地面水源：给水泵站分类及布置

泵站分类的方式有多种，按照机组设置的位置与地面的相对标高关系，泵站可分为地面式泵站、地下式泵站与半地下式泵站；按照操作条件及方式，泵站可分为人工手动控制、半自动化、全自动化和遥控泵站等4种。半自动化泵站是指开始的指令是由人工按动电钮使电路闭合或切断，以后的各操作程序是利用各种继电器来控制。全自动化的泵站中，一切操作程序则都由相应的自动控制系统来完成的。遥控泵站的一切操作均由远离泵站的中央控制室进行。在给水工程中，通常是按泵站在给水系统中的作用将给水泵站分为取水泵站、送水泵站、加压泵站及循环水泵站等4种。

图8-1　地面水取水泵站工艺流程

1-水源；2-吸水井；3-取水泵房；4-闸阀井（即切换井）；5-净化场

一、取水泵站

取水泵站在水厂中也称一级泵站。在地面水水源中，取水泵站一般由吸水井、泵房及阀门井（又称阀门切换井）等3部分组成。其工艺流程如图8-1所示。取水泵站由于具有靠江临水的特点，所以河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会直接影响到取水泵站本身的埋深、结构形式以及工程造价等。我国西南及中南地区以及丘陵地区的河道，水位涨落悬殊，设计最大洪水位与设计最低枯水位相差常达10～20m。为保证泵站能在最低枯水位抽水，并保证在最高洪水位时泵房筒体不被淹没，整个泵房的高度就常常很大，这是一般山区河道取水泵站的共同特点。对于这一类泵房，一般采用圆形钢筋混凝土结构。这类泵房平面面积的大小，对于整个泵站的工程造价影响甚大，所以在取水泵房的设计中，有“贵在平面”的说法。机组及各辅助设施的布置，应尽可能地充分利用泵房内的面积，水泵机组及电动闸阀的控制可以集中在泵房顶层集中管理，底层尽可能做到无人值班，仅定期下去抽查。

设计取水泵房时，在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房筒体的抗浮、抗裂、防倾覆、防滑坡等方面均应有周详的计算。在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水位时施工；若要抢季节施工，应有比较周全的施工组织计划。在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。此外，由于取水泵站的扩建比较困难，所以在新建给水工程时，应充分地认识到其“百年大计，一次完成”的特点，泵房内机组的配置，可以近远期相结合；对于机组的基础、吸压水管的穿墙嵌管，以及电气容量等都应该考虑到远期扩建的可能性。

在近代的城市给水工程中，由于城市水源的污染、市政规划的限制等诸多因素的影响，水源取水点常常远离市区，取水泵站是远距离输水的工程设施。因此，水锤的防护问题、泵站的节电问题、远距离沿线管道的检修问题以及与调度室的通讯问题等都是必须注意的。

对于采用地下水作为生活饮用水水源而水质又符合饮用水卫生标准时，取水井的泵站可直接将水送到用户。在工业企业中，有时同一泵站内可能同时安装有输水给净水构筑物的水泵和直接将水输送给某些车间的水泵，其工艺流程如图8-2所示。

图8-2

二、送水泵站

送水泵站在水厂中也称为二级泵站，其工艺流程如图8-3所示。通常建在水厂内，它抽送的是清净水，所以又称为清水泵站。由净化构筑物处理后的出厂水，由清水池流入吸水井，送水泵站中的水泵从吸水井中吸水，通过输水干管将水输往管网。送水泵站的供水情况直接受用户用水情况的影响，其出厂流量与水压在一天内各个时段中是不断变化的。送水泵站的吸水井，应既有利于水泵吸水管道布置，也有利于清水池的维修。吸水井形状取决于吸水管道的布置要求，送水泵房一般都为长方形，吸水井一般也为长方形。

