水库取水论文

水库取水论文（共4篇）

水库取水论文 篇1

1 项目概况

1.1 青山水库简介

设计建设中的青山水库位于辽宁省西部六股河干流中游,是一座以防洪和供水为主,兼顾改善下游农业供水条件及生态环境的大型水利工程[1]。青山水库为大(2)型水库,设计总库容6.7亿m3,兴利库容3.1亿m3,正常蓄水位85.70m,死水位68.00m,设计防洪标准为500年一遇,校核洪水标准为1000年一遇。水库建成后,不仅可以有效解决葫芦岛市生产生活用水短缺问题,还可以显著提高辽宁省的水资源调控能力以及六股河中下游地区的防洪标准,对支撑葫芦岛市经济社会发展具有重要作用。规划中的青山水库向葫芦岛市供水工程于2020年开始供水,工程的供水水源为六股河干流,取水口位于绥中县头道河子村上游。

1.2 取水的合理性与必要性

目前,辽宁省沿黄渤海东部诸河和沿渤海西部诸河地区的地下水开发利用量已经超过可开采量[2],特别是葫芦岛市由于水资源短缺大量开采地下水,已经形成四大地下水超采区[3],总面积近300km2。地下水过量开采,已经造成严重的海水入侵,因市政府决定不再新建地下水源,并采取压缩取水措施,该区域内的大凌河已接近饱和利用;小凌河上游的乌金塘水库钼污染严重,只能作为工业水源[4];域内其他河流均为季节性河流,不具备稳定水源条件。六股河多年平均径流量为5.4亿m3,水资源丰富,其干流上无大型水利工程,具有水资源开发潜力和修建水利工程的地质、水文条件[5]。因此青山水库建成之后,将成为支撑葫芦岛市发展的唯一水源。

1.3 研究区范围

建设中的青山水库位于葫芦岛市六股河干流中游,葫芦岛市区位于六股河与小凌河流域中间沿海地区。通过对葫芦岛市水资源开发程度[6],现有工程的供水情况,取水地来水情况以及水库和供水工程建设取水、退水可能影响的范围等诸多因素的统一考虑,确定本次研究中取、退水的影响范围。其中取水的影响范围是库区坝址上游淹没区以及库区下游至沿海区域,退水的影响范围是葫芦岛市区。

2 取水影响分析

2.1 取水对坝址上游的影响

2.1.1 对上游工矿企业的影响

距离青山水库较近的工矿企业只有八家子铅锌矿,水库建成后的回水末端并不会到达该矿区段,因此不会对矿区产生实质性影响。但该矿的提水泵站距离水库较近,其取水头部高程78.50m,而水库建成后5%频率回水线在该处的高程为86.80m,因此取水头部及附属建筑将全部淹没于5%频率回水线以下,因此需要搬迁重建。

2.1.2 对平山水源工程的影响

平山水源工程位于青山水库上游,是为了解决葫芦岛市区生产、生活用水而建设的重要输水工程,供水规模为每天10万m3左右[7]。该输水工程管线全长约69km,其中位于青山水库库区的三道沟乡的部分管线高程为87.10～90.80m,水库蓄水后将淹没这段输水管线,淹没长度约为1.4km,因此需要改线。此外,该工程的取水头部位于水库的库区尾部,水库建成后的正常蓄水和泥沙淤积将使该输水工程无法取水,因此需要搬迁重建。

2.2 取水对坝址下游的影响

青山水库及供水工程的供水原则是:首先满足六股河中下游地区最小生态流量需求,其次是满足中下游地区工农业用水需求,最后是利用剩余径流量向葫芦岛市调水。因此,水库取水对坝址下游的影响分析将基于上述原则展开。

2.2.1 对坝址下游工农业用水的影响

青山水库下游5km处是葫芦岛市著名的高家岭灌区。灌区田地以砂质基础为主,以前种植水田时需水量较大,但是出于种植成本考虑,该灌区的水田已经全部改为旱田,因此需水量大为减少[8]。水库下游的其他用水则为沿河农户取水灌溉和部分乡镇企业的生产用水,但是用水量有限。青山水库建成后,在水库的调节作用下水库的下泄水量会比较均匀,因此水库下游的用水条件将得到显著改善。此外,青山水库还负担有下游区间的补偿用水功能,补偿量设计为198.5万m3,因此水库及输水工程的建成和运行不会对下游工农业用水产生负面影响。

