農(nóng)村供水工程引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

張洪斌

（寧強(qiáng)縣水利水電工作隊(duì) 陜西 寧強(qiáng) 724400）

引水低壩是農(nóng)村小型供水工程的重要建筑物之一。引水低壩的主要功能就是在溝道擋水截流，在壩前形成一定蓄水容積和水位，滿足自流引水條件，同時(shí)對(duì)來(lái)水進(jìn)行均勻分配進(jìn)入管道。引水低壩設(shè)計(jì)的完善與合理是供水工程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。

筆者參加過(guò)多項(xiàng)農(nóng)村小型供水工程的規(guī)劃和初步設(shè)計(jì)工作，現(xiàn)結(jié)合寧強(qiáng)縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)朱家壩村供水工程建后的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)供水工程引水低壩設(shè)計(jì)中存在的一些主要問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和處理對(duì)策，為后期農(nóng)村小型供水工程引水低壩設(shè)計(jì)起指導(dǎo)性作用。

1 工程概況

鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)朱家壩村供水工程位于寧強(qiáng)縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)東部的朱家壩村6組，主體工程由引水低壩、沉淀過(guò)濾池、輸水管道、蓄水池和降壓池、主供水管網(wǎng)及入戶設(shè)施組成，系自流引取磨子溝溝道地表水，設(shè)計(jì)日供水量19t，解決該村61戶257人的飲水困難問(wèn)題。

該工程引水低壩位于6組磨子溝上游，壩體采用梯形漿砌石溢流壩，設(shè)計(jì)壩長(zhǎng)3m，壩頂寬0.8m，壩底寬 2.2m，壩高1.2m，壩前坡比為1:0，壩后坡比為1∶1，壩體采用M7.5漿砌石砌筑，M10砂漿勾縫抹面。

該工程引水低壩因設(shè)計(jì)時(shí)僅限于滿足自流取水要求，故壩體在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面較為簡(jiǎn)單，由壩體和壩前較小的粗砂卵石粗濾體組成，壩體右側(cè)預(yù)埋引水管，將水直接引向下游沉淀過(guò)濾池。

該工程于2009年設(shè)計(jì)并建成投入運(yùn)行。

2 工程存在的主要問(wèn)題

朱家壩村供水工程投入運(yùn)行兩年多后，經(jīng)供水效果回訪，群眾對(duì)工程存在的部分問(wèn)題反映強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)在以下三方面：①暴雨季節(jié)，水質(zhì)易渾濁；②干旱季節(jié)，存在間歇性斷水；③暴雨季節(jié)，壩前粗濾體易毀，泥沙、草皮直接進(jìn)入管道。

寧強(qiáng)縣水利局和寧強(qiáng)縣水利水電工作隊(duì)接到群眾放映的問(wèn)題后，及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行原因調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)上述問(wèn)題的主要根源是供水工程引水低壩在設(shè)計(jì)方面存在一些問(wèn)題，必須采取優(yōu)化和改進(jìn)措施加以解決，以滿足工程正常運(yùn)行，使群眾滿意。

現(xiàn)對(duì)該供水工程引水低壩在設(shè)計(jì)方面存在的主要問(wèn)題分述如下：

（1）引水低壩結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單，影響供水可靠性。

壩體采用單一的梯形漿砌石結(jié)構(gòu)，壩頂高過(guò)溝道河床60cm。由于單純考慮低壩的擋水截流功能，沒(méi)有過(guò)多考慮過(guò)濾凈化問(wèn)題，枯水期進(jìn)水口水位變化幅度大，有時(shí)管頂無(wú)淹沒(méi)水深，造成引水不暢，影響可靠輸水，空氣進(jìn)入管道，出現(xiàn)間歇性斷水，導(dǎo)致管道有輕微震動(dòng)現(xiàn)象。

（2）壩前粗濾效果差。

在壩前鋪設(shè)粗砂卵石粗濾料，長(zhǎng)度1.1m，寬度與溝道寬度相同，高度與壩頂齊平。粗濾體的體積較小，約1.9m3，枯水期粗濾效果尚可；汛期對(duì)溝道來(lái)水粗濾效果較差。在汛期，粗濾體極易被洪水沖散，雜草泥質(zhì)進(jìn)入管道，水質(zhì)渾濁，直接影響輸水可靠性，增加了運(yùn)行后期維護(hù)工作量。

（3）壩體下游發(fā)現(xiàn)較小滲漏點(diǎn)，導(dǎo)致枯水期供水量偏小。

3 引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案及處理對(duì)策

針對(duì)朱家壩村供水工程引水低壩設(shè)計(jì)出現(xiàn)的以上問(wèn)題，本著一切從實(shí)際出發(fā)的原則，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀察，討論分析，深入論證，同時(shí)結(jié)合群眾意見，吸取和采納寧強(qiáng)縣多年來(lái)供水工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出以下引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和技術(shù)措施。

