浅谈河道内集水廊道引水工程

张 伟

（新疆昌吉方汇水电设计有限公司 新疆 昌吉 831100）

浅谈河道内集水廊道引水工程

张 伟

（新疆昌吉方汇水电设计有限公司 新疆 昌吉 831100）

集水廊道是通过埋设于河床下潜水层中，其具有滤水作用来集取河床潜层水。这种集水形式通常适用于集取河床潜层水，一般适用于透水系数大于10～20m/d的河床地质情况。利用当地大粒径的石块、卵石砌筑成集水廊道。由于其结构、施工简单、运行费用低、维修管理方便及不需要净化设备等优点，因此被广泛用于引水工程中。

河床潜水；集水廊道；无砂混凝土滤水管；河道冲刷坑深度

1 概况

新疆屯河水泥有限责任公司4000t/d熟料水泥生产线项目供水工程项目年用水量82.67万m3/年，主要为项目区工业用水供水。工程主要由取水工程、输水工程、调节工程、提水工程四部分组成。

本工程分为冬季供水和夏季供水两条线路。其中，冬季供水水源拟在头屯河上游截渗墙位置进行河道潜层取水；夏季供水水源为头屯河水库上游清水池。设计引水流量为122.68m3/h。

2 集水廊道取水设计（冬季供水水源）

根据水文地质资料，在河道截渗墙上游修建集水廊道和无砂混凝土滤水管，通过滤水管将潜水层内水流汇集至集水廊道内，再流入河道左岸阶地50m3集水池。50m3集水池，再由泵站提水至熟料水泥生产线项目区西侧丘陵区山坡上的2500m3调蓄水池。

（1）集水廊道埋藏深度：根据校核洪水计算此段河道冲刷坑深度最大为3.5m，因此为了保障集水廊道在经历最大洪水时不被洪水掏刷，集水廊道控制在3.5m左右。

（2）廊道长度计算：廊道出水量的计算选用集取地下水或潜水非完整式渗渠出水量计算公式进行计算：

式中：H1-廊道底至静水位的距离（m），静水位埋深取最不利情况1.5m；h-廊道内水深（m），取廊道高的0.5倍，为0.5m；S-水位降深（m），为2m；qr-河流相应引水流量，由供水水文地质手册曲线图查出；C-廊道宽度之半（m），为0.5m；T-含水层厚度（m），取为3.5m；R-影响半径（m），通过计算为73.48m；L-廊道长度（m），为120m；K-河床下含水层渗透系数（m/d），为20m/d；Q-廊道出水量（m3/d）。

经水力计算，出水量可达到953.04m3/d，不满足日需水量2944.32m3/d的要求。因此顺水流方向需铺设滤水管增加引取河道潜层水，以满足工程所需供水量。

（3）无砂混凝土滤水管埋藏深度：根据校核洪水计算此段河道冲刷坑深度最大为3.5m，因此为了保障滤水管在经历最大洪水时不被洪水掏刷，同时考虑滤水管主要是集取河床潜水，不集取河床垂直渗透水，故考虑滤水管埋设深度控制在3.5m左右。

（4）滤水管的直径和坡度：经计算，滤水管直径确定为100cm，安装坡度接近于工程段天然河道的纵坡，为0.7%。

（5）滤水管长度的确定：根据滤水管出水量计算确定。

河床有水时完整式出水量计算公式进行计算：

式中：Q-截潜流工程出水量（m3/d）；L-截潜流滤水管长度（m），为250m；a-与河水浑浊度有关的校正系数，0.3；H-集水管顶上的水头高度（m），为2.5m；H0-集水管外压力的水头高度（m），1.0mm；d-滤水管直径（m）为1.0m；K-河床下含水层渗透系数（m/d），为20m/d；T-河床透水层厚度（m），为3.5m。

经水力计算，出水量可达到2982.57m3/d，设计供水量为2296.67m3/d，满足供水要求。考虑到出水量计算安全和河水的浑浊及粘聚力高的细颗粒对透水层和滤水砂管的淤积堵塞等方面的影响，则滤水管设计长度取340.0m。

（6）廊道横断面设计：集水廊道长120.0m，为1.5m×1.0m城门洞形，纵坡为0.01，迎水面为1.0m厚干摆卵石，拱顶为0.5m厚干摆卵石，干摆卵石用处做反滤，底板为0.3m厚的C20F200W6浆砌石，背水面直墙为1.0m的C20F200W6浆砌石。

（7）无砂混凝土滤水管设计：滤水砂管为直径1.0m的预制无砂混凝土管，周边设置4层反滤料。共有4条，总长340m，沿河道斜向布置，分别在廊道桩号0+025、0+040、0+065、0+080接入集水廊道。滤水砂管埋深在天然河道以下2.5～3.0m深度（如图1～2）。

3 结语

（1）对于集水廊道的出水量计算，应充分考虑工程布置区域内河床砂砾石覆盖层深度及渗透性，应按实际渗透系数的分区逐段进行出水量计算，以确定出合理的集水廊道长度。集水廊道应尽可能靠近主河槽布置，以缩短廊道长度。

（2）对于河床较窄的河道，可采用垂直河床与平行河床相结合的方式布设滤水管和集水廊道，本工程特点在于垂直河床布设集水廊道，平行河床布设多根滤水管，两相结合，已满足滤水、集水的要求。

图1 截潜流引水工程平面布置图

图2 集水廊道横断面图

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责任公司4000t/d熟料水泥生产线项目供水工程设计为例，对头屯河河道内冬季河床潜流取水计算方法进行论述，为工程实施提供依据。