閉厚度應根據(jù)當?shù)厮牡刭|(zhì)條件確定,并應自地面算起向下不小于5m。當井上直接有建筑物時,應自基礎底起算。
5.2.7 采用管井取水時應設至少1口備用井,備用井的數(shù)量宜按10%~20%的設計水量所需井數(shù)確定。
Ⅲ 大口井
5.2.8 大口井的深度不宜大于15m。大口井的直徑應根據(jù)設計水量、抽水設備布置和便于施工等因素確定,但不宜大于10m。
5.2.9 大口井應根據(jù)當?shù)厮牡刭|(zhì)條件,確定采用井底進水、井底井壁同時進水或井壁加輻射管等進水方式。
5.2.10 大口井井底反濾層宜成凹弧形。反濾層可設3層~4層,每層厚度宜為200mm~300mm。與含水層相鄰一層的反濾層濾料粒徑可按下式計算:
5.2.11 大口井井壁進水孔的反濾層可分兩層填充,濾料粒徑的計算應符合本標準第5.2.10條的規(guī)定。
5.2.12 無砂混凝土大口井適用于中、粗砂及礫石含水層時,井壁的透水性能、阻砂能力和制作要求等,應通過試驗或參照相似條件下的經(jīng)驗確定。
5.2.13 大口井應采取下列防止污染水質(zhì)的措施:
1 人孔應采用密封的蓋板,蓋板頂高出地面不得小于0.5m;
2井口周圍應設不透水的散水坡,寬度宜為1.5m;在滲透土壤中散水坡下應填厚度不小于1.5m的黏土層,或采用其他等效的防滲措施。
1 人孔應采用密封的蓋板,蓋板頂高出地面不得小于0.5m;
2井口周圍應設不透水的散水坡,寬度宜為1.5m;在滲透土壤中散水坡下應填厚度不小于1.5m的黏土層,或采用其他等效的防滲措施。
Ⅳ 滲渠
5.2.14 滲渠的規(guī)模和布置應保證在檢修時仍能滿足取水要求。
5.2.15 滲渠中管渠的斷面尺寸應按下列規(guī)定計算確定:
1 水流速度宜為0.5m/s~0.8m/s;
2 充滿度宜為0.4~0.8;
3 內(nèi)徑或短邊長度不應小于600mm;
4 管底最小坡度不應小于0.2%。
5.2.16 水流通過滲渠孔眼的流速不應大于0.01m/s。
5.2.17 滲渠外側(cè)應做反濾層,層數(shù)、厚度和濾料粒徑的計算應符合本標準第5.2.10條的規(guī)定,但最內(nèi)層濾料的粒徑應略大于進水孔孔徑。
5.2.18 集取河道表流滲透水的滲渠阻塞系數(shù)應根據(jù)進水水質(zhì)并結(jié)合使用年限等因素選用。
5.2.19 位于河床及河漫灘的滲渠,反濾層上部應根據(jù)河道沖刷情況設置防護措施。
5.2.20 滲渠的端部、轉(zhuǎn)角和斷面變換處應設置檢查井。直線部分的檢查井間距,應視滲渠的長度和斷面尺寸確定,宜采用50m。
5.2.21 檢查井宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),寬度宜為1m~2m,井底宜設0.5m~1.0m深的沉沙坑。
5.2.22 地面式檢查井應安裝封閉式井蓋,井頂應高出地面0.5m,并應有防沖設施。
5.2.23 滲渠出水量較大時,集水井宜分成兩格,進水管入口處應設閘門。
5.2.24 集水井宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),容積可按不小于滲渠30min出水量計算,并可按最大一臺水泵5min抽水量校核。
V 復合井
5.2.25 復合井底部過濾器直徑宜為200mm~300mm。
5.2.26 當含水層較厚時,宜采用非完整過濾器,且過濾器有效長度應比管井稍長,過濾器長度與含水層厚度的比值應小于0.75。
5.2.27 復合井上部大口井部分可按本標準第5.2.8條~第5.2.13條確定,下部管井部分的結(jié)構(gòu)、過濾器的設計應符合現(xiàn)行國家標準《管井技術規(guī)范》GB50296的有關規(guī)定。
條文說明
條文說明
I 一般規(guī)定
5.2.1 由于地下水水質(zhì)較好,且取用方便,因此不少城市取用地下水作為水源,尤其宜作為生活飲用水水源。但長期以來,許多地區(qū)盲目擴大地下水開采規(guī)模,致使地下水水位持續(xù)下降,含水層貯水量逐漸枯竭,并引起水質(zhì)惡化、硬度提高、海水入侵、水量不足、地面沉降,以及取水構(gòu)筑物阻塞等情況時有發(fā)生,部分城市水源位于城市下游,水質(zhì)受到污染。因此本條規(guī)定了選擇地下水取水構(gòu)筑物位置的必要條件,著重做了取水構(gòu)筑物位置應“不易受污染”、在“城市或居民區(qū)的上游”的規(guī)定。此外,為了確保水源地運行后不發(fā)生安全問題,還要避開對取水構(gòu)筑物有破壞性的強震區(qū)、洪水淹沒區(qū)、礦產(chǎn)資源采空區(qū)和易發(fā)生地質(zhì)災害(包括滑坡、泥石流和坍陷)及建筑物密集地區(qū)。近年來這方面問題較多,同時也為了防止地下水過量開采,影響取水構(gòu)筑物和水源地的壽命,不引起區(qū)域漏斗和地質(zhì)災害。因此條文規(guī)定了相關內(nèi)容。
5.2.2 地下水取水構(gòu)筑物的形式主要有管井、大口井、滲渠、復合井和泉室等。正確選擇取水構(gòu)筑物的形式,對于確保取水量、水質(zhì)和降低工程造價影響很大。
取水構(gòu)筑物的形式除與含水層的巖性構(gòu)造、厚度、埋深及其變化幅度等有關外,還與設備材料供應情況、施工條件和工期等因素有關,故應通過技術經(jīng)濟比較確定。但首先要考慮的是含水層厚度和埋藏條件,為此,本條規(guī)定了各種取水構(gòu)筑物的適用條件。
管井是廣泛應用的一種取水方式。由于我國地域廣闊,不僅江河地區(qū)廣泛分布砂、卵石含水層,而且在平原、山地和西部廣大地區(qū)分布有裂隙、巖溶含水層和深層地下水。管井不但可從埋藏上千米的含水層中取水,也可在埋藏很淺的含水層中取水。例如,吉林新中國糖廠和樺甸熱電廠的傍河水源,其含水層厚度僅為3m~4m,埋藏深度也僅為6m~8m,而單井出水量達到100m/d左右,類似工程實例很多。故本次對管井適用條件做了修改。將原來的“管井適用于含水層厚度大于5m,其底板埋藏深度大于15m”修改成“管井適用于含水層厚度大于4m,其埋藏深度大于8m”。
