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《室外给水设计标准规范》-条文说明.doc

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室外给水设计标准规范 室外 给水 设计 标准规范 条文 说明
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-_1 总 则1.01 本条文阐明编制本规范的宗旨。1.0.2 规定了本规范适用范围。1.0.3 给水工程是城镇基础设施的重要组成部分,因此给水工程的设计应以城镇总体规划为主要依据。其中,水源选择、净水厂厂址以及输配水管线的走向等更与规划的要求密切相关,因此设计时应根据规划要求,结合城市现状加以确定。1.0.4强调对水资源的节约和水体保护以及建设节水型城镇的要求。设计中应处理好在一种水源有几种不同用途时的相互关系及综合利用,确保水资源的可持续性。1.0.5 对土地资源节约使用作了原则规定。净水厂和泵站等的用地指标应符合《城市给水工程相许建设标准》的有关规定。1.0.6对给水工程近、远期设计年限作的规定。年限的确定应在满足城市供水需要的前提下,根据建设资金投入的可能作适当调整。1.0.7 本条规定给水工程构筑物的合理设计使用年限,参照现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068 所规定的设计使用年限;水厂中专用设备的合理使用年限由于涉及到的设备品种不同,其更新周期也不相同,同时设计中所选用的材质也影响使用年限,故难以作出统一规定,本条文只作了原则规定。同样由于目前给水工程中应用的管道材质很多,有关使用年限的确切资料不多,故也难以作出明确规定。1.0.8 关于在给水工程设计中采用新技术、新工艺、新材料和新设备以及在设计中体现行业技术进步的原则确定。根据建设部组织中国城镇供水协会正在编制的《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》,以“保障供水安全,提高供水水质、保证供水、优化运行成本和改善供水服务”作为技术进步的主要目标,故本条文作了相应规定。另外,对于工程设计而言,节约能源和资源,降低工程造价也应作为目标之一,故也予以列入。1.0.9 提出了关于给水工程设计时需同时执行国家颁布的有关标准、规范的规定。在特殊地区的给水工程的设计,还应遵循相关规范的要求。3 给水系统3.0.1 给水系统的确定在给水设计中最具全局意义。系统选择的合理与否将对整个给水工程产生重大影响。一般给水系统可分成统一供水系统、分质供水系统、分压供水系统、分区供水系统以及由多种供水系统组合等。因此,在给水系统选择时,必须结合当地地形、水源、城镇规划、供水规模及水质要求等条件,从全局考虑,通过多种可能方案的技经比较,选择最合理的给水系统。3.0.2 当城镇地形高差大时,如采用统一供水系统,若满足所有用户用水压力,则将大大提高管网的供水压力,造成极大的不必要的能量损失,并因管道承受高压而给安全运行带来威协。因此宜按地形高低不同,采用不同的分压供水系统,以节省能耗和有利于供水安全。在向远离水厂或局部地形高程较高的区域供水时,采用设置加压泵站的局部分区供水系统将可降低水厂的出厂水压,以达到节约能耗的目的。3.0.3 在城镇统一供水的情况下,用水量较大的工业企业又相对集中,且有可以利用的合适水源时,在通过技经比较后可考虑设置独立的工业用水给水系统,采用低质水供工业用水系统,使水资源得到充分利用。3.0.4 当水源地高程相对于供水区域较高时,应根据沿程地形状况,对采用重力输水方式和加压输水方式作全面技术经济比较后,加以选定,以便充分利用水源地与供水区域的高程差。在计算加压输水方式的经常运行电费时,应考虑因年内水源水位和需水量变化而使加压流量与扬程的相应改变。3.0.5 随着供水普及率的提高,城镇化建设的加速,以及受水源条件的限制和发挥集中管理的优势,在一个较广的范围内,统一取用较好的水源,组成一个跨越地域界限向多个城镇统一供水的系统(即称之谓“区域供水”)已在我国不少地区实施。由于区域供水的范围较为广宽,跨越城镇很多,增加了供水系统的复杂程度,因此在设计区域供水时,必须对各种可能的供水方案作出技术经济比较后综合选定。3.0.6 为确保供水安全,有条件的城市宜采用多水源供水系统,并考虑在事故中能相互调度。3.0.7 城镇给水系统的设计,除了对系统总体布局采用统一、分质或分压等供水方式进行分析比较外,水量调节构筑物设置,对配水管网的造价和经常运行费用有着决定性的作用,因此还需对水量调节构筑物设置在净水厂内或部份设于配水管网中作多方案的技经比较。管网中调节构筑物设置可以采用高位水池或调节水池加增压泵站。设置位置可采用网中设置或对置设置,应根据水量分配和地形条件等分析确定。3.0.8明确规定生活用水给水系统的供水水质应符合现行的生活饮用水卫生标准的要求。由于生活饮用水卫生标准规定的是用户用水卫生标准的要求,因此在确定水厂出水水质目标时,还应考虑水厂至用户用水点水质改变的因素。对于专用的工业用水给水系统,由于各种工业生产工艺性质不同,生产用水的水质要求各异,故其水质标准应根据用户要求经分析研究后合理确定。3.0.9 本条是关于配水管网最小服务水头的规定。给水管网的最小服务水头是指城镇配水管网与居住小区或用户接管点处为满足用水要求所应维持的最小水头,对于城镇给水系统,通常以需要满足的直接供水的建筑物层数来确定。(不包括设置水箱,利用夜间进水,由水箱供水的层数)单独的高层建筑或在高地上的个别建筑,可设局部加压装置来解决,不宜作为城镇给水系统的控制条件。3.0.9 在城镇给水系统设计中,必须对原有给水设施和构筑物做到充分和合理的利用,充分发挥原有设施能力,节约工程投资,节约成本,并做好新、旧构筑物的合理衔接。4 设计水量4.0.1 规定了设计用水量组成内容。原规范中未预见用水量及管网漏失水量合并计算,现予以分列。4.0.2 规定了水厂设计规模的计算方法。明确水厂规模系指设计最高日的供水量。4.0.3 1997年《室外给规》局部修订时,曾根据建设部下达的科研项目“城市生活用水定额研究”成果对居民生活和综合生活用水定额进行了较大的修改和调整。“城市生活用水定额研究”的数据来源于全国用水人口35%,全国市政供水量40%,在约10万个数据基础上进行统计分析后综合确定。用水定额按地域分区和城市规模划分。地域的划分系参照现行国家标准《建筑气候区划标准》作相应规定。现行国家标准《建筑气候区划标准》主要根据气候条件将全国分为七个区。由于用水定额不仅同气候有关,还与经济发达程度、水资源分布、人民生活习惯和住房标准密切相关,故用水定额分区参照气候分区,将用水定额划分为三个区,并按行政区划作了适当调整,即:一区:大致相当建筑气候区划标准的III、IV、V区;二区:大致相当建筑气候区划标准的I、II区;三区:大致相当建筑气候区标准的VI、VII区。本次修编时,参照现行国家标准《城市居民生活用水量标准》GB/T 50331,将四川、贵州由一区调准噶到二区。城市规模分类系参照《中华人民共和国城市规划法》的有关规定,与现行的国家标准《城市给水工程项目建设标准》基本协调。