王中民；萬(wàn)玉成；巫興林
( 中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)院 )

摘要：本文簡(jiǎn)要地介紹了取水樞紐布局及防草防砂措施，輸水暗渠、水工藝流程、主要凈化構(gòu)筑物選擇及設(shè)計(jì)參數(shù)等內(nèi)容。

　　位于成都平原鄲縣三道堰的成都市第六水廠，經(jīng)過(guò)三年多的建設(shè)，第一期工程已于1990 年6月正式向市區(qū)管網(wǎng)供水。供水規(guī)模超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)模，達(dá)22×10⁴ m³ /d，出水濁度一般在1度以下，具國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，水廠運(yùn)行基本正常。凈水廠由中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，現(xiàn)將工藝部分介紹如下。

一、概述

　　設(shè)計(jì)規(guī)模:取水樞紐、原水輸水暗渠為60 ×10⁴ m³ /d，凈水廠為40×10⁴ m³ /d，預(yù)留20×10⁴ m³ /d，最終將發(fā)展為60×10⁴ m 4 /d?？紤]到施工、運(yùn)行等因素，取水樞紐、原水輸水暗渠一次建成。水廠根據(jù)城市用水增長(zhǎng)情況分三期建設(shè)，每期20×10⁴ m³ /d。水源為岷江水系都江堰下游的徐堰河和柏條河，根據(jù)現(xiàn)有資料，原水最高濁度為10000～15000度。
　　該水廠最大特點(diǎn)是:取水、送水均依靠地形高差重力自流，節(jié)省大量能量(每年可省電3300萬(wàn)度以上)。廠址距成都市區(qū)一環(huán)路口約24.7km，廠區(qū)地面高程為567.00m左右，與市區(qū)高差60余米。其次，水廠引入了微機(jī)，實(shí)行兩級(jí)微機(jī)控制管理系統(tǒng)，即:廠級(jí)微機(jī)管理系統(tǒng)及基層過(guò)程控制單板機(jī)，提高了自動(dòng)化程度，給操作管理帶來(lái)了方便。
　　其流程如圖1。

二、取水樞紐

　　根據(jù)河流的水位及其它條件，取水樞紐選擇在水廠上游1.9km處。由于徐堰河與柏條河每年均需斷水歲修，為保證取水安全，在兩條河道上各設(shè)一個(gè)取水口，互為備用，每個(gè)取水口取水流量均為7.6m³ /s，采用自流引水。
1.徐堰河取水樞紐
　　由于徐堰河無(wú)論目前或是長(zhǎng)遠(yuǎn)流量均較柏條河大而穩(wěn)定，無(wú)漂木影響，因此確定徐堰河為主要水源，取水樞紐使用時(shí)間每年長(zhǎng)達(dá)10月以上。取水口處河道寬度約50m，為保證枯水位時(shí)仍能滿足取水水位和流量要求，采用全閘攔水方式。攔河閘共六孔，其中凈空10m寬的四孔，凈空5m寬一孔，凈空2m寬一孔。寬孔用于泄洪，5m與2m寬的管孔用于沖砂。攔河閘工作橋梁底至閘底板高度為6.3m，閘板擋水高度為2.0m，采用直升式平板鋼閘門(mén)。取水口采用側(cè)向取水，正面沖砂的布置形式。為避免進(jìn)水口附近泥砂淤積，在欄污柵前后分設(shè)兩道沖砂道，以加強(qiáng)排砂效果。欄污柵前沖砂道由一條高0.8m，寬約5m的導(dǎo)砂坎及5×2m沖砂閘組成；欄污柵后沖砂措施考慮加長(zhǎng)欄污柵，增加欄污柵與進(jìn)水閘之間渠道內(nèi)的流量，即加大進(jìn)水閘前沿的流速，并常開(kāi)2.0×2.0m沖砂閘防止泥砂淤積。
　　取水口設(shè)置欄污柵一道，欄污柵總長(zhǎng)48.4m，過(guò)柵流速控制為0.4～0.6m/s。采用移動(dòng)式除污機(jī)，根據(jù)水位儀所測(cè)的柵條前后水位差自動(dòng)除渣。
　　進(jìn)水口為淹沒(méi)式，孔口尺寸為3×0.7m，共三孔，進(jìn)水閘為直升式平板鋼閘門(mén)，各設(shè)一臺(tái)手、電兩用螺桿啟門(mén)機(jī)啟閉。
2.柏條河取水樞紐
　　柏條河主要為排洪及漂木流送河道，因此該取水樞紐正常情況下為輔助水源。為滿足枯水期取水水位及流量要求也采用全閘攔水方式。
　　攔河閘共五孔，其中凈空10m寬三孔，5m 寬與2m寬各一孔。與徐堰河一樣，寬孔用于泄洪，窄孔用于沖砂。攔河閘工作橋梁底至閘底板高度為5.9m，閘板擋水高度為2.0m，采用直升式平板鋼閘門(mén)。取水口也采用側(cè)向取水，排砂防淤措施與徐堰河相同。
　　欄污柵總長(zhǎng)27.4m，過(guò)柵流速控制為0.5～0.65m/s，采用人工定期清渣。進(jìn)水口型式與徐堰河同。
　　另外，在河道上設(shè)置導(dǎo)漂系統(tǒng)，以保證漂木從一常開(kāi)的10m寬閘孔通過(guò)。

三、原水輸水渠

1.取水口連接渠
　　柏條河進(jìn)水口通過(guò)長(zhǎng)約203m，1.7×2.0m 的無(wú)壓鋼筋混凝十暗渠與徐堰河側(cè)旁的匯流井連通。暗渠共三孔，每孔輸水能力為20×10⁴ m³ /d。匯流井中心至徐堰河進(jìn)水口距離為28.27m，該段采用三條明渠連接。匯流井平面尺寸為6.7×6.7m，總深5.4m內(nèi)設(shè)手動(dòng)啟閉的控制閘門(mén)六個(gè)，其中，柏條河水源方向進(jìn)口三個(gè)，出口三個(gè)。開(kāi)啟柏條河方向進(jìn)口的閘門(mén)，可使徐堰河河水流向柏條河，以達(dá)到定期反沖暗渠的目的，避免死水。
2.輸水暗渠
　　從匯流井至水廠配水網(wǎng)室，采用承壓式暗渠輸水，斷面為1.7×1.7m，全長(zhǎng)約1.9km，共三孔，每孔輸水能力為20×10⁴ m³ /d。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較這種輸水方涵形式比常規(guī)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管節(jié)省投資近百萬(wàn)元。暗渠中部設(shè)有溢流切換室一座，將1.9km的引水暗渠分成兩段，每段均考慮了放空措施。
3.溢流室
　　溢流室平面尺寸為14.65×8.11m。設(shè)8個(gè)1.7×1.7m手動(dòng)方形閘門(mén)，以備引水暗渠發(fā)生事故時(shí)進(jìn)行切換。為減輕水廠配水網(wǎng)室溢流負(fù)荷，在溢流室側(cè)墻設(shè)可調(diào)活動(dòng)堰門(mén)，以便第一次將多余水量就近溢流排入徐堰河。

