CN111255015B - 一种贫水型山区浅水河流取水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种贫水型山区浅水河流取水系统，该系统包括溢流堰、取水室和辐射井；其中，取水室入口处设溢洪格栅，取水室内设有漂浮蘑菇头自动取水装置和在线浊度仪，辐射井内设潜水泵。未发洪水时，溢流堰将浅水河流水位抬高，河水通过溢洪格栅流入取水室，再从漂浮蘑菇头自动取水装置进入输水管流至辐射井，最终潜水泵将河水输送至后续的净水构筑物中；枯水期依靠上述地表水补给方式和辐射井的渗流共同补给；洪水期取水室内的在线浊度仪显示高于5NTU时，在线浊度仪将信号反馈给自控系统，安装在输水管上的电动蝶阀关闭，辐射井通过自身渗流供水。本发明可保证贫水型山区浅水河流供水量、水质可靠，延长取水系统的使用寿命，降低取水成本。
Description
技术领域
本发明属于供水水源工程领域，具体涉及到一种贫水型山区浅水河流取水系统。
背景技术
对于贫水型山区，地下水埋深较浅，透水性较弱，而山区取水河流一般水质较好，但洪枯流量变化大，枯水期水量小，甚至断流。河流水位长年较浅。浅水河流地表水即使通过挡水构筑物拦水蓄水，在枯水期一般也难以保证供水量，并且洪水期浊度高，泥沙含量大，未经处理，会使加大原水提升泵的磨损并增大后续水处理构筑物运行负荷和净水成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种贫水型山区浅水河流取水系统，旨在解决有浅层河流枯水期水量小，洪水期浊度高，地下水埋深较浅，透水性较弱等特点的贫水型山区利用河流浅层地表水供水问题，以保证供水水量充足、水质较好。
为实现以上目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种贫水型山区浅水河流取水系统，该系统包括溢流堰、取水室和辐射井；其中，
取水室的入口处设置有溢洪格栅，取水室内设置有漂浮蘑菇头自动取水装置和在线浊度仪，辐射井内设置有潜水泵；
平时，未发洪水时，通过溢流堰的拦水蓄水功能，将浅水河流的水位抬高，河流浅层地表水通过溢洪格栅流入岸边的取水室，再通过取水室内的漂浮蘑菇头自动取水装置通过输水管进入到辐射井，随后辐射井内的潜水泵将河水输送至后续的净水构筑物中；
枯水期依靠上述地表水补给方式和辐射井井底和井壁以及辐射管的渗流共同作用，保证产水量稳定；
在洪水期时或者雨期时，取水室内的漂浮蘑菇头自动取水装置能根据水位自动悬浮，并根据取水室上部水的浊度自动调整斜板的长度，保证取水室浊度稳定低于5NTU；当漂浮蘑菇头自动取水装置内的斜板延伸至最大长度，取水室内部的在线浊度仪显示高于5NTU时，在线浊度仪将信号反馈给自控系统，安装在输水管上的电动蝶阀关闭，辐射井通过井壁、井底以及辐射管渗流，保证产水量稳定，水质良好。
本发明进一步的改进在于，溢流堰选用开敞式溢流堰，堰型选用开敞或带有胸墙孔口的实用堰、宽顶堰或驼峰堰；
溢流堰顶部曲线下游段采取WES曲线，WES曲线采用钢筋混凝土建造；坝体采用毛石砼填充；下部消力池采用坎和海漫的设置，为钢筋混凝土制成；靠近取水室一侧设置泄沙闸；坝踵处设有截渗墙，在线浊度仪底伸入不透水层，刺入两岸阶地不少于2m。
本发明进一步的改进在于，溢流堰两侧设置有导流墙，坝体两侧设置挡墙，挡墙按照百年一遇洪水位设计；泄流洪峰流量按照20年一遇洪水位校核；溢流堰两侧的阶地设置挡墙，挡墙下部设置45°的护坡。
本发明进一步的改进在于，取水室紧靠河岸边，所选位置避免河流冲刷段；取水室在河岸挡墙的护坡上部设置溢洪格栅。
本发明进一步的改进在于，取水室下部设置有不锈钢挡板，挡板与井壁夹角为30°-60°；地表水进入取水室，形成旋流，加快沉沙；取水室底部设置集泥斗，泥沙沉降在下部集泥斗，定期通过污泥泵车清淤。