2.2.2 对坝址下游水环境的影响

青山水库坝址下游没有大量排放废水的工业企业,下游流域内的主要居民区是绥中县城。县城城区地势平坦且低于六股河河床,因此城区废水不会自然汇入六股河,而是通过排水渠直接排入辽东湾。青山水库及供水工程运行之后,六股河的下泄流量会有所减少,但是水库取水主要是在7月、8月的丰水期,对平水期的影响并不显著,而枯水期的下泄流量还会略高于天然流量。水库建成后坝址上游的污染源将得到有效控制,坝址下游基本上没有污水汇入,因此工程建设和取水不会对下游水质产生明显的负面影响。虽然六股河入海口处水位会有所下降,但是下降幅度并不大,不会造成明显的海水入侵。此外,青山水库的建成还可以缓解葫芦岛市的地下水超采,对当地保护地下水资源、改善水环境具有一定的积极作用。

2.2.3 对坝址下游河道水生态的影响

在青山水库设计过程中,坝址下游河道的生态需水量按照六股河多年平均径流量的10%计算,能够基本保证河道生态环境流量。六股河全长158km,青山水库位于六股河中游,坝址以下仍有集水面积1395.3km2,占全部流域面积的40.9%,并且有宽邦河、王宝河、黑水河等较大的支流汇入,因此工程建设会对下游生态产生一些不利影响,但完全可以通过人工养殖等措施予以弥补。

2.2.4 对入海流量的影响

根据六股河水文资料和青山水库的工程设计可以测算出2020年入海流量的变化,其中无青山水库情况下的情况下入海流量为4.25亿m3,有青山水库的入海流量为3.41亿m3,两者相差0.84亿m3。此外,六股河径流量波动性明显,入海流量的减少主要在丰水期,因此水库建设不会对入海流量产生显著影响。

3 退水影响分析

3.1 退水系统与退水总量

青山水库供水工程主要服务葫芦岛市区,由于工程建设增加的退水量主要通过城市排水管网排出。目前葫芦岛市区的排水系统还未实现雨污分流,城市排水系统由辽东湾、五里河、连山河、茨山河四大排水系统构成。经测算,2020年葫芦岛市的社会需水总量为1.74亿m3,考虑管网损失,实际取水量约为1.88亿m3。根据国家规定,按2020年葫芦岛市污水处理率80%、中水回用率60%计算,届时入河污水量约为0.79亿m3。

3.2 退水对水功能区的影响

3.2.1 退水排入河流的水功能区划分

接受葫芦岛市城市退水的河流有三条,分别是茨山河、连山河和五里河。三条河流的水功能区划分与水质目标见表1。

3.2.2 退水排入河流的水质状况

为了研究退水对水功能区的影响,需对退水接纳河流目前的水质进行评价。评价依据《地表水环境质量标准》进行,评价依据是葫芦岛市2013年的检测结果。利用分类法对茨山河、连山河和五里河的水质现状进行评价,结果见表2。从表中可见,三条河流的水质均为劣V类,污染物超标比较严重。

3.2.3 退水对水功能区的影响

从上述结果来看,葫芦岛市承担退水功能的三条主要河流市区段水质都没有达到相关指标要求,显然入河污染物已经超过水体自净能力。根据目前状况,上述河流要达到功能区水质要求,还需要不断削减入河污染物的绝对数量。按照葫芦岛市污水处理规划,青山水库建成投运的2020年,该市新建的3座污水处理厂将建成并投入运行,入河污染物将在现有基础上削减2.45万m3,届时退水总量明显增加,污染物大幅削减,河水水质将得到一定程度的改善。

3.2.4 退水对第三方的影响

当前接受葫芦岛市退水的三条主要河流均污染严重,河流的生态环境业已遭到严重破坏。与青山水库引水工程配套的污水处理设施运行后,新增污水将全部实现达标排放,因此工程退水对当地水生生物不会产生负面影响,其生存环境还可以获得一定程度的改善。此外,上述河流的下游河段不是任何第三方用户的水源地,因此工程退水不会对第三方水质产生实质性影响。

3.3 施工期退水的影响

3.3.1 施工导流的影响

按照工程设计,施工过程中采用的是分期围堰导流,围堰施工工期较短,且都在汛后进行。因此,围堰施工产生的悬浮物虽然会对六股河水环境造成一定影响,但是这种影响时间短、范围小,对水功能区的影响极为有限。

3.3.2 生产废水的影响

青山水库工程建设主要由大坝施工、隧洞施工以及管线敷设等内容组成,施工废水主要来自混凝土施工、砂砾料冲洗以及施工机械维修,主要污染因子为SS、pH值及油类。在施工过程中对砂砾料冲洗水进行静置沉淀处理,混凝土养护水中和回用,对含油废水进行除油处理,因此生产废水不会对六股河水环境产生显著的负面影响。

