丹江口市农村饮水截潜流集水

'丹江口市农村饮水截潜流集水（坝池）工程设计 2006-12-6　来源：长江水利网摘要：本文介绍了截潜流工程结构、特点、适用条件，工程位置选择，集水量计算，容积确定，秦家庄村工程实例。关键词：农村饮水截潜流集水工程设计1.简况丹江口市位于鄂西北，属秦巴山区。以丘陵为主占61%，低山次之占35%，二高山极少约占4%。1963年-2004年资料表明，多年平均降雨量汉江北787mm，汉江南806mm；干旱频率高且连续时间长，两年一遇连续无雨日87天，五十年一遇连续无雨日121天，42年中实测最大连续无雨日121天。水窖集水保证率低，水易变质，为了解决这个问题，丹江口市在实施农村饮水项目时广泛使用了截潜流（坝池）集水措施。已建截潜流工程181处，处于石灰岩地质条件的4处，片岩、片麻岩地质条件的174处，土层深度3-5m黄土条件的3处。这些截潜流工程经历了2003年12月-2004年2月底共87天的降雨小于10mm，只湿润地表，未形成径流的运行。第87天所有坝池水量仍能满足饮用水需求。各级领导、专家给予了充分的肯定和表扬，普遍受到广大农村群众、干部的认可和欢迎。2.截潜流工程结构、特点及适用条件丹江口市沟岔多，沟岔以上有较大的汇水面积，在干旱季节，即使河床断明流，但在山体、河床下仍有潜流。在沟岔或河道上修筑一截水墙，拦截潜流；同时在截水墙上游修筑集水池，从而将水引（提）出来饮用。截潜流集水工程主要由截水坝、水池组成。丹江口市群众将这种工程措施简称为“坝池”。坝池的特点是利用沟岔或适宜筑坝的地方筑坝将水截住，坝后建能过滤的清水池蓄水，池后铺设过滤层，坝池一体，平常水渗至池中，洪水从封闭的池顶流走，发生山洪时洪水呛不进水池。“坝池”能够集上层滞水、潜水、承压水、泉水，也能集山溪水、雨水。本文重点介绍集潜水设计。ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 由于“坝池”工程承雨面积较大，使池内有较多的水补充，水量可靠，池内水不变质。水质好、不浑、不腐、不易受污染。坝池过滤彻底。解决了群众吃水窖死水的问题。水窖集雨面需处理，夏天集水7天后水质变质，并且处理难度大；即使进行水质处理也不易达标。坝池集雨面不需处理，水质简单也易达标。经全面统计分析，坝池工程人均造价比水窖低17%以上。截潜流工程适用于上游汇水面积、汇水量能够满足设计要求；河流水力比降适宜；河床堆积有较厚的砂砾石层；若河床常有小股明流则更好；截水坝能够坐落于不透水或弱透水基础上；坝池处水质经检测符合《生活饮用水卫生标准》。3.截潜流工程位置选择工程位置尽量选择在河床较窄，基础不透水，能够自流，汇水面积大，补给条件好，能截取较多的潜流量的地方。同一条河道设置几个截潜流工程应根据工程间的补给条件、补给量大小以及上下游工程的出水量、用水量用平衡方法来确定。4.截潜流工程的可集水量计算降水入渗形成孔隙水量、裂隙水量与集水面积大小、岩石风化裂隙发育状况、山坡植被条件、土壤、地下水埋深、前期降水的多少、降水的均匀程度等有关。可集水量可用按下式计算。W渗=αPF（1）式中W渗——某设计频率下连续无雨日前一场降水补给地下水的水量（m3）α——降水入渗系数，P——某设计频率下连续无雨日前一场降水量（m）F——坝池以上集水面积（m2），根据不同水文地质划分不同单元分别计算其面积进行加权平均后汇总。5.饮用水量计算W用=mAt（2）式中W用——某时段用水量（m3），与式（1）连续无雨日对应m——设计饮用水定额（m3/人d），丹江口市为五区0.06m3/dA——设计饮用水人数t——饮用水时间（d）6.水量分析ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember W渗=αPF＞W用=mAt，说明水量满足需要。7.集水容积确定第一种情况：集雨面积下孔隙水、裂隙水丰富，则饮水指标体系95%保证率（十年一遇干旱年）下最大连续无雨日内集水池每天能够集蓄W用=mA以上的水量，则集水容积W池=1.1mA。第二种情况：坝池以上有孔隙水、裂隙水，但干旱若干天后补给不足或全消，则集水池容积必须满足干旱若干天后无孔隙水、裂隙水至最大连续无雨日结束饮用水总量。8.秦家庄村截潜流（坝池）工程实例8.1基本情况秦家庄村位于丹江口市南部，全村3个组，150户，495人，牲畜640头，片岩地质。2002年利用两山夹一沟建坝池，解决了群众饮用水难的问题。坝池以上承雨面积0.45km2，其中：0.1km2风化深度0.4m，0.1km2砂砾石深度1.2m，0.15km2砂砾石深度3m，0.1km2砂砾石深度4m。坝池砂砾石深度5.4m。8.2干旱期内可集水量计算条件分析及可集水量计算丹江口市4个雨量站1963-2004年42年降雨量和水文资料表明，秦家庄连续最大无雨月发生于1975年12月-1976年1月。75年11月能够形成径流或潜水最后一场雨、76年2月能够形成径流或潜水最早一场雨现无法考证，则应做这样的最不利假定：75年11月能够形成径流或潜水最后一场雨发生于11月初，76年2月能够形成径流或潜水最早一场雨发生于2月底，那么最大连续无雨日为121天（频率为97%）。这种情况下的可集水量应为11月初降水后入渗补给地下水的水量。按下式计算。W渗=αPF式中W渗——11月初降水补给地下水的水量（m3）α——降水入渗系数P——11月初降水量，0.098mF——坝池以上集水面积0.45km2W渗=0.447×0.098×0.45×106=19712m38.3干旱期内日可集水量计算ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 按达西公式计算式中Q集——时集水量（m3/d）。k——含水层渗透系数，本实例取1.25m/h。H——含水层平均厚度5.4m。h——集水池（井）中水的深度5m。R——影响半径6m。L集——进水长度，一般为截水坝平均宽。本例6m。8.4饮用水量计算W用=mAt式中W用——121天用水量（m3）m——设计饮用水定额（m3/人d），丹江口市为五区0.06m3/dA——设计饮用水人数，495人t——饮用水时间121dW用=mAt=0.06×495×121=3594m3W日用=mA=0.06×495=30m38.5水量分析W渗=αPF=19712m3＞W用=mAt=3597m3，Q集＞W日用，说明水量满足需要。8.6集水容积确定95%保证率下最大连续无雨日内集水池每天集蓄水量应为W用=1.1mA=33m3。考虑以后扩大供水规模等因素，根据地形条件，坝池容积定为80m3。8.7坝池设计8.8运行情况秦家庄截潜流集水工程2002年10月投入运行以来，经历了2003年12月-2004年2月底共87天的降雨小于10mm，只湿润地表，未形成径流的运行，第87天坝池仍是满水。ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 9.丹江口市已建坝池工程集水模数经测算，石灰岩条件，平均坡积体深2m，连续87天无雨平均每平方公里每天汇集水量44m3。片岩、片麻岩条件，平均坡积体深2m，连续87天无雨平均每平方公里每天汇集水量67m3。黄土条件，连续87天无雨平均每平方公里每天汇集水量53m3。作者：徐洪国，丹江口市水务局总工程师。丹江口442700ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember'