淺析不同條件下工業(yè)項(xiàng)目的適用取水方式

湯能灝,鄒圓,吳珊

（1.化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院，長(zhǎng)沙410116；2.湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院，長(zhǎng)沙 410007；3.湖南省建筑科學(xué)研究院，長(zhǎng)沙 410002）

淺析不同條件下工業(yè)項(xiàng)目的適用取水方式

湯能灝1,鄒圓2,吳珊3

（1.化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院，長(zhǎng)沙410116；2.湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院，長(zhǎng)沙 410007；3.湖南省建筑科學(xué)研究院，長(zhǎng)沙 410002）

在工業(yè)項(xiàng)目中，取水工程的可靠性關(guān)系到工業(yè)項(xiàng)目的安全生產(chǎn)。在不同氣象、地質(zhì)條件下，綜合各類(lèi)取水方式的特點(diǎn)，選用合適的取水方式，可以在保證供水可靠的前提下，達(dá)到節(jié)省投資、降低能耗、提高項(xiàng)目生產(chǎn)效益的目的。論文通過(guò)舉例分析，探討了一些特殊氣候、地質(zhì)條件下適用的取水方式。

工業(yè)項(xiàng)目；取水工程；特點(diǎn)；方式

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.022

1 引言

工業(yè)項(xiàng)目因工業(yè)場(chǎng)地選址，往往需要建設(shè)外部輸水線路從水源地向工業(yè)廠區(qū)供水。在場(chǎng)地周邊，應(yīng)選取符合工業(yè)用水水量、水質(zhì)需要的水源，并建造取水構(gòu)筑物。取水工程應(yīng)充分利用項(xiàng)目所在地的地形特點(diǎn)，盡量利用地形高差，采用重力自流方式供水，以降低能耗，提高可靠性。

工業(yè)項(xiàng)目根據(jù)取水水源不同，一般有地下水、地表水兩種取水形式。

2 地下水常用取水構(gòu)筑物及特點(diǎn)

大口井和管井取水是工業(yè)項(xiàng)目常用的地下水取水方式，而滲渠及泉室在工業(yè)項(xiàng)目中運(yùn)用較少。

管井的適用范圍非常廣泛。在我國(guó)，河流中廣泛分布有砂、礫石含水層，在平原，山區(qū)及廣大西部地區(qū)，也分布有裂隙含水層、巖溶含水層和深層地下含水層。通過(guò)管井，可抽取從淺埋層地下水直至埋藏深度上千米的深埋層地下水。

在工程實(shí)際運(yùn)用中，管井可利用專(zhuān)用設(shè)備施工，成本低，速度快。在方案比選時(shí)，若含水層厚度、滲透性等參數(shù)差異不大，采用管井較大口井更為適宜。但是，如果含水層顆粒較大，

且有足夠的地下水補(bǔ)充，則適宜采用大口井。當(dāng)含水層的厚度較小時(shí)，一般采用井壁進(jìn)水；當(dāng)含水層厚度較大時(shí)，宜采用井壁、井底方式進(jìn)水，并宜采用大口井。

滲渠取水的施工難度較大，出流流量容易逐漸降低，只有在其他方案條件不具備時(shí)才會(huì)考慮。此外人工過(guò)度抽取地下水，會(huì)導(dǎo)致泉水涌水量急劇減少。所以，滲渠取水和泉室取水方式在工業(yè)項(xiàng)目取水中較為少見(jiàn)。

工業(yè)項(xiàng)目中從經(jīng)濟(jì)可靠性上考慮，常用的是以下幾種地下水取水構(gòu)筑物。

2.1 深井泵站

深井泵站一般由泵房、變電所兩部分組成。深井泵站的泵房有地面、半地下和地下3種布置方案。較常用的的是前兩種形式。

2.1.1 一般深井泵站

在一般深井泵站中，1口井設(shè)置1臺(tái)深井泵，水泵置于水下，并在井上設(shè)置電動(dòng)機(jī)。對(duì)小型深井泵站進(jìn)行分散式管理較為困難，因此，會(huì)將各深井泵站合并到1個(gè)控制室進(jìn)行控制。