3.3.3 生活污水的影响

生活污水主要是项目施工过程中产生的施工人员洗涤与食堂排水,这类污水主要含有BOD5、氨氮及CODCr等有机污染成分。由于此类污水水量不大,且属于间歇性排放,因此经过处理后不会对环境造成明显影响。

4 结论

a.葫芦岛市属于严重缺水城市,在无其他地表水源可以利用的情况下,建设青山水库为葫芦岛市供水十分必要。

b.青山水库建成后会淹没上游部分水利设施,对下游的工农业用水和水生态环境不会产生明显的不利影响,并且水库对下泄流量的调节还有助于增加枯水期径流量。

c.随着葫芦岛市污水处理设施的建成和投运,青山水库退水不会对周围水环境产生明显的不利影响。

d.工程施工期退水不会对周边水环境产生明显不利影响。

参考文献

[1]冯湛,任海芝.葫芦岛市水资源可持续利用的战略思考[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2011(5):15-17.

[2]马宇,王淑伟.辽宁省水资源现状分析及保护措施研究[J].水利规划与设计,2015(11):42-44,60.

[3]刘文军.葫芦岛市城区水资源供需平衡浅析[J].地下水,2015(2):149-150.

[4]郭志军,王艳秋.乌金塘水库水体中钼污染现状及其防治对策[J].环境科学导刊,2007(4):59-60.

[5]兰双双,迟宝明,姜纪沂.北方沿海中小流域地下水库建设可行性研究——以六股河平原区为例[J].水文地质工程地质,2010(1):40-44.

[6]杨林.浅谈葫芦岛市城区现状缺水情况及节水措施[J].地下水,2015(4):109-110.

[7]鄂大矛,高山,刘涛.长距离输水工程调度与管理机制研究——以平山水源工程为例[J].水利经济,2007(4):71-72,74,84.

[8]王宏岩,赵小龙.葫芦岛地区农业节水灌溉现状初步研究[J].黑龙江水利科技,2014(12):123-124.

开茂水库苏宝河取水闸设计 篇2

开茂水库工程位于四川省北川安昌镇永安镇, 主要由苏宝河取水枢纽工程、引水工程、水库工程、城市供水、灌区渠系等工程组成。

开茂水库工程规模属于中型工程, 工程等别为Ⅲ等。其主要永久性建筑物按3级设计。苏宝河取水枢纽设计洪水重现期为20年, 相应洪水流量1180m3/s;校核洪水重现期为50年, 相应洪水流量1530m3/s;消能防冲建筑物洪水标准与拦河水闸的设计洪水标准一致。开茂水库场地基本烈度为Ⅶ度。取水闸址区基岩水平峰值加速度取50年内超越概率10%的值为160.8gal。

2 取水闸枢纽布置设计

苏宝河首部取水枢纽建筑物自左至右布置有:取水口及冲沙闸、泄洪闸。闸轴线方位为N62°25′29″E, 冲沙、泄洪闸轴线总长34.00m, 闸顶高程629.30m, 最大闸高14.8m。取水口侧向布置于首部枢纽左岸, 紧邻冲沙闸布置, 进口前缘与闸轴线呈105°夹角。

(1) 枢纽建筑

根据河道地形条件, 在主河道上设置1孔冲沙闸、2孔泄洪闸。冲沙闸、泄洪闸分别单独设为一个整体结构。闸线枯水期河床平均高程约为618.40m, 闸底板高程以尽量不改变原河道水、沙运动规律, 又能顺畅排沙为原则, 选择闸底板高程为619.00m。

冲沙、泄洪闸布置在河流主河槽内, 为尽量保持原河道特性, 泄流前缘宽度与河床稳定河宽基本一致。根据闸址的地形条件和考虑冲排闸前沉积的淤沙需要, 确定孔口尺寸为:冲砂闸的孔口尺寸为4.00m×10.30m (宽×高) , 泄洪闸的孔口尺寸为10.00m×10.30m (宽×高) 。

根据《水闸设计规范》 (SL265-2001) 规定, 本工程闸顶高程控制工况为下泄校核洪水情况, 相应确定的闸坝顶高程为627.68m, 考虑检修闸门锁定要求, 最终确定闸顶高程为629.30m。

