渠口拦污栅设计关键问题探讨

陈国辉

（石家庄市冶河灌区引岗管理处，河北 石家庄050000）

1 概述

引岗渠以岗南水库和冶河为水源，在石家庄市西部山区蜿蜒近102 公里到达元氏县八一水库。干渠设计流量22 立方米/秒，直接灌溉面积18.5 万亩，受益面积56 万亩。灌区同时为石家庄市动物园、龙泉湖生态湿地、龙凤湖、太平河和西部长青景区提供生态用水。因渠道跨三个县区，而且大多流经山区，沿线的垃圾和柴草很多，经常随水流在支渠口造成堆积，影响供水，造成很大的安全隐患。需要在支渠口设置拦污栅解决拦污问题。本文对渠道拦污栅的布置方式、拦污栅的结构设计、拦污栅防锈处理等问题逐一进行了探讨。

2 拦污栅布设方式

拦污栅是设置在进口处的防护设施，用以拦阻水流挟带的飘浮物进入水泵、闸阀和渠道等设施，防止发生供水事故。拦污栅布设位置要因地制宜，充分考虑地形水流等因素，要求过栅水流要平顺，水头损失要小，同时如果是人工清污要考虑架设工作清污桥，以便于清污操作和安装检修。

2.1 拦污栅平面布置。拦污栅平面布置上又可分为直线型，折线型和曲线型，因为直线型的结构简单，造价低，易满足过栅流速的要求，故通常采用这种型式拦污栅布置形式，在纵剖面上的型式有垂直式，斜坡式和折线式,一般采用倾斜布置，拦污栅布设角度要和周边渠墙倾角一致，并且不能超过渠墙，否则会造成干渠柴草堆积，影响干渠行水安全。倾斜布置的另一个好处是扩大了拦污栅面积，降低了过栅流速，使过栅水流更加平顺，降低了水头损失。同时倾斜布置污物更集中于拦污栅上部，更方便清污操作。

2.2 拦污栅布设形式。布设形式分为内置式和外置式，布设位置和污物清理方式相联系，作为渠道拦污栅，应该首先采用外置式，外置式拦污面积大幅增加，清污时也便于更观察，和人工清污方式更相适应。主要表现在两方面：一是拦污栅的高度小了，清污耙易伸至栅底，清污变得容易；二是过栅流速降低，垃圾在拦污栅上的吸附力小，更易于清除。

2.3 拦污栅清污方式。渠道拦污栅清污方式一般采用人工清污，启闭机要更换为电动，以便于操作，提高清污效率。清污时首先要关闭闸门，随着闸门关闭，流速降低，降低了污物的附着力，然后人工站在清污桥上，用清污耙伸到栅底，顺着拦污栅栅片将污物拉出，污物顺着干渠水流流向下游。

3 拦污栅的结构设计

3.1 拦污栅的框架结构及固定方式。拦污栅支承框架由横梁、边梁组成，一般采用焊接方式，拦污栅是不可拆卸的焊接结构，其栅条等距焊接在横梁上，焊接方式使拦污栅施工更简易也提高了整体的安全性。拦污栅的强度稳定性要求横梁和边梁的焊接高度要相等，只有这样才能合理布设栅条。首先要根据实际情况合理确定拦污栅的横梁间距、载荷跨度、拦污栅边梁跨度，再通过公式计算，确定拦污栅主梁的材料和规格，主要计算包括：通过计算横梁的载荷和内力、刚度确定横梁材质和规格；通过计算边梁载荷及内力，确定边梁截面。以山尹村支渠为例，横梁和横梁的距离为1.2m,横梁的跨度为6m，边梁高4m，我们选择22a 的槽钢完全达到设计要求。施工时在固定边梁的渠墙和渠底上打入Φ20 钢柱，钢柱距离为400mm,边梁和钢柱焊接在一起,横梁和横梁距离为1.2m，边梁和横梁保持在一个平面上，以方便栅条安装。

3.2 栅条规格和安装方法确定。栅条的截面为矩形，设计施工时最主要参数是栅距的确定；栅距过大，起不到拦污效果，过小增加过水阻力，增大水头损失，栅条间距视污物大小、多少和运用要求而定，栅距一般为50-200mm。栅条水头损失取决于取水口结构、栅条断面形状、断面尺寸、栅条净距、进栅水流方向、污物遮挡栅条面积程度。合理确定横梁间距、栅条中心距、计算水头，根据公式计算栅条载荷、栅条强度和栅条稳定性。拦污栅被垃圾堵塞后，拦污栅的前后会形成水位差，从而形成的水压力，这是栅条强度的主要影响因素，如山尹村支渠根据垃圾的种类及数量，栅条和栅条的间距取150 毫米，横梁和横梁的间距定为1.2 米，水头定为1m，栅片采用80 毫米×8 毫米的扁钢，完全达到设计要求。采用焊接方式安装栅片，栅片安装时不是垂直于横梁面，而是向下游偏十五度，这样可以减少柴草附着缠绕。运行效果证明，这种安装方式更加科学合理。