本发明进一步的改进在于，取水室井壁为钢筋混凝土井壁，取水室顶部设置有预制钢筋混凝土盖板，预制钢筋混凝土盖板上设置有人工检修孔和通气管。
本发明进一步的改进在于，辐射井位置紧邻取水室，部分辐射管伸入河床下，部分辐射管设在岸边含水层之中，以同时集取河床渗透水和岸边地下水；辐射井顶部设置有预制钢筋混凝土盖板，辐射井预制钢筋混凝土盖板上设置有人工检修孔和通气管。
本发明进一步的改进在于，辐射井的集水井在含水层以上采取钢筋混凝土井壁，含水层以下采取砾石水泥混凝土井壁，砾石粒径为10-20mm，灰石的质量比为1:6，透水井壁每隔一米设置一道钢筋混凝土圈梁，梁高为0.1-0.2m；透水井壁设置水平进水圆孔或矩形孔，孔内填充滤料，孔两侧设置镀锌铁丝隔网，防止滤料流失；孔面积为透水井壁面积的15％-20％；井底做0.5m厚弧状反滤层，分两层，由下往上，第一层滤料为石英砂，粒径为15-20mm，厚200mm，第二层滤料为砾石，粒径为50-150mm，厚300mm；刃脚处反滤层总厚度为0.6m，以防止涌砂。
本发明进一步的改进在于，漂浮蘑菇头自动取水装置包括蘑菇头取水头部、填充浮体、斜板伸缩装置、浊度感应装置和自动启闭阀门；其中，
蘑菇头取水头部包括积水斗，以及与积水斗的底部相连通的出水管；填充浮体固定在积水斗周向及底部中心位置处；
若干斜板伸缩装置周向均匀设置在积水斗的顶部进水口处，浊度感应装置设置在积水斗内，自动启闭阀门设置在出水管上，浊度感应装置用于检测积水斗内水的浊度，并通过控制器根据设定阈值控制斜板伸缩装置进行伸缩调节，同时控制自动启闭阀门的开启和关闭；该蘑菇头取水头部为中心进水，水进入积水斗后，通过出水管流入集水井中。
本发明进一步的改进在于，斜板伸缩装置每个斜板伸缩装置均包括可伸缩斜板组、气压顶和推拉杆；其中，
可伸缩斜板组包括平行设置的第一可伸缩斜板、第二可伸缩斜板、第三可伸缩斜板、第四可伸缩斜板、第五可伸缩斜板和第六可伸缩斜板，相连两个可伸缩斜板为一组，每个可伸缩斜板均为可伸缩的双层结构，包括固定板和套装在固定板内且能够相对固定板移动的移动板，气压顶的缸体连接在积水斗上，其伸出端与推拉杆的一端连接，推拉杆的另一端分为三个分支，每个分支分别与每组可伸缩斜板的移动板连接；
当积水斗内水的浊度大于5NTU时，浊度感应装置调节斜板伸缩装置进行伸长；从最不利点进入沉淀区的颗粒沉速取为u0，u0的表达式为：
原水中沉速小于u0的颗粒众多，这些不同沉速的颗粒总去除率等于各颗粒去除率的总和，所有沉速小于u0的颗粒去除率总和应为：
沉速大于等于U0的颗粒已全部去除，其占全部颗粒的重量比例为1-p0，因此，沉淀区总去除率P为：
式中：p0－所有沉速小于截留速度u0的颗粒重量占进水中全部颗粒重量比；
u0—沉淀区截留速度，或沉淀池临界沉速，mm/s；
ui—沉速小于截留速度u0的某一颗粒沉速，mm/s；
pi－所有沉速小于ui的颗粒重量占进水中全部颗粒重量比；
dpi—沉速等于ui颗粒的重量占进水中全部颗粒重量比；
该漂浮蘑菇头自动取水装置的运行由积水斗中心上方的浊度感应装置带动，当原水进入积水斗后，积水斗内的浊度感应装置将检测到经处理过的水浊度，浊度感应装置将浊度范围±0.5NTU的浊度信号转变成电信号传输至控制器，控制器内带有单片机控制系统；首先该浊度感应装置在可伸缩斜板长0.8m状态下取水，若此时浊度感应装置测得积水斗进水浊度小于4.5NTU，则控制器不启动控制开关，气压顶不进行伸缩，保持原状态取水；当积水斗进水浊度变大时，浊度感应装置测得进水浊度大于5.5NTU，可伸缩斜板长0.8m不满足除浊要求，单片机控制开关打开，使得气压顶进行推伸；可伸缩斜板分为五档，每档伸缩长度为0.1m；调节一档后，即可伸缩斜板伸长0.1m，待浊度感应装置示数趋于稳定，如若此时示数在4.5-5.5NTU范围内，则保持此状态运行，如若此时示数大于5.5NTU，控制器继续控制气压顶进行推伸，进行第二档伸长，以此类推，直到到达第五档；当处于第五档时，若积水斗进水浊度仍远大于8NTU，控制器停止运行，浊度感应装置传递信号给自动启闭阀门，自动启闭阀门关闭，停止取水；当积水斗内低于4.5NTU，控制器控制气压顶进行收缩，直至积水斗内浊度不高于4.5NTU，且上一档优先下一档，当气压顶完全收回，若积水斗进水浊度仍不高于4.5NTU，则保持该状态运行。