由于河床覆盖层较厚, 采用覆盖层上建闸, 闸基置于砂卵砾石层上。闸室顺水流方向长度15.00m, 冲沙、泄洪闸沿闸轴线总长为34.00m, 闸顶高程629.30m, 闸底板高程为619.00m, 最大闸高14.8m。为适应基础变形, 将冲砂、泄洪闸分别单独设为一个闸段, 冲砂闸段长7.5m, 泄洪闸段长13.0m, 缝墩及边墩厚度分别为2.0m和1.5.00m, 闸底板厚度2.5m。

闸室上游设置钢筋混凝土水平铺盖, 铺盖长10.00m, 铺盖厚度1.50m, 铺盖表面采用厚40cm的抗磨C40硅粉混凝土。为确保冲砂、泄洪闸的泄洪冲砂效果, 接1#泄洪闸边墩往上游设一道束水墙, 墙顶高程622.5.00m, 墙高3.50m, 厚1.5~3.0m。

闸下游设斜坡式钢筋混凝土护坦, 护坦总长45m, 底板高程618.500m。护坦厚度为1.5m, 护坦末端根据冲坑深度计算成果设深度6.50m的防冲齿槽。为保证过闸泥沙能够顺利排向下游, 在护坦与右岸滩地之间设置挡墙隔开, 挡墙高6m, 顶部宽度为1.0m。

闸基第四系地层广布, 厚度深, 且透水性强, 因此, 闸基采用防渗铺盖结合混凝土防渗墙方案防渗。防渗墙置于闸室下方, 防渗墙中心线距闸轴线下游1.25m。闸室右岸滩地地表高程高于正常挡水高程, 为控制右岸滩地渗漏, 采用悬挂式混凝土防渗墙防渗, 右侧延伸至公路外侧, 墙顶高程与正常挡水高程相同 (622.00m) 。防渗墙最大深度为30m, 防渗墙厚为0.6m, 冲沙闸及1#泄洪闸室段防渗墙伸入基岩1.0m, 2#泄洪闸室段及右岸河滩段防渗墙底线高程为592.00m。

右岸为宽阔的河漫滩, 一般高出河水位约4~6m, 高于闸前正常挡水高程。通过在河漫滩段施工混凝土防渗墙控制渗漏量。同时为了弥补左岸修建冲砂闸泄洪闸对原河道行洪断面的影响, 需对右岸河漫滩进行疏浚整治。根据河道行洪能力要求, 需对冲沙、泄洪闸至右岸公路间的河漫滩进行开挖疏浚, 开挖深度考虑正常挡水需要及满足行洪能力要求, 开挖底高程622.00m。防渗墙施工完成后在墙上下游做厚1.0m、顺水流长度10m的混凝土板对过流面进行防护, 并在混凝土板下游55m范围内采用0.5m厚钢筋石笼对开挖面进行保护。根据上下游水位差和下泄流速判断, 最大下泄流速2.3m/s, 冲刷破坏力不强, 但超过了河床不冲流速, 应采取保护措施, 为防止水流对下游基础的淘刷和闸室右岸边墩的冲刷破坏, 考虑采用2.0m厚钢筋石笼护底和护闸墩边墙脚。

为防止河道行洪对右岸公路路基的冲刷破坏, 在闸轴线上下游约230m范围内的公路边坡及坡脚采用浆砌石进行防护。

(2) 冲沙、泄洪闸泄流能力计算

由于本工程拦河闸无防洪任务要求, 其相应的洪水标准只关系到工程自身的安全, 但要求修建工程后尽量减小对原河道行洪能力的影响, 因此需验算修建工程后河道的行洪能力。两年一遇洪水流量为348m3/s, 闸址处相应水位为623.75m, 高于疏浚整治后的右岸滩地顶高程622.00m, 表明右岸滩地在两年一遇的常年洪水情况下即参与泄流。通过闸室下泄小流量调节闸前水位在622.00m运行, 在泄流量为183m3/s, 右岸经整治的滩地顶部开始泄流, 此时下游水位622.28m, 此时流速约0.7m/s。右岸滩地上游水位变幅为622.00~627.18m, 其间上下游最大水位差为0.37m, 相应最大下泄流速2.3m/s。

拦河闸由三孔冲沙、泄洪闸组成, 为三级建筑物, 相应洪水标准为:

设计洪水流量 (P=5%) Q=1180m3/s校核洪水流量 (P=2%) Q=1530m3/s。

冲沙、泄洪闸均为平底板闸, 在汛期各级水位均为堰流, 采用平底宽顶堰公式计算, 右岸河滩地与冲沙、泄洪闸底板型式相同, 也按平底宽顶堰公式计算, 计算结果见表1。

