南水北调配套工程保沧干渠渠首工程提升改造设计

2020-01-11王玲丽

河北水利 2020年3期

王玲丽

保沧干渠渠首工程是河北省南水北调配套工程保沧干渠工程的重要组成部分，位于保定市曲阳县东旺乡中管头村。为解决保沧干渠拦污、清污问题，渠首增设了旋转滤网清污设备。自2016年11月旋转滤网投入使用以来，拦截了大量污物，有效保障了供水安全。为提升清污效率、便于滤网检修、实现沉沙池不停水清淤、保障滤网运行安全，需对渠首工程进行升级改造。现介绍设计改造方案，以期和同行交流提升，进而促进工程完善优化提升。

1.工程概况

河北省南水北调配套工程保沧干渠工程主要担负向保定、沧州、廊坊三市12 个县（市）的供水任务。干渠设计最大引水流量9.9m3/s，管道总长243.571km。

保沧干渠自南水北调中线总干渠中管头分水口取水，在中管头分水口处设渠首工程，渠首工程包括连接井和沙河干渠连通涵工程。连接井下游出口处设栅条间距为50mm 的拦污栅和抓斗式清污机。实际运行后考虑到南水北调来水中含有杂草、塑料袋、藻类等柔软性杂物，在连接井下游的沉沙池增设旋转滤网。沉沙池共两孔，每孔布置一台旋转滤网、一台潜水泵。在每台滤网旁侧布置排水槽以收集冲洗污水，利用渣水分离器分离污物。污物收集至集污筐。污物集中后与拦污栅污物统一处理。旋转滤网采用户内布置外部加盖厂房。

2.存在问题

旋转滤网投入使用以来，拦截了大量污物（多为藻类、枝叶和生活垃圾等），为保障调流阀等阀门的使用安全和下游水质发挥了巨大作用。同时出现以下主要问题：

一是设备的检修更换需利用临时吊车。随着使用时间和频率的增加，滤网网片检修更换、维修喷嘴等频率也随之增加，维修更换设备不便利。

二是在多藻季节，旋转滤网清污机运转频次很高（30min/次），藻类量大（平均2m3/d），需要人工从集污筐清理，劳动强度较大，效率低。

三是沉沙池内淤泥高度已超过滤网下缘。淤泥高度不断增加，对滤网运行安全影响较大，如清淤需全线停水。

3.改造方案

针对以上问题，制定如下改造方案：通过对滤网室改造增设滤网检修吊装设备；对集污、清污设备进行改造；沉沙池上下游增设检修闸门，并设置门库。

3.1 金属结构改造设计

3.1.1 旋转滤网室起吊设备

由于现场无固定起吊设备，因此旋转滤网室需增设一台起重机，用于旋转滤网零部件维修和更换。滤网设备最大起吊件约4.0t，选择电动单梁悬挂起重机，起重量5t，跨度5m，起升高度12m，共 1 台。

3.1.2 沉沙池清淤排水

渠首沉沙池内淤积物较多，需及时清除沉沙池排出沉积物。沉沙池检修排水时，将潜水泵放置在沉沙池内进行抽排。排水泵泵型根据沉积物特点选择为自冲搅拌型潜水排污泵，共2 台。

3.1.3 集污筐改造

更换现有集污筐，并增设吊装设备和冲洗设备。更换集污筐2 个，在其底部增设2 个活页门扇，上面4 个角的位置增设吊环。吊装设备包括龙门架、电动葫芦、彩钢雨棚。冲洗设备选择为高压水枪清洗机，共1 台。

改造后，集污筐收集绿藻后，通过吊装设备将集污筐吊出地面，平移出集污坑，再移至电动三轮车上方，打开网筐底面活页门扇将绿藻放出，利用高压水枪冲洗集污筐，再由电动三轮车将绿藻运出。

3.1.4 检修闸门

现状在旋转滤网大修时及沉沙池淤泥清除时需在滤网上下游采取临时挡水设施，使用较为不便。在滤网上下游各设置1 扇检修闸门。闸门不使用时，放置于新建门库内，使用时临时搬运。

3.2 土建改造设计

3.2.1 旋转滤网室室内改造

为满足新增起重机安装和使用要求，需对旋转滤网室进行改造。

起重机基础利用现有房屋的结构柱。将彩钢屋面拆除，屋面混凝土折梁凿除，部分墙体拆除。为满足起吊高度，将现状结构柱上新接钢筋混凝土柱，新建混凝土平屋顶。

为将检修设备运至右侧检修平台，将墙外移0.5m。由于现状基础梁为悬挑结构，下部为回填土，为保证结构安全，下部新增人工挖孔混凝土灌注桩基础。基础上部设结构柱，柱子之间顶部设连系横梁，安装起重机轨道，柱子底部设地梁，地梁上部为大门侧墙面。

主体结构完成后，对地面、坡道、门、墙体、屋面等进行恢复。

3.2.2 集污设备改造

集污筐上部增设雨棚和电动葫芦起重机，雨棚采用钢骨架，顶棚为彩钢顶。

3.2.3 新增检修门门库

为放置上下游检修闸门，在现地站大门东侧围墙处新建一地下门库。门库为钢筋混凝土结构，顶部设盖板，内部分别放置上下游检修闸门。

3.3 电气改造设计

渠首现地站滤网室新增的用电负荷主要为：电动单梁起重机1 台，电动葫芦1 台，自冲搅拌型潜水排污泵2 台，高压水枪清洗机1 台。引水时新增用电负荷均不运行，滤网检修时自冲搅拌型潜水排污泵运行。滤网室新增用电负荷由渠首现地站现有变压器供电，经计算，现有变压器容量满足需求。滤网室增设一面低压柜，电源引自渠首现地站变配电室低压柜备用支路。