城市规划法规定:特大城市指市区和近郊区非农业人口在100万以上;大城市指市区和近郊区非农业人口在100万以下,50万以上;中小城市指市区和近郊区非农业人口在50万以下。生活用水按“居民生活用水”和“综合生活用水”分别制定定额。居民生活用水指城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗澡等日常生活用水;综合生活用水包括:城市居民日常生活用水和公共建筑及设施用水二部分的总水量。公共建筑及设施用水包括娱乐场所、宾馆、浴室、商业、学校和机关办公楼等用水,但不包括城市浇洒道路、绿地和市政等用水。根据调查资料,国家级经济开发区和特区的城市生活用水,因暂住及流动人口较多,它们的用水定额较高,一般要高出所在用水分区和同等规模城市用水定额的1~2倍,故建议根据该城市的用水实际情况,其用水定额可酌情增加。由于城市综合用水定额(指水厂总供水除以用水人口,包含综合生活用水、工业用水、市政用水及其他用水的水量)中工业用水是重要组成部分,鉴于各城市的工业结构和规模以及发展水平千差万别,因此本规范中未列入城市综合用水定额。本次规范修编前,曾向全国有关单位征询过对于用水定额规定的意见,有个别单位对用水定额提出了质疑,故本次修编中对“居民生活用水定额”、“综合生活用水定额”及条文说明中“城市综合用水量调查表”自1997年以来的情况进行了全面复核。按照《城市供水统计年鉴》(1990~2001年)中555个城市用水的资料进行了统计并与1997年所订用水定额对照作了分析。统计的最大、最小值详见表1~表6。从统计结果可以看出:1 由于统计值包涵了所有统计对象的资料,因此最大值与最小值之差明显大于原规定;2 对照居民生活用水定额,除一区个别城市用水量大于原规定较多外,大部分多在原规定范围或附近;3 对照综合生活用水定额,大部分均在原规定范围或附近;4 由于三区特大城市、大城市的统计对象太少,故缺乏代表性。鉴于以上情况,本次修编对原定额暂不作修改。表1 最高日居民生活用水调查结果(L/人·d)分 区特大城市大城市中等城市小城市一236~380162~436145~498110~359二113~21683~20894~17680~241三21824490~155109~238表2 平均日居民生活用水调查结果(L/人·d)分 区特大城市大城市中等城市小城市一137~34895~31292~30161~301二85~16653~19746~17731~188三16720966~14372~187表3 最高日综合生活用水调查结果(L/人·d)分 区特大城市大城市中等城市小城市一261~392148~478108~464100~411二136~303102~260124~25890~312三22424494~155136~320表4 平均日综合生活用水调查结果(L/人·d)分 区特大城市大城市中等城市小城市一184~348120~38892~35267~402二112~24797~23763~19244~267三17120970~143103~216表5 最高日城市综合生活用水调查结果(L/人·d)分 区特大城市大城市中等城市小城市一436~749240~711253~710200~667二329~612236~517208~464200~633三313414152~213204~529表6 平均日城市综合生活用水调查结果(L/人·d)分 区特大城市大城市中等城市小城市一435~615226~659197~576110~559二240~408208~438135~34998~416三24037897~157136~3644.0.4 工业企业生产用水由于工业结构和工艺性质不同,差异明显。本条文仅于工业企业用水量确定的方法作了原则规定。近年来,在一些城市用水量预测中往往出现对工业用水的预测偏高。其主要原因是对于产业结构的调整、产品质量的提高、节水技术的发展以及产品用水单耗的降低估计不足。因此在工业用水量的预测中,必须考虑上述因素,结合对现状工业用水量的分析加以确定。4.0.5 关于消防用水量、水压及延续设计的原则规定。4.0.6 关于浇洒道路和绿化用水量的规定。浇洒道路和绿地用水量系参照现行国家标准《建筑给水排水设计规范》作相应规定。4.0.7 1999年我国城市供水企业平均漏损率为15.14%。为了加强城市供水管网漏损控制,建设部制定了行业标准《城市供水管网漏损控制及评定标准》,规定了城市供水管网基本漏损率不应大于12%,同时规定了可按用户抄表百分比、单位供水量管长及年平均出厂压力进行修正。本条文参照以上规定作了相应规定。4.0.8 关于未预见用水量的规定。未预见用水量系指在给水设计中对难于预见的因素(如规划的变化及流动人口用水等)而保留的水量。因此未预见水量宜按本规范第4.0.1条的1~4款用水量之和的8%~12%考虑。4.0.9 关于城市供水日变化系数和供水时变化系数的规定。5 取 水5.1 水源选择5.1.1 关于在水源选择前应先进行水源勘察的规定。据调查,一些项目由于在确定水源前,对选择的水源没有进行详细的调研、勘察和评价,以致造成工程失误,有些工程在建成后,发现水源水量不足,或与农业用水发生矛盾,不得不另选水源。有的工程采用兴建水库作为水源,而在设计前没有对水库汇水面积进行详细勘察,造成水库蓄水量不足。一些拟以地下水为水源的工程,由于没有进行详细的地下水资源勘察,取得必要水文资料,而盲目兴建地下水取水构筑物,以致取水量不足,甚至完全失败。因此,本条规定在水源选择前,必须进行水资源的勘察。5.1.2 关于水源选择的原则规定。水源水量可靠和水质符合要求是水源选择的首要条件。考虑到水资源的不可替代和充分利用,饮用水、环境用水、中水回用以及各工业企业对用水水质的要求都不相同,近年来国家有关部门对水源水质的要求颁布了相应标准,因此,本次修改将水源水质的要求明确为符合国家有关现行标准的要求。由于地下水水源不易受污染,一般水质较好,故当水质符合要求时,生活饮用水的水源宜优先考虑地下水。选用水源除考虑基建投资外,还应注意经常运行费用的经济。当有几个水源可供选择时,应通过技术经济比较确定。水是不可替代的资源,随着国民经济的发展,用水量上升很快,不少地区和城市,特别是水资源缺乏的北方干旱地区,生活用水与工业用水,工业与农业用水的矛盾日趋突出;也有一些地区由于水源的污染,加剧了水资源紧缺的矛盾。由于水资源的缺乏或污染,出现了不少跨区域跨流域的引水、供水。因此,对水资源的选用要统一规划,合理分配,优水选用,综合利用。此外选择水源时,还需考虑施工和运输交通等条件。5.1.3 关于选用地下水为水源时,必需有确切的水文地质资料,并遵守地下水取水量不得大于允许开采量,不得盲目开采的规定。鉴于国内部分城市和地区盲目建井,长期过量开采地下水,造成区域地下水位下降,或管井阻塞事故,甚至引起地面下沉,井群附近建筑物的破裂情况,因此,地下水取水量必须限制在允许的开采量以内。在确定允许开采量时,应有确切的水文地质资料,并对各种用途的水量进行合理分配,与有关部门协商并取得同意。在设计井群时,可根据具体情况,设立观察孔,以便积累资料,长期观察地下水的动态。