四、凈水廠

　　根據(jù)徐堰河與柏條河的水質(zhì)資料，本水廠凈水工藝采用常規(guī)的沉淀——過(guò)濾流程是完全可以滿足要求的。
　　成都市自來(lái)水公司，根據(jù)五廠的管理經(jīng)驗(yàn)，建議在設(shè)計(jì)自來(lái)水六廠時(shí)也采用移動(dòng)罩濾池。我們分析及以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在移動(dòng)罩濾池的平均設(shè)計(jì)濾速為8m/h，濾池的出水濁度不大于1度時(shí)，則進(jìn)入濾池水的濁度必須保證長(zhǎng)期在10 度以下。為了確保沉淀池出水濁度長(zhǎng)期低于10 度，按原水洪水期懸浮物質(zhì)含量等水質(zhì)條件，決定采用兩級(jí)沉淀系統(tǒng)(即沉砂和沉淀兩級(jí))。根據(jù)我們研究和國(guó)內(nèi)外資料證明，在沉淀時(shí)間(或體積)相同時(shí)，即t 1 +t 2 =t(式中t 1 、t 2 為采用兩級(jí)沉淀時(shí)的一級(jí)和二級(jí)沉淀時(shí)間，t為采用一級(jí)沉淀時(shí)的總沉淀時(shí)間)的情況下，兩級(jí)沉淀比一級(jí)沉淀的效果好得多，并且總的混凝劑投加量可節(jié)省20～30%。
1.平面布置
　　廠區(qū)地形平坦(地面標(biāo)高在565～568m之間)，地勢(shì)開(kāi)闊，為平面及流程布置的合理性提供了條件?？偲矫娌贾梅殖扇齻€(gè)區(qū):生產(chǎn)區(qū)、廠前區(qū)及生活區(qū)。生活區(qū)與廠區(qū)通過(guò)“郫彭”公路形成了有效的分隔，廠區(qū)靠近“郫彭”公路一端為廠前區(qū)，另一端為生產(chǎn)區(qū)。廠前區(qū)分為輔助生產(chǎn)區(qū)及管理區(qū)兩部分，做到了功能分區(qū)明確，有效地避免了相互間干擾。凈水流程采用直線型布置，構(gòu)筑物間布置緊湊，有效而最大限度地降低了水頭損失，滿足了重力式凈水廠的要求。生產(chǎn)區(qū)一、二期工程，以配水網(wǎng)室、控制樓、廠大門(mén)中心線為中軸線呈對(duì)稱布置，每期凈水系統(tǒng)以5×10⁴ m³ /d為一組，共布置四組；三期工程預(yù)留場(chǎng)地在中軸線以南，即靠近徐堰河一側(cè)。
2.配水網(wǎng)室
　　配水網(wǎng)室的作用是:取水口后的第二次溢流多余的取水量、進(jìn)一步去除細(xì)小漂浮雜物以及均勻分配去沉砂池的流量。平面尺寸為13.1×12.3m，池總深度為6.43m，分為兩組，每組20×10⁴ m³ /d。兩組之間設(shè)有超越渠，以利清污機(jī)檢修或清水期超越清污機(jī)。配水網(wǎng)室前端兩側(cè)設(shè)有手動(dòng)調(diào)節(jié)的溢流堰，每側(cè)溢流寬度為1.8m，總溢流量可達(dá)0.87m³ /s。
　　配水網(wǎng)室中部設(shè)有比較新型的ZSB-3500 轉(zhuǎn)刷式清污機(jī)(濾網(wǎng))除渣，其孔眼尺寸為3.5×56mm，過(guò)網(wǎng)流速為0.7m/s，網(wǎng)篦寬度3.5m，長(zhǎng)度4.0m安裝傾角75°。根據(jù)雙浮子液位差檢測(cè)儀所測(cè)網(wǎng)篦前后水位差，可自動(dòng)控制清污機(jī)工作。
　　出水端設(shè)活動(dòng)堰門(mén)四個(gè)，可手動(dòng)調(diào)節(jié)堰門(mén)高度，以控制進(jìn)入沉砂池的流量。
3.加藥
　　混凝劑采用堿式氯化鋁，且在高濁度時(shí)考慮了投加3# 劑。投藥工藝如圖2、圖3。

