利用渠首工程截引河道潛流技術(shù)

□趙利軍

利用渠首工程截引潛流技術(shù)是一種在北方沿山地區(qū)廣泛使用的引水技術(shù)，該技術(shù)具有工程造價(jià)低、工期短、技術(shù)簡單、運(yùn)行成本低、維護(hù)方便、水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地被應(yīng)用于人飲工程、牧區(qū)引水工程。現(xiàn)針對肅州區(qū)沿山地區(qū)水廠普遍存在的水廠供水量不足、水質(zhì)不穩(wěn)定等問題，以這一技術(shù)在肅州區(qū)紅山河水廠水源地改造工程中的應(yīng)用為例，進(jìn)行了全面的介紹與分析。

1.工程概況

肅州區(qū)紅山河自來水廠始建于2008 年，日處理能力為600T，主要為下游肅州區(qū)金佛寺鎮(zhèn)2 個村、東洞鎮(zhèn)6 個村共2484 戶1.15 萬人提供人蓄飲水。該工程水源地為紅山河渠首，位于水廠上游2km 處的紅山河出山口處，取水口處海拔1879.05m，通過渠首將河水引入水廠沉淀池內(nèi)沉淀后再通過水廠加藥凈化后送到主管網(wǎng)中。該工程建成投入運(yùn)行后，極大的改善了灌區(qū)人民群眾的飲水條件。工程運(yùn)行多年后出現(xiàn)了諸如汛期水質(zhì)渾濁，枯水期供水量不足，供水壓力不夠等一系列問題。為了徹底解決群眾飲水問題，經(jīng)多方論證，采取利用引水渠首鋪蓋前截水墻，增設(shè)沉淀池和埋設(shè)濾水管等設(shè)施，徹底解決了供水量不足和水質(zhì)渾濁、水壓不夠的問題，為從河道內(nèi)取水的人飲工程水源地挖潛改造提供了可借鑒的方案，目前該方案在肅州區(qū)沿山片水廠水源地改造工程中進(jìn)行了推廣應(yīng)用并取得了成功。

2.工程設(shè)計(jì)方案

2.1 基本原理

在距紅山河水廠2km 處的紅山河渠首鋪蓋前截水墻首端設(shè)置積水沉淀池，對沉淀池底部進(jìn)行防滲處理，利用原渠首的鋼筋混凝土鋪蓋截水墻（深度4m）的截水功能，達(dá)到截?cái)嗪拥罎摿鞯哪康?。同時(shí)，在沉淀池中鋪設(shè)多條帶孔的集水管道，對沉淀池自下而上分層鋪裝不同粒徑卵石骨料對河水進(jìn)行過濾，過濾后的河水通過分布在管壁上的小孔進(jìn)入集水管道后自流匯集在主管道中，然后通過加藥房消毒設(shè)施消毒后接入供水管網(wǎng)。見圖1 平面布置圖。

2.2 工程設(shè)計(jì)方案

2.2.1 沉淀池

沉淀池位于紅山河渠首鋪蓋前截水墻上游，總長68m、呈矩形，寬度6m，深度3m（鋪蓋前截水墻深度3.8m），沉淀池底部鋪設(shè)復(fù)合土工膜（200g/0.3mm/200g）防滲，達(dá)到阻斷潛流的目的，使得沉淀池內(nèi)的集水管到始終淹沒在水中，達(dá)到較好的引水效果。見圖2 沉淀池橫斷面圖。

2.2.2 集水管道

集水管道采用φ200 的PVC 管，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足飲用水安全指標(biāo)。對集水管道進(jìn)行鉆孔處理，孔徑10mm，孔距25mm，孔眼呈梅花狀分布。鉆孔完成后，在集水管壁上纏繞3～4 層塑料遮陽網(wǎng)（指標(biāo)滿足飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)），阻止細(xì)沙進(jìn)入管道形成淤積物阻塞管道。集水管道為東西走向東高西低，縱坡為1/140，平行于渠首鋪蓋前截水墻，分上、下兩層布置，每層5 根管道，管道水平距離1.5m，上下距離0.6m。集水管末端通過三通同管網(wǎng)干管連接。見圖3 集水管大樣圖。

2.2.3 反濾料

沉淀池填充濾料采用經(jīng)篩分的當(dāng)?shù)睾拥郎暗[料，依照不同的粒徑分層鋪設(shè)，形成了比較連續(xù)的級配。填充濾料自下而上分別為粒徑3～5mm 的 細(xì) 沙，5～20mm 的 瓜 子石，20～40mm 的二四石，3 層濾料平均厚度均為60cm，最后在二四石上部鋪設(shè)一層厚度為1.0m 的經(jīng)水洗后的砂礫石。

2.2.4 消毒設(shè)施

在距離集水管末端60m 處的輸水管道上新建一座面積為12m2的消毒室，室內(nèi)安裝球閥和氯酸鈉發(fā)生器（HJC-100）消毒設(shè)備各1 套，采用藥品對輸水管內(nèi)的飲用水進(jìn)行消毒，達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 平面布置圖1∶100

圖2 沉淀池橫斷面圖1∶50

圖3 集水管大樣圖

表1 水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果對比表

2.2.5 輸水管

輸水管采用直徑為160mm 的PVC管（承壓2.0Pma，符合人飲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)），在輸水管道上安裝排氣閥，并在管道高程最低處，且靠近河道處布置1 座排沙井，井內(nèi)安裝泄水閥，用以排出上游管道內(nèi)淤積的細(xì)顆粒及下游管道維修排水。