工程實踐中,因為管井可以采用機械施工,施工進度快、造價低,因而在含水層厚度、滲透性相似條件下大多采用管井,而不采用大口井。但若含水層顆粒較粗又有充足河水補給時,仍可考慮采用大口井。當含水層厚度較小時,因不易設置反濾層,故宜采用井壁進水,但井壁進水常常受堵而降低出水量,當含水層厚度大時,不但可以井底進水,也可以井底、井壁同時進水,是大口井的最好選擇方式。
滲渠取水因施工困難,并且出水量易逐年減少,只有在其他取水形式無條件采用時方才采用。因此本條對滲渠取水的含水層厚度、埋深做了相應規(guī)定。
復合井是由非完整式大口井和井底以下設置一根至數(shù)根管井過濾器所組成的地下水取水構(gòu)筑物。通常適用于地下水位較高、含水層厚度較大或含水層透水性較差的場合。由于地下水的過量開采,人工抽降取代了自然排泄,致使泉水流量大幅度減少,甚至干涸廢棄。因此本標準對泉室只做了適用條件的規(guī)定,而不另列具體條文。
5.2.3 地下水取水構(gòu)筑物一般建在市區(qū)附近、農(nóng)田中或江河旁,這些地區(qū)容易受到城市、農(nóng)業(yè)和河流污染的影響。因此必須防止地面污水不經(jīng)地層過濾直接流入井中。另外,在多層含水層取水時,有可能出現(xiàn)上層地下水受到地面水的污染或者某層含水層所含有害物質(zhì)超過允許標準而影響相鄰含水層等情況。例如,在黑龍江省某地,有兩層含水層,上層水含鐵量高達15mg/L~20mg/L,而下層含水層含鐵量只有5mg/L~7mg/L,且水量充沛,因此封閉上層含水層,取用下層含水層,取得了經(jīng)濟合理的效果。為合理利用地下水資源,提高供水水質(zhì),條文規(guī)定了應有防止地面污水和非取水層水滲入的措施。
為保護地下水開采范圍內(nèi)不受污染,規(guī)定在取水構(gòu)筑物的周圍應設置水源保護區(qū),在保護區(qū)內(nèi)禁止建設各種對地下水有污染的設施。
過濾器是管井取水的核心部分。根據(jù)各地調(diào)查資料,由于過濾器的結(jié)構(gòu)不適當,強度不夠,耐腐蝕性能差等,使用壽命多數(shù)在5年~7年。黑龍江省某市采用鋼筋骨架濾水管,因強度不夠而壓壞;有的城市地下水中含鐵,腐蝕嚴重,管井使用年限只有2年~3年;而在同一個地區(qū),采用混合填礫無纏絲濾水管,管井使用壽命增長。因此按照水文地質(zhì)條件,正確選用過濾器的材質(zhì)和形式是管井取水成敗的關鍵。
需進入檢修的取水構(gòu)筑物,都應考慮人身安全和必需的衛(wèi)生條件。某市曾發(fā)生大口井內(nèi)由火災引起的人身事故,其他地方也曾發(fā)生大口井內(nèi)使人發(fā)生窒息的事故。由于地質(zhì)條件復雜,地層中微量有害氣體長期聚集,如不及時排除,必將造成危害。據(jù)此本條規(guī)定了大口井、滲渠和泉室應有通氣設施。
Ⅱ 管井
5.2.6 為防止地面污水直接流入管井,各地采用不同的不透水性材料對井口進行封閉。調(diào)查表明,最常用的封閉材料有水泥和黏土。封閉深度與管井所在地層的巖性和土質(zhì)有關,絕大多數(shù)在5m以上。
5.2.7 據(jù)調(diào)查,各地對管井水源備用井的數(shù)量意見較多,普遍認為10%備用率的數(shù)值偏低,認為井泵檢修和事故較頻繁,每次檢修時間較長,10%的備用率顯得不足。因此本條對備用井的數(shù)量規(guī)定為10%~20%,并提出不少于1口井的規(guī)定。
Ⅲ 大口井
5.2.8 經(jīng)調(diào)查,近年來由于鑿井技術的發(fā)展和大口井過深造成施工困難等因素,設計和建造的大口井井深均不大于15m,使用普遍良好。據(jù)此規(guī)定大口井井深“不宜大于15m”。
根據(jù)國內(nèi)實踐經(jīng)驗,大口井直徑為5m~8m時,在技術經(jīng)濟方面較為適宜,并能滿足施工要求。據(jù)此規(guī)定了大口井井徑不宜大于10m。
5.2.9 據(jù)調(diào)查,遼寧、山東、黑龍江等地多采用井底進水的非完整井,運轉(zhuǎn)多年,效果良好。鐵道部某設計院曾對東北、華北鐵路系統(tǒng)的63個大口井進行調(diào)查,其中60口為井底進水。
另據(jù)調(diào)查,一些地區(qū)井壁進水的大口井堵塞嚴重。例如,甘肅某水源的大口井只有井壁進水,投產(chǎn)2年后,80%的進水孔已被堵塞。遼寧某水源的大口井只有井壁進水,也堵塞嚴重。而同地另一水源的大口井采用井底進水,經(jīng)多年運轉(zhuǎn),效果良好。河南某水源的大口井均為井底井壁同時進水的非完整井,井壁進水孔已有70%被堵塞,其余30%進水孔進水也不均勻,水量不大,主要靠井底進水。
上述運行經(jīng)驗表明,有條件時大口井宜采用井底進水。
5.2.10 根據(jù)給水工程實踐情況,將濾料粒徑計算公式定為d/di=6~8。
根據(jù)東北、西北等地區(qū)使用大口井的經(jīng)驗,井底反濾層一般設3層~4層(大多數(shù)為3層),兩相鄰反濾層濾料粒徑比一般為2層~4,每層厚度一般為200mm~300mm,并做成凹弧形。
某市自來水公司起初對井底反濾層未做成凹弧形,平行鋪設了2層,第一層粒徑為20mm~40mm,厚度為200mm;第二層粒徑為50mm~100mm,厚度為300mm,運行后若干井發(fā)生翻砂事故。后改為3層濾料組成的凹弧形反濾層,刃腳處厚度為1000mm,井中心處厚度為700mm,運行效果良好。執(zhí)行本條時應認真研究當?shù)氐乃牡刭|(zhì)資料,確定井底反濾層的做法。
5.2.11 經(jīng)調(diào)查,大口井井壁進水孔的反濾層多數(shù)采用2層,總厚度與井壁厚度相適應。故規(guī)定大口井井壁進水孔反濾層可分兩層填充。
5.2.12 西北鐵道部門采用無砂混凝土井筒以改善井壁進水,取得了一定經(jīng)驗,并在陜西、甘肅等地區(qū)使用。運行經(jīng)驗表明,無砂混凝土大口井井筒雖有堵塞,但比鋼筋混凝土大口井井壁進水孔的濾水性能好些。西北各地區(qū)采用無砂混凝土大口井大多建在中砂、粗砂、礫石、卵石含水層中,尚無修建于粉砂、細砂含水層中的生產(chǎn)實例。
