平原水库

2024-08-01

平原水库(精选六篇)

平原水库 篇1

孤北水库建设周期长达十年(1984~1994),断断续续经历了三次设计和施工,后期施工进行了质量控制,但施工初期未重视坝体填筑质量,导致留下隐患,降低了坝体坝基防渗和抗渗透变形的能力。1996年11月4日库水位达到4.7m,接近设计蓄水位5.0m,在南坝东段(0+000~0+400)和东坝南段(14+500~15+656.1)坝下排渗沟内出现渗透破坏,在沟底分布多处泡泉。当时对此未作处理,至98年5月泡泉数量和范围有所发展,0+200-0+500段有14个较大泡泉群,小者直径10~20cm,大者约40cm,最大的在桩号0+200附近,直径达1.65m。1998年11月粉喷桩截渗墙工程竣工,粉喷桩截渗墙运行仅一年,截渗作用已降低。1999年10月采取反滤压浸措施,经压浸处理后未见异常。2001年12月的调查证实渗透破坏现象仍然严重,截渗墙抗渗透破坏能力不足,在库水位提高运用时渗流状态可能进一步恶化。总之,南坝渗漏段围坝不能保证安全正常运行。

一、渗漏原因分析

1探查方式及目的

1)坝体坝基土体探查:现场钻孔,取样描述,并进行静力触探工作,对坝体坝基土壤进行详细分层,查明土层特征,主要是查明渗流特征;对现场采取的土样进行室内颗粒级配及渗透参数试验。

2)粉喷桩截渗墙探查:探查采取的主要手段是钻孔取样。探查的目的主要是对粉喷桩补行检测,以查明截渗墙粉喷桩成桩质量、强度及抗渗性能,为防渗处理提供资料。根据钻孔取出的芯样进行描述,判断其搅拌均匀性、连续性、充整性及成桩状态。从所取出的芯样中选取有代表性芯样,室内进行无侧限单轴抗压强度试验及常规渗透试验。

3)现场注水试验:根据已有资料和本次钻孔取样资料分析,由于坝体坝基土体具有层理、芦苇腐烂成洞、粉喷桩芯样不连续等抗渗不利因素,室内渗透试验不能够完全真实有效的反映土体的抗渗性能,因此采用现场注水试验,以查明坝体坝基土体及现有截渗墙的渗透系数。本次注水试验为单孔法钻孔分段注水,以简单有效的方法来求得坝体坝基不同深度土体的渗透系数。

4)有限元计算成果的分析:为分析坝下渗透破坏的原因,需研究局部渗流稳定性问题,即渗流出逸处和排水沟处局部水力比降与相应临界水力比降的比较,以判别该处的局部渗流稳定性。

2渗漏原因

根据地质勘察并通过有限元计算发现渗漏原因有以下几个方面:

1)坝基坝体在建基面上下土体中含腐植质,并在腐烂后土体中留存孔洞,85年水力冲填坝体填筑质量差,土层渗透系数大、允许渗透比降低,该土层中未设专门的防渗体,致使运用中未达设计水位即出现渗透破坏。

2)由于在渗流控制方面的设计存在缺陷,不论坝建基面渗流平均比降还是出逸处的局部水力比降均比允许比降值为大,同时渗流出口的保护滤层设计未能满足规范要求,这是坝下游产生渗透破坏的根本原因。

3)粉喷桩截渗墙由于施工质量差,墙体渗透系数仍在10-4cm/s量级,截渗作用甚小,在设计库水位5.0m情况下,截渗墙只消减水头15.6%,致使排水沟底出逸坡降仍高达0.48,在滤层保护不佳的条件下,仍能产生渗透变形。

4)在南坝渗漏段的现状条件下,即坝体存在粉喷桩截渗墙、坝下排水沟经压浸处理,计算证实即使水库在水位3.28m低水位条件下运用,渗流在鱼塘出口处也处在渗透变形的临界状态,不能保证安全运行,应予处理。

二、灌浆试验

1灌浆试验概述

孤北水库投入蓄水运行后未达到设计蓄水位即在南坝出现渗透破坏现象,虽经坝中部以粉喷桩形成截渗墙和下游排渗沟反滤压浸处理,目前下游渗透破坏现象仍未消除。根据已有经验,采用灌浆方法可能达到既能在坝体坝基中形成垂直截渗“帷幕”,又能对已有粉喷桩截渗墙缺陷进行“修补”。本灌浆试验的目的就是检验坝基、坝体和粉喷桩截渗墙缺陷的可灌性和灌后的防渗效果如何,为对策研究中灌浆方案的可行性积累资料、提供依据。

袖阀管法的施工可分四个步骤,袖阀管法施工程序示意图见图1(略)。(a)钻孔用优质泥浆(如膨润土)固壁,不用套管护壁;(b)插入袖阀管为使套壳料的厚度均匀,应设法使袖阀管位于钻孔的中心;(c)浇注套壳料用套壳料置换孔内泥浆,套壳料的作用是封闭袖阀管与钻孔壁之间的环状空间,防止灌浆时浆液流窜,套壳在规定的灌浆段范围内受到破碎而开环,逼使灌浆浆液在一个灌浆段范围内进入地层。(d)灌浆待套壳料具有一定强度后,在袖阀管内放入带双塞的灌浆管进行灌浆。

2检测结果

由此得到的坝基坝体土体的各孔各段渗透系数kg列于表1。粉喷桩和坝体坝基的渗透系数列于表2

注:带*值为两孔的均值

3成果分析

1)灌浆以后90天的检测成果说明,不论坝体坝基土体还是粉喷桩体,渗透系数kg均小于1×10-4cm/s,达到了设想的要求。

2)由比较坝体坝基灌后与灌前的渗透系数值可见,在3.0~-3.0m高程之间土层的灌浆效果比较明显,渗透系数值降低8~11倍,而粉质粘土层只降低了1.5倍,说明坝体冲填土层、坝基粉土层中渗透通道被封闭,灌浆过程中出现的冒浆情况也间接证实了这个情况,而坝基粉质粘土层本身是不可渗入灌浆的,因此灌浆只起到压密作用,渗透系数变化不大,稍有降低是合理的。

3)注水试验过程中在观测孔中水位变化与灌前的比较如表3。灌前灌后其值有明显差别,说明注水试验孔与水位观测孔之间土体灌前灌后渗透性有明显降低,间接证明了灌浆效果。

4灌浆结论

1)选择孤北水库南坝渗漏段中管涌破坏现象最严重的0+250处坝段的土体进行的袖阀管法灌浆试验,说明袖阀管法灌浆的防渗效果是明显的,该试验确定的施工工艺及参数是合理有效的。

