水厂新建项目取水工程设计方案.doc
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1、水厂新建项目取水工程设计方案1.1 取水构筑物选型据新民坝枢纽设计资料,设计洪水位48.16m,最低枯水位43.90m,水位最大变幅5m;取水头部库底自然高程42.90m,最枯季节取水水深仅1.0m。1.1.1 取水口根据新民坝枢纽工程及水文地质情况和类似工程的实践经验,较合适的固定式取水构筑物取水头部有两种形式可供选择: 箱式取水头部箱体为钢筋砼结构,侧面设置进水窗口并安装拦污格栅,引水管深入箱体内取水。对规模较大的箱式取水头部,箱体宜采用预制构件,分成几部分在岸上制作完毕浮运至取水点,再在水下拼装就位;基础用钻孔灌注桩。箱体下的库底局部挖深3米,箱体嵌入库底与灌注桩连接。该形式适用于取水量
2、较大、取水点水深不太深、河床较稳定、含砂量少的情况。 桩架式取水头部 一般采用钢管桩或预制钢筋混凝土管桩,将桩打入河床,在框架周围采用格栅围护,防止漂浮物进入。适用于河床较稳定、河床地质宜打桩、枯水位水深较深和水位变化不大的情况。 优缺点比较:见表7-1。根据取水点位置和水下地形图,拟建取水头部所处位置水深约1.04.0m。枯水位情况下取水点水深仅1.0m,水深较浅。根据引水管进水口淹没水深、悬空高度等应满足其有关水力条件的设计要求,采用桩架式取水头部难以满足此要求,而箱式取水头部可满足此水力条件要求。可见,只有箱式取水头部较为适合。 取水头部型式比较 表7-1箱式取水头部桩架式取水头部优点
3、耐久性好,防冲撞能力强、安全性高; 对枯水期水深较浅的河道取水有利; 对河道、航道影响小。 结构简单、施工方便; 巡视方便、维护、除草容易。缺点 清渣、维护不便。 对行洪有一定影响; 不适应于枯水期水深较浅的取水; 耐久性相对较差。1.1.2 引水管 引水形式选择引水管有自流管和虹吸管两种。取水泵站自然地面高程49m53m,鉴于新民坝枢纽常年水位不高,为减小引水管埋深,节省工程投资,推荐采用虹吸引水方式。一般情况下可自流引水,仅在水库水位较低时,才用虹吸引水,采用双管引水,取水的安全可靠性有保证。 进水管数量、管径选择水源工程设计总规模为5万m3/d,一期工程2.5万m3/d。考虑8水厂自用水
4、,总取水量达5.4万m3/d,一期工程取水量2.7万m3/d。进水管一次实施,从取水的安全可靠性考虑,保证事故时70取水量,宜设2根进水管。并留余地,建议采用2根D7209钢管,满负荷运行时设计流速为1.14m/s;一期工程设计流速0.57m/s,虽流速偏小,但原水含沙量小,不易沉淀,必要时两管可交替运行,避免淤积危险。1.1.3 取水泵房取水泵房包括泵型选择、泵房形式及泵房布置等。 水泵泵型选择取水泵房常用水泵类型有离心泵、斜流泵和潜水泵。优缺点比较如下:a、离心泵离心泵是给水工程中广泛采用的一种水泵,特点是流量、扬程适用范围广,结构简单、体型轻便、效率较高,其中大型水泵效率高达8691,且
5、其使用寿命长、安装检修方便、维护工作量相对较小。缺点是泵房间与吸水井要分开,泵房施工较复杂,土建投资较高,泵房占地面积较大。b、潜水泵水泵直接安装在集水池内,不需要吸水管道,泵房占地面积小。缺点是效率较低,扬程范围较窄,在水位变幅较大情况下,大流量潜水泵不能适应扬程变化,易出现故障、使用寿命相对较短,设备安装、维护较复杂。c、斜流泵与潜水泵房类似,水泵安装在集水池内,不需要吸水管道,泵房占地面积小,电机不淹没于水中,安全性较潜水泵高。斜流泵性能与离心泵相同,能适应流量、扬程变化,水泵效率较高,达80%以上,但较离心泵效率约低23。立式斜流泵需要较长的进水流道,设备安装要求和难度高、检修时需拆除
6、电机后抽轴,工作量较大。经综合分析,推荐采用卧式离心水泵。根据我院设计经验,结合各类水泵实际运行状况和本项目具体情况,本工程选用卧式离心泵是合适的。 水泵数量及主要技术参数的分析选择水源工程设计规模5万m3/d,一期2.5万m3/d。一期设3台(2用1备),对水量变化的适应性较强。根据上述分析,取水泵配置如下: 一期2.5万m3/d时,安装3台600m3/h水泵,2用1备; 二期取水规模增加到5万m3/d时,通过改造水泵来增加流量。 水泵选择选泵原则选泵首先要满足最高取水工况时流量和扬程要求;平均流量时,水泵应在高效区运行;在最高与最低流量时,水泵应能安全、稳定运行。水泵特性曲线高效范围应尽量
