農(nóng)村供水工程引水低壩設(shè)計優(yōu)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(nóng)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(shè)計的完善與合理是供水工程安全經(jīng)濟運行的重要保證。

筆者參加過多項農(nóng)村小型供水工程的規(guī)劃和初步設(shè)計工作，現(xiàn)結(jié)合寧強縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)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(shè)計中存在的一些主要問題進行分析，并提出引水低壩設(shè)計優(yōu)化方案和處理對策，為后期農(nóng)村小型供水工程引水低壩設(shè)計起指導性作用。

1 工程概況

鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)朱家壩村供水工程位于寧強縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)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(wǎng)及入戶設(shè)施組成，系自流引取磨子溝溝道地表水，設(shè)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(shè)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(shè)計時僅限于滿足自流取水要求，故壩體在結(jié)構(gòu)設(shè)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(cè)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(shè)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(jīng)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(xiàn)在以下三方面：①暴雨季節(jié)，水質(zhì)易渾濁；②干旱季節(jié)，存在間歇性斷水；③暴雨季節(jié)，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(xiàn)場進行原因調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)上述問題的主要根源是供水工程引水低壩在設(shè)計方面存在一些問題，必須采取優(yōu)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(xiàn)對該供水工程引水低壩在設(shè)計方面存在的主要問題分述如下：

（1）引水低壩結(jié)構(gòu)型式簡單，影響供水可靠性。

壩體采用單一的梯形漿砌石結(jié)構(gòu)，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(xiàn)間歇性斷水，導致管道有輕微震動現(xiàn)象。

（2）壩前粗濾效果差。

在壩前鋪設(shè)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(zhì)進入管道，水質(zhì)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(fā)現(xiàn)較小滲漏點，導致枯水期供水量偏小。

3 引水低壩設(shè)計優(yōu)化方案及處理對策

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

3.1 優(yōu)化引水低壩結(jié)構(gòu)型式，增設(shè)進水室

為增加供水可靠性并兼顧溝道水質(zhì)凈化的需要，優(yōu)化壩體結(jié)構(gòu)型式，壩體增設(shè)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(shè)排污管），進水室上游面?zhèn)葔Σ捎肅20無砂砼結(jié)構(gòu)、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?zhèn)葔Γ瑝?0cm，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(tài)穩(wěn)定，有利于沉淀凈化水質(zhì)，枯水期空氣不易進入管道，可提高輸水穩(wěn)定性并消除管道震動現(xiàn)象，減小水質(zhì)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(nóng)村安全引水水質(zhì)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(shè)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(cè)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(zhì)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(zhì)，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(shè)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(yōu)化處理后的效果分析

經(jīng)優(yōu)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(shè)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(shè)計優(yōu)化方案和技術(shù)措施在2012年初進行了實施，經(jīng)過一年多實際運行，效果明顯。主要表現(xiàn)在以下三方面：

（1）通過增設(shè)進水室，引水不暢、間歇性斷水及輸水不穩(wěn)定現(xiàn)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(diào)配穩(wěn)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(zhì)。該優(yōu)化措施因加大了壩前粗濾功效，在后期供水工程設(shè)計中，針對水質(zhì)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(jié)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(jié)語

本文結(jié)合寧強縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)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(shè)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(shè)計優(yōu)化方案和處理對策，經(jīng)過實施后的實際運行，效果明顯。引水低壩設(shè)計優(yōu)化方案和對策可在全縣的小型供水工程設(shè)計中逐步推廣，同時為后期農(nóng)村小型供水工程引水低壩設(shè)計提供指導性作用。陜西水利