2)孤北水库坝体坝基土属粉土和粉质粘土,这种土层对于粒状浆材渗入式灌浆是不具备可灌性的。本次灌浆试验研究能在土坝3.0~-3.0m高程范围内取得显著的降低渗透系数的效果,主要是通过渗入式灌浆封闭堵塞了存在于此土层中的集中渗漏通道。在不存在渗漏通道的土层中灌浆效果不明显,但是也起到了压密土体的作用。

3)袖阀管灌浆期间进行的检测说明,该灌浆方法和作业不会对粉土和粉质粘土组成的坝体坝基造成破坏。

三、渗漏对策

根据上述资料以安全可靠、经济合理、施工简便,两种断面能以一种工程措施解决问题作为方案选择的原则,由此拟订可供选择的方案为:

1)翻修坝下排水滤层,填平坝下鱼塘。这是工程措施中费用最少又能达到防渗安全目标的方案。但该方案要求要精心设计、精心施工,一旦滤层做得不好,则防渗加固的目的不能达到,同时作为养殖的鱼塘不能使用,对孤北水库第三产业的影响需另作脈

2)用袖阀管法进行粘土泥浆灌浆形成防渗帷幕,并对鱼塘渗流出逸处进行滤层保护。该方案技术上可靠性较高,针对坝体坝基2.5~1.5m高程土层中存在孔洞和可能存在的渗流通道,利用灌浆不仅可形成帷幕也可封闭这些通道,达到防渗的目的,这是其它工程措施做不到的。但其工程费用要比翻修坝下滤层为高。

从可靠性出发,推荐灌浆加鱼塘出逸保护的方案。

四、结论

通过本项目的研究,我们得出如下结论:

1孤北水库南坝渗漏段,1994年投入运用以来,上游坝坡遭受风浪冲刷破坏,坝下出现渗流破坏,虽经局部坝段粉喷桩截渗墙和坝下排水沟压浸处理,渗流性态仍不能满足渗流安全的要求,不能在设计库水位5.0m下安全运用。由现场观察和计算分析可以认为库水位在3.28m左右渗透变形处在临界状态。

2经坝体坝基探查、已有资料分析和验证、有限元计算等成果综合分析,可以认为南坝渗漏段的渗漏原因主要为:1)坝体坝基2.5~-1.5m高程勘察已发现存在腐植质在土中留有孔洞,设计防渗处理措施不利;2)坝体坝基内渗流平均比降和渗流出逸坡降均远远大于临界比降:3)坝下渗流出口处保护设计措施有缺陷,保土性准则不能满足;4)上游坝坡风浪冲刷破坏的修复工程中坝体防渗的影响考虑不够。

3防渗加固方案经有限元渗流计算分析比较和现场灌浆试验的成果,推荐采用坝体坝基进行粘土水泥浆灌浆加固,封闭坝体坝基可能存在的渗漏通道,下游渗流出逸处进行滤层保护的方案。

4本项目坝体坝基土体探查方法合理有效,其试验数据、计算理论和验证计算方法准确可靠。

5渗漏原因分析的方法恰当,计算理论与计算结果可靠。

6现场灌浆试验证实,用袖阀管法进行有控制的重复渗入式灌浆,可以有效封堵由粉土和粉质粘土构成的土层中存在的渗漏通道,使灌浆范围土体内的渗透系数小于1×10-4cm/s。

平原病险水库堤坝渗流控制方法研究 篇2

平原病险水库堤坝渗流控制方法研究

根据实测数据绘制了在不同水位下水库堤坝测压管等水位线图,建立垂向二维有限元法渗流数值模型,模拟了尔王庄水库堤坝11个典型断面稳定渗流状态.综合分析测压管实测数据、现场勘查和计算结果,确定水库渗漏严重坝段.计算得出全封闭、悬挂式高压喷射灌浆防渗墙两加固方案下坝体单宽渗流量、浸润线、渗透比降等水力要素,结果表明全封闭设计可降低70.04%~98.32%渗流量,截渗沟或明渠处溢出渗透坡降降至0.001~0.023,控制效果显著.

作 者:涂向阳 高学平樊世明 董树本 TU Xiang-yang GAO Xue-ping FAN Shi-ming DONG Shui-ben  作者单位:涂向阳,高学平,TU Xiang-yang,GAO Xue-ping(天津大学建筑工程学院,天津,300072)

樊世明,董树本,FAN Shi-ming,DONG Shui-ben(天津市引滦工程尔王庄管理处,天津,301802)

刊 名:水文地质工程地质  ISTIC PKU英文刊名:HYDROGEOLOGY & ENGINEERING GEOLOGY 年,卷(期):2007 34(3) 分类号:P641.132 P641.8 关键词:病险水库   渗流控制   相关分析   渗流模拟   尔王庄水库  

辽宁省平原水库护坡冻胀破坏分析 篇3

为解决我国平原地区淡水资源短缺问题, 在东北和华北平原开发过程中, 各地修建了大量的平原水库, 并且拟建多座平原水库。我省已经修建中型平原水库近10座, 这些平原水库为工农业生产的发展和人民生活的改善起到了非常重要的作用。根据对国内多座平原水库工程的调研, 我国北方地区平原水库工程尚存在着一些急待解决的问题。我国北方地区多数平原水库存在着土坝护坡受冻胀、冰压力、风浪作用破坏的问题。由于平原水库库面大、吹程长、风速大, 风浪作用是造成各种形式的护坡大面积破坏的直接原因;冰压力将护坡推移造成局部破坏是造成风浪作用下大面积破坏的先导;坝体的不均匀冻胀加剧了冰压力和风浪对护坡的破坏作用[1,2]。我省建成的近十座中型平原水库经多年运用实践表明同样存在着上述问题。据多年工程实践资料分析平原水库护坡工程投资要占土坝工程总投资50%以上, 所以平原水库护坡工程方案的选择与确定历来是平原水库工程设计和施工的关键问题之一。

绕阳河干流红旗水库位于辽宁省盘锦市盘山县境内, 绕阳河沟海铁路桥上游1km处, 是以灌溉为主的河道型平原水库。红旗水库由泄洪闸 (深孔闸、新建闸、浅孔闸) 、挡水土坝、左、右岸库堤、4座入库泵站、5座出库泵站组成。拦河闸闸孔总数49孔, 挡水土坝全长1630m。红旗水库左岸库堤回水长度7.81km, 堤顶宽度6.0m, 堤顶高程9.52~9.86m。右岸库堤回水长度6.33km, 堤顶度宽6.0m, 堤顶高程9.12~9.46m。

