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摘要：介绍了在给水工程建设过程之中使用的取水构筑物的几种设计方案，并对工程进行过程之中如何结合当地的建设环境特点来优化和改造取水构筑物进行了论述。
关键词：给水工程；取水构筑物；选择；设计改造
一、取水构筑物建设方案的比较和选择
在取水工程的施工和设计过程之中合理选择取水构造物是设计的关键部分，在进行取水构造物的选择过程之中，施工设计人员需要根据施工现场的水文地质资料来确定取水构造物的结构，并根据工程的设计取水量来确定取水构造物的建设尺寸，确保可以满足实际工程需求。除此之外，在建设过程之中还需要根据河流的水文地质资料来计算取水构筑物在运行过程中的淤积的泥沙量和可排放的泥沙量，假如淤沙量大于排砂量就应当在设计之中进行优化，增加排砂措施，防治在使用过程之中出现堵塞情况。
在取水构筑物的选择过程之中，常用的几种方案包括桥墩式取水、双向浸水斗槽式取水、顺流式河岸内斗槽预沉取水等几种形式。桥墩式取水的主要缺点是在使用的过程之中无法充分利用原有工程的取水口，需要在工程之中重新修筑。且由于施工环境河岸宽度存在的施工限制，这种取水构筑物在实际使用的过程之中使得水流的断面减少，在构筑物的周边造成严重的冲刷现象，造成建筑物的基础埋深增大，一般来说其埋深需要大于5m，增加了工程的施工造价，且提升了在使用之中进行维护的难度。
双向浸水斗槽式取水方式可以利用工程或是河流的现有取水口完成取水功能，其同时具备顺利式斗槽取水方式和侧坝进水逆流式斗槽取水的优点，其可以进行表层水和深层水的取得，在取水过程之中，水中的泥沙会随着取水的进行逐渐下沉并流出水槽，避免在取水过程之中出现泥沙的堵塞现象，是一种较为优秀的取水构筑形式。其设计结构如下图所示：
顺流式河岸内斗槽取水形式的构造物可以在现有的取水口上进行施工，施工方便，在施工之中可以根据当地的施工环境来进行合适的改造和优化。在施工过程之中，施工人员首先需要建立两条取水渠道，将外渠作为泥沙的预沉渠，内渠与取水口相连，根据不同时间河流的水量和砂量的关系来调整两条取水渠道的使用，在预沉渠的终端会设置泥沙的收集和排出渠道，这一施工方案在实际使用之中可以有效解决施工河段的泥沙淤积问题，其设计结构如下图所示：
二、取水构筑物的改造和设计
下文以我国的某给水扩建工程为例，介绍了对取水构筑物进行设计和改造的过程和注意事项，由于该施工区域包括原有的取水口，且河流的泥沙颗粒较多，因此，在该工程的施工过程之中采用了顺流式河岸内斗槽预沉取水构筑物，下文之中根据施工流域的水文资料和泥沙颗粒等来确定取水渠道的实际设计方案。
1.顺流式河岸内斗槽取水构筑物的渠道设计
在实际设计的过程之中需要根据实际的河流流域的水流状况来对渠道进行设计，因此，在施工之前需要对当地水流的流量水位关系进行记录和研究，在这个过程之中，研究设计人员可以将渠道进口处的河床的横断面尺寸为水位测量基础，以确定在不同的使用时间段和使用条件下的水位情况。施工技术人员需要根据实地勘测和资料查阅的方式对当地河流的不同时期水位数据进行记录和分析，并将其以曲线图方式进行分析，根据其变化情况，来得出当地在枯水期的河流水位高度，根据此数据来确定取水构筑物的高度。在本文所列举的工程实例之中，施工区域的枯水期水位标高为-1.75m，因此，为了保证全年的正常取水，应当将斗槽的标高设定为-3.10m。
完成渠道标高的设计之后，接下来要确定的是斗槽的设计深度、宽度和长度，斗槽的深度需要保证在当地的雨季和旱季均可以进行取水工作，其深度需要保证不被雨季时的洪水和旱季时的水位降低等变化影响取水，同时，合理的深度设计还可以保证泥沙的淤积量减少，避免在取水过程中出现渠道堵塞的情况。斗槽的宽度设计标准是顺流式河岸内斗槽取水的两条渠道可以在枯水季节进行正常道德并行取水，施工人员需要根据河道的实际情况进行计算。取水斗槽长度的确定主要是根据河岸的泥沙沉淀情况确定的。影响斗槽长度数值的因素主要是雨季的部分河流参数，比如在雨季的斗槽水深和泥沙雨季厚度、雨季时河流的平均流速等，合理设计斗槽的长度可以保证雨季河水流入斗槽之中时会由于水流方向的改变和斗槽长度的影响产生旋流区，旋流区的存在会使得斗槽的设计长度缩短，因此，在实际的设计过程之中需要将旋流区的长度纳入最终斗槽长度的计算之中。
2.使用中斗槽泥沙淤积量的计算
在取水过程之中，由于水流的冲刷作用以及泥沙的含量变化，水流在取水过程中会携带一定量的泥沙进入取水构造之中，从而造成取水构造的泥沙淤积。在取水构造的设计过程之中，其斗槽的泥沙淤积量会直接影响取水构造的使用，因此，在进行设计之中需要对取水流域的泥沙淤积量进行计算，以便于完善取水构造的设计情况。在泥沙淤积量的计算之中，工程的设计人员可以根据原先的取水口的排砂量来对河流的含沙量进行计算。首先，要了解流域之中的泥沙沉淀率，影响斗槽泥沙沉淀率的因素主要包括斗槽设计的过水断面面积、计算层的横断面面积以及理论的泥沙沉淀率，根据工程的实际勘测情况和构造的设计来进行计算，在本文所举的工程之中，河流各层的泥沙沉淀率如下表所示：
完成对沉淀率的计算之后就可以来进行斗槽泥沙淤积量的计算，将取水流域的取水量、含沙量以及淤积泥沙的清理周期带入公式之中进行计算就可以获得清理周期之内的泥沙淤积量，并根据这一结果来完成取水构造的设计。要避免泥沙淤积影响斗槽的正常使用，在设计之中需要设计泥沙的排除装置，在当前的设计过程之中一般是通过水流坡降方式来去除泥沙的淤积，在实际的取水过程之中可以使用机械设备来对泥沙进行清理，确保水流的坡降程度，避免泥沙的大量淤积。
结语：取水构筑物设计是否恰当直接影响取水的水质和水量、安全可靠性、投资、施工和运行管理。因此全面考虑、细致分析取水构筑物的设计问题是水厂建设项目中重要的一环。
参考文献：
[1] 万绳煌.关于“取水构筑物位置选择的重要性”一文中一个实例的商榷[J].建筑技术通讯.1988(06)
[2] 邢颖,张新海.含铁地下水取水构筑物进水面上的腐蚀与沉积[J].中国环境管理干部学院学报.2002(02)
论文作者:赵娟娟
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第11期
论文发表时间:2017/12/1
标签：泥沙论文; 构筑物论文; 过程论文; 工程论文; 河流论文; 河岸论文; 水位论文; 《建筑科技》2017年第11期论文;