青衣江水源地“雙箱涵、互備用、反沖洗”取水工程設(shè)計建設(shè)實例

陳明進(jìn)

（樂山市水務(wù)局，四川 樂山 614000）

1 工程概況

隨著生活水平的提高以及國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的強制執(zhí)行，飲用水安全問題越來越受到重視，由于樂山市自來水公司第三水廠及樂山供水公司水廠現(xiàn)狀取水口的地表水無法滿足集中式飲用水水源地環(huán)境保護(hù)的相關(guān)要求，必須對現(xiàn)狀取水口進(jìn)行遷建，同時，考慮到樂山第五水廠因在設(shè)計取水口時按照其下游要建設(shè)電站考慮，但在第五水廠取水口建成后下游擬建電站取消建設(shè)，從而導(dǎo)致了第五水廠在枯水期取水較困難。為便于對集中式飲用水水源地進(jìn)行統(tǒng)一管理，本取水工程在設(shè)計時將樂山市第五水廠水源地與遷建水源地進(jìn)行整合，取水總規(guī)模按樂山市自來水公司第三水廠、第五水廠及樂山供水公司水廠需水量進(jìn)行設(shè)計。本工程原水以青衣江作為水源，水源水質(zhì)超過GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)【1】，適宜作為城市給水水源。近期設(shè)計取水規(guī)模為15×104m3/d，遠(yuǎn)期設(shè)計取水規(guī)模達(dá)到20×104m3/d，工程設(shè)計建設(shè)內(nèi)容主要包括取水工程（包含取水雙箱涵、反沖洗系統(tǒng)、進(jìn)水格柵間、引水管道、取水泵房、配電間及綜合樓等）及輸水管道（含過江管道）工程2 大部分。設(shè)計工程方案為：青衣江水源水→取水箱涵→進(jìn)水格柵間→濕式深井泵房→輸水至樂山市自來水公司第三水廠、第五水廠和樂山供水公司水廠。

2 工程規(guī)模

樂山市中心城區(qū)青衣江水源取水口遷建工程位于樂山市夾江縣甘江鎮(zhèn)陶渡村，設(shè)計總規(guī)模為20×104m3/d，考慮10%的水廠自用水量及管網(wǎng)漏損，實際設(shè)計取水總量為22×104m3/d，近期設(shè)計規(guī)模為15×104m3/d，考慮10%的水廠自用水量及管網(wǎng)漏損，實際設(shè)計取水總量為16.5×104m3/d，工程總投資1.8 億元。根據(jù)建標(biāo)120—2009《城市給水工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》【2】，本工程屬城市給水工程項目，確定城市類型為三類（中等城市），規(guī)模類別為Ⅱ類（10×104～30×104m3/d）。

3 取水工程

取水工程主要包括取水雙箱涵、反沖洗系統(tǒng)、進(jìn)水格柵間、引水管道、取水泵房、配電間（含值班室）及綜合樓等配套工程。

3.1 取水雙箱涵

據(jù)水文資料，青衣江陶渡河段多年平均水位為382.00m，流量803m3/s；設(shè)計洪水位（P=3.33%）為 391.38m，流量16 100m3/s；校核洪水位（P=1%）為391.60m，流量16 800m3/s。本供水工程設(shè)計規(guī)模為20×104m3/d，考慮10%的自用水量，從青衣江取水量為22×104m3/d，取水箱涵設(shè)計流量為2.55m3/s。

由于青衣江水體汛期的泥沙含量較高，原水濁度高達(dá)12 960NTU，豐、枯期水位變化較大，采用傳統(tǒng)的淹沒式蘑菇頭或箱式取水方式易造成取水口堵塞，為便于對取水箱涵泥沙清理和檢修，結(jié)合工程所處位置地形、地貌特點，同時，考慮到當(dāng)?shù)厮?、航道及交通部門的相關(guān)要求，本工程設(shè)計時采用雙箱涵的取水方式，2 個箱涵可互為備用，正常情況下采取雙孔進(jìn)水運行模式，在檢修、事故工況下采取單孔運行模式，單孔過水量按設(shè)計水量的70%控制（即1.785m3/s）。

