高扬程提水工程设计研究

1引言

高扬程提水工程的主要供水成本包括耗电成本和制水成本，其中,电费所占比例高达50%以上[1]。同时，为了确保居民生活用水安全，水处理费也是不可或缺的一项投入。因此，优化设计提水方案、供水和水处理工艺，对于节约高扬程提水工程成本，提高水资源利用效率具有重要的生态环境意义和社会经济意义[2，3]。本文在分析贵州某高扬程提水工程地质条件的基础上，根据提水工程设计原则，针对当地汛期较长、水源水质较好的特点，提出了三种高扬程提水工程方案，经过分析和对比，选择了具有便利性、灵活性和适应性的工程方案。

2高扬程提水工程方案设计

2.1设计原则。根据区域工程地质条件，结合工程设计经验，提出高扬程提水工程设计的基本原则：(1)应尽量选取水量充足、水质优良的供水水源，取水保证率要求达到95%以上；(2)应依托地形地质条件，力求实现自流供水的供水方式；(3)泵站梯级不宜过多，节约工程成本，提高水资源利用率；(4)泵站宜建在地形开阔、岸坡适宜的地点，应避开断裂构造带等不良地基。2.2高扬程提水工程方案设计。2.2.1设计取水保证率。水电站水库设计死水位1173m高程，工程取水位1173m高程，水泵安装高程与死水位齐平，因此,取水保证率达95%以上，满足要求。岩溶泉水实测资料显示，汛期平均流量0.04m3/s，平均小时流量144m3/h，平均日流量3456m3/h，取水保证率达98%。汛期如果岩溶泉水流量低于0.04m3/s，则从水电站水库提水，全年综合保证率不低于95%，满足要求。2.2.2工程方案设计。根据高扬程提水工程设计的基本原则，提水工程选用集中式供水方式。从水电站水库取水后采用两级提水方式提水至水处理厂，经处理后进入高位清水池，再由供水管连接供水主管网。考虑水处理厂布置位置的差异，设计了三种工程方案：方案一在高位清水池处设置水处理厂；方案二在二级泵站处设置水处理厂；方案三分别在二级泵站、高位清水池处设置水处理厂。方案一：由取水泵站从水库提水抽至二级泵站，再将水抽至高位水处理厂，经处理后进入高位清水池进行供水；方案二：由取水泵站从水库提水抽至二级泵站，经水处理厂处理后进入清水池，再将清水池的水抽至高位清水池进行供水；方案三：枯期由取水泵站从水库提水抽至二级泵站，经水处理厂处理后进入清水池，对低于二级泵站的乡村进行供水，高于二级泵站的乡村需要再将清水池的水抽到高位水池进行供水；汛期不考虑水电站水库取水，仅抽取岩溶泉水，经高位水处理厂处理后进入高位清水池进行供水。2.2.3工程方案比选。上述三种方案都能满足供水要求，方案都可行。对比方案一与方案二，前者取水建筑物布局简单，方便施工与管理，可有效降低运行成本，高位水处理厂距高位清水池较近，而后者水处理厂距高位清水池较远，在输水过程中存在二次污染的隐患，且需在水处理厂处另设清水池。从经济和安全的角度分析，方案一比方案二更适合拟建工程。然而，方案三考虑到高位清水池附近有一岩溶泉水，汛期流量大，不需要从水库提水便可满足拟建工程范围内的供水需求总量，汛期岩溶泉水经处理后即可进行自流供水。因此，综合分析三种方案，方案三更具便利性、灵活性和适应性，更适合拟建工程。2.3供水工程工艺设计。本工程供水水源包括水电站水库和岩溶泉水两种水源。2.3.1水电站水库供水工艺。从取水点至清水池高差412m，取水采用两级提水方式，设计提水扬程531m。主要建筑物：取水泵房、二级泵站、水处理厂、输水管线。主要供水工艺：取水泵房在水电站水库取水后，经加压由扬水管道提至二级泵站，再加压由扬水管道提至水处理厂调节池，而后进入水处理厂净化器，经处理进入高位清水池，由高位清水池供水管连接乡村供水主管网，再通过已形成的乡村供水管网和支管进入各家各户进行供水。水电站水库供水流程如图1所示。2.3.2岩溶泉水供水流程。取水点高程1680m，高位清水池高程1585m，从取水点至高位清水池高差95m，取水和供水均采用自流方式。主要建筑物：集水坝、输水管线。主要供水工艺：在岩溶泉水出口设置集水坝，由输水管道自流引至水处理厂调节池，而后进入水处理厂净化器，经净化处理后进入高位清水池，由高位清水池供水管连接乡村供水主管网，再通过已形成的乡村供水管网、支管进入各家各户进行供水，供水流程如图2所示。

3工程综合效益分析

本高扬程提水工程的兴建，首先，能有效解决当地因地下水位低、地表水源少而导致的居民饮水困难问题，缓解乡村水资源供需矛盾，满足居民生活用水需求，具有突出的社会效益。其次，尽管高扬程提水工程成本较高，但能从根本上改善农业生产用水条件，加快困难群众脱贫致富步伐，促进乡村经济发展，具有长远的经济效益。第三，高扬程提水工程的兴建，有利于实现区域水资源的科学合理配置，提高水资源利用效率，改善水环境质量，具有不可忽视的环境效益。

4结论

4.1高扬程提水工程设计原则。应选择优质优量的供水水源，节约工程运行成本，提高水资源利用效率，依托地形地质条件，保证工程安全稳定，满足居民生活用水需求。4.2高扬程提水工程方案的优选。枯期由取水泵站从水电站水库提水抽至二级泵站，经水处理厂处理后进入清水池，再抽至高位水池，分别对低于和高于二级泵站的乡村进行自流供水；汛期抽取岩溶泉水，经高位水处理厂处理后进入高位清水池，对乡村进行自流供水。4.3供水工程工艺的设计。枯水期：取水泵房在水电站水库取水，经加压提至二级泵站和水处理厂调节池，经水质净化处理进入高位清水池，再连接乡村供水主管网进行供水；汛期：在岩溶泉水出口设置集水坝，由自流输水管引至水处理厂调节池，经水质净化处理进入高位清水池，再连接乡村供水主管网进行供水。

【参考文献】

【1】李西平,李璐,徐俊峰.任坡泵站提水设计方案比选[J].人民黄河,2011,33(7):147-148.

【2】张其霞.浅析新疆某扬水工程设计[J].山西水利,2014(2):91-92.

【3】永宣,孙江河,蔡军平,等.新疆某长距离扬水工程设计[J].甘肃水利水电技术,2014,50（11）：7-8.

作者:王勇 罗肖 单位:辽宁工程技术大学矿业学院