论海盐场的远海取水方式

王玉杰，韩 帅

(中盐工程技术研究院有限公司，天津 300450)

1 前言

我国海盐场纳取原料海水时，大多采用传统的岸边取水方式，即使用泵站动力纳潮，或使用水闸自然纳潮，从海岸边取水。该取水方式投资较低，安全风险小，因此在海盐场得到广泛应用。随着沿海地区经济的发展，尤其是工业和养殖业的快速发展，沿岸的海水水质也出现了一定的下降，对海盐质量产生了不利的影响，故有必要适当改变现有的岸边取水方式，提升海水质量，而远海取水方式便成为实现这一目标的有效途径之一。

2 远海取水的要求

首先，远海取水点的海水水质，应满足《海水水质标准》(GB 3097-1997)中第二类水质的要求，即适用于水产养殖区，海水浴场，人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以及与人类食用直接有关的工业用水区。

其次，海盐场远海取水地点距离海岸的长度，应依据当地海岸、海流等诸多海洋因素确定，一般在50 m～500 m之间，最远不超过1 000 m，否则投资太高，经济上得不偿失。

最后，结合当地具体情况，择优选取适宜的远海取水方式。

3 主要远海取水方式

3.1 浮船取水

3.1.1 浮船取水简述

浮船取水，亦称浮动式泵站取水。它是指置于海水中的浮船取水，在船舱中装有取水设备。浮船取水，按船舶动力分有自航式和非自航式(停泊式)两种。自航式为机动船只，船舱中安装有内燃机联动水泵机组及自航动力设备，亦有将取水设备的动力装置兼作自航动力使用的。非自航式(停泊式)不配备自航动力设备，在使用上比自航式广泛。

浮船可以采用木船、钢船、钢丝网水泥船、钢筋混凝土船等型式，一般采用钢船。船体大小按水泵机组台数和尺寸确定。

浮船主要包括设备间、船首和船尾三部分。设备间布置可分为上承式和下承式两种。上承式系将水泵机组安装在船甲板上，便于操作，但重心高、稳定性差、振动大;下承式系将水泵机组安装在船舱底部，重心低、稳定性好、振动小，但操作、管理和通风条件差。船的首尾甲板上布置绞盘、系缆柱、导缆钳等设施。船上水泵的出水管与岸上输水管用联络管连接。联络管有阶梯式、摇臂式和钢引桥式三种连接方式。

浮船取水位置，应设在海水较深、水流较平稳、附近无大回流区、海床及岸坡稳定、岸边坡度适宜、并与主航道有一定距离的地方。

浮船取水方式建设周期短、工程投资较少，但运行管理较复杂，并因其漂浮于海水中，受风浪、急流、航运等因素影响较大，因此具有一定的安全风险。

目前，一些东南亚国家，如印度尼西亚的部分盐场，就采用浮船取水方式进行海盐生产。

3.1.2 设备选择

通风设施。一般采用自然通风，大型泵站采用机械排风，风机可考虑轴流风机或离心风机。

拦污设施。一般在喇叭口上安装一个圆形拦污格栅罩，小型浮船可在喇叭口上设置鱼鳞罩。

起吊设备。采用电动或手动单梁悬挂式起重机。

交通设施：架设活动的轻型钢便桥，或铰接式可上下旋转的刚桁架桥。

供配电设施：一般采用两个独立电源，用双回路供电。变配电室及供电安全设备，一般设在岸边。浮船上的电动机、电动闸门、真空泵等，均用配电柜或控制箱集中在船上操作。

3.1.3 联络管

联络管为浮船总出水管与岸坡的固定输水管相连接的管段，在设计和材料选用上，应能保证使用安全和操作运行方便。

联络管应适应纵向移位、横向移位、水平摆动及颠簸等情况。要求各向转动灵活。当浮船受外力作用时，联络管不受任何压力、拉力和扭力作用。

联络管经强度和刚度计算后，若不能满足需要时需进行加固，可采用钢桁架、槽钢、钢筋网等进行加固。

3.2 固定泵站取水

远海固定泵站取水，可分为海岛式取水和平台式取水。海岛式取水为人工筑成微型岛屿，并在岛屿上建设泵站的取水方式；平台式取水是在海中搭建平台，并在平台上建设泵站的取水方式。

