人工濾床輻射管滲透豎井取水方案

張文志

（盤錦市雙興水利管理中心，遼寧盤錦124010）

1 項目概述

某集團公司是盤錦市境內的一家以石油化工為主的重點民營高新企業，生產用水目前主要采用自來水，單價6.5 元/t。近期日用水量10000 t，年水費約2400 萬元；遠期日用水量約15000 萬t，年水費約3500萬元。2019年該公司通過流轉用水指標獲得在某水庫內取水550萬t/a，該公司在水庫附近投資4600萬元建成取水閘、涵洞、泵站及輸水管道，但由于取水閘底板及泵站前池的高程過低，加之附近水庫及灘地土壤含砂較高，泵站試運行時前池內基本被泥砂淤滿，取水項目投資失敗。

鑒于該企業取水庫地表水失敗的教訓，此次改造方案調整了取水思路，擬利用人工鋪設濾床對河水進行初濾，輻射管滲透過濾器取水，滲透豎井集水，取水泵站提水加壓的方式。

2 總體設計方案

在水庫內的灘地上選定一個取水區域鋪設人工濾床，邊岸設置滲透取水豎井一座，井內設置滲濾取水孔12個，孔內安裝特制輻射管式過濾器。取水豎井通過輸水管與進水閘相連，由進水閘內的原輸水管道送到泵站前池，同時井內預留遠期工程連接管道。

3 人工濾床

人工濾床以取水豎井中心為圓心，半徑30 m的圓形輻射范圍鋪設，鋪設面積約2800 m2。為保證人工濾床過濾性能，需對原河床進行清淤處理，清淤范圍與人工濾床的面積相同，根據河床現有高程，確定河床清液的底高程為0.80 m。在人工濾床的外緣設置濾床護壁，用于阻斷原河床的淤泥對人工濾床的影響。護壁頂寬0.30 m，底寬0.50 m，高1.00 m，長160.00 m，采用塊石砌筑。

人工濾床分為3 層鋪筑，底層為砂卵石基層，厚度為0.15 m，粒徑8～30 mm 中小卵石；中層為砂卵石混合濾料，厚度為1.20 m，粒徑為4～30 mm卵石和中粗砂的混合料；上層為大卵石防沖層，厚度為0.15 m，粒徑為100～200 mm 的大卵石，人工濾床的總鋪設厚度為1.50 m，底標高為0.80 m，頂標高為2.30 m。

4 滲透豎井

在河道灘地內正對原進水閘位置布設滲透豎井1座，井位布設于人工濾床的邊岸上，滲透豎井起到集水作用，同時也是布置和實施滲濾孔取水的操作空間。取水井為圓筒形，凈內徑5.0 m，壁厚0.4 m，井壁為C30現澆鋼筋混凝土，井底為C30素混凝土，厚度1.50 m；取水井井口標高7.80 m，井底標高-0.40 m，混凝土封底底板底高程-1.90 m，總井深9.70 m，井底0.80 m 段為沉砂積淤段。滲透豎井設置進水孔12個，進水孔自井內向濾床區輻射，孔徑φ150，取水孔安裝穿墻套管，孔口均設法蘭及自動放水控制裝置。

滲濾豎井取水作為一種新型的取水方式，能夠達到取水凈水一體化，滲濾豎井為垂直和側向雙向補水，取水保證率較高。滲濾取水豎井的深度較深，井底封閉，避免了井底涌砂的影響。

5 水量計算

水量計算參照給水排水設計手冊，按輻射井出水量計算模型計算，取水量為15671 t/d，滿足企業近期用水量，通過適當調整優化后，也可滿足企業遠期用水量。

6 輻射式滲濾管

輻射管過濾器是采用國外先進技術生產的新型過濾器，特點是長度可達到30～40 m，取水面積大；孔隙率大，有效孔隙率為35%～40%；改良材質不易生銹，水力條件良好，不易發生過濾器堵塞現象。

滲透豎井進水孔內安置特制過濾管12 根，過濾管穿過取水孔向人工濾床方向輻射，過慮管長度25 m，過慮管總長400 m，每根管安裝過濾器長度18 m，過濾器總長為216 m。過濾器周圍人工鋪筑反濾層，確保初濾水質和保障過濾器的抗淤塞能力，過濾器采用特制的喇叭口式過濾器，直徑150 mm，孔隙率26%左右，水力條件好，入管流速低，攔砂效果好，不易發生淤塞，過濾管安裝采用同步跟鉆進。

7 其他輔助裝置

7.1 控制與反沖系統

為保證取水井后期生產中的日常維護，保證供水穩定不間斷，在井內的設置了2 套控制和反沖系統，根據供水的需要，分別進行開關控制和分區反沖。取水孔均進行單獨控制，控制管線布置到井口，設有接口，維護時接入。各滲濾孔口均安裝控制閥，采用水動力控制方式，主要用于控制滲濾孔的開啟和關閉，便于工程竣工投產放水及運行期間可能的例行下井檢查和維護。根據滲濾取水孔的布置和控制的靈活性，每個滲濾孔均設置控制閥，共設控制閥門12個。DN25 控制管線布置到井口，設有接口，維護時接入根據濾床條件設置安裝的滲濾孔反沖系統，每個取水井進行單獨控制，可以定期對取水井滲濾孔進行定向反沖，與控制系統屬于聯動控制，主要用于工程運行其間的防淤處理和水量保證。根據工程的水質情況和取水量要求，每個取水孔均進行反沖，共設反沖閥門12個，DN50 反沖管線布置到井口，設有接口，維護時接入空壓機。

7.2 輸水管道

由于取水濾床區域和原進水閘有10 m 左右的距離，取水井設置在人工濾床邊上，采用DN1000的輸水管直接將取水井內的水輸送到進水閘內。取水豎井與進水閘間輸水管道長度23 m，集水豎井管底標高0.40 m，進水閘內管底標高0.38 m；輸水管采用DN1000 的鋼筋混凝土管，坡度為3‰。考慮到遠期增加供水量的需要，在取水井內預留遠期供水工程連接管。

8 方案評價

8.1 環境評價

片區規劃成熟、建設速度快，市政、交通等基礎設施系統條件良好，有利于促進該取水項目的實施；取水點位置選擇滿足規范要求，水源補給豐富，且遠離了潛在地表污染源；對環境無污染，具有較強的抗環境突發性污染事件和持續污染事件的能力。

8.2 技術評價

采用的滲濾取水井工藝，其特點：一是源水經人工濾床初濾，具有一定抗污染性，水質較好；二是補給水源豐富且十分穩定，無運行淤塞危害，產水能力優于其它臨河取水工藝，運行維護簡捷；三是取水工程結構簡單，且深埋于地下，與區域規劃無沖突，對河流生態環境也無影響，同時具備良好的防洪、防災和抗震性能。主要工程區域位于地下，不受河水行洪影響。

8.3 經濟評價

該工程投資約500 萬元，每年取水及運行成本約600 萬元，企業前期投入4600 萬元，投產后企業3年內可收回投資成本。

滲濾取水井采用的是取水凈水一體化的方式，源水經人工濾床的自然物理初濾，低于常規水廠的運行成本，減少藥劑消耗費用，運行成本相對較低。