青衣江水源地“双箱涵、互备用、反冲洗”取水工程设计建设实例

陈明进

（乐山市水务局，四川 乐山 614000）

1 工程概况

随着生活水平的提高以及国家生活饮用水卫生标准的强制执行，饮用水安全问题越来越受到重视，由于乐山市自来水公司第三水厂及乐山供水公司水厂现状取水口的地表水无法满足集中式饮用水水源地环境保护的相关要求，必须对现状取水口进行迁建，同时，考虑到乐山第五水厂因在设计取水口时按照其下游要建设电站考虑，但在第五水厂取水口建成后下游拟建电站取消建设，从而导致了第五水厂在枯水期取水较困难。为便于对集中式饮用水水源地进行统一管理，本取水工程在设计时将乐山市第五水厂水源地与迁建水源地进行整合，取水总规模按乐山市自来水公司第三水厂、第五水厂及乐山供水公司水厂需水量进行设计。本工程原水以青衣江作为水源，水源水质超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水质标准【1】，适宜作为城市给水水源。近期设计取水规模为15×104m3/d，远期设计取水规模达到20×104m3/d，工程设计建设内容主要包括取水工程（包含取水双箱涵、反冲洗系统、进水格栅间、引水管道、取水泵房、配电间及综合楼等）及输水管道（含过江管道）工程2 大部分。设计工程方案为：青衣江水源水→取水箱涵→进水格栅间→湿式深井泵房→输水至乐山市自来水公司第三水厂、第五水厂和乐山供水公司水厂。

2 工程规模

乐山市中心城区青衣江水源取水口迁建工程位于乐山市夹江县甘江镇陶渡村，设计总规模为20×104m3/d，考虑10%的水厂自用水量及管网漏损，实际设计取水总量为22×104m3/d，近期设计规模为15×104m3/d，考虑10%的水厂自用水量及管网漏损，实际设计取水总量为16.5×104m3/d，工程总投资1.8 亿元。根据建标120—2009《城市给水工程项目建设标准》【2】，本工程属城市给水工程项目，确定城市类型为三类（中等城市），规模类别为Ⅱ类（10×104～30×104m3/d）。

3 取水工程

取水工程主要包括取水双箱涵、反冲洗系统、进水格栅间、引水管道、取水泵房、配电间（含值班室）及综合楼等配套工程。

3.1 取水双箱涵

据水文资料，青衣江陶渡河段多年平均水位为382.00m，流量803m3/s；设计洪水位（P=3.33%）为 391.38m，流量16 100m3/s；校核洪水位（P=1%）为391.60m，流量16 800m3/s。本供水工程设计规模为20×104m3/d，考虑10%的自用水量，从青衣江取水量为22×104m3/d，取水箱涵设计流量为2.55m3/s。

由于青衣江水体汛期的泥沙含量较高，原水浊度高达12 960NTU，丰、枯期水位变化较大，采用传统的淹没式蘑菇头或箱式取水方式易造成取水口堵塞，为便于对取水箱涵泥沙清理和检修，结合工程所处位置地形、地貌特点，同时，考虑到当地水利、航道及交通部门的相关要求，本工程设计时采用双箱涵的取水方式，2 个箱涵可互为备用，正常情况下采取双孔进水运行模式，在检修、事故工况下采取单孔运行模式，单孔过水量按设计水量的70%控制（即1.785m3/s）。

取水双箱涵设计进口底板高程为378.90m，出口接入进水格栅间。取水箱涵全长43.00m，其中，进口段长 4.00m，宽3.60～4.60m，箱涵长 39m，设计坡比i=0.026，箱涵为双箱涵，箱涵单孔净空尺寸为3.5m×1.5m。箱涵进口形式为八字形，采用斜坡式进口宽顶堰，高 0.90m，坡比为1∶2.5，两侧翼墙采用重力式挡土墙，墙高1.70～4.70m，顶宽0.60m，临水面垂直，背水面坡比1∶0.45。为防止树枝等进入泵房取水室，在进水口设置不锈钢拦污栅，栅条间距20cm，拦栅倾角为70°。考虑到检修、清淤的需要，在中墩、边墙的适当位置设置叠梁闸检修门槽，并在顶部设置钢筋混凝土盖板与马道相接，形成操作平台。

3.2 进水格栅间

设置进水格栅间1 座，格栅间净空平面尺寸为16.5m×5.4m，深度为17.3m，采用隔墙分为2 格，单格宽度为2.2m，共设置2 套回转式格栅除污机，栅隙b=5cm，安装角度a=75°，电机功率N=3.0kW。格栅间内共设置3 套方形不锈钢1 500mm×1 500mm 闸门，便于格栅除污机维护检修。

