淺議我市現狀給水取水斗槽缺點及改造方案

【摘 要】地表水取水構筑物的構造形式分為固定式、活動式和山區淺水河流取水，結合我市現狀取水頭部實際特點及目前應用順流式取水斗槽的缺點進行分析，提出改造取水頭部和在取水頭部前設置預處理構筑物的方案并加以分析。

【關鍵詞】地表水；取水斗槽；取水構筑物

阿勒泰市城市自來水一直取用克蘭河地表水，取水工程距市區5公里。阿勒泰市目前采用的取水斗槽始建于1996年，由于資金的限制，當時取水頭部在施工時對原設計進行了簡化處理（即斗槽式取水構筑物為單向順流式進出水，斗槽長75米），造成現狀取水頭部存在許多問題。冬季冰凍期，由于懸浮在水中的冰凌和初冰極易附著在取水口的格柵上，不僅增加水頭損失，清除不及時還直接造成進水口堵塞影響進水量，因此，每年都需要大量的人工進行清冰工作，勞動強度非常大；而到了夏季洪水期，由于近年來隨著氣候的反復變化、水土流失現象加劇，造成洪水頻發，在洪水期水質濁度很高，遠遠超出了自來水公司的水處理能力，除此之外，取水頭部還存在：（1）進水閘板無法正常使用，導致進水量無法調控，洪水來臨時無法關閉進水閘板，使得大量砂石進入輸水管道；（2）現狀排砂設備毀壞，只能進行人工排砂，嚴重減弱了取水廊道的過流能力和正常運行；（3）缺乏自控系統，對原水水質得不到有效監測，這些問題已嚴重影響了居民生活用水質量，居民反應強烈。根據該現象及我市供水現狀，提出供水系統改造方案。

第一階段：改造目前順流式取水斗槽

地表水取水構筑物的構造形式分為固定式（岸邊式、河床式、斗槽式）和活動式（浮傳式、纜車式）和山區淺水河流取水構筑物。

對阿勒泰市現狀取水頭部順流式斗槽進行改造成斗槽式取水構筑物（由進水斗槽和岸邊式構筑物組成）。

斗槽式取水構筑物：在岸邊式或河床式取水構筑物之前，在河流岸邊用堤壩圍成，或在岸邊開挖形成進水斗槽，水流進入斗槽后，流速減小，便于泥沙沉淀和水內冰上浮，可減少泥沙和冰凌進入進水口，比較適用于取水量大，河流含泥量高，漂浮物較多，冰凌較嚴重且有合適地形的情況。

按水流進入方向，斗槽式取水構筑物可分為順流式、逆流式和雙流式，目前，我們的取水斗槽為順流式，順流式斗槽水流方向與河流一致，但斗槽中流速小于河流流速，一部分動能轉化位能，在進水口形成壅水鶴橫向環流，適用于含泥沙多，冰凌不嚴重的河流。逆流式斗槽水流方向與河流相反，河水在斗槽進口受到抽吸形成水位跌落，產生橫向環流，進入斗槽的水流主要是河流底層的水，適用于冰凌嚴重而泥沙較少的河流。而雙流式斗槽是順流式及逆流式兩種形式的結合，比較適用于我區取水量大、河水季節含泥沙量大、冬季冰情嚴重的河流取水的情況。將我市現有斗槽設計為雙向進水形式，長度120米，寬度6米，取水能力為6萬m3/d，夏季當洪水季節含沙量大時，打開上游端閘門順流進水，當冬季冰凌嚴重時，打開下游端閘門，逆流進水，進水口應該分別設置調節閘板，引河水清除淤泥，取水頭部安裝在線監測儀表（進水口處設置濁度儀，液位儀用于監測斗槽內的沉砂），另在取水頭部上游合適位置設置濁度儀進行提前監測洪水來臨時的水質變化。

