飲用水取水口在內(nèi)河航道中選址和平面布置的影響因素分析

張威 劉躍 安徽省交通勘察設(shè)計院有限公司

1.工程概況

安徽宿州市屬于嚴(yán)重缺水區(qū)域，隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，宿州市決定在規(guī)劃廠址新建宿州市第四水廠供水工程，服務(wù)區(qū)域主要為城東片區(qū)，水廠廠址位于宿州市城市東北規(guī)劃區(qū)邊界處，具體位于規(guī)劃橫二路與規(guī)劃經(jīng)六路交口西北側(cè)，工程規(guī)模為：一期2020年為5萬m3/d，二期2030年為15萬m3/d。其中，取水工程設(shè)計取水總規(guī)模為15萬m3/d。新建箱式取水頭部、引水管線及原水輸水管按15萬m3/d 規(guī)模設(shè)計，一次建成，取水泵房土建按15萬m3/d 規(guī)模設(shè)計建設(shè)，一期設(shè)備安裝規(guī)模為5萬m3/d。水源采用地表水，就近從新汴河中取水。根據(jù)《安徽省干線航道網(wǎng)規(guī)劃（2018—2030年）》，新汴河航道規(guī)劃為四級航道，是安徽省較為重要的高等級航道。

2.選址因素分析

飲用取水口屬于臨河建筑物，在內(nèi)河航道中選址時應(yīng)充分分析其建設(shè)對通航條件的影響。

2.1 自然條件選址要求

取水頭位置示意圖

根據(jù)相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，一般應(yīng)選在河床穩(wěn)定、水域?qū)掗?、水深和水流條件良好的河段，同時不能處于通行控制河段、河道彎曲段等。宿州第四水廠取水口經(jīng)調(diào)整后位于新汴河航道宿州閘上游右岸約5.2km處，基本滿足以上選址自然條件。

2.2 與涉航建筑物之間的距離要求

飲用取水口的選址對涉航建筑物的距離要求與一般的工業(yè)或者灌溉取水口有較大不同。飲用取水口設(shè)置后，將對河道的上下游水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提出要求，需劃定一級、二級保護區(qū)，保護區(qū)內(nèi)不準(zhǔn)建設(shè)涉航建筑物。

根據(jù)《飲用水水源保護區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》，一級保護區(qū)水域長度為取水口上游不小于1000m，下游不小于100m范圍內(nèi)的河道水域；二級保護區(qū)長度從一級保護區(qū)的上游邊界向上游（包括匯入的上游支流）延伸不小于2000m，下游側(cè)的外邊界距一級保護區(qū)邊界不小于200m。新汴河屬于引江濟淮工程江水北送輻射范圍，河道水流除從上游往下游自然流淌外，還存在逆向的調(diào)水水流。所以該處取水口水源保護區(qū)范圍取上游3km至下游3km范圍。

宿州第四水廠取水口在位置調(diào)整之前，選址曾位于新汴河節(jié)制閘上游右岸約2.6km處。該處下游1.2km將規(guī)劃建設(shè)宿州船閘閘上錨地，下游2.6km處規(guī)劃拆除重建宿州船閘。如果取水口選址在此，其建成后上下游3km范圍內(nèi)將形成水源保護區(qū)。宿州船閘閘上錨地和宿州船閘的建設(shè)將會受到嚴(yán)重阻礙，很可能通過不了環(huán)保部門審查。經(jīng)過多方協(xié)調(diào)，考慮到新汴河水利和航運資源的綜合開發(fā)，取水口位置最終上移了約2.6km。上移之后，水源保護區(qū)內(nèi)將沒有現(xiàn)狀和規(guī)劃的港口、錨地、船閘等涉航建筑物。

取水工程與航道關(guān)系圖

工程實施后枯水期工程河段局部橫向流速分布圖

由此可見，飲用水取水口的選址難度較大，需保證工程建成后水源保護區(qū)內(nèi)沒有涉航建筑物。如果取水口選址難度很大，實在無法異址，需拆除水源保護地范圍的涉航建筑物，并處理好涉航的第三方權(quán)益。

3.平面布置因素分析

3.1 相關(guān)法規(guī)、規(guī)范及地形因素分析

為保護稀缺的航道資源，《安徽省航道管理辦法》規(guī)定：在三級航道中心線的兩側(cè)各70m，四、五級航道中心線的兩側(cè)各50m，六、七級航道中心線的兩側(cè)各30m的水域內(nèi)，不得設(shè)置攔河捕撈網(wǎng)具、有礙船舶航行的其他固定網(wǎng)具或種植水生作物。

工程處新汴河航道規(guī)劃為四級航道，航道設(shè)計航道底寬50m，設(shè)計水深2.8m，最小彎曲半徑330m。擬建取水頭部布置在河道右岸灘地內(nèi)，并未占用航道，取水頭部距設(shè)計航道中心線約100m＞50m，滿足《安徽省航道管理辦法》相關(guān)規(guī)定。

取水口采用挖入式布置，取水口頭部位于右岸灘地上，灘地高程約25.8m。取水口頭部頂高程23.1m，取水頭位于灘地以下約2.7m。工程處設(shè)計最高通航水位26.90m，設(shè)計最高通航水位出現(xiàn)時灘地水深約1.1m，為非通航水域，船舶難以靠近。取水口平面布置對通航不利影響很小。

3.2 水流數(shù)值模擬

為分析工程對水流條件影響，對工程附近水域進(jìn)行了平面二維數(shù)學(xué)模型計算。模型范圍取水?dāng)嗝嫔嫌?km至下游2.5km。模型參數(shù)灘地糙率0.042，主槽糙率0.026。采用二維模型非結(jié)構(gòu)三角網(wǎng)格，網(wǎng)格空間步長30m，取水口附近加密至2m左右。模型選取了洪水期（10年一遇洪水位）、枯水期（設(shè)計最低通航水位23.8m）兩種工況進(jìn)行計算。經(jīng)過計算，洪水期工程河段最大橫向流速主要受該段河道自身特點影響，工程實施對橫向流速的變化影響很??；枯水期橫向流速主要分布在取水口頭部位置，影響范圍很小。工程建成后，工程河段最大橫向流速約為0.158m/s＜0.3m/s，與工程建成前基本一致，滿足《航道整治工程技術(shù)規(guī)范》的要求，工程實施對水流條件影響較小。

所以，取水口的平面布置除了應(yīng)該滿足相關(guān)法規(guī)、規(guī)范要求之外，還應(yīng)盡可能的布置在船舶不可達(dá)區(qū)域，取水產(chǎn)生的橫向流速在可能的通航區(qū)域內(nèi)滿足小于0.3m/s的規(guī)范要求。

4.結(jié)語

通過宿州第四水廠案例選址和平面布置分析可知，飲用取水口在內(nèi)河通航河流的選址和平面布置方面需要充分考慮涉航的各方面因素。在選址方面，取水口應(yīng)盡可能選在其建成后水源保護范圍內(nèi)現(xiàn)狀及規(guī)劃均無涉航建筑物的位置，同時水源保護的范圍劃定應(yīng)充分注意考慮是否存在雙向水頭。如果存在雙向水口，取水口建成后的水源保護地范圍更大；在平面布置方面，除滿足相關(guān)法規(guī)、規(guī)范要求以外，取水口應(yīng)盡可能的遠(yuǎn)離航道中心線，使其布置在船舶不可能的區(qū)域，同時也要保障取水產(chǎn)生的橫向流速在可能的通航區(qū)域內(nèi)滿足小于0.3m/s的規(guī)范要求，從而盡可能減小取水工程對通航的不利影響，保障通航安全。