壽陽縣截潛流工程技術(shù)簡述

李艷華

（山西省汾河中下游水務(wù)管理局 山西太原 030001）

壽陽縣地處于太行山西麓，境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，水利工程利用形式眾多，全縣密布著上千處小泉小水利用工程，為壽陽縣農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展提供了水源。本文重點介紹“截潛流”這樣一種富有壽陽地域特色的小型水利工程形式。

截潛流工程源自民間自發(fā)建設(shè)的一種截取河道地表水的工程形式。顧名思義，工程采用“截”的方法來截取的河道淤積層中的“潛藏”水，在壽陽縣北部河谷區(qū)廣泛分布。該類工程取水水量充沛，水質(zhì)清澈，使用壽命長，四季通用。廣泛應(yīng)用于農(nóng)村人畜飲水和小規(guī)模灌溉取水。

1 適用條件及工程布局

1.1 適用條件

主要分布于縱坡較小、河道平緩、淤積較厚的河道上，工程主體為隱閉形式，位于河床淤積面以下0.5～1.0 m處。工程選址上，適宜選擇在河床淤積層中含水量豐富，淤積厚度在3～5 m的河段。

1.2 工程布局

工程形式近似于廊道狀，橫截于河道上，總體布局上有兩種形式，一種是橫跨河道全斷面，取水口分列河道兩側(cè)，適用于斷面較窄的河道；另一種是橫截單側(cè)河道，取水口布置于河道一側(cè)，適用于斷面較寬的河道，長度多為15～40 m不等。截潛流工程典型布局見圖1、圖2。

在條件適宜的河道上，可以分段連續(xù)布置截潛流工程，兩座工程間距不小于200 m，以免影響蓄水效果。通過層層攔截，形成較大規(guī)模的工程片，可以有效提高河道地表水利用效率。

1.3 技術(shù)特點

截潛流工程適用范圍廣，造價相對低廉，技術(shù)及施工難度低，使用壽命長。雖可供水量受區(qū)域降水及河道產(chǎn)匯流條件影響，但經(jīng)過壽陽農(nóng)村多年實踐證明，一般年份情況下供水水量較為平穩(wěn)，單個截潛流工程供水量可以達到20～40 m3/h，個別大型截潛流可以達到100 m3/h以上。水質(zhì)良好，冬季仍可正常使用。常作為農(nóng)村飲水工程主水源。聯(lián)合應(yīng)用的多個截潛流工程常作為發(fā)展小型農(nóng)田灌溉的主水源。

圖1 截潛流典型布局Ⅰ

圖2 截潛流典型布局Ⅱ

2 工程結(jié)構(gòu)

2.1 斷面結(jié)構(gòu)

截潛流斷面結(jié)構(gòu)簡單，主要有矩形和城門洞形兩種斷面，斷面寬度2.0～2.5 m，斷面高度2.0～3.5 m，多為漿砌石結(jié)構(gòu)，迎水面靠上側(cè)1.0～1.5 m留孔或直接干砌。其余部位均為漿砌，最小砌筑厚度0.4 m，并采取防滲處理以達到蓄水效果。矩形斷面頂部采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆形式或預(yù)制蓋板形式，適用于淤積層較淺的情況；城門洞形斷面采用漿砌石砌成拱形，矢跨比大于0.3，適用于河床淤積較深的情況。以上兩種形式頂部河床覆蓋層厚度不小于0.5 m，以達到防凍、防沖及頂板耐壓目的。截潛流典型斷面示意圖見圖3。

圖3 截潛流典型斷面示意圖

2.2 過濾層

截潛流工程需在迎水面鋪設(shè)過濾層，一般為三層，每層厚度為0.5～1.0 m。順?biāo)鞣较蚍謩e為40 mm粒徑的碎石層、20 mm粒徑的碎石層及粗砂層。分層過濾達到水質(zhì)清洌的效果。

2.3 截水措施

截潛流工程在建設(shè)過程中如果淤積層較厚，導(dǎo)致工程不能直接建在不透水層上時，則需要在背水面采取防滲措施來有效截取河道潛流?？梢圆扇≤浻矁煞N方式：一是在背水面開挖截水槽，直接通到不透水層，寬度1.0～2.0 m，黏土回填，此為“軟截水”，截水效果較差，但適用深度大，造價低廉；二是將背水面?zhèn)葔A(chǔ)直接建設(shè)在不透水層上，以增強截水效果。此為“硬截水”，截水效果較好，但適用深度較淺，造價相對較高。以上兩種截水方式可以聯(lián)合使用，截水效果更好。

