在水廠工程中，取水工程的安全保障十分重要。本文結(jié)合工程實(shí)際案例，介紹了湖泊水源取水工程的主要安全保障因素：取水頭部位置、進(jìn)水孔口豎向高程、取水頭部和引水管安全防護(hù)。該工程在取水工程安全保障方面，創(chuàng)新性地將河湖航運(yùn)和港口行業(yè)中的相關(guān)技術(shù)成功運(yùn)用到市政取水工程中，從2年多的運(yùn)行情況看，效果較好。同時(shí)，也為類似湖泊水源取水頭部安全保護(hù)解決方案提供了新的思路。

項(xiàng)目概況

徐州市徐莊水廠水源為駱馬湖，取水總設(shè)計(jì)規(guī)模140萬m3/d，本次取水工程頭部和引水管按140萬m3/d設(shè)計(jì)建設(shè)；取水泵房土建80萬m3/d規(guī)模一次實(shí)施，設(shè)備按近期規(guī)模40萬m3/d配置；原水輸水管DN1600-DN2000球墨鑄鐵管約2×81km，按遠(yuǎn)期80萬m3/d一次實(shí)施，近期向2座水廠（徐莊水廠、劉灣水廠）供原水，遠(yuǎn)期向4座水廠供原水；原水輸水管道系統(tǒng)設(shè)置中途提升泵站一座，規(guī)模70萬m3/d；徐莊水廠總規(guī)模40萬m3/d，總投資約27.1億元。（圖1、圖2）

圖1 徐莊水廠

圖2 駱馬湖取水泵站

取水工程安全因素分析

駱馬湖為徐州市和宿遷市共有的自然湖泊，湖區(qū)面積徐州占1/3、宿遷占2/3。徐州境內(nèi)湖區(qū)一般為淺水區(qū)，近年來由于采砂嚴(yán)重，造成湖底高低不平，高差較大，最大高差約20m，湖區(qū)在采砂塘附近水深較深，一般水深為4m～5m，局部區(qū)域深達(dá)20m左右，而且湖區(qū)內(nèi)有各種船舶航行，如采砂船、運(yùn)輸船只、打魚船只等（圖3）。因此，就該項(xiàng)目而言，安全保障因素主要包括：取水水質(zhì)保障：主要涉及到取水頭部位置的合理選擇、進(jìn)水孔口豎向高程；取水設(shè)施的安全保護(hù)：取水頭部及引水管的安全防護(hù)技術(shù)措施。

取水工程安全保障設(shè)計(jì)方案

本文重點(diǎn)介紹取水頭部位置、進(jìn)水孔口豎向高程以及取水頭部和引水管安全防護(hù)設(shè)計(jì)方案。

（1）取水頭部位置選擇。

對于駱馬湖水源，取水頭部位置選擇需要考慮以下因素：第一，水質(zhì)好、湖床相對穩(wěn)定、水深足夠；第二，取水頭部位置應(yīng)屬于徐州市行政管轄范圍；第三，應(yīng)盡可能距湖岸近；第四，不影響湖區(qū)的主要通航航道。只有滿足上述要求，才能夠達(dá)到既能取得湖區(qū)優(yōu)質(zhì)原水、取水頭部穩(wěn)定安全運(yùn)行，同時(shí)又距湖岸近，引水管相對較短，投資和運(yùn)行成本低。

據(jù)調(diào)查，駱馬湖的沂河入湖口、老沂河入湖口、中運(yùn)河入湖口、駱馬湖北、駱馬湖中、嶂山閘上、駱馬湖南、皂河北共設(shè)有8個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)，沂河入湖口、中運(yùn)河入湖口、駱馬湖區(qū)北、駱馬湖中和嶂山閘上共5個(gè)站點(diǎn)為水質(zhì)Ⅱ類；其他3個(gè)站點(diǎn)為水質(zhì)Ⅲ類。（圖4）

從水質(zhì)監(jiān)測資料可以看出，駱馬湖北、駱馬湖中水質(zhì)最優(yōu)，中運(yùn)河入湖口水質(zhì)次之。駱馬湖北水質(zhì)在Ⅱ類-Ⅲ類之間，且屬于徐州市域，原水輸水距離最近，水質(zhì)好，工程投資最低，是比較合適的取水點(diǎn)。為避開中運(yùn)河入湖水流對取水點(diǎn)的影響，取水頭部適當(dāng)向北偏移，河流入湖口水流對湖水水質(zhì)影響范圍如圖5所示。

由于駱馬湖周邊淺水區(qū)有大面積的圍網(wǎng)養(yǎng)殖，取水頭部還需要向湖心延伸，根據(jù)現(xiàn)場查看及對駱馬湖區(qū)初查結(jié)果，結(jié)合駱馬湖水下地形圖，在新沂窯灣鎮(zhèn)二灣以北308縣道40界碑處向湖內(nèi)延伸約2.1km。該處湖底高程約9.5m，正常水深約13.8m，且此區(qū)域?yàn)椴缮吧钏畢^(qū)，采砂區(qū)基本連片，采砂區(qū)內(nèi)采砂也已基本完成，湖床穩(wěn)定，水面開闊，面積約4km2范圍內(nèi)無養(yǎng)殖設(shè)施，其水質(zhì)良好（為Ⅱ類-Ⅲ類），符合飲用水源地要求，取水頭部基本布置在該區(qū)域的中部靠近湖岸，位置適中，能夠取得優(yōu)質(zhì)湖水，因此，取水頭部設(shè)置在此處。（圖6）