取水雙箱涵設(shè)計進(jìn)口底板高程為378.90m，出口接入進(jìn)水格柵間。取水箱涵全長43.00m，其中，進(jìn)口段長 4.00m，寬3.60～4.60m，箱涵長 39m，設(shè)計坡比i=0.026，箱涵為雙箱涵，箱涵單孔凈空尺寸為3.5m×1.5m。箱涵進(jìn)口形式為八字形，采用斜坡式進(jìn)口寬頂堰，高 0.90m，坡比為1∶2.5，兩側(cè)翼墻采用重力式擋土墻，墻高1.70～4.70m，頂寬0.60m，臨水面垂直，背水面坡比1∶0.45。為防止樹枝等進(jìn)入泵房取水室，在進(jìn)水口設(shè)置不銹鋼攔污柵，柵條間距20cm，攔柵傾角為70°?？紤]到檢修、清淤的需要，在中墩、邊墻的適當(dāng)位置設(shè)置疊梁閘檢修門槽，并在頂部設(shè)置鋼筋混凝土蓋板與馬道相接，形成操作平臺。

3.2 進(jìn)水格柵間

設(shè)置進(jìn)水格柵間1 座，格柵間凈空平面尺寸為16.5m×5.4m，深度為17.3m，采用隔墻分為2 格，單格寬度為2.2m，共設(shè)置2 套回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，柵隙b=5cm，安裝角度a=75°，電機(jī)功率N=3.0kW。格柵間內(nèi)共設(shè)置3 套方形不銹鋼1 500mm×1 500mm 閘門，便于格柵除污機(jī)維護(hù)檢修。

3.3 引水管道及反沖洗系統(tǒng)

引水管道起點為進(jìn)水格柵間出口，終點為取水泵房，管徑為DN1 200mm，管材采用鋼管，雙管并排敷設(shè)，單管長度為170m，共計340m。正常雙管運行時，總輸水能力為22×104m3/d，單根管道承擔(dān)50%流量，則單根管道設(shè)計流速為1.13m/s。

工程設(shè)計考慮到取水工程中隨著運行時間的持續(xù)可能會出現(xiàn)原水中泥沙淤積問題，在DN1 200mm 的輸水管道中設(shè)計了DN200mm 的反沖洗管道，便于定期對原水輸水管道進(jìn)行反沖洗，確保引水管道的正常輸水。

3.4 取水泵房

取水泵房處最高洪水位為391.60m，按照最高洪水位加0.5m，再加浪高0.9m，確定取水泵站廠平高程為393m，取水泵房室內(nèi)地坪高程即±0.00 高程為393.300m；取水泵房±0.00 以下井室深度為19.3m，泵房總高30.9m，泵房直徑為20m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用筏板基礎(chǔ)。泵房底層安裝泵組，泵房頂設(shè)電動環(huán)形軌道起吊設(shè)備 1 套【3】。

樂山市自來水公司第三水廠及樂山供水公司水廠取水水泵選型及安裝按13.0×104m3/d 的規(guī)模，水泵揚程確定為50m，根據(jù)凈水廠的實際運行情況，本次共設(shè)置5 臺水泵，分為大、中和小泵3 種型號的進(jìn)口潛水泵。大泵設(shè)置3 臺，2 用1 備，均采用變頻，單臺水泵Q=1 700m3/h，H=50m，η≥80%，配套電機(jī)功率400kW。中泵設(shè)置1 臺，采用變頻，單臺水泵Q=1 200m3/h，H=50m，η≥80%；配套電機(jī)功率260kW。小泵設(shè)置1 臺，兼顧取水井室和引水管道反沖洗水泵，采用軟起，單臺水泵Q=800m3/h，H=50m，η≥80%；配套電機(jī)功率 190kW。