根據(jù)調(diào)查,近年來無砂混凝土大口井使用較少,因此執(zhí)行本條時,應認真研究當?shù)厮牡刭|(zhì)資料,通過技術經(jīng)濟比較確定。
5.2.13 鑒于大口井一般設在覆蓋層較薄、透水性能較好的地段,為了防止雨水和地面污水的直接污染,特制定本條。
IⅣ 滲渠
5.2.14 經(jīng)多年運行實踐,滲渠取水的使用壽命較短,并且出水量逐年明顯減少。其主要原因是由于水文地質(zhì)條件限制和滲渠位置布置不適當所致。正常運行的滲渠,每隔7年~10年也應進行翻修或擴建,鑒于滲渠翻修或擴建工期長和施工困難,在設計滲渠時,應有足夠的備用水量,以備在檢修或擴建時確保安全供水。
5.2.15 管渠內(nèi)水的流速應按不淤流速進行設計,最好控制在0.60m/s~0.8m/s,最低不得小于0.5m/s,否則會產(chǎn)生淤積現(xiàn)象。
由于滲渠擔負著集水和輸水的作用,原規(guī)范規(guī)定的滲渠充滿度為0.5偏低,必要時充滿度可提高到0.8。
管渠內(nèi)水深應按非滿流進行計算,其主要原因在于控制水在地層和反濾層中的流速,延緩滲渠堵塞時間,保證滲渠出水水質(zhì),增長滲渠使用壽命。
黑龍江某廠的滲渠管徑為600mm,因檢查井井蓋被沖走,涌進地表水和泥沙,淤塞嚴重,需進入清理,才能恢復使用。吉林某廠滲渠管徑為700mm,由于渠內(nèi)厭氧菌及藻類作用,影響了水質(zhì),也需進人予以清理。根據(jù)對東北和西北地區(qū)16條滲渠的調(diào)查,管徑均在600mm以上,最大為1000mm。因此本條制定了“內(nèi)徑或短邊長度不應小于600mm”的規(guī)定。
在設計滲渠時,應根據(jù)水文地質(zhì)條件考慮清理滲渠的可能性。
5.2.16 滲渠孔眼水流流速與水流在地層和反濾層的流速有直接關系。在設計滲渠時,應嚴格控制水流在地層和反濾層的流速,這樣可以延緩滲渠的堵塞時間,增加滲渠的使用年限。因為滲渠進水斷面的孔隙率是固定的,只要控制滲渠的孔眼水流流速,也就控制了水流在地層和反濾層中的流速。經(jīng)調(diào)查,絕大部分運轉(zhuǎn)正常的滲渠孔眼水流流速均遠小于0.01m/s。因此本條制定了“滲渠孔眼的流速不應大于0.01m/s”的規(guī)定。
5.2.17 反濾層是滲渠取水的重要組成部分。反濾層設計是否合理直接影響滲渠的水質(zhì)、水量和使用壽命。
據(jù)對東北、西北等地區(qū)14條滲渠反濾層的調(diào)查,其中5條做4層反濾層,9條做3層反濾層。每層反濾層的厚度大多數(shù)為200mm~300mm,只有少數(shù)厚度為400mm~500mm。
東北某滲渠采用四層反濾層,每層厚度為400mm,總厚度1600mm。同一水源的另一滲渠采用3層反濾層,總厚度為900mm。兩者厚度雖差約1倍,而效果卻相同。
5.2.18 對于集取河道表流滲透水的滲渠,地表水是經(jīng)原河沙回填層和人工反濾層垂直滲入滲渠中。河道表流水的懸浮物,大部分截留在原河沙回填層中,細小顆粒通過人工反濾層而進入滲渠,水中懸浮物含量越高,滲渠堵塞越快,因此集取河道表流水的滲渠適用于常年水質(zhì)較清的河道。為保證滲渠的使用年限,減緩滲渠的淤塞程度,在設計滲渠時,應根據(jù)河水水質(zhì)和滲渠使用年限,選用適當?shù)淖枞禂?shù)。
5.2.19 河床及河漫灘的滲渠多布置在河道水流湍急的平直河段,每遇洪水,水流速度急劇增加,有可能沖毀滲渠人工反濾層。例如,吉林某市設在河床及河漫灘的滲渠因設計時未考慮防沖刷措施,洪水期將滲渠人工反濾層沖毀,致使?jié)B渠報廢和重新翻修。為使?jié)B渠在洪水期安全工作,需根據(jù)所在河道的洪水情況,設置必要的防沖刷措施。
5.2.20 為了滲渠的清砂和檢修的需要,滲渠上應設檢查井。根據(jù)各地經(jīng)驗,檢查井間距可采用50m~100m,當管徑較小時宜采用低值。
5.2.21 為了便于維護管理,規(guī)定檢查井的寬度(直徑)一般為1m~2m,并設井底沉沙坑。
5.2.22 為防止污染取水水質(zhì),規(guī)定地面式檢查井應安裝封閉式井蓋,井頂應高出地面0.5m。滲渠的平面布置形式一般有三種情況:平行河流、垂直河流及平行與垂直河流相組合,滲渠的位置應盡量靠近主河道和水位變化較小且有一定沖刷的直岸或凹岸。
因此滲渠有被沖刷的危險,故本條規(guī)定應有防沖刷的措施。
5.2.23 滲渠出水量較大時,其集水井一般分成兩格,接進水管的一格可作沉沙室,另一格為吸水室。進水管入口處設閘門以利于檢修。
V 復合井
5.2.25 復合井的結(jié)構(gòu)應根據(jù)具體的水文地質(zhì)條件確定,增加復合井的過濾器直徑,可加大管井部分的出水量,但管井部分的水量增加則對大口井井底進水量的干擾程度也將增加,故為了減少干擾,管井的井徑不宜大于300mm。
5.2.26 復合井中管井與大口井在取水的過程中是相互干擾的,在此情況下過濾器下端過濾強度較大,為減少干擾,復合井內(nèi)管井的過濾器比單獨設置管井的過濾器要稍長一些,一般增長20%,同時靠大口井底下5m范圍內(nèi)的過濾器不宜考慮進水。
5.2.27 復合井中大口井的設計與單獨設置大口井相同。復合井的施工可以參照大口井進行施工。
其下部管井的設計應符合現(xiàn)行國家標準《管井技術規(guī)范》GB50296的有關規(guī)定。復合井的施工可以參照管井進行施工。
5.3 地表水取水構(gòu)筑物
5.3 地表水取水構(gòu)筑物
5.3.1 地表水取水構(gòu)筑物位置的選擇應通過技術經(jīng)濟比較綜合確定,并應滿足下列條件:
1 位于水質(zhì)較好的地帶;
2 靠近主流,有足夠的水深,有穩(wěn)定的河床及邊岸,有良好的工程地質(zhì)條件;
3 盡可能不受泥沙、漂浮物、冰凌、冰絮等影響;
4 不妨礙航運和排洪,并應符合河道、湖泊、水庫整治規(guī)劃的要求;
5 盡量不受河流上的橋梁、碼頭、丁壩、攔河壩等人工構(gòu)筑物或天然障礙的影響;
6 靠近主要用水地區(qū);
