华阴水质自动监测站建设工程技术施工设计报告.doc

华阴水质自动监测站建设工程华阴水质自动监测站建设工程 技施设计报告技施设计报告 河南黄河水文勘测设计院河南黄河水文勘测设计院 二二一一年六月一一年六月 审审 定：定： 张遂业 王海明 审审 核：核： 郑宝旺 樊东方 项项 目目 负负 责：责： 牛海静 陈 妍 谢 晨 项项 目目 设设 计：计： 左 超 黄 亮 卿 松 报报 告告 编编 写：写： 陈 妍 牛海静 刘玉龙 主要完成人：主要完成人： 牛海静 陈 妍 宋任杰 刘玉龙 李峰旭 王阳阳 左 超 董金荣 曹春燕 王 润 张银行 涂 莹 王 田 曹智慧 宋延芝 张子晨 陈 勇 张松林 韩 峰 目目 录录 1 综合说明综合说明.1 1.1 项目由来.1 1.2 概况.1 1.3 建设任务与规模.3 1.4 设施设备设计.3 1.5 施工组织设计.4 1.6 工程管理.4 1.7 设计预算.5 1.8 建设内容及投资变化情况.5 1.9 效益评价.6 2 概况概况.7 2.1 流域概况.7 2.2 气象.7 2.3 水文水资源.7 2.4 地质.8 2.5 附图、附表.8 3 建设任务及规模建设任务及规模.9 3.1 水资源质量现状及存在问题.9 3.2 建设规模.9 4 设施设备设计设施设备设计.13 4.1 系统总体设计.13 4.2 站房设计.14 4.3 配套设施.24 4.4 采水单元设计.25 4.5 水处理单元设计.30 4.6 监测分析单元设计.34 4.7 控制单元设计.41 4.8 通讯传输单元设计.46 4.9 视频监视系统设计.50 4.10 附属设备.53 5 施工组织设计施工组织设计.54 5.1 施工条件.54 5.2 施工布置与进度.54 5.3 施工交通运输.54 5.4 施工准备.55 5.5 施工占地.55 6 工程管理工程管理.56 6.1 建设管理机构.56 6.2 建设管理内容及任务.56 6.3 建设管理原则及依据.57 6.4 规范化制度建设.57 6.5 项目运行管理.57 6.6 环境影响评价.57 7 设计预算设计预算.61 7.1 编制原则和依据.61 7.2 基础价格及取费标准.62 7.3 投资预算.64 7.4 资金筹措.64 8 效益评价效益评价.65 8.1 社会效益.65 8.2 经济效益.65 1 1 综综合合说说明明 1.1 项目由来项目由来 黄河是我国西北、华北地区的重要水源。随着社会经济的快速发展和 人类活动的加剧，水自净能力削弱，水资源质量不容乐观，水污染事件也 不断增多，水资源保护工作亟待加强。为了更好的履行流域机构水资源保 护职能，加强黄河流域省界河段水质管理，以及处理突发性水污染事故的 需要，根据黄委“关于黄河省界及重点控制断面水资源质量自动监测站建 设初步设计的批复” （黄规计201066 号） 。河南黄河水文勘测设计院受黄 河流域水资源保护局委托对华阴水质自动监测站建设工程进行技施设计。 设计单位依照初步设计报告的框架内容及批复，在广泛征求使用单位 意见、市场调查、分析计算、技术咨询的基础上编制了本技施设计报告。 1.2 概况概况 1.2.1 测站位置及作用测站位置及作用 华阴水质自动监测站断面位于华阴水位站测验河段，地理坐标为东经 11010，北纬 3440。该水位站位于陕西省华阴市，距华阴市 25km，距 渭南市 70km，渭淤 2 下游 1090m。该站是黄河重要支流渭河的把口站， 对防汛和研究黄河顶托倒灌提供水位资料。该站建站于 1960 年 7 月，历 史最高水位 333.90m，发生在 1992 年 8 月。站院位于渭河右岸坝堤背河侧， 黄河涨水倒灌，断面产生回流，影响断面正常水位。经上级批准，2008 年 6 月 1 日基本水尺断面下迁 475m 至右岸军渡处观测，改站号为华阴 （四）站。华阴水质自动监测站是甘、陕入黄省界断面，自动监测渭河水 2 质污染状况。主要监测参数有水温、pH、溶解氧、电导率、浊度、氨氮、 COD。测站位置见图 1-1。 图图 1-1 华阴站位置示意图华阴站位置示意图 1.2.2 测验河段及断面情况测验河段及断面情况 该站测验河段基本顺直，沙质河床，水较混浊，含大量泥沙，断面冲 淤变化比较大。基本断面上游 775m 处有新建石坝，下游 75m 处有部队修 建的浮桥一座，高水时开始漫滩，滩地为耕地。上游 2480m 处为弯道，下 游 5020m 处为北洛河河口，基下约 16.86km 汇入黄河。华阴站测验河段平 面见图 1-2。 3 图图 1-2 华阴站测验河段平面图华阴站测验河段平面图 1.3 建设任务与规模建设任务与规模 本次工程建设任务是新建站房 48.42m2、砖砌围墙 60m、大门 1 处、 进站道路 300m、给水管道 60m、排水管道 190m、水井 1 处、护岸及台阶 路 1 处、380V 电线路 0.85km、防雷接地 1 项、固定浮船桩 2 根、埋设管 道 1 处；购置配电柜 1 个、柴油发电机 1 组、无塔供水装置 1 套、恒压变 频供水控制柜 1 个、稳压容器 1 个、远程压力表 1 个、自动站数据和高清 视频传输的计算机网络接入工程 1 项、灭火器 3 个、报警器 1 套、自动站 标牌 1 个、操作规程 1 套等。 