本发明至少具有以下有益的技术效果：
1、与现有技术相比，本发明采取了浅层地表水和地下水同时利用的方法保证了在地下水位埋深浅，含水层透水性较弱，枯水期水量小甚至断流的贫水山区浅层河流产水水量稳定。延长了取水系统的使用寿命。
2、通过取水室14的浅层地表水以经过溢洪格栅21和水力旋流沉沙和设置有格栅漂浮蘑菇头自动取水装置173层泥沙阻隔，保证了流入潜水井的浅层地表水水质良好。辐射井29井壁和井底和辐射管24的渗流保证了在汛期和洪水期水质的良好。减少了后续提升泵的磨损和后续净水构筑物的运行负荷和净水成本。
3、本发明取水系统较传统的取水系统取水成本大大降低，有利于贫水型山区的供水的长久运行。
4、本发明采用的漂浮蘑菇头自动取水装置，一方面采用全自动感应装置取水形式，设置浊度仪检测，根据进水浊度可自行调节斜板长度保证进水效果，改善取水水质，减轻了后续除浊、清砂的压力；一方面采用浮体，使整个取水装置漂浮于水面，装置高度水平高度随水面高度变化，不受水位大幅度变化的限制，增加了取水范围，使产水量大幅提高，充分保证取水；另一方面还设置有自动启闭阀门，当外界水质浊度太高时，可关闭阀门，防止高浊度水进入整个管路，具有较高的经济效益，对合理采用山区取水具有一定的现实意义和应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例的平面布置图；
图2为本发明实施例的剖面图；
图3为本发明实施例提供的漂浮蘑菇头自动取水装置水平方向的剖面图；
图4为本发明实施例提供的漂浮蘑菇头自动取水装置直方向的剖面图；
图5为本发明实施例提供的漂浮蘑菇头自动取水装置的可伸缩斜板之间固定连接示意图，其中图5(a)为可伸缩斜板的俯视图，图5(b)为可伸缩斜板的侧视图，图5(c)为气压顶与推拉杆的连接示意图；
图6为本发明实施例提供的漂浮蘑菇头自动取水装置的可伸缩斜板伸缩联动简图，其中，图6(a)为可伸缩斜板的伸长状态，图6(b)为可伸缩斜板的收缩状态。
附图标记说明：
1-溢流堰，2-截渗墙，3-毛石砼，4-消力池，5-挡墙，6-格宾石笼海漫，7-坝面，8-坝踵，9-河床，10-通气管，11-取水室预制钢筋混凝土盖板，12-人工检修孔，13-取水室内爬梯，14-取水室，15-固定支架，16-在线浊度仪，17-漂浮蘑菇头自动取水装置，18-电动蝶阀，19-输水管，20-集泥斗，21-溢洪格栅，22-取水室刃脚，23-挡板，24-辐射管，25-辐射井内爬梯，26-辐射井预制钢筋混凝土盖板，27-吊钩，28-预制钢筋混凝土梁，29-辐射井，30-检修平台，31-扬水管，32-扬水管支架，33-液位计，34-潜水泵，35-潜水泵固定支架，36-反滤层，37-水平进水孔，38-辐射井刃脚，39-砾石混凝土井壁，40-钢筋混凝土圈梁，41-导流墙，42-护坡，43-护底，44-泄沙闸，45-块石防冲槽，46-砼消能墩，47-阶地，1a-第一斜板伸缩装置，2a-第二斜板伸缩装置，3a-第三斜板伸缩装置，4a-第四斜板伸缩装置，5a-气压顶，6a-积水斗，7a-出水管，8a-浊度感应装置，9a-推拉杆，10a-填充浮体，11a-自动启闭阀门，12a-挡水盖板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的一种贫水型山区浅水河流取水系统。适用于在地下水位埋深浅，含水层透水性较弱，河流枯水期水量小甚至断流的贫水型山区浅层河流岸边取水的情况。该系统由溢流堰1、取水室14和辐射井29三大部分组成。