利用渠首工程截引河道潜流技术

□赵利军

利用渠首工程截引潜流技术是一种在北方沿山地区广泛使用的引水技术，该技术具有工程造价低、工期短、技术简单、运行成本低、维护方便、水质稳定等优点，越来越多地被应用于人饮工程、牧区引水工程。现针对肃州区沿山地区水厂普遍存在的水厂供水量不足、水质不稳定等问题，以这一技术在肃州区红山河水厂水源地改造工程中的应用为例，进行了全面的介绍与分析。

1.工程概况

肃州区红山河自来水厂始建于2008 年，日处理能力为600T，主要为下游肃州区金佛寺镇2 个村、东洞镇6 个村共2484 户1.15 万人提供人蓄饮水。该工程水源地为红山河渠首，位于水厂上游2km 处的红山河出山口处，取水口处海拔1879.05m，通过渠首将河水引入水厂沉淀池内沉淀后再通过水厂加药净化后送到主管网中。该工程建成投入运行后，极大的改善了灌区人民群众的饮水条件。工程运行多年后出现了诸如汛期水质浑浊，枯水期供水量不足，供水压力不够等一系列问题。为了彻底解决群众饮水问题，经多方论证，采取利用引水渠首铺盖前截水墙，增设沉淀池和埋设滤水管等设施，彻底解决了供水量不足和水质浑浊、水压不够的问题，为从河道内取水的人饮工程水源地挖潜改造提供了可借鉴的方案，目前该方案在肃州区沿山片水厂水源地改造工程中进行了推广应用并取得了成功。

2.工程设计方案

2.1 基本原理

在距红山河水厂2km 处的红山河渠首铺盖前截水墙首端设置积水沉淀池，对沉淀池底部进行防渗处理，利用原渠首的钢筋混凝土铺盖截水墙（深度4m）的截水功能，达到截断河道潜流的目的。同时，在沉淀池中铺设多条带孔的集水管道，对沉淀池自下而上分层铺装不同粒径卵石骨料对河水进行过滤，过滤后的河水通过分布在管壁上的小孔进入集水管道后自流汇集在主管道中，然后通过加药房消毒设施消毒后接入供水管网。见图1 平面布置图。

2.2 工程设计方案

2.2.1 沉淀池

沉淀池位于红山河渠首铺盖前截水墙上游，总长68m、呈矩形，宽度6m，深度3m（铺盖前截水墙深度3.8m），沉淀池底部铺设复合土工膜（200g/0.3mm/200g）防渗，达到阻断潜流的目的，使得沉淀池内的集水管到始终淹没在水中，达到较好的引水效果。见图2 沉淀池横断面图。

2.2.2 集水管道

集水管道采用φ200 的PVC 管，各项指标均满足饮用水安全指标。对集水管道进行钻孔处理，孔径10mm，孔距25mm，孔眼呈梅花状分布。钻孔完成后，在集水管壁上缠绕3～4 层塑料遮阳网（指标满足饮用水安全标准），阻止细沙进入管道形成淤积物阻塞管道。集水管道为东西走向东高西低，纵坡为1/140，平行于渠首铺盖前截水墙，分上、下两层布置，每层5 根管道，管道水平距离1.5m，上下距离0.6m。集水管末端通过三通同管网干管连接。见图3 集水管大样图。

2.2.3 反滤料

沉淀池填充滤料采用经筛分的当地河道砂砾料，依照不同的粒径分层铺设，形成了比较连续的级配。填充滤料自下而上分别为粒径3～5mm 的 细 沙，5～20mm 的 瓜 子石，20～40mm 的二四石，3 层滤料平均厚度均为60cm，最后在二四石上部铺设一层厚度为1.0m 的经水洗后的砂砾石。

2.2.4 消毒设施

在距离集水管末端60m 处的输水管道上新建一座面积为12m2的消毒室，室内安装球阀和氯酸钠发生器（HJC-100）消毒设备各1 套，采用药品对输水管内的饮用水进行消毒，达到饮用标准。

