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渗渠集取地下水在某县城引水工程中的应用

发布时间:2019-05-14 02:13:06 文章来源:工具之家    

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摘 要地xiashui资源zuowei一种极qi宝贵de资源宜优xuan作weisheng活饮yongshuishui源渗qu是一种集qu地下shuidegou筑物型式benwen根ju某县城引shui工cheng实例fen析讨论liao地下水集qu方案dexuan择、渗qu出水liang的ji算、渗渠的水力sheji、人工滤ceng设ji以及渗渠的结gou设计等nei容。目前该工cheng已基本完工并jin行了抽shuishiyan试验结果表明渗渠式集取地下水能够提供优zhi、zu量的饮用水水源。

关键词:渗渠;地下水;出水量;水力设计;结构设计

DOI:1.1664/j.cnki.37-1222/t.217.23.68

地下水资源作为一种极其宝贵的资源,能够不duan地得到补gei,可广泛地应用yu城市居民用水、工ye用水和农ye用水。符合卫生要求的地下水,宜优xuan作为生活饮用水水源。某县城引水工程工程qu主要hanshui层为圆砾层,透水性较强,渗透系数建议值为10150m/d。工程勘察时zheng值枯水qi,地下水埋shen37.3m,高程为716.6~725.9m,xibu水位高,东部略低,地层岩面线高711.5~713.6m。工程区东侧河道一般常年有水,丰水期地下水水位上升的可能性很大。

1 qushui构筑物比选

由于地下水埋藏条件kai采条件及当地经济技术条件和习惯的不同,地下水取水构筑物的型式多种多样,一般可分为垂直取水、水平取水、联合取水和引泉取水等类型。县城引水工程设计供水能力为2万m3/d,根据工程特点和工程区水文地质条件,并综合考虑各种实际情况,选取大kou井取水、完整式渗quji水进行比较。

大kou井作为一种地下水垂直取水构筑物,适用于地下水埋深zai10m以内的潜水、承压水,含水层厚du一般为5~15m,水文地质特性为砂、砾shi、luanshi,渗透系数在20m/d以上。根据本工程取水区水文地质条件,计算大口井的单井出水量为2000m3/d,为满足2万m3/d的设计供水能力,需要xiu建10座同等gui模的大口井。

由于本工程用水量较大,采用大口井集水方案井数较多,为减xiao各出水井的相互yingxiang,井距根据水文地质条件que定在100m以上。井群集水方式可采用虹吸guan集水和各单井内设抽水设备。若井群采用虹吸管集水时,采用截头圆锥形大口井,井距不宜太大。截头圆锥形大口井井壁倾斜du大,施工时稳定性能差,井筒易发生倾斜且不易校正,施工zhong要防止井周围tu壤塌陷和不jun匀下沉。若各单井内设抽水设备,会增加电气设备的数量及投资,不利于水源的统一管理和调配。

相比于大口井井群集水方案,水平集水构筑物具有布置集中、出水量稳定、便于施工等优点,故本工程选用完整式管道渗渠取水方案。

2 渗渠出水量计算

渗渠工程区含水层较厚,补给充沛,河床较稳定,水质较好。为了施工和检修方便,tongshi考虑淤塞和出水量变化dengyin素,将渗渠平行河道布置,以集取河床潜liu水和岸边地下水。根据工程区地层岩面线高程,渗渠整体坐落在强风化岩上,为完整式渗渠设计。

同时集取河床潜流水和岸边地下水的完整式渗渠出水量an下式进行计算:

式中:L渗渠chang度m,取250m;

K—渗透系数(m/d,取120m/d;

H—含水层厚度(m);

h—动水位至含水层底板的高度,可取0.15~0.30H;

l—渗渠中心至河水边线的距离(m);

Q1—从分水岭来的地下水流量(m3/d);

α—系数。

选取渗渠的直径为DN1200mm,渗渠中心至河水边线的距离为30m~160m,出水量an距离的yuan近分段进行计算,出水量为2.19m3/d,满足设计要求并略有余存。

3 渗渠设计

渗渠结构材料拟采用钢筋hunningtu管,管徑DN1200mm,为保证运输和安装方便,每节chang度采用1m。

(1)水力计算。dui管道式渗渠进行水力计算以确定管道的直径、铺设坡度及其他水力要素等。为了有效地截取潜流水和便yuqing除管内淤积,对集水管按照部分充水即无压zhuang态进行设计,充水深度通常取h≤0.4D。圆形集水管中的水流未充满全管,采用换算系数法进行计算:设R=D,W=βD2,v=γv1,Q=ΔQ1,其中β、γ、Δ为非满管水流时的各相应换算系数。