7 供生活飲用水的地表水取水構(gòu)筑物的位置,位于城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)上游的清潔河段,且大于工程環(huán)評報告規(guī)定的與上下游排污口的最小距離。
5.3.2 在沿海地區(qū)的內(nèi)河水系取水,應避免咸潮影響。當在咸潮河段取水時,應根據(jù)咸潮特點對采用避咸蓄淡水庫取水或在咸潮影響范圍以外的上游河段取水,經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定,并應符合下列規(guī)定:
1 避咸蓄淡水庫的有效調(diào)節(jié)容積,可根據(jù)歷年咸潮入侵數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析所得出的原水氯化物平均濃度超過250mg/L時的連續(xù)不可取水天數(shù),并應考慮連續(xù)不可取水期間必需的原水供應量,計算得出;
2 避咸蓄淡水庫可利用現(xiàn)有河道容積蓄淡,也可利用沿河灘地筑堤修庫蓄淡等,并應根據(jù)當?shù)鼐唧w條件確定;
3 可能發(fā)生富營養(yǎng)問題的避咸蓄淡水庫,應采取增加水庫水流動性和控藻、除藻措施。
5.3.3 在含藻的湖泊、水庫或河流取水時,取水口位置的選擇應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《含藻水給水處理設計規(guī)范》CJJ32的有關規(guī)定;在高濁度水源取水時,取水口位置的選擇及避沙、避凌調(diào)蓄水池的設計應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《高濁度水給水設計規(guī)范》CJJ40的有關規(guī)定。
5.3.4 寒冷地區(qū)取水口應設在水內(nèi)冰較少和不易受冰塊撞擊的地方,不宜設在流冰容易堆積的淺灘、砂洲和橋孔的上游附近;嚴寒地區(qū)的取水口不應設在陡坡、流急、水深小的河段。
5.3.5 從江河取水的大型取水構(gòu)筑物,當河道及水文條件復雜,或取水量占河道的最枯流量比例較大時,應采用計算機仿真模擬、水工模型試驗或兩者相結(jié)合的方法,對取水構(gòu)筑物的設計做環(huán)境影響與設施安全可靠性的驗證與優(yōu)化。
5.3.6 取水構(gòu)筑物的形式應根據(jù)取水量和水質(zhì)要求,結(jié)合河床地形及地質(zhì)、河床沖淤、水深及水位變幅、泥沙及漂浮物、冰情和航運等因素以及施工條件,在保證安全可靠的前提下,通過技術經(jīng)濟比較確定。
5.3.7 江河、湖泊取水構(gòu)筑物的防洪標準不應低于城市防洪標準。水庫取水構(gòu)筑物的防洪標準應與水庫大壩等主要建筑物的防洪標準相同,并應采用設計和校核兩級標準。
5.3.8 固定式取水構(gòu)筑物設計時,應考慮發(fā)展的需要與銜接。
5.3.9 取水構(gòu)筑物應根據(jù)水源情況,采取相應保護措施防止下列情況發(fā)生:
1 漂浮物、泥沙、冰凌、冰絮和水生物的阻塞;
2 洪水沖刷、淤積、冰蓋層擠壓和雷擊的破壞;
2 洪水沖刷、淤積、冰蓋層擠壓和雷擊的破壞;
3 冰凌、木筏和船只的撞擊;
4 通航河道上水面浮油的進入。
5.3.10 在通航水域中,取水構(gòu)筑物應根據(jù)現(xiàn)行國家標準《內(nèi)河交通安全標志》GB13851的規(guī)定并結(jié)合航運管理部門的要求設置警示標志。
5.3.11 岸邊式取水泵房進口地坪的設計標高應符合下列規(guī)定:
1 當泵房在渠道邊時,應為設計最高水位加0.5m;
2 當泵房在江河邊時,應為設計最高水位加浪高再加0.5m,必要時尚應采取防止浪爬高的措施;
3 泵房在湖泊、水庫或海邊時,應為設計最高水位加浪高再加0.5m,并應采取防止浪爬高的措施。
5.3.12 位于江河上的取水構(gòu)筑物最底層進水孔下緣距河床的高度,應根據(jù)河流的水文和泥沙特性以及河床穩(wěn)定程度等因素確定,并應符合下列規(guī)定:
1 側(cè)面進水孔不得小于0.5m;當水深較淺、水質(zhì)較清、河床穩(wěn)定、取水量不大時,其高度可減至0.3m;
2 頂面進水孔不得小于1.0m;
3 在高濁度江河取水時,應在最底層進水孔以上不同水深處設置多個可交替使用的進水孔。
5.3.13 當湖泊或水庫的取水構(gòu)筑物所處位置水深大于10m時,宜采取分層取水方式。
5.3.14 位于湖泊或水庫的取水構(gòu)筑物最底層進水孔下緣距水體底部的高度,應根據(jù)水體底部泥沙沉積和變遷情況等因素確定,不宜小于1.0m;當水深較淺、水質(zhì)較清,且取水量不大時,可減至0.5m。
5.3.15 取水構(gòu)筑物淹沒進水孔上緣在設計最低水位下的深度,應根據(jù)水域的水文、冰情、氣象和漂浮物等因素通過水力計算確定,并應符合下列規(guī)定:
1 頂面進水時,不得小于0.5m;
2 側(cè)面進水時,不得小于0.3m;
2 側(cè)面進水時,不得小于0.3m;
3 湖泊、水庫取水或虹吸進水時,不宜小于1.0m;當水體封凍時,可減至0.5m;
4 水體封凍情況下,應從冰層下緣起算;
5 湖泊、水庫、海邊或大江河邊的取水構(gòu)筑物,應考慮風浪的影響。
5.3.16 取水構(gòu)筑物的取水頭部宜分設兩個或分成兩格。漂浮物多的河道,相鄰頭部在沿水流方向宜有較大間距。
5.3.17 取水構(gòu)筑物進水孔應設置格柵,柵條間凈距應根據(jù)取水量、冰絮和漂浮物等確定。小型取水構(gòu)筑物宜為30mm~50mm,大、中型取水構(gòu)筑物宜為80mm~120mm。當江河中冰絮或漂浮物較多時,柵條間凈距宜取大值。
5.3.18 進水孔的過柵流速,應根據(jù)水中漂浮物數(shù)量、有無冰絮、取水地點的水流速度、取水量、水環(huán)境生態(tài)保護要求以及檢查和清理格柵的方便等因素確定。計算進水孔的過柵流速時,格柵的阻塞面積應按25%確定,并應符合下列規(guī)定:
1 岸邊式取水構(gòu)筑物,有冰絮時宜為0.2m/s~0.6m/s,無冰絮時宜為0.4m/s~1.0m/s;