3.工程運(yùn)行情況及存在的問題

3.1 工程運(yùn)行情況

工程于2013 年11 月建成并投入使用，經(jīng)過7 年的運(yùn)行，飲水量充足，水壓能夠滿足自壓供水要求。管道水經(jīng)沉淀池濾料自然過濾后水質(zhì)清澈，輸水管內(nèi)無細(xì)沙沉淀，經(jīng)多次檢測后滿足濁度要求；通過加裝的加藥設(shè)備消毒滅菌后，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)見表1，最大供水量達(dá)到2000T/日，完全能夠滿足區(qū)群眾的用水要求，未發(fā)生過斷水、停水事故。

通過改造前后各項(xiàng)主要參數(shù)的比較，可以發(fā)現(xiàn)改造后水體的色度和濁度有了較大的提高，完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

3.2 工程效益

一是經(jīng)濟(jì)效益。工程改造前每年的運(yùn)行管理費(fèi)用包括變頻增壓泵電費(fèi)、凈水設(shè)備更換濾料項(xiàng)目、沉沙池和清水池清淤、冬季破冰引水費(fèi)用、降濁費(fèi)用等五項(xiàng)共計(jì)6.67 萬元，改造后由于供水水頭提高采用自流供水（供水水頭提高了14m），原有的沉淀池及清水池廢棄，冬季不再破冰引水等，運(yùn)行費(fèi)用大幅度降低，年運(yùn)行費(fèi)僅為0.4 萬元，降低了94%，年運(yùn)行費(fèi)僅占水費(fèi)收入的1.33%，經(jīng)濟(jì)效益比較顯著；同時(shí)，進(jìn)行改造后，水源地水生產(chǎn)處理工藝簡化，在室內(nèi)通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了水廠管理水平。

二是社會效益。紅山河水廠是金佛寺鎮(zhèn)和東洞鎮(zhèn)惟一的人畜飲水水源，在工程改造前，經(jīng)常出現(xiàn)管網(wǎng)末端村組群眾在3、4 月份停水、斷水的現(xiàn)象，7、8月份水質(zhì)渾濁的情況經(jīng)常出現(xiàn)，對受益區(qū)群眾的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了較大的影響，群眾意見大，投訴不斷。實(shí)施技術(shù)改造后，紅山河水廠的產(chǎn)能、產(chǎn)出水的品質(zhì)都有了跨越式的提高，受益區(qū)群眾飲水安全得到了保證，生活品質(zhì)得到了進(jìn)一步的提高，同時(shí)也一定程度上保障了生產(chǎn)用水，本次技術(shù)改造對于受益區(qū)群眾飲水安全、脫貧致富及農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)具有舉足輕重的作用，對區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。

3.3 存在問題及對策

該工程自2013 年改造后的四年期間，工程運(yùn)行正常，水質(zhì)經(jīng)化驗(yàn)后均達(dá)標(biāo)，管道引水量能夠滿足需要。但是在2018 年至2019 運(yùn)行期間，每到3、4 月份管道引水量不足，據(jù)觀測引水量基本上達(dá)到設(shè)計(jì)引水量的1/3～1/2，并且到6 月底至7 月底汛期行水期間，水體濁度和色度間斷性不達(dá)標(biāo)，有時(shí)肉眼都能發(fā)現(xiàn)泥沙，群眾意見較大。經(jīng)將河水導(dǎo)入旁邊導(dǎo)流渠后，對沉淀池開挖勘查后發(fā)現(xiàn)沉淀池內(nèi)反濾料上面覆蓋的砂礫石被洪水全部沖走，并且在反濾體上部堆積了50～60cm 厚的散發(fā)著腥臭味的淤泥堆積物。經(jīng)分析水體濁度不達(dá)標(biāo)的原因是反濾料上部的砂礫石被沖毀后反濾料失去保護(hù)，造成部分泥沙進(jìn)入管道；引水量不足是由于反濾料被淤泥后造成集水管進(jìn)水孔被部分堵塞，造成進(jìn)入集水管內(nèi)的水量較少。為了從根本上解決問題，2020 年3 月下旬，管理單位采用挖機(jī)和自卸汽車對排沙閘至沉淀池之間近1600m2范圍內(nèi)淤積物進(jìn)行了開挖拉運(yùn)，共拉運(yùn)淤積物近2500m3，并且在沉淀池反濾料上部堆積了60cm 厚的粒徑為20～40mm 干凈砂礫石，有效的保護(hù)了反濾體。以上維修措施實(shí)施后，水體的色度和濁度及其他指標(biāo)經(jīng)化驗(yàn)后均恢復(fù)了正常，引水量也達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.結(jié)語

綜上所述，通過利用渠首截引河道潛流技術(shù)對水源地進(jìn)行改造，水廠引水量得到了保障，水質(zhì)得以達(dá)標(biāo)，運(yùn)行管理費(fèi)用大幅度降低，進(jìn)一步簡化了管理方式，有效的降低了管理成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)，提高了水廠的管理水平，從根本上改變了水廠運(yùn)行費(fèi)用高、水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、引水量不足的局面，通過近7 年的運(yùn)行，基本摸索出了針對此類工程行之有效運(yùn)行維修方式，為本地區(qū)類似工程的運(yùn)行及更新改造積累了可靠的經(jīng)驗(yàn)，值得進(jìn)行推廣應(yīng)用?！?/p>