对于有浅层河流枯水期水量小，洪水期浊度高，地下水埋深较浅，透水性较弱等特点的贫水型山区利用河流浅层地表水供水问题，通过本系统可以实现水质良好的浅层地表水和地下渗流同步利用，以保证产水量的稳定和水质的良好。该系统所述功能是这样实现的：平时，未发洪水时，通过溢流堰1的拦水蓄水功能，将山区浅水河流的水位抬高，河流浅层地表水通过溢洪格栅21流入岸边的取水室14，再通过取水室14内的漂浮蘑菇头自动取水装置17通过输水管19进入到辐射井29，通过辐射井29内的潜水泵34将河水输送至后续的净水构筑物中。枯水期依靠上述地表水补给方式和辐射井29井底和井壁以及辐射管24的渗流共同作用，保证产水量稳定。在洪水期时或者雨期时，取水室14内的漂浮蘑菇头自动取水装置17能根据水位自动悬浮，并根据取水室上部水的浊度自动调整斜板的长度，每次斜板延长0.1m直至最大延长0.7m，保证取水室浊度稳定低于5NTU；当漂浮蘑菇头自动取水装置17内的斜板延伸至最大长度，取水室14内部的在线浊度仪16显示高于5NTU时，浊度仪将信号反馈给自控系统，安装在钢管上的电动蝶阀18关闭，辐射井29通过自身井壁和井底以及辐射管24渗流，保证产水量稳定，水质良好。
如图1和图2所示，所述溢流堰1根据当地地形地质条件、水力条件、运用要求及技术经济指标等比较选定为开敞式溢流堰1，堰型可选用开场或带有胸墙孔口的实用堰、宽顶堰、驼峰堰等形式。溢流堰1两侧设置导流墙41，坝体两侧设置挡墙5，挡墙按照百年一遇洪水位设计。在本实例中，根据地坎的形状和厚度计算采用实用堰，堰顶下游面采用WES型幂曲线，因下部反射弧伸入河床9底，故不设置直线段，下部消力池4采用坎+海漫的设置为钢筋混凝土建造。坝面7WES曲线采用钢筋混凝土。坝体用毛石砼3填充。坝踵8处设有截渗墙2，刺入两岸阶地47不少于2m。溢流堰1洪峰泄流流量按照20年一遇洪水位校核，挡墙5按照百年一遇设计。溢流堰1后面依次接格宾石笼海漫6和深块石防冲槽45。靠近取水室14一侧设置泄沙闸44。泄沙闸44前方设置护底43，后方设置砼消能墩46。阶地47挡墙下部设置45°护坡42。
如图1所示，所述取水室14紧靠河岸边，所选位置避免河流冲刷段。如图2所示，取水室14在河岸挡墙护坡42上部设置溢洪格栅21，格栅高0.7m或0.4m。取水室14内部装有在线浊度仪16和漂浮蘑菇头自动取水装置17和电动蝶阀18和不锈钢挡板23，平时经过溢洪格栅21流入取水室14内浅层地表水，在取水室14内部的挡板23作用下，形成旋流，加快了沉沙。通过设置有格栅的漂浮蘑菇头自动取水装置17进入输水管19流至辐射井29。汛期或者洪水期所进入的地表水浊度一旦高于5NTU，浊度仪将信号反馈给自控系统，安装在输水管19上的电动蝶阀18自动关闭，停止进水。取水室刃脚22比井壁厚0.1m。挡板23水平长度为取水室14宽度的1/3，宽与溢洪格栅21等宽，与井壁成30°-60°夹角。取水室14底部设置有集泥斗20，沉降的泥沙可定期通过污泥泵车进行清淤。取水室14井壁设置有取水室内爬梯13，顶部设置有预制钢筋混凝土盖板11，所述取水室预制钢筋混凝土盖板11上设置有人工检修孔12和通气管10。取水室14高度按照百年一遇洪水位进行设计。
如图1所示，所述辐射井29接近取水室14位置，靠近岸边。辐射井29井径和辐射管24管径和长度根据计算可得，辐射井29的高度按照百年一遇洪水位设计。辐射管24为无缝钢管，每节长度为1m，部分辐射管24伸入河床9下，部分辐射管24设在岸边含水层之中，以同时集取河床9渗透水和岸边地下水。辐射管24各层两两对称布置，最终保证相邻两根辐射管24相错20°，以减小辐射管24互阻系数。辐射管24上的辐射孔为条形孔，孔宽为5mm，孔长为80mm，孔距按行距×列距＝20×34mm交错布置。