绕阳河流域属季风大陆性气候, 春季干旱多风, 夏季炎热多雨, 冬季寒冷少雨, 流域多年平均降水量450~650mm, 年际间分配极不均匀, 丰水年最大为928mm, 枯水年最小为269mm。年内分配主要集中在汛期, 占全年的70%左右, 多年平均蒸发量1650~2100mm。流域内多年平均气温8℃左右, 最高达39℃, 最低为-32℃。流域内春夏季多西南风, 冬季多西北风。最大风速可达25.7m/s。

绕阳河干流红旗水库库区段堤防在汛期抵御洪水、非汛期蓄水灌溉, 其防护设计既要考虑行洪时的水流冲刷, 又要考虑蓄水后风浪对堤身的冲刷。红旗水库现有库区段堤防2001年填筑完成, 经蓄水运行, 岸坡存在着较严重的冲刷和破坏。2006年开始对红旗水库库区段堤防6.33km进行综合治理, 护坡型式有干砌石护坡、模袋护坡、混凝土板护坡、双绞格网护坡、联锁砖护坡等。在工程实施过程中, 重点对堤坡不同垫层的铺设、不同护坡材料的混凝土面板护坡进行观测分析, 研究冻胀变形与面板材料之间的变化规律。混凝土板护坡试验段具体布置如下: (1) 混凝土板厚100mm, 混凝土垫层50mm, 砂砾石垫层50mm。 (2) 纤维混凝土板厚100mm, 混凝土垫层50mm, 砂砾石垫层50mm。 (3) 土工格室混凝土板厚100mm, EPS保温板100mm, 土工织物400g/m2。 (4) 土工格室混凝土板厚100mm, 混凝土垫层50mm, 砂砾石垫层50mm。

2 冻胀观测设备布置

红旗水库试验段对混凝土板护坡的4种类型采用独立式冻胀仪。其构造是把φ18锚固钢筋与底座铁板焊接, 套上直径50mm, 每节长度为20cm的硬质塑料管。在塑料管和钢筋之间充填黄油, 防止土壤和钢筋冻结在一起影响观测精度。钢筋长度应大于冻深30cm, 并露出地面20~40cm, 观测时用钢板尺或卡尺直接量测冻胀仪塑料管顶部与锚固杆端距离, 经计算即得该历时总的冻胀量。红旗水库护坡工程的冻胀破坏主要反映在边坡上, 因此冻胀仪器布置在各种型式护坡段的中间位置。

3 冻胀观测分析

通过2006年~2008年两年冬季的连续观测, 冻胀观测结果见图2~图3所示。

影响土冻胀的主要自然因素有土壤、水分和温度, 水库护坡的冻胀除了取决于坡面的土质和水分外, 还与坡面的朝向、衬砌材料和结构型式等有关。本工程冻胀观测试验资料是在相同的水文地质工程地质条件下, 通过2年的连续观测取得的, 主要是研究平原水库护坡的不同材料、结构型式等对冻胀变形的适应性和抗冻胀能力。

护坡板块的大小不同, 其抗冻胀能力也不同, 据观测资料分析, 小块混凝土板柔性材料填缝, 比大块混凝土板对冻胀变位的适应性强。

EPS保温板是一种优良的隔热保温材料, 每立方米体积内含有300-600万个独立密闭气泡, 内含空气的体积为98%以上, 由于空气的热传导性很小, 且又被封闭于泡沫塑料中而不能对流。采用EPS保温板作为基底的保护层, 可以明显的减小冻结和冻胀值, 在外力作用下它具有一定的变形性, 还可以减弱不均匀冻胀力对结构的作用, 防止结构中集中应力的产生[3,4]。

在水库坡面基土的冻胀性确定以后, 护坡体是否发生基土冻胀破坏, 主要决定于护坡体抵抗或适应基土冻胀变位的能力, 其影响因素主要有以下几个方面: (1) 护坡体的结构型式及混凝土强度, 护坡体的结构型式整体性强、强度较高时, 在基土冻胀作用下, 不易发生断裂等结构性破坏, 抵抗冻胀的能力较大。 (2) 护坡板分块大小。护坡混凝土板分块较小, 柔性较好时, 在基土冻胀的作用下, 容易适应基土冻胀变形, 而不发生混凝土板结构破坏。

4 寒区护坡破坏原因分析

经几年实地观测总结, 导致寒区护坡破坏原因如下: (1) 冻胀破坏作用; (2) 冰推破坏作用; (3) 风浪破坏作用; (4) 施工质量问题; (5) 维护管理问题。

4.1 冻胀破坏作用

北方寒区为季节性冻土地区, 土坝护坡冻害的主要表现过程为:冰冻期土坝护坡产生隆起和胀裂, 整体性受到破坏, 砌体离位、间隙加大。这些隆起和胀裂的护坡砌体, 在春季冰融而冻土尚未完全融化时, 还不能完全恢复原位。此时遇春季大风浪作用时, 将砌体下的反滤层淘空, 导致护坡坍塌破坏。冰冻期, 土坝护坡砌体受主动作用的外力主要是静冰压力和土坝土体冻胀力。

据实际调查与分析研究, 许多遭受冻害破坏的土坝护坡, 其抗滑安全系数K均满足于抗冰推力的要求, 冰推力并非冻害发生的主要因素。冻害发生的内在根源在于土坝坝体冻胀力, 而护坡质量是冻害发生的外部因素, 护坡质量主要表现在设计结构、施工质量、管理等方面。设计上未充分考虑防治冻胀的要求, 处在季节性冻土地区的土坝护坡, 应从防护坝体冻胀的角度来考虑护坡和垫层的厚度, 而许多土坝护坡设计上未考虑这一点, 或是垫层厚度不够, 以至使护坡遭到破坏。

4.2 冰推破坏作用

北方冬季天气寒冷, 水库冰盖产生沿坝坡向上爬升的现象, 这种爬升经过观测有时ld就达12cm, 严重时ld达几十cm, 一个冬季爬升可达2~3m。这是因为冰体与其它物体一样有热胀冷缩的属性, 受阳光照射便膨胀, 夜间温度降低就收缩。所以在冬季夜间便可听到水库内有清脆的撕裂声, 即为冰盖收缩时产生裂缝时发出的声音。冰盖裂缝进水冻结后, 又增加了冰盖的膨胀量, 如此交替循环, 膨胀量就逐渐增大, 冰盖便沿坝坡不断上爬, 特别是当冰盖与护坡冻结在一起时, 其破坏作用更为严重, 冰盖能产生很大的静冰压力, 瞬时静冰压力可达4~5×10N/cm2, 所以冰盖的推力能严重破坏护坡, 如不采取措施后果将不堪设想。

