淺析不同條件下工業項目的適用取水方式

湯能灝,鄒圓,吳珊

（1.化工部長沙設計研究院，長沙410116；2.湖南省水利水電勘測設計研究總院，長沙 410007；3.湖南省建筑科學研究院，長沙 410002）

淺析不同條件下工業項目的適用取水方式

湯能灝1,鄒圓2,吳珊3

（1.化工部長沙設計研究院，長沙410116；2.湖南省水利水電勘測設計研究總院，長沙 410007；3.湖南省建筑科學研究院，長沙 410002）

在工業項目中，取水工程的可靠性關系到工業項目的安全生產。在不同氣象、地質條件下，綜合各類取水方式的特點，選用合適的取水方式，可以在保證供水可靠的前提下，達到節省投資、降低能耗、提高項目生產效益的目的。論文通過舉例分析，探討了一些特殊氣候、地質條件下適用的取水方式。

工業項目；取水工程；特點；方式

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

1 引言

工業項目因工業場地選址，往往需要建設外部輸水線路從水源地向工業廠區供水。在場地周邊，應選取符合工業用水水量、水質需要的水源，并建造取水構筑物。取水工程應充分利用項目所在地的地形特點，盡量利用地形高差，采用重力自流方式供水，以降低能耗，提高可靠性。

工業項目根據取水水源不同，一般有地下水、地表水兩種取水形式。

2 地下水常用取水構筑物及特點

大口井和管井取水是工業項目常用的地下水取水方式，而滲渠及泉室在工業項目中運用較少。

管井的適用范圍非常廣泛。在我國，河流中廣泛分布有砂、礫石含水層，在平原，山區及廣大西部地區，也分布有裂隙含水層、巖溶含水層和深層地下含水層。通過管井，可抽取從淺埋層地下水直至埋藏深度上千米的深埋層地下水。

在工程實際運用中，管井可利用專用設備施工，成本低，速度快。在方案比選時，若含水層厚度、滲透性等參數差異不大，采用管井較大口井更為適宜。但是，如果含水層顆粒較大，

且有足夠的地下水補充，則適宜采用大口井。當含水層的厚度較小時，一般采用井壁進水；當含水層厚度較大時，宜采用井壁、井底方式進水，并宜采用大口井。

滲渠取水的施工難度較大，出流流量容易逐漸降低，只有在其他方案條件不具備時才會考慮。此外人工過度抽取地下水，會導致泉水涌水量急劇減少。所以，滲渠取水和泉室取水方式在工業項目取水中較為少見。

工業項目中從經濟可靠性上考慮，常用的是以下幾種地下水取水構筑物。

2.1 深井泵站

深井泵站一般由泵房、變電所兩部分組成。深井泵站的泵房有地面、半地下和地下3種布置方案。較常用的的是前兩種形式。

2.1.1 一般深井泵站

在一般深井泵站中，1口井設置1臺深井泵，水泵置于水下，并在井上設置電動機。對小型深井泵站進行分散式管理較為困難，因此，會將各深井泵站合并到1個控制室進行控制。

2.1.2 大型深井泵站（濕式豎井泵站）

當在山岳地區河流水源取水，或在地下水源儲水量充足，巖石性質較好，埋深較大時，可以設大口徑的單只鋼筋混凝土深井井筒，在井內同時設置多臺深井泵取水，或在井內設置多臺潛水泵取水。

3 地表水常用取水構筑物及特點

地表水取水構筑物一般可分為兩種布置方案，分別是固定式和移動式。

3.1 固定式取水構筑物

固定式取水構筑物種類繁多，包含低壩式、庫壩式、河床式、岸邊式、底攔柵式、斗槽式及其他多種形式。固定式通常比移動式有更高的可靠性。在工業項目中，常用的有岸邊式、河床式、低壩式3種構筑物。

3.1.1 岸邊式取水構筑物

岸邊式取水構筑物主要包含進水間、泵房。一般靠岸邊建設，對河流進行取水。在河道主流靠近取水一側岸邊，河岸坡度陡峻時，宜采用岸邊式。

3.1.2 河床式取水構筑物

河床式取水構筑物是在河湖中設置取水頭部，利用進水管取水通過的構筑物。進水管一般采用自流管（或采用虹吸管），進水間也可由集水井取代。在河流干流遠離取水一側岸邊，且河岸坡度平緩時，常采用河床式。

3.1.3 低壩式取水構筑物

低壩式取水構筑物是在河流中垂直于水流流向建造低壩，提高水位并在壩上游岸邊設置進水閘或取水泵房取水的構筑物。低壩除了固定形式，還可采用活動形式。低壩式取水構筑物適用于枯水期流量小、水淺、無放筏、通航的山區溪流。

3.2 移動式取水構筑物

移動式取水構筑物可根據水位變化在一定范圍內改變位置取水。常見方式有浮船式、纜車式、潛水泵式。當水位漲落的幅度大于10m以上，這時若采用固定式構筑物，水下工程量大，施工難，造價較高。如果采用移動式構筑物，施工難度小，且造價可大大降低。另外，如果取水河段的河岸陡峻，工程地質條件差，或河岸及河床均為巖層，土石方工程量較大時，應考慮采用移動式取水構筑物。

3.2.1 纜車式取水泵站

纜車式取水泵站一般靠河、湖岸坡設置，采用卷揚機驅動鋼絲，牽引泵車（水泵機組安裝在泵車上）在軌道上沿斜坡移動取水。我國使用的單個泵車的供水量一般在數千m3/d至10×104m3/d之間。纜車式較固定式構筑物的水下工程量小，施工方便。投資比固定式少。雖然比浮船式成本高，但風浪穩定性比浮船式好。缺點是移車較難，移車時有一定危險性；泵車內空間狹小，操作維護困難；取水水質較差。