樂山第五水廠近期供水規(guī)模5×104m3/d，遠(yuǎn)期供水規(guī)模10.0×104m3/d；水泵選型及安裝按近期規(guī)模配置，預(yù)留遠(yuǎn)期設(shè)備位置，水泵揚程確定為30m，近期設(shè)置3 臺水泵，2 用1 備，單臺進(jìn)口潛水泵Q=1 250m3/h，H=30m，η≥80%；配套電機(jī)功率165kW，遠(yuǎn)期增設(shè)3 臺同型號潛水泵，遠(yuǎn)期水泵為4 用2 備（H為水泵揚程；Q 為流量；η 為水泵效率）。

4 輸水管道工程

新建取水泵站至樂山市自來水公司第三水廠和樂山供水公司水廠的原水輸水管道，管徑為DN900～DN1 000mm，總長度共計約21.2km，管材主要采用球墨鑄鐵管，局部特殊地段采用鋼管。新建取水泵站至第五水廠的原水輸水管道，管徑為DN900mm，單管長度約0.6km，共計1.2km。

新建取水泵站至第五水廠的原水輸水管道（過江管道），管徑為DN900mm，管材主要采用鋼管，雙管并排敷設(shè)，單管長度為715m，共計1.43km。根據(jù)行洪論證與河勢穩(wěn)定評價報告提出的要求，過江段管道管頂覆土厚度設(shè)計為5m，管道采用C20 混凝土包封，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，保證工程施工進(jìn)度。為加強圍堰防滲效果，結(jié)合現(xiàn)場原材料情況，圍堰采用土石圍堰，防滲結(jié)構(gòu)采用黏土心墻、高壓旋噴灌漿2 種方式綜合利用。

5 結(jié)語

本取水工程是為了徹底解決原青衣江甘巖和觀音橋取水口的地表水無法滿足取水和水源地保護(hù)要求而進(jìn)行的遷改與設(shè)計實施，該取水工程主要承擔(dān)了樂山市主城區(qū)生活飲用水的供水任務(wù)，取水方式作為生活飲用水水源地取水工程中的主要結(jié)構(gòu)部分，設(shè)計時需綜合考慮工程所處場地地形、地貌以及水質(zhì)特點，同時，考慮到當(dāng)?shù)厮?、航道及交通部門的相關(guān)要求與規(guī)定，做到取水安全、運行可靠、方便管理。此次設(shè)計采用“雙箱涵、互備用、反沖洗”的取水方式以及單軌電動起吊清理泥沙設(shè)備，可有效解決取水過程中泥沙含量較高帶來的取水設(shè)施淤積堵塞問題，在清淤、檢修時雙箱涵可單孔運行，系統(tǒng)運行不受影響，仍能保證正常供水，在枯水期對箱涵淤積的泥沙進(jìn)行清理，泥沙用于水源地涵養(yǎng)林種植土。為有效解決取水管道在長期運行過程中會產(chǎn)生的雜質(zhì)沉積，在DN1 200mm的取水管道中設(shè)計了DN200～DN300mm 的反沖洗管和取水井底部沖砂系統(tǒng)，便于對引水管道進(jìn)行反沖洗，從而大大減少了取水設(shè)施的泥沙淤積及堵塞問題。工程從設(shè)計到運行歷時2a多，目前已經(jīng)安全平穩(wěn)運行近，經(jīng)受住2019 年8 月22 日青衣江汛期（最大流量為12 300m3/s，原水濁度高達(dá)12 960NTU，超警戒水位1.02m，是1996 年以來最大洪水流量）極端反常天氣造成的超高水位的巨大考驗，保證了青衣江汛期的正常取水，較好地解決了青衣江取水工程中經(jīng)常遇到的汛期取水頭部泥沙、樹枝雜草堵塞以及枯水期水位降低無法取水的問題，對類似取水條件的取水工程設(shè)計具有很好的借鑒意義。