5.1.4 关于地表水设计枯水流量保证率的规定。对以地表水作为城市供水水源时,设计枯水量保证率目前有两种意见:1 处于水资源较丰富的有关单位认为最枯流量保证率可采取95%~97%,个别设计院建设不低于97%,对于大、中城市应取99%;2 处于干旱地带的华北、东北地区的有关单位认为,枯水流量保证率以定为90%~97%较确当。国内个别设计院建议为90%~95%。综合上述情况,一方面考虑目前人民生活水平的提高,城市的迅速发展,旅游业的兴起,对城市供水的安全可靠性要求有所提高,将枯水流量保证率确定为97%是合适的;另一方面考虑到干旱地区及山区枯水季节径流量很小的具体情况,枯水流量保证率的下限仍保留为90%,以便灵活采用。目前,我国东部沿海经济发达地区的建制镇国民经济发展迅速,镇的建成区颇具规模,本次修改曾作调查,但反馈资料较少。(个别设计院在设计时枯水流量保证率采用90%~95%)。考虑到我国地域宽广,经济差异较大,对小城镇的枯水流量保证率仍不宜作硬性规定,故在“注”中仍然规定其保证率可适当降低,可根据城镇规模,供水的安全可靠性要求程度确定。5.1.5 在确定水源时,为确保取水量及水质的可靠,应取得水资源管理、卫生防疫、航运等部门的书面同意。本次对生活饮用水水源的卫生防护条文内容作了文字理顺上的修改。对水源卫生防护应积极取得环保等有关部门的支持配合。5.2 地下水取水构筑物Ⅰ一般规定5.2.1 关于选择地下水取水构筑物位置的规定。由于地下水水质较好,且取用方便,因此,不少城市取用地下水作为水源,尤其宜作为生活饮用水水源。但长期以来,许多地区盲目扩大地下水开采规模,致使地下水水位持续下降,含水层贮水量逐渐枯竭,并引起水质恶化,硬度提高,海水入侵,水量不足,地面沉降以及取水构筑物阻塞等情况时有发生。因此,条文规定了选择地下水取水构筑物位置的必要条件,着重作了取水构筑物位置应“不易受污染”的规定。此外,为了确保水源地运行后不发生上述问题,还要避开对取水构筑物有破坏性的强震区、洪水淹没区、矿产资源采空区和易发生地质灾害(包括滑坡、泥石流和坍陷)地区。近年来这方面问题较多,同时,也为防止地下水过量开采,影响取水构筑物和水源地的寿命,不引起区域漏斗和地质灾害。因此条文修订时补充了相关内容。5.2.2 关于选择地下水取水构筑物型式的规定。地下水取水构筑物的型式主要有管井、大口井、渗渠和泉室等。正确选择取水构筑物的型式,对于确保取水量、水质和降低工程造价影响很大。取水构筑物的型式除与含水层的岩性、厚度、埋深及其变化幅度等有关外,还与设备材料供应情况、施工条件和工期等因素有关,故应通过技术经济比较确定。但首先要考虑的是含水层厚度和埋藏条件,为此,本条规定了各种取水构筑物的适用条件。管井是广泛应用的一种取水方式。由于我国地域广阔,不仅大江大河地区广泛分布砂、卵石含水层,而且在松辽平原、云贵高原和山西高原地区分布有裂隙、岩溶含水层。管井不但可从埋藏上千米含水层中取水,也可在埋藏很浅含水层中取水。例如:吉林新中国糖厂和桦甸热电厂的傍河水源,其含水层厚度仅为3~4m,埋藏深度也仅为6~8m,而单井出水量达到100m3/d左右,类似工程实例很多。故本次对管井适用条件作了修改。将原来的“管井适用于含水层厚度大于5m,其底板埋藏深度小于15m”修改成“管井适用于含水层厚度大于4m,其埋藏深度大于8m”。工程实践中,因为管井可以机械施工,施工进度快、造价低,因而在含水层厚度、渗透性相似条件下,大多采用管井,而不采用大口井。但含水层颗粒较粗又有充足河水补给时,仍可考虑采用大口井。当含水层厚度较小时,因不易设置反滤层,故宜采用井壁进水,但井壁进水常常受堵而降低出水量,当含水层厚度大时,不但可以井底进水,也可以井底、井壁同时进水,是大口井的最好选择方式。鉴于以上情况,本规范修订时,对原条文作了适当的补充。渗渠取水,施工困难,并且出水量逐年减小,只有在其他取水型式无条件采用时方才采用。因此,条文对含水层厚度、埋深作了相应规定。由于地下水的过量开采,人工抽降取代了自然排泄,致使泉水流量大幅度减少,甚至干涸废弃。因此,规范对泉室只作了适用条件的规定,而不另列具体条文。5.2.3 关于地下水取水构筑物设计时具体要求的规定。地下水取水构筑物多数建在市区附近、农田中或江河旁,这些地区容易受到城市、农业和河流污染的影响。因此,必须防止地面污水不经地层过滤直接流入井中。另外在多层含水层取水时,有可能出现上层地下水受到地面水的污染,或者某层含水层所含有害物质超过允许标准而影响相邻含水层等情况。例如,在黑龙江省某地,有两层含水层,上层水含铁量高达15一20mg/L,而下层含水层含铁量只有5-7mg/L,且水量充沛,因此,封闭上层含水层,取用下层含水层,取得了经济合理的效果。为合理利用地下水资源,提高供水水质,条文规定了应有防止地面污水和非取水层水渗入的措施。为保护地下水开采范围内不受污染,规定在取水构筑物的周围应设置水源保护区,在保护区内禁止建设各种对地下水有污染的设施。过滤器是管井取水的核心部分。根据各地调查资料,由于过滤器的结构不适当,强度不够,耐腐蚀性能差等,使用寿命多数在5—7a。黑龙江省某市采用钢筋骨架滤水管,因强度不够而压坏;有的城市地下水中含铁,腐蚀严重,管井使用年限只有2-3a;而在同一个地区,采用混合填砾无缠丝滤水管,管井使用寿命增长。因此按照水文地质条件,正确选用过滤器的材质和型式是管井取水成败的关键。需进人检修的取水构筑物,都应考虑人身安全和必需的卫生条件。某市曾发生大口井内由火灾引起的人身事故,其它地方也曾发生大口井内使人发生窒息的事故。由于地质条件复杂,地层中微量有害气体长期聚集,如不及时排除,必将造成危害。据此本条规定了大口井、渗渠和泉室应有通气措施。Ⅱ 管 井5.2.4 本条规定了在40m以上的中、粗砂及砾石含水层中取水时,可采用分段取水。5.2.5 关于管井的结构、过滤器和沉淀管设计的规定。5.2.6 关于管井井口封闭材料及其做法的规定。为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对井口进行封闭。调查表明,最常用的封闭材料有水泥和粘土。封闭深度与管井所在地层的岩性和土质有关,但绝大多数在5m以上。5.2.7 关于管井设置备用井数量的规定。据调查各地对管井水源备用井的数量意见较多,普遍认为10%备用率的数值偏低,认为井泵检修和事故较频繁,每次检修时间较长,10%的备用率显得不足,因此本条对备用井的数量规定为10%-20%,并提出不少于一口井的规定。Ⅲ 大 口 井5.2.8 关于大口井深度和直径的规定。经调查,近年来由于凿并技术的发展和大口井过深造成施工困难等因素,设计和建造的大口井井深均不大于15m,使用普遍良好。据此规定大口井井深“一般不宜大于15m”。根据国内实践经验,大口井直径为5-8m时,在技术经济方面较为适宜,并能满足施工要求.据此规定了大口井井径不宜超过10m。5.2.9 关于大口井进水方式的规定。据调查,辽宁、山东、黑龙江等地多采用井底进水的非完整井,运转多年,效果良好。铁道部某设计院曾对东北、华北铁路系统的63个大口井进行调查,其中60口为井底进水。另据调查,一些地区井壁进水的大口井堵塞严重。例如:甘肃某水源的大口井只有井壁进水,投产二年后,80%的进水孔已被堵塞。