3.2.2 浮船式取水泵站

浮船式取水泵站（又稱泵船），一般采用特制的船只，固定在水源位置，將水泵機組設置在船上，隨著水位變化，上下浮動取水。浮船式取水泵站結構簡單、材料耗用少、造價低、施工簡便、上馬快，適用于水文條件變化較快的河道。但在水位變化較快時，接頭若未采用搖臂結構，則需要更換接管及泵船的位置，管理復雜，且會造成供水暫停。船體需定期檢修保養，防止漂浮物撞擊。風浪穩定性能差，運行可靠性較低。

4 一些特殊氣候、地質條件下適用的取水方式

根據工程實踐經驗，選擇水源時應注意以下原則:首先，水源的選擇應確保水質良好、水量充足可靠。工業企業生活用水水質需符合《生活飲用水衛生標準》，生產用水水質需滿足生產性質與生產工藝要求。經充分的技術經濟論證后，應優先采用地下水源，但需要經有關部門批準。在不允許采用地下水，

改用地表水源時，首先應考慮的是自然水域中取水的可能性，若無法滿足要求，則對流域的徑流進行調節（筑壩蓄水）。

4.1 高原地區

高原地區海拔高、氣壓低、降水少、光照強烈。水泵的汽蝕余量較大。我國青藏高原地區，平均海拔在3 000m以上，年最低氣溫在-20℃以下，冬季地表泉眼、河流封凍期長，施工困難。對于一些有連續用水需求的工業項目，地表水供水無法滿足供水可靠性要求。因此，常采用深井泵站對地下水進行取水。

4.2 山地丘陵地區

山地丘陵地區高差起伏大，地面崎嶇不平，地質條件復雜多變，常形成放射狀水系，沖溝系統廣泛發育，易發生山洪、滑坡、泥石流等地質災害。山區河流比降大，流量、水位的變化速度快、幅度大；洪水期水流挾沙量大，推移質多，顆粒粗，對取水構筑物的破壞性強。因此，山地丘陵地區取水構筑物應盡量利用有利地形，形式應盡量簡單可靠。

對于位于山地丘陵地區的工業項目，常見的是采用固定式低壩抬升水位，結合帶有排砂沖洗設施的底攔柵式取水構筑物。當取水量相對較大時，可采用低壩抬升水位，結合側面取水系統取水。在山前區河段，由于河流發育在沖擊錐（扇）地帶，河床下部的沖積層較厚，透水性強，河流的穩定性較差，此時較適宜采用的是滲透式取水構筑物。

4.3 喀斯特地貌地區

喀斯特地貌，是指水（一般為弱酸性）侵蝕可溶性巖（如石灰巖），形成地表及地下空腔的一類地貌。喀斯特地區地面土壤少，巖石裂隙多。在降雨發生后，大部分地表徑流沿著巖石裂隙進入地下，形成地下徑流，造成地表異常缺水的情況。在工業項目中，一般采用深井泵站對地下水取水。在地質條件具備的地區，還可采取堵洞引水、隧洞引水，或利用以巖溶洼地、河谷作為儲水空間的溶洼水庫，修建河床式或庫壩式取水構筑物。

4.4 戈壁荒漠地區

戈壁荒漠地區終年干旱，年蒸發量一般大大超過年降水量。氣溫、地溫的日/年較差大，日照時間長。風沙活動頻繁，地表干燥出露，常出現沙塵暴。在戈壁荒漠中水源較充足地區會出現綠洲，但水量一般只能滿足農業及生活用水要求。常用的取水方式是采用深井泵群，對具有充足儲量的地下水源取水。

4.5 沿海地區

對于淡水資源缺乏，淡水資源無法滿足工業用水需求的部分沿海地區，對海水進行除鹽處理后利用是比較經濟合理的。常用的取水方式有自流管渠式、岸邊式、斗槽式、潮汐式等。當海岸比較平緩，岸邊水質、地質等取水條件較差時，可采用自流管渠式取水構筑物。當岸坡陡峻、水深、地質條件較好、風浪小、水質好時，可采用岸邊式取水構筑物。從節省投資和電耗的角度考慮，可采用潮汐式取水構筑物，但池中沉淀的泥沙較難清除。

5 結語

隨著經濟發展，水資源需求量日益增加，水資源、水生態、水環境面臨著更加嚴峻的形勢，工業項目的取水工程方案比選越來越得到重視。實際工程中，現場的建設條件可能非常復雜，各種因素互相交錯、綜合影響。因此，在進行取水工程的方案比選時，應綜合各類取水方式的特點，揚長避短，在前期研究中對方案作充分討論，從而得到滿足環保、衛生、安全、經濟等方面要求的的最優方案。

【1】GB50013—2006室外給水設計規范[S].

【2】上海市政工程設計研究院.給水排水設計手冊(第3冊)城鎮給水(第2版)[K].北京：中國建筑工業出版社,2004.

【3】董輔祥.給水水源及取水工程[M].北京:中國建筑工業出版社, 1998.

【4】姜乃昌.水泵與水泵站[M].北京:中國建筑工業出版社,1998.

【5】蘇維詞.淺議貴州省喀斯特地下水資源及其開發利用模式[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

湯能灝（1987～），男，湖南長沙人，工程師，從事給水排水工程設計與研究，（電子信箱）t1021nh@sina.com。