2 河床式取水構(gòu)筑物,有冰絮時宜為0.1m/s~0.3m/s,無冰絮時宜為0.2m/s~0.6m/s;
3 鄰近魚類產(chǎn)卵區(qū)域時,不應大于0.1m/s。
5.3.19 當需要清除通過格柵后水中的漂浮物時,在進水間內(nèi)可設置平板式格網(wǎng)、旋轉(zhuǎn)式格網(wǎng)或自動清污機。平板式格網(wǎng)的阻塞面積應按50%確定,通過流速不應大于0.5m/s;旋轉(zhuǎn)式格網(wǎng)或自動清污機的阻塞面積應按25%確定,通過流速不應大于1.0m/s。
5.3.20 進水自流管或虹吸管的數(shù)量及其管徑應根據(jù)最低水位,通過水力計算確定,其數(shù)量不宜少于兩條。當一條管道停止工作時,其余管道的通過流量應滿足事故用水要求。
5.3.21 進水自流管和虹吸管的設計流速,不宜小于0.6m/s。必要時,應有清除淤積物的措施。虹吸管宜采用鋼管。
5.3.22 取水構(gòu)筑物進水間平臺上應設便于操作的閘閥啟閉設備和格網(wǎng)起吊設備。必要時,應設清除泥沙的設施。
5.3.23 當水位變幅大,水位漲落速度小于2.0m/h,且水流不急、要求施工周期短和建造固定式取水構(gòu)筑物有困難時,可采用纜車或浮船等活動式取水構(gòu)筑物。
5.3.24 活動式取水構(gòu)筑物的個數(shù)應根據(jù)供水規(guī)模、聯(lián)絡管的接頭形式及有無安全貯水池等因素,綜合考慮確定。
5.3.25 活動式取水構(gòu)筑物的纜車或浮船應有足夠的穩(wěn)定性和剛度,機組、管道等的布置應考慮纜車或船體的平衡。機組基座的設計應考慮減少機組對纜車或船體的振動,每臺機組均宜設在同一基座上。
5.3.26 纜車式和浮船式取水構(gòu)筑物的設計應符合現(xiàn)行國家標準《泵站設計規(guī)范》GB50265的有關規(guī)定。
5.3.27 山區(qū)淺水河流的取水構(gòu)筑物可采用低壩式(活動壩或固定壩)或底欄柵式。低壩式取水構(gòu)筑物宜用于推移質(zhì)不多的山區(qū)淺水河流;底欄柵式取水構(gòu)筑物宜用于大顆粒推移質(zhì)較多的山區(qū)淺水河流。
5.3.28 低壩位置應選擇在穩(wěn)定河段上。壩的設置不應影響原河床的穩(wěn)定性。取水口宜布置在壩前河床凹岸處。
5.3.29 低壩的壩高應滿足取水深度的要求。壩的泄水寬度,應根據(jù)河道比降、洪水流量、河床地質(zhì)以及河道平面形態(tài)等因素,綜合考慮確定。沖沙閘的位置及過水能力應按將主槽穩(wěn)定在取水口前,并能沖走淤積泥沙的要求確定。
5.3.30 底欄柵的位置應選擇在河床穩(wěn)定、縱坡大、水流集中和山洪影響較小的河段。
5.3.31 底欄柵式取水構(gòu)筑物的欄柵宜采用活動分塊形式,間隙寬度應根據(jù)河流泥沙粒徑和數(shù)量、廊道排沙能力、取水水質(zhì)要求等因素確定。欄柵長度應按進水要求確定。底欄柵式取水構(gòu)筑物應有沉沙、沖沙以及必要的防冰絮堵塞設施。
條文說明
此外,還應注意河流上的人工構(gòu)筑物或天然障礙物對取水的影響,取水構(gòu)筑物布置需滿足以下要求:
(1)取水構(gòu)筑物宜設在橋前0.50km~1.00km或橋后1.00km以外的地方。
(2)取水構(gòu)筑物如與丁壩同岸時,則應設在丁壩上游,與壩前淺灘起點相距一定距離(岸邊式取水構(gòu)筑物不小于150m~200m,河床式取水構(gòu)筑物可以小些)。取水構(gòu)筑物也可設在丁壩的對岸,但不宜設在丁壩同一岸側(cè)的下游。
(3)取水構(gòu)筑物應離開碼頭一定距離,如必須設在碼頭附近時,最好伸入江心取水。此外,還應考慮航行安全,與碼頭的距離應征求航運部門的意見。
(4)攔河壩由于水流流速減緩,泥沙容易淤積,故取水構(gòu)筑物宜設在其影響范圍以外。
5.3.2 沿海地區(qū)的內(nèi)河水系水質(zhì),在豐水期由于上游來水量大,原水含鹽度較低,但在枯水期上游徑流量大減,引起河口外海水倒灌,使內(nèi)河水含鹽度增高,可能超過生活飲用水水質(zhì)標準。為此,可采用在河道、海灣地帶筑庫,利用豐水期和低潮位時蓄積淡水,以解決就近取水的問題。
避咸蓄淡水庫的容積不僅決定了工程投資,還關系到供水保證率和水庫富營養(yǎng)問題。過小了影響供水安全,過大了不僅增加工程投資,而且會引起水庫富營養(yǎng)而導致新的水質(zhì)問題。因此以生活飲用水衛(wèi)生標準對氯化物的限值為基準進行連續(xù)不可取水天數(shù)的分析,將使水庫容積確定的科學性更高,故做出了規(guī)定。避咸蓄淡水庫一般有兩種類型:一種是利用現(xiàn)有河道容積蓄水,即在河口或狹窄的海灣入口處設閘筑壩,以隔絕內(nèi)河徑流與海水的聯(lián)系,蓄積上游來的淡水徑流,達到區(qū)域內(nèi)用水量的年度或多年調(diào)節(jié)。近河口段已經(jīng)上溯的成水,由于其比重大于淡水而自然分層處于河道底部,待低潮位時通過壩體底部的泄水閘孔排出。這樣一方面上游徑流量不斷補充淡水,另一方面抓住時機向外排咸。浙江省大塘港水庫和香港的船灣淡水湖就是這種形式的實例。另一種是在河道沿岸有條件的灘地上筑堤,圍成封閉式水庫,當河道中原水含鹽度低時,及時將淡水提升入庫,蓄積起來,以備枯水期原水含鹽度不符合要求時使用。杭州的珊瑚沙水庫、上海寶山鋼鐵廠的寶山湖水庫、上海長江引水工程的陳行水庫和青草沙水庫等,都是采用這種形式取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
5.3.3 大部分湖泊、水庫或流動性低的河流會出現(xiàn)藻類,藻類爆發(fā)時會嚴重威脅供水安全,F(xiàn)行行業(yè)標準《含藻水給水處理設計規(guī)范》(CJJ32對含藻水取水口的選擇做了詳細規(guī)定。而在高濁度水源取水時,取水口位置的選擇面臨避沙問題,且在嚴寒地區(qū)還將面臨避凌問題,現(xiàn)行行業(yè)標準《高濁度水給水設計規(guī)范》CJJ40對此也做了詳細規(guī)定。
