摘要：本文介紹了某小型水廠取水泵站的工藝設計過程，結合設計過程中的方案對比及問題進行分析，供設計參考。
　　關鍵詞：自來水廠；取水頭部；取水泵站
　　1水廠取水工程概述
　　本工程是富力集團下屬惠州黃沙洞溫泉度假區供水所建的小型水廠，水廠設計取水量為6050m3/d，取水點設在東江河，取水點至水廠管線總長約9.5km。取水工程的工藝流程如下：
　　地下滲透水→鋼筋骨架過濾器
　　↓↓二氧化氯，混凝劑
　　河水→取水頭部→吸水井→取水泵房→水廠凈水工藝處理構筑物
　　2取水工程
　　水廠取水泵站建于惠州市東江河邊的一個小山區處，取水點水源外河水位(珠基高程,下同)：歷史最高水位標高為23.63m；保證枯水位標高為13.16m；平均水位標高為14.77m。根據業主要求，取水泵房建于離河岸邊約20m處，取水頭部設在距河岸約8m處的河床，取水點河床地形較平緩，取水頭部位置標高約為8.2m。
　　下面是該水廠取水工程設計方案的確定及設計過程中遇到的問題分析。
　　2.1取水頭部設計
　　岸邊式取水構筑物可分為合建式與分建式，由于取水點位置岸邊靠山，地質條件較差，泵房建在山邊安全系數低，不宜采有合建式，故取水泵站采用分建式，取水泵房設置在離開岸邊（小山坡旁邊）約20m的一塊平地上。
　　對于中、小型水廠的取水構筑物，常用的取水形式有箱式取水頭部，魚形罩式取水頭部和樁框架式取水頭部。其優缺點對比如下：
　　幾種取水頭部形式的對比表
　　 箱式取水頭部 魚形罩式取水頭部 樁框架式取水頭部
　　適用條件 適用于水深較淺，含沙量少的河流 適用于地質條件較差，水泵直接吸水式的小型取水構筑物 適用于河床地質宜打樁和水位變化不大的河道
　　優點 為淹沒式取水，對河道、航道影響小 可減少水下工作量，施工方便；對河道、航道影響小 河道取水水質較好；水下工作量少；抗堵塞能力好；檢修方便
　　缺點 清理底部沉積泥沙困難，抗堵塞能力較差 砂石容易被吸入至取水管內，需設置反沖洗裝置及沉砂井或吸水井等沉砂措施 需要考慮對航道的影響；施工技術要求較高
　　根據現場具體條件，本工程取水水源水質較好，但豐水期時水中含沙量較大，取水點處地質條件較差，水位變化較大。從水位變幅、取水水質、河床及堤岸地形條件，尤其是從施工難度及安全性考慮，取水頭部形式采用魚形罩式取水頭部，（該種形式取水頭部之前在廣東地區未有應用先例）。按《給水排水設計手冊第3冊》中的圖示，本工程對魚形罩式取水頭部進行設計改良，用圓鋼焊接而成的柵條代替了開孔套筒，減少了加工難度，取水頭部示意圖如下：
　　
　　為保證豐水期也可以取到河水上層的清水，減少吸入砂石的量，增加設置一個鋼筋骨架過濾器，過濾器外用級配石及砂形成反濾層，滲透水經反濾層過濾后進入吸水井，提高了取水的水質。使取水多了一道保險。
　　由取水頭部到進水池的引水管通�？刹捎米粤鞴芊绞交蚝缥�管方式。由于該工程引水管鋪設需跨過河岸邊的一個小山包，施工條件差，采用自流管形式施工難度和開挖土方工程量大，對河堤影響較大。采用虹吸進水管，堤岸開挖深度比自流管減少約4m，可減少開挖土石方量，有利于在枯水期順利完成施工，尤其是對河堤修復工程量及安全性的考慮，該工程采用虹吸進水管。
　　按照規范，引水虹吸管的設計管內流速一般采用1.0~1.5m/s，最小不宜小于0.6m/s�？偤缥�高度可采用小于4~6m，最高不應大于7m。虹吸管一般不得少于兩根，宜采用鋼管。該工程為小型水廠，從管道數量以及投資較少方面考慮，采用2條DN300虹吸引水管，一條運行，一條備用。
　　取水量Q＝6050m3/d＝252.08m3/h＝0.07m3/s，采用2條DN300虹吸管取水，經計算，每條虹吸管V1＝Q1/S＝0.99m/s，符合規范要求。
　　2.2取水泵組選型
　　水泵臺數的確定應根據設計規模及供水系統的運行調度要求、泵站的性質及規模、近遠期結合方式等作綜合考慮，并對各種工況進行分析后確定；同一個泵站應盡量選用同一種型號的水泵，互為備用；
　　對于小型泵房，一般來說，泵組臺數不宜太多。水泵臺數少，安裝維修工作量少，占地面積小，機電與土建相對投資少。但運行時不如泵組臺數多的靈活。根據該工程的實際情況，取水泵站為晝夜均勻工作，充分考慮投資、運行管理、平面布置、維修、用地面積和經濟方面考慮，為減少投資，方便設備維護管理，該工程設計采用3臺水泵，每臺水泵流量為：Q≈130m3/h。日常工作時2臺運行，1臺備用。