1.4 设施设备设计设施设备设计 该水质自动监测站建设工程设计主要以“黄规计201066 号”为依据， 按照水文基础设施建设和技术装备标准 （SL276-2002） 、 地表水环境 4 质量标准 （GB3838-2002） 、 生活饮用水卫生标准 （GB5749-2006） 、 水环境监测规范 （SL 219-1998 ） 、 水污染物排放总量监测技术规范 （HJ/T92-2002） 、 水质采样方案设计技术规定 （GB/T12997-1991） 、 水 质采样样品的保存和管理技术规定 （GB/T 12999-1991） 、 建筑结构荷载 规范 （GB5009-2001） 、 建筑抗震设计规范 （GB50011-2001） 、 混凝土 结构设计规范 （GB50010-2002）及有关技术规定要求进行设计。主要设 计内容包括站房、采水单元、水处理单元、监测分析单元、控制单元、通 讯单元、视频监控系统、供电设备、上水设备、防雷接地及附属设备构成。 1.5 施工组织设计施工组织设计 华阴水质自动监测站位于陕西省渭南市华阴下庙乡苟家堡，对外交通 便利，施工用电、用水均能满足施工要求。工程材料、半成品、构件等可 以从当地采购，货源充足。施工总体布置应围绕站房及采水单元设施工程 进行，合理布置料场、仓库、加工厂、搅拌站及生活区等，少占地，并方 便施工。 工程计划总工期 5 个月。 1.6 工程管理工程管理 该项目的建设主管单位为黄河流域水资源保护局，负责整个项目的建 设管理与指导，组织有关单位成立项目领导小组，领导小组负责制订建设 实施方案，组织仪器设备的选型、安装、调试、验收等。建设管理单位为 黄委三门峡库区水文水资源局，负责本辖区自动站土建工程的施工方案、 5 组织方式、进度安排、工程验收等。 1.7 设计设计预算预算 1.7.1 编制原则编制原则 本预算是在贯彻执行国家及水利部现行有关工程概（预）算文件、政 策的前提下，本着实事求是、科学有据的原则进行编制。 1.7.2 编制依据编制依据 依据现行水利工程概预算定额和相关行业或地方概预算定额、设计图、 陕西省建设工程材料基准价格信息等。 1.7.3 费用构成费用构成 建安工程费 50.27 万元 仪器设备 119.11 万元 投资概算（不含建设工程其它费及预备费） 169.38 万元 1.7.4 资金筹措资金筹措 工程建设资金全部由中央投资。 1.8 建设内容及投资变化情况建设内容及投资变化情况 本次技施设计过程中，结合各单项工程情况以及初步设计中未考虑到 的建设内容，对设计内容及投资进行了调整，主要变化情况见表 1-1。 6 表表 1-1 建设内容变化情况建设内容变化情况 建设内容建设内容投资（万元）投资（万元）增减增减备注备注 项目项目 名称名称技施技施初设初设技施技施初设初设 （万元）（万元） 华阴 水质 自动 站建 设 排水管道 60m 改 为 190m。 增加护岸及台阶路 1 处，比测设备 1 套（COD 测定仪 （高锰酸盐指数） 1 台、氨氮测定仪 1 台)、光纤租用及 铺设 1 处。 站房 60.5m2，供电线路 850m，水井 40m，供水管 道 60m，大门 1 处、围墙 60m，道路 300m，排水管 道 60m，10KVA 自备电源 1 台、配电柜 1 台、无塔供 水装置 1 套、空调 2 台、 专用采水浮船 1 艘，采水 单元设备 1 套，水处理设 备 1 套、五参数水质分析 仪 1 台、氨氮分析仪 1 台、 COD 分析仪 1 台、自动采 样器 1 台、控制单元 1 套、 通讯传输单元 1 套。 169.38195-25.62 投资不含 建设工程 其它费及 预备费 1.9 效益评价效益评价 本项目的建设将实现该河段水质的实时监控，有利于实施河段纳污总 量控制，提高限排总量控制的科学性和准确性；有利于及时预警预报水污 染，有效地减轻水污染带来的危害和经济损失，保障沿河供水安全，维护 社会稳定。 7 2 概概况况 2.1 流域概况流域概况 渭河是黄河的第一大支流，发源于甘肃省渭源县西北鸟鼠山，东南流 至清水县，入陕西省境，横贯渭河平原，东流至潼关入黄河，全长 818km，流域面积 13.43 万 km2。 渭河流域地貌复杂，山地包括横贯陕甘的秦岭山脉北坡及六盘山、陇 山，断陷盆地包括关中冲积平原及黄土台原，黄土高原包括陇东、宁南、 陕北的高原沟壑及丘陵沟壑区。渭河流域范围内大部分为深厚的黄土覆盖， 质地疏松，且多孔隙，垂直节理发育，富含碳酸钙，易被水蚀。 2.2 气象气象 测区主要受大陆性季风气候影响，属干旱半干旱地区，多年平均降水 量为 520.3mm。气候特点为春季少雨，降雨主要集中在夏秋季（69 月） ， 约占多年平均降雨量的 70%左右；冬季干旱少雨，降雨量仅占年均值的 2%左 右。 多年平均气温 10，最低气温18，最高气温 42.5。雷暴日数 60 天。 2.3 水文水文水资源水资源 洪水主要来源于渭河咸阳以上、泾河和咸华区间支流。一般洪水多发 生于每年的 710 月份，水沙量分别占年总量的 60.889.0，水、沙 异源，泾河来水占 18.2而沙量占 63.3，洪水涨落急剧。渭河咸阳以上 8 及咸华区间来水分别占 61.8和 20，沙量仅占 36.7。