辽宁某水源的大口井只有井壁进水,也堵塞严重。而同地另一水源的大口井采用井底进水,经多年运转,效果良好。河南某水源的大口井均为井底井壁同时进水的非完整井,井壁进水孔已有70%被堵塞,其余30%孔进水也不均匀,水量不大,主要靠井底进水。上述运行经验表明,有条件时大口井宜采用井底进水。5.2.10 关于大口井井底反滤层做法的规定。根据给水工程实际情况,将滤料粒径计算公式定为d/di=6~8。根据东北、西北等地区使用大口井的经验,井底反滤层一般设3~4层,大多数为3层,两相邻反滤层滤料粒径比一般为2~4,每层厚度一般为200~300mm,并做成凹弧形。某市自来水公司起初对井底反滤层未做成凹弧形,平行铺设了二层,第一层粒径20~40mm,厚度200mm;第二层粒径50~l00mm,厚度300mm,运行后若干井发生翻砂事故。后改为三层滤料组成的凹弧形反滤层,刃脚处厚度为1000 mm,井中心处厚度为700mm,运行效果良好。执行本条文时应认真研究当地的水文地质资料,确定井底反滤层的做法。5.2.11 关于大口井井壁进水孔的反滤层做法的规定。经调查,大口井井壁进水孔的反滤层,多数采用二层,总厚度与井壁厚度相适应。故规定大口井井壁进水孔反滤层一般可分两层填充。5.2.12 关于无砂混凝土大口井适用条件及其做法的规定。西北铁道部门采用无砂混凝土井筒,以改善井壁进水,取得了一定经验,并在陕西、甘肃等地使用。运行经验表明,无砂混凝土大口井井筒虽有堵塞,但比钢筋混凝土大口井井壁进水孔的滤水性能好些。西北各地采用无砂混凝土大口井大多建在中砂、粗砂、砾石、卵石含水层中,尚无修建于粉砂、细砂含水层中的生产实例。根据调查,近年来无砂混凝土大口井使用较少,因此,执行本条文时,应认真研究当地水文地质资料,通过技术经济比较确定。5.2.13 关于大口井防止污染措施的规定。鉴于大口井一般设在覆盖层较薄、透水性能较好的地段,为了防止雨水和地面污水的直接污染,特制订本条文。Ⅳ 渗 渠5.2.14 关于渗渠规模和布置的规定。经多年运行实践,渗渠取水的使用寿命较短,并且出水量逐年明显减少。这主要由于水文地质条件限制和渗渠位置布置不适当所致。正常运行的渗渠,每隔7-10年也应进行翻修或扩建,鉴于渗渠翻修或扩建工期长和施工困难,在设计渗渠时,应有足够的备用水量,以备在检修或扩建时确保安全供水。5.2.15 管渠内水的流速应按不淤流速进行设计,最好控制在0.6~0. 8m/s,最低不得小于0. 5m/s,否则会产生淤积现象。由于渗渠担负着集水和输水的作用,原条文规定的渗渠充满度0.5偏低,必要时充满度可提高到0.8。管渠内水深应按非满流进行计算,其重要原因在于控制水在地层和反滤层中的流速,延缓渗渠堵塞时间,保证渗渠出水水质,增长渗渠使用寿命。根据对东北和西北地区16条渗渠的调查,管径均在600mm以上,最大为l000mm 。黑龙江某厂的渗渠管径为600mm,因检查井井盖被冲走,涌进地表水和泥砂,淤塞严重,需进人清理,才能恢复使用。吉林某厂渗渠管径为700mm;由于渠内厌气菌及藻类作用,影响了水质,也需进人予以清理。因此本条文制订了“内径或短边长度不小于600mm的规定”。在设计渗渠时,应根据水文地质条件考虑清理渗渠的可能性。5.2.16 关于渗渠孔眼水流流速的规定。渗渠孔眼水流流速与水流在地层和反滤层的流速有直接关系。在设计渗渠时,应严格控制水流在地层和反滤层的流速,这样可以延缓渗渠的堵塞时间,增加渗渠的使用年限。因为渗渠进水断面的孔隙率是固定的,只要控制渗渠的孔眼水流流速,也就控制了水流在地层和反滤层中的流速。经调查,绝大部分运转正常的渗渠孔眼水流流速均远小于0.01m/s。因此,本条文制订了“渗渠孔眼的流速不应大于0.01m/s”的规定。5.2.17 关于渗渠外侧反滤层做法的规定。反滤层是渗渠取水的重要组成部分。反滤层设计是否合理直接影响渗渠的水质、水量和使用寿命。据对东北、西北等地14条渗渠反滤层的调查,其中5条做四层反滤层,9条做三层反滤层。每层反滤层的厚度大多数为200~300mm,只有少数厚度为400~500mm。东北某渗渠采用四层反滤层,每层厚度为400mm,总厚度1600mm。同一水源的另一渗渠采用三层反滤层,总厚度为900mm。两者厚度虽差约一倍,而效果却相同。5.2.18 关于集取河道表流渗透水渗渠阻塞系数的规定。对于集取河道表流渗透水的渗渠,地表水系经原河砂回填层和人工反滤层垂直渗入渗渠中。河道表流水的悬浮物,大部分截留在原河砂回填层中,细小颗粒通过人工反滤层而进入渗渠,水中悬浮物含量越高,渗渠堵塞越快,因此集取河道表流水的渗渠适用于常年水质较清的河道。为保证渗渠的使用年限,减缓渗渠的淤塞程度,在设计渗渠时,应根据河水水质和渗渠使用年限,选用适当的阻塞系数。5.2.19 关于河床及河漫滩的渗渠设置防护措施的规定。河床及河漫滩的渗渠多布置在河道水流湍急的平直河段,每遇洪水,水流速度急剧增加,有可能冲毁渗渠人工反滤层。例如,吉林某市设在河床及河漫滩的渗渠因设计时未考虑防冲刷措施,洪水期将渗渠人工反滤层冲毁,致使渗渠报废和重新翻修。为使渗渠在洪水期安全工作,需根据所在河道的洪水情况,设置必要的防冲措施。5.2.20 关于渗渠设置检查井的规定。为了渗渠的清砂和检修的需要,渗渠上应设检查井。根据各地经验,检查井间距一般采用50m~100 m,当管径较小时宜采用低值。5.2.21 为了便于维护管理规定检查井的宽度一般为1~2 m,,并设沉砂坑。5.2.22 为防止污染取水水质,规定地面式检查井应安装封闭式井盖,井顶应高出地面0.5m。渗渠的平面布置一般有三种情况:平行河流、垂直河流及平行与垂直河流相组合,渗渠的位置应尽量靠近主河道和水位变化较小且有一定冲刷的直岸或凹岸。因此,渗渠有被冲刷的危险,故本条规定应有防冲刷的措施。5.2.23 渗渠出水量较大时,其集水井一般分成两格,接进水管的一格可作沉砂室,另一格为吸水室。进水管入口处设闸门以利于检修。5.2.24 关于集水井结构和容积的规定。5.3 地表水取水构筑物5.3.1 关于选择地表水取水构筑物位置的规定。在选择取水构筑物位置时,应重视和研究取水河段的形态特征,水流特征和河床、岸边的地质状况,如主流是否近岸和稳定,冲淤变化,漂浮物、冰凌等状况及水位和水流变化等,进行全面的分析论证。此外,还需对河道的整治规划和航运行情况进行详细调查与落实,以保证取水构筑物的安全。对于生活饮用水的水源,良好的水质是最重要的条件,因此在选择取水地点时,必须避开城镇和工业企业的污染地段,到上游清洁河段取水。5.3.2 沿海地区的内河水系水质,在丰水期由于上游来水量大,原水含盐度较低,但在枯水期上游径流量大减,引起河口外海水倒灌,使内河水含盐度增高,可能超过生活饮用水水质标准。为此,可采用在沿海地区筑库,利用丰水期和海水低潮位时蓄积淡水,以解决就近取水的问题。避咸蓄淡水库一般有二种类型:一种是利用现有河道容积蓄水,即在河口或狭窄的海湾入口处设闸筑坝,以隔绝内河径流与海水的联系,蓄积上游来的淡水径流,达到区域内用水量的年度或多年调节。近河口段已经上溯的咸水,由于其比重大于淡水而自然分层处于河道底部,待低潮位时通过坝体底部的泄水闸孔排出。这样一方面上游径流量不断补充淡水,另一方面抓住时机向外排咸。