張 偉

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計(jì)有限公司 新疆 昌吉 831100）

淺談河道內(nèi)集水廊道引水工程

張 偉

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計(jì)有限公司 新疆 昌吉 831100）

集水廊道是通過埋設(shè)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(zhì)情況。利用當(dāng)?shù)卮罅降氖瘔K、卵石砌筑成集水廊道。由于其結(jié)構(gòu)、施工簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、維修管理方便及不需要凈化設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于引水工程中。

河床潛水；集水廊道；無(wú)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(zé)任公司4000t/d熟料水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目供水工程項(xiàng)目年用水量82.67萬(wàn)m3/年，主要為項(xiàng)目區(qū)工業(yè)用水供水。工程主要由取水工程、輸水工程、調(diào)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(jìn)行河道潛層取水；夏季供水水源為頭屯河水庫(kù)上游清水池。設(shè)計(jì)引水流量為122.68m3/h。

2 集水廊道取水設(shè)計(jì)（冬季供水水源）

根據(jù)水文地質(zhì)資料，在河道截滲墻上游修建集水廊道和無(wú)砂混凝土濾水管，通過濾水管將潛水層內(nèi)水流匯集至集水廊道內(nèi)，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(xiàng)目區(qū)西側(cè)丘陵區(qū)山坡上的2500m3調(diào)蓄水池。

（1）集水廊道埋藏深度：根據(jù)校核洪水計(jì)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(shí)不被洪水掏刷，集水廊道控制在3.5m左右。

（2）廊道長(zhǎng)度計(jì)算：廊道出水量的計(jì)算選用集取地下水或潛水非完整式滲渠出水量計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)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(nèi)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(yīng)引水流量，由供水水文地質(zhì)手冊(cè)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(jì)算為73.48m；L-廊道長(zhǎng)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(jì)算，出水量可達(dá)到953.04m3/d，不滿足日需水量2944.32m3/d的要求。因此順?biāo)鞣较蛐桎佋O(shè)濾水管增加引取河道潛層水，以滿足工程所需供水量。

（3）無(wú)砂混凝土濾水管埋藏深度：根據(jù)校核洪水計(jì)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(shí)不被洪水掏刷，同時(shí)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(shè)深度控制在3.5m左右。

（4）濾水管的直徑和坡度：經(jīng)計(jì)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(zhǎng)度的確定：根據(jù)濾水管出水量計(jì)算確定。

河床有水時(shí)完整式出水量計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Q-截潛流工程出水量（m3/d）；L-截潛流濾水管長(zhǎng)度（m），為250m；a-與河水渾濁度有關(guān)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(jì)算，出水量可達(dá)到2982.57m3/d，設(shè)計(jì)供水量為2296.67m3/d，滿足供水要求?？紤]到出水量計(jì)算安全和河水的渾濁及粘聚力高的細(xì)顆粒對(duì)透水層和濾水砂管的淤積堵塞等方面的影響，則濾水管設(shè)計(jì)長(zhǎng)度取340.0m。

（6）廊道橫斷面設(shè)計(jì)：集水廊道長(zhǎng)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(wú)砂混凝土濾水管設(shè)計(jì)：濾水砂管為直徑1.0m的預(yù)制無(wú)砂混凝土管，周邊設(shè)置4層反濾料。共有4條，總長(zhǎng)340m，沿河道斜向布置，分別在廊道樁號(hào)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(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于集水廊道的出水量計(jì)算，應(yīng)充分考慮工程布置區(qū)域內(nèi)河床砂礫石覆蓋層深度及滲透性，應(yīng)按實(shí)際滲透系數(shù)的分區(qū)逐段進(jìn)行出水量計(jì)算，以確定出合理的集水廊道長(zhǎng)度。集水廊道應(yīng)盡可能靠近主河槽布置，以縮短廊道長(zhǎng)度。

（2）對(duì)于河床較窄的河道，可采用垂直河床與平行河床相結(jié)合的方式布設(shè)濾水管和集水廊道，本工程特點(diǎn)在于垂直河床布設(shè)集水廊道，平行河床布設(shè)多根濾水管，兩相結(jié)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(zé)任公司4000t/d熟料水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目供水工程設(shè)計(jì)為例，對(duì)頭屯河河道內(nèi)冬季河床潛流取水計(jì)算方法進(jìn)行論述，為工程實(shí)施提供依據(jù)。