本站河床冲淤变 化较大，80以上的洪水为涨冲落淤型，水位流量关系复杂多变。 2.4 地质地质 工程所在区域地质表层为杂填堆积层，堆积厚度约在 2.503.20m 之 间，以下为粉质粘土层，厚度在 13.214.1m 之间。华阴自动站监测断面 左右岸均为淤积沙土层，据资料分析，淤积层厚度为 30m。 2.5 附图、附表附图、附表 华阴站实测水文特征值见表 2-1，大断面见图 2-1。 图图 2-1 华阴站大断面图华阴站大断面图 表表 2-1 华阴水位站实测水文特征值表华阴水位站实测水文特征值表 项项 目目出出 现现 日日 期期相应水位（流量）相应水位（流量） 实测最高水位 333.30m1967.09.112110m3/s 实测最大流量 4800m3/s1981.09.09332.86m 建站以来最大流量 4800m3/s1981.09.09332.86m 实测最大流速 4.38m/s1983.09.283990m3/s 实测最大水深 9.2m1977.07.084000m3/s 实测最大含沙量 905kg/m31967.08.31 9 3 建建设设任任务务及及规规模模 3.1 水资源质量现状及存在问题水资源质量现状及存在问题 渭河是黄河的第一大支流，流经甘肃、宁夏、陕西省 26 个县（市） ， 在潼关县港口镇流入黄河，多年平均入黄径流量 72.6 亿 m3。仅陕西段就 有 40 多个排污口。近年来，区域工业、生活废污水排放量大大增加，水 污染日趋严重，不但制约了区内经济的发展，同时直接影响着黄河的水质， 对黄河下游特别是潼关河段用水构成极大的威胁。渭河自甘肃流入陕西时 水质为类，天然径流基本被宝鸡峡抽水站全部引完，入黄的水质几乎全 是两岸的工业废水和生活污水。为了及时发现水污染，快速处理污染事故， 减轻污染对下游水质的影响，需要加强该河段水质在线、实时、连续监测。 现渭河甘、陕入黄省界断面（渭河吊桥断面）非自动监测站，并且该 断面不具备测流条件（流量资料一直借用华阴水位站实测数据） ，又处在 陕西、河南、山西三省交界处，对自动站日后的安全运行极为不利。根据 20032007 年华阴、吊桥水质污染特征值资料，华阴断面除 2003 年外， 其余年份 COD 和氨氮的特征值均大于吊桥断面；而且，渭河水质污染主 要来自陕西西安和渭南两地的工业污水和生活污水排污，华阴断面完全能 够反映渭河水质污染状况，基本控制了渭河入黄污染。因此，拟将吊桥断 面移至华阴断面，并新建自动监测设施设备。 3.2 建设规模建设规模 根据水文基础设施建设及技术装备标准 （SL276-2002）的规定， 10 并结合该工程所在地区的水资源质量现状，建设任务是主要设计内容包括 站房、采水单元、水处理单元、监测分析单元、控制单元、通讯单元、视 频监控系统、供电设备、上水设备、防雷接地及附属设备等设施，并配置 相关仪器设备。工程规模详见表 3-1。 表表 3-1 华阴水质自动监测站建设工程规模表华阴水质自动监测站建设工程规模表： 序号序号项目名称项目名称单位单位数量数量备注备注 第一部分第一部分 建筑工程建筑工程 一一基础设施建设基础设施建设 1站房m248.42 2砖砌围墙m60 3大门处1 4进站道路m300 5给水管道购置、保温、铺设等m60 6排水管道购置、保温、铺设等m190 7水井处1 8护岸及台阶路处1 9380V 供电线路km0.85 10防雷接地项1 二二采样浮船采样浮船 1固定浮船桩根2 2埋设管道处1 第二部分第二部分 仪器设备仪器设备 一一采水单元采水单元 1采样浮船艘1 2潜水泵台2 3磐石管路（上水、排水等安装和集成）套1 4室内配水管路套1 5水泵与管路防冻、加热装置套1 6管路除藻设施套1 7压力或流量传感器套1 8铺设镀锌管道m204.3 二二水处理单元水处理单元 1斜管式沉淀装置个1 2沉沙桶个1 3室内管路套1 4过滤器只1 11 序号序号项目名称项目名称单位单位数量数量备注备注 5空压机台1 6药物除藻装置套1 7旁路测量装置套1 8潜水泵台2 9储水箱只1 10阀门套1 11增压泵台1 12仪表屏架套1 三三控制单元控制单元 1中心控制柜只1 2PLC 控制模块套1 3直流电源模块台1 4平板式工控电脑台1 5中间继电器个10 6空调台2 7UPS 不间断电源 6kVA台1 8现场监控操作软件套1 四四通信单元通信单元 1光纤设备套1 2GSM/GPRS 模块套1 3数据处理与传输软件套1 五五监测分析仪器监测分析仪器 1COD 分析仪套1 2氨氮分析仪套1 3五参数分析仪套1 4自动采样器台1 六六视频监控系统视频监控系统 1室外云台攝像机台1 2室内监控摄像机台1 3录像刻录机台1 4解码器台1 5监视器台1 6视频监控软件套1 七七供电设备供电设备 1配电柜台(块)1 2自启动自切换柴油发电机组(10kW)组1 八八上水设备及安装上水设备及安装 1恒压变频供水控制柜台1 12 序号序号项目名称项目名称单位单位数量数量备注备注 2稳压容器 50kg台1 3远程压力表块1 4潜水泵台1 九九防雷接地防雷接地 1防雷接地套1 十十附属设备附属设备 1试验台个1 2试验椅个2 3试验柜个1 4试验设备套1 5COD 测定仪台1 6氨氮测定仪台1 7电话机套1 8展板制作个1 9操作规程制作套1 10看护房必备设施套1 11光缆租用费条17.5 万/年 12标牌（铜牌）个1 13灭火器个3 13 4 设设施施设设备备设设计计 4.1 系统总体设计系统总体设计 依据渭河自身特点和近年来水质状况，设计适合华阴水环境特点，满 足省界河段水质管理的要求，具有技术先进、稳定可靠、测量准确、方便 实用的水质在线自动监测系统。