进一步的，辐射井29井径和辐射管24管径、根数等根据《给排水设计手册计算》，所述辐射井29井壁，含水层以上材料为钢筋混凝土，含水层以下为砾石混凝土井壁39，砾石粒径为10-20mm，透水井壁每高1m，设置一道钢筋混凝土圈梁40，砾石混凝土井壁39设置水平进水孔37，在井壁交错排列。所占面积为透水井壁的20％。水平进水孔所填滤料为砾石滤料，在水平进水孔37两侧设置镀锌铁丝隔网。砾石混凝土井壁设预埋穿墙套管，以便辐射管24废弃后，另在新套管中施工。所述辐射井29井底，由于含水层粒径较粗，设置两层反滤层36，反滤层36成弧状，所述滤料从下往上，第一层滤料为石英砂，粒径为15-20mm，厚200mm，第二层滤料为砾石，粒径为50-150mm,厚300mm。在辐射井刃脚38处，滤料总厚度为0.6m，以防止涌砂。辐射井29盖板为预制钢筋混凝土盖板，辐射井预制钢筋混凝土盖板26设置有人工检修孔12和通气管10。对应检修孔下方的辐射井内壁设置辐射井内爬梯25。辐射井内设置检修平台30以便于维修各部件。辐射井井口处设置2道预制钢筋混凝土梁28，预制钢筋混凝土梁28上设有吊钩27，通过吊钩27承受潜水泵重量，通过潜水泵固定支架35来固定潜水泵，潜水泵通过扬水管31将原水输送至后续净水构筑物中，扬水管通过扬水管支架32加以固定。
如图3、图4所示，本发明采用的漂浮蘑菇头自动取水装置17适用于水位变化明显以及浊度不稳定的山区以及河流地带，该装置包括蘑菇头取水头部、填充浮体10a、斜板伸缩装置、浊度感应装置8a和自动启闭阀门11a；其中，蘑菇头取水头部包括积水斗6a，以及与积水斗6a的底部相连通的出水管7a；填充浮体10a固定在积水斗6a周向及底部中心位置处；若干斜板伸缩装置周向均匀设置在积水斗6a的顶部进水口处，浊度感应装置8a设置在积水斗6a内，自动启闭阀门11a设置在出水管7a上，浊度感应装置8a用于检测积水斗6a内水的浊度，并根据设定阈值控制斜板伸缩装置进行伸缩调节，同时控制自动启闭阀门11a的开启和关闭；该蘑菇头取水头部为中心进水，水进入积水斗6a后，通过出水管7a流入集水井中。
积水斗6a包括具有中空腔体且自上而下一体化成型的长方体和倒四棱锥。积水斗6a的四周各设置有一个斜板伸缩装置，分别为第一斜板伸缩装置1a、第二斜板伸缩装置2a、第三斜板伸缩装置3a以及第四斜板伸缩装置4a。
斜板伸缩装置每个斜板伸缩装置均包括可伸缩斜板组、气压顶5a和推拉杆9a。可伸缩斜板组包括平行设置的第一可伸缩斜板1-1、第二可伸缩斜板1-2、第三可伸缩斜板1-3、第四可伸缩斜板1-4、第五可伸缩斜板1-5和第六可伸缩斜板1-6，可伸缩斜板向外倾斜60°，相连两个可伸缩斜板为一组，每个可伸缩斜板均为可伸缩的双层结构，包括固定板和套装在固定板内且能够相对固定板移动的移动板，气压顶5a的缸体连接在积水斗6a上，其伸出端与推拉杆9a的一端连接，推拉杆9a的另一端分为三个分支，每个分支分别与每组可伸缩斜板的移动板连接。所述斜板伸缩装置由气压顶5a带动，伸缩方向与进水浊度有关，浊度感应装置8a用于检测进水管上方水质变化，进而通过控制器操纵推拉杆运动，所述自动启闭阀门在斜板处于全伸缩状态下，浊度感应装置8a检测到进水浊度仍大于5个NTU时，关闭进水管，停止取水，所述浮体根据装置材料不同，填充量不同，其填充量应使得进水口低于水面10-20cm，保证进水。
当积水斗6a内水的浊度大于5NTU时，浊度感应装置8a调节斜板伸缩装置进行伸长；从最不利点进入沉淀区的颗粒沉速取为u0，u0的表达式为：
原水中沉速小于u0的颗粒众多，这些不同沉速的颗粒总去除率等于各颗粒去除率的总和，所有沉速小于u0的颗粒去除率总和应为：
沉速大于等于u0的颗粒已全部去除，其占全部颗粒的重量比例为(1-p0)，因此，沉淀区总去除率P为：
式中p0－所有沉速小于截留速度u0的颗粒重量占进水中全部颗粒重量比；
u0—理想沉淀池截留速度，或沉淀池临界沉速，mm/s；
ui—沉速小于截留速度u0的某一颗粒沉速，mm/s；
pi－所有沉速小于ui的颗粒重量占进水中全部颗粒重量比；
dpi—沉速等于ui颗粒的重量占进水中全部颗粒重量比。