由表1可以看出, 闸址修建工程后对河道的行洪能力影响较小, 闸区设计洪水工况下不会淹没右岸公路 (右岸公路防洪标准为20年一遇洪水) 。

(3) 冲沙、泄洪闸抗滑稳定及基底应力计算

根据《水闸设计规范》, 对不同荷载组合工况下的冲沙、泄洪闸稳定及基底应力进行了计算。计算结果见表2。

由表2可见, 闸坝抗滑稳定安全系数能满足规范要求, 平均基力均满足地基允许承载力0.4~0.5MPa的要求;基底应力不均匀系数也满足规范要求。

(4) 闸基渗流计算

为了验证闸基渗控措施的合理性, 初步了解基础在稳定渗流期的渗漏量及渗透稳定情况, 本阶段进行了闸基平面稳定渗流计算分析。上下游水位情况为:水库正常蓄水位为622.00m, 闸下游相应水位取为615.00m, 对闸坝基础进行了稳定渗流期的闸坝平面渗流计算。

采用自行编制的Seepage-2D (二维渗流场分析软件) 进行计算。计算选取河床中部泄洪闸断面进行, 模型X方向取顺河向约287.00m;Z方向 (高程) 底高程截至530.00m, 顶高程截至混凝土闸基底部高程。

计算过程中采用的参数均根据地质提供和工程类比得到, 参数见表3。

渗流计算成果表明:覆盖层 (砂卵砾石) 平均坡降为0.05 (允许坡降0.10~0.12) , 闸底最大接触坡降为0.047, 最大出溢坡降为0.05, 防渗墙底部最大坡降为0.27;闸基各区域水力坡降均小于允许渗透坡降, 闸基渗透稳定。正常蓄水位稳定渗流期单宽渗流量为153.2m3/d.m, 闸区 (桩号0+000.00~0+147.00) 渗流量约为0.22m3/s。由于苏宝河枯期径流较小, 闸区渗流量的大小对开茂水库的规模有一定程度的影响, 闸区渗流量和开茂水库的规模是相适应的。

(5) 消能防冲设计

由于苏宝河汛期洪水泥沙中砾石量比较大, 如果采用消力池等消能工建筑物, 则极易受到推移质的冲撞磨损而破坏, 且不利于推移质泥沙及砾石的下排。根据《水闸设计规范》 (SL265-2001) 规定和类似工程的经验, 采用斜坡式护坦与下游河床连接, 水流衔接采用急流式水流衔接。

根据《水闸设计规范》的规定, 按照河床覆盖层的组成经计算护坦末端冲刷深度dm=5.73m。为避免下游水流产生冲刷对护坦及主体工程造成危害, 护坦末端设置6.00m深的防冲齿槽, 并在槽内抛填大块石防冲。

3 结语

苏宝河取水枢纽闸址处主河道狭窄, 右岸滩地宽广, 基础为砂卵石覆盖层、天然来流量小, “5.12”地震后河流泥沙量比地震大幅升高, 天然河道坡度小, 设计过程中对以上不利因素进行了反复全面的论证, 对枢纽建筑进行了合理的布置及设计。

摘要：苏宝河取水枢纽闸址主河道狭窄, 右岸滩地绵延宽广, 基础为砂卵石覆盖层, 天然来流量小, 河道坡度平缓, 对枢纽建筑布置的防渗、行洪能力、消能防冲设计要求高。本文针对以上特点对枢纽布置进行了阐述。

关键词：枢纽布置,闸室稳定,闸基渗流

参考文献

[1]陈宝华, 张世儒, 编著.水闸.中国水利水电出版社, 2003.

水库取水论文 篇3

1.1 工程背景

千岛湖又称新安江水库, 是建坝蓄水所成。水库正常高水位108米, 常水位98~102米, 死水位86米。水位落差很大, 最深处达100米, 平均深度34米, 水质达到国家Ⅰ类地面水标准。但在光照充足的夏天, 藻类的生长繁殖迅速, 只有在水面15米以下, 光照强度较弱, 藻类较少。千岛湖从水面到以下10米处, 水温在10℃~30℃来回变动;10米~25米水温随深度发生变化, 以7、8月变化最显著, 大约从26℃降到10℃, 水深每降1米, 水温下降1℃;1月水温变化不显著, 从水面到25米都为10℃;从水深25米至湖底水温常年稳定在10℃左右。