（2）進(jìn)水孔口標(biāo)高確定。

對于設(shè)置在湖泊的取水頭部，其進(jìn)水孔口的豎向高程確定應(yīng)考慮在取得優(yōu)質(zhì)原水的同時(shí)，盡可能避免進(jìn)水孔口前設(shè)置的格柵被雜草和水體中的漂浮物堵塞，減少藻類進(jìn)入和較大風(fēng)浪對取水的不利影響，以及考慮湖床多年泥沙淤積等因素。

圖3 取水頭湖區(qū)情況

圖4 水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)分布圖

圖5 河流入湖口水流水質(zhì)影響分布圖

圖6 取水頭部位置圖

一般情況下，湖泊或水庫水體水質(zhì)從豎向分布來看，表層可能有漂浮物，會(huì)季節(jié)性出現(xiàn)藻類，水質(zhì)不是最優(yōu)。一般來講，中上層水質(zhì)不僅最優(yōu)，且漂浮物、藻類很少；此外還應(yīng)考慮湖泊水面寬闊，較大風(fēng)浪對取水的不利影響，也宜將進(jìn)水孔布置在枯水位風(fēng)浪影響較小的水面下，因此，進(jìn)水孔口應(yīng)布置在中上層較為合適。駱馬湖設(shè)計(jì)洪水位25.79m、常水位22.79m、枯水位20.29m。據(jù)此，設(shè)計(jì)進(jìn)水孔上緣按低于枯水位1.2m左右考慮，取19.00m，孔口高度取2m，則進(jìn)水孔口下邊緣高程為17.00m。從現(xiàn)狀水深來看，駱馬湖常水位為22.79m，枯水位20.29 m，湖底高程9.5m，進(jìn)水孔口位于17.00m～19.00m，既可以取到中上層的最優(yōu)湖水，又避免了表層漂浮物、季節(jié)性出現(xiàn)的藻類以及風(fēng)浪對取水的影響。因此，本工程進(jìn)水孔上下緣高程確定為19.00m和17.00m。（圖7）

（3）取水頭部及引水管安全防護(hù)設(shè)施。

除國家規(guī)定設(shè)置的取水頭部水源保護(hù)區(qū)外，考慮到駱馬湖湖區(qū)常有很多打漁船、采砂船等，為避免這些船舶航行、拋錨、走錨以及人為濫采湖砂等對取水頭部、引水管安全造成影響，所以在取水頭部和引水管周圍設(shè)立安全保護(hù)區(qū)。（圖8）

在保護(hù)區(qū)邊界設(shè)置保護(hù)設(shè)施，該保護(hù)設(shè)施由抬纜浮筒和浮鼓組成，抬纜浮筒之間及抬纜浮筒與浮鼓之間通過錨鏈連接，并通過抬纜浮筒和浮鼓將取水頭部和自流引水管包圍，形成保護(hù)圈。浮鼓和抬纜浮筒顏色一般采用較為醒目的黃色，且在抬纜浮貼反光漆和在浮鼓安裝航標(biāo)燈，夜間可提醒過往船舶與保護(hù)設(shè)施保持一定的安全距離航行。（圖9）

此外，在保護(hù)樁上還設(shè)置語音提醒、警示、警告廣播和視頻監(jiān)控探頭。若發(fā)現(xiàn)船只靠近保護(hù)區(qū)，可及時(shí)廣播提醒、警示和警告，當(dāng)發(fā)生意外事故時(shí)，視頻監(jiān)控可回放事故過程，為事故追責(zé)和處理提供法律依據(jù)。

圖7 取水頭進(jìn)水窗口豎向布置

圖8 取水頭部及引水管安全防護(hù)設(shè)施布置

圖9 取水頭部及引水管安全防護(hù)設(shè)施

結(jié)語

（1）該水廠于2016年9月建成投入運(yùn)行至今，總體運(yùn)行正常、安全，原水水質(zhì)及出廠水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良。該工程能夠正常安全運(yùn)行，取水工程安全保障技術(shù)措施的合理設(shè)計(jì)起到了關(guān)鍵性作用。

（2）在工程設(shè)計(jì)中，通常非常重視取水頭部位置、進(jìn)水孔口豎向高程，但往往忽略取水頭部和引水管在運(yùn)營期的安全防護(hù)措施。該工程在這方面有所創(chuàng)新，將河湖航運(yùn)和港口行業(yè)中的相關(guān)技術(shù)成功運(yùn)用到市政取水工程設(shè)計(jì)中，方便運(yùn)行管理。從2年多的運(yùn)行情況看，效果較好，同時(shí)也為類似湖泊水源取水頭部安全保護(hù)解決方案提供了新的思路。

（3）建議對于湖泊水源取水，取水頭部位置選擇和進(jìn)水孔口高程設(shè)計(jì)宜遵循“水質(zhì)優(yōu)先，遠(yuǎn)近適宜，高低適中，保障有效，加強(qiáng)管理”的原則。