張洪斌
(寧強(qiáng)縣水利水電工作隊(duì) 陜西 寧強(qiáng) 724400)
引水低壩是農(nóng)村小型供水工程的重要建筑物之一。引水低壩的主要功能就是在溝道擋水截流,在壩前形成一定蓄水容積和水位,滿足自流引水條件,同時(shí)對來水進(jìn)行均勻分配進(jìn)入管道。引水低壩設(shè)計(jì)的完善與合理是供水工程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。
筆者參加過多項(xiàng)農(nóng)村小型供水工程的規(guī)劃和初步設(shè)計(jì)工作,現(xiàn)結(jié)合寧強(qiáng)縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)朱家壩村供水工程建后的實(shí)際運(yùn)行情況,對供水工程引水低壩設(shè)計(jì)中存在的一些主要問題進(jìn)行分析,并提出引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和處理對策,為后期農(nóng)村小型供水工程引水低壩設(shè)計(jì)起指導(dǎo)性作用。
鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)朱家壩村供水工程位于寧強(qiáng)縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)東部的朱家壩村6組,主體工程由引水低壩、沉淀過濾池、輸水管道、蓄水池和降壓池、主供水管網(wǎng)及入戶設(shè)施組成,系自流引取磨子溝溝道地表水,設(shè)計(jì)日供水量19t,解決該村61戶257人的飲水困難問題。
該工程引水低壩位于6組磨子溝上游,壩體采用梯形漿砌石溢流壩,設(shè)計(jì)壩長3m,壩頂寬0.8m,壩底寬 2.2m,壩高1.2m,壩前坡比為1:0,壩后坡比為1∶1,壩體采用M7.5漿砌石砌筑,M10砂漿勾縫抹面。
該工程引水低壩因設(shè)計(jì)時(shí)僅限于滿足自流取水要求,故壩體在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面較為簡單,由壩體和壩前較小的粗砂卵石粗濾體組成,壩體右側(cè)預(yù)埋引水管,將水直接引向下游沉淀過濾池。
該工程于2009年設(shè)計(jì)并建成投入運(yùn)行。
朱家壩村供水工程投入運(yùn)行兩年多后,經(jīng)供水效果回訪,群眾對工程存在的部分問題反映強(qiáng)烈,主要表現(xiàn)在以下三方面:①暴雨季節(jié),水質(zhì)易渾濁;②干旱季節(jié),存在間歇性斷水;③暴雨季節(jié),壩前粗濾體易毀,泥沙、草皮直接進(jìn)入管道。
寧強(qiáng)縣水利局和寧強(qiáng)縣水利水電工作隊(duì)接到群眾放映的問題后,及時(shí)到現(xiàn)場進(jìn)行原因調(diào)查和分析,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)上述問題的主要根源是供水工程引水低壩在設(shè)計(jì)方面存在一些問題,必須采取優(yōu)化和改進(jìn)措施加以解決,以滿足工程正常運(yùn)行,使群眾滿意。
現(xiàn)對該供水工程引水低壩在設(shè)計(jì)方面存在的主要問題分述如下:
(1)引水低壩結(jié)構(gòu)型式簡單,影響供水可靠性。
壩體采用單一的梯形漿砌石結(jié)構(gòu),壩頂高過溝道河床60cm。由于單純考慮低壩的擋水截流功能,沒有過多考慮過濾凈化問題,枯水期進(jìn)水口水位變化幅度大,有時(shí)管頂無淹沒水深,造成引水不暢,影響可靠輸水,空氣進(jìn)入管道,出現(xiàn)間歇性斷水,導(dǎo)致管道有輕微震動現(xiàn)象。
(2)壩前粗濾效果差。
在壩前鋪設(shè)粗砂卵石粗濾料,長度1.1m,寬度與溝道寬度相同,高度與壩頂齊平。粗濾體的體積較小,約1.9m3,枯水期粗濾效果尚可;汛期對溝道來水粗濾效果較差。在汛期,粗濾體極易被洪水沖散,雜草泥質(zhì)進(jìn)入管道,水質(zhì)渾濁,直接影響輸水可靠性,增加了運(yùn)行后期維護(hù)工作量。
(3)壩體下游發(fā)現(xiàn)較小滲漏點(diǎn),導(dǎo)致枯水期供水量偏小。
