為解決對(duì)長江水源過度依賴問題，蕪湖市建設(shè)了相應(yīng)的應(yīng)急水源工程，應(yīng)急水源地為漳河，取水規(guī)模為17.8萬m³/d。根據(jù)工程規(guī)劃建設(shè)條件，對(duì)取水口選址、原水管道選線進(jìn)行了比選論證，介紹了取水頭部、自流引水管、取水泵站、原水管道設(shè)計(jì)方案。針對(duì)應(yīng)急水源工程長期閑置不用的特點(diǎn)，制訂了運(yùn)營維護(hù)方案。最后提出一些思考，為其他應(yīng)急水源工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)維提供一些參考。

1 工程概況

蕪湖市地處長江中下游，全市共有凈水廠10余座，江南集中供水區(qū)包括中心城區(qū)、蕪湖縣、南陵縣和繁昌縣，中心城區(qū)水廠擔(dān)負(fù)著全城92%的供水。蕪湖市現(xiàn)狀水源中，85%以上的水量取自長江，對(duì)長江的依存度過高，一旦長江發(fā)生突發(fā)性水污染事故，蕪湖中心城區(qū)、蕪湖縣、南陵縣地區(qū)會(huì)出現(xiàn)無水可供的局面，造成嚴(yán)重的社會(huì)影響。據(jù)此，蕪湖市于2013年底啟動(dòng)應(yīng)急水源規(guī)劃研究工作，根據(jù)《蕪湖市城市備用水源專項(xiàng)規(guī)劃（2013-2030）》，近期先行建設(shè)江南集中供水區(qū)應(yīng)急水源工程，應(yīng)急取水水源為漳河，受水水廠為中心城區(qū)的利民路水廠，應(yīng)急取水規(guī)模17.8萬m³/d。工程內(nèi)容主要包括漳河取水口、自流引水管、取水泵站以及原水管線，原水管線長約11 km，工程總投資約2億元。工程難點(diǎn)為漳河河道彎曲段取水口選址及老城區(qū)大口徑、長距離原水管道實(shí)施。

2 應(yīng)急指標(biāo)

2.1 應(yīng)急供水時(shí)間

利民路水廠常用水源地為長江，當(dāng)長江發(fā)生突發(fā)污染事故，漳河應(yīng)急供水時(shí)間為5 d。

2.2 應(yīng)急供水量

蕪湖市應(yīng)急需水量包括綜合生活用水和工業(yè)用水兩類，指標(biāo)如下：

（1）綜合生活用水量指標(biāo)。發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，僅保證基本生活用水（保證飲用和廚房用水，壓縮沖廁和淋浴用水），居民生活用水量指標(biāo)按60 L/(人·d)考慮。對(duì)公共設(shè)施用水進(jìn)行大幅度壓縮，最大限度減少娛樂場(chǎng)所等與民生關(guān)系不密切的公共設(shè)施用水量，公共設(shè)施用水量按20 L/(人·d)考慮。因此，應(yīng)急供水期間綜合生活用水量指標(biāo)為80 L/(人·d)。

（2）工業(yè)用水量指標(biāo)。應(yīng)急供水量期間，只保證電力、燃?xì)�、水的生產(chǎn)共用業(yè)和食品制造業(yè)等與民生密切相關(guān)的特殊工業(yè)供水，根據(jù)蕪湖市分行業(yè)、工業(yè)企業(yè)主要能源品種消耗量統(tǒng)計(jì)，供水量按正常時(shí)工業(yè)用水量10%考慮。

3 應(yīng)急水源取水點(diǎn)位置選擇

漳河發(fā)源于南陵縣綠嶺荷花塘，自南向北流經(jīng)獅子山、南陵縣城、三汊河等地，至澛港匯入長江，干流全長118.8 km。利民路水廠位于漳河以東，應(yīng)急取水點(diǎn)設(shè)于漳河主航道東岸，該段河道較彎曲，局部有灘涂地。通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘，取水點(diǎn)位置初步選擇有3種方案，見圖1。

方案一：取水點(diǎn)位于現(xiàn)狀海螺公司取水頭部上游50 m，澛港大橋上游2.2 km處，此處河床寬度234 m，中間灘涂將河道分開，其中取水點(diǎn)側(cè)主河道寬度65 m；

方案二：取水點(diǎn)位于李家譚，澛港大橋上游2.6 km處，此處河床寬度360 m，中間灘涂將河道分開，取水點(diǎn)側(cè)主河道寬度120 m；

方案三：取水點(diǎn)：位于光明村，澛港大橋上游4.0 km處，此處河床寬度340 m，中間無灘涂，主河道寬度340 m。三個(gè)方案比選情況見表1。

方案一、方案二投資較低、交通便利，但河道寬度較窄，周邊環(huán)境和水質(zhì)相對(duì)較差，設(shè)置取水頭部和水源保護(hù)區(qū)較困難。方案三雖然投資較高，但此處河道較寬，取水點(diǎn)河道有一天然弧形轉(zhuǎn)彎，適合建設(shè)港灣式取水點(diǎn)，取水頭部不影響河道通航，且周邊環(huán)境和水質(zhì)相對(duì)較好，水源保護(hù)區(qū)設(shè)置較方便。因此，從水量、水質(zhì)、安全性等方面綜合考慮，推薦使用方案三。