　　加藥間設(shè)兩層以減小占地面積。底層主要為倉(cāng)庫(kù)(藥庫(kù))，二層設(shè)置投配池。藥液提升采用溫州電泵廠生產(chǎn)的新型防腐蝕CXB～250磁性泵，流量150L/min，揚(yáng)程13m。PAC投加計(jì)量泵為西德CFG公司生產(chǎn)的MAKRO TZ6HM10～1500T型雙缸單頭膈膜式計(jì)量泵。投加能力為3000L/h，壓力為3×10 5 Pa。根據(jù)原水濁度和進(jìn)水流量?jī)蓚€(gè)主要參數(shù)控制投藥量，并以沉淀池出水濁度作為反饋，對(duì)投量進(jìn)行調(diào)整，形成閉路控制系統(tǒng)。
4.沉砂池
　　沉砂池采用塑料蜂窩斜管沉砂池，每組設(shè)計(jì)水量為5.55×10⁴ m³ /d。平面尺寸為11.9×10.0m，池總深為4.57m，斜管傾角60°，內(nèi)經(jīng) 30，清水區(qū)上升流速為6.7mm/s。沉砂池前端設(shè)有漿板式機(jī)械混合和柵條混合系統(tǒng)，以備高濁度時(shí)加藥沉淀，保證出水濁度在2000～3000度以內(nèi)。
　　沉砂池底部設(shè)有中心傳動(dòng)式刮砂機(jī)，池中央設(shè)DN250液壓式池底閥排砂(液壓缸位于池頂面)。排砂的控制方式:一是根據(jù)原水的濁度情況，定時(shí)自動(dòng)排砂；二是根據(jù)界面儀所測(cè)池底部泥砂厚度，由單板機(jī)控制排砂。
5.混凝沉淀池
　　采用機(jī)械混合、柵條高效反應(yīng)、斜管沉淀池，5.5×10⁴ m³ /d為一組。混合區(qū)平面尺寸為2.8×2.8m，有效深度為4.45m，停留時(shí)間為54.5s。
　　反應(yīng)區(qū)采用先進(jìn)的柵條高效反應(yīng)形式，反應(yīng)為三段。第一段設(shè)柵條10層，過(guò)柵流速:第一層0.25m/s，其余各層0.16m/s；第二段設(shè)柵條10層，過(guò)柵流速0.11m/s；第三段設(shè)柵條9層，過(guò)柵流速0.09m/s。柵條采用斷面為人字型的鋼絲網(wǎng)水泥柵條，反應(yīng)區(qū)總停留時(shí)間8.5min，總GT值為1.82×10⁴ 。
　　由于沉淀池出水濁度控制為10度以下，因此采用了設(shè)有過(guò)渡段的斜管沉淀池。過(guò)渡段可使水流平穩(wěn)，改善了進(jìn)入斜管區(qū)的水流條件，同時(shí)，大量粗絮凝顆粒在過(guò)渡區(qū)沉降，改善了斜管沉淀區(qū)的運(yùn)行條件，提高了出水水質(zhì)。
　　過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)L=12m，為斜管區(qū)長(zhǎng)度的三分之二，有效深4.3m，停留時(shí)間22.8min。斜管沉淀區(qū)采用 25斜管，安裝傾角60°，清水區(qū)上升流速2.5mm/s，平面尺寸為18.9×14.65m，有效沉淀時(shí)間為31min。
　　沉淀池平面總尺寸為37.65×17m。
　　混合反應(yīng)區(qū)排泥采用DN200穿孔管，并在池外設(shè)液壓角式排泥閥，依靠電磁四通閥定期排泥。
　　沉淀區(qū)設(shè)桁車(chē)虹吸式排泥，桁車(chē)跨度為17.4m。桁車(chē)上裝有 型潛水泵，提供壓力水抽排泥管真空以達(dá)到虹吸要求。排泥的控制方式同沉砂池。
6.濾池
　　濾池采用雙層濾料移動(dòng)罩濾池，5.5×10⁴ m³ /d為一組。每組分30小格，每格平面尺寸為3.16×3.16m，濾速為8m/h，分雙列布置，每列為15格，池深為4.1m。濾池進(jìn)水為淹沒(méi)式孔口進(jìn)水，出水采用鐘罩式虹吸管出水以避免形成負(fù)壓過(guò)濾。
　　移動(dòng)罩桁車(chē)上設(shè)潛水泵提供壓力水抽真空形成虹吸反沖。反沖洗采用單板機(jī)在一定的沖洗間隔期，按順序逐格自動(dòng)進(jìn)行(反沖時(shí)間可根據(jù)沖洗后排水濁度確定，約為5～7min)。
7.加氯、加氨消毒
　　為了維持水中長(zhǎng)時(shí)間的余氯量，保證消毒效果及減少加氯后產(chǎn)生的對(duì)人體有害的三鹵甲烷，在設(shè)計(jì)中采用氯氨消毒系統(tǒng)。
加氯、加氨系統(tǒng)如圖4、圖5。

