□趙利軍

利用渠首工程截引潛流技術是一種在北方沿山地區(qū)廣泛使用的引水技術，該技術具有工程造價低、工期短、技術簡單、運行成本低、維護方便、水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，越來越多地被應用于人飲工程、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，以這一技術在肅州區(qū)紅山河水廠水源地改造工程中的應用為例，進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。該工程建成投入運行后，極大的改善了灌區(qū)人民群眾的飲水條件。工程運行多年后出現(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，增設沉淀池和埋設濾水管等設施，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行了推廣應用并取得了成功。

2.工程設計方案

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置積水沉淀池，對沉淀池底部進行防滲處理，利用原渠首的鋼筋混凝土鋪蓋截水墻（深度4m）的截水功能，達到截斷河道潛流的目的。同時，在沉淀池中鋪設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行過濾，過濾后的河水通過分布在管壁上的小孔進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施消毒后接入供水管網(wǎng)。見圖1 平面布置圖。

2.2 工程設計方案

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），沉淀池底部鋪設復合土工膜（200g/0.3mm/200g）防滲，達到阻斷潛流的目的，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，各項指標均滿足飲用水安全指標。對集水管道進行鉆孔處理，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)（指標滿足飲用水安全標準），阻止細沙進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?shù)睾拥郎暗[料，依照不同的粒徑分層鋪設，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 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一層厚度為1.0m 的經(jīng)水洗后的砂礫石。

2.2.4 消毒設施

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）消毒設備各1 套，采用藥品對輸水管內(nèi)的飲用水進行消毒，達到飲用標準。

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)檢驗結果對比表

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)生標準），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)淤積的細顆粒及下游管道維修排水。

3.工程運行情況及存在的問題

3.1 工程運行情況

工程于2013 年11 月建成并投入使用，經(jīng)過7 年的運行，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)無細沙沉淀，經(jīng)多次檢測后滿足濁度要求；通過加裝的加藥設備消毒滅菌后，各項指標均達到飲用標準見表1，最大供水量達到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，完全符合國家標準，達到了預期目標。

3.2 工程效益

一是經(jīng)濟效益。工程改造前每年的運行管理費用包括變頻增壓泵電費、凈水設備更換濾料項目、沉沙池和清水池清淤、冬季破冰引水費用、降濁費用等五項共計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，運行費用大幅度降低，年運行費僅為0.4 萬元，降低了94%，年運行費僅占水費收入的1.33%，經(jīng)濟效益比較顯著；同時，進行改造后，水源地水生產(chǎn)處理工藝簡化，在室內(nèi)通過遠程監(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。實施技術改造后，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)得到了進一步的提高，同時也一定程度上保障了生產(chǎn)用水，本次技術改造對于受益區(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)濟發(fā)展具有深遠的影響。

3.3 存在問題及對策

該工程自2013 年改造后的四年期間，工程運行正常，水質(zhì)經(jīng)化驗后均達標，管道引水量能夠滿足需要。但是在2018 年至2019 運行期間，每到3、4 月份管道引水量不足，據(jù)觀測引水量基本上達到設計引水量的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標，有時肉眼都能發(fā)現(xiàn)泥沙，群眾意見較大。經(jīng)將河水導入旁邊導流渠后，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)分析水體濁度不達標的原因是反濾料上部的砂礫石被沖毀后反濾料失去保護，造成部分泥沙進入管道；引水量不足是由于反濾料被淤泥后造成集水管進水孔被部分堵塞，造成進入集水管內(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)淤積物進行了開挖拉運，共拉運淤積物近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，有效的保護了反濾體。以上維修措施實施后，水體的色度和濁度及其他指標經(jīng)化驗后均恢復了正常，引水量也達到設計要求。

4.結語

綜上所述，通過利用渠首截引河道潛流技術對水源地進行改造，水廠引水量得到了保障，水質(zhì)得以達標，運行管理費用大幅度降低，進一步簡化了管理方式，有效的降低了管理成本，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標，提高了水廠的管理水平，從根本上改變了水廠運行費用高、水質(zhì)不達標、引水量不足的局面，通過近7 年的運行，基本摸索出了針對此類工程行之有效運行維修方式，為本地區(qū)類似工程的運行及更新改造積累了可靠的經(jīng)驗，值得進行推廣應用?！?/p>