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黃浦江是上海市供水的主要水源,。由于歷史原因,,上海自來水的水源取水口與下水道排水口的位置犬牙交叉,城市水廠中約占70%能力的取水口設(shè)在黃浦江下游,28%能力的取水口設(shè)在中游,,只有1%的閔行水廠設(shè)在上游。歷年來生活污水和工業(yè)廢水大量排入黃浦江,,使黃浦江的水質(zhì)嚴(yán)重惡化,。
1980年6~10月,上海市土木工程學(xué)會(huì)受市政府的委托,組織市內(nèi)24個(gè)有關(guān)單位的科技人員,,專門討論上海市自來水的用水發(fā)展規(guī)劃和水質(zhì)的改善途徑,。認(rèn)為利用現(xiàn)有給水設(shè)備,另覓新水源,,是最切實(shí)可行的方案,。對(duì)新水源的選擇,比較了長江取水,、淀山湖取水,、黃浦江上游取水3個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。經(jīng)過專家反復(fù)論證,,認(rèn)為利用現(xiàn)有給水系統(tǒng),,將取水口移至黃浦江上游作為新水源,在經(jīng)濟(jì)上是合理的,,技術(shù)上是可行的,。1984年,上海市人民政府批復(fù)同意《黃浦江上游引水工程設(shè)計(jì)任務(wù)書》,。
黃浦江上游引水工程的總規(guī)模為500萬立方米/日(1994年二期工程興建時(shí)改為540萬立方米/日),,為節(jié)約近期投資,工程分兩期建設(shè),,均由上海市政院設(shè)計(jì),。一期工程從臨江取水,設(shè)計(jì)規(guī)模為每日290~310萬立方米,,1987年7月1日建成通水,。中共上海市委書記芮杏文、市長江澤民參加通水典禮,。二期工程于1994年起興建,,從松浦大橋附近取水。一期工程獲1988年上海市優(yōu)秀設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng),、1989年國家優(yōu)秀設(shè)計(jì)銀質(zhì)獎(jiǎng),。
黃浦江上游引水工程為上海市的重點(diǎn)工程,也是當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大的城市供水工程,。為了確保這項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)做到優(yōu)質(zhì)快速,,中共上海市政院黨委決定由院長徐彬士到現(xiàn)場,擔(dān)任現(xiàn)場工作組組長,,設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人陳寶書,、范民權(quán)常駐現(xiàn)場及時(shí)解決各種技術(shù)上的難題,直到竣工通水,。
一,、取水構(gòu)筑物
經(jīng)上海市人民政府批準(zhǔn),,黃浦江上游引水工程最終取水點(diǎn)設(shè)在黃浦江松浦大橋附近,在女兒涇與得勝港之間,,該處河段屬凹岸起點(diǎn),,水深流大,與航道的矛盾較小,。一期工程的取水口設(shè)在臨江,。在二期工程建成后,這里作為備用水源,。取水頭部為矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),,寬8.5米,長31.5米,,高10米,,前部設(shè)固定格柵,以1根直徑3500毫米的鋼板管與岸邊調(diào)節(jié)池相連,,相距約150米,。取水頭部有引橋與江岸連接。二期工程的取水頭部為4座高8米,,直徑8米的鋼筋混凝土筒形結(jié)構(gòu),,由頂部及四周進(jìn)水,筒體外裝有格柵,,以攔截漂浮雜物,,并在四周設(shè)置鋼筋混凝土樁圍護(hù)。以4根直徑3000毫米的鋼進(jìn)水管與岸邊泵房接通,,相距為125米,。
二、輸水管道