4.3 风浪破坏作用

平原水库一般水面开阔, 风浪吹程较远, 季风多及风速较高是坝坡发生风浪险情的主要原因。风浪作用是护坡损坏的主要因素。大面积的损坏多是在风级较大的波浪淘刷作用下发生的, 且多发生在库面吹程长、水深大的坝坡处;波浪从风中获取能量, 周期性的冲刷护坡面, 若遇到护坡块石尺寸小、重量轻、垫层被淘空、局部塌陷、石块下滑后不能及时修复等情况, 护坡损坏面积就会不断扩大。

4.4 施工质量问题

干砌石护坡的块石料径偏小, 块石砌筑没有做到“紧、密、严、平”, 起拱、架空、凸凹不平, 块石间相互不咬合, 嵌砌不紧的现象比较普遍。

垫层都是使用天然反滤料, 大多数都没有做颗粒分析试验, 级配和层间系数不能满足设计要求。施工中, 厚度不均, 层次混杂等现象比较严重。

由于建库时施工机械少, 工期紧, 主要靠人工填筑加之对工程质量重视不够等原因, 使坝体碾压不均匀, 相对密度达不到设计要求, 以致水库蓄水后, 局部产生不均匀沉陷, 造成坝坡损坏。

4.5 维护管理问题

管理不善, 维修养护不及时。平时对护坡上的一些局部, 小面积的破坏发现得晚, 抢修加固不及时以致在遭受较大风浪时发生大面积的崩塌和破坏。护坡下垫层被淘空有一个渐变过程, 当出现局部塌陷或块石松动下滑时, 若能及时修复就不会使损坏继续发展。因此, 及早发现和修复损坏部位是十分重要的。否则, 在风浪、冻胀及人为的损坏下, 有可能发生大面积的毁坏。

5 结语

辽宁省地区为季节性冻土区, 水库坝体防护体破坏主要表现在土体冬季冻胀使表面护坡体发生局部隆起、变形、错位、断裂, 影响防护结构的整体性。随着气温回升, 护坡砌体不会因土体冻胀量的减小而恢复至原来位置, 在春季大风的作用下, 水流通过砌体缝隙对基础进行淘刷, 护坡底部将被掏空, 导致护坡坍塌破坏, 失去防护作用[5]。为使北方寒区平原水库护坡免遭冻胀破坏, 应以防治土坝坝体冻胀为前提, 在工程设计上, 应当把防治土坝坝体冻胀做为一项重要设计内容。一种方法是, 在坡面防护层下设置一定厚度的EPS保温板, 对土体起到隔水保温作用, 减少土体冻胀量。另一种方法是, 在坝体的粘性填土料及防护层中间增加砂砾石垫层厚度, 以消除坝体冻胀。垫层厚度根据当地冻土深度、毛细管水上升高度及冻胀力来确定。

红旗水库坝坡冻胀原型观测时间较短, 在原型观测设备方面、资料分析方面还有待于今后进一步提高研究水平, 从理论上深入分析坝坡冻胀变形的机理, 更好地为水利工程服务。

摘要:北方寒区平原水库土坝护坡受冻胀、冰压力、风浪作用破坏问题十分突出, 而且坝体的不均匀冻胀进一步加剧了冰压力和风浪对坝坡的破坏作用。结合辽宁省红旗水库坝坡除险加固和堤防治理, 开展北方寒区平原水库护坡冻胀破坏分析, 通过对普通混凝土面板和纤维混凝土面板以及不同垫层材料的坝坡进行2年的冻胀观测, 分析寒区平原水库土坝护坡破坏的原因, 探讨季节性冻土地区减少土坝护坡冻胀破坏的措施。

关键词:平原水库,冻胀变形,护坡

参考文献

[1]王殿武, 于本洋.平原水库工程技术研究与实践[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.

[2]那文杰, 袁安丽.寒区平原水库土坝护坡冻害防治技术.岩土工程技术, 2009 (4) :201-205.

[3]那文杰, 张滨.寒区水工建筑物EPS保温板设计参数的选择[J].黑龙江水利科技, 2005 (2) :5-8.

[4]孙晓明, 杜少敏, 孔达.护坡工程中保温板防冰冻设计[J].岩土力学, 2008 (11) :399-406.

平原水库 篇4

平原水库的坝体均为土坝, 坝高不大, 属中、低水头工程。平原水库的坝体中均建有泄水涵洞。下游常用的消能方式为消力池底流消能。经过消能后, 流速重线分布便可调整为正常分布, 紊动强度也大为消弱。但空间水跃由于外力条件复杂、至今还无一个精确的理论公式[1], 为此本文拟结合白城市A水库和B水库的泄水涵洞对平原水库泄水涵洞下游的消能问题进行讨论。

2 工程现状

A水库和B水库的泄水涵洞工程均由钢筋混凝土进口翼墙段、钢筋混凝土方涵洞、平板闸门、闸井房、曲线陡坡扩散段、矩形扩散消力池段, 护坦段和泄水明渠组成, 涵洞为3孔。

A水库泄水涵洞原设计流量为47m3/s, 最大泄流量为51m3/s, 但在工程应用过程中发现, 当库水位为设计水位, 下泄流量Q≤30m3/s时, 消力池消能效果尚可, 但设计水位条件下Q≥30m3/s时, 水跃冲出消力池, 不能满足工程的消能要求, 说明该消力池的消能能力达不到设计要求。而工程规模和运用情况类似的B水库泄水涵洞实际泄量达60m3/s时, 其扩散消力池的消能效果却可满足工程要求。这就需要分析两个工程的不同点及产生不同消能效果的内在原因。

3 扩散式消力池水力设计分析

从水工设计的角度看, 泄水建筑物如有产生稳定水跃的来流条件, 采用底流消能方式将是适宜可行的。在来流佛汝德数较低的情况下, 如采用底流消能方式, 可用辅助消能工提高消能率[2]。平原水库泄水涵洞出口单宽流量十分集中, 如底流消力池的宽度按涵洞底宽顺延成等宽矩形消力池, 池长将很大。为此, 水工设计中有两种降低单宽流量的扩散措施可供选用:其一是在消力池前扩散, 水流经一段距离扩散后, 以较小单宽流量进入等宽消力池再进行水跃消能;其二是消力池本身呈梯形扩散式, 使出池单宽流量减到较小, A水库和B水库泄水涵洞下游的消能设施属二者兼用, 即水流先在曲线陡坡扩散段横向扩散, 再跌入矩形扩散消力池消能, 在流量一定时, 收缩水深h1随E0的增大而变小, 即h1随库水位的升高而变小。这说明设计平原水库泄水涵洞下游的消力池时, 不但要考虑泄水涵洞平板闸门泄流量的大小, 还要考虑库水位的高低。