图1 平面布置图1∶100

图2 沉淀池横断面图1∶50

图3 集水管大样图

表1 水质检验结果对比表

2.2.5 输水管

输水管采用直径为160mm 的PVC管（承压2.0Pma，符合人饮卫生标准），在输水管道上安装排气阀，并在管道高程最低处，且靠近河道处布置1 座排沙井，井内安装泄水阀，用以排出上游管道内淤积的细颗粒及下游管道维修排水。

3.工程运行情况及存在的问题

3.1 工程运行情况

工程于2013 年11 月建成并投入使用，经过7 年的运行，饮水量充足，水压能够满足自压供水要求。管道水经沉淀池滤料自然过滤后水质清澈，输水管内无细沙沉淀，经多次检测后满足浊度要求；通过加装的加药设备消毒灭菌后，各项指标均达到饮用标准见表1，最大供水量达到2000T/日，完全能够满足区群众的用水要求，未发生过断水、停水事故。

通过改造前后各项主要参数的比较，可以发现改造后水体的色度和浊度有了较大的提高，完全符合国家标准，达到了预期目标。

3.2 工程效益

一是经济效益。工程改造前每年的运行管理费用包括变频增压泵电费、净水设备更换滤料项目、沉沙池和清水池清淤、冬季破冰引水费用、降浊费用等五项共计6.67 万元，改造后由于供水水头提高采用自流供水（供水水头提高了14m），原有的沉淀池及清水池废弃，冬季不再破冰引水等，运行费用大幅度降低，年运行费仅为0.4 万元，降低了94%，年运行费仅占水费收入的1.33%，经济效益比较显著；同时，进行改造后，水源地水生产处理工艺简化，在室内通过远程监控，提高了水厂管理水平。

二是社会效益。红山河水厂是金佛寺镇和东洞镇惟一的人畜饮水水源，在工程改造前，经常出现管网末端村组群众在3、4 月份停水、断水的现象，7、8月份水质浑浊的情况经常出现，对受益区群众的生产生活产生了较大的影响，群众意见大，投诉不断。实施技术改造后，红山河水厂的产能、产出水的品质都有了跨越式的提高，受益区群众饮水安全得到了保证，生活品质得到了进一步的提高，同时也一定程度上保障了生产用水，本次技术改造对于受益区群众饮水安全、脱贫致富及农产品加工业具有举足轻重的作用，对区域内的经济发展具有深远的影响。

3.3 存在问题及对策

该工程自2013 年改造后的四年期间，工程运行正常，水质经化验后均达标，管道引水量能够满足需要。但是在2018 年至2019 运行期间，每到3、4 月份管道引水量不足，据观测引水量基本上达到设计引水量的1/3～1/2，并且到6 月底至7 月底汛期行水期间，水体浊度和色度间断性不达标，有时肉眼都能发现泥沙，群众意见较大。经将河水导入旁边导流渠后，对沉淀池开挖勘查后发现沉淀池内反滤料上面覆盖的砂砾石被洪水全部冲走，并且在反滤体上部堆积了50～60cm 厚的散发着腥臭味的淤泥堆积物。经分析水体浊度不达标的原因是反滤料上部的砂砾石被冲毁后反滤料失去保护，造成部分泥沙进入管道；引水量不足是由于反滤料被淤泥后造成集水管进水孔被部分堵塞，造成进入集水管内的水量较少。为了从根本上解决问题，2020 年3 月下旬，管理单位采用挖机和自卸汽车对排沙闸至沉淀池之间近1600m2范围内淤积物进行了开挖拉运，共拉运淤积物近2500m3，并且在沉淀池反滤料上部堆积了60cm 厚的粒径为20～40mm 干净砂砾石，有效的保护了反滤体。以上维修措施实施后，水体的色度和浊度及其他指标经化验后均恢复了正常，引水量也达到设计要求。

4.结语

综上所述，通过利用渠首截引河道潜流技术对水源地进行改造，水厂引水量得到了保障，水质得以达标，运行管理费用大幅度降低，进一步简化了管理方式，有效的降低了管理成本，实现了节能降耗的目标，提高了水厂的管理水平，从根本上改变了水厂运行费用高、水质不达标、引水量不足的局面，通过近7 年的运行，基本摸索出了针对此类工程行之有效运行维修方式，为本地区类似工程的运行及更新改造积累了可靠的经验，值得进行推广应用。□