实现具有代表性水样的在线监测及数据、 现场情况的传输和上报。 根据华阴水质自动监测站监测参数及监测河段情况，经综合分析，其 系统总体框架如图 4-1。 图图 4-1 系统总体框架图系统总体框架图 华阴水质自动监测站在线自动监测系统是把多个水质参数的自动监测 仪器组合起来，从采样、分析到记录、数据统计及远距离数据传输组成的 系统。整个系统由站房、配套设施（供水、供电、大门围墙、道路、室外 排水） 、采水单元、水处理单元、监测分析单元、控制单元（控制部分） 、 数据处理与传输单元、视频监控系统组成。以上各单元相互协同工作，由 三门三门 局分局分 中中 心心 14 分中心、中心站控制系统运行。 4.2 站房站房设计设计 4.2.1 建筑设计建筑设计 4.2.1.1 建设原则建设原则 （1）坚持“满足生产需要、适度控制规模、兼顾整体规划、讲求投 资效果”的建设原则，对本项目进行建设。 （2）项目的建设需符合建设单位、使用单位及建筑行业的相关技术 要求、标准和规范，并需符合国家与地方关于环境保护、抗震设防、消防 安全等方面的有关法规。 （3）在确保结构安全、可靠的前提条件下，尽可能做到适用、经济、 节约投资，设计科学合理。 （4）设计工作牢固树立为业主服务的思想，设计工作要对设计全过 程负责，各设计阶段要保证质量和技术水平先进，满足设计深度要求，做 好设计服务工作。 （5）本建筑应与周围建筑和保留建筑协调，建设规模、周边道路及 绿化、消防等问题应满足国家现行规范的要求。 （6）建筑内部功能满足要求，适当考虑发展，合理布局。 4.2.1.2 设计依据设计依据 （1） 建筑工程设计文件编制深度规定 （2008 版） （2） 民用建筑设计防火规范 GB 500162006 （3） 民用建筑设计通则 GB 503522005 15 （4） 公共建筑节能设计标准 GB 501892005 （5） 办公建筑设计规范 JGJ 672006 4.2.1.3 总平面设计总平面设计 设一个出入口，并设引路通向附近道路或河堤。 总平面设计功能单一、人流车流组织便捷。建筑与绿化、内外道路有 机结合，满足规范要求，注重整体环境的设计，创建一个文明优美的工作 环境。基地选择平坦、开阔地段，雨水自然排放。 4.2.1.4 平面设计平面设计 依据场地情况和使用功能，站房设计为单层建筑，建筑面积 48.42m2，建筑高度 4.05m，长 9.24m，宽 5.24m。地上一层，设二间检测 办公室，平面设计与整体建筑设计统一协调保持一致。 图图 4-2 站房一层平面图站房一层平面图 16 4.2.1.5 立面设计立面设计 本设计力求功能与形式、技术与艺术的协调统一。 设计中通过各部件的尺寸大小、比例关系、材料质感和色彩等，运用 节奏、韵律、虚实对比等构图规律设计出体型完整、形势与内容统一的立 面，达到一种实际空间效果，使每个立面之间相互协调、形成有机统一的 整体。采用矩形体量，立面突出墙面的横向分割线条，力求简单，明快， 并与周围环境相协调。 图图 4-3 站房立面图站房立面图 4.2.1.6 剖面设计剖面设计 根据功能要求，建筑的室内外高差为 0.45m，层高为 3.60m，总建筑 高度为 4.05m。屋面有组织排水。 17 图图 4-4 站房剖面图站房剖面图 4.2.1.7 装饰设计装饰设计 （1）本工程屋面防水等级为三级，防水层耐用年限应达到 10 年。 （2）墙体：填充墙采用煤矸石砖砌筑。 （3）立面部分采用外墙涂料。 （4）内墙面：全部采用白色防水涂料。 （5）门窗：外墙窗采用单框双玻塑钢窗，外墙门采用钢制保温防盗 门。 （6）室内地面：仪器间室内地面要防水、防滑，铺设地板砖，站房 地面向有排水孔的方面有一定的坡度。同时设有排水沟（深度 30mm，宽 度 150mm）和地漏，可以使室内积水排出。 （7）考虑空调安装位置。 18 4.2.1.8 防火设计防火设计 该建筑为低层建筑，耐火等级为二级，安全出口要求满足防火要求。 4.2.1.9 节能设计节能设计 该建筑为办公建筑，外墙、门窗、屋面均考虑节能；外墙采用 50 厚 挤塑聚苯板保温层，屋面采用 40 厚挤塑聚苯板保温层，门窗采用节能门 窗。 4.2.1.10 室外工程设计室外工程设计 场院内站院硬化，采用碎石垫层的混凝土地面；道路按混凝土整体路 面设计，路基碾压密实、300 厚碎石垫层、180 厚 C30 混凝土面层。 院内非硬化地面绿化，种植草坪花卉，树木。 4.2.2 结构设计结构设计 4.2.2.1 工程概况工程概况 本工程为华阴自动站站房设计，自动站站房采用砖混结构。 