浮船式取水在应急工程中的应用

吴晓敏

摘要：根据《室外给水设计规范》GB50013-2018规定，当水源水位变幅大，水位涨落速度小于2.0m/h,且水流不急、要求施工周期短和建造固定式取水构筑物困难时，可以采用浮船式取水方案，即在河道上设置浮船，船上架设水泵，水泵通过软管与岸上敷设输水管道进行连接，达到应急快速取水的目的。浮船一般为非标准载体设备，可根据不同工况要求设计制造，具有无复杂水下工程和少量土石方工程建设，施工简单，工期较短，基建费用少，管理围护方便等优点，广泛应用于农田灌溉，工业取水、大小范围的民用生活供水等领域，本次笔者参与建造项目作为民用应急取水工程，望对行业建设具有借鉴意义。

关键词：浮船；取水；应急

1.背景

2022年7月以来，长江流域遭遇1961年以来最严重的气象干旱，出现罕见的“主汛期反枯”，大通流量远低于多年平均值。受长江流域降水偏少、大通流量偏枯及台风气象等因素综合影响，长江口出现罕见的夏季咸潮。同年10月为保障全市原水供应，原水公司实施了一系列河道应急取水工程。目的短期内在水质相对较好的内河道上设置取水设备。

2.应急工程概况

本次取水河道选定为靠近输水泵站的河道，河道宽度约为70m，最高通航水位3.0m,最低通航水位2.0m,河道设计底高程-1.5m,设计常水位2.5m,从水量、输送距离等综合因数考虑作为本次应急取水的取水点较为合适。

本工程应急取水规模约为30~40万m3/d,应急取水接至相邻泵站内前池。取水形式采用浮船式取水，船上设置8台潜水泵，单泵设置DN600出水管，至岸边后合并为一根DN1600管接至临近泵站前池。

3.浮船情况

船体出厂前考虑运输便利性共分为四个模块，尺寸分别为18.2*3*1.5和16*3*1.5两种规格。到达现场后采用两两组合方式，中间采用定型钢模块，采用与船体焊接形式，将两个独立船体连接起来，拼装成尺寸为长34.2米，宽度为8.2米，高度为1.5米的浮船。

4.浮船施工流程

浮船模块运输至现场→浮船模块吊装至水上→浮船模块水上组合拼装→浮船上设备（水泵）固定→检修行车设备安装→栈桥、输水管拼装→上下游锚链安装→照明、消防、舾装系统安装。

5.浮船模块运输

选择运输方式时，应根据工程建设地点合理选择。一般采用水运或陆路运输两种方式，采用陆路运输方式时，应考虑运输路线是否满足要求。一般模块较长，如运输路线有较小转弯半径，或运输路线有特殊要求，应采用其他运输方式。本工程施工采用陆路运输方式。

（图一：船体运输）

6.浮船模块拼装

模块运输现场后，采用吊装方式进行卸车。选择吊车时应提前规划现场吊车停放位置，运输车辆停放位置，同时根据起吊模块重量及吊装距离合理选择吊车起重规格型号。

（图二：船体吊运）

模块水上拼装：模块吊至水面后，用绳索通过辅助耳板将相邻两只浮船模块固定靠在一起，用配套的浮船连接机构（斜楔式螺杆）将浮船模块连接固定在一起，拧紧机构上的螺母并点焊固定，防止浮船模块振动松脱。

（图三：模块拼装示意图）

斜楔式螺杆安装：两船体临时对接好后，将拉杆从安装孔由上而下穿入，待拉杆下扣件超过船体安装孔内上的下扣件后，将拉杆旋转90度，在将拉杆往上拉，一次盖上拉杆上扣件、垫圈、弹簧垫，在锁紧螺母。

（图四：斜楔式螺杆安装示意图）         （图五：斜楔式螺杆安装示意图）

（图六：斜楔式螺杆）            （图七：斜楔式螺杆连接图）

船体水上拼装：重复上述步骤依次将浮船模块两两连接在一起形成两条独立船体，在用定型钢框临时将两条船体固定，后采用定型钢架放置在两条船体之间并与船体进行焊接，使其成为整体的浮船平台。临时定型钢框架一般设置3道，两边及中间均设置一道，以保证两浮船中间空隙尺寸相同。

