四川西部處于高寒高海拔地區(qū)，自來水廠取水水源通常采用山區(qū)河流地表水。夏季降水量大，山區(qū)河流收水土流失水量較大但很渾濁度高；冬季天氣寒冷結冰期廠，冬季河流水量較小，取水較為困難。山區(qū)河流一般可采用滲渠取水、低壩取水、底欄柵取水等。結合甘孜州某鎮(zhèn)供水項目實例，詳細對上述幾種取水形式作了分析計算研究，最終確定了低壩取水方式。

滲渠取水； 低壩取水； 底欄柵取水； 推移質； 沉砂池； 沖砂閘；滲透系數

TV671A

［定稿日期］2024-08-30

［作者簡介］唐先權（1974—），男，本科，高級工程師，注冊公用設備工程師（給水排水）；注冊咨詢工程師，研究方向為給水排水工程設計及咨詢。

0 引言

川西高原地區(qū)地廣人稀，城鎮(zhèn)供水規(guī)模相對較小，取水工程規(guī)模也相對較小。我們參與的甘孜州某鎮(zhèn)的供水工程廠供水規(guī)模6 000 m3/d，取水工程規(guī)模6 600 m3/d（考慮10%的水廠自用水量）。該區(qū)域的海拔高度為3 700～4 000 m，冬季氣溫低、干燥暴冷。年平均氣溫-0.1 ℃，極端最低氣溫-36.3 ℃。川西高原地區(qū)多以山區(qū)為主，地下水資源并不豐富，鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民多以山區(qū)河流作為生活飲用水水源。該項目取水水源來自本區(qū)域山區(qū)河流知青溝，知青溝流域面積250 km2，平均流量2.38 m3/s。水質良好，其環(huán)境指標均在國家Ⅲ類水域標準內。冬季冰下水流深度0.2～0.25 m，枯水流量為0.45 m3/s，能夠滿足供水要求。取水工程的目標要取到滿足水量要求的優(yōu)質水，減輕自來水廠處理工藝的壓力和減少運營成本。鑒于取水工程對整個供水工程來講尤為重要，本文專門針對高原高海拔地區(qū)的取水形式選擇做些分析、研究和思考，希望能給同行帶來一些新的思路。

1 川西高原山區(qū)河流特點［1］

（1）水量和水位變化幅度大，水位猛漲猛落，但持續(xù)時間不長；河床常為砂、卵石或巖石組成，在夏季洪水期，水中存在粒徑大推移質泥砂，甚至還有大滾石。

（2）水質變化：枯水期冰層下面清澈見底，豐水期暴雨后水流渾濁，漂浮物較多，雨過天晴，水質恢復清澈。

（3）冬季平枯水期水深較小，冬季河面結冰，冬季結冰時間長，冰層下的水深較小，給取水帶來困難。同時還考慮到在輸水工程中的防凍處理。

取水重點考慮的是夏季暴雨防砂及克服冬季結冰低水位。知青溝屬于典型的山區(qū)淺水河流，通常可采用底欄柵式、滲渠式、低壩式等。

因底欄柵取水適用在水淺、大顆粒推移質較多的山區(qū)河流，取水量較大時采用［1］。底欄柵式若設有沖砂室則可應對增強對山洪的應對能力，但是實地考察，水源地附近知青溝坡度、比降較小，可提供的沖洗水頭較小，不便設置沖砂池，且底欄柵式構筑物土建較復雜，工程投資大，該項目不宜采用。因此本篇重點分析滲渠式取水和低壩取水的優(yōu)缺點。

2 滲渠取水

（1）滲渠指鋪設在河底含水層中的集水管（渠道），又名截伏流，原水經層層砂料過濾滲入河床底部的集水管中，再流入沉砂池進行初沉。滲渠主要用于截取河床滲透水和潛流水，位置選址有三種形式，一是平行河流，二是垂直于河流，三平行與垂直組合布置。由于知青溝河道寬度較窄，本項目滲渠設置在河床下平行于河床，做法如圖1所示。

（2）采用集取河床滲透水（非完整井式），滲渠計算［2］見式（1）、圖2。

Q=αLKHy-H0A（m3/d）

A=0.37lg［tanπ8·4h-dTcot（π8·dT）］（1）

式中：L為滲渠長度（m）;K為滲透系數（m/d）； 根據勘察報告，K建議取值55 m/d；α為淤塞系數，根據水的渾濁情況確定，當河水較清時，采用0.8；中等渾濁時采用0.6；渾濁度很高時采用0.3?？紤]夏季渾濁度高，本項α取值為0.3；Hy為河流水面至滲渠頂深度（m）；H0為集水井或沉砂池水位對滲渠出口所施壓力（m）；T為含水層厚度（m）；根據勘察報告，T建議取值3.5～4.0 m；h為河床至滲渠底的深度（m）；d為滲渠直徑或寬度（m）；取值1.2 m。