浙江省大塘港水库和香港的船湾淡水湖就是这种型式的实例。另一种是在河道沿岸有条件的滩地上筑堤,围成封闭式水库,当河道中原水含盐度低时,及时将淡水提升入库,蓄积起来,备枯水期原水含盐度不符合要求时使用。杭州的珊瑚砂水库、上海宝山钢铁厂的宝山湖水库、上海长江引水工程的陈行水库等,都是采用这种型式取得了良好的经济效益和社会效益。5.3.3 关于大型取水构筑物进行水工模型试验的规定。据调查,电力系统进行水工模型试验的项目较多。如泸州电厂长江取水,取水量为7000m3/h,因水文条件复杂,通过模型试验确定取水口位置及取水型式;宜宾福溪电厂南渡河取水,取水规模为河水流量的36.7%,亦通过模型试验确定取水口位置及型式。国家现行标准《火力发电厂设计技术规程》DL5000,第14.2.10条,第14.3.2条对需要进行水工模型试验作出了相应规定。通过水工模型试验达到如下目的:1 研究河流在自然情况下或在取水构筑物作用下的水流形态及河床变化;拟建取水构筑物对河道是否会产生影响及采取相应的有效措施;2 为保证取水口门前有较好的流速流态,讯期能取到含沙量较少的水,冬季能促使冰水分层,须通过水工模型试验提出河段整治措施;3 研究取水口门前泥沙冲淤变化规律,提出减淤措施及取水形式;4 当大型取水构筑物的取水量占河道最枯流量的比例较大时,通过试验,提出取水量与枯水量的合理比例关系。5.3.4 关于取水构筑物型式选择的原则规定。1 河道主流近岸,河床稳定,泥沙、漂浮物、冰凌较严重的河段常采用岸边式取水构筑物,具有管理操作方便,取水安全可靠,对河流水力条件影响少等优点;2 主流远离取水河岸,但河床稳定、河岸平坦、岸边水深不能满足取水要求或岸边水质较差时,可采用取水头部伸入河中的河床式取水构筑物;3 中南、西南地区水位变幅大,为了确保枯、洪水期安全取水并取得较好的水质,常采用竖井式泵房;电力工程系统也有采用能避免大量水下工程量的岸边纵向低流槽式取水口;4 西北地区常采用斗槽式取水构筑物,以克服泥沙和潜冰对取水的威胁;5 水利系统在山区浅水河床上采用众多的低坝式或底栏栅式取水构筑物;6 中南、西南地区采用了能适应水位涨落、基建投资省的活动式取水构筑物。5.3.5 关于取水构筑物不应影响河床稳定性的规定。取水构筑物在河床上的布置及其形状,若选择不当,会破坏河床的稳定性和影响取水安全。据调查,上海某厂在某支流上建造一座分建式取水构筑物,其岸边式进水间稍微突入河槽,压缩了水流断面,流速增大,造成对面河岸的冲刷,后不得不增做护岸措施。福建省某市取水构筑物,采用自流管引水,自流管伸入河道约80m,当时为了方便清理,在管道上设置了几座高出水面的检查井。建成后,产生丁坝作用,影响主流,洪水后在自流管下游形成大片沙滩,使取水头部有遭遇淤积的危险。上述问题应引起设计部门的注意与重视。必要时,应通过水工模型试验验证。5.3.6 国家现行标准《城市防洪工程设计规范》CJJ50和《防洪标准》GB50201都明确规定,堤防工程采用“设计标准”一个级别;但水库大坝和取水构筑物采用设计和校核两级标准。对城市堤防工程的设计洪水标准不得低于江河流域堤防的防洪标准;江河取水构筑物的防洪标准不应低于城市的防洪标准的规定,旨在强调取水构筑物在确保城市安全供水的重要性。设计枯水位是固定式取水构筑物的取水头部及泵组安装标高的决定因素。据调查及有关规程、规范的规定(见表7),除个别城市设计枯水位保证率为100%外,其余均在90%~99%范围内,与本规范规定的设计枯水位保证率是一致的。实践证明,90%~99%范围幅度较大的设计枯水位保证率,对各地水源、各种不同工程的建设是恰当的。至于设计枯水位保证率的上限99%高于设计枯水流量保证率上限97%,主要考虑枯水量保证率仅影响取水水量的多少,而枯水位保证率则关系到水厂能否取到水,故其安全要求更高。表7 设计枯水位保证率调查表序号有关单位或标准名称设计枯水位保证率备注1函调南京、湘潭、合肥、九江、长春各城市水源取水构筑物90%~100%,大部分城市为95%~97%合肥、董铺、巢湖取水为90%;南京城南、北河口取水为100%2《火力发电厂设计技术规程》(DL5000)按97%设计,按99%校核3《泵站设计规范》(GB/T50265)97%~99%最低日平均水位河流、湖泊、水库取水时4《铁路给水排水设计规范》(TB10010)90%~98%5.3.7 规定取水构筑物的设计规模应考虑发展需要。根据我国实践经验,考虑到固定式取水构筑物工程量大,水下施工复杂,扩建困难等因素,设计时,一般都结合发展需要统一考虑,如有些工程土建按远期设计,设备分期安装。5.3.8 关于取水构筑物各种保护措施的规定。据调查,漂浮物、泥沙、水凌、冰絮等是危害取水构筑物安全运行的主要因素,设计必须慎重,并应条取相应措施。1 防沙、防漂浮物:应从取水河段的形态特征和岸形条件及其水流特殊性,选择好取水构筑物位置,重视人工构筑物和天然障碍物对取水构筑物的影响。很多实例,由于取水口的河床不稳定,处于回水区,河道整治时未考虑已建取水口等原因,引起取水口堵塞,淤积以至改造,甚至报废。取水头部的位置及选型不当,也会引起头部堵塞。大量泥沙及漂浮物从头部进入引水管、进水间,必会引起管道和进水间内淤积,给运行造成困难。引水管设计应满足初期不淤流速要求,进水间内要有除草、冲淤、吸沙等措施。2 洪水冲刷危及取水构筑物的安全是设计必须重视的问题。如四川省81年7月曾发生特大洪水冲毁取水构筑物、冲走取水头、冲断引水管等事故,应予避免。3 在海湾、湖泊、水库取水时,要调查水生物生长规律,设计要有防治水生物滋生的措施。4 防冰凌、冰絮危害:北方寒冷地区河流冬季一般可分为三个阶段:河流冻结期,封冻期和解冻期。河流冻结期,水内冰、冰絮、冰凌会凝固在取水口拦污栅上,从而增加进水口的水头损失,甚至会堵塞取水口,故需考虑防冰措施,如:取水口上游设置导凌设施、采用橡木格栅、用蒸汽或电热进水格栅等。河流在封冻期能形成较厚的冰盖层,由于温度的变化,冰盖膨胀所产生的巨大压力,使取水构筑物遭到破坏,如:某水库取水塔因冰层挤压而产生裂缝。为了预防冰盖的破坏,可采用压缩空气鼓动法、高压水破冰法等措施,或在构筑物的结构计算时考虑冰压力的作用。根据有关设计院的经验,斗槽式取水构筑物能减少泥沙及防止冰凌危害。如:建于黄河某工程的双向斗槽式取水构筑物,在冬季运行期间,水由斗槽下游闸孔进水,斗槽内约99%面积被封冻,冰厚达40~50mm,河水在冰盖下流入泵房进水间,槽内无冰凌现象。5.3.9 关于取水泵房进口地坪标高的确定。泵房建于堤内,由于受河道堤岸的防护,取水泵房不受江河、湖泊高水位的影响,进口地坪高程可不按高水位设计,因此本规范中有关确定泵房地面层高程的几条规定仅适用于修建在堤外的岸边式取水泵房。泵房进口地坪设计标高在有关规程、规范中均有规定,现对比见表8:表8 泵房进口地坪设计提高对比表序号规程、规范名称标 高泵房在渠道边时泵房在江河边时泵房在湖泊、水库或海边时1室外给水设计规范GBJ13设计最高水位加0.5m设计最高水位加浪高再加0.5m,必要时应增设防止浪爬高的措施设计最高水位加浪高再加0.5m,并应设防止浪爬高的措施。