7、平缓,以适应各种工况流量和扬程要求。水泵选择须考虑节能,除选用高效率水泵外,还应考虑运行工况调节。水泵的选用应近、远期结合,远期可增加水泵台数或换装水泵。水泵选择根据前述水泵数量配备,对水泵扬程进行计算,结果如下:3台水泵:Q=600m3/h、H32m。根据选泵原则,针对流量、扬程,250S39型号水泵流量和扬程较合适。 水泵运行工况分析采用调速装置改变水泵转数,可使水泵工作时特性曲线更符合管路特性曲线。水泵采用调速不仅可减少能量损失、提高水泵效率,而且有利于水泵启动、改善水泵汽蚀现象,特别适用于河流水位变幅大的取水泵房。但水泵调速装置费用较高。鉴于水库水位受上游来水和下游放水限制,水位变化较
8、大,因此,推荐采用水泵变频调速。 泵房形式的优化和选择本工程选用卧式离心泵,干式安装,相应泵房形式有圆形和矩形两种。矩形泵房比圆形泵房便于水泵及管路布置;且泵房筒体深度仅11.3m,圆形泵房无经济优势。矩形泵房避免了圆形泵房布置较复杂的不足,因此推荐采用矩形泵房。1.2 取水工程工艺设计包括取水口、引水管、取水泵房及取水泵站总平面设计。1.2.1 取水规模取水总规模5万m3/d。取水头部、引水管按5万m3/d设计,一次建成,取水泵房土建按5万m3/d设计,一期工程设备按2.5万m3/d规模安装。1.2.2 取水头部 取水头部按5万m3/d一次设计施工。设计最枯水位43.90m。采用侧面进水方式
9、。为减小头部体积,节省投资,沿取水头部四周开窗取水。窗口设进水粗格栅,过栅流速0.3m/s,以尽量减少漂浮物进入。进水窗口上缘高程为44.50m,下缘43.80m,距库底0.90m,以减少泥砂进入。取水头部尺寸为5.652.32.65m。1.2.3 结合井 结合井由进水室(含检修闸门)和吸水井合建而成,以方便泵房检修。为保证过栅面积,便于格栅布置,结合井平面采用矩形。考虑取水头部已设一道粗格栅,此处采用格网。栅条间距50mm,以保护取水泵,过栅流速0.8m/s。结合井尺寸10.35.51.6m,按5万m3/d规模一次设计建设。1.2.4 取水泵房 根据取水形式的比较,推荐取水泵房采用矩形,水泵
10、采用卧式离心泵。取水泵房按5万m3/d规模建,设备按2.5万m3/d安装。泵房为地下式钢筋砼矩形泵房,泵房进口上层平台标高为50.30m,内地坪标高43.00m,泵房井筒深11.30m。取水泵房平面尺寸18.76.8m。水泵机组设置如下: 一期2.5万m3/d时,安装3台600m3/h水泵,2用1备;配套电机功率:N=75KW,380V。 二期规模增加到5万m3/d时,通过改造水泵来满足取水要求。水泵抽真空起动,以减小泵房深度,节省投资。另设小型潜水泵2台用于排除泵房内少量渍水。泵房上部设起重量2t的电动单梁桥式起重机1套,以方便泵房维护。由于水泵进出水管径较大,考虑采用电动蝶阀以减轻工人劳动
11、强度,同时提高取水安全性。1.2.5水源厂平面及高程设计水源厂布置于新民坝枢纽西北岸新民村,现状自然地面高程约4953m。取水泵站设计防洪标准采用100年一遇洪水位48.16m。考虑风浪影响,水源厂设计地面高程定为50.00m。水源厂占地面积5.1亩。泵站出入口正对新民村村级道路,并以此路作为与新桥水厂联系通道。1.2.6水源厂规模及分组一期水源厂主要构(建)筑物规模及分组情况 表9-1序号构筑物规模及分组备注1取水头部5万m3/d 2吸水井2.5万m3/d 3取水泵房土建5万m3/d;设备2.5万m3/d4职工值班宿舍5机修间6仓库1.3 原水输水管道设计1.3.1输水规模新桥水厂设计总规模
12、5万m3/d。一期2.5万m3/d,原水输水管道按2.5万m3/d规模设计。考虑水厂自用水8%,设计输水量2.7万m3/d(0.32m3/s)。1.3.2 原水管线走向水源厂在新民坝枢纽边,与新桥水厂相距约4000m。原水管出泵站后沿新民村村级道路和方兴大道进入厂区。根据现场踏勘,道路东南侧民居较多,且紧靠道路,因此,原水管沿道路西北侧敷设。管道沿线现为菜地,场地较开阔,可采用大开挖施工,管道施工及维护较方便。1.3.3管材比选 管材特点在输配水工程中,管材的选择一般要根据工程规模、重要性、管道工压、输水距离、工程进度及工程的地形、地貌、地质状况,当地管材生产状况与使用习惯、能源价格等,进行技
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