由于消力池本身在平面上呈梯形扩散式, 因此池中将发生空间三元水跃。对于从跃前底宽b扩散到跃后底宽B的扩散消力池, 应用沿流向的动量方程, 在跃首、跃尾和边墙水压力竖向按静水压力分布, 且边墙水面线从跃首水深h1到跃尾h2也按直线变化的前提下, 可得共轭水深h。

在不同库水位、不同流量条件下的收缩水深h1、跃后水深h2和水跃长度, 发现A水库和B水库泄水涵洞下游的消力池长度可满足要求, 但A水库泄水涵洞的消力池内水深hT在设计流量Q=30m3/s后就小于h2, 说明该消力池池深和尾水水深不足以在消力池中形成有效的水跃, 而B水库泄水涵洞的消力池则在各种水位、流量条件下均能形成有效的水跃。分析其原因如下, B水库泄水涵洞工程下游泄水明渠200m处修建有一节制退洪闸, 该闸枢纽的存在壅高了消力池后泄水明渠的水深, 使消力池中的实际尾水深hT大于h2, 形成了淹没水跃。事实是, 如果该泄水明渠中不是壅水运行, 则该消力池的深度也不足以使下泄水流产生淹没水跃, 即不能满足消能要求。A水库泄水涵洞的消力池下游泄水明渠有一陡坡段, 造成下游尾水深度不足, 即使借助辅助消能设施, 也不能形成典型水跃。通过上述分析可知, A水库泄水涵洞的消能力池存在的主要问题池内尾水深不足, 考虑到该工程属除险加固改建工程, 受经济和原消力池运用条件的限制, 消力池不能重新深挖, 因此设计中建议在原消力池护坦上再修建消能坎, 形成综合式消力池, 壅高坎前水位以保证在消力池中产生淹没程度不大的水跃。

4 试验现象及结果分析

根据A水库泄水涵洞的工程现状和消能中存在的问题, 进行了原方案, 加消力坎工况下的消能效果试验。

4.1 原方案消能效果试验

在消能试验中发现, 在设计库水位条件下, 流量Q≤30m3/s时可在消力池中形成完整水跃, 但当Q>30m3/s后, 水流冲出消力池, 在消力池未端尾坎处由于水流冲击发生挑流现象, 挑流高度随流量的增加而增高, 当Q=70m3/s时, 挑射高度为4.60m;在库水位较低时, 在消力池中形成完整水跃的流量变大, 发生挑流现象时, 挑射高度小于同流量高水位的值, 这是因为低水位情况下, 由泄水涵洞下泄的水流水深变大、流速变小, 动能也随之变小所致。总之, 原方案 (池深d=0.88m) 消能试验表明, 现消力池不能充分发挥消力池的消能作用, 出池水流的流态极度不良, 影响泄水明渠的安全运行, 必须对消力池加以改造或处理。

4.2 加消力坎方案消能效果试验

从工程施工简便和工程投资小的角度考虑, 试验中采用在原消力池护坦上修建消力坎, 和原消力池形成综合式消力池, 壅高坎前水位以保证在消力池中产生淹没程度不大的水跃。如果能满足消能要求, 则该方法较为合理经济。

增加消力坎的关键在于确定最合适的坎高。试验中为了寻找设计条件下最佳的消力坎高度, 采用了逐步增加坎高的方式进行消能效果试验。试验中进行了四种坎高的消能效果试验:c=0.53m, 0.90m, 1.08m, 1.26m。这样形成的综合消力池的池深为d+c=1.41m;1.78m;1.96m;2.14m。

试验中发现, 随着坎高的增加, 消力墩处的挑流和掺气现象逐渐减弱, 最后消失, 跃前断面逐步前移。当坎高增加到1.08m时, 在消力池尾坎和四排消力墩的共同作用下, 在设计库水位, Q=60m3/s时, 该消力池可满足工程的消能要求, 但Q=70m3/s时, 消力池尾部水面有一定的波动, 紊动较强烈, 掺气水流溢出消力池, 消能效果略欠佳。

通过试验说明水跃的起始位置, 对于矩形扩散消力池, 有着比正常消力池更为重要的意义。如果水跃的起始点位于较下游处, 即使有辅助消能设施, 也很难期望有均匀的、稳定的水跃发生。上述试验结果同矩形水平扩散式消力池的水力设计分析结果是完全一致的。

5 结论及建议

5.1 设计矩形扩散式消力池时, 应重视上游库水位和下游水深条件, 合理确定池深 (坎高) 和池长。

5.2 消力池中的消力墩可起稳定水跃和提高消能效果的作用, 但在高速水流作用下容易发生气蚀, 应设法防止。

建议工程实际中消力墩采用高强砼施工。

摘要:本文结合两座平原水库泄水涵洞下游的消能问题进行了讨论, 分析了矩形扩散消力池的水力设计, 指出平原水库泄水涵洞的实际最大过流能力必须同下游消能结合在一起考虑来确定, 并就存在的问题提出了应采取的措施。

关键词:平原水库:泄水涵洞,消能,消力池

参考文献

[1]郭子中著.消能防冲原理与水力设计[M].科学出版社.1982年3月.[1]郭子中著.消能防冲原理与水力设计[M].科学出版社.1982年3月.

平原水库 篇5

平原水库通常指在平原地区, 利用低洼地或废弃河床, 通过下挖和在地上修筑围坝形成库容, 并从近地或远地引水充灌形成的蓄水调节水库[1,2]。其主要特点是:①库区地形平坦, 库容主要有下挖和地上围坝所形成, 库水位高出坝基地面, 水库水面比较开阔;②坝体一般为均质土坝, 围坝坝高一般不超过15 m;③以工业、城市供水和农业灌溉为主要对象, 一般无防洪要求。

为缓解沿黄地区水资源供需矛盾, 山东省于20世纪50年代起建设平原水库, 至2009年3月底, 共建成700余座平原水库, 总库容近20亿m3, 其中设计库容100万m3及以上的平原水库141座, 总设计库容18.4亿m3。主要分布在黄河两岸, 自下游至上游呈现出从多到少递减的趋势。

平原水库工程在缓解水资源严重匮缺地区供需矛盾, 改善当地城乡居民生活质量和促进经济社会可持续发展等方面发挥了巨大的不可替代的作用:①为沿黄地区城、乡居民生活用水提供了丰足的水源, 解决了多年来沿黄地区人民饮用咸水、含氟水等劣质水的历史难题, 提高了人民生活质量, 维护了人民的健康;②弥补了黄河枯水期农业灌溉引水的不足, 促进了农业的增产增收;③为区域经济发展提供了可靠的水源, 缓解了工农业争水的矛盾, 有力地促进了区域经济的可持续发展;④改善了周围生态环境, 调节了区域小气候, 美化了环境。但是, 我们也注意到平原水库在建设和运行的同时亦对当地以至附近地区的生态环境产生了一定程度的影响。