2泵站设计规范GB/T50265校核洪水应加浪高加0.5m安全超高3火力发电厂设计技术规程DL5000频率为1%的洪水位或潮位加频率为2%的浪高(注)再加超高0.5m,并应有防止浪爬高的措施。4铁路给水排水设计规范TB10010洪水频率1/20~1/50加0.5m。大江河、湖泊和水库的岸边时,其室外设计地面高程应加波浪高。注:频率为2%的浪高,可采用重现期为50年的波列累积频率为1%的波高乘以系数0.6-0.7后得出。从上表可以看出,泵房进口地坪设计标高确定原则基本一致,室外给水设计规范分三种情况更为合理。5.3.10 关于从江河取水的进水孔下缘距河床最小高度的规定。江河进水孔下缘离河床的距离取决于河床的淤积程度和河床质的性质。根据对中南、西南地区60余座固定式泵站取水头部及全国100余个地面水取水构筑物进行的调查,现有江河上取水构筑物进水孔下缘距河床的高度,一般都大于0.5m,而水质清、河床稳定的浅水河床,当取水量较小时,其下缘的高度为0.3m。当进水孔设于取水头部顶面时,由于淤积会造成取水口全部堵死的危险,因此规定了较大的高程差。对于斜板式取水头部,为使从斜板滑下的泥沙能随水冲向下游,确保取水安全,不被泥沙淤积,要加大进水口距河床的高度。5.3.11 关于从湖泊或水库取水的进水孔下缘距河床最小高度的规定。据调查,某些湖泊水深较浅,但水质较清,故湖底泥沙沉积较缓慢,对于小型取水构筑物,取水口下缘距湖底的高度可从一般的1.0m减少至0.5m。5.3.12 关于进水孔上缘最小淹没深度的规定。进水口淹没水深不足,会形成漩涡,带进大量空气和漂浮物,使取水量大大减少。根据调查已建取水头部进水孔的淹没水深,一般都在0.45~3.2m之间,其中大部分在1.0m以上。为了保证虹吸进水时虹吸不被破坏,规定最小淹没深度不宜小于1.0m,但考虑到河流封冻后,水面不受各种因素的干扰,故条文中规定“虹吸进水时,一般不宜小于1.0m,当水体封冻时,可减至0.5m”。水泵直接吸水的吸水喇叭口淹没深度与虹吸进水要求相同。在确定通航区进水孔的最小淹没深度时,应注意船舶通过时引起波浪的影响以及满足船舶航行的要求。进水头部的顶高,同时应满足航运零水位时,船舶吃水深度以下最小富裕水深的要求,并征得航运部门的同意。5.3.13 关于取水头部及进水间分格的规定。据调查,为取水安全,取水头部常设置二个。有些工程为减少水下工程量,将二个取水头部合成一个,但分成二格。另外,相邻头部之间的间距位置不宜太近,特别在漂浮物多的河道,因相隔过近,将加剧水流的扰动及相互干扰,如有条件,应在高程上或伸入河床的距离上彼此错开。某工学院为某厂取水头部进行的水工模型试验指出:“一般两根管间距不小于头部在水流方向最大尺寸的三倍”。由于各地河道水流特性的不同及挟带漂浮物等情况的差异,头部间距应根据具体情况确定。5.3.14 关于栅条间净距的规定。据调查,栅条净距大都在40~100mm之间,个别最小为20mm(南京城北水厂1996年建成),最大为120mm(湘潭一水厂)。据水利系统排灌泵站调查数据,栅距一般在50~100mm。泵站设计规范(GB/T50265)对栏污栅栅条净距规定:对于轴流泵,可取D0/20;对于混流泵和离心泵,可取D0/30,D0为水泵叶轮直径。最小净距不得小于50mm。根据上述情况,原规范制订的栅条间净距是合理的。据调查反映,手工清除岸边格栅,在漂浮物多的季节,因清除不及时,栅前后水位差可达1-2m影响正常供水,故应采用机械清除措施,确保供水安全。5.3.15 关于过栅流速的规定。过栅流速是确定取水头部外形尺寸的主要设计参数。如流速过大,易带入泥沙、杂草和冰凌;流速过小,会加大头部尺寸,增加造价。因此过栅流速应根据条文规定的诸因素决定。如取水地点的水流速度大,漂浮物少,取水规模大,则过栅流速可取上限,反之,则取下限。据调查,淹没式取水头部进水孔的过栅流速(无冰絮)多数在0.2~0.6 m/s,最小为0.02m/s(九江河东水厂,取水规模只有188m3/h),最高为2.0m/s(南京上元门水厂)。东北地区淹没式取水头部的过栅流速多数在0.1~0.3米/秒(有冰絮),对于岸边式取水构筑物,格栅起吊、清渣都很方便,故过栅流速比河床式取水构筑物的规定略高。5.3.16 关于格网(栅)型式及过网流速的规定1 关于格网(栅)型式:根据国内外生产的去除漂浮物的新型设备及供应情况,规定中除平板式格网、旋转式格网外,增加了自动清污机。据调查,平板式格网因清洗劳动强度大,特别在较深的坚井泵房进水间,起吊清洗难度更大,因此在漂浮物较多的取水工程中采用日趋减少。板柜旋转式滤网在电力系统使用较多,但存在维修工作量大,除漂浮物效率不 高等问题。双面进水转鼓滤网应用于大流量,维修工作,去除漂浮物效率高,在电力及核电系统的大型取水泵钻已有应用。各种型式的自动清污机除用于污水系统外,也大量应用于给水取水工程中。如成都水司各水厂都改用了回转式自动清污机,其中设计取水规模为180万m3/d的水六厂共安装10台。由于清污机的栅条净距根据用户需要制造,小的可到几个mm,可以满足去除细小漂浮物的工艺要求。现行国家标准《泵站设计规范》GB/T50265将耙斗(齿)式、抓斗式、回转式等清污机已列入条文中。2 关于过网(栅)流速:根据电力系统经验,旋转滤网标准设计采用过网流速为1.0m/s,自动清污机也都采用1.0m/s过栅流速,考虑平板格网清污困难原定流速0.5m/s是合理的。5.3..17 关于进水管设计原则的规定。考虑到进水管部份位于水下,易受洪水冲刷及淤积,一旦发生事故,修复困难,时间也长,为确保供水安全,要求进水管设置不少于二条,当一条发生事故时,其余进水管仍能继续运行,并满足事故用水量要求。5.3.18 关于进水管最小设计流速的规定。进水管的最小设计流速不应小于不淤流速。四川某电厂取水口原设有三条进水管,同时运行时平均流速为0.37m/s,进水管被淤,而当二条进水管工作,管内流速上升至0.55m/s时则运转正常。因此,为保证取水安全,应特别注意进水管流速的控制。在确定进水管管径及根数时,需考虑初期取水规模小的因素,采取措施,使管内初期流速满足不淤流速的要求。据调查进水管流速一般都大于0.6m/s。实践证明,在原水浊度大、漂浮物多的河流取水,头部被堵,进水管被淤,时有发生,设计应有防堵、清淤的措施。根据国内实践,虹吸管管材一般采用钢管,以确保虹吸管的正常运行。同时亦与原规范3.2.5条保持一致,并将“但埋入地下的管段也可采用铸铁管”删去。5.3.19 根据国内实践经验,进水间平台上一般设有闸阀的启闭设备、格网的起吊设备、平板格网的清洗设施等。泥沙多的地区还设有冲动泥沙或吸泥装置。5.3.20 关于活动式取水构筑物适用范围的规定。当建造固定式取水构筑物有困难时,可采用活动式取水构筑物。在水流不稳定,河势复杂的河流上取水,修建固定式取水构筑物往往需要进行耗资巨大的河道整治工程,对于中小型水厂常带来困难,而活动式(特别是浮船)具有适应性强、灵活性大的特点,能适应水流的变化。此外,某些河流由于水深不足,若修建取水口会影响航运,或者当修建固定式取水口有大量水下工程量,施工困难,投资较高,而当地又受施工及资金的限制时,可选用缆车或浮船取水。根据使用经验,活动式取水构筑物存在着操作、管理麻烦及供水安全性差等缺点,特别在水流湍急、河水涨落速度大的河流上设置活动式取水构筑物时,尤需慎重。