高濁度水取水工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

馮士龍

摘要：高濁度水取水工程所處的環(huán)境比較復(fù)雜，其造價(jià)相對(duì)較高。一旦失效，其修復(fù)困難、成本高，所以高濁度水取水工程設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文針設(shè)計(jì)中遇到的江河主流游蕩和河床的沖淤；流量和水位變化以及河道斷流、脫流；漂浮物、雜草、冰凌和冰壩堵塞；含沙量大、泥沙成分復(fù)雜等問(wèn)題，提出了多方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為豐富和完善高濁度水取水工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高濁度水；取水工程

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）003-000-01

由于地下水短缺、環(huán)境污染或水質(zhì)不佳等問(wèn)題，在取水工程中經(jīng)?？紤]利用高濁度的河水作為水源。高濁度水是指含沙量或濁度較高，水中泥沙具有分選、干擾和約制沉降特征的原水。按照是否出現(xiàn)清晰的沉降界面，又分為界面沉降高濁度水和非界面沉降高濁度水[1]。界面沉降高濁度水含沙量一般大于10kg/m3，典型代表有黃河，非界面沉降高濁度水濁度大于3000NTU，典型的代表有長(zhǎng)江。為了保障給水系統(tǒng)具有安全、優(yōu)質(zhì)、充足、環(huán)保和成本合理的水源，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮高濁度水取水工程所處環(huán)境，采用良好的取水工程的設(shè)計(jì)，以保證工程的長(zhǎng)期正常運(yùn)行。

一、防江河主流游蕩和河床沖淤

游蕩性河段長(zhǎng)期處于強(qiáng)烈淤積狀態(tài)，其水流散亂，主流位置遷徙不定。在這樣的河段設(shè)置取水構(gòu)筑物時(shí)需要充分考慮在使用年限內(nèi)河床淤積或沖刷的變化。因?yàn)槿∷畼?gòu)筑物的設(shè)置與河床演變有著密切的關(guān)系，如果不能正確的了解河床演變規(guī)律及河床變遷趨勢(shì)，往往會(huì)造成取水口和引水渠的淤積，嚴(yán)重的會(huì)因?yàn)楹拥雷冞w造成脫流，甚至導(dǎo)致取水工程報(bào)廢。

合理的取水構(gòu)筑物位置可以有效的減弱因取水構(gòu)筑物設(shè)置而導(dǎo)致的泥沙淤積與河床演變。高濁度水取水口應(yīng)設(shè)置在主流較密集，枯水位有一定水深的位置；遠(yuǎn)離江河中淺灘、江心洲、島嶼的尾部，并應(yīng)注意其演變趨勢(shì)，但當(dāng)找不到更合適的位置時(shí)，可設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)取水口[1]。取水構(gòu)筑物的位置應(yīng)設(shè)在局部沖刷和揭河底深度以下，河岸穩(wěn)定、巖石露頭、未風(fēng)化的基巖上或地質(zhì)條件較好的河床處。

二、防泥沙淤積堵塞

高濁度水取水工程除了考慮主流游蕩和河床沖淤外，還必須要高度重視含沙量大和泥沙組成復(fù)雜的問(wèn)題。因?yàn)樵沉扛撸粌H容易造成取水泵殼、葉輪、管件的嚴(yán)重磨損，還容易在取水構(gòu)筑物的引水渠、進(jìn)水間、格網(wǎng)間和取水泵房?jī)?nèi)造成泥沙淤積，影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，輕者需要經(jīng)常清理，重者造成取水工程失效。合理的取水構(gòu)筑物形式能夠有效的防治泥沙的淤積，減少零件磨損，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

取水構(gòu)筑物的形式按構(gòu)造型式可分為固定式取水構(gòu)筑物、活動(dòng)式取水構(gòu)筑物和山區(qū)淺水河流取水構(gòu)筑物三大類。[2]活動(dòng)式取水構(gòu)筑物無(wú)水下工程、成本低，有較好的適應(yīng)性，但是易受水流、風(fēng)浪、航運(yùn)的影響，取水可靠性差，只適用于水源水位變幅大，供水要求急和取水量不大的工程。對(duì)于河岸平緩，枯水期無(wú)足夠水深的小型取水工程可以考慮采用。相對(duì)于活動(dòng)式取水構(gòu)筑物而言，固定式取水構(gòu)筑物雖然水下工程量較大、成本較高，但是取水安全可靠、維修管理較方便，其不受取水量的限制，更適合在高濁度水取水工程應(yīng)用。

固定式取水構(gòu)筑物包括取水頭部、進(jìn)水管、集水井和取水泵房。取水頭部分又為喇叭管、蘑菇形、魚形罩、箱式、斜板式與墩橋式等。喇叭管取水頭部構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低，蘑菇形取水頭部帶入的泥沙及漂浮物較少都適用于中小型取水構(gòu)筑物；魚形罩取水頭部適應(yīng)于水泵直接從河中取水的情況；箱式取水頭部能減少泥沙進(jìn)入量，應(yīng)用于含沙量不大，水深較小的河流上。斜板取水頭部除沙效果好，適用于粗顆粒泥沙較多的河流，但要求河流具有足夠的水深和流速。墩橋式取水頭部用于中小型的取水構(gòu)筑物和水深較小、船只通航不頻繁的河流。

在高濁度水取水工程的實(shí)際應(yīng)用中，由于原水含沙量大，水流流速一旦小于不淤流速或停止流動(dòng)，即便是在取水頭部做了預(yù)沉沙處理，泥沙還是會(huì)立即落淤堵塞。例如濟(jì)南引黃取水工程運(yùn)行中，在岸邊喇叭形進(jìn)水間時(shí)常發(fā)生淤泥沉積、攀枝花市502電廠取水工程，井內(nèi)大量淤積堵塞停產(chǎn)。所以高濁度水取水構(gòu)筑物宜采取直接取水的方式，不宜設(shè)取水頭部、單獨(dú)的集水井，也不宜采用自流管取水。對(duì)地質(zhì)條件較好的河段，應(yīng)優(yōu)先選用直接取水的岸邊合建式取水構(gòu)筑物。防泥沙設(shè)計(jì)可根據(jù)淤積高程的變化，分層設(shè)置取水口及疊梁閘門，控制取水層次，無(wú)論是洪水期還是枯水期，都盡可能的取表層質(zhì)量較好的水，有效的減少泥沙的淤積。

三、防漂浮物、雜草、冰凌和冰壩堵塞

高濁度水河道中除了大量的泥沙還漂浮著許多漂浮物如雜草、冰凌、冰壩等等，這些漂浮物容易堵塞取水口。一旦堵塞就需要停機(jī)清理，這樣會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力。為了防止各種漂浮物堵塞取水口，在進(jìn)水口的外側(cè)設(shè)置平板格柵，并在柵前設(shè)置除渣設(shè)施，寒冷地區(qū)還需要采取防凍措施。

四、結(jié)論

本文針對(duì)高濁度水取水工程中可能遇到的江河游蕩、含沙量大、漂浮物堵塞等問(wèn)題提出了幾個(gè)設(shè)計(jì)方面的要點(diǎn)，為今后類似的取水工程提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]CJJ40-2011 高濁度水給水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]董輔祥.給水水源及取水工程[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.