針對朱家壩村供水工程引水低壩設(shè)計(jì)出現(xiàn)的以上問題,本著一切從實(shí)際出發(fā)的原則,通過現(xiàn)場仔細(xì)觀察,討論分析,深入論證,同時(shí)結(jié)合群眾意見,吸取和采納寧強(qiáng)縣多年來供水工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),提出以下引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和技術(shù)措施。
為增加供水可靠性并兼顧溝道水質(zhì)凈化的需要,優(yōu)化壩體結(jié)構(gòu)型式,壩體增設(shè)進(jìn)水室。在壩體上游面澆筑一個(gè)長與壩長相同、凈寬50cm、高與壩頂齊平的長方體狀進(jìn)水室(進(jìn)水室底部增設(shè)排污管),進(jìn)水室上游面?zhèn)葔Σ捎肅20無砂砼結(jié)構(gòu)、墻厚20cm、墻體深入壩基不少于20cm,緊貼壩體迎水面澆筑C20砼防滲墻兼作進(jìn)水室下游面?zhèn)葔?,墻?0cm,頂部采用3塊C20預(yù)制鋼筋砼蓋板封閉、板厚12cm,進(jìn)水室凈長3.0m×寬0.5m×深1.0m,凈容積1.5m3。進(jìn)水管頂必須有50cm以上的淹沒水深,這樣引水順暢,水流形態(tài)穩(wěn)定,有利于沉淀凈化水質(zhì),枯水期空氣不易進(jìn)入管道,可提高輸水穩(wěn)定性并消除管道震動現(xiàn)象,減小水質(zhì)濁度,增加供水可靠性。
為滿足農(nóng)村安全引水水質(zhì)要求,大幅增加粗砂卵石粗濾體的體積,在進(jìn)水室前人工鋪設(shè)較為完善的粗砂卵石粗濾體,長度3m、寬度與溝道寬度相同,上游側(cè)與溝道地坪順接,并盡最大可能增大平鋪面積,高度與壩頂同高,體積達(dá)5.4m3。這樣,體積較大的過濾體對溝道來水進(jìn)行粗濾,可徹底隔離雜草、樹葉,避免溝道雜質(zhì)等漂浮物進(jìn)入引水管,降低汛期原水濁度,提高粗濾凈化效果,有效提高原水水質(zhì),減輕下游沉淀過濾池的過濾負(fù)擔(dān)。
在人工鋪設(shè)粗砂卵石粗濾體之前,先在壩體上游底面平鋪C15砼防滲層,長度3m,寬度與溝道寬度相同,厚10cm,形成一個(gè)面積達(dá)9m2的防滲面;除采用水平防滲外,還可采用垂直防滲,在壩上游壩肩部澆筑砼防滲墻,減小壩基滲漏。通過防滲措施,可有效提高壩體的截流防滲功效,確??菟谟谐渥愕囊髁俊?/p>
經(jīng)優(yōu)化和改進(jìn)后的引水低壩除滿足必要的截水作用外,由于在壩前大幅加大了粗濾體體積,增設(shè)了進(jìn)水室,使輸水管道進(jìn)口水流條件得到明顯改善,同時(shí)大大提高了粗濾效果。以上引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和技術(shù)措施在2012年初進(jìn)行了實(shí)施,經(jīng)過一年多實(shí)際運(yùn)行,效果明顯。主要表現(xiàn)在以下三方面:
(1)通過增設(shè)進(jìn)水室,引水不暢、間歇性斷水及輸水不穩(wěn)定現(xiàn)象得到徹底改變,輸水管進(jìn)口水流條件得到明顯改善,水流順暢、輸水調(diào)配穩(wěn)定,同時(shí)方便了后期的管理維護(hù)。
(2)通過大幅增加壩前粗砂卵石粗濾體的體積,提高了粗濾凈化效果,有效降低了汛期原水濁度,改善和提高了原水水質(zhì)。該優(yōu)化措施因加大了壩前粗濾功效,在后期供水工程設(shè)計(jì)中,針對水質(zhì)凈化,可減輕樞紐以下沉淀過濾池的過濾負(fù)擔(dān),有利于減小沉淀過濾池面積,節(jié)省工程投資。
(3)通過在壩上游底面平鋪砼防滲面,減小了壩基滲漏,有效提高了壩體的截流防滲功效,確保了枯水期有充足的引水流量。
本文結(jié)合寧強(qiáng)縣鐵鎖關(guān)鎮(zhèn)朱家壩村供水工程運(yùn)行中實(shí)際存在的問題,重點(diǎn)對該工程引水低壩設(shè)計(jì)中存在的主要問題進(jìn)行了分析,提出了相應(yīng)的引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和處理對策,經(jīng)過實(shí)施后的實(shí)際運(yùn)行,效果明顯。引水低壩設(shè)計(jì)優(yōu)化方案和對策可在全縣的小型供水工程設(shè)計(jì)中逐步推廣,同時(shí)為后期農(nóng)村小型供水工程引水低壩設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性作用。陜西水利