故本条文强调了“水位涨落速度小于2.0m/h,且水流不急”的限制条件,并规定“……要求施工周期短和建造固定式取水构筑物有困难时,可考虑采用活动式取水构筑物”。据调查,已建缆车取水规模有达10余万m3/d,水位变幅为20-30m的;已建单船取水能力最大达30万m3/d,水位变幅为20~38m,连络管直径最大达1200mm。目前,浮船多用于湖泊、水库取水,缆车多用于河流取水。由于活动式取水构筑物本身特点,目前设计采用已日趋见少。5.3.21 关于确定活动式取水构筑物个数应考虑的因素。运行经验表明,决定活动式取水构筑物个数的因素很多,如供水规模,供水要求,接头形式,有无调节水池,船体需否进坞修理等,但主要取决于供水规模,接头形式及有无调节水池。根据国内使用情况,过去常采用阶梯式活动连接,在洪水期间接头拆换频繁,拆换时迫使取水中断,一般设计成一座取水构筑物再加调节水池。随着活络接头的改进,摇臂式连络管、曲臂式连络管的采用,特别是浮船取水中钢桁架摇臂连络管实践成功,使拆换接头次数大为减少,甚至不需拆换,供水连续性较前有了大的改进,故有的浮船取水工程仅设置一条浮船。由于受到缆车牵引力,接头形式、材料等因素的影响,因此活动式取水构筑物的个数又受到供水规模的限制,本条文仅作原则性规定。设计时,应根据具体情况,在保证供水安全的前提下确定取水构筑物的个数。5.3.22 关于缆车、浮船应有足够的稳定性、刚度及平衡要求的规定。当泵车稳定性和刚度不足时,会由于轨道不均匀沉降产生纵向弯曲,而使部分支点悬空,引起车架杆件内力剧变而变形;车架承压竖杆和空间刚度不够而变形;平台梁悬过长,结构又按自由端处理,在动荷截作用下,洗泵车平台可能产生共振;机组布置不合理,车体施工质量不好等原因引起振动。因此条文中强调了泵车结构的稳定性和刚度的要求。车架的稳定性和刚度除应通过泵车结构各种受力状态的计算,以保证结构不产生共振现象外,还应通过机组、管道等布置及基座设计,采取使机组重心与泵车轴线重合,或降底机组、桁架重心等措施,以保持缆车平衡,减小车架振动,增加其稳定性。为保证浮船取水安全运行,浮船设计应满足有关平衡与稳定性要求。根据实践经验,首先应通过设备和管道布置来保持浮船平衡并通过计算验证。当浮船设备安装完毕,可根据船只倾斜及吃水情况,采用固定重物舱底压载平衡;浮船在运行中,也可根据具体条件采用移动压载或液压载平衡。浮船的稳定性应通过验算确定。在任何情况下,浮船的稳性衡准系数不应少于1.0,即在浮船设计时,回复力矩mg与倾覆力矩mf的比值 k/1.0,以保证在风浪中或起吊连络管时能安全运行。机组基座设计要减少对船体的振动,对于钢丝网水泥船尤应注意。5.3.23 规定了缆车式取水构筑物的位置选择和坡道、输水斜管等设计要点。1 位置选择:总的选择原则与固定的取水构筑物一致,但根据缆车式取水特点,强调了对岸坡倾角的要求。现行国家标准《泵站设计规范》GB/T50265对位置选择规定了4点要求,即:河流顺直,主流靠岸,岸边水深不小于1.2m;避开回水区或岩坡凸出地段;河岸稳定,地质条件较好,岸坡在1:2.5~1:5之间;漂浮物少,且不易受漂木、浮筏或船只的撞击。2 坡道设计:坡道形式一般有斜桥式和斜坡式二种。为防止轨道被淤积,要求坡道与岸坡相近,且高出0.3m~0.5m,并设有坡道的反冲措拖。3 输水斜管设计:泵车出水管与输水斜管的连接方法主要有橡胶软管和曲臂式连接管两种。小直径橡胶软管拆换一次接头约需0.5小时,对于直径较大的刚性接头,拆换一次需历时1~6h(4~6人),因而刚性接头的拆换费时费力。而曲臂式连络管,由于能适应水平、垂直方向移动,可减少拆换次数,增加了供水的连续性。4 缆车的安全措拖:缆车在固定和移动时都需设防止下滑的保险装置,以确保安全运行。缆车固定时,大、中型可采用挂钩式保险装置,小型可采用螺栓夹板式保险装置。缆车移动时可用钢丝绳套挂钩及一些辅助安全设施。5.3.24 规定浮船式取水构筑物的位置选择和连接管等的设计要点。1 位置选择:为适应水位涨落、缩短连络管长度,一般选择较陡的岸形。采用阶梯式连络管的岸坡约为20°~30°;采用摇臂式连络管的岸坡可达40°~45°。现行国家标准《泵站设计规范》GB/T50265对浮船式取水位置作以下规定:水位平稳,河面宽阔,且枯水期水深不少于1.0m;避开顶冲、急流、大回流和大风浪区以及支流交汇处,且与主航道保持一定距离;河岸稳定,岸坡坡度在1:1.5~1:4之间;漂浮物少,且不易受漂木、浮筏或船只的撞击;附近有可利用作检修场地的平坦河岸。2 连络管设计:浮船出水管与输水管的连接方式主要有阶梯式活动连接和摇臂式活动连接。其中以摇臂式活动连接适应水位变幅最大。浮船取水最早采用阶梯式活动连接,洪水期移船频繁,操作困难。摇臂式活动连接,由于它不需或少拆换接头,不用经常移船,使操作管理得到了改善,使用较为广泛。摇臂连络管大致有球形摇臂管、套筒接头摇臂管、钢桁架摇臂管以及橡胶管接头摇臂管四种形式。目前套筒接头摇臂管的最大直径已达1200mm(武汉某公司),连络管跨度可达28m(贵州某化肥厂),适应水位变化最大的是四川某化肥厂,达38m。中南某厂采用钢桁架摇臂管活动连接,每条取水浮船上设二组钢桁架,每组钢桁架上敷有二根DN600mm的连络管,每条船取水能力达18万m3/d。中南某厂水库取水用的浮船为橡胶管接头摇臂管。3 浮船锚固:浮船锚固关系到取水安全,曾发生因锚固出现问题而导致浮船被冲甚至沉没的事例。浮船锚固有岸边系缆、船首尾抛锚与岸边系缆结合及船首尾抛锚并增设角锚与岸边系缆相结合等形式,应根据岸形、水位条件、航运、气象等因素确定,当流速较大时,浮船上游方向固定索不应少于3根。5.3.25 阐明了山区浅水河流取水构筑物的适用条件。山区河流水量丰富,但属浅水河床,水深不够使取水困难,或水位不够需抬高水位,或取水量大无坝取水不能满足取水需求。当推移质不多时常采用低坝取水型式。低坝可分活动坝及固定坝。活动坝除一般的拦河闸外还有橡胶坝、浮体闸、水力自动翻板闸等新型活动坝,洪水来时能自动迅速开启泄洪、排沙,水退时又能迅速关闭蓄水,以满足取水要求。山溪河道,河床坡度较陡,当水流中带有大量的卵石、砾石及粗沙推移质时,常采用底拦栅取水型式。取水流量最大已达35 m3/s,据统计,使用于灌溉及电力系统已达到70余座,其中新疆已建近50座。5.3.26 关于低坝及其取水口位置的选择原则。为确保坝基的安全稳定,低坝应建在河床稳定、地质较好的河段,并通过一些水工设施,使坝下游处的河床保持稳定。选择低坝位置时,尚应注意河道宽窄要适宜;要在支流入口上游,以免泥沙影响。取水口设在凹岸可防止泥沙淤积,确保安全取水。寒冷地区修建取水口应选在向阳一侧,以减少冰冻影响等要求。5.3.27 规定低坝、冲沙闸的设计原则。低坝取水枢纽一般由溢流坝、进水闸、导沙坎、沉沙槽、冲沙闸、导水墙及防洪堤等组成。溢流坝主要起抬高水位满足取水要求,同时也应满足泄洪要求。因此坝顶应有足够的溢流长度。如其长度受到限制或上游不允许壅水过高时,可采用带有闸门的溢流坝或拦河闸,以增大泄水能力,降低上游壅水位。如成都水六厂每天180万立方米取水口,采用了拦河闸型式。进水闸一般位于坝侧,其引水角对含沙量小的河道为90°,新建灌溉工程一般为300~400,以减少进沙量。