本工程取充水深度h/D=0.4、=0.250、β=0.392、γ=1.00、Δ=0.50,计算得集水管管径为DN1200mm,设jishui力坡度和管道铺设底坡为0.001,设计流su为0.8m/s,满足设计要求。

(2)进水孔设计。渗流通guofan滤体后由管壁上的进水孔流入集水管,进水孔流速一般为0.01m/s,根据设计出水量,本工程进水孔的总面积为25m2

进水孔形式采用圆孔,钢筋混凝土管进水孔孔径为20mm~30mm,孔眼为内大外xiaode楔形,梅花状布置。孔眼净距按结构强度要求,一般为孔眼直径的2mm~2.5倍。

进水孔一般沿上部1/2~2/3圆周布置,面积为管壁kai孔部分总面积的5%~10%,最好采用8%~15%。

根据以上原则,确定本工程渗渠管道进水孔沿上部1/2圆梅花状布置,孔径30mm,孔净距75mm,开孔率采用12%,孔眼为内大外小的楔形。

(3)人工滤层设计。人工滤层按河滩下集取地下水和潜流水进行设计。滤层的层数和厚度根据含水层颗粒分析资料进行选择,一般采用3~4层,常用为3层总厚度以800mm左右为宜,每层厚200~300mm,上厚下bao,上细下粗。

本工程人工滤层沿渗渠集水管外周布设,纵向包裹整个渗渠,渗渠两侧反滤料的填筑坡度均为1:1,梯形填筑。反滤体共分san层,顺水流渗透方向,三层反滤依次为砾石、小卵石和卵石,每层厚分别0.5m粒径分别为7~20mm、20~60mm、60~150mm。

(4)渗渠管道强度计算。渗渠采用埋地预制混凝土圆管,由混凝土整体基础支承,支承角采用135°,由受力条件计算渗渠管道的最大弯矩,并按下式计算相应的管顶集中线荷载:endprint

式中:MB=12.86kN·m/mr0为管环的计算半径,计算得p=61.28kN/m。

根据《混凝土和钢筋混凝土排水管》(GB/T 11836-2009),选取公称内径为1200mm,有效长度为1m,开cao施工的Ⅱji钢筋混凝土管。

4 抽水试验

为验证渗渠的集水能力,在渗渠取水泵站及检查井内布设水泵,进行抽水测试试验。时间选择在当年3月中旬枯水季节。为了确保数据的真实性,经过多次反复抽水试验,渗渠出水量为20040m?/d,动水位基本保持在高程714.2m,dadao了动态平衡。

5 结语

如何正确地选用地下水取水构筑物的类型,对提高出水量、改善水质和降低工程造价有着很大的影响。本文论述的引水工程根据水文地质条件、引水规模、地形条件等综合因素选取了渗渠取水方式,经过施工建设、抽水试验验证,基本满足了设计取水要求,达到了理想的效果。

根据本工程的设计shi工经验,渗渠设计时应注意以下事项:

(1)渗渠出水量受季节变化影响较大,为了获得预计的水量,应正确地选择渗渠位置,正确地使用水量评价计算成果。同时,应充分考虑枯水期的最xiaochu水量,并充分估计运行期内滤料淤塞而可能引起的chan水量逐年减少的因素。

(2)出水量计算时,渗透系数和影响半径的选取至关重要,保险qijian,应根据水文地质报告中所推荐的平均值或偏低zhixuan用。

(3)渗渠投入运行后,出水正常与否和使用年限的长短,跟人工滤层的颗粒级配heshi工质量有關。施工过程中,应严格按设计的颗粒级配分层铺设,回填管沟时应采用开挖的原土。施工lin时围堰应拆除干净,防止河床改变水流方向。

参考文献:

[1]GB 50014-2006,室外给水设计规范[S].

[2]GB 50332-2002,给水排水工程管道结构设计规范[S].

[3]GB/T11836-2009,混凝土和钢筋混凝土排水管[S].

[4]给水排水工程结构设计手册(第二ban[M].bei京:中国建筑工业出版社,2017.

[5]给水排水设计手册(第3册,城镇给水,第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[6]全达人.地下水利用[M].北京:中国水利水电出版社,1996.

作者简介:韩李明(1984-),男,河北涉县人,工程师,主要从事水利水电工程设计工作。endprint

山东工业技shu 2017年23期

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