塔城市阿不都拉河引水工程斗槽取水口設計介紹

文/劉虎 中國市政工程西南設計研究總院有限公司新疆分院 新疆烏魯木齊 830002

塔城市現狀供水水源均為地下水，但在2010年塔城市人民政府就出了《關于限制開采市域內地下水的公告》，因此尋找地表水源成為塔城市供水的當務之急。

本工程為塔城市的引水工程，水源為拉河二級電站尾水渠，距離塔城市約32公里，取水后輸送至下游水廠凈化處理，然后供給城區用水。設計總規模為7.2萬m3/d，近期設計規模為3.8萬m3/d。取水頭部已于2012年底建成，試運行良好。

1、水源及水質情況

水源取自阿不都拉河二級電站的尾水，源頭來自阿不都拉河，根據水利局提供的數據，阿不都拉河枯水期的數量在1.5～2 m3/s，豐水期的正常水量在20 ～30m3/s，最大的豐水期流量為103.5 m3/s。

根據建設方提供的原水水質化驗報告可以看出，水質情況較好，各項指標均優于《地表水環境質量標準》（GB3838-2002），經過常規的混凝、沉淀、過濾及消毒處理即可滿足《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）。

2、斗槽取水口設計

2.1 尾水渠情況

取水口的渠道的來水為兩部分，一部分來自上游河道，一部分來自于阿不都拉河二級電站的尾水。渠道為梯形渠道，渠道的底寬為2.0米，渠深為1.70米，水深在0.5m～1.6m之間，夏季水位高，冬季水位低。

2.2 斗槽的形式及特點

斗槽式取水口可分為順流式、逆流式、雙流式，三種形式各有特點，適用于不同的情況。

順流式斗槽內的水流方向與河流方向一致，一般適用于含泥沙量較高、冰凌情況不嚴重的河流；逆流式斗槽內的水流方向與河流方向相反，一般適用于冰凌情況嚴重、含泥沙量較少的河流；雙流式具有逆流式、順流式斗槽的特點，當夏季洪水季節河水含泥沙量較高時，開上游端閥門順流進水。當冬季冰凌情況嚴重時，開下游端閥門，逆流進水。

本工程因處于寒冷地區，冬季冰凌情況嚴重，夏季洪水期渠道內泥沙量也較大，故本工程采用雙流式，夏季泥沙量大，開上游閥門取水，冬季冰凌嚴重開下游閥門取水，保證冬季、夏季都能穩定取水。

2.3 斗槽設計

設計取斗槽內流速為0.25m/s,槽底泥沙淤積高度取0.5m，水在流槽內停留時間取1.5min，設計斗槽構筑物總長71.4m，其中斗槽長24m，斗槽的底寬為1.0m，頂寬為3.4m，槽底的坡度取3%。斗槽式取水口平面示意圖如下：

剖面示意圖如下：

對取水口現狀渠道進行整理，長度為140米，兩側采用漿砌石處理，渠底坡度為0.15%。

為了確保枯水季節取水的安全性、可靠性，取水頭部的上、下游段各沿垂直渠斷面方向設置一道攔水壩，上游滾水壩高0.50米，下游滾水壩高0.95米，壩體厚1.0米，在枯水季節，攔水壩起到擋水作用。在攔水壩與進水口中間設置排砂通道，通道寬度為1.2m，并設置排砂閘，定期排砂。

上下游進水口設置兩道流槽，流槽寬度1.2m，深度2m，每道流槽順水流方向設置一道格柵、一道格網、一道閘板。格柵的柵隙取40mm，格網的網眼尺寸為20×20mm。設計最高水位和最低水位差為1.2m，取水槽的底坡取3%，長度為17米，在取水槽的下游端底部設置排砂管，管徑DN400，坡度取2%，排砂管起端設置閘板，定期打開閘板排砂。

斗槽至出水井連接管按遠期水量設計，設置2根，單根管徑為DN800。出水井至沉砂池連接管設置2根，單根管徑為DN800，長度為38米。單管水力要素如下：Q=416.66 L/S，V=0.83 m/s，L=3.9m，I=0.001，H=0.05m。

3、沉砂池設計

考慮到取水含沙量較大，對后續的輸水渠道及水廠處理帶來困難，在斗槽取水口取水后設置沉砂池，沉砂池采用簡易的平流沉砂池。

沉砂池按近期水量先設置一座，為遠期預留位置，取1.05的漏損系數，近期水量為Q1＝38000×1.05＝39900m3/d，沉砂池分為兩格，兩格并聯工作，單格流量Q’=831.25m3/h。沉砂池單格長為27.0m，池寬為6.0m，有效水深為2.8m，單格平面積F=27×6=162m2，單格設計停留時間T=F×H÷Q=162×2.8÷831.25=0.54h（約為33分鐘）（平流沉砂池規范參考停留時間為15-30分鐘），池內水平流速v=Q÷A=0.23÷（6×2.8）=13.69mm/s（平流沉砂池規范參考水平流速為20mm/s）

沉砂池進水采用布水花墻，布水孔尺寸150mm，間距為450mm，池底坡度為2.0%，在出水側池底設置排砂管，排砂管管徑為DN400。排砂管的起端設置閘板，方便定期打開閘板排砂。

結論：

本工程取水頭部自2012年建成通水試運行良好，本工程的正式運行不但為塔城市提供了優質的供水水源。同時也解決了塔城市地下水超采的問題。

[1]戚盛豪，汪洪秀，王家華.給水排水設計手冊，第3冊，城鎮給水/上海市政工程設計研究總院主編.-2版.北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2]室外給水設計規范（GB50013-2006）.