张建党
（中国水利水电第十三工程局有限公司天津300384）
【摘要】浮船式取水河流水位变化幅度一般在10～35m，水流变化速度不大于1.5m/s；坡岸角一般宜大于45°，能适应水位涨落而升降和河床变迁，并且简单实用，适合于投资规模较小、人口较少的地区。
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关键词 取水口；浮船；分析
The provincial capital of the Republic of Angola Casey map grid water intake water engineering scheme comparison
Zhang Jian-dang
（China Water Conservancy and Hydropower Engineering Bureau Co. No13Tianjin300384）
【Abstract】Floating boat river water level changes in the magnitude of the general 10～35m， the flow rate of change is not greater than 1.5m / s； shore slope angle in general should be able to accommodate more than 45 °， while lifting and river water level fluctuation changes， and simple and practical， suitable for investment smaller， less populated areas.
【Key words】Water intake；Pontoons；Analysis
1. 工程概况
1.1项目背景。
1.1.1项目名称。
安哥拉国共和国本格省省会卡西图（CAXITO）市水厂工程：由于我公司经常承接一些第三世界国家的工程，所以有机会实施一些规模比较小的，但是很有代表性的工程，我2014年完成的安哥拉国共和国本格省省会卡西图（CAXITO）市水厂工程就是其中之一，现就该水厂的取水口的方案确定给大家做一个探讨。
1.1.2项目建设地点。
本哥省卡西图市MABUBA水库。
1.1.3项目概述。
本工程是为安哥拉卡西图市供水系统工程项目建设取水采用浮船取水。
1.2编制依据。
（1）取水及输水管线平面地形图1：1000；
（2）安哥拉MABUBA水库水电站修复工程相关图纸（标高系统为水库标高）；
（3）现场考察资料图片。
1.3编制范围。
该项目工程设计内容包括取水系统的工艺、土建、电气、自控、等全部内容。
1.4设计规模。
取水及输水规模：近期6000m3/d，中期12000m3/d，远期18000m3/d.
2. 设计方案
2.1设计水量。
结合净水厂的设计规模，同时考虑水厂每天工作时间为22h，自用水量及管道漏失系数1.1，确定设计规模如下：
（1）取水规模：近期6000m3/d，远期18000m3/d；
近期取水设计流量：6000/22X1.1=300 m3/d；
中期取水设计流量：12000/22X1.1=600 m3/d；
远期取水设计流量：18000/22X1.1=900 m3/d。
（2）输水规模：近期60000m3/d，远期18000m3/d；
近期输水设计流量：6000/22X1.1=300 m3/d；
中期输水设计流量：12000/22X1.1=600 m3/d；
远期输水设计流量：18000/22X1.1=900 m3/d。
2.2取水系统。
2.2.1水源情况。
本工程取水水源为本哥省卡西图市MABUBA水库，该水库总库容60万m3，死库容30万m3，由上游河流补给，水库用于发电和城市供水。根据水库闸门图纸，可知水各种标高，但由于水电站采用的标高系统与净水厂工程标高系统不同，因此以水库坝顶标高为基准，将两套标高系统统一如下：
（1）坝顶高程为：水电站高程系为：44m（由电厂图纸得）；
水厂高程系为：79.80m（由水厂地形图得）；
（2）可知差值为：79.8m-44m=35.80m；
通过换算，可将标高系统统一为水厂高程系统，以下设计均按水厂高程系统进行统一考虑（见表1）。
2.2.2取水方式的确定。
地表水取水可采用固定式和移动式取水方式，结合本工程的实际情况，考虑两种取水方案。
2.2.2.1方案一为固定式取水，因为该水库有大坝发点，最初考虑将潜水电泵固定在大坝左侧，采用高水位和低水位两种运行方式。
（1）优点：基建投资省。
（2）缺点：不能根据水库水位情况优先取得上层水，水下固定潜水电泵施工安装难度大，只能作为临时的取水设施，在水位达到泄洪闸底高度时满足不了取水要求。并且在大坝施工要考虑是否对大坝造成损坏，很难获得业主审批。
2.2.2.2方案二为采用浮船式取水，将取水泵设置在浮船上，浮船高度随水位变化。
（1）优点：能根据水库水位情况优先取得上层水，工程施工简便，可以作为永久性取水设施，运行稳定。可以达到极限状态：当旱季极限可以达到水库水位最低1米，也可以取到水。
（2）缺点：对风浪的适应性差，船体需要维护。