1.2 取水现状

千岛湖自来水厂一期的生产规模为5万吨/日, 二期将增加至10万吨/日, 从千岛湖取水。现状取水方式为分建岸边式取水构筑物, 取水泵房建在岸边, 用桥墩延伸至湖心约20米, 在桥头处采用深井泵取水面以下8米的水。2010年, 由于千岛湖藻类大量繁殖, 影响取水质量。针对千岛湖深层水水质好的特点, 又对取水头部进行改造, 用PE管取水下20米的深层水。

现状取水点存在以下问题:1) 因现取水口离岸边较近, 特别是枯水期的水库水位低, 所以取水离岸边更近, 取水深度更浅。水库水面会一直拍打岸边的泥土, 导致取水口周围水质比较浑浊, 特别在下雨或大风天气, 取水浊度比平时的高。2) 由于旅游业的迅速发展及上游流域入湖水质的影响, 近年来千岛湖水库的水质并不稳定。近年夏天水库下游多次出现大面积蓝藻暴发, 种种迹象表明, 千岛湖水生态系统出现退化。3) 现状取水口的取水层处于表层水, 在光照充足的夏天, 藻类的生长繁殖迅速, 影响水质。而在水面15米以下, 光照强度较弱, 可以抑制藻类生长的速度, 而千岛湖自来水厂的取水口取水深度不到10米, 经过简单改造后的取水深度虽能达到20米, 但取水效率不高, 系统可靠性较差。

千岛湖自来水厂采用平流沉淀池和V型滤池的常规工艺, 药剂加液氯和聚合氯化铝, 属常规处理方法, 所以取水的水质对处理效果的影响显著, 特别是浊度和藻类的数量。2010年夏天, 取水口藻类暴发, 千岛湖自来水厂采取了应急措施, 在原有的聚合氯化铝处理方式上, 增加了活性炭处理, 大大增加了自来水的制水成本。

综上所述, 千岛湖自来水厂取水头部的改造是迫切且必要的。通过增加取水点离岸的距离, 取水口深入深层水域等方式获取优质的水源, 以减少浊度和藻类的数量对取水的影响。

2 取水方案的选择

2.1 水源选择

根据对千岛湖湖底标高、水质等情况的实地测量, 新确定的取水点据岸边约150米, 距水厂约1000米。从千岛湖深层水域取水, 通过约150米长吸水管将湖水引至取水泵房, 提升后经约850米长原水管送入水厂综合池。

取水点湖底标高约62米, 取水口设定在湖中高程约70米的位置, 取水面下30多米的深层水, 取水口距湖底约8米, 可避开季节性藻类的生长对水源的影响。因取水口位于水温常年稳定在10℃左右的深层水域, 夏季较低的水温对用水舒适度有一定的影响, 所以取水口高度还应具备上下自由调节的功能, 在上层水质较好时可将取水口向上调节口, 以获取与环境温度相对接近的原水。

2.2 取水方案比较

可以运用在本项目的取水构筑物有固定式泵房取水、栈桥取水、浮船取水等几种形式。

固定式泵房由一般取水头部、进水管、集水间和泵房等组成。具有以下优点:1) 固定式泵站取水方式安全性高, 设备日常维护保养较为方便;2) 取水头部大部分位于水下, 基本不影响景观;3) 不用打桩, 环境影响小;4) 吸水管采用PE管, 可自由调节高度, 并可拉至水面, 方便检修。但固定式泵房也存在以下问题:1) 施工较为复杂, 如遇硬岩或渗水对施工影响大;2) 需选在枯水季节施工, 施工时间上受条件限制;3) 水下部分的PE吸水管活动接头安全性不高, 容易漏水。

栈桥式取水是在岸边开始做栈桥, 栈桥直接延伸至深水区域的湖面上, 中间设桥墩, 在桥的头部安装深井泵。水厂现有取水头部即采用栈桥取水的方式, 泵房在岸边延伸出去约20米, 采用深井泵取水面以下8米的水。该方案施工难度小, 且造价较低。但栈桥取水用在本项目时存在如下问题:1) 由于本工程临近农夫山泉取水点, 栈桥施工时会影响水质。2) 深井泵检修时, 需将每节2.5米的扬水管和泵体逐段拆吊到工作平台, 该方案运用到取水下30多米深层水的泵房时检修会相当困难。3) 本项目取水点离岸边150米, 采用栈桥取水影响景观。4) 因千岛湖水质水温等垂直变化幅度较大, 本项目要求取水头部在湖中高程70米附近可上下自由调节, 如藻类较少时可将提高取水头部提高, 避免水温过低影响用水舒适度。栈桥取水所采用的深井泵或潜水泵需在水下固定安装, 无法实现取水点高度的调节。

