英德市江湾取水工程取水构筑物方案比选

张亚彬

摘 要：以英德市江湾取水工程为实例，根据工程项目具体的水文地理条件，确定了取水口的位置，并提出了三种取水方案设计，包括堤内方案泵站、堤外方案泵站以及浮船式泵站，对三种方案进行分析比选，最终确定了最优方案--泵船方案泵站无需施工围堰，施工工期最短，施工简单、安全，对周边环境影响小，且投资较少。

关键词：供水工程 取水口型式 传统泵站 浮船式泵站

1.工程概况

英德市江湾取水工程位于广东省英德市北江右岸，本工程从北江右岸英德北江三桥上游取水引至云山水厂原管道，以满足英德市城区供水的需求。工程主要包括取水口、取水泵站及供水管道等。

本工程设计取水流量为1.73m3/ s，日最大取水量14.94万m3/d，装机台数为3用1备，装机容量4×315kW。工程为Ⅲ等，设计标准为30年一遇，校核标准为100年一遇。工程所在堤段北江防洪堤，防洪标准为50年一遇。取水口特征水位见表1。工程所在堤段为北江防洪堤江湾段，防洪标准为50年一遇，堤防相应设计洪水位为36.3m。

2.取水口位置研究

取水口位置的选择涉及水的流态、河床冲淤规律、河岸稳定、航运、防洪等多项因素，又涉及距离用水中心区和净水厂的远近，以及河道综合功能安排，还应考虑工程建设场地，施工运输条件以及管理方便等因素。这些因素相互制约，必须对以上相关因素进行综合分析，从整体出发，合理利用水资源，选择取水口。

英德市江湾取水工程取水口位于北江干流右岸，英德北江三桥上游约1150m处。根据规范，非潮汐河段新建取水口上游≥1500m、下游≥100m范围为一级保护区；一级保护区上游边界外≥2500m、下游边界外≥200m范围为二级保护区。经现场查勘，结合饮用水源保护区要求，确定新建取水口位于英德北江三桥上游；另外，英德北江三桥上游约5200m现状存在排涝口，新建取水口位置应布置在该排涝口下游4000m以下，结合分析河床地形图，为保证取水水质和水流流态平稳，新建取水口布置在英德北江三桥上游约1150m处，即英德北江三桥上游右岸第三条短丁坝上游约100m处。该处取水口位置具有以下优点：

（1）取水口位于英德市区上游，原水水质有保证。

（2）该处河段靠近右岸水下地形低，枯水位取水容易保证。

（3）距离上游排涝口>4000m，满足饮用水源保护区要求。

3.取水口型式研究

根据取水口位置地形和地质条件，比较常规泵站和浮船式泵站，常规泵站根据布置位置分为堤内方案和堤外方案。3个方案的取水位置在同一条轴线上，位于河道右侧北江三桥上游第3条丁坝上游约100m处。3个方案机组台数均为3用1备，机组型式也相同。

3.1方案拟定

（1）堤内方案布置。堤内方案泵站主体工程主要包括进水喇叭口、拦污栅及叠梁闸段、取水管、前池、吸水管、泵房、压力箱以及出水管。取水管道由北江取水后以有压流方式穿过堤防流入前池。吸水管在前池吸水送入加压泵站加压，进入压力箱，然后进入輸水管道。

（2）堤外方案布置。堤外方案泵站主体工程与堤内方案相同。吸水管在前池吸水送入加压泵站加压，进入压力箱，然后进入输水管道。泵站前池和泵房结构布置及尺寸与堤内方案相同。

（3）泵船方案布置。浮船式泵站方案主要包括船体、吸水管、水泵、出水管、摇臂输水管、锚固系统、栈桥、拦污设施和警示设置等。船体通过锚固系统锚固，通过固定在岸边支墩上的摇臂随江水涨落。摇臂之上安装钢栈桥和输水管道，随摇臂一同旋转。从堤顶到支墩之间布置人行桥，与安装在摇臂上的栈桥连通。吸水管直接由北江吸水进入加压泵站加压，进入压力箱，然后进入输水管道。浮船式泵站方案布置见图1。

3.2方案比选研究

工程所在堤段北江防洪堤，防洪标准为50年一遇。3个方案不同程度上都涉及河道内建筑物，须满足涉河建筑物相关法律法规、管理条例和技术规范等要求。

（1）堤内泵站方案泵站位于堤内，取水管道长且要求在底板高程17.2m处埋设并穿过堤防，该处地层为卵石层，中密～密实状，顶管难以实施，需破堤防施工，堤防开挖高度约20m，且施工期跨汛期，穿堤段和取水口需设置围堰，防洪安全影响较大。

（2）堤外泵站方案泵站位于堤外滩地，对北江河道行洪及自身防洪安全均有一定影响。相对于堤内泵站方案，堤外泵站方案取水管道较短，便于清淤，输水管道可在洪水位以上穿过堤防，对堤防防洪安全影响较小。此外堤外泵站方案施工受汛期影响较大，需设置全年围堰，工程措施费用最高。

（3）泵船方案不受地形地质条件制约，工程布置简单，仅需设置人行桥、支墩和防撞墩等，对堤防防洪安全无影响。泵船方案对北江河道阻水面积较小，对堤防和自身防洪安全影响较小。泵船方案摇臂支墩在岸边滩地上，地势较高，可在枯水期施工，不需要设置围堰。

综合上述比较，堤内泵站方案需征地范围较大，且取水管道在较低高程穿过北江堤防，汛期需破堤施工，对堤防防洪安全影响较大，施工工期长。堤外泵站方案泵站位于堤外滩地，施工受汛期影响较大，围堰和防渗措施要考虑洪水期水位较高的情况，施工工期最长，且洪水期泵站占用行洪断面。泵船方案泵站无需施工围堰，施工工期最短，施工简单、安全，对周边环境影响小，且投资较少。因此英德市江湾取水工程取水构筑物推荐采用浮船式泵站。

4.结束语

改革开放以来，我国经济社会加速发展，人民群众生产生活用水需求逐渐加大，有关供水工程的建设项目越来越多，然而供水泵站型式仍然偏向于使用传统的混凝土泵站。本文以英德市江湾取水工程为例，结合工程特点，从防洪行洪、地形地质条件、施工布置、征地、预算、环境保护、水土保持和工程布置等多个方面对传统泵站和浮船式泵站进行了工程比较，说明了浮船式泵站在供水工程中适用性，对类似的供水项目有一定的借鉴意义和启发意义。

参考文献：

[1]HJ 338-2018 饮用水水源保护区划分技术规范[S].北京：中国环境科学出版社.2018.

[2]GB 50286-2013.堤防工程设计规范[S].北京：中国计划出版社.2013.

[3]张明，张定昌，王雄.徐庄水厂取水工程安全保障设计应用案例分析[J].中国勘察设计，2018（12）： 102-104.