渠口攔污柵設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題探討

陳國(guó)輝

（石家莊市冶河灌區(qū)引崗管理處，河北 石家莊050000）

1 概述

引崗渠以崗南水庫(kù)和冶河為水源，在石家莊市西部山區(qū)蜿蜒近102 公里到達(dá)元氏縣八一水庫(kù)。干渠設(shè)計(jì)流量22 立方米/秒，直接灌溉面積18.5 萬(wàn)畝，受益面積56 萬(wàn)畝。灌區(qū)同時(shí)為石家莊市動(dòng)物園、龍泉湖生態(tài)濕地、龍鳳湖、太平河和西部長(zhǎng)青景區(qū)提供生態(tài)用水。因渠道跨三個(gè)縣區(qū)，而且大多流經(jīng)山區(qū)，沿線的垃圾和柴草很多，經(jīng)常隨水流在支渠口造成堆積，影響供水，造成很大的安全隱患。需要在支渠口設(shè)置攔污柵解決攔污問(wèn)題。本文對(duì)渠道攔污柵的布置方式、攔污柵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、攔污柵防銹處理等問(wèn)題逐一進(jìn)行了探討。

2 攔污柵布設(shè)方式

攔污柵是設(shè)置在進(jìn)口處的防護(hù)設(shè)施，用以攔阻水流挾帶的飄浮物進(jìn)入水泵、閘閥和渠道等設(shè)施，防止發(fā)生供水事故。攔污柵布設(shè)位置要因地制宜，充分考慮地形水流等因素，要求過(guò)柵水流要平順，水頭損失要小，同時(shí)如果是人工清污要考慮架設(shè)工作清污橋，以便于清污操作和安裝檢修。

2.1 攔污柵平面布置。攔污柵平面布置上又可分為直線型，折線型和曲線型，因?yàn)橹本€型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，易滿足過(guò)柵流速的要求，故通常采用這種型式攔污柵布置形式，在縱剖面上的型式有垂直式，斜坡式和折線式,一般采用傾斜布置，攔污柵布設(shè)角度要和周邊渠墻傾角一致，并且不能超過(guò)渠墻，否則會(huì)造成干渠柴草堆積，影響干渠行水安全。傾斜布置的另一個(gè)好處是擴(kuò)大了攔污柵面積，降低了過(guò)柵流速，使過(guò)柵水流更加平順，降低了水頭損失。同時(shí)傾斜布置污物更集中于攔污柵上部，更方便清污操作。

2.2 攔污柵布設(shè)形式。布設(shè)形式分為內(nèi)置式和外置式，布設(shè)位置和污物清理方式相聯(lián)系，作為渠道攔污柵，應(yīng)該首先采用外置式，外置式攔污面積大幅增加，清污時(shí)也便于更觀察，和人工清污方式更相適應(yīng)。主要表現(xiàn)在兩方面：一是攔污柵的高度小了，清污耙易伸至柵底，清污變得容易；二是過(guò)柵流速降低，垃圾在攔污柵上的吸附力小，更易于清除。

2.3 攔污柵清污方式。渠道攔污柵清污方式一般采用人工清污，啟閉機(jī)要更換為電動(dòng)，以便于操作，提高清污效率。清污時(shí)首先要關(guān)閉閘門，隨著閘門關(guān)閉，流速降低，降低了污物的附著力，然后人工站在清污橋上，用清污耙伸到柵底，順著攔污柵柵片將污物拉出，污物順著干渠水流流向下游。

3 攔污柵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 攔污柵的框架結(jié)構(gòu)及固定方式。攔污柵支承框架由橫梁、邊梁組成，一般采用焊接方式，攔污柵是不可拆卸的焊接結(jié)構(gòu)，其柵條等距焊接在橫梁上，焊接方式使攔污柵施工更簡(jiǎn)易也提高了整體的安全性。攔污柵的強(qiáng)度穩(wěn)定性要求橫梁和邊梁的焊接高度要相等，只有這樣才能合理布設(shè)柵條。首先要根據(jù)實(shí)際情況合理確定攔污柵的橫梁間距、載荷跨度、攔污柵邊梁跨度，再通過(guò)公式計(jì)算，確定攔污柵主梁的材料和規(guī)格，主要計(jì)算包括：通過(guò)計(jì)算橫梁的載荷和內(nèi)力、剛度確定橫梁材質(zhì)和規(guī)格；通過(guò)計(jì)算邊梁載荷及內(nèi)力，確定邊梁截面。以山尹村支渠為例，橫梁和橫梁的距離為1.2m,橫梁的跨度為6m，邊梁高4m，我們選擇22a 的槽鋼完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。施工時(shí)在固定邊梁的渠墻和渠底上打入Φ20 鋼柱，鋼柱距離為400mm,邊梁和鋼柱焊接在一起,橫梁和橫梁距離為1.2m，邊梁和橫梁保持在一個(gè)平面上，以方便柵條安裝。

3.2 柵條規(guī)格和安裝方法確定。柵條的截面為矩形，設(shè)計(jì)施工時(shí)最主要參數(shù)是柵距的確定；柵距過(guò)大，起不到攔污效果，過(guò)小增加過(guò)水阻力，增大水頭損失，柵條間距視污物大小、多少和運(yùn)用要求而定，柵距一般為50-200mm。柵條水頭損失取決于取水口結(jié)構(gòu)、柵條斷面形狀、斷面尺寸、柵條凈距、進(jìn)柵水流方向、污物遮擋柵條面積程度。合理確定橫梁間距、柵條中心距、計(jì)算水頭，根據(jù)公式計(jì)算柵條載荷、柵條強(qiáng)度和柵條穩(wěn)定性。攔污柵被垃圾堵塞后，攔污柵的前后會(huì)形成水位差，從而形成的水壓力，這是柵條強(qiáng)度的主要影響因素，如山尹村支渠根據(jù)垃圾的種類及數(shù)量，柵條和柵條的間距取150 毫米，橫梁和橫梁的間距定為1.2 米，水頭定為1m，柵片采用80 毫米×8 毫米的扁鋼，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。采用焊接方式安裝柵片，柵片安裝時(shí)不是垂直于橫梁面，而是向下游偏十五度，這樣可以減少柴草附著纏繞。運(yùn)行效果證明，這種安裝方式更加科學(xué)合理。