浮船式取水是利用活动式联络管或摇臂, 将浮船上的水泵出水管与岸边输水管道连通的取水构筑物。浮船取水构筑物投资少、建设快、易于施工。但用在本项目时存在如下问题:1) 因水泵一般布置在浮船上, 受水泵吸水高度影响, 仅适合取表层水, 不能满足本项目取水面下30多米深层水的需要。2) 浮船易受水流、风浪、航运的影响, 供水的安全可靠性较差。3) 本项目取水点离岸边有150米, 不适合采用刚性联络管或摇臂连接的方式, 而采用柔性联络管有使用寿命短, 适用管径小 (一般小于DN350) 等问题。

通过对上述方案的比较, 考虑到千岛湖为国家风景名胜区, 我们认为较为可行的方案是采用固定式泵房取水。

为了尽量减少泵井开挖深度及取水管的埋设深度, 本项目采用水泵直接取水的方式, 不设集水间。该方案可以利用水泵吸水高度以减少泵房深度, 又省去集水间, 相对造价较低。

3 工程设计

3.1 工艺设计

取水泵房设计规模10万吨/日, 泵站每台水泵各设置一条DN600的PE吸水管 (近期安装二条, 远期增加两条) , 延伸到深层水域, 取水喇叭口固定在湖中高程70米的位置, 取水面下30多米的深层水, 取水口距湖底约8米。吸水管总长约150米。

考虑到千岛湖常水位常年在98~102米范围内波动的实际情况, 近期吸水管最高点按99米控制, 方便施工。当千岛湖水位大于100米时水泵自灌启动, 千岛湖水位在95米至100米间采用真空管路系统辅助进水。千岛湖水位低于95米时, 可及时利用低水位时施工方便的有利条件, 积极改造吸水管, 降低吸水管标高, 最终要求吸水管无隆起点。

吸水管埋地段采用钢管, 水下段采用PE直壁管, 设置金属波纹管连接。水下PE管间隔5m设置配重块。取水头部上设浮船, 方便起吊吸水管以及控制吸水管在水中的标高。PE管施工时, 先将吸水管及取水头部一并焊接成长管段, 封堵取水头部。用拖船将漂浮在水面上吸水管控制在正确的位置, 并与陆地上的钢管法兰连接后, 加挂配重块, 解除封堵, 让吸水管缓慢沉入预定位置。

本工程不设集水池, 水泵吸水管直接从湖中吸水。吸水管采用虹吸式以减少水下施工工作量和吸水管的大量土方。湖水通过该管虹吸进水至泵站, 泵站内设置两套真空管路系统。

泵房结构分为两层。地下层为L=16m、B=11.4m、H=16m钢筋混凝土结构。地上层为操作、检修设备层, 顶部设一台电动单梁悬挂式起重机, 用于吊装水泵及阀门等设备。

3.2 基坑设计

本工程施工的重点和难点在于基坑的施工。该固定式泵房位置的地质情况以坡积碎石土、强风化、中风化泥岩土为主, 岩石开挖不存在较大困难, 对于该部分的结构主要采取部分放坡结合逆做法基坑开挖施工, 并设置排水沟及集水井进行排水。对于全风化、强风化岩石基坑侧壁采用喷锚支护, 从上至下, 开挖一部分, 支护一部分, 中风化及微风化部分采用松动爆破。由于出水井部分施工均位于岸上施工, 且距离岸边有约10~12m, 开挖可不受湖水影响。

4 结语

千岛湖水厂深层取水工程的实施, 提高了水厂的供水可靠性, 且原水水质有了较大的提高, 保证了出厂水质, 降低了制水成本, 产生了良好的经济、社会效应。

摘要：为避开季节性藻类生长对水源的影响, 千岛湖水厂需对取水头部进行改造。改造后的取水口悬浮在距湖底约8米处, 取水深度30多米, 工程采用水泵直接取水的固定式河床取水构筑物。本项目实施后, 水厂原水水质有了较大的提高。

水库取水论文 篇4

1 卧虎山水库中水质分布特征

天然河流水质主要会受到流域气候、附近植被、人为污染以及当地地质条件这四方面的影响。水库在成功蓄水之后会形成比较大的水域, 水域在太阳直接照射等多元化因素下, 会直接导致蓄水物理、生物及化学方面的变化, 从而引起水库水质分层。卧虎山当地水库存在水温分层、浑水长期化以及化学分层与微生物分层。

