山區(qū)河流截潛流工程取水口的布置研究

□雪力卡提·阿里木（新疆科納灌排技術(shù)有限公司）

0 前言

在農(nóng)牧區(qū)人畜飲水工程中，水源多選擇山區(qū)河流。這種河流的特點是流量小、流程短且水深淺，但水質(zhì)好，與供水區(qū)之間存在有一定高差，可以利用重力勢能進行供水，是當(dāng)前新疆地區(qū)人畜飲水問題解決的主要途徑，因此對山區(qū)河流截潛流工程取水口布置的研究具有鮮明的現(xiàn)實意義。

1 取水口位置的選擇

山區(qū)河流截潛流工程施工中，取水口的位置選擇至關(guān)重要，是保證山區(qū)河流截潛流工程供水量和供水壓力的關(guān)鍵。取水口位置要盡量選擇在河流河床直徑較窄，同時河流兩岸的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的位置，因為在這一區(qū)域河流的水量集中度較高，兩岸有截水墻施工的堅固地質(zhì)條件，能夠滿足山區(qū)河流截潛流工程取水口建設(shè)的功能需求和建設(shè)需求。其次取水口位置的高程要滿足供水的基本高程條件，取水口位置的高程應(yīng)該滿足以下條件：取水口位置高程≥供水區(qū)最不利點高程+供水管網(wǎng)壓力損失+4m，也就是說山區(qū)河流截潛流工程的取水口位置高程應(yīng)該在去除了供水管網(wǎng)壓力損失以后仍比供水區(qū)最高區(qū)域高4m以上，以保證供水的通暢性。最后，取水口位置所選擇的河床底層結(jié)構(gòu)要有較高的穩(wěn)定性，具備基本的涵養(yǎng)水源的能力。

2 截水墻及其位置的選擇

由于山區(qū)河流截潛流工程中選用的河流普遍存在流量較小的問題，為了充分利用河床潛流，必須設(shè)置截水墻。理想狀態(tài)下截水墻的兩端和底部都應(yīng)該坐落在基巖上，以保證將河流的來水全部截住。但是在實際的建設(shè)活動中因為建設(shè)成本和地質(zhì)條件、水文條件的限制，截水墻建設(shè)施工往往做不到這一點。所以在截水墻的實際施工中，至少要做到截水墻的一段位于河床基巖上，另一端位于河床上相對不透水層上，截水墻的底部至少也應(yīng)該深入到相對不透水層上。因為山區(qū)河流的來水量相對較少，所以截水墻的厚度可以相對較薄，一般情況下選擇0.20~0.40m厚的混凝土墻體結(jié)構(gòu)，來水方向的截水墻表面應(yīng)該加裝專用的防滲透材料以保證截水墻整體的截水效果。

3 截水墻前滲水段布置

3.1 利用滲管集水

滲管就是通常所說的集水管，一般情況下要使用穿孔混凝土管、鑄鐵管等滲管結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，特殊情況下也可以使用井混凝土和鋼濾管，其布置方式可以與河床垂直也可以與河床平行。使用滲管進行集水其集水量與滲管的長度有直接關(guān)系，所以集水滲管裝置的長度應(yīng)該保證集水?dāng)?shù)量超過設(shè)計需水量。

滲管集水因為直接借助滲管進行集水，所以不受環(huán)境的限制，是一種通用性較強的集水方式。但是其缺點也是較為明顯的，那就是滲水量較小，單位長度的滲管集水效率不高，要想提高集水量需要布置很長的滲管，工程的占地面積大、造價高。

3.2 利用滲井集水

滲井即為集水井，其在山區(qū)河流截潛流工程中應(yīng)用的形式是緊靠在截水墻前，形狀一般成半圓形，為了保證滲井在潛流收集過程中的結(jié)構(gòu)強度和滲水性，其主體結(jié)構(gòu)應(yīng)該為滲水段干砌結(jié)構(gòu)，其他部位的建設(shè)施工可以施工混凝土施工，滲井的面積選擇條件是，一定面積的滲井本身的集水能力要大于山區(qū)河流截潛流工程的設(shè)計需水量。

滲井集水方式的突出優(yōu)點是滲水量大，單位面積滲井的滲水能力較強，所以在具體的建設(shè)施工中滲井的占地面積較小，工程造價相對較低。但是因為滲井本身的集水特點限制，要求進行滲井施工的河流河床要有一定的深度，河床的結(jié)構(gòu)要較為穩(wěn)定，受地質(zhì)和水文條件的限制。

3.3 滲管、滲井聯(lián)合集水

在一些大型或者重要位置的山區(qū)河流截潛流工程中，在條件允許的情況下為了保證滲水結(jié)構(gòu)的集水效率，也會采用滲井、滲管聯(lián)合集水的方式進行集水。其主要的實現(xiàn)形式是以河流的來水方向為正方向，滲管在前滲井在后，滲管直接連接到滲井上。這樣既能夠利用滲井對近距離水層中潛水的吸收高效率，又可以利用滲管對河流潛水吸收的廣泛性，保證山區(qū)河流截潛流工程潛水的收集效率。

