小型水庫輸水涵斜臥管進水口設施的改進創新與應用

程永東，許定光，黎偉萍，詹小米

（1.廣東省水利水電科學研究院，510610，廣州；2.廣東江海機電工程有限公司，510610，廣州）

全國小型水庫星羅棋布，面廣量大，幾乎遍布全國每一個鄉鎮，在防洪、灌溉、供水等方面，與大中型水庫相輔相成，發揮了巨大的社會、經濟和生態效益。隨著農村城鎮化的迅速發展，小型水庫的服務功能也發生了顯著變化，特別對提高水庫安全水平和取水量提出了更高要求。

小型水庫輸水涵采用最多、最原始的一種結構形式是：通過沿庫岸布置的斜臥管取水，經消能設施后通過穿壩輸水涵往灌區供水。斜臥管進水口主要采用木塞、混凝土塞、泥包封堵。這種設施極不規范，也因此暴露出三方面的主要問題：①缺乏有效的管理設施；②用水不能有效控制；③管理困難，用水安全無法保證。

在廣東省科技廳、水利廳配套資金的支持下，筆者研究了一套適合小型水庫輸水涵斜臥管進水口改革的設施，并于2009年獲得國家知識產權局授予的實用新型專利，對當前全國小型水庫除險加固工程的實施，提供了一項有效的技術支撐。

一、水庫輸水涵斜臥管進水口設施

1.技術方案

在小型水庫輸水涵斜臥管原進水口安裝一套設施，設施由底座、攔魚柵、蓋板、防盜裝置和開啟工具組成。底座通過膨脹螺栓固定在原斜臥管梯級表面，圓形進水口。底座下壓攔魚柵，上設蓋板，蓋板上設置防盜裝置，配備便攜啟閉工具啟閉蓋板，達到能夠規范用水管理、保障用水安全的目的。進水口設施布置示意圖見圖1。

2.結構形式

（1）主要設計參數

斜臥管進水口設施的主要設計技術參數如下：

①最大工作水頭：H=25 m；②開啟要求：方便、簡單；③維護要求：維護要求低，能防止無關人員隨意開啟；④放水深度：不超過0.75 m；⑤放水方式：人工。

（2）設計方案

根據上述設計參數，介紹研究設計的2種不同材質的斜臥管進水口設施方案。

①方案一（中試產品）為鉸鏈開啟式，設施的底座和蓋板及攔魚柵材質采用球墨鑄鐵制造，外形為圓盤形（圖2）。強度高，開啟時采用特殊的內六角螺栓防盜，外形美觀，開啟方便，耐久性好，造價偏高。該方案設計的內孔直徑為200mm，攔魚柵與底座同時鑄造，防盜設施巧妙地被蓋隱蔽，開鎖、閉鎖靈活，啟閉上蓋方便。

②方案二（中試產品）也為鉸鏈開啟式，制造材料為目前最新型的聚合物基復合材料，外形為圓盤形。作為一種新材料的應用嘗試，這種結構外形美觀，重量輕，維護方便，造價低廉。設施開啟時采用特殊的內六角螺栓防盜，避免無關人員開啟設施。該方案設計的內孔直徑為200mm，攔魚柵與底座同時壓鑄，防盜設施巧妙地被蓋隱蔽，開鎖、閉鎖靈活，啟閉上蓋方便（圖3）。材料選用以線路板回收非金屬粉、玻璃纖維等為主要原材料，且內輔鋼筋材料，經140℃高溫、300余 t壓力，在特制的模具中模壓而成的高溫高壓模壓型聚合物基復合材料產品。

3.設施產品

（1）球墨鑄鐵材質件

球墨鑄鐵材制的進水口設施由鑄態球墨鑄鐵組成，具有高強度、高延伸、高耐腐蝕性能：其強度高于#45優質碳素鋼，是混凝土、樹脂、鋼纖維等材料的10～30倍；耐腐蝕性能是普通鑄鐵和鋼材的3～5倍；耐磨性是普通鑄鐵和鋼材的2倍，是混凝土、樹脂、鋼纖維等材料的10～30倍。其化學、物理性能穩定，不受日照、溫度、濕度等環境變化因素影響。

蓋與座的結合及蓋板防盜鎖的雙層防盜技術，使設施的使用更安全。球墨鑄鐵件輸水涵斜臥管進口設施見圖2。

（2）聚合物基復合材料件

聚合物基復合材料的進水口設施由高強度聚合物基復合材料組成，具有高強度、耐腐蝕、美觀等性能，是傳統鑄鐵和鋼纖維產品的替代品。蓋與座的結合及蓋板防盜鎖的雙層防盜技術，使設施的使用更安全。聚合物基復合材料輸水涵斜臥管進口設施見圖 3。

4.啟閉程序

該設施安裝于斜臥輸水管管口，出流形式為無壓孔流。某級臥管放水時，首先開啟防盜鎖，然后使用工具開啟孔口蓋，水流經設施預先制作的攔魚柵，順流流經斜臥輸水管、消力箱進入穿壩涵管。當該級臥管的工作水深小于本級孔口高程時，打開下一級臥管放水設施，重復本級開啟程序。

無輸水要求時，首先使用工具關閉孔口蓋，關閉防盜鎖。每級臥管關閉時，重復該步驟。

二、示范實例與應用展望

輸水涵斜臥管進水口設施成功應用于廣東省廣州市蘿崗區所屬的2個小型水庫。通過2個示范工程，驗證新型小型水庫輸水涵斜臥管進水口不同材質的設施在不同地區小水庫上的適應性。

本設施關注農村供水與用水安全，可以改善農村生態環境，增設小型水庫輸水涵進水口設施后，輸水可以得到有效的控制，防盜功能可以保證用水專人管理，使管理更規范。設施具有止水功能，可以保證節約用水。小型水庫輸水涵進水口設施具有攔魚功能，可保證庫內養殖業的經濟利益，規范的設備使水環境得到改善。

成果可推廣至全國，具有良好的應用前景，適宜在全國的已建小型水庫輸水涵斜臥管進口安裝，并在新建的小型水庫、淤地壩結構中推廣應用，也可供其他行業金屬管道進人孔、檢修孔設計參考。

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