3.1 優(yōu)化引水低壩結(jié)構(gòu)型式，增設(shè)進(jìn)水室

為增加供水可靠性并兼顧溝道水質(zhì)凈化的需要，優(yōu)化壩體結(jié)構(gòu)型式，壩體增設(shè)進(jìn)水室。在壩體上游面澆筑一個(gè)長(zhǎng)與壩長(zhǎng)相同、凈寬50cm、高與壩頂齊平的長(zhǎng)方體狀進(jìn)水室（進(jìn)水室底部增設(shè)排污管），進(jìn)水室上游面?zhèn)葔Σ捎肅20無(wú)砂砼結(jié)構(gòu)、墻厚20cm、墻體深入壩基不少于20cm，緊貼壩體迎水面澆筑C20砼防滲墻兼作進(jìn)水室下游面?zhèn)葔Γ瑝?0cm，頂部采用3塊C20預(yù)制鋼筋砼蓋板封閉、板厚12cm，進(jìn)水室凈長(zhǎng)3.0m×寬0.5m×深1.0m，凈容積1.5m3。進(jìn)水管頂必須有50cm以上的淹沒(méi)水深，這樣引水順暢，水流形態(tài)穩(wěn)定，有利于沉淀凈化水質(zhì)，枯水期空氣不易進(jìn)入管道，可提高輸水穩(wěn)定性并消除管道震動(dòng)現(xiàn)象，減小水質(zhì)濁度，增加供水可靠性。

3.2 大幅增加壩前粗砂卵石粗濾體的體積

為滿足農(nóng)村安全引水水質(zhì)要求，大幅增加粗砂卵石粗濾體的體積，在進(jìn)水室前人工鋪設(shè)較為完善的粗砂卵石粗濾體，長(zhǎng)度3m、寬度與溝道寬度相同，上游側(cè)與溝道地坪順接，并盡最大可能增大平鋪面積，高度與壩頂同高，體積達(dá)5.4m3。這樣，體積較大的過(guò)濾體對(duì)溝道來(lái)水進(jìn)行粗濾，可徹底隔離雜草、樹葉，避免溝道雜質(zhì)等漂浮物進(jìn)入引水管，降低汛期原水濁度，提高粗濾凈化效果，有效提高原水水質(zhì)，減輕下游沉淀過(guò)濾池的過(guò)濾負(fù)擔(dān)。

3.3 增加壩前水平和垂直防滲措施

在人工鋪設(shè)粗砂卵石粗濾體之前，先在壩體上游底面平鋪C15砼防滲層，長(zhǎng)度3m，寬度與溝道寬度相同，厚10cm，形成一個(gè)面積達(dá)9m2的防滲面；除采用水平防滲外，還可采用垂直防滲，在壩上游壩肩部澆筑砼防滲墻，減小壩基滲漏。通過(guò)防滲措施，可有效提高壩體的截流防滲功效，確?？菟谟谐渥愕囊髁?。

4 優(yōu)化處理后的效果分析

經(jīng)優(yōu)化和改進(jìn)后的引水低壩除滿足必要的截水作用外，由于在壩前大幅加大了粗濾體體積，增設(shè)了進(jìn)水室，使輸水管道進(jìn)口水流條件得到明顯改善，同時(shí)大大提高了粗濾效果。以上引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和技術(shù)措施在2012年初進(jìn)行了實(shí)施，經(jīng)過(guò)一年多實(shí)際運(yùn)行，效果明顯。主要表現(xiàn)在以下三方面：

（1）通過(guò)增設(shè)進(jìn)水室，引水不暢、間歇性斷水及輸水不穩(wěn)定現(xiàn)象得到徹底改變，輸水管進(jìn)口水流條件得到明顯改善，水流順暢、輸水調(diào)配穩(wěn)定，同時(shí)方便了后期的管理維護(hù)。

（2）通過(guò)大幅增加壩前粗砂卵石粗濾體的體積，提高了粗濾凈化效果，有效降低了汛期原水濁度，改善和提高了原水水質(zhì)。該優(yōu)化措施因加大了壩前粗濾功效，在后期供水工程設(shè)計(jì)中，針對(duì)水質(zhì)凈化，可減輕樞紐以下沉淀過(guò)濾池的過(guò)濾負(fù)擔(dān)，有利于減小沉淀過(guò)濾池面積，節(jié)省工程投資。

（3）通過(guò)在壩上游底面平鋪?lái)欧罎B面，減小了壩基滲漏，有效提高了壩體的截流防滲功效，確保了枯水期有充足的引水流量。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合寧強(qiáng)縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)朱家壩村供水工程運(yùn)行中實(shí)際存在的問(wèn)題，重點(diǎn)對(duì)該工程引水低壩設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和處理對(duì)策，經(jīng)過(guò)實(shí)施后的實(shí)際運(yùn)行，效果明顯。引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和對(duì)策可在全縣的小型供水工程設(shè)計(jì)中逐步推廣，同時(shí)為后期農(nóng)村小型供水工程引水低壩設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性作用。陜西水利