冲沙闸布置在坝端与进水闸相邻。其作用是满足冲沙及稳定主槽。据统计,运用良好的冲沙闸总宽约为取水工程总宽的1/3~1/10。5.3.28 关于底栏栅式取水构筑物位置选择的原则规定。根据新疆的实践经验,底栏栅式取水构筑物宜建在山溪河流出口处或出山口以上的峡谷河段。该处河床稳定,水流集中,纵坡较陡(要求在1/20~1/50),流速大,推移质颗粒大,含细颗粒较少,有利于引水排沙。初期修建在出口以下冲积扇河段上的底栏栅,由于泥沙淤积被迫上迁至出口处后,运行良好。5.3.29 规定底栏栅式取水构筑物的设计要点。底栏栅式取水构筑物一般有溢流坝、进水栏栅及引水廊道组成的底栏栅坝、进水闸、由导沙坎和冲沙闸及冲沙廊道组成的泄洪冲沙系统以及沉沙系统等组成。栅条做成活动分块形式,便于检修和清理,便于更换。为减少卡塞及便于清除,一般做成钢制梯形断面,栅条顺水流方向布置,栅面向下游倾斜,底坡为0.1~0.2 。栅隙根据河道砂砾组成确定,一般为10~15mm。冲沙闸在汛期用来泄洪排沙,稳定主槽位置,平时关闭壅水。故冲沙闸一般设于河床主流,其闸底应高出河床0.5~1.5m,防止闸板被淤。设置泥沙池可以处理进入廊道的小颗粒推移质,避免集水井淤积,改善水泵运行条件。6 泵 房6.1 一般规定6.1.1  关于选用水泵型号及台数的原则规定。选用的水泵机组应能适应泵房在常年运行中供水水量和水压的变化,并满足调度灵活和使水泵机组处在高效率情况下运行,同时还应考虑提高电网的功率因数,以节省用电,降低运行成本。若供水量变化较大,选用水泵的台数又较少时,需考虑水泵大小搭配。为方便管理和减少检修用的备件,选用水泵的型号不宜过多,电动机的电压也宜一致。当提升含沙量较高的水时,宜选用耐磨水泵或低转速水泵。6.1.2规定选用水泵应符合节能要求。泵房设计一般按最高日最高时选泵,当水泵运行工况改变时,水泵的效率往往会降低,故当供水水量和水压变化较大时,宜采用改变水泵运行特性的方法,使水泵机组运行在高效范围。目前国内采用的办法有机组调速、更换水泵叶轮或调节水泵叶片角度等,要根据技术经济比较的结论选择采用。6.1.3 关于设置备用水泵的规定。备用水泵设置的数量应考虑供水的安全要求、工作水泵的台数以及水泵检修的频率和难易等因素,在提升含沙量较高的水时,应适当增加备用能力。6.1.4 关于设置备用动力的规定。不得间断供水的泵房应有两个独立电源。由一个发电厂或变电所引出的两个电源,如每段母线由不同的发电机供电或变电所中两段互不联系的母线供电,也可认为是两个独立电源。若泵房无法取得两个独立电源时,则需自设备用动力或设柴油机拖动的水泵,以备事故之用。6.1.5  关于水泵充水时间的规定。据调查,电厂和化工厂的大型泵房,当供水安全要求高或便于自动化运行时,往往采用自灌充水,以便及时启动水泵且简化自动控制程序。为方便管理,使水泵能按需要及时启动,对非自灌充水的离心水泵的引水时间规定不宜超过5min。对于城市给水工程较少采用的虹吸式出水流道轴流泵站和混流泵站的流道抽气时间宜为10~20min。对于取水泵站,若能满足运行调度要求,引水时间也可适当延长。6.1.6 关于泵房采暖、通风和排水设施的规定。为改善操作人员的工作环境和满足周围环境对防噪的要求,应考虑泵房的采暖、通风和防噪措施。6.1.7关于停泵水锤防护及消除的规定。根据调查,近年来由于停泵水锤或关阀水锤导致泵房淹没、输水管破裂的事故时有发生。国内在消除水锤措施方面有不少的成功经验。常规做法是根据水锤模拟计算结果对水泵出水阀门进行分阶段关闭以减小停泵水锤,并根据需要,在输水管道的适当位置设置补水、补气等设施,以期消除弥合水锤。泵站设计时,对有可能产生水锤危害的泵站宜进行停泵水锤计算:①求出水泵机组在水轮机工况下的最大反转数,判断水泵叶轮及电机转子承受离心应力的机械强度是否足够,并要求离心水泵的最大反转速度部超过额定转速的1.2倍;②求出泵壳内部及管路沿线的最大正压值,判断发生停泵水锤时有无爆裂管道及损害水泵的危险性;③求出泵壳内部及管道沿线的最大负压值,判断有无可能形成水柱分离,造成断流水锤等严重事故。水锤消除装置宜装设在泵房外部,以避免水锤事故可能影响泵房安全,同时宜库存备用,以及时更换。6.1.8 本条规定了潜水泵的使用原则。1 要求水泵在高效区内运行;2 在满足泵站设计流量和设计扬程的同时,要求在整个运行范围内,机组安全、稳定运行,并有较高效率,配套电动机不超载;3 由于电动机绝缘保护的原因,潜水泵配套电动机一般为低压,如电动机功率过大,会导致动力电缆截面过大或电缆条数过多,安装不便,故做此规定;4 由于水泵间水流扰动的原因,已有多起工程实例中发生了潜水泵动力、信号电缆与潜水泵起吊铁链互相碰撞、磨擦,致使动力或信号电缆破损渗水的事故发生。实践经验证明,采取适当措施可以避免类似事故;5 近年来有使用潜水泵直接置于滤后水中作为滤池反冲洗泵的实例,经过征询自来水企业和潜水泵制造企业的意见,认为潜水泵的这种使用方式是不妥的。为了确保饮水安全,防止污染,不宜采用这种使用方式。6.1.10 关于水泵配套阀门控制方式的原则规定。阀门的驱动方式需根据阀门的直径、工作压力、启闭的时间要求及操作自动化等因素确定。根据对泵房内阀门驱动方式的调查,近年来给水泵站多为自动化或半自动化控制,人工控制的泵站已很少见,故规定泵房内直径300mm及300mm以上的阀门宜采用电动或液压驱动为主,但应配有手动的功能。6.2 水泵吸水条件6.2.1  关于泵房吸水井、进水流道及安装高度等方面的原则规定。水泵吸水条件良好与否,直接影响水泵的运行效率和使用寿命。各种水泵对吸水条件的要求差异很大,同时机组台数及当地的水文、气候、海拔等自然条件的影响也不可忽视。前池、吸水井是泵站的重要组成部分。吸水井内水流状态对水泵的性能,特别是对水泵吸水性能影响很大。如果流速分布不均匀,可能出现死水区、回流区及各种漩涡,发生淤积,造成部分机组进水量不足,严重时漩涡将空气带入进水流道(或吸水管),使水泵效率大为降低,并导致水泵汽蚀和机组振动等。吸水井分割有利于吸水井内设备的检修和清理。6.2.2 关于水泵合并吸水管的规定。自灌充水水泵系指正水头吸水的水泵。非自灌充水水泵系指负水头吸水的水泵。非自灌充水水泵如采用合并吸水管,运行的安全性差,一旦漏气将影响与吸水管连接的各台水泵的正常运行。对于自灌充水水泵,如采用合并吸水管,吸水管根数不得少于两条,并应校核其中一条吸水管发生事故时,其余吸水管的输水能力。6.2.3 关于吸水管布置要求的规定。卧式水泵和叶轮直径较小的立式水泵,其吸水管宜采用带有喇叭口的吸水管道。喇叭口吸水管的布置宜符合下列要求:1 吸水喇叭口直径(DN)不宜小于1.25倍的吸水管直径(dn);2 吸水喇叭口最小悬空高度(E):(1) 喇叭口垂直布置时,E=0.6~0.8DN;(2) 喇叭口倾斜布置时,E=0.8~1.0DN;(3) 喇叭口水平布置时,E=1.0~1.25DN;3 吸水喇叭口在最低运行水位时的淹没深度(F):(1) 喇叭口垂直布置时,F=1.0~1.25DN;(2) 喇叭口倾斜布置时,F=1.5~1
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