在使用滲管和滲井進行潛水收集的過程中，要同時注意對水質(zhì)的凈化。山區(qū)的河流來水本身水質(zhì)較好，但是為了進一步凈化水質(zhì)、同時防止河水中的細小砂礫堵塞進水孔、造成山區(qū)河流截潛流工程實際集水量的降低，一定要保證滲管和滲井鋪設(shè)在人工濾層的底層。河水潛流通過人工濾層進入到滲管和滲井中，基本上可以去除70%以上的懸浮物、70%~95%的細菌、70%以上的大腸菌。

4 截水墻后布置形式

4.1 調(diào)蓄池直接放在截水墻后

調(diào)蓄池直接放在截水墻后，這樣穿過截水墻的滲水就可以直接進入到調(diào)蓄池中，其突出的特點是施工方便、結(jié)構(gòu)簡單，對滲水的水質(zhì)影響較小。但是因為截水墻本身是在河床中的，直接連接的調(diào)蓄池設(shè)置方式，要求調(diào)蓄池、檢查井等后繼設(shè)施都需要設(shè)置在河床中，對調(diào)蓄池的操作和管理極不方便。而且因為幾乎整個山區(qū)河流截潛流工程都處在河床中，所以對洪水的抵御能力較低，在洪水過境的時候損失往往較大，而且因為調(diào)蓄池的相對位置較低自身的污泥排放存在一定困難。所以這種調(diào)蓄池設(shè)置方式一般適用于水量較小、沒有洪水期或者洪水水量較小的河流。

4.2 調(diào)蓄池設(shè)置在截水墻后的岸邊

為了解決調(diào)蓄池直接設(shè)置在截水墻后的種種問題，設(shè)計人員開發(fā)了一種將調(diào)蓄池設(shè)置在截水墻后岸邊高位的方法，其運行過程中由輸水管將滲水輸送到調(diào)蓄池中，并進行后續(xù)的處理環(huán)節(jié)。為了保證調(diào)蓄池的安全一般還會在調(diào)蓄池前設(shè)置有防洪堤，這種設(shè)置保證了調(diào)蓄池、檢查井等關(guān)鍵設(shè)備都位于相對安全的位置，對系統(tǒng)的操作和維護都較為方便。在面對洪水的時候關(guān)鍵設(shè)備都在岸上能夠最大限度地降低洪水對山區(qū)河流截潛流工程的影響，同時因為相對位置較高，所以調(diào)蓄池自身的排污活動也可以順利進行，對于山區(qū)河流截潛流工程相對高程的維持有較明顯的效果。

4.3 特殊情況下的調(diào)蓄池設(shè)置

在山區(qū)河流截潛流工程中，施工的山區(qū)環(huán)境往往都較為復(fù)雜，很多時候滲水在向調(diào)蓄池流動過程中輸水線路往往會高低不平，在輸水過程中水流的自然壓力損失較為嚴(yán)重，往往需要人工加壓或者對輸水管線做特殊處理才能保證輸水活動的順暢，這就造成了能源的浪費，在這種特殊情況下一般會選擇將調(diào)蓄池設(shè)置在離截水墻較遠的低位。正常狀態(tài)下經(jīng)過過濾層進行滲管和滲井的水是具有一定壓力的，在離開以后立即進入到調(diào)蓄池中這些水的水壓就降為零，如果在取水口出不設(shè)置調(diào)蓄池從取水口出流出的滲水就會受自身壓力的影響自然流進輸水管，滲水的自然壓力就被利用了，增加了輸水活動前半段的壓力。調(diào)蓄池設(shè)置在下游的合理位置就可以接收到這些自然流淌的滲水，調(diào)蓄池除了對滲水進行調(diào)蓄外還起到了減壓井的作用，實現(xiàn)了對輸水活動后段的減壓，合理的優(yōu)化配置資源提高了山區(qū)河流截潛流工程的效率。

5 結(jié)論

新疆偏遠地區(qū)的人畜飲水問題一直是社會各界關(guān)注的重要問題，結(jié)合新疆地區(qū)的特殊環(huán)境建設(shè)山區(qū)河流截潛流工程取用山區(qū)流水是當(dāng)前最主要的解決辦法，因此對山區(qū)河流截潛流工程取水口布置的研究具有鮮明的現(xiàn)實意義，本文從取水口位置的選擇、截水墻及其位置的選擇、截水墻前滲水段布置、截水墻后布置形式四個方面對這一問題進行了簡要的分析，以期為山區(qū)河流截潛流工程取水口布置水平的提高提供支持和借鑒。

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