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。