　　水泵是泵站中最主要的設備。水泵選型和配套是否合理，將直接影響水泵站效率，影響工程投資。水泵選擇的基本原則，首先應滿足運行工況需要，即水泵的性能和水泵的組合能滿足泵站在所有正常運行工況下對流量和揚程的要求；所選水泵特性曲線的高效率范圍應盡量平緩，以適應各種工況的流量和揚程要求；所選泵型符合技術、經濟、實際操作都可行的原則；具有良好的水力特性；不易產生氣蝕。所選泵型成熟，經過實際工程的驗證；有多家廠商具備生產制造的能力，供貨周期能滿足泵站的工期要求。同時還需要考慮泵房可使用面積、泵房布置等因素決定泵型選擇。
　　用于取水的水泵一般采用葉片式水泵，葉片式水泵有3基本泵型，即離心泵、混流泵、軸流泵。離心泵、混流泵、軸流泵均可分為臥式和立式安裝。
　　確定葉片式水泵性能的一個重要參數為比轉數ns。比轉數ns<300，屬于離心泵高效范圍；比轉數300<ns<500，屬于混流泵高效范圍；比轉數ns>500，屬于軸流泵高效范圍。
　　按取水量6050m3/d計算取水泵組流量及揚程：
　　水泵流量：取水量Q＝6050m3/d＝252.08m3/h
　　采用2臺泵組運行，每臺泵Q1＝Q/2＝126m3/h，取Q＝130m3/h
　　經計算，取水泵站至水廠受水點的揚程H最大＝48.62m
　　由于在取水泵站至水廠約3.69km處，有一個高點（最不利點），該處鋪設管道的管頂標高約為62.30m。經計算，H最不利點=56.41m
　　取最不利條件下值作為水泵的揚程，即H＝56.41m
　　按公式計算取水泵組比轉數：
　　其中：Q——水泵流量（m3/s），采用雙吸泵時，以計；
　　H——水泵揚程（m），取56.41；
　　n——水泵轉數（r/min），采用高速電機，取2980轉/分
　　采用離心泵=71
　　采用軸流泵（混流泵）=100
　　從以上計算可見，取水泵組比轉數在離心泵高效范圍內，選用離心泵最合適。而且離心泵在運行管理、維修保養等方面相比混（斜）流泵有一定的優勢，該工程選用臥式中開式離心泵。
　　根據以上計算值，選出型號為6SAP-8的單級雙吸水平中開式離心泵，該泵的流量和揚程等參數如下表：
　　由上表可知，水泵可滿足本工程的需要，效率比較高。
　　2.3泵房布置
　　泵組布置形式有縱向排列、橫向排列及交錯雙列等。一般在用地條件許可，泵組臺數不是太多的情況下，采用橫向排列使泵房布置簡潔，舒暢，泵房跨度�。还苈放浼�簡單，水力條件好，設備運行管理和檢修有更大優越性。該工程泵組采用了橫向排列布置形式，安裝3臺泵組。
　　該工程水泵采用自灌式充水啟動，水泵安裝高度滿足水泵外殼頂點低于吸水井內的最低水位。考慮泵頂排氣閥等的安裝。
　　取水泵房與進水池采取合建方式，這種方式比分建式具有吸水管路短，設備布置緊湊，總建筑面積小，維護方便的優點。
　　2.4泵站附屬設備
　　泵站內設置了排水系統、通風系統、起重設備和泵組進出水管上的閥門等。該泵房深度約10米，屬于地下式泵房，除了考慮機組運行正常排水、停泵檢修時的檢修排水、還要考慮裂管事故等特殊情況下的大量泄水的事故排水。在取水泵房設置2臺高效無堵塞液下泵作為排水用，一運一備。
　　地下式泵房需要考慮較好的通風散熱方式。泵房采用機械通風形式，設置2臺屋頂式軸流通風機作為室內通風，所選軸流通風機風量滿足泵房內每小時換氣8-12次的要求。
　　泵房內設置電動葫蘆1臺，起重量Q=1噸。起重量可滿足吊起泵房內最大重量的設備。
　　泵組進水管采用手動蝶閥作檢修閥門；出水管閥門采用止回閥和電動檢修蝶閥。
　　3結語
　　本工程竣工后，運行使用至今，效果良好。
　　在取水工程的設計中，除了需遵循設計規范的要求，還需總結吸收以往類工程的經驗和教訓，根據不同的條件，大膽創新，做出適合要求的設計。
　　參考文獻
　　《給水排水設計手冊第3冊城鎮給水》上海市政工程設計研究院
　　《水泵及水泵站》姜乃昌
　　《室外給水設計規范》GB50013-2006上海市建設和交通委員會
　　《泵站設計規范》GB/T50265-97