浅议我市现状给水取水斗槽缺点及改造方案

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【摘 要】地表水取水构筑物的构造形式分为固定式、活动式和山区浅水河流取水，结合我市现状取水头部实际特点及目前应用顺流式取水斗槽的缺点进行分析，提出改造取水头部和在取水头部前设置预处理构筑物的方案并加以分析。

【关键词】地表水；取水斗槽；取水构筑物

阿勒泰市城市自来水一直取用克兰河地表水，取水工程距市区5公里。阿勒泰市目前采用的取水斗槽始建于1996年，由于资金的限制，当时取水头部在施工时对原设计进行了简化处理（即斗槽式取水构筑物为单向顺流式进出水，斗槽长75米），造成现状取水头部存在许多问题。冬季冰冻期，由于悬浮在水中的冰凌和初冰极易附着在取水口的格栅上，不仅增加水头损失，清除不及时还直接造成进水口堵塞影响进水量，因此，每年都需要大量的人工进行清冰工作，劳动强度非常大；而到了夏季洪水期，由于近年来随着气候的反复变化、水土流失现象加剧，造成洪水频发，在洪水期水质浊度很高，远远超出了自来水公司的水处理能力，除此之外，取水头部还存在：（1）进水闸板无法正常使用，导致进水量无法调控，洪水来临时无法关闭进水闸板，使得大量砂石进入输水管道；（2）现状排砂设备毁坏，只能进行人工排砂，严重减弱了取水廊道的过流能力和正常运行；（3）缺乏自控系统，对原水水质得不到有效监测，这些问题已严重影响了居民生活用水质量，居民反应强烈。根据该现象及我市供水现状，提出供水系统改造方案。

第一阶段：改造目前顺流式取水斗槽

地表水取水构筑物的构造形式分为固定式（岸边式、河床式、斗槽式）和活动式（浮传式、缆车式）和山区浅水河流取水构筑物。

对阿勒泰市现状取水头部顺流式斗槽进行改造成斗槽式取水构筑物（由进水斗槽和岸边式构筑物组成）。

斗槽式取水构筑物：在岸边式或河床式取水构筑物之前，在河流岸边用堤坝围成，或在岸边开挖形成进水斗槽，水流进入斗槽后，流速减小，便于泥沙沉淀和水内冰上浮，可减少泥沙和冰凌进入进水口，比较适用于取水量大，河流含泥量高，漂浮物较多，冰凌较严重且有合适地形的情况。

按水流进入方向，斗槽式取水构筑物可分为顺流式、逆流式和双流式，目前，我们的取水斗槽为顺流式，顺流式斗槽水流方向与河流一致，但斗槽中流速小于河流流速，一部分动能转化位能，在进水口形成壅水鹤横向环流，适用于含泥沙多，冰凌不严重的河流。逆流式斗槽水流方向与河流相反，河水在斗槽进口受到抽吸形成水位跌落，产生横向环流，进入斗槽的水流主要是河流底层的水，适用于冰凌严重而泥沙较少的河流。而双流式斗槽是顺流式及逆流式两种形式的结合，比较适用于我区取水量大、河水季节含泥沙量大、冬季冰情严重的河流取水的情况。将我市现有斗槽设计为双向进水形式，长度120米，宽度6米，取水能力为6万m3/d，夏季当洪水季节含沙量大时，打开上游端闸门顺流进水，当冬季冰凌严重时，打开下游端闸门，逆流进水，进水口应该分别设置调节闸板，引河水清除淤泥，取水头部安装在线监测仪表（进水口处设置浊度仪，液位仪用于监测斗槽内的沉砂），另在取水头部上游合适位置设置浊度仪进行提前监测洪水来临时的水质变化。

第二阶段：在取水头部设置预处理构筑物

根据我市取水现状，斗槽式取水构筑物的位置应设在凹岸靠近主流的岸边式，以便利用水力冲刷沉积在斗槽内的泥沙。

方案一：设置重力式蓄水池：在现有取水口上游河道合适位置修建一拦河渠首用于取水（在标高和取水条件允许的情况下，尽量靠近原有的取水头部），渠首自右向左分别布置溢流堰、冲沙闸及进水闸；渠首下游200米左右岸边根据地形修建蓄水池，由引水管道将河水自渠首引入，蓄水池面积为6600平米，深度4米，有效容积22000立方米，底板厚0.4米，四周为重力式混凝土挡墙，蓄水池内部设置导流墙，避免池内形成死水，蓄水池下游接输水管道，长度80米，将水由蓄水池输入现有自来水取水口，为减少占地，该蓄水池还可设计为斜坡式蓄水池，池底浇注30厘米厚混凝土，四周为斜坡式混凝土护坡，斜坡下部填筑夯实，可现浇注3厘米厚M10砂浆垫层，再铺设土工膜，土工膜与底部土工膜相接；蓄水池下游接输水管。工程运行时，先于河道水质较好时向渠首引水，在夏季暴雨洪水来临时将渠首闸门关闭，防止含泥量较大的河水进入蓄水池。蓄水池中蓄水量可以最大满足洪水期间的应急供水。

方案二：设置截渗墙、集水井：该方案水源为地下水，于上游河道狭窄处修建一地下截渗墙，截取地下潜流，截渗墙长20米，为重力式混凝土挡墙，截渗墙上游侧修建一座长30米，宽15米，截渗墙主要作用是拦蓄地下潜流，截渗墙底部设DN700管道，用于取水。

集水井位于截渗墙上部，长30米、宽15米，集水井采用框架结构，框架部设纵横镀锌钢管，用于支撑滤料，钢管间孔距为0.2米，集水井顶部设0.15米厚的混凝土预制盖板，集水井深度为5.5米，集水井左右及上游填5层粒径不同的反滤料，河道渗流经反滤料过滤后进入集水井，过滤水由管道自集水井引至现有自来水取水口。

方案三：在取水头部设置预处理构筑物，采用加药预沉淀的方式，将水中浊度降低至正常范围，预处理构筑物为预沉淀池、絮凝反应池及加药间，沉淀池设计处理规模应大于或等于城市一天用水量，该方案系统主要用于洪水期高浊度水的处理。

三个方案综合分析，方案一重力式蓄水池，需要施工场地开阔，永久占地面积大，造价一般；方案二设置截渗墙、集水井，造价最低，理论采用最合适，但由于我市夏季洪水期频繁，洪水浊度超过10000度，含泥量大，运行时间过长后可能影响渗水，后期运行成本大，需要隔一段时间进行人工换滤料，根据洪水来临频次要对滤料进行不定期的更换，在周边地区采用该方案效果不理想；方案三在取水头部设置预处理构筑物，施工工艺复杂，造价最高，但处理水质最好，三个方案结合我市目前取水头部现状、资金等综合比较，认为采用方案一为最佳。

取水构筑物施工时要结合现场选择施工方法，取水头部施工方法一般有：大开槽施工法、围堰施工法、沉井施工法、浮运下沉法、气压沉箱法 ，我市取水头部改造重力式蓄水池建设施工采用大开槽施工法并配合围堰施工法，保证工程施工安全。

建议与结论：

1、利用好地表水源，根据本市城市供水实际情况因地制宜的选择取水构筑物的类型。

2、地表取水工程受自然环境影响甚大，必须从调查分析着手，充分利用第一手资料，根据实际情况，因地制宜的进行取水改造建设工程。

3、取水构筑物的设置要全面考虑河流中取水条件，对于给水水源的选择，构筑物的形式、施工和安全运行有重要的意义。