龍英水庫擴容工程分層取水口設計

樓胤志

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

龍英水庫擴容工程位于現狀壩址下游90 m處，距西林縣城（八達鎮）8 km。龍英水庫原設計以縣城供水為主，兼顧下游農村人飲及改善下游灌溉的綜合利用工程。經擴容后水庫的開發任務維持不變。擴容后水庫正常蓄水位抬高16.50 m，由現狀的853.50 m抬高至870.00 m，設計洪水位873.69 m，校核洪水位874.66 m，相應水庫有效庫容524.7 萬m3，總庫容756.0萬m3，水庫供水死水位843.5 m，為小（1）型水庫。擴容后水庫總的放水流量是0.625 m3/s，其中供水流量0.383 m3/s，灌溉補水流量0.142 m3/s，環境基流0.100 m3/s。水庫攔河壩為混凝土重力壩，采用壩式取水口[1]。

2 分層取水的必要性

擴容前龍英水庫取水口也為壩式取水口，采用底孔進水，未設置分層取水設施。取水口底坎接近水庫的底部。龍英水庫上游的來水量偏低，庫區沿途沉積下來的有機腐質物和泥漿，懸浮于庫底，水庫深層水的水質較差。

龍英水庫投產5 年后，據西林縣水廠反映由于沉積物逐年增加，使得水庫底部取水的水質越來越差，水廠的投礬量成倍增加，大量輕質污泥常會把過濾池完全堵塞，水廠每年需花費大量人力、物力和財力清理，但收效甚微。且每年的汛期到來時，超高濁度的原水立即讓水廠所有水處理設施完全癱瘓，導致全縣大停水。

底層取水增加了供水處理難度和成本，為了保障供水水質，擴容后的龍英水庫很有必要采用分層取水方式。

3 分層取水口設計

水庫的水溫特性是水庫分層取水可能性與合理性分析的基礎，水溫不僅是水質的一項重要指標，水質其它的因子均與水溫密切相關。根據周邊水庫工程資料顯示，水體按水溫結構沿水深一般可分為表溫層（水深0～5 m）、溫躍層（水深5～15 m）、深層（從溫躍層結束到庫底層）[2]。水庫正常蓄水位為870.00 m，供水死水位為843.50 m，取水深度為26.50 m。本工程同時兼顧灌溉功能，因此考慮灌溉水溫需要滿足主要作物水稻的最低水溫要求，水稻生長期較適宜水溫28～34℃，田間水溫低于25℃，就會延長生長期，低于20℃就會影響水稻返青，稻株停止分蘗，因此水稻灌溉水溫應不低于20℃。

根據水庫水溫分層情況，并參考同類工程，龍英水庫分層高度采用5.2～5.0 m，共分為5 層取水。各層取水口中心高程分別為861.9、856.7、851.5、846.3、841.3 m。

3.1 分層取水口方案比較

綜合考慮工程特性，本工程選取多層閥門式取水口方案與多層隔水閘門式取水口方案進行比選。

3.1.1 多層閥門式取水口方案

取水口為壩式取水口，位于左岸擋水壩段4#壩塊。各層取水口頭部均為喇叭口，并設攔污網，各層取水口后接壓力鋼管及閥門，1～4 層取水壓力鋼管直徑為0.6 m，底層取水壓力鋼管直徑為1.0 m。1～4 層取水鋼管接埋入壩體內部管徑為0.6 m 的豎向壓力鋼管，匯入底層鋼管，再接入管徑為1 m的壩下出水總管，總管末端接入壩后閥門控制室。

每層取水口均設置1 個分層取水閥，底層取水口水頭相對較低，設置1 個DN1000 放水蝶閥，其余各層取水口分別設置DN600分層取水蝶閥。

底層取水口放水閥使用條件比較惡劣，長期淹沒在水庫最低水位以下，沒有檢修條件，故在底層取水口放水閥前設置1 個檢修閥；其他各層取水閥在水庫水位消落時具備檢修條件，不考慮設置檢修閥門。為確保管道安全、穩定運行，在頂層取水管道設置1個復合式排氣閥，埋設一根DN150通氣管，滿足開閥充水時排出空氣和關閥等閥后管道低壓時補入空氣的要求。為方便各層取水口閘閥檢修及控制，各層取水閥門布置于閥門豎井內，豎井布置有步行樓梯、吊物孔，每個閥門均設操作檢修平臺。取水口閥門豎井長6.00 m，寬6.74 m。

3.1.2 多層隔水閘門式取水口

多層隔水閘門式取水口，也為壩式取水口。自上而下各層閘門的底坎高程分別為861.4、856.2、851.0、845.8、840.8 m。各層取水口順水流向串聯布置，縱向間距2 m，孔口尺寸均為1 m×1 m，各層均設平面工作鋼閘門，底層進口位于供水死水位以下，因此布置1道檢修閘門。取水口前部布置1道攔污柵。閘門及攔污柵采用移動式啟閉機啟閉。各層取水口之間一般通過匯流豎井連通，豎井底部連接出水總管。取水口閘室長15 m，寬5 m。

3.1.3 取水口方案比選

兩種方案的運行管理條件和投資對比見表1。

表1 運行管理條件和投資對比表

多層閥門式取水口方案水流條件、取水口布置、操作條件較優，并且工程投資較省。綜合比較，龍英水庫擴容工程推薦多層閥門式取水口分層取水方案。

3.2 分層取水運行水位

為防止產生貫通式漏斗漩渦現象，并且需保證取水管內為有壓流，因此需保證各層取水口水管管口最小淹沒深度[3]。各層取水口運行水位見表2。

表2 各層取水口運行水位表

4 結語

龍英水庫擴容工程取水口選擇多層閥門式取水口方案與多層隔水閘門式取水口方案進行比選，并參考其他同類工程經驗，選用了型式簡單、運行靈活的多層閥門式取水口方案，在水庫的各運行水位均可取到表層水。多層閥門式取水口在取水流量小、底層水質差、分層數量多的小型工程中，具有取水口體型小、操作簡單、工程經濟較好的優點。

采用多層閥門式取水口，應注意如下問題：

（1）根據死水位合理確定底部取水口高程，按照水質及水溫確定分層高度和分層層數。

（2）分層取水口過流按有壓流設計，合理制定各層孔口啟用水位。

（3）閥門布置應布置在閥門豎井內，以便于檢修維護。