　　加氯加氨系統(tǒng)為全套引進(jìn)美國(guó)首都控制機(jī)器公司設(shè)備。加氯機(jī)為4000系列全自動(dòng)真空加氯機(jī)；由于原水硬度原因，加氨機(jī)采用4000系列全自動(dòng)壓力加氨機(jī)。加氯分濾前和濾后加氯，前加氯機(jī)加氯能力為40kg/h，后加氯機(jī)加氯能力為10kg/h；加氨為濾后加氨，加氨機(jī)加氨能力為5kg/h。
　　加氯量控制方式:前加氯按原水流量形成“流量比例”投加，后加氯按原水流量和余氯量形成“復(fù)合環(huán)”投加。加氨量按后氯的1/4比例投加。
　　在安全措施上，設(shè)置了漏氯、漏氨報(bào)警儀(引進(jìn)美國(guó)產(chǎn)品)及漏氯處理系統(tǒng)。
8.清水池
　　由于自來(lái)水六廠完全為重力流供水，節(jié)約能源，制水成本紙。因此，成都市自來(lái)水公司決定該廠長(zhǎng)期均勻供水，城市用水的時(shí)變化水量，已由水廠承擔(dān)，總的調(diào)度工作由自來(lái)水公司的總調(diào)室的計(jì)算機(jī)完成。因此，本廠的清水池基本上沒(méi)有調(diào)節(jié)任務(wù)。
　　清水池平面尺寸為40×40m，池深3m，即容積為4800m³ ，每10×10⁴ m³ /d一座，占總水量的4.8%。
9.廠鎮(zhèn)給水系統(tǒng)
　　為滿足廠內(nèi)自用水及鎮(zhèn)居民用水要求，設(shè)有廠鎮(zhèn)清水池、泵房及容積為200m³ 的水塔。廠鎮(zhèn)泵房設(shè)有S150-50水泵三臺(tái)，二用一備，總供水能力為7200m³ /d。初步運(yùn)行情況表明，由于廠內(nèi)給水系統(tǒng)上的閘門(mén)嚴(yán)重漏水，使泵房出水量未得到充分利用。
10.輔助生產(chǎn)區(qū)及管理區(qū)
　　輔助生產(chǎn)區(qū)設(shè)機(jī)修、電修、倉(cāng)庫(kù)、車(chē)庫(kù)等，總建筑面積為1740m² 。管理區(qū)設(shè)有綜合樓、接待室、招待所、食堂及鍋爐房等，總建筑面積為4145m² 。出廠水經(jīng)φ1600mm(一期敷設(shè)一根)全長(zhǎng)24.7km的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，自流輸水進(jìn)入成都市區(qū)管網(wǎng)。為確保均勻供水，在進(jìn)入城市管網(wǎng)前的輸水管上設(shè)有限流閥。
　　根據(jù)預(yù)測(cè)，在第一期正式投產(chǎn)后，成都市自來(lái)水的供需關(guān)系可基本上得到平衡，如能按計(jì)劃，二期在1993年，三期在1998-2000年投產(chǎn)，則成都市的市政供水能力與城市用水量基本上是相近的。至于2000年以后成都自來(lái)水的發(fā)展，則是今后給水工作者研究的課題。