滲渠在山區供水工程取水口設計中的應用

吳旭凌，熊思竹

（1.安徽省銅陵市義安區機電管理站，安徽 銅陵 244000；2.中國礦業大學，北京 100083）

0 引言

金寨縣某農村供水水廠供水規模為3000m3/d，工程類型為III 型[1]，工程采取毛坦河山邊堰上水作為取水水源，取水口位于山邊堰上游約130m 河道右岸。鑒于取水口所在河段屬于典型山區河道，洪水期流速大，洪水沖刷容易影響河道內取水工程安全，且山洪泥沙含量較高，容易引起取水口淤積，為解決以上問題，設計中采用滲渠方案，有效確保了工程安全、有效運行。

1 河道概況

毛坦河位于響洪甸水庫上游，屬于淠河水系，河道蜿蜒曲折，坡陡流急，屬于典型的山區河道。

取水口位于山邊堰上游約130m 河道右岸。山邊堰堰身采用C25 鋼筋混凝土寬頂堰結構，堰頂凈寬60m，堰高1.25m，堰頂高程為46.35m。

取水口所在河段寬約60m，左右岸均建有堤防，堤頂高程約50.8m，河道右岸現狀堤防迎水側采用格賓石籠護岸，右岸現狀有灘地，寬約5～10m，灘地高程46.8m，河槽寬約45m，河底最低高程44.2m。

取水口所處河道斷面20 年一遇洪水位49.36m，50 年一遇洪水位50.5m。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），項目區抗震設防烈度為6 度，設計基本地震加速度值為0.05g，設計地震分組為第一組。地質勘察顯示取水工程所在河床主要分布③層卵石夾砂、④層強風化泥巖、⑤層中風化泥巖，其中③層卵石夾砂層底高程約42.38m，層厚度約4.5m，屬于透水性較強土層，④層強風化泥巖層底高程約42.18m，層厚度0.2m，屬于基巖，⑤層中風化泥巖層未揭穿，屬于基巖。

2 設計取水規模

工程供水范圍涉及安元等共計13 個行政村4992戶、18902 人。根據項目區群眾意愿及財政實際情況并結合地方政府的意見，近期管網僅覆蓋12 個行政村4652 戶、17636 人，取水工程、凈水廠工程以及供水范圍內主管道按照設計規模一次性建成。

工程設計年限取15 年，項目區近年來人口現狀自然增長率為1‰～3‰，人口增長率取3‰，至規劃年2035 年總人口為19701 人。供水規模（即最高日供水量）=居民生活用水量+村鎮企業和專業戶飼養畜禽用水量+公共建筑用水量+管網漏失水量及其他未預見用水量=2944m3/d。根據水量預測、資金、建設等方面因素的綜合考慮，以及需水量預測中存在一些不確定的因素，從水源地的取水能力、資金、工程建設等方面考慮，確定工程供水規模為3000m3/d，工程類型為III 型。

3 設計難點及解決策略

3.1 確保河道內取水工程安全

根據計算，20 年一遇、50 年一遇洪水條件下河道內洪水流速分別為3.8m/s、4.1m/s，流速較大，容易導致河床產生較大自然沖刷，影響取水工程安全，以上幾種常見取水型式均無法確保取水安全。

設計中考慮在右岸河灘地設置兩座直徑1.5m 滲渠井，滲渠井深20m，避免在河床內設置阻水建筑物，同時強化河道內滲渠井四周抗沖設計，有效確保井安全。

3.2 減輕取水口淤積

毛坦河屬于典型的山區河道，具有山區河道普遍的特性，汛期山洪暴發，河道內泥沙含量較高，導致河道內普遍產生淤積，取水口也不可避免會產生淤積，若采用明渠取水，必然導致洪水期淤積十分嚴重，給后續取水工程的正常使用及管護帶來較大困難。

為解決以上問題，取水工程設計中避免采用常規的明渠取水。結合實地地質條件，通過在河道灘地上設置兩座直徑1.5m 滲渠井作為取水工程，充分利用了現有③層卵石夾砂層對原水進行過濾，有效的減輕取水口淤積。

3.3 確保取水量滿足要求

水廠供水規模為3000m3/d，取水規模3300m3/d。山邊堰堰頂高程為46.35m，河底最低高程44.2m，③層卵石夾砂層底高程約42.38m，枯水位時段，堰上最小水深約1m，相應透水層厚度僅約3m，透水層厚度不足，如何確保取水量滿足要求，是取水工程成功的關鍵。

設計中一方面設置兩座滲渠井，增加取水量，為進一步提高取水保障，設置84m 長滲渠管與兩座滲渠井連接，通過滲渠管擴大井進水能力。

4 取水口設計

4.1 平面布置

在河道灘地設置2 座滲渠井，井外徑2.3m，內徑1.5m，井深20m。為提高供水保障率及水質，在滲渠井與河道之間鋪設DN1000 雙層鋼筋混凝土穿孔管作為滲渠管進行取水。滲渠管中心設計高程42.5m，滲渠管總長84m，設置φ50mm 梅花孔口，孔口間距30cm。

4.2 工藝設計

滲渠井深20m，河道灘地高程約46.8m，砂礫石層底高程約42.5m，42.5～46.8m 之間均為砂礫石層，通過砂礫石層滲水，每座井內設置取水泵2 個（一用一備）。井設計流量采用無壓完全井滲流計算，經計算，單口井滲流流量為2335m3/d，則兩口井滲流流量為4670m3/d ＞3300m3/d，滿足設計要求。

單個井設置一道24m 長DN1000 雙層鋼筋混凝土滲渠管，順河岸布置，并垂直開設18m 長支管。滲渠管中心設計高程42.5m，滲渠管總長84m，設置φ50mm 梅花孔口，孔口間距30cm。取水井工藝剖面圖如圖1 所示。

圖1 取水井工藝剖面圖

4.3 結構設計

取水井外徑2.3m，內填反濾材料，內徑1.5m，深水井深20m 頂部2m 范圍內設置鋼筋網石籠加固防止沖刷，頂部設置鋼筋混凝土蓋板，板厚30cm，頂部設置檢修洞口供水泵檢修，如圖2。

圖2 取水井結構剖面圖

每口深水井沿河床灘地及河心伸出2 根D1000雙層鋼筋混凝土導流管，管底標高42.00m，管道頂部壓1m×1m×1m 格賓網石籠，防止河道沖刷，頂部采用不同級配砂礫石回填至河底標高[2]，依次由0.2m80mm 礫石、0.2m50mm 礫石、0.1m32mm 礫石構成，管道每節交口處采用鋼筋混凝土抱箍澆筑。

深水井出水管道沿邊坡至堤頂，沿長度設置80m×80cmC25 混凝土包管沿邊坡至坡頂，包管兩側各10m 范圍內采用12cm 厚20m×20cm 六角形C25實心混凝土砌塊硬化，邊坡系數1∶2。滲渠管回填剖面圖如圖3。

圖3 滲渠管回填剖面圖

5 結語

山區取水工程設計階段普遍需要面臨的問題是：如何解決取水口的抗沖刷問題及取水口的可能泥沙淤積問題，確保取水工程自身安全以及后續使用過程中的水質安全問題。該項目取水工程采用滲渠方案，建成運行以來，歷經汛期洪水考驗，取水口并未出現水毀，泥沙淤積不明顯，實踐證明該取水方案較為合理，滲渠取水方案可為解決山區類似問題提供參考■