5.3.4 寒冷地區(qū)在選擇取水口位置時,必須了解河流的結(jié)冰情況和收集冰凌資料,如流冰期河流產(chǎn)生大量的岸底冰和水內(nèi)冰,經(jīng)常堵塞取水口,有的河流由于流速較大無法形成冰蓋而產(chǎn)生冰穴,而有的河流產(chǎn)生冰壩及冰塞。以上情況均威脅取水口的安全,所以取水口應設在水內(nèi)冰較少和不受冰塊撞擊的地點,在易于產(chǎn)生水內(nèi)冰的急流,冰穴冰洞河段及支流入?yún)R口的下游處均不宜設置取水口。取水口應盡量避免設在流冰易于堆積的淺灘、沙洲和橋孔的上游附近.一般布置在淺灘、沙洲上游150m,橋孔上游500m以外的地方。
嚴寒地區(qū)的取水口不應設在陡坡、流急、水深小的河段。一般要求河流速度不宜過大(2m/s~3m/s)、水深不宜過。0.5m~0.6m),否則在這種河段水內(nèi)冰不能浮起,結(jié)不成冰蓋,不封凍,河水中大量的冰花呈冰絮狀或冰球,威脅取水安全。
5.3.5 通過水工模型試驗可達到如下目的:
(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),汛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構(gòu)筑物形式。
(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系。
近年來隨著計算機仿真模擬技術的日益先進,在水工模型試驗之前先進行仿真模擬將有效提高工作效率,節(jié)約工程前期研究工作時間。一定條件下,可直接采用仿真模擬指導設計而省去水工模型試驗。
5.3.6 本條是關于取水構(gòu)筑物形式選擇的原則規(guī)定。
(1)河道主流近岸,河床穩(wěn)定且較陡,岸邊有足夠水深。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小等優(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,通過自流或虹吸管流至岸邊取水泵房或進水井。
(3)中南、西南地區(qū)水位變幅大,為了確?荨⒑樗诎踩∷⑷〉幂^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;在高濁度河流中取水,可根據(jù)沙峰特點,經(jīng)技術經(jīng)濟論證采用避沙蓄清水庫或采取其他避沙措施。
(5)水利系統(tǒng)在山區(qū)淺水河床上采用低壩式或底欄柵式取水構(gòu)筑物較多。
(6)中南、西南地區(qū)采用有能適應水位漲落、基建投資省的活動式取水構(gòu)筑物。
5.3.7 本條為強制性條文,必須嚴格執(zhí)行。現(xiàn)行國家標準《城市防洪工程設計規(guī)范》GB/T50805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。原規(guī)范中“其設計洪水重現(xiàn)期不得低于100年”與現(xiàn)行國家標準《泵站設計規(guī)范》GB50265中規(guī)定不一致,據(jù)了解,有些中小城市(鎮(zhèn))很難達到100年標準,故本次刪除了此條內(nèi)容.設計中設計洪水重現(xiàn)期可按現(xiàn)行國家標準《泵站設計規(guī)范》GB50265和《城市防洪工程設計規(guī)范》GB/T50805執(zhí)行。
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。
5.3.8 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。
5.3.9 據(jù)調(diào)查,漂浮物、泥沙、冰凌、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,并應采取相應措施。
(1)防沙、防漂浮物。
(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,需進行改造,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,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1981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)在通航水域上船只漏油時有發(fā)生,油一旦進入水廠將很難處理,嚴重影響出廠水的感官指標,故必須采取措施。對于水源存在油污染風險的水廠,應在取水口處儲備攔阻浮油的圍欄。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40mm~50mm,河水在冰蓋下流入泵房進水間,槽內(nèi)無冰凌現(xiàn)象。
5.3.10 通常在取水口上游1000m和下游100m的范圍內(nèi)應設置明顯的標志牌。有航運的河道上還應在取水口上裝設信號燈,移動式取水口應加設防護樁及信號燈或其他形式的明顯標志,以避免來往船只沖擊取水口的事故發(fā)生。
5.3.11 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,因此本標準中有關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規(guī)程、規(guī)范中均有規(guī)定,現(xiàn)對比見表9。
從表9中可以看出,泵房進口地坪設計標高確定原則基本一致,本標準分三種情況更為合理。
5.3.12 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,一般都大于0.5m,而水質(zhì)清、河床穩(wěn)定的淺水河床,當取水量較小時,其下緣的高度為0.3m。當進水孔設于取水頭部頂面時,由于淤積有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。
在高濁度江河取水時,為防止底部進水口淤積后無法正常取水,應采用設置多層進水窗口的方式。