輸水管道的投資約占工程總投資的70%,。對(duì)管道的材質(zhì),、斷面、走向布置和埋設(shè)高程等,,設(shè)計(jì)中都進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,。
輸水總管道的材質(zhì)比較了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、現(xiàn)澆鋼筋混凝土低壓輸水渠,、鋼管3種,,比較結(jié)果,以現(xiàn)澆鋼筋混凝土低壓輸水渠道最為經(jīng)濟(jì)合理,。根據(jù)輸水量大小分為3種斷面,即:四孔,,每孔3.6米×3.0米,;三孔,,每孔2.8米×2.5米;三孔,,每孔3.0米×2.5米,。輸水至各水廠的支管都采用鋼管。
一期工程輸水管渠的走向,,經(jīng)方案比較,,選擇了浦東方案。優(yōu)點(diǎn)是避免穿過市中心區(qū),,拆遷少,、投資省、施工方便,。自臨江泵站向東,,經(jīng)三林塘至楊高路與三魯公路連接處,分為兩路,,一路向北至楊思水廠,,另一路折向東北至嚴(yán)橋泵站。自嚴(yán)橋泵站分兩路,,一路向西北,,過黃江至南市水廠;另一路向東,,再折向北,,過黃浦江至楊樹浦水廠。在未過江之前有兩條支管,,一條接居家橋水廠,;另一條接浦東水廠。兩處過江管均為直徑3000毫米鋼管,,采用項(xiàng)管法施工,。南市水廠過江管全長1547米(頂管1120米),楊樹浦水廠過江管全長1212米(項(xiàng)管690米),。
二期工程輸水管的走向,,比較了4個(gè)方案,最后選擇浦西方案,。優(yōu)點(diǎn)是距離短,、施工方便、投資少,。由松浦大橋到共青路,,由此分為兩路,一路向北至長橋水廠及計(jì)劃新建的隴西水廠,;另一路向東北,,過黃浦江至臨江泵站,。過江管為直徑3500毫米的鋼管,全長約700米,。
遠(yuǎn)距離大水量的混凝土輸水管渠,,為滿足壓力和抗?jié)B的要求,設(shè)計(jì)中采取了幾項(xiàng)有效措施:規(guī)定施工中嚴(yán)格控制水泥用量及水灰比,,并摻加18%粉煤灰,;合理布置縱向構(gòu)造鋼筋和沉降伸縮縫的間距,而對(duì)伸縮縫的構(gòu)造和止水帶的物理機(jī)械性能,,從實(shí)際出發(fā)規(guī)定其扯斷力,、伸長率、永久變形,、硬度和老化系數(shù),;實(shí)行管道試水泵驗(yàn),檢查每段管渠的施工質(zhì)量,。上述幾項(xiàng)措施實(shí)行后,,保證了輸水管的工程質(zhì)量,達(dá)到了壓力和抗?jié)B的要求,。
對(duì)于鋼管的防腐蝕,,設(shè)計(jì)中根據(jù)沿線土壤性狀,綜合評(píng)價(jià)屬偏強(qiáng)腐蝕類型,,采用氯磺聚乙烯耐腐涂料作為外防腐絕緣涂層,,再加犧牲陽極法電化學(xué)保護(hù)。過江管的外防腐采用超厚漿型環(huán)氧煤瀝青防腐層,,再加深井陽極(石墨)外加電流電化學(xué)保護(hù),。鋼管的內(nèi)防腐采用水泥砂漿襯里。直管埋地段均采用工場離心噴涂,,過江管則用離心噴涂機(jī)現(xiàn)場噴涂,。涂層的厚度均為16毫米。
輸水管道的管內(nèi)壁粗糙系數(shù)對(duì)長距離輸水的節(jié)約電能關(guān)系頗大,。因此,,設(shè)計(jì)中為了降低粗糙系數(shù),規(guī)定混凝土渠道施工時(shí)采用鋼滑模,,底板進(jìn)行兩次刷漿,,以保證平整和相對(duì)光潔度,鋼管則全部做水泥砂漿內(nèi)涂層,。采取以上措施后,,管道粗糙系數(shù)可降低到0.013以下。
三、大型泵站
整個(gè)工程中有大型泵站3座,,即大橋泵站,、臨江泵站,、嚴(yán)橋泵站,。大橋泵站屬二期工程,臨江及嚴(yán)橋泵站均為一期工程
