塔城市阿不都拉河引水工程斗槽取水口设计介绍

刘虎

【摘要】本文就塔城市阿不都拉河引水工程取水头部进行介绍，包括斗槽式取水口、沉砂池设计等，可供相关工程参考。

【关键词】地表水；斗槽取水；取水构筑物

塔城市现状供水水源均为地下水，但在2010年塔城市人民政府就出了《关于限制开采市域内地下水的公告》，因此寻找地表水源成为塔城市供水的当务之急。

本工程为塔城市的引水工程，水源为拉河二级电站尾水渠，距离塔城市约32公里，取水后输送至下游水厂净化处理，然后供给城区用水。设计总规模为7.2万m3/d，近期设计规模为3.8万m3/d。取水头部已于2012年底建成，试运行良好。

1、水源及水质情况

水源取自阿不都拉河二级电站的尾水，源头来自阿不都拉河，根据水利局提供的数据，阿不都拉河枯水期的数量在1.5～2 m3/s，丰水期的正常水量在20 ～30m3/s，最大的丰水期流量为103.5 m3/s。

根据建设方提供的原水水质化验报告可以看出，水质情况较好，各项指标均优于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），经过常规的混凝、沉淀、过滤及消毒处理即可满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。

2、斗槽取水口设计

2.1尾水渠情况

取水口的渠道的来水为两部分，一部分来自上游河道，一部分来自于阿不都拉河二级电站的尾水。渠道为梯形渠道，渠道的底宽为2.0米，渠深为1.70米，水深在0.5m～1.6m之间，夏季水位高，冬季水位低。

2.2斗槽的形式及特点

斗槽式取水口可分为顺流式、逆流式、双流式，三种形式各有特点，适用于不同的情况。

顺流式斗槽內的水流方向与河流方向一致，一般适用于含泥沙量较高、冰凌情况不严重的河流；逆流式斗槽内的水流方向与河流方向相反，一般适用于冰凌情况严重、含泥沙量较少的河流；双流式具有逆流式、顺流式斗槽的特点，当夏季洪水季节河水含泥沙量较高时，开上游端阀门顺流进水。当冬季冰凌情况严重时，开下游端阀门，逆流进水。

本工程因处于寒冷地区，冬季冰凌情况严重，夏季洪水期渠道内泥沙量也较大，故本工程采用双流式，夏季泥沙量大，开上游阀门取水，冬季冰凌严重开下游阀门取水，保证冬季、夏季都能稳定取水。

2.3斗槽设计

设计取斗槽内流速为0.25m/s，槽底泥沙淤积高度取0.5m，水在流槽内停留时间取1.5min，设计斗槽构筑物总长71.4m，其中斗槽长24m，斗槽的底宽为1.0m，顶宽为3.4m，槽底的坡度取3%。斗槽式取水口平面示意图如下：

对取水口现状渠道进行整理，长度为140米，两侧采用浆砌石处理，渠底坡度为0.15%。

为了确保枯水季节取水的安全性、可靠性，取水头部的上、下游段各沿垂直渠断面方向设置一道拦水坝，上游滚水坝高0.50米，下游滚水坝高0.95米，坝体厚1.0米，在枯水季节，拦水坝起到挡水作用。在拦水坝与进水口中间设置排砂通道，通道宽度为1.2m，并设置排砂闸，定期排砂。

上下游进水口设置两道流槽，流槽宽度1.2m，深度2m，每道流槽顺水流方向设置一道格栅、一道格网、一道闸板。格栅的栅隙取40mm，格网的网眼尺寸为20×20mm。设计最高水位和最低水位差为1.2m，取水槽的底坡取3%，长度为17米，在取水槽的下游端底部设置排砂管，管径DN400，坡度取2%，排砂管起端设置闸板，定期打开闸板排砂。

斗槽至出水井连接管按远期水量设计，设置2根，单根管径为DN800。出水井至沉砂池连接管设置2根，单根管径为DN800，长度为38米。单管水力要素如下：Q=416.66 L/S，V=0.83 m/s，L=3.9m，I=0.001，H=0.05m。

3、沉砂池设计

考虑到取水含沙量较大，对后续的输水渠道及水厂处理带来困难，在斗槽取水口取水后设置沉砂池，沉砂池采用简易的平流沉砂池。

沉砂池按近期水量先设置一座，为远期预留位置，取1.05的漏损系数，近期水量为Q1=38000×1.05=39900m3/d，沉砂池分为两格，两格并联工作，单格流量Q=831.25m3/h。沉砂池单格长为27.0m，池宽为6.0m，有效水深为2.8m，单格平面积F=27×6=162m2，单格设计停留时间T=F×H÷Q=162×2.8÷831.25=0.54h（约为33分钟）（平流沉砂池规范参考停留时间为15-30分钟），池内水平流速v=Q÷A=0.23÷（6×2.8）=13.69mm/s（平流沉砂池规范参考水平流速为20mm/s）

沉砂池进水采用布水花墙，布水孔尺寸150mm，间距为450mm，池底坡度为2.0%，在出水侧池底设置排砂管，排砂管管径为DN400。排砂管的起端设置闸板，方便定期打开闸板排砂。

结论：

本工程取水头部自2012年建成通水试运行良好，本工程的正式运行不但为塔城市提供了优质的供水水源。同时也解决了塔城市地下水超采的问题。

参考文献：

[1]戚盛豪，汪洪秀，王家华.给水排水设计手册，第3册，城镇给水/上海市政工程设计研究总院主编.-2版.北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]室外给水设计规范（GB50013-2006）.