寿阳县截潜流工程技术简述

2015-07-25李艳华

山西水利科技 2015年2期

李艳华

（山西省汾河中下游水务管理局山西太原 030001）

寿阳县地处于太行山西麓，境内山峦起伏，沟壑纵横，水利工程利用形式众多，全县密布着上千处小泉小水利用工程，为寿阳县农业和农村发展提供了水源。本文重点介绍“截潜流”这样一种富有寿阳地域特色的小型水利工程形式。

截潜流工程源自民间自发建设的一种截取河道地表水的工程形式。顾名思义，工程采用“截”的方法来截取的河道淤积层中的“潜藏”水，在寿阳县北部河谷区广泛分布。该类工程取水水量充沛，水质清澈，使用寿命长，四季通用。广泛应用于农村人畜饮水和小规模灌溉取水。

1 适用条件及工程布局

1.1 适用条件

主要分布于纵坡较小、河道平缓、淤积较厚的河道上，工程主体为隐闭形式，位于河床淤积面以下0.5～1.0 m处。工程选址上，适宜选择在河床淤积层中含水量丰富，淤积厚度在3～5 m的河段。

1.2 工程布局

工程形式近似于廊道状，横截于河道上，总体布局上有两种形式，一种是横跨河道全断面，取水口分列河道两侧，适用于断面较窄的河道；另一种是横截单侧河道，取水口布置于河道一侧，适用于断面较宽的河道，长度多为15～40 m不等。截潜流工程典型布局见图1、图2。

在条件适宜的河道上，可以分段连续布置截潜流工程，两座工程间距不小于200 m，以免影响蓄水效果。通过层层拦截，形成较大规模的工程片，可以有效提高河道地表水利用效率。

1.3 技术特点

截潜流工程适用范围广，造价相对低廉，技术及施工难度低，使用寿命长。虽可供水量受区域降水及河道产汇流条件影响，但经过寿阳农村多年实践证明，一般年份情况下供水水量较为平稳，单个截潜流工程供水量可以达到20～40 m3/h，个别大型截潜流可以达到100 m3/h以上。水质良好，冬季仍可正常使用。常作为农村饮水工程主水源。联合应用的多个截潜流工程常作为发展小型农田灌溉的主水源。

图1 截潜流典型布局Ⅰ

图2 截潜流典型布局Ⅱ

2 工程结构

2.1 断面结构

截潜流断面结构简单，主要有矩形和城门洞形两种断面，断面宽度2.0～2.5 m，断面高度2.0～3.5 m，多为浆砌石结构，迎水面靠上侧1.0～1.5 m留孔或直接干砌。其余部位均为浆砌，最小砌筑厚度0.4 m，并采取防渗处理以达到蓄水效果。矩形断面顶部采用钢筋混凝土现浇形式或预制盖板形式，适用于淤积层较浅的情况；城门洞形断面采用浆砌石砌成拱形，矢跨比大于0.3，适用于河床淤积较深的情况。以上两种形式顶部河床覆盖层厚度不小于0.5 m，以达到防冻、防冲及顶板耐压目的。截潜流典型断面示意图见图3。

图3 截潜流典型断面示意图

2.2 过滤层

截潜流工程需在迎水面铺设过滤层，一般为三层，每层厚度为0.5～1.0 m。顺水流方向分别为40 mm粒径的碎石层、20 mm粒径的碎石层及粗砂层。分层过滤达到水质清洌的效果。

2.3 截水措施

截潜流工程在建设过程中如果淤积层较厚，导致工程不能直接建在不透水层上时，则需要在背水面采取防渗措施来有效截取河道潜流。可以采取软硬两种方式：一是在背水面开挖截水槽，直接通到不透水层，宽度1.0～2.0 m，黏土回填，此为“软截水”，截水效果较差，但适用深度大，造价低廉；二是将背水面侧墙基础直接建设在不透水层上，以增强截水效果。此为“硬截水”，截水效果较好，但适用深度较浅，造价相对较高。以上两种截水方式可以联合使用，截水效果更好。

2.4 取水口布置

截潜流工程的取水口分单侧和双侧布置两种，均需布置在河道阶地上，以不影响防洪为准。通常采用浆砌石或砌砖结构，筒状形式，高出地面0.5 m。取水口采用方形或圆型，孔径为0.6～0.8 m，内部设置检修爬梯。顶部盖预制砼盖板。也可在取水口旁边或顶部直接建设永久性机电泵房。

3 施工技术

3.1 施工期

截潜流工程的施工一般定在春秋两季枯水期，以便于施工导流和防汛安全。

3.2 工程准备

依据工程设计图，首先在拟定的工程点范围内开挖先锋槽，初步确定该段河道的淤积厚度是否满足工程建设要求，如不满足则需要另行选址。二是根据工程的设计要求及布局形式确定导流方案。

3.3 施工放线

截潜流工程选址确定后，即可进行放线工作，需要注意的是，由于工程规模小，且是涉水施工，淤积回流及滑塌不可避免。在放线上要注意容留足够的宽裕量。根据施工的最大深度，沿工程基底设计轮廓基线外按开挖深度扩大2倍以上的的范围进行开挖线布置。对于单侧布置的截潜流工程，还需布置导流渠开挖线。

3.4 导流及疏干

施工导流和基坑疏干是截潜流工程建设的难点和关键，直接影响到工程建设的质量。存在两种情况，一种是有地表径流情况，需采用封堵及导流方式导出地表径流。另一种是无明显地表径流情况，可以直接封堵上游河道全断面，采用水泵疏干基坑积水。封堵采用的方法是：首先在工程开挖基线上游侧10～20 m范围内垂直河道开挖宽度在1 m左右，深度直接到不透水层的沟槽；其次是用黏土分层填土用挖机铲斗进行压实直至地表。待主体工程完工后再进行挖除回填砂砾石处理。导流及封堵同理。

疏干作业主要是用配套的水泵将基坑内的积水排向下游。水泵放置在基坑低洼处，也可以开挖导流坑加强抽水效果。如四周渗水量过大，则需要在基坑四周同步进行封堵作业，达到围堰效果。在施工期间，需连续抽水至工程养护期完。截潜流封堵及导流示意图见图4。

3.5 主体施工

基坑开挖并清基后，可用素砼进行铺垫处理，厚度为15 cm左右，上铺浆砌石找平，厚度控制在50～80 cm。由于河床底部平整度差，较长的截潜流可以梯级找平。在找平后即可进行主体施工，原则是“上导下截”。即迎水面有效疏导水流进入截潜流；下游侧加强防渗防漏，特别是与基底不透水层的结合。采用坐浆法进行浆砌石的砌筑，要严格遵循浆砌石施工工艺要求。截潜流内部采用勾凹缝处理或抹面方式进行防渗处理，在迎水面可增设纱网，增强过滤效果。

主体工程建成后即可进行过滤层施工，其工艺重点是分层施工，以保证各个过滤层粒径均匀。从迎水面进水孔下沿0.5 m开始分层铺砌至河床面即可。每层厚度控制在0.2～0.3 m。先进行上游侧滤料的回填，然后进行工程顶部及背水面的回填。将原河床开挖出来的砾料分层回填至原河床平面即可。