4 應(yīng)急原水管道路由選擇

根據(jù)取水口周邊建設(shè)條件，應(yīng)急取水泵站設(shè)于漳河大堤堤內(nèi)空地處，距離利民路水廠較遠(yuǎn)。利民路水廠位于蕪湖市中心城區(qū)位置，周邊很大范圍內(nèi)均為建成區(qū)，應(yīng)急原水管道大部分沿現(xiàn)狀道路敷設(shè)，沿線管位緊張，涉及現(xiàn)狀設(shè)施多，實(shí)施難度巨大。在取水泵站和水廠的位置已定的總體格局下，設(shè)計(jì)考慮盡量減小管線的長度和迂回曲折，降低本工程管線與其它工程的相互影響，盡量避免拆遷建筑物和占用農(nóng)田，以節(jié)約能耗和工程投資。從應(yīng)急取水泵站至利民路水廠，提出兩個(gè)管線路由方案，見圖2。

方案一：應(yīng)急原水管道沿漳河堤壩至下游敷設(shè)至峨山東路，之后沿峨山東路道路南側(cè)向東至長江南路后沿長江南路向北敷設(shè)與現(xiàn)狀原水管道相接，管道長度10.4 km。方案二：應(yīng)急原水管道沿緯十三路向東敷設(shè)至長江南路，沿長江南路、鐘靈路、漳河路、白馬山路敷設(shè)至花津南路，然后向北穿越多條道路敷設(shè)至現(xiàn)狀原水管道，管道長度11 km。兩個(gè)方案實(shí)施難度均較大，詳細(xì)比較見表2。

綜合以表分析，方案二可實(shí)施性較方案一高，推薦采用方案二。

5 工程設(shè)計(jì)方案

5.1 取水頭部

取水頭部所在處漳河最低設(shè)計(jì)水位3.06 m，最高設(shè)計(jì)水位11.82 m。本段岸邊水下部分河床較為平坦，河道疏挖底高程為-0.58 m，枯水期水深約3.6 m。考慮到漳河水位變化的不確定性，采用圍堰法施工難度較大，且影響漳河航運(yùn)，因此采用預(yù)制鋼質(zhì)箱式取水頭部。取水頭部設(shè)計(jì)規(guī)模17.8萬m³/d，長7 m，寬3 m，高4 m，分兩格布置，頂面進(jìn)水，頂標(biāo)高2.00 m，取水頭部頂面設(shè)置不銹鋼粗格柵，柵條寬度10 mm，柵距90 mm。為保證取水及通航安全，在取水頭部外側(cè)設(shè)置不銹鋼圍網(wǎng)、防撞墩及隔離浮球。

5.2 自流引水管

取水泵房位于漳河大堤陸地側(cè)，漳河大堤堤頂標(biāo)高約13.50 m，取水泵房吸水井距取水頭部約410 m，根據(jù)泵房及取水頭部位置關(guān)系，引水管采用頂管方式實(shí)施�？紤]長距離頂管施工條件，引水管管徑放大一檔至DN1 400。引水管設(shè)兩根，單根管道流速為0.67 m/s，兩管中心間距5 m。為節(jié)省造價(jià)，以取水泵房吸水井作為工作井將引水管頂向取水頭部，頂管中心標(biāo)高0.80 m，頂進(jìn)距離350 m，頂管出大堤后采用水下施工，水下埋管60 m。

5.3 取水泵站

取水泵站距離漳河大堤堤腳約70 m，占地5 280 m²，場(chǎng)地自然標(biāo)高約6.70 m，考慮防洪要求，泵站地面設(shè)計(jì)標(biāo)高7.30 m。取水泵站包括吸水井、取水泵房以及配電間等。

5.3.1 吸水井

泵房的前部為吸水井，吸水井平面尺寸11.8 m×11.4 m，頂標(biāo)高13 m，采用沉井施工。吸水井包含進(jìn)水室和吸水室，進(jìn)水管管中心標(biāo)高0.8 m，吸水室最低設(shè)計(jì)水位2.4 m。進(jìn)水室和吸水室隔墻處設(shè)2只平板格網(wǎng)，單只尺寸2.0 m×3.6 m。為給自流管道沖洗，進(jìn)水室和吸水室隔墻處設(shè)2只平板閘門，單只尺寸2 .0 m×3.6 m。