2.1.2 大型深井泵站（濕式豎井泵站）

當(dāng)在山岳地區(qū)河流水源取水，或在地下水源儲(chǔ)水量充足，巖石性質(zhì)較好，埋深較大時(shí)，可以設(shè)大口徑的單只鋼筋混凝土深井井筒，在井內(nèi)同時(shí)設(shè)置多臺(tái)深井泵取水，或在井內(nèi)設(shè)置多臺(tái)潛水泵取水。

3 地表水常用取水構(gòu)筑物及特點(diǎn)

地表水取水構(gòu)筑物一般可分為兩種布置方案，分別是固定式和移動(dòng)式。

3.1 固定式取水構(gòu)筑物

固定式取水構(gòu)筑物種類(lèi)繁多，包含低壩式、庫(kù)壩式、河床式、岸邊式、底攔柵式、斗槽式及其他多種形式。固定式通常比移動(dòng)式有更高的可靠性。在工業(yè)項(xiàng)目中，常用的有岸邊式、河床式、低壩式3種構(gòu)筑物。

3.1.1 岸邊式取水構(gòu)筑物

岸邊式取水構(gòu)筑物主要包含進(jìn)水間、泵房。一般靠岸邊建設(shè)，對(duì)河流進(jìn)行取水。在河道主流靠近取水一側(cè)岸邊，河岸坡度陡峻時(shí)，宜采用岸邊式。

3.1.2 河床式取水構(gòu)筑物

河床式取水構(gòu)筑物是在河湖中設(shè)置取水頭部，利用進(jìn)水管取水通過(guò)的構(gòu)筑物。進(jìn)水管一般采用自流管（或采用虹吸管），進(jìn)水間也可由集水井取代。在河流干流遠(yuǎn)離取水一側(cè)岸邊，且河岸坡度平緩時(shí)，常采用河床式。

3.1.3 低壩式取水構(gòu)筑物

低壩式取水構(gòu)筑物是在河流中垂直于水流流向建造低壩，提高水位并在壩上游岸邊設(shè)置進(jìn)水閘或取水泵房取水的構(gòu)筑物。低壩除了固定形式，還可采用活動(dòng)形式。低壩式取水構(gòu)筑物適用于枯水期流量小、水淺、無(wú)放筏、通航的山區(qū)溪流。

3.2 移動(dòng)式取水構(gòu)筑物

移動(dòng)式取水構(gòu)筑物可根據(jù)水位變化在一定范圍內(nèi)改變位置取水。常見(jiàn)方式有浮船式、纜車(chē)式、潛水泵式。當(dāng)水位漲落的幅度大于10m以上，這時(shí)若采用固定式構(gòu)筑物，水下工程量大，施工難，造價(jià)較高。如果采用移動(dòng)式構(gòu)筑物，施工難度小，且造價(jià)可大大降低。另外，如果取水河段的河岸陡峻，工程地質(zhì)條件差，或河岸及河床均為巖層，土石方工程量較大時(shí)，應(yīng)考慮采用移動(dòng)式取水構(gòu)筑物。

3.2.1 纜車(chē)式取水泵站

纜車(chē)式取水泵站一般靠河、湖岸坡設(shè)置，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼絲，牽引泵車(chē)（水泵機(jī)組安裝在泵車(chē)上）在軌道上沿斜坡移動(dòng)取水。我國(guó)使用的單個(gè)泵車(chē)的供水量一般在數(shù)千m3/d至10×104m3/d之間。纜車(chē)式較固定式構(gòu)筑物的水下工程量小，施工方便。投資比固定式少。雖然比浮船式成本高，但風(fēng)浪穩(wěn)定性比浮船式好。缺點(diǎn)是移車(chē)較難，移車(chē)時(shí)有一定危險(xiǎn)性；泵車(chē)內(nèi)空間狹小，操作維護(hù)困難；取水水質(zhì)較差。