图8-3　送水泵站工艺流程

1-清水池；2-吸水井；3-送水泵站；4-管网；5-高地水池（水塔）

吸水井的形式有分离式吸水井和池内式吸水井两种。分离式吸水井如图8-4所示，它是在邻近泵房吸水管一侧设置的独立构筑物。平面布置一般分为独立的两格，中间隔墙上安装阀门，阀门口径应足以通过邻格最大的吸水流量，以便当进水管A（或B）切断时泵房内各机组仍能工作。分离式吸水井对提高泵站运行的安全度有利。池内式吸水井如图8-5所示，它是在清水池的一端用隔墙分出一部分容积作为吸水井。吸水井分成两格，图8-5（a）表示隔墙上装阀门，图8-5（b）表示隔墙上装闸板，两格均可独立工作。吸水井一端接入来自另一个清水池的旁通管。当主体清水池需清洗时，可关闭壁上的进水阀（或闸板），吸水井暂由旁通管供水，使泵房仍能维持正常工作。

送水泵站吸水水位变化范围小，通常不超过3～4m，因此泵站埋深较浅。一般可建成地面式或半地下式。送水泵站为了适应管网中用户水量和水压的变化，必须设置各种不同型号和台数的水泵机组，从而导致泵站建筑面积较大，运行管理复杂。因此水泵的调速运行在送水泵站中尤其显得重要。送水泵站在城市供水系统中的作用，犹如人体的心脏，通过主动脉以及无数的支微血管，将血液输送到人体的各个部位去。在无水塔管网系统中工作的送水泵站，这种相似性就更加明显。

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图8-4　分离式吸水井

图8-5　池内式吸水井

（a）设阀门；（b）设闸板

三、加压泵站

若城市给水管网面积较大，输配水管线很长，或给水对象所在地的地势很高，城市内地形起伏较大，通过技术经济比较，可以在城市管网中增设加压泵站。在近代大中型城市给水系统中实行分区分压供水方式时，设置加压泵站已十分普遍。加压泵站的工况取决于加压所用的手段，一般有两种方式：

（1）采用在输水管线上直接串联加压的方式，如图8-6（a）所示。采用这种方式时，水厂内送水泵站和加压泵站将同步工作。一般用于水厂位置远离城市管网的长距离输水的场合。

（2）采用清水池及泵站加压供水方式（又称水库泵站加压供水方式）。即水厂内送水泵站将水输入远离水厂、接近管网起端处的清水池内，由加压泵站将水输入管网，如图8-6（b）所示。采用这种方式时，城市中用水负荷可借助于加压泵站的清水池调节，从而使水厂的送水泵站工作制度比较均匀，有利于调度管理。

此外，水厂送水泵站的出厂输水干管因时变化系数Kh时降低或均匀输水，从而使输水干管管径可以减小。输水干管越长，其经济效益就越可观。

图8-6　加压泵站供水方式

（a）不设水池；（b）设水池
1-二级泵房；2-增压泵房；3-水库泵站；4-配水管网；5-输水管；6-逆止阀

四、循环水泵站

在某些工业企业中，生产用水可以循环使用或经过简单处理后复用。在循环系统的泵站中，一般设置输送冷、热水的两组水泵，热水泵将生产车间排出的废热水压送到冷却构筑物进行降温，冷却后的水再由冷水泵抽送到生产车间使用。如果冷却构筑物的位置较高，冷却后的水可以自流进入生产车间供生产设备使用时，则可免去一组冷水泵。有时生产车间排出的废水温度并不高，但含有一些机械杂质，需要把废水先送到净水构筑物进行处理，然后再用水泵压回车间使用。这种情况就不设热水泵。有时生产车间排出的废水，既升高了温度又含有一定量的机械杂质，其处理工艺流程如图8-7所示。

图8-7　循环给水系统工艺流程

1-生产车间；2-净水构筑物；3-热水井；4-循环泵站；5-冷却构筑物；6-集水池；7-补充新鲜水

一个大型工业企业中往往设有多个循环给水系统。循环水泵站的供水特点是其供水对象所要求的水压比较稳定，水量亦仅随季节的气温改变而有所变化，循环水泵站对供水安全性的要求一般都较高，固须保证水泵有良好的吸水条件并便于管理，水泵通常为自灌式工作，水泵顶的标高低于吸水井的最低水位，因此循环水泵站大多是半地下式的；而且，循环水泵站的水泵备用率较大，水泵数量较多，有时一个循环泵站中冷热水泵可达20～30台。在确定水泵数目和流量时，要考虑到一年中水温的变化，因此，可选用多台同型号水泵，不同季节开动不同数量的泵来调节流量。循环水泵站通常位于冷却构筑物或净水构筑物附近。