農村供水工程引水低壩設計優化分析

張洪斌

（寧強縣水利水電工作隊 陜西 寧強 724400）

引水低壩是農村小型供水工程的重要建筑物之一。引水低壩的主要功能就是在溝道擋水截流，在壩前形成一定蓄水容積和水位，滿足自流引水條件，同時對來水進行均勻分配進入管道。引水低壩設計的完善與合理是供水工程安全經濟運行的重要保證。

筆者參加過多項農村小型供水工程的規劃和初步設計工作，現結合寧強縣鐵鎖關鎮朱家壩村供水工程建后的實際運行情況，對供水工程引水低壩設計中存在的一些主要問題進行分析，并提出引水低壩設計優化方案和處理對策，為后期農村小型供水工程引水低壩設計起指導性作用。

1 工程概況

鐵鎖關鎮朱家壩村供水工程位于寧強縣鐵鎖關鎮東部的朱家壩村6組，主體工程由引水低壩、沉淀過濾池、輸水管道、蓄水池和降壓池、主供水管網及入戶設施組成，系自流引取磨子溝溝道地表水，設計日供水量19t，解決該村61戶257人的飲水困難問題。

該工程引水低壩位于6組磨子溝上游，壩體采用梯形漿砌石溢流壩，設計壩長3m，壩頂寬0.8m，壩底寬 2.2m，壩高1.2m，壩前坡比為1:0，壩后坡比為1∶1，壩體采用M7.5漿砌石砌筑，M10砂漿勾縫抹面。

該工程引水低壩因設計時僅限于滿足自流取水要求，故壩體在結構設計方面較為簡單，由壩體和壩前較小的粗砂卵石粗濾體組成，壩體右側預埋引水管，將水直接引向下游沉淀過濾池。

該工程于2009年設計并建成投入運行。

2 工程存在的主要問題

朱家壩村供水工程投入運行兩年多后，經供水效果回訪，群眾對工程存在的部分問題反映強烈，主要表現在以下三方面：①暴雨季節，水質易渾濁；②干旱季節，存在間歇性斷水；③暴雨季節，壩前粗濾體易毀，泥沙、草皮直接進入管道。

寧強縣水利局和寧強縣水利水電工作隊接到群眾放映的問題后，及時到現場進行原因調查和分析，發現出現上述問題的主要根源是供水工程引水低壩在設計方面存在一些問題，必須采取優化和改進措施加以解決，以滿足工程正常運行，使群眾滿意。

現對該供水工程引水低壩在設計方面存在的主要問題分述如下：

（1）引水低壩結構型式簡單，影響供水可靠性。

壩體采用單一的梯形漿砌石結構，壩頂高過溝道河床60cm。由于單純考慮低壩的擋水截流功能，沒有過多考慮過濾凈化問題，枯水期進水口水位變化幅度大，有時管頂無淹沒水深，造成引水不暢，影響可靠輸水，空氣進入管道，出現間歇性斷水，導致管道有輕微震動現象。

（2）壩前粗濾效果差。

在壩前鋪設粗砂卵石粗濾料，長度1.1m，寬度與溝道寬度相同，高度與壩頂齊平。粗濾體的體積較小，約1.9m3，枯水期粗濾效果尚可；汛期對溝道來水粗濾效果較差。在汛期，粗濾體極易被洪水沖散，雜草泥質進入管道，水質渾濁，直接影響輸水可靠性，增加了運行后期維護工作量。

（3）壩體下游發現較小滲漏點，導致枯水期供水量偏小。

3 引水低壩設計優化方案及處理對策

針對朱家壩村供水工程引水低壩設計出現的以上問題，本著一切從實際出發的原則，通過現場仔細觀察，討論分析，深入論證，同時結合群眾意見，吸取和采納寧強縣多年來供水工程經驗教訓，提出以下引水低壩設計優化方案和技術措施。

3.1 優化引水低壩結構型式，增設進水室

為增加供水可靠性并兼顧溝道水質凈化的需要，優化壩體結構型式，壩體增設進水室。在壩體上游面澆筑一個長與壩長相同、凈寬50cm、高與壩頂齊平的長方體狀進水室（進水室底部增設排污管），進水室上游面側墻采用C20無砂砼結構、墻厚20cm、墻體深入壩基不少于20cm，緊貼壩體迎水面澆筑C20砼防滲墻兼作進水室下游面側墻，墻厚10cm，頂部采用3塊C20預制鋼筋砼蓋板封閉、板厚12cm，進水室凈長3.0m×寬0.5m×深1.0m，凈容積1.5m3。進水管頂必須有50cm以上的淹沒水深，這樣引水順暢，水流形態穩定，有利于沉淀凈化水質，枯水期空氣不易進入管道，可提高輸水穩定性并消除管道震動現象，減小水質濁度，增加供水可靠性。

3.2 大幅增加壩前粗砂卵石粗濾體的體積

為滿足農村安全引水水質要求，大幅增加粗砂卵石粗濾體的體積，在進水室前人工鋪設較為完善的粗砂卵石粗濾體，長度3m、寬度與溝道寬度相同，上游側與溝道地坪順接，并盡最大可能增大平鋪面積，高度與壩頂同高，體積達5.4m3。這樣，體積較大的過濾體對溝道來水進行粗濾，可徹底隔離雜草、樹葉，避免溝道雜質等漂浮物進入引水管，降低汛期原水濁度，提高粗濾凈化效果，有效提高原水水質，減輕下游沉淀過濾池的過濾負擔。

3.3 增加壩前水平和垂直防滲措施

在人工鋪設粗砂卵石粗濾體之前，先在壩體上游底面平鋪C15砼防滲層，長度3m，寬度與溝道寬度相同，厚10cm，形成一個面積達9m2的防滲面；除采用水平防滲外，還可采用垂直防滲，在壩上游壩肩部澆筑砼防滲墻，減小壩基滲漏。通過防滲措施，可有效提高壩體的截流防滲功效，確保枯水期有充足的引水流量。

4 優化處理后的效果分析

經優化和改進后的引水低壩除滿足必要的截水作用外，由于在壩前大幅加大了粗濾體體積，增設了進水室，使輸水管道進口水流條件得到明顯改善，同時大大提高了粗濾效果。以上引水低壩設計優化方案和技術措施在2012年初進行了實施，經過一年多實際運行，效果明顯。主要表現在以下三方面：

（1）通過增設進水室，引水不暢、間歇性斷水及輸水不穩定現象得到徹底改變，輸水管進口水流條件得到明顯改善，水流順暢、輸水調配穩定，同時方便了后期的管理維護。

（2）通過大幅增加壩前粗砂卵石粗濾體的體積，提高了粗濾凈化效果，有效降低了汛期原水濁度，改善和提高了原水水質。該優化措施因加大了壩前粗濾功效，在后期供水工程設計中，針對水質凈化，可減輕樞紐以下沉淀過濾池的過濾負擔，有利于減小沉淀過濾池面積，節省工程投資。

（3）通過在壩上游底面平鋪砼防滲面，減小了壩基滲漏，有效提高了壩體的截流防滲功效，確保了枯水期有充足的引水流量。

5 結語

本文結合寧強縣鐵鎖關鎮朱家壩村供水工程運行中實際存在的問題，重點對該工程引水低壩設計中存在的主要問題進行了分析，提出了相應的引水低壩設計優化方案和處理對策，經過實施后的實際運行，效果明顯。引水低壩設計優化方案和對策可在全縣的小型供水工程設計中逐步推廣，同時為后期農村小型供水工程引水低壩設計提供指導性作用。陜西水利