3.2.2 浮船式取水泵站

浮船式取水泵站（又稱(chēng)泵船），一般采用特制的船只，固定在水源位置，將水泵機(jī)組設(shè)置在船上，隨著水位變化，上下浮動(dòng)取水。浮船式取水泵站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用少、造價(jià)低、施工簡(jiǎn)便、上馬快，適用于水文條件變化較快的河道。但在水位變化較快時(shí)，接頭若未采用搖臂結(jié)構(gòu)，則需要更換接管及泵船的位置，管理復(fù)雜，且會(huì)造成供水暫停。船體需定期檢修保養(yǎng)，防止漂浮物撞擊。風(fēng)浪穩(wěn)定性能差，運(yùn)行可靠性較低。

4 一些特殊氣候、地質(zhì)條件下適用的取水方式

根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇水源時(shí)應(yīng)注意以下原則:首先，水源的選擇應(yīng)確保水質(zhì)良好、水量充足可靠。工業(yè)企業(yè)生活用水水質(zhì)需符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，生產(chǎn)用水水質(zhì)需滿足生產(chǎn)性質(zhì)與生產(chǎn)工藝要求。經(jīng)充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后，應(yīng)優(yōu)先采用地下水源，但需要經(jīng)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)。在不允許采用地下水，

改用地表水源時(shí)，首先應(yīng)考慮的是自然水域中取水的可能性，若無(wú)法滿足要求，則對(duì)流域的徑流進(jìn)行調(diào)節(jié)（筑壩蓄水）。

4.1 高原地區(qū)

高原地區(qū)海拔高、氣壓低、降水少、光照強(qiáng)烈。水泵的汽蝕余量較大。我國(guó)青藏高原地區(qū)，平均海拔在3 000m以上，年最低氣溫在-20℃以下，冬季地表泉眼、河流封凍期長(zhǎng)，施工困難。對(duì)于一些有連續(xù)用水需求的工業(yè)項(xiàng)目，地表水供水無(wú)法滿足供水可靠性要求。因此，常采用深井泵站對(duì)地下水進(jìn)行取水。

4.2 山地丘陵地區(qū)

山地丘陵地區(qū)高差起伏大，地面崎嶇不平，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，常形成放射狀水系，沖溝系統(tǒng)廣泛發(fā)育，易發(fā)生山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。山區(qū)河流比降大，流量、水位的變化速度快、幅度大；洪水期水流挾沙量大，推移質(zhì)多，顆粒粗，對(duì)取水構(gòu)筑物的破壞性強(qiáng)。因此，山地丘陵地區(qū)取水構(gòu)筑物應(yīng)盡量利用有利地形，形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)單可靠。

對(duì)于位于山地丘陵地區(qū)的工業(yè)項(xiàng)目，常見(jiàn)的是采用固定式低壩抬升水位，結(jié)合帶有排砂沖洗設(shè)施的底攔柵式取水構(gòu)筑物。當(dāng)取水量相對(duì)較大時(shí)，可采用低壩抬升水位，結(jié)合側(cè)面取水系統(tǒng)取水。在山前區(qū)河段，由于河流發(fā)育在沖擊錐（扇）地帶，河床下部的沖積層較厚，透水性強(qiáng)，河流的穩(wěn)定性較差，此時(shí)較適宜采用的是滲透式取水構(gòu)筑物。

4.3 喀斯特地貌地區(qū)

喀斯特地貌，是指水（一般為弱酸性）侵蝕可溶性巖（如石灰?guī)r），形成地表及地下空腔的一類(lèi)地貌?？λ固氐貐^(qū)地面土壤少，巖石裂隙多。在降雨發(fā)生后，大部分地表徑流沿著巖石裂隙進(jìn)入地下，形成地下徑流，造成地表異常缺水的情況。在工業(yè)項(xiàng)目中，一般采用深井泵站對(duì)地下水取水。在地質(zhì)條件具備的地區(qū)，還可采取堵洞引水、隧洞引水，或利用以巖溶洼地、河谷作為儲(chǔ)水空間的溶洼水庫(kù)，修建河床式或庫(kù)壩式取水構(gòu)筑物。