2 山东省平原水库典型生态环境问题

2.1 部分水库富营养化严重, 水质恶化

富营养化是水体衰老的一种现象, 它通常是指湖泊、水库等封闭水体, 以及某些河流水体内的氮、磷营养元素的富集, 水体生产能力提高, 某些特征性藻类 (主要是蓝藻、绿藻) 异常增殖, 特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加, 而其他藻类的种类则逐渐减少, 表现为水体透明度下降、溶解氧降低、水质变坏, 特别是饮用水供水库, 如果藻类过多会造成水处理比较困难及水处理成本的增加[3,4]。如广南、红旗、高店等水库, 由于水库调蓄水次数少, 农业面源污染, 库内水体富营养化现象严重, 甚至出现鱼类死亡情况。

2.2 水库渗漏, 周边土地沼泽化和次生盐碱化

水库渗漏主要是库水沿透水岩土带向库外低地渗水的现象。水库蓄水后, 水位升高, 回水面积增大, 库水充满库底和库边岩土体的空隙, 库周地下水位随之壅高。当库水位上升到高于库周地下水分水岭高程时, 库水往往将通过松散岩土层的孔隙和坚硬岩层的层面、断层、节理裂隙、不整合面、溶隙溶洞、风化壳等渗流通道, 产生坝基及绕坝渗漏, 向邻谷洼地或坝下游等低地排泄, 出现与库水位涨落密切相关的新泉和原有泉、井、暗河出口的流量、承压水头增大等现象。平原水库建成蓄水后对周围地下水位有一定的影响, 造成周边地区地下水位升高, 可能导致土地沼泽化和次生盐渍化。如玉清湖水库、鹊山水库、丁东水库等投入运行后出现了渗水, 其中玉清湖水库自运行至今蓄水从未达到设计库容。水库渗漏不但造成新的环境影响, 而且使水库运行成本增加。

2.3 泥沙淤积

泥沙淤积主要是河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积[5]。由于黄河水含沙量大、淤积严重, 平原水库蓄水在某些程度上增加了引黄水量和引沙量, 造成沉沙池功能有所降低, 引水渠 (河) 道泥沙淤积增大, 库内泥沙增多, 影响蓄水深度和蓄水量, 清淤费用增加, 致使部分地区沙化, 给当地群众生产生活带来威胁。

3 对策措施

针对以上提出的典型生态环境问题, 提出以下对策措施。

3.1优化调蓄水量和控制过度养殖及农田面源污染

3.1.1 优化调蓄水量

平原水库水深一般应保持在3.5 m以上, 尽量保持高水位运行;调蓄次数应在2次以上, 根据引、供水实际, 尽可能增加水库的调蓄次数;这样的运行方式会使水库水体的自净能力大大增强, 能从根本保证水库具有良好的水质, 因此, 在今后平原水库设计中, 水深和调蓄次数应尽量增加, 为水库水质的保证创造条件, 以减少库容和投资。

适时疏浚底泥, 消除内源污染。底泥疏浚的前提:一是看其体积是否影响到了水库蓄水量的大小, 一般不应超过水库设计库容的30%;二是蓄水深度低于3.5 m的时间是否超过全年时间的半数;三是底泥释放的营养盐对水体影响是否显著。

3.1.2 控制过度养殖和农田面源污染

(1) 过度养殖。

由于残留饲料和排泄粪便, 高密度的养殖会带来大量的外源性营养元素 (氮、磷等) , 这极易造成水库的富营养化易使水质受有机物污染, 导致水质变黑发臭, 因此必须限制养殖规模。针对养殖区进行改造建设, 除对养殖区周边进行工程防护建设, 如围网、种植防护林、修建截留沟等, 还可以施放微生物菌群、放养滤食性水生动物、移植或恢复大型水生植被等。

(2) 农业面源污染。

影响水库水源地的面源污染主要是农业面源污染, 是指人们从事农业生产活动时产生的面源污染, 包括化肥、农药、畜禽粪便污染, 以及农田水土流失等造成的水体污染[6]。各种污染物在水源地流域面上日积月累, 待到雨季来临, 以地表径流等方式进入水库。为防治环境污染, 保护水库水源地水体的水质, 充分发挥资源的生产潜力, 对该类水库水源地保护区进行面源污染控制尤显重要。

加快水库周边居民区市政下水管网的铺设和污水处理厂的建设, 杜绝生活污水以直接和简单形式纳入水库;严禁其以任何方式向水库流域排入工业废水;同时呼吁农民多使用有机肥, 尽量减少使用化肥, 以减少化肥对水库带来的面源污染;只有这样才能逐步见效, 实现水功能区和水库的水质保护目标[7]。加强水库水质监测, 建立完善的定期监测体制, 对影响水库水质的各种因素 (例如养鱼、捕捞、废水等) 都应记录存档, 发现问题及时采取预案对策。用作饮用水源的平原水库, 加强水源安全管制, 严格限制旅游观光对水质的损害, 防止人为破坏, 必要时采取半封闭式或封闭式管理。

3.2 工程防渗和防次生盐碱化措施

平原水库工程从开始规划设计到建成运用, 都应采取有效的预防及工程防渗措施, 预防和解决水库渗漏问题, 控制地下水位, 防止周围土地次生盐碱化。

从20世纪50、60年代到现在, 工程防渗措施逐步改善并取得了良好成果。水库防渗型式从截渗沟排水、渗漏问题的处理发展成为及坝体、坝基、库区、截渗排水四位一体的综合防渗体系, 从根本上解决了困扰平原水库的渗漏问题。水库防渗材料从以塑料薄膜防渗为主, 发展成为以土工膜, 复合土工膜 (一布一膜、两布一膜等) 防渗为主的土工合成新材料。水库防渗设计有了较高水平。

山东平原水库主要防渗形式为:

(1) 围坝坝体防渗。围坝多为均质土坝, 少数采用粘土心墙坝。围坝为均质土坝时, 当筑坝土料渗透系数大于1×10-6~1×10-5 cm/s时, 迎水坡可采用坡面铺塑或铺设复合土工膜 (一般为两布一膜) 防渗。对于Ⅲ级以上的围坝, 膜的厚度不应小于0.5 mm, 对于重要工程应适当加厚, 对Ⅳ级、Ⅴ级坝可适当减薄, 但不得小于0.3 mm。膜上宜设防护层和膜上垫层。

