坪上應急引水工程水泉灣集水廊道設計

韓軍

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

坪上應急引水工程水泉灣集水廊道設計

韓軍

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

坪上應急引水工程主要任務是向忻府區(qū)、定襄縣、原平市提供城鎮(zhèn)生活和工業(yè)用水，結合坪上應急引水工程水泉灣水源地泉水出流情況，設計左岸集泉區(qū)、右岸集泉區(qū)和下游集泉區(qū)等截潛流工程措施，采用不同的集水方式收集出露泉水，取得了預期效果。

水泉灣水源地；泉水；右岸集泉區(qū)；左岸集泉區(qū)；下游集泉區(qū)；坪上應急引水工程

1 工程概況

坪上應急引水工程位于忻州市的忻府區(qū)、定襄縣、原平市和五臺縣境內，主要任務是向忻府區(qū)、定襄縣、原平市3縣（市）提供城鎮(zhèn)生活和工業(yè)用水，近期年設計引水量3500萬m3，遠期年供水量可達到7200萬m3。工程水源地分為滹沱河干流的水泉灣水源地和清水河（滹沱河支流）李家莊水源地。目前水泉灣水源地已實施并運行。

2 水泉灣水源地泉水出露條件

2.1 泉水條件

水泉灣水源地位于五臺縣建安鎮(zhèn)水泉灣村西北約500m處滹沱河干流上，河床高程693.0～703.0m，為排泄帶最低侵蝕基準面，河谷呈不對稱“U”型谷。

水泉灣處滹沱河流向S30°E轉向近南北向，與區(qū)域性白家莊—百泉郊向斜呈30°～40°相交，向斜軸部位于水泉灣村南，出露地層巖性為上馬家溝組底部角礫狀泥灰?guī)r，北西翼（水泉灣方向）出露下馬家溝二、三（中、上）段厚層灰?guī)r，南東翼為下馬家溝組底部角礫狀泥灰?guī)r和亮甲山組白云巖，產(chǎn)狀陡傾，形成阻水層，使得滹沱河谷底成為向斜型蓄水構造的最低排泄基準面，巖溶地下水在下馬家溝組厚層灰?guī)r中大多沿NE向裂隙溢出，形成接觸溢流泉。泉群出露面積0.13km2，泉眼40余個，單泉最大流量0.153m3/s，出露高程693.9～699.7m。

2.2 泉水出露特點

水泉灣水源地河床左岸基巖裸露，泉眼出露于地表，數(shù)量較多，流量較大。河床左岸泉眼主要集中分布于從水泉灣村漫水橋下游長約500m的范圍內；河床右岸發(fā)育第四系松散堆積物，泉眼多數(shù)已隱伏于覆蓋層下，僅在基巖出露部位，局部出露于地表，流量較小，現(xiàn)為水泉灣村飲水水源。據(jù)調查，段家莊橡膠壩建壩前，下游約2km處河床曾發(fā)育較大泉水出溢帶，流量較大且流量穩(wěn)定。段家莊建設橡膠壩后，蓄水形成淤積，該處泉水潛流于覆蓋層中。

3 水泉灣水源地集泉區(qū)布置

針對水泉灣水源地泉眼泉水出露特點，水源地分為左岸集泉區(qū)、右岸集泉區(qū)和下游集泉區(qū)，分別采用不同的集水方式收集出露泉水。

4 建筑結構設計

4.1 左岸集泉區(qū)建筑設計

沿河道左岸修筑一條兩側開口的鋼筋混凝土集、輸水廊道，凈寬1.4m，凈高1.0m，主要作用是匯集和輸送出露的泉水；在泉水出露邊界做鋼筋混凝土截水墻，防止泉水外漏和河水入滲影響泉水水質；將泉水出露區(qū)域覆蓋層全部清除，換填清洗干凈的河卵石，上部做鋼筋混凝土面板，臨廊道處設置塑料格柵籠石，使出露泉水通過籠石空隙進入廊道，河水從鋼筋混凝土面板頂上流過，從而達到泉水和河水分流的目的。