远海固定泵站取水适用于海滩平缓，低潮位离海岸很远的海边取水工程建设。要求固定泵站处低潮位时，水深大于1.5 m～2.0 m，海底为石质或砂质，且周边有防波堤保护，使泵站受到风暴潮袭击的可能性变小。另外，需要修建长堤或栈桥，将泵站与海岸联系起来。这种取水方式的输水系统比较简单，管理比较方便，而且取水量大，可保证供水的稳定性。远海固定泵站取水的主要缺点是，施工难度大，造价较高。目前，海湾国家的一些海水淡化厂，采用该种取水方式。

3.3 自流管取水

3.3.1 自流管取水方式简述

自流管取水，亦称引水管取水或海床式取水，其原理是将取水管道(耐腐蚀自流管)埋入海底，取水头部位于海水之中，泵房与集水池建于海岸，泵房免受海浪的冲击，取水的安全性与可靠性较高。

自流管取水适用于取水量较大、海岸较为平坦、净水区离海岸较远，或者潮差大以及海湾条件恶劣(如风大、浪高、流急)的地区。

自流管取水的主要缺点是，取水管道埋在海床底部，容易积聚海洋生物或泥沙；取水管道铺设工艺复杂，施工成本较高。

自流管取水方式应用比较广泛，国内外多数海水淡化厂，非洲的一些海盐场，便采用此种取水方式，效果较好。

3.3.2 取水管道

(1)管道数量。根据海盐工艺要求确定取水流量。为防止海生物附着及泥沙淤积，管内流速控制在2 m/s以上。管道的根数及直径应根据取水量、管材、施工条件、操作运行要求等因素，按最低水位通过水力计算确定。为保证供水安全，自流管道的数量不得少于两根，当事故停用一根时，其余管应能满足事故设计流量要求，一般为70%～75%的最大设计流量。

(2)管道材质。为防止海水腐蚀、便于施工，取水管道一般采用复合钢管，如涂塑复合钢管等防腐管道。

涂塑复合钢管是国内新发展起来的一种新型管道材料，采用内外涂塑，中间为钢管的复合结构。它克服了钢管易生锈腐蚀、塑料管强度低易变形的缺陷，整合了钢管高强度和塑料耐腐蚀的优点，使用年限可达50 a，属于国家推广使用的环保产品。

涂塑钢管内外壁熔融塑料树脂的厚度一般为 0.3 mm～1.0 mm，内壁十分光滑，摩擦阻力极小，适于水的输送。

涂塑钢管可以根据施工需要，任意切割长度，并可提前预制。

由于上述方面的优异性能，涂塑复合钢管便成为海水取水管道的较优选择之一。

(3)管道铺设。水下管道一般有两类铺设方式。第一类是将管道铺设在水底之上。如果水道较深，水底之上铺管不会影响航运，水底平坦，管路沿线没有障碍物和悬空地，管道不会因船只抛锚、海水流动、海床冲刷或其他原因引起破坏，则可将管道直接铺设在稳定的海床上，但应采取管道加固措施，以防止风暴潮时管道可能的移动和浮漂。第二类是将管道埋设在水底下沟槽内。沟槽内管顶铺设深度一般为管径的3倍～4倍，以避免船只抛锚，海床冲刷等影响。沟槽内管底以下应碎石找平，管顶以上用砂袋压顶，再回填块石至原泥面。常用的水下沟槽开挖方法和设备，有爆破法、岸式索铲、挖泥船、高压泵船等。

水下管道铺设常用的具体操作方式有三种。第一种是漂浮法。管子先在陆地焊成许多长管串，用浮筒拖到海上铺设位置，用驳船接长后撤掉浮筒，使管线下沉到预定位置。此法的优点是拖力小，设备简单，但受气候影响较大，而且一旦开始工作就无法中断，多用于铺设工期短、规模小的管线。第二种是海底拖曳法。当长度较大的管段采用浮航困难时，可在水底用绞车或拖船拖曳。拖运时受风浪、潮汐等影响较小，作业安全，但拖运功率较大，适用于长距离深水铺管。第三种是铺管船铺设。将管子用运管船运至铺管船上，在铺管船上进行管段接口后，沿铺管船上的滑道、管托架等装置，下入水底。这种方法适用于长距离管段，并远离岸边的铺管工作。海盐场的取水管线规模较小，宜采用漂浮法管道铺设操作。

(4)取水管道设计所需基础资料。海水资料，海水的理化数据。工程地质，海床土壤类别和力学特性、海床的垂直和水平摩阻特性、海床表层土壤结构组成、海床地貌、海底管道路径纵断面图以及地震烈度。海洋学资料，水深图、海流、波浪、潮汐、冰、水温、海水盐度、海域内的动植物分布以及海水可见度。气象资料，风向与风速、气温、气压以及可见度。其他资料，所在海域的海图、需要穿越的海底电缆或管道、水下障碍物、航道、捕渔区及政府的有关法规。

3.3.3 取水头部

取水头部是设置于海底并通过其进水孔进水，联接海底管道前端的设施。其类型较多，适合海盐场使用的主要有喇叭管、蘑菇型、箱式等型式。

喇叭管型头部构造简单，施工方便，进口朝向可上、下及水平设置，喇叭管口一般应安装拦物格栅，避免杂物进入。蘑菇型头部较高，需要海水较深，进水方向系帽盖底下曲折流入，一般泥砂和漂浮物带入较少，但施工安装较困难。箱式头部采用沉箱结构，侧面开孔进水，箱体多采用钢筋混凝土预制，水下拼装，适用于较浅水深，含砂较少的区域。

进水孔布置。当海水含砂量较大且竖向分布很不均匀时，应在顶部开设进水孔。当海水中有漂流物时，宜在侧面开设进水孔。当泥砂和漂流物较少时，可在海水流向下游布置进水孔。一般不宜在海水流向上游迎水面布置进水孔。侧面进水孔下缘距海床的高度要大于0.5 m。顶部进水的淹没式进水头部，应高出海床1.0 m以上。底层进水孔下缘距离水体底部的高度大于1.0 m。为确保取水头部在最低水位下能去到所需水量，淹没进水孔上缘在设计最低水位下的深度时，应根据海流的水文和漂浮物的情况，通过水力计算确定，一般大于0.5 m，若该区域风浪较大时，还应加大深度。

在确定取水头部位置时，首先应保障取水安全可靠，水质和水量能够满足生产要求；其次要求具备稳定的海床，及足够的水深，并符合航运要求，同时取水头部位置应设置防撞警示浮标。

3.3.4 海岸管道铺设

当取水管道从水下延伸到海岸时，需要在海岸下铺设地下管道，进入集水池。若海岸上无影响管道铺设的地物时，可采用沟槽挖填方式铺设管道；若海岸上有房屋建筑、沿海道路等设施时，可采用顶管施工工艺，进行管道的铺设。

3.3.5 管道清淤

当管道淤积泥砂时，可采用下述方法清淤。

正向冲洗法。在海水位较高时，先关闭自流管末端闸门，将集水池内水位降至最低，然后迅速打开闸门，利用较大水位差进行冲洗；或者关闭另外几根自流管，利用欲冲洗的一根自流管来供应全部水量，使该管流量增加，加大流速进行冲洗。

反向冲洗法。在海水位较低时，将自流管与压力输水管或冲洗水泵进行连接，进行反向冲洗。此法水量充足，压力高，使用灵活，效果较好。

3.3.6 海生物防治

海水中的生物，如贝类、牡蛎、海蛭、海藻的繁殖，会造成取水头部、格网和管道阻塞，对取水安全产生很大威胁。防治和清除海生物的方法主要有加氯法、加碱法、机械刮除、电极保护等，其中以加氯法采用最多。目前海滨地区的电厂、海水淡化厂普遍采用在取水头部加氯措施，效果较好。

4 结论

为提高海盐质量，采用远海取水方式，应结合当地的自然条件、企业的综合能力，选择适当的取水模式，纳取高质量海水，为传统海盐生产开辟出一条新途径。