根據滲渠取水方案圖和計算簡圖，Hy=0.25（冬季冰下水深）+0.3+0.8+0.2+0.2+0.15=1.9。

H0=0.5；h=2.85（m）；計算出A=0.344。

當取水流量Q=6600 m3/d，滲渠長度L=98.3 m。

實際工程中，考慮10%左右的安全系數，設計滲渠長度取為110 m。

（3）滲渠開孔計算：孔速取0.005 m/s（規(guī)范要求流速不超過0.01 m/s），取水流量Q=6600 m3/d，滲渠需要開孔面積為15.27 m2。

滲水管濾孔尺寸為 30 mm，呈梅花布置，間距、孔距均為150 mm。每1 m約54個孔，每1 m的開孔面積0.153 m2，總的開孔面積為16.83 m2大于15.27 m2，能夠滿足要求。

3 低壩取水

（1）低壩式取水構筑物一般適用于推移質不多的山區(qū)淺水河流，當山溪河流枯水期流量很小，且推移質泥砂不多時，可在河流上修筑低壩抬高水位和攔截足夠的水量，通常壩高為1～2 m。

壩址選擇要考慮幾個因素：①壩基及兩岸地質穩(wěn)定，河谷狹窄，河床平緩；②上游無農田、居民點，避開畜牧區(qū)，水質不受污染；③取水點高程能夠重力流至自來水廠；④建筑材料豐富，可就地取材。

（2）低壩有固定式和活動式兩種，本項目采用固定式。固定式低壩取水由攔河低壩、沖砂閘、進水閘、沉砂池等部分組成。攔河壩用混凝土建造，做成溢流壩形式。上游河床應用400 mm埋石混凝土作防滲鋪蓋。為了防止溢流壩在溢流時遭受沖刷，在壩下游用混凝土鋪筑護坦。沖沙閘設在溢流壩一側，便于將壩上游沉積的泥砂排至下游。根據上述情況，低壩的具體方案做法見圖3。

（3）河流增加了低壩，抬高了水位，解決了冬季取水水位低的問題，但也帶來了夏季河流泥砂也容易在。泥砂壩前淤積造成取水管淤堵且取水水質渾濁度高，為減少清淤的維護工作，防砂排砂在低壩設計中尤為重要，因此特采取一些措施，具體優(yōu)化方案見圖4。

①上游河段增設兩道大卵石堆體初步攔截稍大的泥砂，卵石堆體就地取材，施工成本也很低；②增設一道魚嘴堆石，讓泥砂從主流區(qū)通過，較清澈的水進入一級沉砂區(qū)；③ 在一級沉砂區(qū)的基礎上再增設二級沉砂區(qū)，能取到更清澈的水；④一級沉砂區(qū)增設一手動啟閉閘門，冬季常開，夏季平時關閉沖砂時開啟閘3便于沖砂。低壩上的閘1、閘2、閘3采用高度方便調節(jié)疊梁閘，夏季打開，冬季關閉。

4 滲渠取水與低壩取水兩種方案比較

綜上，每種取水構筑物類型各有其特點，滲渠取水頭部構造簡單，現場施工容易，工程費用較低，但是維護管理復雜，工程可靠性相對不高。低壩式取水構筑物，可在淺水河床的條件下，能保證取到足夠的水量，而且水質較好，且在四川山區(qū)淺河床河流中使用較多，具有較成功的工程經驗。業(yè)主提出，少數名族地區(qū)運維能力相對薄弱，建議選取運維管理方便的方式，最終確定為固定低壩式取水構筑物方案（表1）。

低壩取水方案又上因地制宜引入底欄柵式取水構筑物的設計理念，在引水管道起端設置鋼格柵或鋼筋石籠，過濾、攔截河水中的雜質和推移質，再通過引水管道重力流入沉砂池。這樣即可避免取水頭部的堵塞，而且在洪水季節(jié)，還可大量減少進入頭部的泥砂量，保證取水安全；且利用清洗、現場施工維護方便。

5 結論

本文針對川西高寒高海拔地區(qū)取水工程方式的分析研究，以項目為依托，確定了低壩取水的方案，特別又重點在防止夏季暴雨時的泥砂防治及快速排砂又做了深入探討研究，低壩取水方案又做了一些優(yōu)化調整，結合這幾年的實際運行效果還相當不錯，可以為川西高原地區(qū)山區(qū)河流取水工程提供一些新的思路參考和方法借鑒。

參考文獻

［1］ 嚴煦世， 高乃云.給水工程［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2020.

［2］ 上海市政工程設計研究院.給水排水設計手冊（第三冊）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2004.