龙英水库扩容工程分层取水口设计

楼胤志

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

龙英水库扩容工程位于现状坝址下游90 m处，距西林县城（八达镇）8 km。龙英水库原设计以县城供水为主，兼顾下游农村人饮及改善下游灌溉的综合利用工程。经扩容后水库的开发任务维持不变。扩容后水库正常蓄水位抬高16.50 m，由现状的853.50 m抬高至870.00 m，设计洪水位873.69 m，校核洪水位874.66 m，相应水库有效库容524.7 万m3，总库容756.0万m3，水库供水死水位843.5 m，为小（1）型水库。扩容后水库总的放水流量是0.625 m3/s，其中供水流量0.383 m3/s，灌溉补水流量0.142 m3/s，环境基流0.100 m3/s。水库拦河坝为混凝土重力坝，采用坝式取水口[1]。

2 分层取水的必要性

扩容前龙英水库取水口也为坝式取水口，采用底孔进水，未设置分层取水设施。取水口底坎接近水库的底部。龙英水库上游的来水量偏低，库区沿途沉积下来的有机腐质物和泥浆，悬浮于库底，水库深层水的水质较差。

龙英水库投产5 年后，据西林县水厂反映由于沉积物逐年增加，使得水库底部取水的水质越来越差，水厂的投矾量成倍增加，大量轻质污泥常会把过滤池完全堵塞，水厂每年需花费大量人力、物力和财力清理，但收效甚微。且每年的汛期到来时，超高浊度的原水立即让水厂所有水处理设施完全瘫痪，导致全县大停水。

底层取水增加了供水处理难度和成本，为了保障供水水质，扩容后的龙英水库很有必要采用分层取水方式。

3 分层取水口设计

水库的水温特性是水库分层取水可能性与合理性分析的基础，水温不仅是水质的一项重要指标，水质其它的因子均与水温密切相关。根据周边水库工程资料显示，水体按水温结构沿水深一般可分为表温层（水深0～5 m）、温跃层（水深5～15 m）、深层（从温跃层结束到库底层）[2]。水库正常蓄水位为870.00 m，供水死水位为843.50 m，取水深度为26.50 m。本工程同时兼顾灌溉功能，因此考虑灌溉水温需要满足主要作物水稻的最低水温要求，水稻生长期较适宜水温28～34℃，田间水温低于25℃，就会延长生长期，低于20℃就会影响水稻返青，稻株停止分蘖，因此水稻灌溉水温应不低于20℃。

根据水库水温分层情况，并参考同类工程，龙英水库分层高度采用5.2～5.0 m，共分为5 层取水。各层取水口中心高程分别为861.9、856.7、851.5、846.3、841.3 m。

3.1 分层取水口方案比较

综合考虑工程特性，本工程选取多层阀门式取水口方案与多层隔水闸门式取水口方案进行比选。

3.1.1 多层阀门式取水口方案

取水口为坝式取水口，位于左岸挡水坝段4#坝块。各层取水口头部均为喇叭口，并设拦污网，各层取水口后接压力钢管及阀门，1～4 层取水压力钢管直径为0.6 m，底层取水压力钢管直径为1.0 m。1～4 层取水钢管接埋入坝体内部管径为0.6 m 的竖向压力钢管，汇入底层钢管，再接入管径为1 m的坝下出水总管，总管末端接入坝后阀门控制室。

每层取水口均设置1 个分层取水阀，底层取水口水头相对较低，设置1 个DN1000 放水蝶阀，其余各层取水口分别设置DN600分层取水蝶阀。

底层取水口放水阀使用条件比较恶劣，长期淹没在水库最低水位以下，没有检修条件，故在底层取水口放水阀前设置1 个检修阀；其他各层取水阀在水库水位消落时具备检修条件，不考虑设置检修阀门。为确保管道安全、稳定运行，在顶层取水管道设置1个复合式排气阀，埋设一根DN150通气管，满足开阀充水时排出空气和关阀等阀后管道低压时补入空气的要求。为方便各层取水口闸阀检修及控制，各层取水阀门布置于阀门竖井内，竖井布置有步行楼梯、吊物孔，每个阀门均设操作检修平台。取水口阀门竖井长6.00 m，宽6.74 m。

3.1.2 多层隔水闸门式取水口

多层隔水闸门式取水口，也为坝式取水口。自上而下各层闸门的底坎高程分别为861.4、856.2、851.0、845.8、840.8 m。各层取水口顺水流向串联布置，纵向间距2 m，孔口尺寸均为1 m×1 m，各层均设平面工作钢闸门，底层进口位于供水死水位以下，因此布置1道检修闸门。取水口前部布置1道拦污栅。闸门及拦污栅采用移动式启闭机启闭。各层取水口之间一般通过汇流竖井连通，竖井底部连接出水总管。取水口闸室长15 m，宽5 m。

3.1.3 取水口方案比选

两种方案的运行管理条件和投资对比见表1。

表1 运行管理条件和投资对比表

多层阀门式取水口方案水流条件、取水口布置、操作条件较优，并且工程投资较省。综合比较，龙英水库扩容工程推荐多层阀门式取水口分层取水方案。

3.2 分层取水运行水位

为防止产生贯通式漏斗漩涡现象，并且需保证取水管内为有压流，因此需保证各层取水口水管管口最小淹没深度[3]。各层取水口运行水位见表2。

表2 各层取水口运行水位表

4 结语

龙英水库扩容工程取水口选择多层阀门式取水口方案与多层隔水闸门式取水口方案进行比选，并参考其他同类工程经验，选用了型式简单、运行灵活的多层阀门式取水口方案，在水库的各运行水位均可取到表层水。多层阀门式取水口在取水流量小、底层水质差、分层数量多的小型工程中，具有取水口体型小、操作简单、工程经济较好的优点。

采用多层阀门式取水口，应注意如下问题：

（1）根据死水位合理确定底部取水口高程，按照水质及水温确定分层高度和分层层数。

（2）分层取水口过流按有压流设计，合理制定各层孔口启用水位。

（3）阀门布置应布置在阀门竖井内，以便于检修维护。