第二階段：在取水頭部設置預處理構筑物

根據我市取水現狀，斗槽式取水構筑物的位置應設在凹岸靠近主流的岸邊式，以便利用水力沖刷沉積在斗槽內的泥沙。

方案一：設置重力式蓄水池：在現有取水口上游河道合適位置修建一攔河渠首用于取水（在標高和取水條件允許的情況下，盡量靠近原有的取水頭部），渠首自右向左分別布置溢流堰、沖沙閘及進水閘；渠首下游200米左右岸邊根據地形修建蓄水池，由引水管道將河水自渠首引入，蓄水池面積為6600平米，深度4米，有效容積22000立方米，底板厚0.4米，四周為重力式混凝土擋墻，蓄水池內部設置導流墻，避免池內形成死水，蓄水池下游接輸水管道，長度80米，將水由蓄水池輸入現有自來水取水口，為減少占地，該蓄水池還可設計為斜坡式蓄水池，池底澆注30厘米厚混凝土，四周為斜坡式混凝土護坡，斜坡下部填筑夯實，可現澆注3厘米厚M10砂漿墊層，再鋪設土工膜，土工膜與底部土工膜相接；蓄水池下游接輸水管。工程運行時，先于河道水質較好時向渠首引水，在夏季暴雨洪水來臨時將渠首閘門關閉，防止含泥量較大的河水進入蓄水池。蓄水池中蓄水量可以最大滿足洪水期間的應急供水。

方案二：設置截滲墻、集水井：該方案水源為地下水，于上游河道狹窄處修建一地下截滲墻，截取地下潛流，截滲墻長20米，為重力式混凝土擋墻，截滲墻上游側修建一座長30米，寬15米，截滲墻主要作用是攔蓄地下潛流，截滲墻底部設DN700管道，用于取水。

集水井位于截滲墻上部，長30米、寬15米，集水井采用框架結構，框架部設縱橫鍍鋅鋼管，用于支撐濾料，鋼管間孔距為0.2米，集水井頂部設0.15米厚的混凝土預制蓋板，集水井深度為5.5米，集水井左右及上游填5層粒徑不同的反濾料，河道滲流經反濾料過濾后進入集水井，過濾水由管道自集水井引至現有自來水取水口。

方案三：在取水頭部設置預處理構筑物，采用加藥預沉淀的方式，將水中濁度降低至正常范圍，預處理構筑物為預沉淀池、絮凝反應池及加藥間，沉淀池設計處理規模應大于或等于城市一天用水量，該方案系統主要用于洪水期高濁度水的處理。

三個方案綜合分析，方案一重力式蓄水池，需要施工場地開闊，永久占地面積大，造價一般；方案二設置截滲墻、集水井，造價最低，理論采用最合適，但由于我市夏季洪水期頻繁，洪水濁度超過10000度，含泥量大，運行時間過長后可能影響滲水，后期運行成本大，需要隔一段時間進行人工換濾料，根據洪水來臨頻次要對濾料進行不定期的更換，在周邊地區采用該方案效果不理想；方案三在取水頭部設置預處理構筑物，施工工藝復雜，造價最高，但處理水質最好，三個方案結合我市目前取水頭部現狀、資金等綜合比較，認為采用方案一為最佳。

取水構筑物施工時要結合現場選擇施工方法，取水頭部施工方法一般有：大開槽施工法、圍堰施工法、沉井施工法、浮運下沉法、氣壓沉箱法 ，我市取水頭部改造重力式蓄水池建設施工采用大開槽施工法并配合圍堰施工法，保證工程施工安全。

建議與結論：

1、利用好地表水源，根據本市城市供水實際情況因地制宜的選擇取水構筑物的類型。

2、地表取水工程受自然環境影響甚大，必須從調查分析著手，充分利用第一手資料，根據實際情況，因地制宜的進行取水改造建設工程。

3、取水構筑物的設置要全面考慮河流中取水條件，對于給水水源的選擇，構筑物的形式、施工和安全運行有重要的意義。