劉虎
【摘要】本文就塔城市阿不都拉河引水工程取水頭部進行介紹,包括斗槽式取水口、沉砂池設計等,可供相關工程參考。
【關鍵詞】地表水;斗槽取水;取水構筑物
塔城市現(xiàn)狀供水水源均為地下水,但在2010年塔城市人民政府就出了《關于限制開采市域內地下水的公告》,因此尋找地表水源成為塔城市供水的當務之急。
本工程為塔城市的引水工程,水源為拉河二級電站尾水渠,距離塔城市約32公里,取水后輸送至下游水廠凈化處理,然后供給城區(qū)用水。設計總規(guī)模為7.2萬m3/d,近期設計規(guī)模為3.8萬m3/d。取水頭部已于2012年底建成,試運行良好。
1、水源及水質情況
水源取自阿不都拉河二級電站的尾水,源頭來自阿不都拉河,根據(jù)水利局提供的數(shù)據(jù),阿不都拉河枯水期的數(shù)量在1.5~2 m3/s,豐水期的正常水量在20 ~30m3/s,最大的豐水期流量為103.5 m3/s。
根據(jù)建設方提供的原水水質化驗報告可以看出,水質情況較好,各項指標均優(yōu)于《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002),經(jīng)過常規(guī)的混凝、沉淀、過濾及消毒處理即可滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)。
2、斗槽取水口設計
2.1尾水渠情況
取水口的渠道的來水為兩部分,一部分來自上游河道,一部分來自于阿不都拉河二級電站的尾水。渠道為梯形渠道,渠道的底寬為2.0米,渠深為1.70米,水深在0.5m~1.6m之間,夏季水位高,冬季水位低。
2.2斗槽的形式及特點
斗槽式取水口可分為順流式、逆流式、雙流式,三種形式各有特點,適用于不同的情況。
順流式斗槽內的水流方向與河流方向一致,一般適用于含泥沙量較高、冰凌情況不嚴重的河流;逆流式斗槽內的水流方向與河流方向相反,一般適用于冰凌情況嚴重、含泥沙量較少的河流;雙流式具有逆流式、順流式斗槽的特點,當夏季洪水季節(jié)河水含泥沙量較高時,開上游端閥門順流進水。當冬季冰凌情況嚴重時,開下游端閥門,逆流進水。
本工程因處于寒冷地區(qū),冬季冰凌情況嚴重,夏季洪水期渠道內泥沙量也較大,故本工程采用雙流式,夏季泥沙量大,開上游閥門取水,冬季冰凌嚴重開下游閥門取水,保證冬季、夏季都能穩(wěn)定取水。
2.3斗槽設計
設計取斗槽內流速為0.25m/s,槽底泥沙淤積高度取0.5m,水在流槽內停留時間取1.5min,設計斗槽構筑物總長71.4m,其中斗槽長24m,斗槽的底寬為1.0m,頂寬為3.4m,槽底的坡度取3%。斗槽式取水口平面示意圖如下:
對取水口現(xiàn)狀渠道進行整理,長度為140米,兩側采用漿砌石處理,渠底坡度為0.15%。
為了確??菟竟?jié)取水的安全性、可靠性,取水頭部的上、下游段各沿垂直渠斷面方向設置一道攔水壩,上游滾水壩高0.50米,下游滾水壩高0.95米,壩體厚1.0米,在枯水季節(jié),攔水壩起到擋水作用。在攔水壩與進水口中間設置排砂通道,通道寬度為1.2m,并設置排砂閘,定期排砂。
上下游進水口設置兩道流槽,流槽寬度1.2m,深度2m,每道流槽順水流方向設置一道格柵、一道格網(wǎng)、一道閘板。格柵的柵隙取40mm,格網(wǎng)的網(wǎng)眼尺寸為20×20mm。設計最高水位和最低水位差為1.2m,取水槽的底坡取3%,長度為17米,在取水槽的下游端底部設置排砂管,管徑DN400,坡度取2%,排砂管起端設置閘板,定期打開閘板排砂。
斗槽至出水井連接管按遠期水量設計,設置2根,單根管徑為DN800。出水井至沉砂池連接管設置2根,單根管徑為DN800,長度為38米。單管水力要素如下:Q=416.66 L/S,V=0.83 m/s,L=3.9m,I=0.001,H=0.05m。
3、沉砂池設計
考慮到取水含沙量較大,對后續(xù)的輸水渠道及水廠處理帶來困難,在斗槽取水口取水后設置沉砂池,沉砂池采用簡易的平流沉砂池。
沉砂池按近期水量先設置一座,為遠期預留位置,取1.05的漏損系數(shù),近期水量為Q1=38000×1.05=39900m3/d,沉砂池分為兩格,兩格并聯(lián)工作,單格流量Q=831.25m3/h。沉砂池單格長為27.0m,池寬為6.0m,有效水深為2.8m,單格平面積F=27×6=162m2,單格設計停留時間T=F×H÷Q=162×2.8÷831.25=0.54h(約為33分鐘)(平流沉砂池規(guī)范參考停留時間為15-30分鐘),池內水平流速v=Q÷A=0.23÷(6×2.8)=13.69mm/s(平流沉砂池規(guī)范參考水平流速為20mm/s)
沉砂池進水采用布水花墻,布水孔尺寸150mm,間距為450mm,池底坡度為2.0%,在出水側池底設置排砂管,排砂管管徑為DN400。排砂管的起端設置閘板,方便定期打開閘板排砂。
結論:
本工程取水頭部自2012年建成通水試運行良好,本工程的正式運行不但為塔城市提供了優(yōu)質的供水水源。同時也解決了塔城市地下水超采的問題。
參考文獻:
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[2]室外給水設計規(guī)范(GB50013-2006).