福建省羅源縣鑒江鎮(zhèn)取水陂建設(shè)方案比選

□張立柱

福建省羅源縣多處鄉(xiāng)鎮(zhèn)仍以井水、山澗水作為主要水源，普遍存在水源水量不足、供水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、輸配水系統(tǒng)安全性差、管理薄弱等問題，因此于2022 年進(jìn)行了羅源縣城鄉(xiāng)供水一體化工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)。在此項(xiàng)工程中，為彌補(bǔ)鑒江鎮(zhèn)供水區(qū)原有水源地來水不足的缺點(diǎn)，新建一處取水陂，對保證鑒江鎮(zhèn)供水區(qū)水源的充足穩(wěn)定以及水源的質(zhì)量是十分必要的。

1.水文地質(zhì)

羅源縣位于福建省東北沿海，鑒江鎮(zhèn)地處羅源縣東部，地貌以丘陵—臺(tái)地沖積平原地貌為主，局部處于海岸階地地貌，平原面積較小，丘陵分布廣泛，東側(cè)臨海，海岸線漫長曲折。

取水陂擬建位置四周山體較為陡峭，地勢起伏較大，未見有滑坡、泥石流、危巖和崩塌、地裂縫、地面沉降等不良地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)災(zāi)害，現(xiàn)狀邊坡基本穩(wěn)定，未見有滑移跡象。

擬建鐵香爐取水陂區(qū)域范圍地表局部覆蓋薄層殘坡積土，呈可塑—硬塑狀，大部分出露全—弱風(fēng)化早白堊世石英正長斑巖（ζοπ），擬建場地各地層厚度及層頂深度均存在一定變化，且在垂直向上、不同地層間的物理力學(xué)性質(zhì)存在差異，地基均勻性一般。擬建取水陂基礎(chǔ)開挖后坐落于強(qiáng)—弱風(fēng)化石英正長斑巖上，地基土穩(wěn)定性較好，擬建建筑物坐落的巖土層地基承載力尚可，擬建物荷載不大。根據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，擬建鐵香爐取水陂挖除表層土至下部穩(wěn)定地層，采用天然地基作為基礎(chǔ)持力層，可滿足荷載及沉降要求。擬建場地地下水埋深較淺，地層滲透性中等偏強(qiáng)，基坑（槽）開挖可直接采用集水明排措施。同時(shí)，應(yīng)盡量避開雨季施工?；樱ú郏┛蓛?yōu)先考慮放坡開挖，建議邊坡開挖坡比為：第四系覆蓋層、全風(fēng)化層1∶0.5；強(qiáng)風(fēng)化基巖1∶0.33；弱風(fēng)化基巖1∶0.1。

2.取水陂壩型比選

山澗河道大多寬度為8m～30m，為滿足取水要求，擋水高度較低，壩型為寬淺式。山澗河道汛期泥沙含量高，山澗位置較為偏僻，選擇壩型應(yīng)充分考慮泄洪、排沙及運(yùn)行管理方便的特點(diǎn)，盡量減少人為操作。參照已做工程的經(jīng)驗(yàn)，采用砼溢流壩，取水方式采用“壩頂濾水柵板取水”和“側(cè)墻單側(cè)埋管+集水井取水”兩種方案進(jìn)行比選，對比表見表1。

表1 取水方式比選表

根據(jù)表1，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際踏勘，鐵香爐取水陂壩高為3.5m，現(xiàn)狀河道基礎(chǔ)為巖石基礎(chǔ)，地質(zhì)條件較好，兩岸山體植被覆蓋率較高，雨季河床泥沙擾動(dòng)較?。豢紤]到取水陂位于縣道上游，排水排沙要求便于操作，因此考慮選用“側(cè)墻單側(cè)埋管+集水井取水”的混凝土溢流壩。

3.取水陂壩址比選

此次鑒江供水片擬在鐵香爐自然村上游河段，新建一座取水陂用于補(bǔ)充鑒江水廠原水量，結(jié)合現(xiàn)場踏勘及水廠高程，牛梅溪橋上下游河段各選取一處壩址進(jìn)行壩址比選。

