山区河流截潜流工程取水口的布置研究

□雪力卡提·阿里木（新疆科纳灌排技术有限公司）

0 前言

在农牧区人畜饮水工程中，水源多选择山区河流。这种河流的特点是流量小、流程短且水深浅，但水质好，与供水区之间存在有一定高差，可以利用重力势能进行供水，是当前新疆地区人畜饮水问题解决的主要途径，因此对山区河流截潜流工程取水口布置的研究具有鲜明的现实意义。

1 取水口位置的选择

山区河流截潜流工程施工中，取水口的位置选择至关重要，是保证山区河流截潜流工程供水量和供水压力的关键。取水口位置要尽量选择在河流河床直径较窄，同时河流两岸的地质结构较为稳定的位置，因为在这一区域河流的水量集中度较高，两岸有截水墙施工的坚固地质条件，能够满足山区河流截潜流工程取水口建设的功能需求和建设需求。其次取水口位置的高程要满足供水的基本高程条件，取水口位置的高程应该满足以下条件：取水口位置高程≥供水区最不利点高程+供水管网压力损失+4m，也就是说山区河流截潜流工程的取水口位置高程应该在去除了供水管网压力损失以后仍比供水区最高区域高4m以上，以保证供水的通畅性。最后，取水口位置所选择的河床底层结构要有较高的稳定性，具备基本的涵养水源的能力。

2 截水墙及其位置的选择

由于山区河流截潜流工程中选用的河流普遍存在流量较小的问题，为了充分利用河床潜流，必须设置截水墙。理想状态下截水墙的两端和底部都应该坐落在基岩上，以保证将河流的来水全部截住。但是在实际的建设活动中因为建设成本和地质条件、水文条件的限制，截水墙建设施工往往做不到这一点。所以在截水墙的实际施工中，至少要做到截水墙的一段位于河床基岩上，另一端位于河床上相对不透水层上，截水墙的底部至少也应该深入到相对不透水层上。因为山区河流的来水量相对较少，所以截水墙的厚度可以相对较薄，一般情况下选择0.20~0.40m厚的混凝土墙体结构，来水方向的截水墙表面应该加装专用的防渗透材料以保证截水墙整体的截水效果。

3 截水墙前渗水段布置

3.1 利用渗管集水

渗管就是通常所说的集水管，一般情况下要使用穿孔混凝土管、铸铁管等渗管结构来实现，特殊情况下也可以使用井混凝土和钢滤管，其布置方式可以与河床垂直也可以与河床平行。使用渗管进行集水其集水量与渗管的长度有直接关系，所以集水渗管装置的长度应该保证集水数量超过设计需水量。

渗管集水因为直接借助渗管进行集水，所以不受环境的限制，是一种通用性较强的集水方式。但是其缺点也是较为明显的，那就是渗水量较小，单位长度的渗管集水效率不高，要想提高集水量需要布置很长的渗管，工程的占地面积大、造价高。

3.2 利用渗井集水

渗井即为集水井，其在山区河流截潜流工程中应用的形式是紧靠在截水墙前，形状一般成半圆形，为了保证渗井在潜流收集过程中的结构强度和渗水性，其主体结构应该为渗水段干砌结构，其他部位的建设施工可以施工混凝土施工，渗井的面积选择条件是，一定面积的渗井本身的集水能力要大于山区河流截潜流工程的设计需水量。

渗井集水方式的突出优点是渗水量大，单位面积渗井的渗水能力较强，所以在具体的建设施工中渗井的占地面积较小，工程造价相对较低。但是因为渗井本身的集水特点限制，要求进行渗井施工的河流河床要有一定的深度，河床的结构要较为稳定，受地质和水文条件的限制。