5.3.13 湖泊、水庫水的水質(zhì)隨季節(jié)和水深有較大的變化。夏秋季表層水溫高,藻含量很高。湖泊、水庫底的水,含氧量不足,F(xiàn)e2+、Mn2+、硫化氫含量增加。汛期、洪水期或暴雨后,湖泊、水庫水的渾濁度常常增高,不同深度的渾濁度也不同。因此采用分層取水時,在不同季節(jié),可從不同水深取得較好水質(zhì)的原水。
5.3.14 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,取水口下緣距湖底的高度可從一般的1.0m減小至0.5m。
5.3.15 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,一般都在0.45m~3.2m,其中大部分在1.0m以上。為了避免湖泊、水庫取水時挾帶表層水中大量的藻、浮游生物和漂浮生物免受冰層妨礙取水,同時,為了保證虹吸進水時虹吸不被破壞,規(guī)定最小淹沒深度不宜小于1.0m,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“當水體封凍時,可減至0.5m”。
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。
5.3.16 據(jù)調(diào)查,為取水安全,取水頭部常設置2個。有些工程為減少水下工程量,將2個取水頭部合成1個,但分成2格。另外,相鄰頭部之間不宜太近,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:“一般兩根進水管間距宜不小于頭部在水流方向最大尺寸的3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。
5.3.17 據(jù)調(diào)查,柵條凈距大都在40mm~100mm,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50mm~100mm。
現(xiàn)行國家標準《泵站設計規(guī)范》GB50265-2010對攔污柵柵條凈距規(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)范制定的柵條間凈距是合理的。
據(jù)調(diào)查反映,手工清除的岸邊格柵,在漂浮物多的季節(jié),因清除不及時,柵前后水位差可達1m~2m,影響正常供水,故應采用機械清除措施,確保供水安全。
5.3.18 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)多數(shù)在0.2m/s~0.6m/s,最小為0.02m/s(九江河東水廠,取水規(guī)模只有188m³/h),最高為2.0m/s(南京上元門水廠)。東北地區(qū)淹沒式取水頭部的過柵流速多數(shù)在0.1m/s~0.3m/s(無冰絮),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。
考慮到水生態(tài)保護的需要,過柵流速過大可能導致魚卵或魚苗吸入,參照國際發(fā)達國家的經(jīng)驗,對鄰近魚類產(chǎn)卵區(qū)域提出了不宜大于0.1m/s的過柵流速要求。
5.3.19 本條是關于格網(wǎng)(柵)形式及過網(wǎng)流速的規(guī)定。
(1)關于格網(wǎng)(柵)形式。
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,特別在較深的豎井泵房進水間,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。
板框旋轉(zhuǎn)式濾網(wǎng)在電力系統(tǒng)使用較多,但存在維修工作量大,去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,維修工作少,去除漂浮物效率高,在電力及核電系統(tǒng)的大型取水泵站已有應用。
各種形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)模為每天180萬立方米的六水廠共安裝10臺。由于清污機的柵條凈距可根據(jù)用戶需要制造,小的可到幾個毫米,可以滿足去除細小漂浮物的工藝要求。
現(xiàn)行國家標準《泵站設計規(guī)范》GB50265將耙斗(齒)式、抓斗式、回轉(zhuǎn)式等清污機已列入條文中。
(2)關于過網(wǎng)(柵)流速。
根據(jù)電力系統(tǒng)經(jīng)驗,旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)標準設計采用過網(wǎng)流速為1.0m/s,自動清污機也都采用1.0m/s過柵流速,考慮平板格網(wǎng)清污困難,原定流速0.5m/s是合理的。
5.3.20 考慮到進水管部分位于水下,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,要求進水管設置不宜少于兩條,當一條發(fā)生事故時,其余進水管仍能繼續(xù)運行,并滿足事故用水量的要求。
5.3.21 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,同時運行時平均流速為0.37m/s,進水管被淤,而當兩條進水管工作,管內(nèi)流速上升至0.55m/s時則運轉(zhuǎn)正常。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。據(jù)調(diào)查進水管流速一般都大于0.6m/s,常采用1.0m/s~1.5m/s。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,防止漏氣,以確保虹吸管的正常運行。
5.3.22 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。
