农村供水工程引水低坝设计优化分析

张洪斌

（宁强县水利水电工作队 陕西 宁强 724400）

引水低坝是农村小型供水工程的重要建筑物之一。引水低坝的主要功能就是在沟道挡水截流，在坝前形成一定蓄水容积和水位，满足自流引水条件，同时对来水进行均匀分配进入管道。引水低坝设计的完善与合理是供水工程安全经济运行的重要保证。

笔者参加过多项农村小型供水工程的规划和初步设计工作，现结合宁强县铁锁关镇朱家坝村供水工程建后的实际运行情况，对供水工程引水低坝设计中存在的一些主要问题进行分析，并提出引水低坝设计优化方案和处理对策，为后期农村小型供水工程引水低坝设计起指导性作用。

1 工程概况

铁锁关镇朱家坝村供水工程位于宁强县铁锁关镇东部的朱家坝村6组，主体工程由引水低坝、沉淀过滤池、输水管道、蓄水池和降压池、主供水管网及入户设施组成，系自流引取磨子沟沟道地表水，设计日供水量19t，解决该村61户257人的饮水困难问题。

该工程引水低坝位于6组磨子沟上游，坝体采用梯形浆砌石溢流坝，设计坝长3m，坝顶宽0.8m，坝底宽 2.2m，坝高1.2m，坝前坡比为1:0，坝后坡比为1∶1，坝体采用M7.5浆砌石砌筑，M10砂浆勾缝抹面。

该工程引水低坝因设计时仅限于满足自流取水要求，故坝体在结构设计方面较为简单，由坝体和坝前较小的粗砂卵石粗滤体组成，坝体右侧预埋引水管，将水直接引向下游沉淀过滤池。

该工程于2009年设计并建成投入运行。

2 工程存在的主要问题

朱家坝村供水工程投入运行两年多后，经供水效果回访，群众对工程存在的部分问题反映强烈，主要表现在以下三方面：①暴雨季节，水质易浑浊；②干旱季节，存在间歇性断水；③暴雨季节，坝前粗滤体易毁，泥沙、草皮直接进入管道。

宁强县水利局和宁强县水利水电工作队接到群众放映的问题后，及时到现场进行原因调查和分析，发现出现上述问题的主要根源是供水工程引水低坝在设计方面存在一些问题，必须采取优化和改进措施加以解决，以满足工程正常运行，使群众满意。

现对该供水工程引水低坝在设计方面存在的主要问题分述如下：

（1）引水低坝结构型式简单，影响供水可靠性。

坝体采用单一的梯形浆砌石结构，坝顶高过沟道河床60cm。由于单纯考虑低坝的挡水截流功能，没有过多考虑过滤净化问题，枯水期进水口水位变化幅度大，有时管顶无淹没水深，造成引水不畅，影响可靠输水，空气进入管道，出现间歇性断水，导致管道有轻微震动现象。

（2）坝前粗滤效果差。

在坝前铺设粗砂卵石粗滤料，长度1.1m，宽度与沟道宽度相同，高度与坝顶齐平。粗滤体的体积较小，约1.9m3，枯水期粗滤效果尚可；汛期对沟道来水粗滤效果较差。在汛期，粗滤体极易被洪水冲散，杂草泥质进入管道，水质浑浊，直接影响输水可靠性，增加了运行后期维护工作量。

（3）坝体下游发现较小渗漏点，导致枯水期供水量偏小。

3 引水低坝设计优化方案及处理对策

针对朱家坝村供水工程引水低坝设计出现的以上问题，本着一切从实际出发的原则，通过现场仔细观察，讨论分析，深入论证，同时结合群众意见，吸取和采纳宁强县多年来供水工程经验教训，提出以下引水低坝设计优化方案和技术措施。

3.1 优化引水低坝结构型式，增设进水室

为增加供水可靠性并兼顾沟道水质净化的需要，优化坝体结构型式，坝体增设进水室。在坝体上游面浇筑一个长与坝长相同、净宽50cm、高与坝顶齐平的长方体状进水室（进水室底部增设排污管），进水室上游面侧墙采用C20无砂砼结构、墙厚20cm、墙体深入坝基不少于20cm，紧贴坝体迎水面浇筑C20砼防渗墙兼作进水室下游面侧墙，墙厚10cm，顶部采用3块C20预制钢筋砼盖板封闭、板厚12cm，进水室净长3.0m×宽0.5m×深1.0m，净容积1.5m3。进水管顶必须有50cm以上的淹没水深，这样引水顺畅，水流形态稳定，有利于沉淀净化水质，枯水期空气不易进入管道，可提高输水稳定性并消除管道震动现象，减小水质浊度，增加供水可靠性。

3.2 大幅增加坝前粗砂卵石粗滤体的体积

为满足农村安全引水水质要求，大幅增加粗砂卵石粗滤体的体积，在进水室前人工铺设较为完善的粗砂卵石粗滤体，长度3m、宽度与沟道宽度相同，上游侧与沟道地坪顺接，并尽最大可能增大平铺面积，高度与坝顶同高，体积达5.4m3。这样，体积较大的过滤体对沟道来水进行粗滤，可彻底隔离杂草、树叶，避免沟道杂质等漂浮物进入引水管，降低汛期原水浊度，提高粗滤净化效果，有效提高原水水质，减轻下游沉淀过滤池的过滤负担。

3.3 增加坝前水平和垂直防渗措施

在人工铺设粗砂卵石粗滤体之前，先在坝体上游底面平铺C15砼防渗层，长度3m，宽度与沟道宽度相同，厚10cm，形成一个面积达9m2的防渗面；除采用水平防渗外，还可采用垂直防渗，在坝上游坝肩部浇筑砼防渗墙，减小坝基渗漏。通过防渗措施，可有效提高坝体的截流防渗功效，确保枯水期有充足的引水流量。

4 优化处理后的效果分析

经优化和改进后的引水低坝除满足必要的截水作用外，由于在坝前大幅加大了粗滤体体积，增设了进水室，使输水管道进口水流条件得到明显改善，同时大大提高了粗滤效果。以上引水低坝设计优化方案和技术措施在2012年初进行了实施，经过一年多实际运行，效果明显。主要表现在以下三方面：

（1）通过增设进水室，引水不畅、间歇性断水及输水不稳定现象得到彻底改变，输水管进口水流条件得到明显改善，水流顺畅、输水调配稳定，同时方便了后期的管理维护。

（2）通过大幅增加坝前粗砂卵石粗滤体的体积，提高了粗滤净化效果，有效降低了汛期原水浊度，改善和提高了原水水质。该优化措施因加大了坝前粗滤功效，在后期供水工程设计中，针对水质净化，可减轻枢纽以下沉淀过滤池的过滤负担，有利于减小沉淀过滤池面积，节省工程投资。

（3）通过在坝上游底面平铺砼防渗面，减小了坝基渗漏，有效提高了坝体的截流防渗功效，确保了枯水期有充足的引水流量。

5 结语

本文结合宁强县铁锁关镇朱家坝村供水工程运行中实际存在的问题，重点对该工程引水低坝设计中存在的主要问题进行了分析，提出了相应的引水低坝设计优化方案和处理对策，经过实施后的实际运行，效果明显。引水低坝设计优化方案和对策可在全县的小型供水工程设计中逐步推广，同时为后期农村小型供水工程引水低坝设计提供指导性作用。陕西水利