3.3 渗管、渗井联合集水

在一些大型或者重要位置的山区河流截潜流工程中，在条件允许的情况下为了保证渗水结构的集水效率，也会采用渗井、渗管联合集水的方式进行集水。其主要的实现形式是以河流的来水方向为正方向，渗管在前渗井在后，渗管直接连接到渗井上。这样既能够利用渗井对近距离水层中潜水的吸收高效率，又可以利用渗管对河流潜水吸收的广泛性，保证山区河流截潜流工程潜水的收集效率。

在使用渗管和渗井进行潜水收集的过程中，要同时注意对水质的净化。山区的河流来水本身水质较好，但是为了进一步净化水质、同时防止河水中的细小砂砾堵塞进水孔、造成山区河流截潜流工程实际集水量的降低，一定要保证渗管和渗井铺设在人工滤层的底层。河水潜流通过人工滤层进入到渗管和渗井中，基本上可以去除70%以上的悬浮物、70%~95%的细菌、70%以上的大肠菌。

4 截水墙后布置形式

4.1 调蓄池直接放在截水墙后

调蓄池直接放在截水墙后，这样穿过截水墙的渗水就可以直接进入到调蓄池中，其突出的特点是施工方便、结构简单，对渗水的水质影响较小。但是因为截水墙本身是在河床中的，直接连接的调蓄池设置方式，要求调蓄池、检查井等后继设施都需要设置在河床中，对调蓄池的操作和管理极不方便。而且因为几乎整个山区河流截潜流工程都处在河床中，所以对洪水的抵御能力较低，在洪水过境的时候损失往往较大，而且因为调蓄池的相对位置较低自身的污泥排放存在一定困难。所以这种调蓄池设置方式一般适用于水量较小、没有洪水期或者洪水水量较小的河流。

4.2 调蓄池设置在截水墙后的岸边

为了解决调蓄池直接设置在截水墙后的种种问题，设计人员开发了一种将调蓄池设置在截水墙后岸边高位的方法，其运行过程中由输水管将渗水输送到调蓄池中，并进行后续的处理环节。为了保证调蓄池的安全一般还会在调蓄池前设置有防洪堤，这种设置保证了调蓄池、检查井等关键设备都位于相对安全的位置，对系统的操作和维护都较为方便。在面对洪水的时候关键设备都在岸上能够最大限度地降低洪水对山区河流截潜流工程的影响，同时因为相对位置较高，所以调蓄池自身的排污活动也可以顺利进行，对于山区河流截潜流工程相对高程的维持有较明显的效果。

4.3 特殊情况下的调蓄池设置

在山区河流截潜流工程中，施工的山区环境往往都较为复杂，很多时候渗水在向调蓄池流动过程中输水线路往往会高低不平，在输水过程中水流的自然压力损失较为严重，往往需要人工加压或者对输水管线做特殊处理才能保证输水活动的顺畅，这就造成了能源的浪费，在这种特殊情况下一般会选择将调蓄池设置在离截水墙较远的低位。正常状态下经过过滤层进行渗管和渗井的水是具有一定压力的，在离开以后立即进入到调蓄池中这些水的水压就降为零，如果在取水口出不设置调蓄池从取水口出流出的渗水就会受自身压力的影响自然流进输水管，渗水的自然压力就被利用了，增加了输水活动前半段的压力。调蓄池设置在下游的合理位置就可以接收到这些自然流淌的渗水，调蓄池除了对渗水进行调蓄外还起到了减压井的作用，实现了对输水活动后段的减压，合理的优化配置资源提高了山区河流截潜流工程的效率。

5 结论

新疆偏远地区的人畜饮水问题一直是社会各界关注的重要问题，结合新疆地区的特殊环境建设山区河流截潜流工程取用山区流水是当前最主要的解决办法，因此对山区河流截潜流工程取水口布置的研究具有鲜明的现实意义，本文从取水口位置的选择、截水墙及其位置的选择、截水墙前渗水段布置、截水墙后布置形式四个方面对这一问题进行了简要的分析，以期为山区河流截潜流工程取水口布置水平的提高提供支持和借鉴。

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