（图八：定型钢架临时固定船体）

7.船上水泵安装

水泵及附属管道运输至现场后，在岸上进行拼装完成，放置在定型模块钢架内。钢架内设置导轨，导轨应与整个钢框架的水平面保证垂直。将预先拼装完成的水泵下部滚轮对准钢架内导轨使水泵下部滚轮顺着导轨下滑。拼装完成后采用吊车将拼装好的水泵模块吊至船体上预先设定的位置。应注意水泵安装时，采用两边对称方式进行安装，以保证船体整体平衡。水泵模块安装就位后，将水面以上模块与船体接触部位焊接牢固，并将焊接初进行油漆防腐。

8.输水软管安装

输水软管即连接船体水泵与岸上管道之间的漂浮在水面的管道。输水软管应预先在岸上进行拼装完成，整体采用吊车将其吊入水面，吊点应按照厂家预先设定位置采用两点起吊的形式，整体起吊过程应放慢，防止管道在空中弯折。

输水软管连接时，应先连接与岸边固定管道端头，后连接与浮船侧水泵上出水管道。连接浮船侧管道前应向两浮船船舱内注入压舱水，以保证船体整体平衡，注入压舱水时应注意不与输水软管连接侧船舱内应多注入压舱水，使水泵出水口未予软管连接前应略微倾斜向上，保证与软管连接后此连接端面垂直于水平面。输水软管连接应采用船体两端对称的连接方式，同时根据连接软管的数量增多，应不停的向船舱内注水调节水泵出水处的连接端面始终与水平面保持垂直。

（图九：软管安装）

9.浮船固定

浮船固定方式有锚桩及抛锚方式，本工程由于工程建设地点周边环境限制，无法实行锚桩固定方式，固采用抛锚方式进行固定。即浮船外侧前后各抛设一根500KG领水锚，浮船内侧前后各抛射一根500K内八字锚（如下图），确保浮船在水流冲击下稳固。

（图十：船锚固定示意图）

本船锚泊及系泊设备按中国船级社《钢质内河船舶建造规范》（2016）以及中国船级社《钢质内河船舶建造规范》2016第一次变更通告有关要求计算与配备。

船舶主尺度：                      

          总  长            Low =34 m；

     满载设计水线长    LsA = 34 m；

型宽              B  = 8m；           

型深              D  = 1.50 m；

吃水              dB = 0.80 m；

计算：

舾装数：按3.4.2.1要求：  

N = K1(2d＋B)Ls＋K2(bH＋0.1S)

式中：   K1 = 0.131；     K2 = 2.91；      H =0.7m； 

S = FLs＋                    b = 8 m；

其中：F =0.7 m；  

         ls = 34 m           

则：NB =66

      按3.4.6.2要求：

1、当浮船首部采用锚、锚链系固时，每个锚的质量应分别不小于按下式计算所得之值。

         

   其中：K1 =0.16；    K2 =8.2

2、尾部所设锚的质量应不小于按下式计算所得之值的大者。

3、按3.4.6.5要求：每个锚的锚链破断力F0应不小于按下式计算所得之值：

            F0=0.39G0    KN

        式中：G0-每只锚的实际质量,kg

F0=0.39×500=195 KN

首锚设霍尔锚2只，每只重量为500Kg，有档锚链AM2级Φ20.5mm；

尾锚设霍尔锚2只，每只重量为500Kg，有档锚链AM2级Φ20.5mm。

10.总结

从当今全球气候的变化趋势看，长江口水源水库取水口遭遇极端咸潮的风险有所增大，一旦发生严重咸潮等情况，采用浮船式取水方式在应急工程中有显著优势，因其建设工期短，机动性强，可具备快速响应、恢复河道取水的能力，保证原水供应能力，有效缓解了原水供水压力。

风险解除后，可将设备进行移位另作他用以恢复原有河道条件，不对原有河道产生任何影响。或对条件较好的部分设施保留功能且便于实施机泵设备的防潮运行，同时一旦发生应急情况能够快速就位启用。

浮船工厂标准化制造，现场拼装；施工不需要围堰导流方便，安装方便，施工周期短，不受水库枯水期及汛期因素影响；施工期及运行期占地少，不破坏原有环境风貌，对周边生态环境干扰小。同时浮船式取水工程用材较少，永久占地少，投资节省；没有复杂的水下工程，施工简便，节约工期和成本。

参考文献：

郝路.浮船式取水泵站在实际工程中的应用[J].中国农村水利水电2016

袁帅,李海涛,向志波.浮船式泵站在徐家河水库引水工程中的应用[J]地下水1004-1184（2021）02-0199-04

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