5.3.23 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。故本條強調(diào)了“水位漲落速度小于2.0m/h,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)模有達每天10余萬立方米,水位變幅為20m~30m的;已建單船取水能力最大達每天30萬立方米,水位變幅為20m~38m,聯(lián)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減少。
5.3.24 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、船體是否進塢修理等.但主要取決于供水規(guī)模、接頭形式及有無安全貯水池。根據(jù)國內(nèi)使用情況,過去常采用階梯式活動連接,在洪水期間接頭拆換頻繁,拆換時迫使取水中斷,一般設計成一座取水構(gòu)筑物再加調(diào)節(jié)水池。隨著活絡接頭的改進,搖臂式聯(lián)絡管、曲臂式聯(lián)絡管的采用,特別是浮船取水中鋼行架搖臂聯(lián)絡管實踐成功.使拆換接頭次數(shù)大為減少,甚至不需拆換,供水連續(xù)性較前有了大的改進,故有的浮船取水工程僅設置一條浮船。由于受到纜車牽引力、接頭形式、材料等因素的影響,因此活動式取水構(gòu)筑物的個數(shù)又受到供水規(guī)模的限制,本條文僅做原則性規(guī)定。設計時,應根據(jù)具體情況,在保證供水安全的前提下確定取水構(gòu)筑物的個數(shù)。
5.3.25 當泵車穩(wěn)定性和剛度不足時,會由于軌道不均勻沉降產(chǎn)生縱向彎曲,而使部分支點懸空,引起車架桿件內(nèi)力劇變而變形;車架承壓豎桿和空間剛度不夠而變形;平臺梁懸過長,結(jié)構(gòu)又按自由端處理,在動荷載作用下,使泵車平臺可能產(chǎn)生共振;機組布置不合理,車體施工質(zhì)量不好等原因引起振動。因此條文中強調(diào)了泵車結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛度的要求。車架的穩(wěn)定性和剛度除應通過泵車結(jié)構(gòu)各種受力狀態(tài)的計算以保證結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生共振現(xiàn)象外,還應通過機組、管道等布置及基座設計,采取使機組重心與泵車軸線重合或降低機組、桁架重心等措施,以保持纜車平衡,減小車架振動,增加其穩(wěn)定性。
為保證浮船取水安全運行,浮船設計應滿足有關平衡與穩(wěn)定性的要求。根據(jù)實踐經(jīng)驗,首先應通過設備和管道布置來保持浮船平衡并通過計算驗證。當浮船設備安裝完畢,可根據(jù)船只傾斜及吃水情況,采用固定重物艙底壓載平衡;浮船在運行中,也可根據(jù)具體條件采用移動壓載或液壓壓載平衡。
浮船的穩(wěn)定性應通過驗算確定。在任何情況下,浮船的穩(wěn)定性衡準系數(shù)不應少于1.0,即在浮船設計時,回復力矩M。與傾覆力矩M,的比值K≥1.0,以保證在風浪中或起吊聯(lián)絡管時能安全運行。
機組基座設計要減少對船體的振動,對于鋼絲網(wǎng)水泥船尤應注意。
5.3.27 山區(qū)河流水量豐富,但屬淺水河床,水深不夠使取水困難。
推移質(zhì)不多的山區(qū)河流常采用低壩取水形式。低壩可分活動壩及固定壩;顒訅纬话愕臄r河閘外還有橡膠壩、浮體閘、水力自動翻板閘等新型活動壩,洪水來時能自動迅速開啟泄洪、排沙,水退時又能迅速關閉蓄水,以滿足取水要求。
山溪河道,河床坡度較陡,當水流中帶有大量的卵石、礫石及粗沙推移質(zhì)時,常采用底欄柵取水形式。取水流量最大已達35m³/s,據(jù)統(tǒng)計,使用于灌溉及電力系統(tǒng)已達到70余座,其中新疆已建近50座。
5.3.28 為確保壩基的安全穩(wěn)定,低壩應建在河床穩(wěn)定、地質(zhì)較好的河段,并通過一些水工設施,使壩下游處的河床保持穩(wěn)定。選擇低壩位置時,尚應注意河道寬窄要適宜,并在支流入口上游,以免泥沙影響。
取水口設在凹岸可防止泥沙淤積,確保安全取水。寒冷地區(qū)修建取水口應選在向陽一側(cè),以減少冰凍影響。
有些地區(qū)山溪河岸不穩(wěn)定,夏季易發(fā)洪水和泥石流,應考慮取水口防沖和盡快恢復的措施。
5.3.29 低壩取水樞紐一般由溢流壩、進水閘、導沙坎、沉沙槽、沖沙閘、導水墻及防洪堤等組成。
溢流壩主要為抬高水位滿足取水要求,同時也應滿足泄洪要求,因此壩頂應有足夠的溢流長度。如其長度受到限制或上游不允許壅水過高時,可采用帶有閘門的溢流壩或攔河閘,以增大泄水能力,降低上游壅水位。如成都六水廠每天180萬m取水口就采用了攔河閘形式。
進水閘一般位于壩側(cè),其引水角對含沙量小的河道為90°。新建灌溉工程一般采用30°~40°,以減少進沙量。沖沙閘布置在壩端與進水閘相鄰,其作用是滿足沖沙及穩(wěn)定主槽。據(jù)統(tǒng)計,運用良好的沖沙閘總寬約為取水工程總寬的1/10~1/3。
5.3.30 根據(jù)新疆的實踐經(jīng)驗,底欄柵式取水構(gòu)筑物宜建在山溪河流出口處或出山口以上的峽谷河段。該處河床穩(wěn)定,水流集中,縱坡較陡(要求在1/50~1/20),流速大,推移質(zhì)顆粒大,含細顆粒較少,有利于引水排沙。曾有初期修建在出口以下沖積扇河段上的底欄柵,由于泥沙淤積被迫上遷至出口處后運行良好的實例。
5.3.31 底欄柵式取水構(gòu)筑物一般有溢流壩、進水欄柵及引水廊道組成的底欄柵壩、進水閘、由導沙坎和沖沙閘及沖沙廊道組成的泄洪沖沙系統(tǒng)以及沉沙系統(tǒng)等組成。
柵條做成活動分塊形式,便于檢修和清理,便于更換。為減少卡塞及便于清除,柵條一般做成鋼制梯形斷面,順水流方向布置,柵面向下游傾斜,底坡為0.1~0.2。柵隙根據(jù)河道沙礫組成確定,一般為10mm~15mm。
沖沙閘在汛期用來泄洪排沙,穩(wěn)定主槽位置,平時關閉壅水。故沖沙閘一般設于河床主流,其閘底應高出河床0.5m~1.5m,防止閘板被淤。
設置沉沙池可以去除進入廊道的小顆粒推移質(zhì),避免集水井淤積,改善水泵運行條件。