4.2.2.2 设计依据设计依据 （1） 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001 （2） 建筑结构荷载规范 GB500092001（2006 版） （3） 建筑抗震设计规范 GB500112001（2008 版） （4） 混凝土结构设计规范 GB500102002 19 （5） 砌体结构设计规范 GB50032001 （6） 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 （7） 建筑结构制图标准 GB/T50105-2010 （8） 建筑工程设计文件编制深度的规定建质200384 号 （9） 黄河省界及重点控制断面水资源质量自动监测站建设可行性研 究报告 4.2.2.3 基本条件基本条件 （1）抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g； （2）基本风压：0. 50kN/m2； （3）地面粗糙度为 B 类； （4）基本雪压：0.70kN/m2。 4.2.2.4 设计荷载设计荷载 结构设计的计算活荷载标准值： 不上人屋面：0.5 kN/m2 4.2.2.5 结构设计结构设计 （1）建筑结构设计参数 建筑结构的安全等级为二级，结构设计使用年限为 50 年，结构重 要性系数为 1.0。 建筑抗震类别为丙类。 混凝土结构的环境类别：室内正常环境为一类，室内潮湿环境为二 a 类，露天环境或与无侵蚀性水、土直接接触的环境为二 b 类。 20 砌体施工质量控制等级：B 级。 地基基础设计等级：丙级。 （2）结构设计形式 地基基础 根据当地的地质条件，站房基础采用钢筋混凝土条形基础，基础厚 300mm，基础持力层承载力特征值不小于 180kPa，基础三七灰土处理，处 理深度 1000mm，三七灰土压实系数为 0.97。 上部结构 站房上部结构采用砖混结构，承重墙厚 240mm，现浇屋面板厚 120mm，结构布置详见结构附图。 （3）主要结构构件的材料选用 站房和仪器室0.00m 以下墙体采用 MU15 烧结煤矸石砖，M10 水泥 砂浆砌筑，0.00m 以上墙体采用 MU10 烧结煤矸石砖，M10 混合砂浆砌 筑，现浇梁板等混凝土均为 C325。 4.2.2.6 结构计算结构计算 用中国建筑科学研究院编制的 PKPM 软件进行计算和设计。 4.2.3 给排水设计给排水设计 4.2.3.1 设计依据设计依据 （1）国家有关现行规范、规程、规定和标准。 （2）项目建设单位提供的有关基础数据及技术资料。 21 4.2.3.2 设计范围设计范围 （1）生活给水系统。 （2）生活排水。 4.2.3.3 生活给水系统设计生活给水系统设计 （1）给水水源 生活给水由室外给水管网供水。 （2）室外给水系统 室外给水管网采用 De32 的 PPR 管接入室内生活给水系统。 （3）给水用水量 生活给水最高日用水量 2m3/d。 4.2.3.3 排水系统排水系统 最高日生活污水量 2m3/d，室内污、废水合流排放，最终排至室外污 水管道。 本工程没有对环境有污染的工业废水排出。 4.2.3.4 消防系统消防系统 灭火器配置：火灾危险性为轻危险级，按建筑灭火器设计规范 GB50140-2005 的要求配置手提式磷酸铵盐灭火器。 4.2.3.5 给排水管材给排水管材 室内给水管用给水 PP-R 管，热熔连接；室内排水管用排水 UPVC 管； 室外给水管采用给水 PP-R 管，热熔连接；室外排水管采用高密度聚乙烯 22 HDPE 双壁波纹管，橡胶圈承插连接，三七灰土夯实，150mm 厚中沙垫层。 4.2.4 电气设计电气设计 4.2.4.1 设计依据设计依据 （1）国家现行的规范、规程、规定和标准。 （2）项目建设单位提供的有关基础数据及技术资料。 4.2.4.2 设计范围设计范围 自动站电气设计包括照明配电系统、建筑物防雷及接地系统等。 4.2.4.3 照明配电系统照明配电系统 （1）本建筑为单层建筑，空调、照明和插座均为三级负荷，电气负 荷安装容量为 10kW。 （2）本楼电源采用三相五线铜芯电缆就近引来，接地型式采用 TN-S 系统。 （3）灯具、空调插座及一般插座均由不同的回路供电，一般插座回 路设漏电断路器。 （4）线路敷设：电源就近引来，线路采用铠装铜芯绝缘电缆直接埋 地敷设，进楼时穿钢管保护；楼内支线穿厚壁电线管沿墙、楼板或地面暗 敷设。 （5）设备安装：所有设备均靠墙、靠门框或居中均匀布置。 （6）照度标准：监测用房 300lx。 23 4.2.4.4 建筑物防雷和接地系统建筑物防雷和接地系统 （1）本建筑按第三类防雷建筑物设防，设置屋面避雷带、防雷引下 线和自然接地网。 （2）屋面一周设置避雷带，采用 10 镀锌圆钢，支高 0.15m，支持 卡子间距 1.0m 固定(转角处 0.5m)；凡突出屋面的金属构件等均与避雷带 可靠焊接。 （3）利用建筑物四角柱内各四根主筋通长焊接作为引下线，在室外 地面上 0.5m 处设测试卡子，在室外地面下 1m 处引出 404 热镀锌扁钢， 并伸出室外散水不小于 1m 距离；引下线上下两端分别与避雷带和接地网 可靠焊接。 （4）接地系统为建筑物基础内上下两层钢筋中各两根主筋通长焊接 形成的基础。 （5）接地电阻应不大于 4 欧，实测不满足要求时，应增设人工接地 极或采取其他降阻措施。 （6）配电箱外壳等正常情况下不带电的金属构件均应与防雷接地系 统可靠连接。 （7）工程采用应做总等电位联结，总等电位板由紫铜板制成，应将 建筑物内保护干线、设备进线总管等进行联结，总等电位联结线采用 BV- 25 穿 PVC32，总等电位联结均采用等电位卡子，禁止在金属管道上焊接。 4.2.4.5 电气节能措施电气节能措施 （1）灯具自带补偿装置，功率因数补偿到 0.90 以上，减少输电无功 24 功率损耗。 （2）选用高效节能光源：选用具有较高反射比反射罩的高效率灯具， 优先选用开启式直接照明灯具；主要照明光源采用三基色荧光灯，并采用 节能型电感镇流器或电子镇流器。 （3）照明功率密度值应满足建筑照明设计标准规定。 4.3 配套设施配套设施 （1）供电设施 由观测房至水质站房架设 380V 供电线路 850m，解决监测站用电问题。 采用地埋电缆（铜芯塑力电缆 VV22 0.6/1KV 316+110mm2） ，埋深 0.8m，并配置备用 10kw 柴油发电机组 1 台，保证供电保证率。另外在水 质站房配置配电柜 1 个。 10kw 柴油发电机组技术参数：额定功率 10kw，额定转速 1500r/min ，额定电压 380/220V，功率因素 0.8，额定频率 50HZ，额定电流 18A 。 （2）供水设施 为解决水质监测站实验用水问题，需在水质监测站院内打水井 1 眼， 井深 40m。采用机械方式成井，镀锌钢管井管，在透水层设滤管。采用无 塔供水装置供水。 敷设水井至水质监测站房供水管道长 60m。采用 U PVC 塑料给水管， 配套管件连接，规格 de402mm，埋深 700mm，设阀门 2 个；设给水阀 门井 2 个，砖砌阀门井直径 1000mm、深 1000mm。 （3）大门 新建大门 1 处。采用平开大门，宽 3.6m，高 2.5m；采用砖砌门柱， 25 高 3.0m，截面尺寸 800800mm；独立砖基础，砖基础为 1.201.200.4（m） ，C20 混凝土垫层厚 0.4m；砌体采用 MU10 烧结普通 砖，M7.5 水泥砂浆砌筑。 （4）围墙 建围墙 1 处，采用砖砌围墙，长 60m。 （5）护岸台阶 护岸及台阶路 1 处，采用浆砌块石护坡，砌体砂浆抹面，采用 1：2 水泥砂浆，均厚 20mm，浆砌块石台阶路。 （6）进站道路 新建监测站出入道路 300m，路宽 3.0m。采用 180mm 厚 C30 混凝土 路面，300mm 厚碎石垫层。 （7）室外排水设施 室外排水设施有排污管网、检查井。实验污水管道采用 PVC-U 管， 配套管件连接，管径 De160mm，排污管线长 190m；设检查井 3 个，砖砌 检查井直径 1000mm、深 1000mm。雨水自然排放。 4.4 采水单元设计采水单元设计 根据水文统计资料，断面平水期水深一般在 0.52.5m，主河槽河心 水深基本在 2m 以上，且无漫滩时河槽较为稳定，水面宽约 200m。通过对 各种采水方式的对比及分析，结合华阴河段水文特性，选取浮船式采水方 案。 26 4.4.1 采水单元性能设计采水单元性能设计 （1）充分考虑水位落差对取水的影响，避免取水口设置在死水区， 确保取水深度在水面以下 0.5m 左右，取水口能随水位变化。 （2）取水口防护网：采用双层防护措施。在采水头外围设计防护隔 栅以有效的防止沙石、悬浮物堵塞，采水头具备防藻功能，结构设计易于 日常维护。 （3）取水泵：采用潜水泵，水泵扬程应满足采配水要求。水泵应位 于冰冻线以下。 （4）警示标志：设置警示灯和警示标志，提示过往船只安全，防止 人为破坏。 （5）取水管和配水管：采用优质磐石胶管，管材应为不影响水质的 惰性材质制造，室外取水管路应采取保温措施，能有效的解决冬季采样的 防冻问题，全部管路良好密封，不漏气，并且易于拆卸和更换。在室内配 水管路的关键部位设计一段透明管路，用于监测管路中的积藻状况。采配 水单元设除藻装置，可定期自动或手动操作，有效的去除输水管路中的藻 类，抑制藻类在管路中滋生问题。 （6）流速调节：配水管路中安装手动调节阀，具有调节各段管路配 水流速（及流量的）能力。 （7）配水方式：各项系数以及预留的分析仪管路之间采用并行配水 设计，以满足不同的在线分析仪分别进行水样预处理的要求。 （8）输水管道需要设计合理，管路易于拆卸和清洗。 （9）管路输水采用排空设计，即将水样送入仪表和备用水箱后，将 27 管路中水样自动排空等待下一次取水过程，并且配备手动排空装置。 （10）每个工作过程取水总量不低于各仪表所需水量的 200。 4.4.2 采水单元结构和组成采水单元结构和组成 采水单元负责完成水样采集和输送功能，构成如图 4-5 所示： 采水单元主要由浮船、浮船锚桩、水泵、隔栅或过滤网、压力流量监 控设备和调节阀、保温取水管及相应的检测、控制、驱动电气电路组成。 取水浮船需要有抗冲击和耐腐蚀能力，应具有抗风浪能力，有良好的 稳定性，根据该站监测断面水沙特性，采用双体钢结构无动力船。 采水单元采水单元 采水浮船水泵取水管路配水管路 源水采水泵 源水采水室内管路及阀 门 室内配水管路及阀 门 源水采水平台及防 护网 控制电路 采水控制、监测部 件 图图 4-5 采水单元构成图采水单元构成图 选用全不锈钢结构的潜水泵作为采水泵，水泵安装在浮船上，采水液 面位于水面以下 0.5m。