浅析不同条件下工业项目的适用取水方式

汤能灏,邹圆,吴珊

（1.化工部长沙设计研究院，长沙410116；2.湖南省水利水电勘测设计研究总院，长沙 410007；3.湖南省建筑科学研究院，长沙 410002）

浅析不同条件下工业项目的适用取水方式

汤能灏1,邹圆2,吴珊3

（1.化工部长沙设计研究院，长沙410116；2.湖南省水利水电勘测设计研究总院，长沙 410007；3.湖南省建筑科学研究院，长沙 410002）

在工业项目中，取水工程的可靠性关系到工业项目的安全生产。在不同气象、地质条件下，综合各类取水方式的特点，选用合适的取水方式，可以在保证供水可靠的前提下，达到节省投资、降低能耗、提高项目生产效益的目的。论文通过举例分析，探讨了一些特殊气候、地质条件下适用的取水方式。

工业项目；取水工程；特点；方式

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

1 引言

工业项目因工业场地选址，往往需要建设外部输水线路从水源地向工业厂区供水。在场地周边，应选取符合工业用水水量、水质需要的水源，并建造取水构筑物。取水工程应充分利用项目所在地的地形特点，尽量利用地形高差，采用重力自流方式供水，以降低能耗，提高可靠性。

工业项目根据取水水源不同，一般有地下水、地表水两种取水形式。

2 地下水常用取水构筑物及特点

大口井和管井取水是工业项目常用的地下水取水方式，而渗渠及泉室在工业项目中运用较少。

管井的适用范围非常广泛。在我国，河流中广泛分布有砂、砾石含水层，在平原，山区及广大西部地区，也分布有裂隙含水层、岩溶含水层和深层地下含水层。通过管井，可抽取从浅埋层地下水直至埋藏深度上千米的深埋层地下水。

在工程实际运用中，管井可利用专用设备施工，成本低，速度快。在方案比选时，若含水层厚度、渗透性等参数差异不大，采用管井较大口井更为适宜。但是，如果含水层颗粒较大，

且有足够的地下水补充，则适宜采用大口井。当含水层的厚度较小时，一般采用井壁进水；当含水层厚度较大时，宜采用井壁、井底方式进水，并宜采用大口井。

渗渠取水的施工难度较大，出流流量容易逐渐降低，只有在其他方案条件不具备时才会考虑。此外人工过度抽取地下水，会导致泉水涌水量急剧减少。所以，渗渠取水和泉室取水方式在工业项目取水中较为少见。

工业项目中从经济可靠性上考虑，常用的是以下几种地下水取水构筑物。

2.1 深井泵站

深井泵站一般由泵房、变电所两部分组成。深井泵站的泵房有地面、半地下和地下3种布置方案。较常用的的是前两种形式。

2.1.1 一般深井泵站

在一般深井泵站中，1口井设置1台深井泵，水泵置于水下，并在井上设置电动机。对小型深井泵站进行分散式管理较为困难，因此，会将各深井泵站合并到1个控制室进行控制。

2.1.2 大型深井泵站（湿式竖井泵站）

当在山岳地区河流水源取水，或在地下水源储水量充足，岩石性质较好，埋深较大时，可以设大口径的单只钢筋混凝土深井井筒，在井内同时设置多台深井泵取水，或在井内设置多台潜水泵取水。

3 地表水常用取水构筑物及特点

地表水取水构筑物一般可分为两种布置方案，分别是固定式和移动式。

3.1 固定式取水构筑物

固定式取水构筑物种类繁多，包含低坝式、库坝式、河床式、岸边式、底拦栅式、斗槽式及其他多种形式。固定式通常比移动式有更高的可靠性。在工业项目中，常用的有岸边式、河床式、低坝式3种构筑物。

3.1.1 岸边式取水构筑物

岸边式取水构筑物主要包含进水间、泵房。一般靠岸边建设，对河流进行取水。在河道主流靠近取水一侧岸边，河岸坡度陡峻时，宜采用岸边式。

3.1.2 河床式取水构筑物

河床式取水构筑物是在河湖中设置取水头部，利用进水管取水通过的构筑物。进水管一般采用自流管（或采用虹吸管），进水间也可由集水井取代。在河流干流远离取水一侧岸边，且河岸坡度平缓时，常采用河床式。

3.1.3 低坝式取水构筑物

低坝式取水构筑物是在河流中垂直于水流流向建造低坝，提高水位并在坝上游岸边设置进水闸或取水泵房取水的构筑物。低坝除了固定形式，还可采用活动形式。低坝式取水构筑物适用于枯水期流量小、水浅、无放筏、通航的山区溪流。

3.2 移动式取水构筑物

移动式取水构筑物可根据水位变化在一定范围内改变位置取水。常见方式有浮船式、缆车式、潜水泵式。当水位涨落的幅度大于10m以上，这时若采用固定式构筑物，水下工程量大，施工难，造价较高。如果采用移动式构筑物，施工难度小，且造价可大大降低。另外，如果取水河段的河岸陡峻，工程地质条件差，或河岸及河床均为岩层，土石方工程量较大时，应考虑采用移动式取水构筑物。