為防止工程建設期間和泵站檢修、事故停機時，泉水頂托集水廊道頂板和泉水出露區(qū)域上部鋼筋混凝土面板，采取相應的處理措施：集水廊道鋼筋混凝土頂板與側墻整體現(xiàn)澆，側墻鋼筋錨固于基巖內；泉水出露區(qū)域上部鋼筋混凝土面板設計頂面低于原河床面約2.0m，工程完工后恢復原河床高程，增加面板頂部壓重；在1號水源泵站進水池下游側截水墻上預留超壓溢流管及控制閥門，溢流管頂高程低于廊道頂板，泵站檢修、事故停機時，打開控制閥門放水，降低廊道內泉水對頂板的頂托壓力。 4.2 右岸集泉區(qū)建筑設計

根據(jù)水源地中游右岸泉水主要是沿山腳出露、以管狀泉為主、水位較高、分布范圍約400m長等特點，采用截水墻、輔以透水廊道的型式進行收集。自泉水出露起點至終點，沿泉水外圍澆筑一道鋼筋混凝土截水墻，截斷泉水滲入河道的通道；墻厚500mm，墻頂高程700.0m，墻體坐落于基巖上，并采用錨桿錨固于基巖上。在截水墻內側沿截水墻換填2m寬河卵石，泉水通過該河卵石層（實體廊道）流向1號水源泵站前池。截水墻內河卵石層表面進行反濾處理后，回填耕植土，可恢復耕種。

4.3 下游集泉區(qū)建筑設計

水泉灣水源地下游泉域出露的泉水主要有兩部分：一是在五臺縣水電站庫區(qū)河道中央，沿垂直河道的橫向裂隙出露的管、線狀泉水，該部分泉水以兩個較大的管狀泉為主，沿60余m長較大裂隙出流；二是沿河道左岸公路路基下出露的分散泉水，出露區(qū)段長約200m，覆蓋層厚度7～8m，泉水出露點接近河床面。結合兩股泉水相距較近的情況，將兩處泉水一并收集。采用大開挖方式將河道中央泉水出露范圍內覆蓋層全部挖除，沿河底基巖面橫向泉水出露裂隙做一條廊道，收集出露泉水；廊道底部坐落于基巖上，全長100m，隨沿途匯入的泉水水量變化，凈寬2.0～2.4m，凈高0.8～2.8m。廊道下游鋪設防滲土工膜，土工膜自基巖面向上鋪至河床面以下約2.0m后折向上游，鋪設200m，既防止泉水向下游滲漏，又防止河水入滲混入泉水中；廊道起始端（右岸）設檢修井1座，直徑1.8m；廊道末端（左岸）設匯水井一座，平面尺寸2.4m× 2.4m；井口高程700.0m；對于沿左岸邊山出露的泉水，沿河道左岸做截水墻一道，內換填2.0m寬的卵石，表面進行反濾處理。左岸邊山泉水收集后匯水橫向廊道豎井內；自廊道匯水豎井開始，鋪設直徑800mm的鋼管約650m，將下游集泉區(qū)泉水輸入1號水源泵站。鋼管自匯水豎井開始水平埋設至1號水源泵站進水池，保證管內水能夠自流至泵站水泵機組前，與1號水泵機組吸水管連通，并設閘閥控制。1號水源泵站水泵機組均為正吸程水泵，抽真空完畢即可抽取下游集泉區(qū)泉水。

5 結語

以坪上應急引水工程為例，采用截潛流的工程措施收集分散的優(yōu)質泉水，同時采取相應的工程措施避免泉水遭受二次污染，取得了很好的效果。工程自2012年已安全運行至今，據(jù)實際運行資料顯示，最大截泉流量達到1.65m3/s，滿足工程供水要求。

TU991.02 ［

］C ［

］1004-7042（2016）04-0043-01

韓軍（1977-），男，2006年畢業(yè)于太原理工大學水利水電工程專業(yè)，工程師。

2016-02-23；

2016-03-29