3.1 上壩

上壩址位于牛梅溪橋上游，新建鐵香爐取水陂壩型采用埋石混凝土溢流壩，新建取水陂左、右岸為山體，呈現(xiàn)U型峽谷狀，壩體坐落在弱風(fēng)化基巖上，壩長32.2m，壩頂寬2.0m，壩高3.5m，壩頂溢流高程128.00m，迎水坡坡比1∶0.3，背水坡坡度1∶1.5，壩體采用C20埋石砼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底高程124.50m；壩中部設(shè)置沖砂放空涵洞，尺寸為1.2m×1.0m，由1t 機(jī)閘一體插板閘門控制；下游側(cè)河床基巖出露，滿足抗沖刷要求，不再增設(shè)消力池。壩上下游設(shè)置C20埋石混凝土翼墻，為仰斜式擋墻，墻頂寬0.8m，墻高4.8m，迎水面坡比為1∶0.3，背水面坡比為1∶-0.15。集水井設(shè)置于引水陂下游左岸山坡處，采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸2.0m×2.5m×2.0m（長×寬×高），井底及壁厚0.3m，井頂設(shè)鋼筋混凝土蓋板（設(shè)進(jìn)人孔和通氣管），靠河側(cè)設(shè)置集砂坑和排泥管。集水井進(jìn)水口高程為126.00m，采用DN300 取水管從壩上游引水至集水井，輸水管從取水井側(cè)邊接出后，往下游水廠方向敷設(shè)，輸水管取水高程126.50m。

3.2 下壩

下壩址位于牛梅溪橋下游，新建鐵香爐取水陂壩型采用埋石混凝土溢流壩，新建取水陂左、右岸為山體，呈現(xiàn)U型峽谷狀，壩體坐落在弱風(fēng)化基巖上，壩長33.52m，壩頂寬2.0m，壩高3.5m，壩頂溢流高程118.00m，迎水坡坡比1∶0.3，背水坡坡度1∶1.5，壩體采用C20埋石混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底高程114.50m；壩中部設(shè)置沖砂放空涵洞，尺寸為1.2m×1.0m，由1t 機(jī)閘一體插板閘門控制；下游側(cè)河床基巖出露，滿足抗沖刷要求，不再增設(shè)消力池。壩上下游設(shè)置C20 埋石混凝土翼墻，為仰斜式擋墻，墻頂寬0.8m，墻高4.8m，迎水面坡比為1∶0.3，背水面坡比為1∶-0.15。集水井設(shè)置于引水陂下游左岸山坡處，采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸2.0m×2.5m×2.0m（長×寬×高），井底及壁厚0.3m，井頂設(shè)鋼筋混凝土蓋板（設(shè)進(jìn)人孔和通氣管），靠河側(cè)設(shè)置集砂坑和排泥管。集水井進(jìn)水口高程為116.00m，采用DN300 取水管從壩上游引水至集水井，輸水管從取水井側(cè)邊接出后，往下游水廠方向敷設(shè)，輸水管取水高程116.50m。壩址位置示意圖見圖1。

圖1 壩址位置示意圖

3.3 取水高程

上下壩址兩方案取水高程均能滿足重力供水至鑒江水廠。因此從取水高程角度，上下壩址均可。

3.4 工程投資

下壩址由于壩長更長，投資略高于上壩址。因此從工程投資角度，推選上壩址。

3.5 輸水管長度及埋設(shè)

下壩址輸水管線長度較短于上壩址，但由于下壩址處需先沿山體、農(nóng)田段埋設(shè)，才能沿縣道X140 道路敷設(shè)，期間需進(jìn)行部分農(nóng)田段征地，實(shí)施及運(yùn)行難度較大于上壩址。因此從輸水管長度及埋設(shè)角度，推選上壩址。

綜上比選考慮，此次對鑒江供水片新建取水陂推選上壩址，該方案具有工程投資較低、運(yùn)行管理方便、后續(xù)永久征地少等優(yōu)點(diǎn)，新建取水陂壩址對比表見表2。

表2 新建取水陂壩址對比表

綜合以上研究，從地質(zhì)狀態(tài)、施工難度及經(jīng)濟(jì)性等多方面考慮，認(rèn)為選取牛梅溪橋以上壩址，壩型選用“側(cè)墻單側(cè)埋管+集水井取水”的混凝土溢流壩更加適用于羅源縣鑒江鎮(zhèn)取水陂建設(shè)需求?！?/p>