淺談河道內集水廊道引水工程

張 偉

（新疆昌吉方匯水電設計有限公司 新疆 昌吉 831100）

淺談河道內集水廊道引水工程

張 偉

（新疆昌吉方匯水電設計有限公司 新疆 昌吉 831100）

集水廊道是通過埋設于河床下潛水層中，其具有濾水作用來集取河床潛層水。這種集水形式通常適用于集取河床潛層水，一般適用于透水系數(shù)大于10～20m/d的河床地質情況。利用當?shù)卮罅降氖瘔K、卵石砌筑成集水廊道。由于其結構、施工簡單、運行費用低、維修管理方便及不需要凈化設備等優(yōu)點，因此被廣泛用于引水工程中。

河床潛水；集水廊道；無砂混凝土濾水管；河道沖刷坑深度

1 概況

新疆屯河水泥有限責任公司4000t/d熟料水泥生產(chǎn)線項目供水工程項目年用水量82.67萬m3/年，主要為項目區(qū)工業(yè)用水供水。工程主要由取水工程、輸水工程、調節(jié)工程、提水工程四部分組成。

本工程分為冬季供水和夏季供水兩條線路。其中，冬季供水水源擬在頭屯河上游截滲墻位置進行河道潛層取水；夏季供水水源為頭屯河水庫上游清水池。設計引水流量為122.68m3/h。

2 集水廊道取水設計（冬季供水水源）

根據(jù)水文地質資料，在河道截滲墻上游修建集水廊道和無砂混凝土濾水管，通過濾水管將潛水層內水流匯集至集水廊道內，再流入河道左岸階地50m3集水池。50m3集水池，再由泵站提水至熟料水泥生產(chǎn)線項目區(qū)西側丘陵區(qū)山坡上的2500m3調蓄水池。

（1）集水廊道埋藏深度：根據(jù)校核洪水計算此段河道沖刷坑深度最大為3.5m，因此為了保障集水廊道在經(jīng)歷最大洪水時不被洪水掏刷，集水廊道控制在3.5m左右。

（2）廊道長度計算：廊道出水量的計算選用集取地下水或潛水非完整式滲渠出水量計算公式進行計算：

式中：H1-廊道底至靜水位的距離（m），靜水位埋深取最不利情況1.5m；h-廊道內水深（m），取廊道高的0.5倍，為0.5m；S-水位降深（m），為2m；qr-河流相應引水流量，由供水水文地質手冊曲線圖查出；C-廊道寬度之半（m），為0.5m；T-含水層厚度（m），取為3.5m；R-影響半徑（m），通過計算為73.48m；L-廊道長度（m），為120m；K-河床下含水層滲透系數(shù)（m/d），為20m/d；Q-廊道出水量（m3/d）。

經(jīng)水力計算，出水量可達到953.04m3/d，不滿足日需水量2944.32m3/d的要求。因此順水流方向需鋪設濾水管增加引取河道潛層水，以滿足工程所需供水量。

（3）無砂混凝土濾水管埋藏深度：根據(jù)校核洪水計算此段河道沖刷坑深度最大為3.5m，因此為了保障濾水管在經(jīng)歷最大洪水時不被洪水掏刷，同時考慮濾水管主要是集取河床潛水，不集取河床垂直滲透水，故考慮濾水管埋設深度控制在3.5m左右。

（4）濾水管的直徑和坡度：經(jīng)計算，濾水管直徑確定為100cm，安裝坡度接近于工程段天然河道的縱坡，為0.7%。

（5）濾水管長度的確定：根據(jù)濾水管出水量計算確定。

河床有水時完整式出水量計算公式進行計算：

式中：Q-截潛流工程出水量（m3/d）；L-截潛流濾水管長度（m），為250m；a-與河水渾濁度有關的校正系數(shù)，0.3；H-集水管頂上的水頭高度（m），為2.5m；H0-集水管外壓力的水頭高度（m），1.0mm；d-濾水管直徑（m）為1.0m；K-河床下含水層滲透系數(shù)（m/d），為20m/d；T-河床透水層厚度（m），為3.5m。

經(jīng)水力計算，出水量可達到2982.57m3/d，設計供水量為2296.67m3/d，滿足供水要求?？紤]到出水量計算安全和河水的渾濁及粘聚力高的細顆粒對透水層和濾水砂管的淤積堵塞等方面的影響，則濾水管設計長度取340.0m。

（6）廊道橫斷面設計：集水廊道長120.0m，為1.5m×1.0m城門洞形，縱坡為0.01，迎水面為1.0m厚干擺卵石，拱頂為0.5m厚干擺卵石，干擺卵石用處做反濾，底板為0.3m厚的C20F200W6漿砌石，背水面直墻為1.0m的C20F200W6漿砌石。

（7）無砂混凝土濾水管設計：濾水砂管為直徑1.0m的預制無砂混凝土管，周邊設置4層反濾料。共有4條，總長340m，沿河道斜向布置，分別在廊道樁號0+025、0+040、0+065、0+080接入集水廊道。濾水砂管埋深在天然河道以下2.5～3.0m深度（如圖1～2）。

3 結語

（1）對于集水廊道的出水量計算，應充分考慮工程布置區(qū)域內河床砂礫石覆蓋層深度及滲透性，應按實際滲透系數(shù)的分區(qū)逐段進行出水量計算，以確定出合理的集水廊道長度。集水廊道應盡可能靠近主河槽布置，以縮短廊道長度。

（2）對于河床較窄的河道，可采用垂直河床與平行河床相結合的方式布設濾水管和集水廊道，本工程特點在于垂直河床布設集水廊道，平行河床布設多根濾水管，兩相結合，已滿足濾水、集水的要求。

圖1 截潛流引水工程平面布置圖

圖2 集水廊道橫斷面圖

TV67

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1673-0038（2015）37-0350-02

2015-8-12

本文以新疆屯河水泥有限責任公司4000t/d熟料水泥生產(chǎn)線項目供水工程設計為例，對頭屯河河道內冬季河床潛流取水計算方法進行論述，為工程實施提供依據(jù)。