3.3 引水管道及反冲洗系统

引水管道起点为进水格栅间出口，终点为取水泵房，管径为DN1 200mm，管材采用钢管，双管并排敷设，单管长度为170m，共计340m。正常双管运行时，总输水能力为22×104m3/d，单根管道承担50%流量，则单根管道设计流速为1.13m/s。

工程设计考虑到取水工程中随着运行时间的持续可能会出现原水中泥沙淤积问题，在DN1 200mm 的输水管道中设计了DN200mm 的反冲洗管道，便于定期对原水输水管道进行反冲洗，确保引水管道的正常输水。

3.4 取水泵房

取水泵房处最高洪水位为391.60m，按照最高洪水位加0.5m，再加浪高0.9m，确定取水泵站厂平高程为393m，取水泵房室内地坪高程即±0.00 高程为393.300m；取水泵房±0.00 以下井室深度为19.3m，泵房总高30.9m，泵房直径为20m，为钢筋混凝土结构，采用筏板基础。泵房底层安装泵组，泵房顶设电动环形轨道起吊设备 1 套【3】。

乐山市自来水公司第三水厂及乐山供水公司水厂取水水泵选型及安装按13.0×104m3/d 的规模，水泵扬程确定为50m，根据净水厂的实际运行情况，本次共设置5 台水泵，分为大、中和小泵3 种型号的进口潜水泵。大泵设置3 台，2 用1 备，均采用变频，单台水泵Q=1 700m3/h，H=50m，η≥80%，配套电机功率400kW。中泵设置1 台，采用变频，单台水泵Q=1 200m3/h，H=50m，η≥80%；配套电机功率260kW。小泵设置1 台，兼顾取水井室和引水管道反冲洗水泵，采用软起，单台水泵Q=800m3/h，H=50m，η≥80%；配套电机功率 190kW。

乐山第五水厂近期供水规模5×104m3/d，远期供水规模10.0×104m3/d；水泵选型及安装按近期规模配置，预留远期设备位置，水泵扬程确定为30m，近期设置3 台水泵，2 用1 备，单台进口潜水泵Q=1 250m3/h，H=30m，η≥80%；配套电机功率165kW，远期增设3 台同型号潜水泵，远期水泵为4 用2 备（H为水泵扬程；Q 为流量；η 为水泵效率）。

4 输水管道工程

新建取水泵站至乐山市自来水公司第三水厂和乐山供水公司水厂的原水输水管道，管径为DN900～DN1 000mm，总长度共计约21.2km，管材主要采用球墨铸铁管，局部特殊地段采用钢管。新建取水泵站至第五水厂的原水输水管道，管径为DN900mm，单管长度约0.6km，共计1.2km。

新建取水泵站至第五水厂的原水输水管道（过江管道），管径为DN900mm，管材主要采用钢管，双管并排敷设，单管长度为715m，共计1.43km。根据行洪论证与河势稳定评价报告提出的要求，过江段管道管顶覆土厚度设计为5m，管道采用C20 混凝土包封，根据现场实际情况，保证工程施工进度。为加强围堰防渗效果，结合现场原材料情况，围堰采用土石围堰，防渗结构采用黏土心墙、高压旋喷灌浆2 种方式综合利用。

5 结语

本取水工程是为了彻底解决原青衣江甘岩和观音桥取水口的地表水无法满足取水和水源地保护要求而进行的迁改与设计实施，该取水工程主要承担了乐山市主城区生活饮用水的供水任务，取水方式作为生活饮用水水源地取水工程中的主要结构部分，设计时需综合考虑工程所处场地地形、地貌以及水质特点，同时，考虑到当地水利、航道及交通部门的相关要求与规定，做到取水安全、运行可靠、方便管理。此次设计采用“双箱涵、互备用、反冲洗”的取水方式以及单轨电动起吊清理泥沙设备，可有效解决取水过程中泥沙含量较高带来的取水设施淤积堵塞问题，在清淤、检修时双箱涵可单孔运行，系统运行不受影响，仍能保证正常供水，在枯水期对箱涵淤积的泥沙进行清理，泥沙用于水源地涵养林种植土。为有效解决取水管道在长期运行过程中会产生的杂质沉积，在DN1 200mm的取水管道中设计了DN200～DN300mm 的反冲洗管和取水井底部冲砂系统，便于对引水管道进行反冲洗，从而大大减少了取水设施的泥沙淤积及堵塞问题。工程从设计到运行历时2a多，目前已经安全平稳运行近，经受住2019 年8 月22 日青衣江汛期（最大流量为12 300m3/s，原水浊度高达12 960NTU，超警戒水位1.02m，是1996 年以来最大洪水流量）极端反常天气造成的超高水位的巨大考验，保证了青衣江汛期的正常取水，较好地解决了青衣江取水工程中经常遇到的汛期取水头部泥沙、树枝杂草堵塞以及枯水期水位降低无法取水的问题，对类似取水条件的取水工程设计具有很好的借鉴意义。