在水泵的外部采用双隔栅，用于拦截较大的杂物， 如垃圾、树叶等较大的悬浮物以及较大的水中颗粒物。采用双泵双管路方 式取水，两台水泵并联在输水管路上使用，用压力流量监测仪检测输水管 路的压力和流量，控制两台水泵的运行。采水样时，PLC 控制某一台水泵 启动抽取水样，若所启动的水泵发生故障后，压力流量监测仪检测不到管 路中水压力时，PLC 会关闭所启动的水泵，自动切换另一台水泵取水。同 时系统通过多种通讯方式通知系统管理员进行检修。水泵电源线采用铜芯 28 塑力电缆（VV22 0.6/1KV 34mm2） ，长 180m；岸上部分电缆长 100m， 采用地埋，穿入 PVC 保护套管，保护管规格 de322.4mm，埋深 0.7m。 取水管采用进口磐石胶管。由于浮船离岸边有一定的距离，且浮船根 据水位的变化会发生一定的移动，为此从浮船到岸边的管路采用优质磐石 胶管，并需留有一定的余量，根据现场情况，磐石胶管需 80m；并且采取 保温措施，满足冬季可靠正常采水要求；该部分磐石胶管经保温处理后与 水泵至岸边部分电缆共同穿软胶管保护。到岸后采用地埋方式连接到站房 内，并穿入 PVC 保护套管，保护管规格 de502.4mm，埋至冻深线以下， 埋深 0.8m；并设砖砌检修井 3 个，检修井直径 1000mm、深 1000mm；根 据该站监测断面情况及站房位置地埋管线长 100m。磐石胶管取水管总长 180m。 室内配水管路应易于拆卸和更换，在关键部位设计一段透明管路，用 于监测管路中的积藻状况。在采水结束时，管内的剩水能够自动通过电磁 阀排空。在系统长期使用后，管路内必定会滋生藻类，要定期自动或手动 打开除藻装置，将除藻的药剂注入管路中，通过 PLC 控制电磁阀的关闭和 接通时间，控制加热除藻剂在管路中的浸泡时间，达到用化学及物理双重 方法去除藻类，并用空气将管路吹干，有效的防止藻类滋生。 取水、配水主管路采用串联结构，各仪器并联到管路中。各仪器的压 力、流量均可单独调节并分别配备压力表。在监测站房进口处，要实时显 示进口压力，近程、远程了解采水系统的工作情况。能通过流量或压力显 示采水状态并能报警。 控制电路主要实现对泵和阀门的控制，同时需实时监测管路的压力或 29 流量状态，实现无水自动告警。 采水单元主要工程量如下表： 序号序号设备名称设备名称单位单位数量数量备注备注 1采样浮船艘1 2潜水泵台2 3磐石管路（上水、排水等安装和集成）套1 4室内配水管路套1 5水泵与管路防冻、加热装置套1 6管路除藻设施套1 7压力或流量传感器套1 4.4.3 采水单元主要设备技术参数采水单元主要设备技术参数 （1）采水浮船 采水浮船采用两单船联接而成的双体船型式，钢结构钢板船，船负载 1500kg，无动力。采用抛锚和岸边固定方式固定。单船主要尺寸为型总长 4.12m、型宽 1.4m、型深 0.70m、吃水 0.35m，双体船型总长 4.12m、型宽 3.46m。 （2）潜水泵 取水量：1L/s 扬程：20m 不锈钢泵体 （3）压力或流量监测 在配水管路中设置压力或流量监控装置，通过该装置实时监控采水单 元的运行状态。当水泵取不上水时，及时切断水泵的电源以避免电机空转 而损坏，并同时切换备用水泵启动工作。 （4）管路 30 取水管路：磐石胶管内径 25mm，能耐-565的温度变化，使用寿 命达 10 年以上，外露部分管路采用伴热带、保温棉、PAP 片相结合的保温 方式，地埋部分管路采用地埋保温。 配水管路采用 UPVC 管，规格为 de252mm。 室内设有手动取水口，方便水样比对实验的采水。 4.5 水处理单元设计水处理单元设计 4.5.1 水处理单元结构和组成水处理单元结构和组成 水样前处理单元主要是完成水样的预处理，按照国家规范要求进行沉 淀、过滤等步骤，从而提供满足分析仪表进行分析处理的水样。水样处理 单元主要由沉降池、水压调节装置、过滤器及控制部件等内容组成。该单 元具有实现沉降过滤清洗的工艺流程全自动切换的功能。 华阴水位站 1952 年2002 年水沙特征值统计结果如下表。 流量（m3/s）含沙量（kg/m3） 多年平均最大值最大值时间多年平均最大值最大值时间 24248001981.09.0952.19051967.08.31 根据华阴站水沙情况，由于多年平均含沙量、最大含沙量均较大，采 用常规沉沙、过滤处理，无法满足分析仪表对水样的要求。为了快速有效 的去除水中的沙粒，采用三级沉沙方式，第二级增加斜管式沉淀池，利用 水中分散颗粒自然沉淀的浅池理论，达到快速沉淀去沙作用，对不同含沙 量水样沉淀时间在 30 分钟至 180 分钟之间可调。结构如图 4-6 所示。 31 水样 采集 系统 缓 冲 沉 淀 沉 沙 桶 水前处理系统 监测系统 斜 管 沉 淀 过 滤 储 水 箱 反冲洗 排沙 加压 供 水 图图 4-6 水处理系统结构水处理系统结构 4.5.2 设备功能及性能指标设备功能及性能指标 水处理单元主要由输水管路、增压泵、缓冲沉淀池、斜管式沉淀池、 沉沙桶、过滤器、除藻装置、系统反冲洗装置、水压调节装置、旁路测量 装置等部分组成。向监测仪器提供可靠有效的样品水。结构如图 4-7 所示。 