渠口攔污柵設計關鍵問題探討

陳國輝

（石家莊市冶河灌區引崗管理處，河北 石家莊050000）

1 概述

引崗渠以崗南水庫和冶河為水源，在石家莊市西部山區蜿蜒近102 公里到達元氏縣八一水庫。干渠設計流量22 立方米/秒，直接灌溉面積18.5 萬畝，受益面積56 萬畝。灌區同時為石家莊市動物園、龍泉湖生態濕地、龍鳳湖、太平河和西部長青景區提供生態用水。因渠道跨三個縣區，而且大多流經山區，沿線的垃圾和柴草很多，經常隨水流在支渠口造成堆積，影響供水，造成很大的安全隱患。需要在支渠口設置攔污柵解決攔污問題。本文對渠道攔污柵的布置方式、攔污柵的結構設計、攔污柵防銹處理等問題逐一進行了探討。

2 攔污柵布設方式

攔污柵是設置在進口處的防護設施，用以攔阻水流挾帶的飄浮物進入水泵、閘閥和渠道等設施，防止發生供水事故。攔污柵布設位置要因地制宜，充分考慮地形水流等因素，要求過柵水流要平順，水頭損失要小，同時如果是人工清污要考慮架設工作清污橋，以便于清污操作和安裝檢修。

2.1 攔污柵平面布置。攔污柵平面布置上又可分為直線型，折線型和曲線型，因為直線型的結構簡單，造價低，易滿足過柵流速的要求，故通常采用這種型式攔污柵布置形式，在縱剖面上的型式有垂直式，斜坡式和折線式,一般采用傾斜布置，攔污柵布設角度要和周邊渠墻傾角一致，并且不能超過渠墻，否則會造成干渠柴草堆積，影響干渠行水安全。傾斜布置的另一個好處是擴大了攔污柵面積，降低了過柵流速，使過柵水流更加平順，降低了水頭損失。同時傾斜布置污物更集中于攔污柵上部，更方便清污操作。

2.2 攔污柵布設形式。布設形式分為內置式和外置式，布設位置和污物清理方式相聯系，作為渠道攔污柵，應該首先采用外置式，外置式攔污面積大幅增加，清污時也便于更觀察，和人工清污方式更相適應。主要表現在兩方面：一是攔污柵的高度小了，清污耙易伸至柵底，清污變得容易；二是過柵流速降低，垃圾在攔污柵上的吸附力小，更易于清除。

2.3 攔污柵清污方式。渠道攔污柵清污方式一般采用人工清污，啟閉機要更換為電動，以便于操作，提高清污效率。清污時首先要關閉閘門，隨著閘門關閉，流速降低，降低了污物的附著力，然后人工站在清污橋上，用清污耙伸到柵底，順著攔污柵柵片將污物拉出，污物順著干渠水流流向下游。

3 攔污柵的結構設計

3.1 攔污柵的框架結構及固定方式。攔污柵支承框架由橫梁、邊梁組成，一般采用焊接方式，攔污柵是不可拆卸的焊接結構，其柵條等距焊接在橫梁上，焊接方式使攔污柵施工更簡易也提高了整體的安全性。攔污柵的強度穩定性要求橫梁和邊梁的焊接高度要相等，只有這樣才能合理布設柵條。首先要根據實際情況合理確定攔污柵的橫梁間距、載荷跨度、攔污柵邊梁跨度，再通過公式計算，確定攔污柵主梁的材料和規格，主要計算包括：通過計算橫梁的載荷和內力、剛度確定橫梁材質和規格；通過計算邊梁載荷及內力，確定邊梁截面。以山尹村支渠為例，橫梁和橫梁的距離為1.2m,橫梁的跨度為6m，邊梁高4m，我們選擇22a 的槽鋼完全達到設計要求。施工時在固定邊梁的渠墻和渠底上打入Φ20 鋼柱，鋼柱距離為400mm,邊梁和鋼柱焊接在一起,橫梁和橫梁距離為1.2m，邊梁和橫梁保持在一個平面上，以方便柵條安裝。

3.2 柵條規格和安裝方法確定。柵條的截面為矩形，設計施工時最主要參數是柵距的確定；柵距過大，起不到攔污效果，過小增加過水阻力，增大水頭損失，柵條間距視污物大小、多少和運用要求而定，柵距一般為50-200mm。柵條水頭損失取決于取水口結構、柵條斷面形狀、斷面尺寸、柵條凈距、進柵水流方向、污物遮擋柵條面積程度。合理確定橫梁間距、柵條中心距、計算水頭，根據公式計算柵條載荷、柵條強度和柵條穩定性。攔污柵被垃圾堵塞后，攔污柵的前后會形成水位差，從而形成的水壓力，這是柵條強度的主要影響因素，如山尹村支渠根據垃圾的種類及數量，柵條和柵條的間距取150 毫米，橫梁和橫梁的間距定為1.2 米，水頭定為1m，柵片采用80 毫米×8 毫米的扁鋼，完全達到設計要求。采用焊接方式安裝柵片，柵片安裝時不是垂直于橫梁面，而是向下游偏十五度，這樣可以減少柴草附著纏繞。運行效果證明，這種安裝方式更加科學合理。