5.3.2 取水泵房及配電間

取水泵房由地下一層和地上一層兩部分組成，平面尺寸40.15 m×12.5 m，包括泵房、變配電間、水質(zhì)間、值班室、工具間等。泵房設(shè)計(jì)規(guī)模17.8萬m³/d，采用臥式離心泵，單泵流量Q=2 500 m³/h，揚(yáng)程H=25 m，為節(jié)省10 kV供電外線費(fèi)用和每年的基本電費(fèi)，離心泵由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)水泵對(duì)應(yīng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率約220 kW，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)成套設(shè)備同步設(shè)置配套的冷卻系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、輸油系統(tǒng)、控制箱、蓄電池等輔助設(shè)施，該方案每年可節(jié)省基本電費(fèi)約700萬元。從泵房出水總管引1根DN1 000管道分兩路接至兩根引水管，供引水管沖洗、泵站維護(hù)使用。

5.4 原水管道

5.4.1 施工方式

原水管道全長約11 km，單管布置，管徑為DN1 400。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和物探資料，珩瑯山路以南的道路綠化帶較寬，現(xiàn)狀管線和周邊設(shè)施相對(duì)較少，采用開挖施工，長度約5 km。珩瑯山路以北現(xiàn)狀管線密集、現(xiàn)狀設(shè)施多，開挖施工管線改遷工作量大，且會(huì)對(duì)交通和臨街商鋪、學(xué)校、醫(yī)院等正常運(yùn)行生產(chǎn)產(chǎn)生較大影響，因此采用頂管施工，長度約6 km。

5.4.2 頂管設(shè)計(jì)

為最大限度降低施工影響、節(jié)省工程投資，設(shè)計(jì)采用長距離頂管工藝，單段頂進(jìn)距離控制在500～800 m。頂管段共設(shè)10座矩形頂管井，最長頂進(jìn)距離760 m，頂管覆土厚度5～12 m。頂管井周邊現(xiàn)狀設(shè)施多，沉井施工易造成周邊建構(gòu)筑物、現(xiàn)狀管線沉降，影響公共安全，因此采用基坑開挖法施工，圍護(hù)采用直徑850 mm三軸攪拌樁內(nèi)插H型鋼方式。

6 運(yùn)營維護(hù)方案

由于長江發(fā)生突發(fā)性污染幾率較低，本工程建成后絕大部分時(shí)段處于閑置狀態(tài)，為保證取水泵站各設(shè)備保持良好狀態(tài)，出現(xiàn)突發(fā)事故時(shí)可正常投運(yùn)，需要制定合理的運(yùn)營維護(hù)方案。方案主要包括日常保養(yǎng)和例行投運(yùn)。日常保養(yǎng)指平時(shí)泵站閑置時(shí)，加強(qiáng)各設(shè)備的保養(yǎng)，檢查柴油機(jī)組油料儲(chǔ)備是否充足，蓄電池等能否正常工作。例行投運(yùn)包括兩種情況：

（1）維護(hù)性運(yùn)行。為保證各設(shè)備能正常運(yùn)作，每周點(diǎn)動(dòng)1次，每個(gè)月運(yùn)行數(shù)小時(shí)。維護(hù)性運(yùn)行在泵站內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，關(guān)閉一根引水管的閘門，通過另一根引水管進(jìn)水，開啟所有水泵，水泵出水通過沖洗管輸送至關(guān)閉了閘門的引水管，排至漳河，實(shí)現(xiàn)對(duì)該引水管的沖洗，減少引水管道堵塞，運(yùn)行10 min后反過來操作，沖洗另一根引水管，實(shí)現(xiàn)水的活性循環(huán)。

（2）生產(chǎn)性運(yùn)行。在長江無突發(fā)性水質(zhì)污染情況下，每年仍需定期啟動(dòng)應(yīng)急水源工程向利民路水廠供水，增強(qiáng)水廠對(duì)水源更換的適應(yīng)性，每年運(yùn)行半個(gè)月左右。采用漳河作為原水時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整水廠運(yùn)行參數(shù)。

通過以上兩種例行投運(yùn)，可有效延長水泵、柴油機(jī)、閥門等設(shè)備壽命，同時(shí)也可定期沖洗引水管，防止管道內(nèi)滋生藻類、貝類引發(fā)堵塞。

7 結(jié)論與思考

（1）在應(yīng)急水源規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)漳河水文條件確定了取水點(diǎn)位置及取水方案。在泵房設(shè)計(jì)中采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)離心泵方案，降低了工程運(yùn)維投資。采用長距離頂管施工，降低本工程對(duì)已建設(shè)施的影響。

（2）工程建成后取水泵站將長時(shí)間處于閑置備用狀態(tài)，制定科學(xué)合理的運(yùn)營維護(hù)方案可有效延長設(shè)備壽命、減少管道堵塞，提高水廠對(duì)應(yīng)急水源的適應(yīng)性。

（3）應(yīng)急水源工程的重要特征為備用，工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮其備用性質(zhì)，在滿足工程應(yīng)急啟用功能的基礎(chǔ)上，應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)匾?guī)劃建設(shè)條件，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，最大化發(fā)揮工程使用功能，提高工程綜合效益。

（4）相比常用水源而言，應(yīng)急水源往往距離水廠更遠(yuǎn)，應(yīng)急原水管道長度較長，管道部分投資很大。因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)更加重視原水管道的線路選型和施工方案，降低管道的實(shí)施難度和工程投資。

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