淺議我市現(xiàn)狀給水取水斗槽缺點(diǎn)及改造方案

【摘 要】地表水取水構(gòu)筑物的構(gòu)造形式分為固定式、活動(dòng)式和山區(qū)淺水河流取水，結(jié)合我市現(xiàn)狀取水頭部實(shí)際特點(diǎn)及目前應(yīng)用順流式取水斗槽的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，提出改造取水頭部和在取水頭部前設(shè)置預(yù)處理構(gòu)筑物的方案并加以分析。

【關(guān)鍵詞】地表水；取水斗槽；取水構(gòu)筑物

阿勒泰市城市自來(lái)水一直取用克蘭河地表水，取水工程距市區(qū)5公里。阿勒泰市目前采用的取水斗槽始建于1996年，由于資金的限制，當(dāng)時(shí)取水頭部在施工時(shí)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理（即斗槽式取水構(gòu)筑物為單向順流式進(jìn)出水，斗槽長(zhǎng)75米），造成現(xiàn)狀取水頭部存在許多問(wèn)題。冬季冰凍期，由于懸浮在水中的冰凌和初冰極易附著在取水口的格柵上，不僅增加水頭損失，清除不及時(shí)還直接造成進(jìn)水口堵塞影響進(jìn)水量，因此，每年都需要大量的人工進(jìn)行清冰工作，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大；而到了夏季洪水期，由于近年來(lái)隨著氣候的反復(fù)變化、水土流失現(xiàn)象加劇，造成洪水頻發(fā)，在洪水期水質(zhì)濁度很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自來(lái)水公司的水處理能力，除此之外，取水頭部還存在：（1）進(jìn)水閘板無(wú)法正常使用，導(dǎo)致進(jìn)水量無(wú)法調(diào)控，洪水來(lái)臨時(shí)無(wú)法關(guān)閉進(jìn)水閘板，使得大量砂石進(jìn)入輸水管道；（2）現(xiàn)狀排砂設(shè)備毀壞，只能進(jìn)行人工排砂，嚴(yán)重減弱了取水廊道的過(guò)流能力和正常運(yùn)行；（3）缺乏自控系統(tǒng)，對(duì)原水水質(zhì)得不到有效監(jiān)測(cè)，這些問(wèn)題已嚴(yán)重影響了居民生活用水質(zhì)量，居民反應(yīng)強(qiáng)烈。根據(jù)該現(xiàn)象及我市供水現(xiàn)狀，提出供水系統(tǒng)改造方案。

第一階段：改造目前順流式取水斗槽

地表水取水構(gòu)筑物的構(gòu)造形式分為固定式（岸邊式、河床式、斗槽式）和活動(dòng)式（浮傳式、纜車式）和山區(qū)淺水河流取水構(gòu)筑物。

對(duì)阿勒泰市現(xiàn)狀取水頭部順流式斗槽進(jìn)行改造成斗槽式取水構(gòu)筑物（由進(jìn)水斗槽和岸邊式構(gòu)筑物組成）。

斗槽式取水構(gòu)筑物：在岸邊式或河床式取水構(gòu)筑物之前，在河流岸邊用堤壩圍成，或在岸邊開挖形成進(jìn)水斗槽，水流進(jìn)入斗槽后，流速減小，便于泥沙沉淀和水內(nèi)冰上浮，可減少泥沙和冰凌進(jìn)入進(jìn)水口，比較適用于取水量大，河流含泥量高，漂浮物較多，冰凌較嚴(yán)重且有合適地形的情況。

按水流進(jìn)入方向，斗槽式取水構(gòu)筑物可分為順流式、逆流式和雙流式，目前，我們的取水斗槽為順流式，順流式斗槽水流方向與河流一致，但斗槽中流速小于河流流速，一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化位能，在進(jìn)水口形成壅水鶴橫向環(huán)流，適用于含泥沙多，冰凌不嚴(yán)重的河流。逆流式斗槽水流方向與河流相反，河水在斗槽進(jìn)口受到抽吸形成水位跌落，產(chǎn)生橫向環(huán)流，進(jìn)入斗槽的水流主要是河流底層的水，適用于冰凌嚴(yán)重而泥沙較少的河流。而雙流式斗槽是順流式及逆流式兩種形式的結(jié)合，比較適用于我區(qū)取水量大、河水季節(jié)含泥沙量大、冬季冰情嚴(yán)重的河流取水的情況。將我市現(xiàn)有斗槽設(shè)計(jì)為雙向進(jìn)水形式，長(zhǎng)度120米，寬度6米，取水能力為6萬(wàn)m3/d，夏季當(dāng)洪水季節(jié)含沙量大時(shí)，打開上游端閘門順流進(jìn)水，當(dāng)冬季冰凌嚴(yán)重時(shí)，打開下游端閘門，逆流進(jìn)水，進(jìn)水口應(yīng)該分別設(shè)置調(diào)節(jié)閘板，引河水清除淤泥，取水頭部安裝在線監(jiān)測(cè)儀表（進(jìn)水口處設(shè)置濁度儀，液位儀用于監(jiān)測(cè)斗槽內(nèi)的沉砂），另在取水頭部上游合適位置設(shè)置濁度儀進(jìn)行提前監(jiān)測(cè)洪水來(lái)臨時(shí)的水質(zhì)變化。