4 攔污柵防銹蝕處理工藝

4.1 銹蝕機理。攔污柵在水中工作，經常被污物纏繞，被污水浸泡，很容易發生電化學反應從而造成銹蝕，而且在水位經常變化的區域銹蝕會更加嚴重。銹蝕會導致攔污柵過水面積減少，增加水頭損失。更加嚴重時使攔污柵的安全和穩定性受到影響，形成漏洞，失去攔污效果。

4.2 攔污柵涂裝前處理。攔污柵涂裝前，要先人工除銹，用刮刀、砂輪、紗布、鋼絲刷等工具，先粗打，再細打，打磨時用打磨機把鐵銹、焊縫藥皮、焊接飛濺物、污物塵土清除干凈，要求要露出金屬原色，必要時可以采用噴砂除銹，效率更高，除銹更徹底。工藝要求清潔度不低于國標8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》的St2 級。細打后再用有機溶劑清洗,用干壓縮空氣把水和溶劑吹干，最后在太陽底下晾曬一天。如果表面不處理會嚴重影響后期涂裝效果。

4.3 攔污柵防銹涂裝施工工藝。攔污柵防銹處理主要用油漆刷人工刷涂。首先刷底漆兩遍，調漆時注意控制油漆的粘度和稠度，注意充分攪拌，第一遍刷的方向要一直，接茬要整齊，要勤沾，短刷，防流墜。第一遍刷完后，等一會兒再刷第二遍，第二遍刷的方向和第一遍垂直。這樣漆膜的厚度更加均勻。底漆涮完后涼4-8 小時表干后才可刷面漆。面漆稀料要配比合適充分攪拌，要求不流墜，不顯刷紋，刷涂方式和底漆一樣，也是兩遍，方向垂直。攔污柵也可采用噴涂方式涂裝，要調節好壓縮機壓力，一般為0.4-0.7 兆帕，調節好噴嘴和涂層距離，一般為100 毫米，噴嘴和涂層垂直或略上傾。噴涂時噴嘴平行移動，要保持平穩，速度一致，要求涂層均勻一致。因噴涂漆膜較薄，要多噴幾遍，每一遍要等前一遍干透再噴，干膜總厚度要求大于200μm。涂裝后要加以保護，防止污物灰塵沾染。涂裝要求顏色一致，色澤明亮，不起皺皮，不起疙瘩，無流墜、氣泡，附著良好。涂裝溫度為5-38 度，空氣溫度大于40 度或空氣濕度大于85%時禁止涂裝。

4.4 攔污柵防銹涂料選擇。攔污柵防銹涂料要求附著力好，抗沖擊，耐水，耐老化，抗折，耐溫變，耐化學品腐蝕。底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE）防銹涂料，該涂料是新型涂料，涂料的氯含量很高超過了60%,而且涂料的分子結構式中沒有雙鍵結構，氯原子在涂料中隨機分布,增加了涂料的抗腐防銹特性和耐候性，也增加了附著力，更加耐磨，延長了涂料的使用壽命。最大的好處是如果使用該涂料作為底漆可以簡化除銹操作，不用除的那么徹底,使施工更加方便。

面漆采用氟涂料（CTFE），它是一種雙組分的新型樹脂涂料，為美國杜邦公司原產，我國二十世紀九十年代開始生產，廣泛應用在國防軍工領域，涂料的主要組分是三氟氯乙烯四元共聚物，涂料的特點是使用壽命很長可達十年以上，是我國使用年限最長的涂料，有多種顏色可以選擇。

5 結論

攔污柵對保證渠道運行安全具有重要作用，本文針對攔污柵在使用中出現的阻塞、振動和銹蝕問題，優化攔污柵的布設方式，采用外置式布設，設置清污橋，采用電動啟閉機，人工清污。通過計算主梁采用22a 的槽鋼焊接，柵條中心距取150mm，柵片采用80 毫米×8 毫米的扁鋼，優選防銹涂料，底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE）防銹涂料，面漆采用氟涂料（CTFE），以上措施的采用提高了提高攔污柵的安全性，更便于施工，清污更方便，提高了工作效率，確保渠道運行安全，取得良好的社會和經濟效益。