1.1 水温

通常情况下, 在温暖的季节中, 日照比较强, 环境整体温度高, 所以水体表面会吸收比较多的太阳辐射, 导致表面温度高而深层的水的温度比较低, 从而形成比较明显的温度层。当水库当中的水离开水库之后, 沿线的水流将会产生比较明显的温度变化, 并且因为水库中的水比较多, 所以水库中低温水的温度回升速度比较慢。采取深层取水的方式, 会直接影响到出水的温度, 水温较低的时候, 粮食作物会受到温度的影响, 吸肥能力变差, 整体产量降低。

1.2 溶解氧分层

水库当中的溶解氧以及表层水会在风浪的影响下形成均匀的掺混, 并且和藻类作物进行光合作用。水库深水层中含有的溶解氧主要是因为天然植被在水库中不断腐烂, 以及水中生物不断消耗氧气而成的, 水库底部的光照情况比较差, 所以深层水中的植物不能进行光合作用, 所以产生的氧气比较少, 最终影响到水库中氧气含量。

1.3 生物化学分层

在水库深水层当中溶解氧的含量无限接近于零的时候, 就会形成还原环境, 并且水库自身的化学特性也会发生一定的变化。深水层中比较缺氧, 所以一些容易被氧化的物质就会存在于深水层中。氧化还原电位从根本上降低了从渗水底部释放出的锰和铁这两种物质, 大部分水层当中会含有浓度比较高的磷酸盐以及硫化氢等物质, 在情况比较严重的水库中, 会存在有机质分解的情况, 释放出甲烷、硫化氢等物质, 产生气味。

1.4 富营养

富营养化的产生主要是因为水生物生长的过于繁茂, 导致水质持续恶化的一种现象。富营养化时常出现于分层水库中, 春夏交接的季节, 水层表面的浮游生物会不断的繁殖, 有时候会在水中形成水华。浮游生物在死亡过后会被氧化分解, 该情况会消耗掉存在于水库底层的溶解氧, 让水库底层出现极度缺氧的状态, 从而产生大量硫化氢, 从底部的淤泥中分解出一部分营养物质与重金属物质, 这些物质在冷却期中不会产生对立的现象, 在水库当中不断扩散, 提升了分层水库自身营养化水平。

1.5 浑水长期化

浑水长期化现象对于城市用水以及农作物种植方面都会带来巨大的危害, 属于水库中比较常见的问题。水库的浑水动态和水利w水温结构存在着比较密切的关系, 并且水库中水的流动形态也会对其产生一定的影响。入流的浑水通常会以高密度的形式进入到水库中, 所以为了避免这种情况的发生, 可以使用混度密度分层特性, 对水库中不同的高程使用取水口对其分层取水或者防水, 以此降低下游合川浑水的时间, 并且也可以促进悬浊物质尽快沉降。

2 分层取水必要性

1) 根据对水库多年的检测分析结果, 可以认识到水库悬浮杂质的沉淀是可以分享的, 水库有时会产生上清下浊的情况, 但是底层自身的浓度并不高, 而且悬浮颗粒的直径比较小, 通常情况下处于胶体的状态, 影响水处理。

2) 底层水温低于同期河水或水库上层水温, 水温低于离子扩散慢, 凝聚作用降低, 水温小于10~15度时生成氢氧化铝絮体呈松散状, 而表层水的水温高, 相对比底层水形成的絮体致密, 沉降速度快, 此时适于表层取水。

3) 浮游生物高低值区域是按照季节进行分布的, 因为浮游生物自身不会出现下沉的情况, 在水库中占据优势的直链藻、星杆藻、脆杆藻等的大部分是几十个单细胞缀联成群体, 体长达几十到几百微米, 浮游动物体长达0.5mm~1.5mm, 有的藻类的粘壁作用, 使表层滤料很快堵塞并在过滤料表面形成一种滤膜, 并且这种滤膜很难用水进行冲洗, 导致滤料截污能力比较差, 部分情况下池壁上会粘附一些粘稠物体, 容易让滤料发生结板的情况。

4) 根据对卧虎山水库多年来取水的结果进行检验发现, 平均每年从水库的底层中取出的水, 日浑浊度要超过50度。上下水层浊度相差很多, 如能因时制宜采用分层取水就可以取到较好的原水, 这样会减轻水厂水处理工艺上的负担, 从而提升水库水质, 所以想要实现分层取水, 就必须要修建水塔, 实特别是自水库2009年除险加固以来, 水库自身的调节能力不断增强, 并且水库中的水量有一定程度的增加, 库存水量增加量明显, 水位有所提高, 并且水库自然沉淀的时间边长, 上层的澄清度也会随之变高, 为水库分层取水提供了条件。

4 结论