4 拦污栅防锈蚀处理工艺

4.1 锈蚀机理。拦污栅在水中工作，经常被污物缠绕，被污水浸泡，很容易发生电化学反应从而造成锈蚀，而且在水位经常变化的区域锈蚀会更加严重。锈蚀会导致拦污栅过水面积减少，增加水头损失。更加严重时使拦污栅的安全和稳定性受到影响，形成漏洞，失去拦污效果。

4.2 拦污栅涂装前处理。拦污栅涂装前，要先人工除锈，用刮刀、砂轮、纱布、钢丝刷等工具，先粗打，再细打，打磨时用打磨机把铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、污物尘土清除干净，要求要露出金属原色，必要时可以采用喷砂除锈，效率更高，除锈更彻底。工艺要求清洁度不低于国标8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的St2 级。细打后再用有机溶剂清洗,用干压缩空气把水和溶剂吹干，最后在太阳底下晾晒一天。如果表面不处理会严重影响后期涂装效果。

4.3 拦污栅防锈涂装施工工艺。拦污栅防锈处理主要用油漆刷人工刷涂。首先刷底漆两遍，调漆时注意控制油漆的粘度和稠度，注意充分搅拌，第一遍刷的方向要一直，接茬要整齐，要勤沾，短刷，防流坠。第一遍刷完后，等一会儿再刷第二遍，第二遍刷的方向和第一遍垂直。这样漆膜的厚度更加均匀。底漆涮完后凉4-8 小时表干后才可刷面漆。面漆稀料要配比合适充分搅拌，要求不流坠，不显刷纹，刷涂方式和底漆一样，也是两遍，方向垂直。拦污栅也可采用喷涂方式涂装，要调节好压缩机压力，一般为0.4-0.7 兆帕，调节好喷嘴和涂层距离，一般为100 毫米，喷嘴和涂层垂直或略上倾。喷涂时喷嘴平行移动，要保持平稳，速度一致，要求涂层均匀一致。因喷涂漆膜较薄，要多喷几遍，每一遍要等前一遍干透再喷，干膜总厚度要求大于200μm。涂装后要加以保护，防止污物灰尘沾染。涂装要求颜色一致，色泽明亮，不起皱皮，不起疙瘩，无流坠、气泡，附着良好。涂装温度为5-38 度，空气温度大于40 度或空气湿度大于85%时禁止涂装。

4.4 拦污栅防锈涂料选择。拦污栅防锈涂料要求附着力好，抗冲击，耐水，耐老化，抗折，耐温变，耐化学品腐蚀。底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE）防锈涂料，该涂料是新型涂料，涂料的氯含量很高超过了60%,而且涂料的分子结构式中没有双键结构，氯原子在涂料中随机分布,增加了涂料的抗腐防锈特性和耐候性，也增加了附着力，更加耐磨，延长了涂料的使用寿命。最大的好处是如果使用该涂料作为底漆可以简化除锈操作，不用除的那么彻底,使施工更加方便。

面漆采用氟涂料（CTFE），它是一种双组分的新型树脂涂料，为美国杜邦公司原产，我国二十世纪九十年代开始生产，广泛应用在国防军工领域，涂料的主要组分是三氟氯乙烯四元共聚物，涂料的特点是使用寿命很长可达十年以上，是我国使用年限最长的涂料，有多种颜色可以选择。

5 结论

拦污栅对保证渠道运行安全具有重要作用，本文针对拦污栅在使用中出现的阻塞、振动和锈蚀问题，优化拦污栅的布设方式，采用外置式布设，设置清污桥，采用电动启闭机，人工清污。通过计算主梁采用22a 的槽钢焊接，栅条中心距取150mm，栅片采用80 毫米×8 毫米的扁钢，优选防锈涂料，底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE）防锈涂料，面漆采用氟涂料（CTFE），以上措施的采用提高了提高拦污栅的安全性，更便于施工，清污更方便，提高了工作效率，确保渠道运行安全，取得良好的社会和经济效益。