渗渠在山区供水工程取水口设计中的应用

吴旭凌，熊思竹

（1.安徽省铜陵市义安区机电管理站，安徽 铜陵 244000；2.中国矿业大学，北京 100083）

0 引言

金寨县某农村供水水厂供水规模为3000m³/d，工程类型为III 型[1]，工程采取毛坦河山边堰上水作为取水水源，取水口位于山边堰上游约130m 河道右岸。鉴于取水口所在河段属于典型山区河道，洪水期流速大，洪水冲刷容易影响河道内取水工程安全，且山洪泥沙含量较高，容易引起取水口淤积，为解决以上问题，设计中采用渗渠方案，有效确保了工程安全、有效运行。

1 河道概况

毛坦河位于响洪甸水库上游，属于淠河水系，河道蜿蜒曲折，坡陡流急，属于典型的山区河道。

取水口位于山边堰上游约130m 河道右岸。山边堰堰身采用C25 钢筋混凝土宽顶堰结构，堰顶净宽60m，堰高1.25m，堰顶高程为46.35m。

取水口所在河段宽约60m，左右岸均建有堤防，堤顶高程约50.8m，河道右岸现状堤防迎水侧采用格宾石笼护岸，右岸现状有滩地，宽约5～10m，滩地高程46.8m，河槽宽约45m，河底最低高程44.2m。

取水口所处河道断面20 年一遇洪水位49.36m，50 年一遇洪水位50.5m。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），项目区抗震设防烈度为6 度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。地质勘察显示取水工程所在河床主要分布③层卵石夹砂、④层强风化泥岩、⑤层中风化泥岩，其中③层卵石夹砂层底高程约42.38m，层厚度约4.5m，属于透水性较强土层，④层强风化泥岩层底高程约42.18m，层厚度0.2m，属于基岩，⑤层中风化泥岩层未揭穿，属于基岩。

2 设计取水规模

工程供水范围涉及安元等共计13 个行政村4992户、18902 人。根据项目区群众意愿及财政实际情况并结合地方政府的意见，近期管网仅覆盖12 个行政村4652 户、17636 人，取水工程、净水厂工程以及供水范围内主管道按照设计规模一次性建成。

工程设计年限取15 年，项目区近年来人口现状自然增长率为1‰～3‰，人口增长率取3‰，至规划年2035 年总人口为19701 人。供水规模（即最高日供水量）=居民生活用水量+村镇企业和专业户饲养畜禽用水量+公共建筑用水量+管网漏失水量及其他未预见用水量=2944m³/d。根据水量预测、资金、建设等方面因素的综合考虑，以及需水量预测中存在一些不确定的因素，从水源地的取水能力、资金、工程建设等方面考虑，确定工程供水规模为3000m³/d，工程类型为III 型。

3 设计难点及解决策略

3.1 确保河道内取水工程安全

根据计算，20 年一遇、50 年一遇洪水条件下河道内洪水流速分别为3.8m/s、4.1m/s，流速较大，容易导致河床产生较大自然冲刷，影响取水工程安全，以上几种常见取水型式均无法确保取水安全。

设计中考虑在右岸河滩地设置两座直径1.5m 渗渠井，渗渠井深20m，避免在河床内设置阻水建筑物，同时强化河道内渗渠井四周抗冲设计，有效确保井安全。

3.2 减轻取水口淤积

毛坦河属于典型的山区河道，具有山区河道普遍的特性，汛期山洪暴发，河道内泥沙含量较高，导致河道内普遍产生淤积，取水口也不可避免会产生淤积，若采用明渠取水，必然导致洪水期淤积十分严重，给后续取水工程的正常使用及管护带来较大困难。

为解决以上问题，取水工程设计中避免采用常规的明渠取水。结合实地地质条件，通过在河道滩地上设置两座直径1.5m 渗渠井作为取水工程，充分利用了现有③层卵石夹砂层对原水进行过滤，有效的减轻取水口淤积。

3.3 确保取水量满足要求

水厂供水规模为3000m³/d，取水规模3300m³/d。山边堰堰顶高程为46.35m，河底最低高程44.2m，③层卵石夹砂层底高程约42.38m，枯水位时段，堰上最小水深约1m，相应透水层厚度仅约3m，透水层厚度不足，如何确保取水量满足要求，是取水工程成功的关键。

设计中一方面设置两座渗渠井，增加取水量，为进一步提高取水保障，设置84m 长渗渠管与两座渗渠井连接，通过渗渠管扩大井进水能力。

4 取水口设计

4.1 平面布置

在河道滩地设置2 座渗渠井，井外径2.3m，内径1.5m，井深20m。为提高供水保障率及水质，在渗渠井与河道之间铺设DN1000 双层钢筋混凝土穿孔管作为渗渠管进行取水。渗渠管中心设计高程42.5m，渗渠管总长84m，设置φ50mm 梅花孔口，孔口间距30cm。

4.2 工艺设计

渗渠井深20m，河道滩地高程约46.8m，砂砾石层底高程约42.5m，42.5～46.8m 之间均为砂砾石层，通过砂砾石层渗水，每座井内设置取水泵2 个（一用一备）。井设计流量采用无压完全井渗流计算，经计算，单口井渗流流量为2335m3/d，则两口井渗流流量为4670m3/d ＞3300m3/d，满足设计要求。

单个井设置一道24m 长DN1000 双层钢筋混凝土渗渠管，顺河岸布置，并垂直开设18m 长支管。渗渠管中心设计高程42.5m，渗渠管总长84m，设置φ50mm 梅花孔口，孔口间距30cm。取水井工艺剖面图如图1 所示。

图1 取水井工艺剖面图

4.3 结构设计

取水井外径2.3m，内填反滤材料，内径1.5m，深水井深20m 顶部2m 范围内设置钢筋网石笼加固防止冲刷，顶部设置钢筋混凝土盖板，板厚30cm，顶部设置检修洞口供水泵检修，如图2。

图2 取水井结构剖面图

每口深水井沿河床滩地及河心伸出2 根D1000双层钢筋混凝土导流管，管底标高42.00m，管道顶部压1m×1m×1m 格宾网石笼，防止河道冲刷，顶部采用不同级配砂砾石回填至河底标高[2]，依次由0.2m80mm 砾石、0.2m50mm 砾石、0.1m32mm 砾石构成，管道每节交口处采用钢筋混凝土抱箍浇筑。

深水井出水管道沿边坡至堤顶，沿长度设置80m×80cmC25 混凝土包管沿边坡至坡顶，包管两侧各10m 范围内采用12cm 厚20m×20cm 六角形C25实心混凝土砌块硬化，边坡系数1∶2。渗渠管回填剖面图如图3。

图3 渗渠管回填剖面图

5 结语

山区取水工程设计阶段普遍需要面临的问题是：如何解决取水口的抗冲刷问题及取水口的可能泥沙淤积问题，确保取水工程自身安全以及后续使用过程中的水质安全问题。该项目取水工程采用渗渠方案，建成运行以来，历经汛期洪水考验，取水口并未出现水毁，泥沙淤积不明显，实践证明该取水方案较为合理，渗渠取水方案可为解决山区类似问题提供参考■