第二階段：在取水頭部設(shè)置預(yù)處理構(gòu)筑物

根據(jù)我市取水現(xiàn)狀，斗槽式取水構(gòu)筑物的位置應(yīng)設(shè)在凹岸靠近主流的岸邊式，以便利用水力沖刷沉積在斗槽內(nèi)的泥沙。

方案一：設(shè)置重力式蓄水池：在現(xiàn)有取水口上游河道合適位置修建一攔河渠首用于取水（在標(biāo)高和取水條件允許的情況下，盡量靠近原有的取水頭部），渠首自右向左分別布置溢流堰、沖沙閘及進(jìn)水閘；渠首下游200米左右岸邊根據(jù)地形修建蓄水池，由引水管道將河水自渠首引入，蓄水池面積為6600平米，深度4米，有效容積22000立方米，底板厚0.4米，四周為重力式混凝土擋墻，蓄水池內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流墻，避免池內(nèi)形成死水，蓄水池下游接輸水管道，長(zhǎng)度80米，將水由蓄水池輸入現(xiàn)有自來(lái)水取水口，為減少占地，該蓄水池還可設(shè)計(jì)為斜坡式蓄水池，池底澆注30厘米厚混凝土，四周為斜坡式混凝土護(hù)坡，斜坡下部填筑夯實(shí)，可現(xiàn)澆注3厘米厚M10砂漿墊層，再鋪設(shè)土工膜，土工膜與底部土工膜相接；蓄水池下游接輸水管。工程運(yùn)行時(shí)，先于河道水質(zhì)較好時(shí)向渠首引水，在夏季暴雨洪水來(lái)臨時(shí)將渠首閘門關(guān)閉，防止含泥量較大的河水進(jìn)入蓄水池。蓄水池中蓄水量可以最大滿足洪水期間的應(yīng)急供水。

方案二：設(shè)置截滲墻、集水井：該方案水源為地下水，于上游河道狹窄處修建一地下截滲墻，截取地下潛流，截滲墻長(zhǎng)20米，為重力式混凝土擋墻，截滲墻上游側(cè)修建一座長(zhǎng)30米，寬15米，截滲墻主要作用是攔蓄地下潛流，截滲墻底部設(shè)DN700管道，用于取水。

集水井位于截滲墻上部，長(zhǎng)30米、寬15米，集水井采用框架結(jié)構(gòu)，框架部設(shè)縱橫鍍鋅鋼管，用于支撐濾料，鋼管間孔距為0.2米，集水井頂部設(shè)0.15米厚的混凝土預(yù)制蓋板，集水井深度為5.5米，集水井左右及上游填5層粒徑不同的反濾料，河道滲流經(jīng)反濾料過(guò)濾后進(jìn)入集水井，過(guò)濾水由管道自集水井引至現(xiàn)有自來(lái)水取水口。

方案三：在取水頭部設(shè)置預(yù)處理構(gòu)筑物，采用加藥預(yù)沉淀的方式，將水中濁度降低至正常范圍，預(yù)處理構(gòu)筑物為預(yù)沉淀池、絮凝反應(yīng)池及加藥間，沉淀池設(shè)計(jì)處理規(guī)模應(yīng)大于或等于城市一天用水量，該方案系統(tǒng)主要用于洪水期高濁度水的處理。

三個(gè)方案綜合分析，方案一重力式蓄水池，需要施工場(chǎng)地開闊，永久占地面積大，造價(jià)一般；方案二設(shè)置截滲墻、集水井，造價(jià)最低，理論采用最合適，但由于我市夏季洪水期頻繁，洪水濁度超過(guò)10000度，含泥量大，運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)后可能影響滲水，后期運(yùn)行成本大，需要隔一段時(shí)間進(jìn)行人工換濾料，根據(jù)洪水來(lái)臨頻次要對(duì)濾料進(jìn)行不定期的更換，在周邊地區(qū)采用該方案效果不理想；方案三在取水頭部設(shè)置預(yù)處理構(gòu)筑物，施工工藝復(fù)雜，造價(jià)最高，但處理水質(zhì)最好，三個(gè)方案結(jié)合我市目前取水頭部現(xiàn)狀、資金等綜合比較，認(rèn)為采用方案一為最佳。

取水構(gòu)筑物施工時(shí)要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)選擇施工方法，取水頭部施工方法一般有：大開槽施工法、圍堰施工法、沉井施工法、浮運(yùn)下沉法、氣壓沉箱法 ，我市取水頭部改造重力式蓄水池建設(shè)施工采用大開槽施工法并配合圍堰施工法，保證工程施工安全。

建議與結(jié)論：

1、利用好地表水源，根據(jù)本市城市供水實(shí)際情況因地制宜的選擇取水構(gòu)筑物的類型。

2、地表取水工程受自然環(huán)境影響甚大，必須從調(diào)查分析著手，充分利用第一手資料，根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜的進(jìn)行取水改造建設(shè)工程。

3、取水構(gòu)筑物的設(shè)置要全面考慮河流中取水條件，對(duì)于給水水源的選擇，構(gòu)筑物的形式、施工和安全運(yùn)行有重要的意義。