人工滤床辐射管渗透竖井取水方案

张文志

（盘锦市双兴水利管理中心，辽宁盘锦124010）

1 项目概述

某集团公司是盘锦市境内的一家以石油化工为主的重点民营高新企业，生产用水目前主要采用自来水，单价6.5 元/t。近期日用水量10000 t，年水费约2400 万元；远期日用水量约15000 万t，年水费约3500万元。2019年该公司通过流转用水指标获得在某水库内取水550万t/a，该公司在水库附近投资4600万元建成取水闸、涵洞、泵站及输水管道，但由于取水闸底板及泵站前池的高程过低，加之附近水库及滩地土壤含砂较高，泵站试运行时前池内基本被泥砂淤满，取水项目投资失败。

鉴于该企业取水库地表水失败的教训，此次改造方案调整了取水思路，拟利用人工铺设滤床对河水进行初滤，辐射管渗透过滤器取水，渗透竖井集水，取水泵站提水加压的方式。

2 总体设计方案

在水库内的滩地上选定一个取水区域铺设人工滤床，边岸设置渗透取水竖井一座，井内设置渗滤取水孔12个，孔内安装特制辐射管式过滤器。取水竖井通过输水管与进水闸相连，由进水闸内的原输水管道送到泵站前池，同时井内预留远期工程连接管道。

3 人工滤床

人工滤床以取水竖井中心为圆心，半径30 m的圆形辐射范围铺设，铺设面积约2800 m2。为保证人工滤床过滤性能，需对原河床进行清淤处理，清淤范围与人工滤床的面积相同，根据河床现有高程，确定河床清液的底高程为0.80 m。在人工滤床的外缘设置滤床护壁，用于阻断原河床的淤泥对人工滤床的影响。护壁顶宽0.30 m，底宽0.50 m，高1.00 m，长160.00 m，采用块石砌筑。

人工滤床分为3 层铺筑，底层为砂卵石基层，厚度为0.15 m，粒径8～30 mm 中小卵石；中层为砂卵石混合滤料，厚度为1.20 m，粒径为4～30 mm卵石和中粗砂的混合料；上层为大卵石防冲层，厚度为0.15 m，粒径为100～200 mm 的大卵石，人工滤床的总铺设厚度为1.50 m，底标高为0.80 m，顶标高为2.30 m。

4 渗透竖井

在河道滩地内正对原进水闸位置布设渗透竖井1座，井位布设于人工滤床的边岸上，渗透竖井起到集水作用，同时也是布置和实施渗滤孔取水的操作空间。取水井为圆筒形，净内径5.0 m，壁厚0.4 m，井壁为C30现浇钢筋混凝土，井底为C30素混凝土，厚度1.50 m；取水井井口标高7.80 m，井底标高-0.40 m，混凝土封底底板底高程-1.90 m，总井深9.70 m，井底0.80 m 段为沉砂积淤段。渗透竖井设置进水孔12个，进水孔自井内向滤床区辐射，孔径φ150，取水孔安装穿墙套管，孔口均设法兰及自动放水控制装置。

渗滤竖井取水作为一种新型的取水方式，能够达到取水净水一体化，渗滤竖井为垂直和侧向双向补水，取水保证率较高。渗滤取水竖井的深度较深，井底封闭，避免了井底涌砂的影响。

5 水量计算

水量计算参照给水排水设计手册，按辐射井出水量计算模型计算，取水量为15671 t/d，满足企业近期用水量，通过适当调整优化后，也可满足企业远期用水量。

6 辐射式渗滤管

辐射管过滤器是采用国外先进技术生产的新型过滤器，特点是长度可达到30～40 m，取水面积大；孔隙率大，有效孔隙率为35%～40%；改良材质不易生锈，水力条件良好，不易发生过滤器堵塞现象。

渗透竖井进水孔内安置特制过滤管12 根，过滤管穿过取水孔向人工滤床方向辐射，过虑管长度25 m，过虑管总长400 m，每根管安装过滤器长度18 m，过滤器总长为216 m。过滤器周围人工铺筑反滤层，确保初滤水质和保障过滤器的抗淤塞能力，过滤器采用特制的喇叭口式过滤器，直径150 mm，孔隙率26%左右，水力条件好，入管流速低，拦砂效果好，不易发生淤塞，过滤管安装采用同步跟钻进。

7 其他辅助装置

7.1 控制与反冲系统

为保证取水井后期生产中的日常维护，保证供水稳定不间断，在井内的设置了2 套控制和反冲系统，根据供水的需要，分别进行开关控制和分区反冲。取水孔均进行单独控制，控制管线布置到井口，设有接口，维护时接入。各渗滤孔口均安装控制阀，采用水动力控制方式，主要用于控制渗滤孔的开启和关闭，便于工程竣工投产放水及运行期间可能的例行下井检查和维护。根据渗滤取水孔的布置和控制的灵活性，每个渗滤孔均设置控制阀，共设控制阀门12个。DN25 控制管线布置到井口，设有接口，维护时接入根据滤床条件设置安装的渗滤孔反冲系统，每个取水井进行单独控制，可以定期对取水井渗滤孔进行定向反冲，与控制系统属于联动控制，主要用于工程运行其间的防淤处理和水量保证。根据工程的水质情况和取水量要求，每个取水孔均进行反冲，共设反冲阀门12个，DN50 反冲管线布置到井口，设有接口，维护时接入空压机。

7.2 输水管道

由于取水滤床区域和原进水闸有10 m 左右的距离，取水井设置在人工滤床边上，采用DN1000的输水管直接将取水井内的水输送到进水闸内。取水竖井与进水闸间输水管道长度23 m，集水竖井管底标高0.40 m，进水闸内管底标高0.38 m；输水管采用DN1000 的钢筋混凝土管，坡度为3‰。考虑到远期增加供水量的需要，在取水井内预留远期供水工程连接管。

8 方案评价

8.1 环境评价

片区规划成熟、建设速度快，市政、交通等基础设施系统条件良好，有利于促进该取水项目的实施；取水点位置选择满足规范要求，水源补给丰富，且远离了潜在地表污染源；对环境无污染，具有较强的抗环境突发性污染事件和持续污染事件的能力。

8.2 技术评价

采用的渗滤取水井工艺，其特点：一是源水经人工滤床初滤，具有一定抗污染性，水质较好；二是补给水源丰富且十分稳定，无运行淤塞危害，产水能力优于其它临河取水工艺，运行维护简捷；三是取水工程结构简单，且深埋于地下，与区域规划无冲突，对河流生态环境也无影响，同时具备良好的防洪、防灾和抗震性能。主要工程区域位于地下，不受河水行洪影响。

8.3 经济评价

该工程投资约500 万元，每年取水及运行成本约600 万元，企业前期投入4600 万元，投产后企业3年内可收回投资成本。

渗滤取水井采用的是取水净水一体化的方式，源水经人工滤床的自然物理初滤，低于常规水厂的运行成本，减少药剂消耗费用，运行成本相对较低。