饮用水取水口在内河航道中选址和平面布置的影响因素分析

张威 刘跃 安徽省交通勘察设计院有限公司

1.工程概况

安徽宿州市属于严重缺水区域，随着经济建设的迅速发展，宿州市决定在规划厂址新建宿州市第四水厂供水工程，服务区域主要为城东片区，水厂厂址位于宿州市城市东北规划区边界处，具体位于规划横二路与规划经六路交口西北侧，工程规模为：一期2020年为5万m3/d，二期2030年为15万m3/d。其中，取水工程设计取水总规模为15万m3/d。新建箱式取水头部、引水管线及原水输水管按15万m3/d 规模设计，一次建成，取水泵房土建按15万m3/d 规模设计建设，一期设备安装规模为5万m3/d。水源采用地表水，就近从新汴河中取水。根据《安徽省干线航道网规划（2018—2030年）》，新汴河航道规划为四级航道，是安徽省较为重要的高等级航道。

2.选址因素分析

饮用取水口属于临河建筑物，在内河航道中选址时应充分分析其建设对通航条件的影响。

2.1 自然条件选址要求

取水头位置示意图

根据相关的规范标准，一般应选在河床稳定、水域宽阔、水深和水流条件良好的河段，同时不能处于通行控制河段、河道弯曲段等。宿州第四水厂取水口经调整后位于新汴河航道宿州闸上游右岸约5.2km处，基本满足以上选址自然条件。

2.2 与涉航建筑物之间的距离要求

饮用取水口的选址对涉航建筑物的距离要求与一般的工业或者灌溉取水口有较大不同。饮用取水口设置后，将对河道的上下游水质标准提出要求，需划定一级、二级保护区，保护区内不准建设涉航建筑物。

根据《饮用水水源保护区划分技术规范》，一级保护区水域长度为取水口上游不小于1000m，下游不小于100m范围内的河道水域；二级保护区长度从一级保护区的上游边界向上游（包括汇入的上游支流）延伸不小于2000m，下游侧的外边界距一级保护区边界不小于200m。新汴河属于引江济淮工程江水北送辐射范围，河道水流除从上游往下游自然流淌外，还存在逆向的调水水流。所以该处取水口水源保护区范围取上游3km至下游3km范围。

宿州第四水厂取水口在位置调整之前，选址曾位于新汴河节制闸上游右岸约2.6km处。该处下游1.2km将规划建设宿州船闸闸上锚地，下游2.6km处规划拆除重建宿州船闸。如果取水口选址在此，其建成后上下游3km范围内将形成水源保护区。宿州船闸闸上锚地和宿州船闸的建设将会受到严重阻碍，很可能通过不了环保部门审查。经过多方协调，考虑到新汴河水利和航运资源的综合开发，取水口位置最终上移了约2.6km。上移之后，水源保护区内将没有现状和规划的港口、锚地、船闸等涉航建筑物。

取水工程与航道关系图

工程实施后枯水期工程河段局部横向流速分布图

由此可见，饮用水取水口的选址难度较大，需保证工程建成后水源保护区内没有涉航建筑物。如果取水口选址难度很大，实在无法异址，需拆除水源保护地范围的涉航建筑物，并处理好涉航的第三方权益。

3.平面布置因素分析

3.1 相关法规、规范及地形因素分析

为保护稀缺的航道资源，《安徽省航道管理办法》规定：在三级航道中心线的两侧各70m，四、五级航道中心线的两侧各50m，六、七级航道中心线的两侧各30m的水域内，不得设置拦河捕捞网具、有碍船舶航行的其他固定网具或种植水生作物。

工程处新汴河航道规划为四级航道，航道设计航道底宽50m，设计水深2.8m，最小弯曲半径330m。拟建取水头部布置在河道右岸滩地内，并未占用航道，取水头部距设计航道中心线约100m＞50m，满足《安徽省航道管理办法》相关规定。

取水口采用挖入式布置，取水口头部位于右岸滩地上，滩地高程约25.8m。取水口头部顶高程23.1m，取水头位于滩地以下约2.7m。工程处设计最高通航水位26.90m，设计最高通航水位出现时滩地水深约1.1m，为非通航水域，船舶难以靠近。取水口平面布置对通航不利影响很小。

3.2 水流数值模拟

为分析工程对水流条件影响，对工程附近水域进行了平面二维数学模型计算。模型范围取水断面上游4km至下游2.5km。模型参数滩地糙率0.042，主槽糙率0.026。采用二维模型非结构三角网格，网格空间步长30m，取水口附近加密至2m左右。模型选取了洪水期（10年一遇洪水位）、枯水期（设计最低通航水位23.8m）两种工况进行计算。经过计算，洪水期工程河段最大横向流速主要受该段河道自身特点影响，工程实施对横向流速的变化影响很小；枯水期横向流速主要分布在取水口头部位置，影响范围很小。工程建成后，工程河段最大横向流速约为0.158m/s＜0.3m/s，与工程建成前基本一致，满足《航道整治工程技术规范》的要求，工程实施对水流条件影响较小。

所以，取水口的平面布置除了应该满足相关法规、规范要求之外，还应尽可能的布置在船舶不可达区域，取水产生的横向流速在可能的通航区域内满足小于0.3m/s的规范要求。

4.结语

通过宿州第四水厂案例选址和平面布置分析可知，饮用取水口在内河通航河流的选址和平面布置方面需要充分考虑涉航的各方面因素。在选址方面，取水口应尽可能选在其建成后水源保护范围内现状及规划均无涉航建筑物的位置，同时水源保护的范围划定应充分注意考虑是否存在双向水头。如果存在双向水口，取水口建成后的水源保护地范围更大；在平面布置方面，除满足相关法规、规范要求以外，取水口应尽可能的远离航道中心线，使其布置在船舶不可能的区域，同时也要保障取水产生的横向流速在可能的通航区域内满足小于0.3m/s的规范要求，从而尽可能减小取水工程对通航的不利影响，保障通航安全。