水库取水口改造必要性分析

白光大

（辽宁省汤河水库管理局，辽宁 辽阳111000）

1 汤河水库概况

汤河水库位于太子河支流汤河干流上，是一座以防洪、工业和城市生活供水为主，兼顾发电、养鱼、灌溉的大（2）型水利枢纽工程。坝址位于辽宁省辽阳市弓长岭区汤河镇境内，距辽阳市39km。坝址以上控制流域面积为1228km2，多年平均径流量2.85亿m3。水库按百年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。总库容6.26亿m3，兴利库容3.59亿m3，调洪库容2.87亿m3，水库最大泄量2662m3/s。工程建设经历了三个阶段，即1958年至1959年的兴建期，1968年至1969年的续建期，1978年至1983年的保坝加固期。2011年—2014年工程进行了除险加固。

工程由大坝、溢洪道、输水洞、水电站、取水建筑物、输水建筑物等六部分组成。

大坝为粘土斜墙坝，坝长455m，最大坝高48.5 m，坝顶宽6m。

溢洪道位于右岸，为开敞式实用堰，消能形式为底流消能。工作闸门为2孔弧型钢闸门，液压启闭，闸门宽12m、高9.2m，最大泄流量2413m3/s。

输水洞位于大坝左岸，为圆型有压隧洞，洞径4.5m，长211.1m。进口设有平板检修闸门，卷扬启闭，闸门宽3.2m、高4.5m；出口设有弧形钢闸门，液压启闭，闸门宽3.2m、高4.5m，最大泄流量249m3/s，承担泄洪、供水、发电、灌溉等任务。

水电站位于输水洞出口右岸，发电用水在输水洞155m分岔段处接出的直径为2.5m的电站引水洞中引出。水电站设置2台发电机组，总装机容量为3450kW·h，其中大机组装机容量3200 kW·h，小机组装机容量250kW·h。

取水建筑物包括弓矿取水口、辽化取水口、辽阳取水口及鞍山取水口。汤河水库常年为弓长岭矿山公司、辽阳石油化纤总公司、辽阳自来水公司、鞍山自来水公司提供工业和城市生活用水，供水保证率为95%。弓矿取水口位于汤河水库输水洞尾水渠左岸。该项工程于1975年7月投入生产运行，日引水量为5万t。辽阳取水口在输水洞桩号0+297.795处接引，该工程于1988年12月正式引水，日引水量8.5万t。辽化取水口位于输水洞进口西南左侧陡崖处，直接从汤河水库库内取水，该工程于1979年9月正式取水，日引水量为15万t。鞍山取水口位于辽化取水口西北侧80m处，直接从汤河水库库内引水，该工程于1993年6月正式引水，日引水量为35万t。取水口采用塔式分层取水，分三层取水，取水点底高程分别为82.00m、92.00m、102.00m。

输水建筑物包括引兰入汤工程和引细入汤工程。引兰入汤工程于1998年投入运行，该工程是将太子河的支流兰河水经由6.145km引水隧洞引入汤河水库，最大引水能力为8m3/s。引细入汤工程于2007年投入运行，该工程是将本溪市境内的细河水引入兰河，再经引兰入汤工程引入汤河水库，最大引水能力为6m3/s。

2 工程运行中存在的问题

2.1 一洞多用的弊端

汤河电站于1983年发电以来，大机组蝶阀多次出现故障，但由于受辽阳市引水限制，一直没有得到解决，到2006年彻底不能工作时进行了技术改造。大机组蝶阀改造必须在无水环境下施工，汤河水库只得停止向辽阳自来水公司供水、对弓长岭矿山公司实行限量供水。即在输水洞内电厂支洞前端砌筑围堰，调节出口闸门小流量限量供水给下游弓长岭矿山公司。期间，辽阳市政府采取了抽取地下水补给及限量、定时供水的应对方案，但是位居高楼层的住户因水压不足造成吃水困难；弓长岭矿山公司因水量不足控制了生产规模，部分车间停止生产。大机组蝶阀改造原计划6d时间，由于考虑供水问题，各相关部门密切配合，昼夜抢修，提前3d时间完成改造任务，增加了工程投资。

由于汤河水库工业和城市生活供水保证率高，输水洞又承担着弓矿、辽阳自来水双重供水任务，无法关闭输水洞进口闸门实施输水洞、电厂管路的日常检查维护以及出口闸门、出口闸门启闭系统的养护维修。因此输水洞出口闸门锈蚀严重、水封老化坏损严重、边导板存在严重的锈蚀变形问题，出口闸门漏水严重；出口闸门启闭系统液压油缸密封圈老化、变性、坏损严重，工程一直处于带病工作中。

2.2 水质污染问题

2008年9月23 日，汤河水库输水洞出水口处水的颜色泛白，河底水草表面挂有白色绒毛状物体，而且水体还带有异味，辽化取水头部、辽阳自来水取水头部管道内水体也有异味。通过采取对上游污染源调查、水下摄像观察、输水洞停水检查等措施，逐步排除了上游企业污染源集中排放、人为投放危险物，地震、洞内地质变化等引起漏水、漏气等因素；通过大机组停机，降低出库流量，验证了底泥扰动，出库水体水质异常；依据常规水质监测方法，确定库区内表层水体未见异常，但库区内底层水，主要是距水面20m以下水体水质超标并伴有异味，初步确定底层水质出现异常。通过对库区底层水质加密监测频次，积累水质数据，结果表明，汤河水库表层水水质达到地表水环境质量Ⅱ类标准，营养状态为中营养。库区底层水（20m以下）、输水洞出口、辽阳、辽化取水口硫化物、锰超标。汤河水库局部水体异常，产生异味现象的主要原因是入库污染物的增加和长期积累，在一定的气象、水文条件下内源沉积物释放所致。

3 进行取水口改造的必要性

汤河水库水体发生异常，对于取底层水的辽阳石油化纤总公司和辽阳市自来水公司的水质产生很大影响，而对于采用分层取水的鞍山自来水公司的水质没有任何影响。除了开展水质监测、加强水源地保护外，实施分层取水是必要的。对各取水口进行更新改造，采用分层取水方式是在水库正常运行情况下进行，对水库正常的兴利调度和供水保证率均不产生影响。由此可见，采用分层取水方案是有效预防水库底层水体再度出现异常的有效手段。因此在不影响现状供水要求的前提下，对辽阳石油化纤总公司和辽阳市自来水取水口进行重建是非常必要和紧迫的。可见，对各取水口进行更新改造是从根本上解决供水水质异常问题、保证供水安全的有利途径。2010年12月2日，水利部大坝安全管理中心批复汤河水库三类坝安全鉴定成果。2011年汤河水库进行除险加固。为了完成出口闸门更换，不影响弓矿、辽阳供水，新建了压力钢管，将辽化引水压力钢管与辽阳取水口1号阀后压力钢管连接，并进一步接到输水洞尾渠内，即通过辽化取水口实现对辽阳、弓矿供水并且可实现由辽阳市供水管道对辽化进行供水。不仅在一定程度上解决了一洞多用的问题、为输水洞检修提供了保证同时为实施分层取水期间不影响辽化、辽阳供水提供了可行条件。

4 结 论

水库每一层的水质都不一样，分层取水就是定期从中选取最好的水层，打开不同深度的取水口进行取水，将水质监测结果最好的水层供应给用水户，如何对现有的取水口进行优化改造，将是水库管理者进行研究的课题。