农村安全饮水工程取水设计中存在问题及改进

'农村安全饮水工程取水设计中存在问题及改进［摘要］农村安全饮水工程取水口设计很好地采取了拦污、防沙处理措施，从根本上杜绝了进水管道淤积、堵塞现象，净化了水质，提高了供水质量，保证了工程长期正常运行。［关键词］安全饮水工程取水设计问题改进中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1、前言我国有10亿人住在农村，农村安全饮水是一个大问题。查国家有关统计数据，国家确定的329个贫困县，就有3000余万人，2000余万头牲畜存在饮水困难。我县是其中之一，受社会经济及自然条件限制，我县人畜安全饮用水基础差，相应的改善措施少，安全饮水设施建设起步晚，发展缓慢，安全饮用水困难一直是困扰我县大部分地区人民的一个重要因素，对人民群众的身体健康和生活条件的改善乃至地区经济的发展关系重大，解决迫在眉睫。2、取水方式与存在问题我县农村安全饮水工程取水方法一般有以下几种形式：a.利用已建水库取水，以该法取的水，在水质、水量一般均可得以保证，投资较低。 a.引用上升泉水或抽取地下水，水质一般较好，水量大小与当地情况有关，投资较高。C.提水，从河流中提水，投资较高，运行成本大。d.拦截山间溪、流、小河之水，投资较低。实际工程取水方法的选取与当地的具体条件有关。本文就我县一些地方农村安全饮水工程径流取水的情况加以探讨。我县是一个典型山区县，山溪、河流发育。由于耕地分散，农村居住也分散。在解决农村安全饮水供水设计上难于形成集中连片供水，这就决定了要解决这种分散型供水特点：供水量小，分布面广，人畜安全饮水主要靠拦截山溪小河之水来解决问题。根据对一些实际工程的调查，发现普遍存在供水量不足，水质差，即便是枯水期泥沙、杂质也较多等问题。现根据我县汪家冲安全饮水工程一例加以说明。汪家冲安全饮水工程供水范围有1000余人和200余头大牲畜，按规定该区人畜饮水定额分别为65kg/人日和45kg/头日，经计算该区日平均需水量为74m3,折合引用流量为0.0009m3/s,按正常年份来看，小河一年四季来水均大于需水，说明供需水平衡在一般年份不会出现缺口。主供水管道两条，直径分别为50mm和75mm,水头50余m,管长1600m。通过水力计算要达到日供水74m3充足有余。通过调查，近几年来，该工程运行良好，水量充足，这充分说明该饮水工程取水口选择得很好。 该工程是在原乡政府以北260m小西冲引水（采用拦河坝），该方案是在和大西冲分析比较后才采用的，（大西冲水量充足，但水质污染严重，多泥沙，建坝基础大，投资较大）。该坝对管道取水口采取了极好的拦污、防沙处理措施，在坝前布置一道反滤体，用以过滤水体，清水池和反滤体连成一体，通过反滤体的水体进入集水池后，进一步澄清，并在清水池底部装设一组排沙管，用以排除积沙和清洗清水池。反之，如果，不重视取水口的布置，或取水口布置设计不合理,都将对供水设施的运行和管理造成极大影响，最终导致严重缺水或断水现象。这主要表现在：汛期一来，洪水携带泥沙,污物能力较强，一个雨季即可将坝前淤平；枯水期河床来水量小，携带泥沙，污物能力减小。但汛期洪水已将大量泥沙、污物携至坝前。因此，泥沙、污物不论在汛期，枯水期都可顺利进入管道，使管道部分淤积、堵塞，减小有效过水断面,最终造成供水量不足，水质污浊的现象。针对以上情况，下面将讨论安全饮水在山溪、小河上取水工程设计中如何杜绝泥沙、污物的淤积和堵塞，同时又可保质、保量的取到所需之水。现将汪家冲安全饮水工程设计方法介绍如下。3、设计方法3.1布置要求取水方法为无调节径流取水，汪家冲安全饮水工程取水量相对较小，采用正向布置。 3.2横断面设计取水建筑物主要有坝体、消力池、集水廊道、反滤体、取水管、排沙管等组成。a.拦河坝体与下游消能设计按重力低坝的情况进行设计，坝基要求座在岩基上，嵌入深度视岩面风化程度而定。该坝主要起抬高水位，截基流，渲泄洪水的作用。b.集水廊道主要用于集水和沉积细颗粒泥砂，尺寸大小视用水量、地形、地质条件等因素决定，在不影响整体布置的前提下应尽可能大，这样有利于泥砂的沉积和水量调节。c.反滤体与取水孔为设计中的两个取水通道，前者为主，后者为辅。反滤体第1层由0.5-2mm砂砾组成，第二层由2-5mm砂砾组成，第3层由5-20mm砾石组成，每层厚度在200-300mm之间。为保证反滤体的稳定，在其底部设一浆砌石基垫与集水廊道底板连成一体，顶部设一钢筋论现浇板与集水廊道顶板连成一体。砌体即集水廊道与反滤体连接部位，设计上既要考虑取水要求，又要考虑集水廊道边墙与反滤体的强度和稳定。上游为河床砂砾石起自然保护作用。d.取水管和排沙管均设在集水廊道一端，排沙管设在集水廊道底部，以利于彻底排沙和清洗廊道。取水管设在高于排沙管300-500mm位置上，所取之水是通过反滤体过滤后获得的渗流水，水质好。 a.检修孔在集水廊道两端各设一个，便于检修人员进入集水廊道清除沉积泥沙，正常运行时用钢筋碗盖板封盖。4、渗流量计算4.1渗流计算的目的a.设定反滤体过水断面尺寸，求渗流量Q渗，比较Q渗是否大于日最大引用流量Q弓I,以此来检验反滤体过水断是否满足要求。b・据日最大引用流量Q弓］,设定反滤体过水断面，求出反滤体过水断面数据，为设计集水廊道提供依据。3.2计算方法通过反滤体的渗流量计算有以下两种情况。a•当引用流量Q引W渗流量Q渗，且廊道外水位高于廊道高度时，为有压渗流或半有压渗流，按下式计算：hwQ渗二K•L•H•(1)S式中：Q渗一通过反滤体的渗流量K—滤料最小粒径层的渗透系数L—反滤体过水断面长度H—反滤体过水断面高度Hw一集水廊道内外水位差s—渗径（取反滤体高度之半处的厚度） b.当引流量Q引2渗流量Q渗，并且廊道外水位等于或低于廊道高度时，为无压渗流，按下式计算：（hl2-h22）Q渗二L・K・⑵2S式中：Q渗、L、K同上hl—廊道外水深（廊道底板至上游水位开始下降处的高差）h2—廊道内水深（廊道底板至取水管口的高差）S—上游水位开始下降处至廊道边缘处的距离5、结语本文中介绍的设计方法经过采用效果很好，并且工程量小，投资省，施工简单，管理运行方便。可从根本上杜绝泥沙、污物的淤积和堵塞，既净化了水质，又提高了供水质量,对山丘区农村安全饮水工程设计具有很好推广价值。'