高濁度水取水工程設計要點

馮士龍

摘要：高濁度水取水工程所處的環(huán)境比較復雜，其造價相對較高。一旦失效，其修復困難、成本高，所以高濁度水取水工程設計至關重要。本文針設計中遇到的江河主流游蕩和河床的沖淤；流量和水位變化以及河道斷流、脫流；漂浮物、雜草、冰凌和冰壩堵塞；含沙量大、泥沙成分復雜等問題，提出了多方面的設計要點，為豐富和完善高濁度水取水工程設計提供依據(jù)。

關鍵詞：高濁度水；取水工程

中圖分類號：X703 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）003-000-01

由于地下水短缺、環(huán)境污染或水質(zhì)不佳等問題，在取水工程中經(jīng)常考慮利用高濁度的河水作為水源。高濁度水是指含沙量或濁度較高，水中泥沙具有分選、干擾和約制沉降特征的原水。按照是否出現(xiàn)清晰的沉降界面，又分為界面沉降高濁度水和非界面沉降高濁度水[1]。界面沉降高濁度水含沙量一般大于10kg/m3，典型代表有黃河，非界面沉降高濁度水濁度大于3000NTU，典型的代表有長江。為了保障給水系統(tǒng)具有安全、優(yōu)質(zhì)、充足、環(huán)保和成本合理的水源，在設計時必須考慮高濁度水取水工程所處環(huán)境，采用良好的取水工程的設計，以保證工程的長期正常運行。

一、防江河主流游蕩和河床沖淤

游蕩性河段長期處于強烈淤積狀態(tài)，其水流散亂，主流位置遷徙不定。在這樣的河段設置取水構筑物時需要充分考慮在使用年限內(nèi)河床淤積或沖刷的變化。因為取水構筑物的設置與河床演變有著密切的關系，如果不能正確的了解河床演變規(guī)律及河床變遷趨勢，往往會造成取水口和引水渠的淤積，嚴重的會因為河道變遷造成脫流，甚至導致取水工程報廢。

合理的取水構筑物位置可以有效的減弱因取水構筑物設置而導致的泥沙淤積與河床演變。高濁度水取水口應設置在主流較密集，枯水位有一定水深的位置；遠離江河中淺灘、江心洲、島嶼的尾部，并應注意其演變趨勢，但當找不到更合適的位置時，可設置兩個或多個取水口[1]。取水構筑物的位置應設在局部沖刷和揭河底深度以下，河岸穩(wěn)定、巖石露頭、未風化的基巖上或地質(zhì)條件較好的河床處。

二、防泥沙淤積堵塞

高濁度水取水工程除了考慮主流游蕩和河床沖淤外，還必須要高度重視含沙量大和泥沙組成復雜的問題。因為原水含沙量高，不僅容易造成取水泵殼、葉輪、管件的嚴重磨損，還容易在取水構筑物的引水渠、進水間、格網(wǎng)間和取水泵房內(nèi)造成泥沙淤積，影響設備正常運轉(zhuǎn)，輕者需要經(jīng)常清理，重者造成取水工程失效。合理的取水構筑物形式能夠有效的防治泥沙的淤積，減少零件磨損，保證設備的正常運行。

取水構筑物的形式按構造型式可分為固定式取水構筑物、活動式取水構筑物和山區(qū)淺水河流取水構筑物三大類。[2]活動式取水構筑物無水下工程、成本低，有較好的適應性，但是易受水流、風浪、航運的影響，取水可靠性差，只適用于水源水位變幅大，供水要求急和取水量不大的工程。對于河岸平緩，枯水期無足夠水深的小型取水工程可以考慮采用。相對于活動式取水構筑物而言，固定式取水構筑物雖然水下工程量較大、成本較高，但是取水安全可靠、維修管理較方便，其不受取水量的限制，更適合在高濁度水取水工程應用。

固定式取水構筑物包括取水頭部、進水管、集水井和取水泵房。取水頭部分又為喇叭管、蘑菇形、魚形罩、箱式、斜板式與墩橋式等。喇叭管取水頭部構造簡單、成本低，蘑菇形取水頭部帶入的泥沙及漂浮物較少都適用于中小型取水構筑物；魚形罩取水頭部適應于水泵直接從河中取水的情況；箱式取水頭部能減少泥沙進入量，應用于含沙量不大，水深較小的河流上。斜板取水頭部除沙效果好，適用于粗顆粒泥沙較多的河流，但要求河流具有足夠的水深和流速。墩橋式取水頭部用于中小型的取水構筑物和水深較小、船只通航不頻繁的河流。

在高濁度水取水工程的實際應用中，由于原水含沙量大，水流流速一旦小于不淤流速或停止流動，即便是在取水頭部做了預沉沙處理，泥沙還是會立即落淤堵塞。例如濟南引黃取水工程運行中，在岸邊喇叭形進水間時常發(fā)生淤泥沉積、攀枝花市502電廠取水工程，井內(nèi)大量淤積堵塞停產(chǎn)。所以高濁度水取水構筑物宜采取直接取水的方式，不宜設取水頭部、單獨的集水井，也不宜采用自流管取水。對地質(zhì)條件較好的河段，應優(yōu)先選用直接取水的岸邊合建式取水構筑物。防泥沙設計可根據(jù)淤積高程的變化，分層設置取水口及疊梁閘門，控制取水層次，無論是洪水期還是枯水期，都盡可能的取表層質(zhì)量較好的水，有效的減少泥沙的淤積。

三、防漂浮物、雜草、冰凌和冰壩堵塞

高濁度水河道中除了大量的泥沙還漂浮著許多漂浮物如雜草、冰凌、冰壩等等，這些漂浮物容易堵塞取水口。一旦堵塞就需要停機清理，這樣會浪費大量的人力物力。為了防止各種漂浮物堵塞取水口，在進水口的外側設置平板格柵，并在柵前設置除渣設施，寒冷地區(qū)還需要采取防凍措施。

四、結論

本文針對高濁度水取水工程中可能遇到的江河游蕩、含沙量大、漂浮物堵塞等問題提出了幾個設計方面的要點，為今后類似的取水工程提供了參考。

參考文獻：

[1]CJJ40-2011 高濁度水給水設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[2]董輔祥.給水水源及取水工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.