飲用水取水口在內河航道中選址和平面布置的影響因素分析

張威 劉躍 安徽省交通勘察設計院有限公司

1.工程概況

安徽宿州市屬于嚴重缺水區域，隨著經濟建設的迅速發展，宿州市決定在規劃廠址新建宿州市第四水廠供水工程，服務區域主要為城東片區，水廠廠址位于宿州市城市東北規劃區邊界處，具體位于規劃橫二路與規劃經六路交口西北側，工程規模為：一期2020年為5萬m3/d，二期2030年為15萬m3/d。其中，取水工程設計取水總規模為15萬m3/d。新建箱式取水頭部、引水管線及原水輸水管按15萬m3/d 規模設計，一次建成，取水泵房土建按15萬m3/d 規模設計建設，一期設備安裝規模為5萬m3/d。水源采用地表水，就近從新汴河中取水。根據《安徽省干線航道網規劃（2018—2030年）》，新汴河航道規劃為四級航道，是安徽省較為重要的高等級航道。

2.選址因素分析

飲用取水口屬于臨河建筑物，在內河航道中選址時應充分分析其建設對通航條件的影響。

2.1 自然條件選址要求

取水頭位置示意圖

根據相關的規范標準，一般應選在河床穩定、水域寬闊、水深和水流條件良好的河段，同時不能處于通行控制河段、河道彎曲段等。宿州第四水廠取水口經調整后位于新汴河航道宿州閘上游右岸約5.2km處，基本滿足以上選址自然條件。

2.2 與涉航建筑物之間的距離要求

飲用取水口的選址對涉航建筑物的距離要求與一般的工業或者灌溉取水口有較大不同。飲用取水口設置后，將對河道的上下游水質標準提出要求，需劃定一級、二級保護區，保護區內不準建設涉航建筑物。

根據《飲用水水源保護區劃分技術規范》，一級保護區水域長度為取水口上游不小于1000m，下游不小于100m范圍內的河道水域；二級保護區長度從一級保護區的上游邊界向上游（包括匯入的上游支流）延伸不小于2000m，下游側的外邊界距一級保護區邊界不小于200m。新汴河屬于引江濟淮工程江水北送輻射范圍，河道水流除從上游往下游自然流淌外，還存在逆向的調水水流。所以該處取水口水源保護區范圍取上游3km至下游3km范圍。

宿州第四水廠取水口在位置調整之前，選址曾位于新汴河節制閘上游右岸約2.6km處。該處下游1.2km將規劃建設宿州船閘閘上錨地，下游2.6km處規劃拆除重建宿州船閘。如果取水口選址在此，其建成后上下游3km范圍內將形成水源保護區。宿州船閘閘上錨地和宿州船閘的建設將會受到嚴重阻礙，很可能通過不了環保部門審查。經過多方協調，考慮到新汴河水利和航運資源的綜合開發，取水口位置最終上移了約2.6km。上移之后，水源保護區內將沒有現狀和規劃的港口、錨地、船閘等涉航建筑物。

取水工程與航道關系圖

工程實施后枯水期工程河段局部橫向流速分布圖

由此可見，飲用水取水口的選址難度較大，需保證工程建成后水源保護區內沒有涉航建筑物。如果取水口選址難度很大，實在無法異址，需拆除水源保護地范圍的涉航建筑物，并處理好涉航的第三方權益。

3.平面布置因素分析

3.1 相關法規、規范及地形因素分析

為保護稀缺的航道資源，《安徽省航道管理辦法》規定：在三級航道中心線的兩側各70m，四、五級航道中心線的兩側各50m，六、七級航道中心線的兩側各30m的水域內，不得設置攔河捕撈網具、有礙船舶航行的其他固定網具或種植水生作物。

工程處新汴河航道規劃為四級航道，航道設計航道底寬50m，設計水深2.8m，最小彎曲半徑330m。擬建取水頭部布置在河道右岸灘地內，并未占用航道，取水頭部距設計航道中心線約100m＞50m，滿足《安徽省航道管理辦法》相關規定。

取水口采用挖入式布置，取水口頭部位于右岸灘地上，灘地高程約25.8m。取水口頭部頂高程23.1m，取水頭位于灘地以下約2.7m。工程處設計最高通航水位26.90m，設計最高通航水位出現時灘地水深約1.1m，為非通航水域，船舶難以靠近。取水口平面布置對通航不利影響很小。

3.2 水流數值模擬

為分析工程對水流條件影響，對工程附近水域進行了平面二維數學模型計算。模型范圍取水斷面上游4km至下游2.5km。模型參數灘地糙率0.042，主槽糙率0.026。采用二維模型非結構三角網格，網格空間步長30m，取水口附近加密至2m左右。模型選取了洪水期（10年一遇洪水位）、枯水期（設計最低通航水位23.8m）兩種工況進行計算。經過計算，洪水期工程河段最大橫向流速主要受該段河道自身特點影響，工程實施對橫向流速的變化影響很??；枯水期橫向流速主要分布在取水口頭部位置，影響范圍很小。工程建成后，工程河段最大橫向流速約為0.158m/s＜0.3m/s，與工程建成前基本一致，滿足《航道整治工程技術規范》的要求，工程實施對水流條件影響較小。

所以，取水口的平面布置除了應該滿足相關法規、規范要求之外，還應盡可能的布置在船舶不可達區域，取水產生的橫向流速在可能的通航區域內滿足小于0.3m/s的規范要求。

4.結語

通過宿州第四水廠案例選址和平面布置分析可知，飲用取水口在內河通航河流的選址和平面布置方面需要充分考慮涉航的各方面因素。在選址方面，取水口應盡可能選在其建成后水源保護范圍內現狀及規劃均無涉航建筑物的位置，同時水源保護的范圍劃定應充分注意考慮是否存在雙向水頭。如果存在雙向水口，取水口建成后的水源保護地范圍更大；在平面布置方面，除滿足相關法規、規范要求以外，取水口應盡可能的遠離航道中心線，使其布置在船舶不可能的區域，同時也要保障取水產生的橫向流速在可能的通航區域內滿足小于0.3m/s的規范要求，從而盡可能減小取水工程對通航的不利影響，保障通航安全。