通过为上述两个方案的对比，考虑到本工程为城市供水的意义重大，因此，确定采用浮船式取水方案。
2.2.3取水浮船设计。
（1）取水浮船设置在水库底部地形标高为62米等高线附近，通过移动钢栈桥与锚保持浮船稳定的随水位变化，浮船按远期设计，设备按近期安装，预留远期设备位置，浮船平面尺寸为20mx7m，通过移动钢栈桥和固定钢栈桥与水库岸边连接，考虑到当地对设备维护的能力，为保证设备运行近期共设置三台泵，一台工作，两台备用；远期共设置四台泵，三用一备。
（2）根据水库的最高洪水位和最低运行液位确定水泵的工作扬程范围，水厂预氧化池的最高液位为122.5+4.4=125.4m，当水库水位位于最高洪水位时，静扬程为125.4-78.3=47.1m，最低运行水位时，静扬程为125.4-73.8=51.6m。
（3）输水管线及泵站内部水头损失近期为6.5m，远期11m，自由水头2m，因此近期最高洪水位时水泵扬程为47.1+6.5+2=55.6m，最低运行水位时水泵扬程为51.6+6.5+2=60.1m；远期最高洪水位时水泵扬程为47.1+11+2=60.1m，最低运行水位时水泵扬程为51.6+11+2=64.6m。
（4）设计中采用变频调速电机来满足不同水位和近远期水泵扬程的需要，为了防止草及杂物进入水泵，在每台水泵进水喇叭口设置格网，出水管设置多功能水泵控制阀、手动蝶阀，同时设置真空泵、起重设备等设施。
2.2.4取水浮船运行情况说明。
（1）根据浮船所选择的水泵流量和扬程，通过电机变频调速，在水库最高洪水位及最低运行水位时均可以满足设计水量的要求。
（2）当出现水位降低至泄洪闸底高度时，此时水库的蓄水量大大减小，因此，浮船取水的水量在极端条件下将降低水量来满足水泵扬程，此时近期水泵扬程约为70m，此时水泵流量为240m3/h，远期水泵扬程约74m，此时水泵流量约为190m3/h，可以满足水泵启动运行的需要。
2.3水库内道路。
为了与浮船固定栈桥连接，将水库内道路进行整治，整治后的道路高程在最高洪水位以上0.5米，即79.30m，道路有效宽度为5米，长度为125m，混凝土路面。
2.4电气设计。
2.4.1设计执行的标准。
（1）《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）。
（2）《低压配电设计规范》（GB50054-2011）。
（3）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）。
（4）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）。
（5）《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）。
（6）《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）。
2.4.2电气设计范围。
本工程的范围，主要包括取水泵站的配电、控制系统、照明系统、防雷及接地系统的设计。
2.4.3供电电源。
取水泵站工作电源引自附近的15KV架空线路，在取水泵站岸边设置一台杆上变压器，备用电源采用一台200KW/0.4KV柴油发电机供电。变压器及发电机的容量按照近期容量设置。在取水浮船上设置变频控制柜，并预留远期变频柜位置。
2.4.4负荷计算。
（1）近期负荷：三台110KW取水泵，一用两备，采用变频控制。
Sj=125KVA；
Pj=110KW；
Qj=59.4KVar。
（2）中期负荷：三台110KW取水泵，两用一备，采用变频控制。
Sj=250KVA；
Pj=220KW；
Qj=118.7KVar。
（3）远期负荷：四台110KW取水泵，三用一备，采用变频控制。
Sj=375KVA；
Pj=330KW；
Qj=178.1KVar。
2.4.5接地保护。
接地极采用钢制，截面为250mm2，长为2.5m作为接地导体。电气、自控、仪表、防雷等共用一套TN-C-S接地系统，即采用综合接地方式，接地电阻不大于1欧姆。所有用电设备不带电金属部分和所有电动机的金属外壳均接PE线，变压器设工作接地。所有工艺金属管道、室外构筑物外露金属构件、电气设备非带电金属体均做等电位联结，并可靠接地。
2.4.6照明。
道路和管桥采用太阳能路灯。浮船上照明灯具采用密闭型I类灯具，灯具配线均包括PE保护线。照明线路均采用铜芯塑料线，穿阻燃塑料管明设。
2.5仪表及自动化工程设计。
（1）自动控制、仪表及通讯系统的设计原则为操作简便、运行安全可靠，设备选型先进，建设一个具有现代化控制、管理水平工程。
（2）水泵出口设置压力变送器对泵的出口压力进行检测。在取水浮船内设置视频监控及一面PLC控制柜，采集水泵启、停状态及故障信号。采用千兆工业以太网，取水泵站和净水厂之间的数据传输光纤通讯，光纤沿输水管道敷设至净水厂。在净水控制室实现远程监控。
3. 综述
该水厂建成后，将会促进卡西图（CAXITO）市更快发展，也为中非人民的友好增加了友谊。
［文章编号］1006-7619（2014）11-25-820
［作者简介］ 张建党（1977-），男，汉族，职称：工程师，主要从事工程建设施工工作担任项目经理。