3.2.1 缆车式取水泵站

缆车式取水泵站一般靠河、湖岸坡设置，采用卷扬机驱动钢丝，牵引泵车（水泵机组安装在泵车上）在轨道上沿斜坡移动取水。我国使用的单个泵车的供水量一般在数千m3/d至10×104m3/d之间。缆车式较固定式构筑物的水下工程量小，施工方便。投资比固定式少。虽然比浮船式成本高，但风浪稳定性比浮船式好。缺点是移车较难，移车时有一定危险性；泵车内空间狭小，操作维护困难；取水水质较差。

3.2.2 浮船式取水泵站

浮船式取水泵站（又称泵船），一般采用特制的船只，固定在水源位置，将水泵机组设置在船上，随着水位变化，上下浮动取水。浮船式取水泵站结构简单、材料耗用少、造价低、施工简便、上马快，适用于水文条件变化较快的河道。但在水位变化较快时，接头若未采用摇臂结构，则需要更换接管及泵船的位置，管理复杂，且会造成供水暂停。船体需定期检修保养，防止漂浮物撞击。风浪稳定性能差，运行可靠性较低。

4 一些特殊气候、地质条件下适用的取水方式

根据工程实践经验，选择水源时应注意以下原则:首先，水源的选择应确保水质良好、水量充足可靠。工业企业生活用水水质需符合《生活饮用水卫生标准》，生产用水水质需满足生产性质与生产工艺要求。经充分的技术经济论证后，应优先采用地下水源，但需要经有关部门批准。在不允许采用地下水，

改用地表水源时，首先应考虑的是自然水域中取水的可能性，若无法满足要求，则对流域的径流进行调节（筑坝蓄水）。

4.1 高原地区

高原地区海拔高、气压低、降水少、光照强烈。水泵的汽蚀余量较大。我国青藏高原地区，平均海拔在3 000m以上，年最低气温在-20℃以下，冬季地表泉眼、河流封冻期长，施工困难。对于一些有连续用水需求的工业项目，地表水供水无法满足供水可靠性要求。因此，常采用深井泵站对地下水进行取水。

4.2 山地丘陵地区

山地丘陵地区高差起伏大，地面崎岖不平，地质条件复杂多变，常形成放射状水系，冲沟系统广泛发育，易发生山洪、滑坡、泥石流等地质灾害。山区河流比降大，流量、水位的变化速度快、幅度大；洪水期水流挟沙量大，推移质多，颗粒粗，对取水构筑物的破坏性强。因此，山地丘陵地区取水构筑物应尽量利用有利地形，形式应尽量简单可靠。

对于位于山地丘陵地区的工业项目，常见的是采用固定式低坝抬升水位，结合带有排砂冲洗设施的底拦栅式取水构筑物。当取水量相对较大时，可采用低坝抬升水位，结合侧面取水系统取水。在山前区河段，由于河流发育在冲击锥（扇）地带，河床下部的冲积层较厚，透水性强，河流的稳定性较差，此时较适宜采用的是渗透式取水构筑物。

4.3 喀斯特地貌地区

喀斯特地貌，是指水（一般为弱酸性）侵蚀可溶性岩（如石灰岩），形成地表及地下空腔的一类地貌。喀斯特地区地面土壤少，岩石裂隙多。在降雨发生后，大部分地表径流沿着岩石裂隙进入地下，形成地下径流，造成地表异常缺水的情况。在工业项目中，一般采用深井泵站对地下水取水。在地质条件具备的地区，还可采取堵洞引水、隧洞引水，或利用以岩溶洼地、河谷作为储水空间的溶洼水库，修建河床式或库坝式取水构筑物。

4.4 戈壁荒漠地区

戈壁荒漠地区终年干旱，年蒸发量一般大大超过年降水量。气温、地温的日/年较差大，日照时间长。风沙活动频繁，地表干燥出露，常出现沙尘暴。在戈壁荒漠中水源较充足地区会出现绿洲，但水量一般只能满足农业及生活用水要求。常用的取水方式是采用深井泵群，对具有充足储量的地下水源取水。

4.5 沿海地区

对于淡水资源缺乏，淡水资源无法满足工业用水需求的部分沿海地区，对海水进行除盐处理后利用是比较经济合理的。常用的取水方式有自流管渠式、岸边式、斗槽式、潮汐式等。当海岸比较平缓，岸边水质、地质等取水条件较差时，可采用自流管渠式取水构筑物。当岸坡陡峻、水深、地质条件较好、风浪小、水质好时，可采用岸边式取水构筑物。从节省投资和电耗的角度考虑，可采用潮汐式取水构筑物，但池中沉淀的泥沙较难清除。

5 结语

随着经济发展，水资源需求量日益增加，水资源、水生态、水环境面临着更加严峻的形势，工业项目的取水工程方案比选越来越得到重视。实际工程中，现场的建设条件可能非常复杂，各种因素互相交错、综合影响。因此，在进行取水工程的方案比选时，应综合各类取水方式的特点，扬长避短，在前期研究中对方案作充分讨论，从而得到满足环保、卫生、安全、经济等方面要求的的最优方案。

【1】GB50013—2006室外给水设计规范[S].

【2】上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册(第3册)城镇给水(第2版)[K].北京：中国建筑工业出版社,2004.

【3】董辅祥.给水水源及取水工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.

【4】姜乃昌.水泵与水泵站[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

【5】苏维词.浅议贵州省喀斯特地下水资源及其开发利用模式[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

汤能灏（1987～），男，湖南长沙人，工程师，从事给水排水工程设计与研究，（电子信箱）t1021nh@sina.com。