水处理单元水处理单元 输水管路缓冲沉淀装置斜管式沉淀池沉沙桶 第一级沉沙装置 第二级沉沙装置 第三级沉沙装置 水样输送通路过滤器 对水样进行过滤 除藻装置空压机旁路测量装置 去除藻类，防止藻类生长 提供反冲压缩空气 对常规五项进行监测 图图 4-7 水处理单元构成图水处理单元构成图 32 斜管式沉淀池是一种高效沉沙装置，因水质分析仪表的用水量较少， 故要选择合适大小的沉淀池，沉淀池最好采用抗腐蚀材料。且沉淀池应具 有自动排沙功能，且能通过自来水对沉淀池进行定期自动清洗操作，以减 少人工维护工作量。沉沙桶的蓄水量应不小于分析仪表 2 次的用水量，且 具有自动清沙、排沙、清洗功能。 系统应具有对各种管路进行清洗功能，一般先用自来水对管路进行清 洗，然后再用压缩空气对管路进行反冲洗，保证管路内没有积水，以防止 细菌和藻类滋生。对管路上的过滤器不但要有下向清洗，而且还应能进行 反向冲洗，利用自来水的压力和压缩空气来清除掉过滤网上的杂物，提高 过滤器的使用周期，减少人工的维护量。 对于藻类的去除方式主要有热水除藻和药物除藻二种，热水除藻方便 实用，对于藻类不太严重时除藻效果较好，且不需要进行维护；而药物除 藻的效果较好，在本项目中可以考虑二种除藻方法相结合，在平时情况下 采用热水除藻，一旦当藻类较严重时再进行药物除藻。 单元功能：单元功能： （1）满足所有仪器的需水量。 （2）根据五参数仪器对水样的要求，对于五参数仪器供水不经过任 何处理，直接进入仪器的进样方式。 （3）除五参数外的其它仪器，根据国家标准对水样的要求，对水样 进行预处理，且过滤后的水质不能改变水样的代表性。 （4）管路中配有活接头，便于拆卸和清洗。 性能指标：性能指标： 33 （1）配水管路 配水管路采用优质 UPVC 管，内径 25mm。 具有高强度、耐高温、极佳的耐腐蚀和耐化学性、阻燃、安装方便、 使用寿命长，尤其内壁的光滑程度要高。 （2）斜管沉淀池 蜂窝斜管 倾角为 60 处理量不小于 2 吨/小时 （3）空压机 主机功率：1.5 kW 工作压力： 8.0 Pa 容积流量：0.14 m3/min （4）过滤器（主管路） 盘式过滤器 150 目以上 （5）电热水器 额定功率：1.2 kW 容量：80 L 额定压力：0.8 MPa （6）潜水泵（自来水） 最大流量：30 L/min 最高扬程：30m 34 （7）储水箱 容量：500 L 不锈钢材料 内壁应有保温材料 水处理单元主要工程量如下表： 序号序号设备名称设备名称单位单位数量数量备注备注 1斜管式沉淀装置个1 2沉沙桶个1 3室内管路套1 4过滤器只1 5空压机台1 6药物除藻装置套1 7旁路测量装置套1 8潜水泵台2 9储水箱只1 10阀门套1 11增压泵台1 12仪表屏架套1 4.6 监测分析单元监测分析单元设计设计 4.6.1 选型原则及技术要求选型原则及技术要求 选型原则选型原则 监测分析单元是进行水质测试分析的核心部分，是监测设备的一个集 成体系。仪器选型配置主要遵循以下几点原则： 仪器分析方法和技术指标尽可能符合实际需要； 仪器运行稳定可靠、并能保证备品备件的供应； 符合水质监测的要求。 并且，仪器设备应满足以下技术要求： 同类检测仪器的数据格式要统一； 35 各个在线仪器具备先进的模块化设计和数字通讯技术，适合连续长 期的在线测量； 仪器的检测量程范围要满足需求； 仪器设备具有断电、断水自动保护功能； 仪器设备具有故障自动检测、自我诊断与自动报警功能； 各种检测仪器设备的集成安装和维护比较方便。 技术要求技术要求 监测分析单元的仪器技术要求如下表。 序号序号监测参数监测参数分析方法分析方法等效国标等效国标/方法方法 1温度Pt100 电阻法GB13195-91 2电导率电极法电导率仪法 3浊度光散射法GB13200-91 4溶解氧电化学探头法GB11913-89 5pH 值玻璃电极法GB6920-86 6氨氮分析仪氨气敏电极法GB7479-87 7COD过氧化氢氧电极法 4.6.2 主要设备技术参数主要设备技术参数 （1）常规五参数分析仪 pH 测量原理：测量原理：符合 GB 6920-86（玻璃电极法）标准要求 测量范围：测量范围：212 pH（040） 工作电压和频率：工作电压和频率：工作电压为 AC（22020）V，频率为（500.5）Hz 性能要求：性能要求： 重复性误差0.2 pH 以内 漂移（pH=9）0.2 pH 以内 漂移（pH=7）0.2 pH 以内 漂移（pH=4）0.2 pH 以内 响应时间（T90）5 秒 36 温度补偿精度0.1 pH 以内 平均无故障连续运行时间（MTBF） 720 h /次 实际水样比对试验0.1 pH 以内 电流输出0/4-20 mA 接口RS 232 电压稳定性指示值的变化在0.1 pH 以内 绝缘阻抗5M 以上 功能要求：功能要求： 系统具有设定、校对和显示时间、参数功能，包括年、月、日和时、 分以及测量值等。 有断电保护、来电恢复功能。 有故障报警功能。 水温 测量原理：测量原理：符合 GB 13195-91 标准要求 测量范围：测量范围：-560 工作电压和频率：工作电压和频率：工作电压为 AC（22020）V，频率为（500.5）Hz 性能要求：性能要求： 重复性误差 0.5 零点漂移 0.5 量程漂移 0.5 平均无故障连续运行时间（MTBF） 720 h/次 实际水样比对试