4.4 戈壁荒漠地區(qū)

戈壁荒漠地區(qū)終年干旱，年蒸發(fā)量一般大大超過(guò)年降水量。氣溫、地溫的日/年較差大，日照時(shí)間長(zhǎng)。風(fēng)沙活動(dòng)頻繁，地表干燥出露，常出現(xiàn)沙塵暴。在戈壁荒漠中水源較充足地區(qū)會(huì)出現(xiàn)綠洲，但水量一般只能滿足農(nóng)業(yè)及生活用水要求。常用的取水方式是采用深井泵群，對(duì)具有充足儲(chǔ)量的地下水源取水。

4.5 沿海地區(qū)

對(duì)于淡水資源缺乏，淡水資源無(wú)法滿足工業(yè)用水需求的部分沿海地區(qū)，對(duì)海水進(jìn)行除鹽處理后利用是比較經(jīng)濟(jì)合理的。常用的取水方式有自流管渠式、岸邊式、斗槽式、潮汐式等。當(dāng)海岸比較平緩，岸邊水質(zhì)、地質(zhì)等取水條件較差時(shí)，可采用自流管渠式取水構(gòu)筑物。當(dāng)岸坡陡峻、水深、地質(zhì)條件較好、風(fēng)浪小、水質(zhì)好時(shí)，可采用岸邊式取水構(gòu)筑物。從節(jié)省投資和電耗的角度考慮，可采用潮汐式取水構(gòu)筑物，但池中沉淀的泥沙較難清除。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源需求量日益增加，水資源、水生態(tài)、水環(huán)境面臨著更加嚴(yán)峻的形勢(shì)，工業(yè)項(xiàng)目的取水工程方案比選越來(lái)越得到重視。實(shí)際工程中，現(xiàn)場(chǎng)的建設(shè)條件可能非常復(fù)雜，各種因素互相交錯(cuò)、綜合影響。因此，在進(jìn)行取水工程的方案比選時(shí)，應(yīng)綜合各類(lèi)取水方式的特點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，在前期研究中對(duì)方案作充分討論，從而得到滿足環(huán)保、衛(wèi)生、安全、經(jīng)濟(jì)等方面要求的的最優(yōu)方案。

【1】GB50013—2006室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

【2】上海市政工程設(shè)計(jì)研究院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)(第3冊(cè))城鎮(zhèn)給水(第2版)[K].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.

【3】董輔祥.給水水源及取水工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1998.

【4】姜乃昌.水泵與水泵站[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1998.

【5】蘇維詞.淺議貴州省喀斯特地下水資源及其開(kāi)發(fā)利用模式[J].水土保持研究,2008,15(6):267-269.

Different Water Intaking Way in Industrial Project under Different Conditions

TANG Neng-hao1，ZOU Yuan2，WU Shan3
(1.ChangshaDesign&ResearchInstituteofMinistryofChemicalIndustry,Changsha410116,China; 2.HunanHydro&PowerDesignInstitute,Changsha410007,China;3.HunanAcademyofBuildingResearch,Changsha410002,China)

Water intake project is relate to the reliability of industrial projects.The decisions of a suitable water intake project should according with different weather and geological conditions,which can achieve high reliability while improving the performance of small investment,low energy consumption and high efficiency.In this paper,the reasonable way of water intake in different conditions will be introducedandanalyzedbyexamples.

industrial project;water intakeproject;characteristic;method

TV671;TV674

A

1007-9467（2016）07-0096-03

2016-03-15

湯能灝（1987～），男，湖南長(zhǎng)沙人，工程師，從事給水排水工程設(shè)計(jì)與研究，（電子信箱）t1021nh@sina.com。