(2) 围坝坝基防渗。工程实践证明, 当库区存有连续可靠的相对不透水底层时, 如果该地层的埋深不超过15~20 m时, 可采用垂直铺塑截渗或水泥搅拌桩墙截渗。当相对不透水地层埋深较大, 垂直铺塑截渗存有困难, 采用水泥搅拌桩或混凝土截渗墙造价较高时, 可考虑采用土工膜水平铺盖加悬挂式垂直铺塑或全库水平铺塑截渗方案。对坝基渗漏较严重的坝段采用垂直铺塑、粉喷桩、混凝土搅拌桩、帷幕灌浆等形式进行防渗。山东及国内外部分工程的实践证明, 全库 (水平) 铺塑防渗效果好, 质量易于控制, 施工方便, 施工速度快, 特别是对于那些地层复杂、透水层厚度很大的情况, 全库铺塑的优点更加突出。

(3) 库区防渗。除水库库区采用全库铺塑防渗措施外, 库区内存在有井眼、坑穴、古河床等特殊地质条件时, 必须进行防渗措施处理。

(4) 水库周围。设置截渗沟, 且与排水河道或排水沟相连, 及时排除渗水, 防止水库周围地下水位升高, 防止土壤次生盐渍化。玉清湖水库围坝采用均质壤土坝和裂隙粘土心墙坝两种坝型, 坝基采用了垂直铺塑及局部高喷灌浆的防渗、截渗。鹊山水库坝型为均质土坝, 坝基采用垂直铺塑和土工膜垂直截渗墙。丁东水库坝型为均质土坝, 围坝坝基采用水平和垂直铺塑、坝体采用复合土工膜防渗设计, 加之严格的施工质量控制, 使水库渗漏和外围土地盐碱化这种不利影响达到最小, 水库东部外围耕地因防渗效果较好而安然无恙。

(5) 减少泥沙淤积。首先, 在引用水源时应尽可能考虑建设沉沙池, 以减少水库淤积, 并根据库内泥沙淤积情况适时进行水库清淤, 提高供水质量。聊城市位山灌区、德州市潘庄灌区实行沉沙池以挖待沉、退池还耕, 干渠两岸植树造林, 大大减少了泥沙对引黄干灌区生态环境的影响。

其次, 结合工程实际, 利用生物的根系固结库岸和土壤, 减轻水土流失, 减少泥沙入库量, 搞好水库的绿化和环境保护规划设计。在水库主要建筑物周围及生产、生活区, 应根据工程和自然地理特点, 结合当地实际, 作出绿化规划, 提出实施措施。特别是靠近城区的平原水库, 围坝及工程保护范围内的绿化规划, 应同时考虑城区居民休闲、旅游的需要, 但不得损害水库水质和恶化周围环境。水库绿化美化要因地制宜, 注重功能性与观赏性并重;当地树种与引进稀有树种相结合;乔木、灌木、人工草、花卉相结合, 以增加土地覆盖率。

丁东水库在兴建过程中注意环境保护工作, 水库建成后, 根据库区土质人工种植、培育大量的林木和花草, 并实行封闭式管理。目前库区植被良好, 林木覆盖率 (除水面外) 达到85%, 以水禽为代表的野生鸟类如灰鹤、野鸭种群已经形成, 以啮齿类为代表的各种小型哺乳动物也在库区建立栖息繁育基地, 库区形成了良好的生态系统。

4 结 语

平原水库建设实践证明, 可靠的坝体、坝基、库区防渗和坝后截渗沟的设置, 不但能够解决水库的渗漏、截渗, 而且能够有效的控制地下水位, 不会引起水库周围附近地区产生沼泽化和次生盐渍化。正确的工程和生物措施, 以及严格的水库水源安全管理制度能够达到调控和改善水质的目的, 保证水库供水水质。同时水库建成后, 水面增加, 环境美化, 使库区内外形成新的湿地生态系统, 形成新的水域生态平衡, 将使库区周围地区的生态环境朝良性方面发展[8]。

摘要:为缓解沿黄地区水资源供需矛盾, 适应经济社会发展的需要, 山东省沿黄地区陆续兴建了700余座平原水库, 为实现丰蓄枯用、水资源优化配置和提高人民群众生活水平、改善生态环境、促进社会和国民经济的发展发挥了重要作用。但是, 水库富营养化、水库渗漏、泥沙淤积等典型生态环境问题对水库的健康发展影响很大, 因此, 采取有效措施, 改善水库及周围生态环境对库区周围生态环境建设及库区和谐社会建设具有重大意义。

关键词:山东省,平原水库,生态环境

参考文献

[1]何庆海, 周荣星, 郑佃祥.山东省平原水库的现状及对策探讨[J].山东水利, 2007, (2) :23-25.

[2]郑殿祥, 周荣星, 金瑞清.平原水库波浪爬高计算方法探讨[J].人民黄河, 2009, (3) :86-87.

[3]联合国环境规划署 (UNEP) .水体富营养化[R].68-74.

[4]袁龙义, 李伟, 刘贵华.湖泊富营养化的生态影响及治理措施[J].湖北农业科学, 2004, (5) :13-15.

[5]陕西省水利科学研究所河渠研究室, 清华大学水利工程系泥沙研究室同编.水库泥沙[M].北京:水利电力出版社, 1979.

[6]朱铁群.我国水环境农业非点源污染防治研究简述[J].农村生态环境, 2000, 16 (3) :55-57.

[7]徐祖信, 叶建锋.前置库技术在水库水源地面源污染控制中的应用[J].长江流域资源与环境, 2005, 14 (6) :792-795.

