取水泵船的应用与推广

姜 凯

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

在水源水位变幅较大，建固定式泵站投资大、工期长、施工困难的场地建站，应考虑取水泵船。因为它具有较大的灵活性和适应性，没有构造复杂的水下建筑结构，所以施工期短，收效快，投资少。

1 固定式泵站缺点

水源水位变幅较大时建固定式泵站相较于泵船具有以下缺点：

（1）基建投资高。工程造价高，而且设备配套和人员配套费用高。固定泵站通常需要建设复杂的水工建筑物，枯水季节与丰水季节水位落差较大时，固定泵站的投资会更大。

（2）围堰费用高。固定泵站一般在枯水季节施工，施工前一般采用围堰施工措施，往往需要较高的围堰费用。

（3）周期长。固定泵站的土建施工要等到枯水季节才能施工，而且需要较深的基坑开挖、高难度建筑泵房，所以建设周期较长。

（4）取水水质差。固定泵站只能取下层水，由于下层水沉淀物比较多，污染程度较高，泥沙含量高，造成了固定泵站所取水质较差。

（5）使用受限制。固定泵站受水位变化的影响很大，削弱了其取水能力。

2 取水泵船技术概要

2.1 泵船的构造

取水泵船主要由水泵、浮船、联络管（用以连接水泵出水管和岸上输水管）、岸上输水管、阀门、供配电设备、起吊设备和系留设备等组成，另外还有照明、通讯设备、船体防护设备及水位报警设备等。水泵安装在浮船上，浮船随着水位的变化自动升降，通过调整联络管和岸上输水管路的相对连接，来适应地理条件及水位落差变化等因素的影响。

2.1.1 联络管的连接形式

2.1.1.1 球形接头钢联络管

钢联络管的两端各有1个球形活动接头，一端与水泵的出水管连接，一端与输水岔管连接。连接的方式一般为阶梯式，当水源水位升降较小，泵船随之升降，联络管或球形活动接头允许有较小的弯曲和转动；当水源水位升降较大时，应移动船位和更换联络管与岔管的接头（更换时应停止抽水）。这种连接形式一般适用于站址岸坡较缓，水源水位涨落速度较慢的场地。

2.1.1.2 摇臂式钢联络管

这种连接方式适用于站址岸坡较陡，水源水位升降变化较快或水源水流流速较大的场合。在岸坡高于正常水位处设置支墩，用来支承固定输水管和联络钢管的活动套筒接头。联络钢管的另一端和出水管连接处也设置一套活动套筒接头 （固定在泵船上），组成一套可以三向活动的摇臂联络管。在水位升降时，自动转动调整联络钢管的斜度，以配合船体的升降，并且不必中断抽水，管理方便。船体还可以水平转动，洪水期可靠岸停泊，便于锚固，但套筒在工作时摩擦力大，容易漏水。

2.1.1.3 橡胶接头钢联络管

将钢联络管两端用带法兰盘的橡胶软管连接，固定在钢结构的引桥上，而钢引桥两端，一端是用岸边高出洪水的支墩或框架上的悬挂结构进行连接，另一端位于泵船侧面的球形支座上，并在球形支座上装上能受拉、受压的两套弹簧以缓冲泵船受风浪影响造成离岸或靠岸移动。这种形式适用于取水量较大、河水流速较急、河岸较陡的情况，且不需更换接头，即可适应泵船的移动和升降。由于岸上接头在最高水位以上，引桥兼作交通桥，故操作管理方便。但引桥用钢材较多是其缺点。

2.1.2 浮船的平面布置

浮船的平面布置主要包括设备间和船首、船尾等部分，设备间一般可分为上承式和下承式两种：

上承式指将水泵机组安装在船甲板上面，如图1。这种布置便于安装和操作，进、出水管可铺设在甲板上。但这种布置基础高，重心也高，稳定性差，振动大。

下承式指将水泵机组安装在船舱底骨架上，如图2，所以重心低，稳定性好，振动小。但管理、操作和通风条件较差，同时，因吸水管穿过船舷，故仅用于钢结构船体。

图1 上承式设备布置图

图2 下承式设备布置图

船的首尾甲板上，应根据泵船的锚固和移位方式及操作要求，布置绞盘、系缆桩、导缆钳等设施。

2.2 泵船位置选定

选择泵船取水位置时，应注意以下几点：

（1）河面较宽，水流平稳，有足够的水深，洪水期不会漫坡，枯水期水深不小于1.0m。

（2）河岸稳定，岸坡坡度在 1∶1.5～1∶4 之间。

（3）在通航及放筏的河道中，泵船与主航道保持一定距离，防止撞击泵船。

（4）应避开大回流区，以免大量漂浮物聚集在进水口，影响进水。

（5）附近有可作为检修场地的平坦河岸。

2.3 泵船船体材料

泵船船体材料有木材、钢材和钢丝网水泥等，其特点分别如下所述：

（1）木船。建造初期投资少、施工快，各地均可建造。但强度低、易腐烂、防火效果差、使用期短、养护费用高、耗用木材多。

（2）钢船。没有木船的缺点，且强度高、使用年限长，维修养护好的钢船可以使用几十年。但建造费用较贵，耗用钢材较多。

（3）钢丝网水泥船。强度高耐久性好、节省钢材和木材、造船施工技术不复杂、维修费用少、重心低、稳定性好、使用年限长。

3 取水泵船特点

（1）投资省。取水泵船不需要投资建设复杂的水工建筑物及围堰，因而相对投资少，且水位落差越大，浮船泵站节约的投资就越多。

（2）周期短。制造周期比较短，不需要等到枯水位才进行施工，一般浮船泵站的建设周期为100d。

（3）管理方便。采用自动控制系统，操作简单、安装方便，无水下操作部件，检修方便。

（4）取水水质相对较好。取水泵船一般取水面以下1.5～2.0m的水，并能随着水位变化而升降，因而所取水质较好。

（5）机动灵活。泵船较容易改变取水位置，可随着主流位置的迁移，不断改变取水位置；也可随着水位的变化自动升降。

4 应用前景

取水泵船虽然有突出的优点，但其缺点也同样鲜明，当在汛期水位变幅较大、较快时，一旦来不及调整联络管与岸上出水管路的相对位置，极易引发安全事故；汛期浪大流急，浮船稳定性不好；在高水位时，无法找到固定船体的地方。

另外，由于每个泵站的取水条件不同，泵站参数差别较大，其流动性有限。因而现有的浮船泵站技术导致取水泵船仍无法取代固定式泵站。但取水泵船可作为固定式泵站的一种补充、应急抗旱措施，提高灌溉和供水保证率，仍值得大力推广。

5 结语

取水泵船具有较大的灵活性和适应性，没有构造复杂的水下建筑结构，所以施工周期短、收效快、投资少，使其在供水工程、农田灌溉工程、大型企业供水工程、特大型工程的供水中有着很好的应用与推广优势。

［1］武汉水利电力学院.水泵及水泵站［M］.北京：水利出版社，1981.

［2］沈日迈.江都排灌站［M］.北京：水利水电出版社，1985.

［3］刘竹溪.水泵及水泵站［M］.北京：水利电力出版社，1986.

［4］华东水利学院.抽水站［M］.上海：上海科学技术出版社，1986.

［5］皮积瑞，解广润.机电排灌设计手册［K］.北京：水利电力出版社，1992.