4 攔污柵防銹蝕處理工藝

4.1 銹蝕機(jī)理。攔污柵在水中工作，經(jīng)常被污物纏繞，被污水浸泡，很容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)從而造成銹蝕，而且在水位經(jīng)常變化的區(qū)域銹蝕會(huì)更加嚴(yán)重。銹蝕會(huì)導(dǎo)致攔污柵過(guò)水面積減少，增加水頭損失。更加嚴(yán)重時(shí)使攔污柵的安全和穩(wěn)定性受到影響，形成漏洞，失去攔污效果。

4.2 攔污柵涂裝前處理。攔污柵涂裝前，要先人工除銹，用刮刀、砂輪、紗布、鋼絲刷等工具，先粗打，再細(xì)打，打磨時(shí)用打磨機(jī)把鐵銹、焊縫藥皮、焊接飛濺物、污物塵土清除干凈，要求要露出金屬原色，必要時(shí)可以采用噴砂除銹，效率更高，除銹更徹底。工藝要求清潔度不低于國(guó)標(biāo)8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》的St2 級(jí)。細(xì)打后再用有機(jī)溶劑清洗,用干壓縮空氣把水和溶劑吹干，最后在太陽(yáng)底下晾曬一天。如果表面不處理會(huì)嚴(yán)重影響后期涂裝效果。

4.3 攔污柵防銹涂裝施工工藝。攔污柵防銹處理主要用油漆刷人工刷涂。首先刷底漆兩遍，調(diào)漆時(shí)注意控制油漆的粘度和稠度，注意充分?jǐn)嚢?，第一遍刷的方向要一直，接茬要整齊，要勤沾，短刷，防流墜。第一遍刷完后，等一會(huì)兒再刷第二遍，第二遍刷的方向和第一遍垂直。這樣漆膜的厚度更加均勻。底漆涮完后涼4-8 小時(shí)表干后才可刷面漆。面漆稀料要配比合適充分?jǐn)嚢?，要求不流墜，不顯刷紋，刷涂方式和底漆一樣，也是兩遍，方向垂直。攔污柵也可采用噴涂方式涂裝，要調(diào)節(jié)好壓縮機(jī)壓力，一般為0.4-0.7 兆帕，調(diào)節(jié)好噴嘴和涂層距離，一般為100 毫米，噴嘴和涂層垂直或略上傾。噴涂時(shí)噴嘴平行移動(dòng)，要保持平穩(wěn)，速度一致，要求涂層均勻一致。因噴涂漆膜較薄，要多噴幾遍，每一遍要等前一遍干透再噴，干膜總厚度要求大于200μm。涂裝后要加以保護(hù)，防止污物灰塵沾染。涂裝要求顏色一致，色澤明亮，不起皺皮，不起疙瘩，無(wú)流墜、氣泡，附著良好。涂裝溫度為5-38 度，空氣溫度大于40 度或空氣濕度大于85%時(shí)禁止涂裝。

4.4 攔污柵防銹涂料選擇。攔污柵防銹涂料要求附著力好，抗沖擊，耐水，耐老化，抗折，耐溫變，耐化學(xué)品腐蝕。底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE）防銹涂料，該涂料是新型涂料，涂料的氯含量很高超過(guò)了60%,而且涂料的分子結(jié)構(gòu)式中沒(méi)有雙鍵結(jié)構(gòu)，氯原子在涂料中隨機(jī)分布,增加了涂料的抗腐防銹特性和耐候性，也增加了附著力，更加耐磨，延長(zhǎng)了涂料的使用壽命。最大的好處是如果使用該涂料作為底漆可以簡(jiǎn)化除銹操作，不用除的那么徹底,使施工更加方便。

面漆采用氟涂料（CTFE），它是一種雙組分的新型樹(shù)脂涂料，為美國(guó)杜邦公司原產(chǎn)，我國(guó)二十世紀(jì)九十年代開(kāi)始生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用在國(guó)防軍工領(lǐng)域，涂料的主要組分是三氟氯乙烯四元共聚物，涂料的特點(diǎn)是使用壽命很長(zhǎng)可達(dá)十年以上，是我國(guó)使用年限最長(zhǎng)的涂料，有多種顏色可以選擇。

5 結(jié)論

攔污柵對(duì)保證渠道運(yùn)行安全具有重要作用，本文針對(duì)攔污柵在使用中出現(xiàn)的阻塞、振動(dòng)和銹蝕問(wèn)題，優(yōu)化攔污柵的布設(shè)方式，采用外置式布設(shè)，設(shè)置清污橋，采用電動(dòng)啟閉機(jī)，人工清污。通過(guò)計(jì)算主梁采用22a 的槽鋼焊接，柵條中心距取150mm，柵片采用80 毫米×8 毫米的扁鋼，優(yōu)選防銹涂料，底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE）防銹涂料，面漆采用氟涂料（CTFE），以上措施的采用提高了提高攔污柵的安全性，更便于施工，清污更方便，提高了工作效率，確保渠道運(yùn)行安全，取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。