平原水库 篇6

胜利石油管理局供水公司是黄河下游一家二级水司, 黄河水经过沉砂、中型水库存储后输往水厂, 原水浊度较低, 但是夏季、秋季水库藻类大量繁殖, 原水藻类高达数百万至数千万个/L, 大部分水库原水总氮指标超过1.0mg/L。河口水厂拥有两套水处理工艺, 每套设计出水能力5 万m3/d, 水处理工艺是在完全相同的脉冲澄清池、虹吸滤池的基础上改建而成的。西工艺采用混凝+气浮移动罩滤池过滤+翻板滤池过滤的工艺, 东工艺采用传统的混凝+斜管沉淀+V型滤池过滤的水处理工艺, 东工艺投产时间2003 年, 西工艺投产时间2006 年, 结合两套工艺的工作原理不同, 生产运行中出现的问题浅谈一下两种水处理工艺的优劣, 对处理平原水库水提供参考。

2 东西两套水处理工艺的设计参数和工作原理

2.1 东西工艺的混凝设计参数

东工艺反应池采用翻腾式网格反应池, 分为两池, 单池平面尺寸为10.9m×5.2m, H=5.4m, 平均有效水深4.9m。反应池有效体积226.55m3;反应时间12min。西工艺反应池采用多通道折板反应池, 单组折板反应池平面尺寸11.31×8.88m, 每组反应池分为28 个格, 每格安装一个多通道折板反应器;各格之间孔口连通。水流在各格中逐级串联, 每格进水孔与出水孔上、下错开布置, 有效水深3.5m, 折板反应池总水头损失约0.26m。

2.2 强化絮凝的技术措施

河口水厂采用液体聚合氯化铝作为絮凝剂 (PAC) , 聚合氯化铝具有良好高效的混凝除浊特性, 较广泛的PH适用范围, 而且液体絮凝剂可以通过电磁计量泵准确投加, 省去溶解过程, 使用方便。预氯化是一种较为传统的氧化方式, 对于有机物污染比较严重、胶体颗粒难以脱稳或者藻类含量较高而难以处理的原水, 处理效果比较好, 当水中氨氮浓度或者藻类含量较高时, 需氯量明显提高。高锰酸钾复合药剂 (PPC) 对地表水有显著的氧化助凝、除藻、去除嗅味和微量有机污染物的效能, 高锰酸钾复合药剂对滤池的过滤具有强化作用, 可以有效降低滤池的出水浊度。

3 气浮移动罩滤池施工、生产中常见的问题

3.1 行车的定位、移动、反冲移动罩的密封是移动罩滤池正常运行的关键

河口水厂气浮移动罩滤池是气浮与滤池相结合的气浮池, 在脉冲澄清池的基础上改造而成, 原有构筑物的尺寸不能改变, 2 条路轨的间距为10600mm, 是国内路轨跨度最大的移动罩滤池。采用行程开关、光电开关控制反冲移动罩的移动和停止。两路轨的水平间距误差设计要求小于8mm, 高程误差小于5mm, 否则可能会导致某个行程开关没有触发导致某格滤池漏反。气浮移动罩滤池池顶高程误差的控制是保证反冲洗罩的密封效果的重要因素之一。

3.2 气浮移动罩滤池的恒水运行是保障排渣的重要技术措施

气浮移动罩滤池水位液面的调整是通过设在出水管上的水位控制器来实现的。水拉控制器主要由就地电控箱、气动翻板阀、浮球液位开关、气缸、杠杆机构、阀件组成。水位液面的调整设有手动、自动、时间控制三种方式。控制气浮移动罩滤池水位液面的目的主要是为了保证排渣。自动运行方式下, 滤池水位较低时, 浮球液位开关断开, 气动翻板阀失电关闭, 滤池水位缓慢上升至排渣堰板溢流, 进行排渣, 由于滤池水位上升, 浮球液位开关闭合, 气动翻板阀得电打开, 滤池水位缓慢下降。

4 西工艺翻板滤池和东工艺V型滤池的对比

4.1 设计参数的对比

河口水厂西工艺翻板滤池采用双层滤料, 上层为陶粒粒径为1.6-2.5mm, 厚度0.7m, 下层为石英砂滤料, 粒径为0.9-1.35mm, 厚度0.8m。设计上采用陶粒滤料的目的是让陶粒的表面形成一层生物膜, 通过生物技术处理水中的有机物降低滤池出水的高锰酸盐指数, 而在实际的运行中发生两种滤料严重混层的现象, 设计目的没有实现。翻板滤池单格滤池的过滤面积55.1m2, 滤速7m/h, 水冲洗强度13-15L/s·m2, 水冲洗强度15L/s·m2。东工艺的V型滤池采用单层石英砂滤料滤, 滤料层厚度为1.2m, 滤料有效粒径为1.0-1.35mm, 由于V型滤池中间有排水槽, 单格滤池的过滤面积略小, 只有46.4m2, 正常滤速8m/h, 水冲洗强度6-8L/m2·s, 气洗强度15L/m2·s, 表洗强度2L/m2·s。V型滤池平面尺寸的长宽比稍大一些为好, 一般为:长:宽=4:1~3.5:1 (宽度不包括中央气水分配槽, 中央气水分配槽宽度一般为0.7~0.9 米) , 由于东工艺的V型滤池是由虹吸滤池改建而来的, 长宽比只有1.3:1, 表洗效果较差。

4.2 自控系统的对比

东工艺V型滤池翻板滤池最大的特点是在反冲过程中反冲水不外排, 避免了反冲跑砂, 反冲水泵停止10 秒后, 排水翻板阀打开, 为了保证滤料的洗净度, 气洗、联洗、水洗完毕后, 再重复一遍, 因此翻板滤池反冲水量比V型滤池少30%。东工艺V型滤池反冲控制在设计上采用多环路闭合控制, 设定的滤池工作周期、压头损失、强制冲洗三个参数可同时工作。西工艺翻板滤池上位机的反冲控制上设有工作周期、压头损失、强制冲洗、出水阀位、顺次冲洗五个参数, 但是每次只能单选一个参数, 滤池的反冲实际上是单环路闭环控制。东工艺V型滤池PLC模块数字输出端口采用的220V AC电压, 因此气动蝶阀的二位五通电磁阀电压采用220V AC, 电磁线圈的使用寿命较短, 西工艺滤池PLC模块数字输出端口采用的电压为24V DC, 使用寿命较长。

5 两套水处理工艺使用效果的比较

西工艺由于采用气浮工艺的处理工艺, 适宜于低浊、水中悬浮杂质较轻的原水处理, 同时采用原水混凝后进入滤池过滤的微絮凝过滤工艺, 低温低浊水的处理效果较好。东工艺反应加沉淀的常规处理工艺处理对于低温低浊水的处理效果很差, 特别是当原水的浊度低于2NTU, 水温低于2℃, 斜管沉淀池对于浊度、高锰酸盐指数的去除几乎无效。总体上西工艺冬季出厂水浊度要比东工艺低0.1NTU。当原水的水温高于5℃时, 东工艺处理效果的优势明显显示出来, 无论是有机物、藻类的去除率、还是浊度的去除率东工艺都不次于西工艺, 出厂水的浊度还略低于东工艺。由于气浮移动罩滤池的出水通常控制在1.0NT以下, 符合臭氧活性炭滤池进水浊度的要求, 如果把采用双层滤料的翻板滤池改为臭氧活性炭生物滤池, 可以有效减少出厂水有机物、消毒副产物的含量, 而且投资费用相对较小。

6 结束语

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