该漂浮蘑菇头自动取水装置的运行由积水斗6a中心上方的浊度感应装置8a带动，当原水进入积水斗6a后，积水斗6a内的浊度感应装置将检测到经处理过的水浊度，浊度感应装置8a将浊度范围±0.5NTU的浊度信号转变成电信号传输至控制器，控制器内带有单片机控制系统；首先该浊度感应装置8a在可伸缩斜板长0.8m状态下取水，若此时浊度感应装置8a测得积水斗6a进水浊度小于4.5NTU，则控制器不启动控制开关，气压顶5a不进行伸缩，保持原状态取水；当积水斗6a进水浊度变大时，浊度感应装置8a测得进水浊度大于5.5NTU，可伸缩斜板长0.8m不满足除浊要求，单片机控制开关打开，使得气压顶5a进行推伸；可伸缩斜板分为五档，每档伸缩长度为0.1m；调节一档后，即可伸缩斜板伸长0.1m，沉淀区的特征沉速u0降低，原水中颗粒物的总去除率因u0降低而提高，沉淀区出水浊度降低，即积水斗6a进水浊度降低，待浊度感应装置8a示数趋于稳定，如若此时示数在4.5-5.5NTU范围内，则保持此状态运行，如若此时示数大于5.5NTU，控制器继续控制气压顶5a进行推伸，进行第二档伸长，以此类推，直到到达第五档；当处于第五档时，若积水斗6a进水浊度仍远大于8NTU，控制器停止运行，浊度感应装置8a传递信号给自动启闭阀门11a，自动启闭阀门11a关闭，停止取水；当积水斗6a内低于4.5NTU，控制器控制气压顶5a进行收缩，直至积水斗6a内浊度不高于4.5NTU，且上一档优先下一档，当气压顶5a完全收回，若积水斗6a进水浊度仍不高于4.5NTU，则保持该状态运行。
如图5、图6所示，本发明实施例提供一种漂浮蘑菇头自动取水装置的斜板安装细部构造。
本实施例中，可伸缩斜板参数为固定板长0.8m，移动板长0.7m，其中镶嵌长度为0.2m，可伸缩斜板最短为0.8m，最长达到1.3m，伸缩移动长度为0.5m，每一侧可伸缩斜板的外一侧比内侧左右各宽出0.05m，最内侧斜板宽1.0m，由内到外依次为1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m，四角设挡水盖板12，确保进水全部经由可伸缩斜板而来，同时也起到固定可伸缩斜板的作用，可伸缩斜板细部连接方式如图5、图6所示；进水浊度控制为小于5个NTU，此时斜板不进行伸长，进水浊度变大时，通过浊度感应装置传递信号，通过控制器控制推拉杆拉伸相应的长度来保证进水效果；推拉杆采用三节250mm+250mm行程，总行程为500mm，总缩回长度为675mm，且要保证推拉杆不碰及水面，推拉杆顶部固定于进水口上方的支架，下端连接可伸缩斜板；自动启闭阀门在可伸缩斜板处于全伸缩状态下，浊度感应装置检测到进水浊度仍大于5个NTU时，关闭进水管，停止取水。具有扩大取水范围，减少后续处理压力的作用，使水质大程度得到改善
本发明采用的漂浮蘑菇头自动取水装置17的施工方法，包括以下步骤：
步骤1，在河床不稳定、易淤积取水点提前找好能够固定铁链或钢丝绳的稳定点，用以连接蘑菇头取水头部，该漂浮蘑菇头自动取水装置考虑到出水管7a摆动问题，能够在设定范围内移动；
步骤2，在漂浮蘑菇头自动取水装置放置河流或水库中时，填充浮体10a的数量满足外界水面淹没进水口10-20cm；
步骤3，在漂浮蘑菇头自动取水装置的斜板位置要做好斜板伸缩装置的固定连接工作；
步骤4，蘑菇头取水头部下的出水管7a连接有软管；
步骤4，在漂浮蘑菇头自动取水装置的出水管接岸边集水井，再由泵进行提升至用水点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种贫水型山区浅水河流取水系统，其特征在于，该系统包括溢流堰(1)、取水室(14)和辐射井(29)；其中，
取水室(14)的入口处设置有溢洪格栅(21)，取水室(14)内设置有漂浮蘑菇头自动取水装置(17)和在线浊度仪(16)，辐射井(29)内设置有潜水泵(34)；