2.4 取水口布置

截潛流工程的取水口分單側(cè)和雙側(cè)布置兩種，均需布置在河道階地上，以不影響防洪為準。通常采用漿砌石或砌磚結(jié)構(gòu)，筒狀形式，高出地面0.5 m。取水口采用方形或圓型，孔徑為0.6～0.8 m，內(nèi)部設(shè)置檢修爬梯。頂部蓋預(yù)制砼蓋板。也可在取水口旁邊或頂部直接建設(shè)永久性機電泵房。

3 施工技術(shù)

3.1 施工期

截潛流工程的施工一般定在春秋兩季枯水期，以便于施工導(dǎo)流和防汛安全。

3.2 工程準備

依據(jù)工程設(shè)計圖，首先在擬定的工程點范圍內(nèi)開挖先鋒槽，初步確定該段河道的淤積厚度是否滿足工程建設(shè)要求，如不滿足則需要另行選址。二是根據(jù)工程的設(shè)計要求及布局形式確定導(dǎo)流方案。

3.3 施工放線

截潛流工程選址確定后，即可進行放線工作，需要注意的是，由于工程規(guī)模小，且是涉水施工，淤積回流及滑塌不可避免。在放線上要注意容留足夠的寬裕量。根據(jù)施工的最大深度，沿工程基底設(shè)計輪廓基線外按開挖深度擴大2倍以上的的范圍進行開挖線布置。對于單側(cè)布置的截潛流工程，還需布置導(dǎo)流渠開挖線。

3.4 導(dǎo)流及疏干

施工導(dǎo)流和基坑疏干是截潛流工程建設(shè)的難點和關(guān)鍵，直接影響到工程建設(shè)的質(zhì)量。存在兩種情況，一種是有地表徑流情況，需采用封堵及導(dǎo)流方式導(dǎo)出地表徑流。另一種是無明顯地表徑流情況，可以直接封堵上游河道全斷面，采用水泵疏干基坑積水。封堵采用的方法是：首先在工程開挖基線上游側(cè)10～20 m范圍內(nèi)垂直河道開挖寬度在1 m左右，深度直接到不透水層的溝槽；其次是用黏土分層填土用挖機鏟斗進行壓實直至地表。待主體工程完工后再進行挖除回填砂礫石處理。導(dǎo)流及封堵同理。

疏干作業(yè)主要是用配套的水泵將基坑內(nèi)的積水排向下游。水泵放置在基坑低洼處，也可以開挖導(dǎo)流坑加強抽水效果。如四周滲水量過大，則需要在基坑四周同步進行封堵作業(yè)，達到圍堰效果。在施工期間，需連續(xù)抽水至工程養(yǎng)護期完。截潛流封堵及導(dǎo)流示意圖見圖4。

3.5 主體施工

基坑開挖并清基后，可用素砼進行鋪墊處理，厚度為15 cm左右，上鋪漿砌石找平，厚度控制在50～80 cm。由于河床底部平整度差，較長的截潛流可以梯級找平。在找平后即可進行主體施工，原則是“上導(dǎo)下截”。即迎水面有效疏導(dǎo)水流進入截潛流；下游側(cè)加強防滲防漏，特別是與基底不透水層的結(jié)合。采用坐漿法進行漿砌石的砌筑，要嚴格遵循漿砌石施工工藝要求。截潛流內(nèi)部采用勾凹縫處理或抹面方式進行防滲處理，在迎水面可增設(shè)紗網(wǎng)，增強過濾效果。

主體工程建成后即可進行過濾層施工，其工藝重點是分層施工，以保證各個過濾層粒徑均勻。從迎水面進水孔下沿0.5 m開始分層鋪砌至河床面即可。每層厚度控制在0.2～0.3 m。先進行上游側(cè)濾料的回填，然后進行工程頂部及背水面的回填。將原河床開挖出來的礫料分層回填至原河床平面即可。

圖4 截潛流封堵及導(dǎo)流示意圖

4 工程調(diào)試及管護

4.1 竣工調(diào)試

主體工程濕養(yǎng)護15天后即可進行充水試驗，首先清除上游封堵的黏土墻，然后進行充水及抽水試驗，抽水試驗可參照機井工程，連結(jié)抽水試驗48 h，分兩次進行，中間間隔12 h。觀察截潛流的匯水情況，含砂含泥情況，核定供水能力，同時注意其整體穩(wěn)定及滲漏情況，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。

4.2 后期管護

工程竣工配套機電設(shè)備即可投入使用，需派專人進行管護，每季度觀察一次截潛流內(nèi)的淤積情況，每年清淤一次。日常維護需要通過水泵抽水及水位降升來觀察匯水情況，如進水量明顯減弱或泥砂量增加則可能是上游過濾層破壞，需重新更換過濾層。