臨江泵站為引水工程的增壓泵站,,在二期工程未建設(shè)前,,又作為一期工程的取水泵站。二期工程建成后,,取水部分作為備用水源,。臨江泵站由調(diào)節(jié)池、泵房,、調(diào)壓池及其他輔助設(shè)施組成,。調(diào)節(jié)池為有效容量2萬立方米的矩形土堤式結(jié)構(gòu),半挖半填,,最高蓄水位4.7米,,最低蓄水位0.5米,池底標(biāo)高-0.2米,,一期工程建造時(shí)與取水頭部的進(jìn)水管連通,,二期工程建設(shè)時(shí)與浦西來的直徑3500毫米過江管連接。由1條3.5米×3.0米的鋼筋混凝土渠道連通調(diào)節(jié)池與泵房進(jìn)水室,。泵房為大型鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu),,長52米,寬49.4米,,深14.5米,,是當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大的沉井泵房。泵房內(nèi)配置6臺(tái)1800HLWB-12型混流系,,其中1臺(tái)備用,,為了節(jié)約電能,3臺(tái)采用可控硅單級(jí)調(diào)速控制,,總設(shè)計(jì)出水能力為每日310萬立方米,,最大揚(yáng)程18米,水泵啟閉采用虹吸斷流方式,,以節(jié)約電能,。自泵房敷設(shè)6根虹吸出水管,接入調(diào)壓池內(nèi),,調(diào)壓池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),,有效容積約2萬立方米,設(shè)計(jì)最高水位標(biāo)高為14.06米,。
嚴(yán)橋泵站由閘門井,、調(diào)節(jié)池,、泵房、調(diào)壓池及其他輔助設(shè)施組成,。閘門井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),,平面尺寸為20.4米×11.6米,井底標(biāo)高為-0.5米,,分為2室,,分別控制臨江泵站來水,一室接通調(diào)節(jié)池,,另一室接通調(diào)壓池,,2室中均裝有閘門。調(diào)節(jié)池為容量2萬立方米的圓形鋼筋混凝土水池,,直徑68米,,由6條3.0米×2.5米的渠道連通泵房前池、有閘門控制,。泵房為大型鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu),,長48.9米,寬25.0米,,深14.5米,,上部為配電間。泵房內(nèi)配置6臺(tái)1800HLWB-12型混流泵,,其中1臺(tái)備用,,3臺(tái)采用可控硅調(diào)速,總設(shè)計(jì)出水能力為每日250萬立方米,,最大揚(yáng)程為18.0米,。調(diào)壓池為49.0米×36.6米的矩形鋼筋混凝土水池,設(shè)計(jì)最高水位標(biāo)高為14.6米,,有旁通渠道與閘門并連通,。
兩座泵站的電氣設(shè)計(jì)中,采用“SBZ”(同步電動(dòng)機(jī)失步保護(hù)及帶載自動(dòng)再整步)新技術(shù),,屬國內(nèi)首創(chuàng),。
整個(gè)取水引水系統(tǒng)的檢測監(jiān)控,設(shè)計(jì)中根據(jù)建設(shè)單位要求,,由上海自來水公司中心調(diào)度室統(tǒng)一調(diào)度,,指令各泵站運(yùn)行或停止,并通過遙測,、遙信傳輸各泵站的運(yùn)行參數(shù),,包括液位、流量、壓力,、流速,、水溫、電氣參數(shù)及開關(guān)信號(hào)等,。在臨江泵站設(shè)立水質(zhì)監(jiān)測站1座,,連續(xù)測定氨氮、溶解氧,、氯離子,、氧化還原電位,、濁度,、電導(dǎo)、酸堿度,、硝酸根,、氰化物等數(shù)據(jù)。沿線泵站中都采用計(jì)算機(jī)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集,、處理,、記錄、監(jiān)視,、打印報(bào)表及遠(yuǎn)傳任務(wù),。整個(gè)取水引水工程的自控系統(tǒng)采用無線通道,包括通話和傳輸兩個(gè)信道,,都是雙機(jī)備份,。
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