平时，未发洪水时，通过溢流堰(1)的拦水蓄水功能，将浅水河流的水位抬高，河流浅层地表水通过溢洪格栅(21)流入岸边的取水室(14)，再通过取水室(14)内的漂浮蘑菇头自动取水装置(17)通过输水管(19)进入到辐射井(29)，随后辐射井(29)内的潜水泵(34)将河水输送至后续的净水构筑物中；
枯水期依靠上述地表水补给方式和辐射井(29)井底和井壁以及辐射管(24)的渗流共同作用，保证产水量稳定；
在洪水期时或者雨期时，取水室(14)内的漂浮蘑菇头自动取水装置(17)能根据水位自动悬浮，并根据取水室上部水的浊度自动调整斜板的长度，保证取水室浊度稳定低于5NTU；当漂浮蘑菇头自动取水装置(17)内的斜板延伸至最大长度，取水室(14)内部的在线浊度仪(16)显示高于5NTU时，在线浊度仪(16)将信号反馈给自控系统，安装在输水管(19)上的电动蝶阀(18)关闭，辐射井(29)通过井壁、井底以及辐射管(24)渗流，保证产水量稳定，水质良好；
漂浮蘑菇头自动取水装置(17)包括蘑菇头取水头部、填充浮体(10a)、斜板伸缩装置、浊度感应装置(8a)和自动启闭阀门(11a)；其中，
蘑菇头取水头部包括积水斗(6a)，以及与积水斗(6a)的底部相连通的出水管(7a)；填充浮体(10a)固定在积水斗(6a)周向及底部中心位置处；
若干斜板伸缩装置周向均匀设置在积水斗(6a)的顶部进水口处，浊度感应装置(8a)设置在积水斗(6a)内，自动启闭阀门(11a)设置在出水管(7a)上，浊度感应装置(8a)用于检测积水斗(6a)内水的浊度，并通过控制器根据设定阈值控制斜板伸缩装置进行伸缩调节，同时控制自动启闭阀门(11a)的开启和关闭；该蘑菇头取水头部为中心进水，水进入积水斗(6a)后，通过出水管(7a)流入集水井中；
斜板伸缩装置每个斜板伸缩装置均包括可伸缩斜板组、气压顶(5a)和推拉杆(9a)；其中，可伸缩斜板组包括平行设置的第一可伸缩斜板(1-1)、第二可伸缩斜板(1-2)、第三可伸缩斜板(1-3)、第四可伸缩斜板(1-4)、第五可伸缩斜板(1-5)和第六可伸缩斜板(1-6)，相连两个可伸缩斜板为一组，每个可伸缩斜板均为可伸缩的双层结构，包括固定板和套装在固定板内且能够相对固定板移动的移动板，气压顶(5a)的缸体连接在积水斗(6a)上，其伸出端与推拉杆(9a)的一端连接，推拉杆(9a)的另一端分为三个分支，每个分支分别与每组可伸缩斜板的移动板连接；
当积水斗(6a)内水的浊度大于5NTU时，浊度感应装置(8a)调节斜板伸缩装置进行伸长；从最不利点进入沉淀区的颗粒沉速取为u0，u0的表达式为：
原水中沉速小于u0的颗粒众多，这些不同沉速的颗粒总去除率等于各颗粒去除率的总和，所有沉速小于u0的颗粒去除率总和应为：
沉速大于等于U0的颗粒已全部去除，其占全部颗粒的重量比例为1-p0，因此，沉淀区内总去除率P为：
式中：p0－所有沉速小于截留速度u0的颗粒重量占进水中全部颗粒重量比；
u0—沉淀区截留速度，或沉淀区临界沉速，mm/s；
ui—沉速小于截留速度u0的某一颗粒沉速，mm/s；
pi－所有沉速小于ui的颗粒重量占进水中全部颗粒重量比；
dpi—沉速等于ui颗粒的重量占进水中全部颗粒重量比；
该漂浮蘑菇头自动取水装置的运行由积水斗(6a)中心上方的浊度感应装置(8a)带动，当原水进入积水斗(6a)后，积水斗(6a)内的浊度感应装置将检测到经处理过的水浊度，浊度感应装置(8a)将浊度范围±0.5NTU的浊度信号转变成电信号传输至控制器，控制器内带有单片机控制系统；首先该浊度感应装置(8a)在可伸缩斜板长0.8m状态下取水，若此时浊度感应装置(8a)测得积水斗(6a)进水浊度小于4.5NTU，则控制器不启动控制开关，气压顶(5a)不进行伸缩，保持原状态取水；当积水斗(6a)进水浊度变大时，浊度感应装置(8a)测得进水浊度大于5.5NTU，可伸缩斜板长0.8m不满足除浊要求，单片机控制开关打开，使得气压顶(5a)进行推伸；可伸缩斜板分为五档，每档伸缩长度为0.1m；调节一档后，即可伸缩斜板伸长0.1m，待浊度感应装置(8a)示数趋于稳定，如若此时示数在4.5-5.5NTU范围内，则保持此状态运行，如若此时示数大于5.5NTU，控制器继续控制气压顶(5a)进行推伸，进行第二档伸长，以此类推，直到到达第五档；当处于第五档时，若积水斗(6a)进水浊度仍远大于8NTU，控制器停止运行，浊度感应装置(8a)传递信号给自动启闭阀门(11a)，自动启闭阀门(11a)关闭，停止取水；当积水斗(6a)内低于4.5NTU，控制器控制气压顶(5a)进行收缩，直至积水斗(6a)内浊度不高于4.5NTU，且上一档优先下一档，当气压顶(5a)完全收回，若积水斗(6a)进水浊度仍不高于4.5NTU，则保持该状态运行。
2.根据权利要求1所述的一种贫水型山区浅水河流取水系统，其特征在于，溢流堰(1)选用开敞式溢流堰，堰型选用开敞或带有胸墙孔口的实用堰、宽顶堰或驼峰堰；
溢流堰(1)顶部曲线下游段采取WES曲线，WES曲线采用钢筋混凝土建造；坝体采用毛石砼(3)填充；下部消力池(4)采用坎和海漫的设置，为钢筋混凝土制成；靠近取水室(14)一侧设置泄沙闸(44)；坝踵(8)处设有截渗墙(2)，在线浊度仪(16)底伸入不透水层，刺入两岸阶地(47)不少于2m。
3.根据权利要求2所述的一种贫水型山区浅水河流取水系统，其特征在于，溢流堰(1)两侧设置有导流墙，坝体两侧设置挡墙，挡墙按照百年一遇洪水位设计；泄流洪峰流量按照20年一遇洪水位校核；溢流堰(1)两侧的阶地(47)设置挡墙，挡墙下部设置45°的护坡(42)。
4.根据权利要求3所述的一种贫水型山区浅水河流取水系统，其特征在于，取水室(14)紧靠河岸边，所选位置避免河流冲刷段；取水室(14)在河岸挡墙的护坡(42)上部设置溢洪格栅(21)。
5.根据权利要求4所述的一种贫水型山区浅水河流取水系统，其特征在于，取水室(14)下部设置有不锈钢挡板(23)，挡板(23)与井壁夹角为30°-60°；地表水进入取水室(14)，形成旋流，加快沉沙；取水室(14)底部设置集泥斗(20)，泥沙沉降在下部集泥斗(20)，定期通过污泥泵车清淤。
6.根据权利要求4所述的一种贫水型山区浅水河流取水系统，其特征在于，取水室(14)井壁为钢筋混凝土井壁，取水室(14)顶部设置有预制钢筋混凝土盖板(11)，预制钢筋混凝土盖板(11)上设置有人工检修孔(12)和通气管(10)。
7.根据权利要求4所述的一种贫水型山区浅水河流取水系统，其特征在于，辐射井(29)位置紧邻取水室(14)，部分辐射管(24)伸入河床(9)下，部分辐射管(24)设在岸边含水层之中，以同时集取河床(9)渗透水和岸边地下水；辐射井(29)顶部设置有预制钢筋混凝土盖板(26)，辐射井预制钢筋混凝土盖板(26)上设置有人工检修孔(12)和通气管(10)。
8.根据权利要求7所述的一种贫水型山区浅水河流取水系统，其特征在于，辐射井(29)的集水井在含水层以上采取钢筋混凝土井壁，含水层以下采取砾石水泥混凝土井壁(39)，砾石粒径为10-20mm，灰石的质量比为1:6，透水井壁每隔一米设置一道钢筋混凝土圈梁(40)，梁高为0.1-0.2m；透水井壁设置水平进水圆孔或矩形孔，孔内填充滤料，孔两侧设置镀锌铁丝隔网，防止滤料流失；孔面积为透水井壁面积的15％-20％；井底做0.5m厚弧状反滤层(36)，分两层，由下往上，第一层滤料为石英砂，粒径为15-20mm，厚200mm，第二层滤料为砾石，粒径为50-150mm，厚300mm；刃脚处反滤层(36)总厚度为0.6m，以防止涌砂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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