坪上应急引水工程水泉湾集水廊道设计

韩军

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

坪上应急引水工程水泉湾集水廊道设计

韩军

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

坪上应急引水工程主要任务是向忻府区、定襄县、原平市提供城镇生活和工业用水，结合坪上应急引水工程水泉湾水源地泉水出流情况，设计左岸集泉区、右岸集泉区和下游集泉区等截潜流工程措施，采用不同的集水方式收集出露泉水，取得了预期效果。

水泉湾水源地；泉水；右岸集泉区；左岸集泉区；下游集泉区；坪上应急引水工程

1 工程概况

坪上应急引水工程位于忻州市的忻府区、定襄县、原平市和五台县境内，主要任务是向忻府区、定襄县、原平市3县（市）提供城镇生活和工业用水，近期年设计引水量3500万m3，远期年供水量可达到7200万m3。工程水源地分为滹沱河干流的水泉湾水源地和清水河（滹沱河支流）李家庄水源地。目前水泉湾水源地已实施并运行。

2 水泉湾水源地泉水出露条件

2.1 泉水条件

水泉湾水源地位于五台县建安镇水泉湾村西北约500m处滹沱河干流上，河床高程693.0～703.0m，为排泄带最低侵蚀基准面，河谷呈不对称“U”型谷。

水泉湾处滹沱河流向S30°E转向近南北向，与区域性白家庄—百泉郊向斜呈30°～40°相交，向斜轴部位于水泉湾村南，出露地层岩性为上马家沟组底部角砾状泥灰岩，北西翼（水泉湾方向）出露下马家沟二、三（中、上）段厚层灰岩，南东翼为下马家沟组底部角砾状泥灰岩和亮甲山组白云岩，产状陡倾，形成阻水层，使得滹沱河谷底成为向斜型蓄水构造的最低排泄基准面，岩溶地下水在下马家沟组厚层灰岩中大多沿NE向裂隙溢出，形成接触溢流泉。泉群出露面积0.13km2，泉眼40余个，单泉最大流量0.153m3/s，出露高程693.9～699.7m。

2.2 泉水出露特点

水泉湾水源地河床左岸基岩裸露，泉眼出露于地表，数量较多，流量较大。河床左岸泉眼主要集中分布于从水泉湾村漫水桥下游长约500m的范围内；河床右岸发育第四系松散堆积物，泉眼多数已隐伏于覆盖层下，仅在基岩出露部位，局部出露于地表，流量较小，现为水泉湾村饮水水源。据调查，段家庄橡胶坝建坝前，下游约2km处河床曾发育较大泉水出溢带，流量较大且流量稳定。段家庄建设橡胶坝后，蓄水形成淤积，该处泉水潜流于覆盖层中。

3 水泉湾水源地集泉区布置

针对水泉湾水源地泉眼泉水出露特点，水源地分为左岸集泉区、右岸集泉区和下游集泉区，分别采用不同的集水方式收集出露泉水。

4 建筑结构设计

4.1 左岸集泉区建筑设计

沿河道左岸修筑一条两侧开口的钢筋混凝土集、输水廊道，净宽1.4m，净高1.0m，主要作用是汇集和输送出露的泉水；在泉水出露边界做钢筋混凝土截水墙，防止泉水外漏和河水入渗影响泉水水质；将泉水出露区域覆盖层全部清除，换填清洗干净的河卵石，上部做钢筋混凝土面板，临廊道处设置塑料格栅笼石，使出露泉水通过笼石空隙进入廊道，河水从钢筋混凝土面板顶上流过，从而达到泉水和河水分流的目的。

为防止工程建设期间和泵站检修、事故停机时，泉水顶托集水廊道顶板和泉水出露区域上部钢筋混凝土面板，采取相应的处理措施：集水廊道钢筋混凝土顶板与侧墙整体现浇，侧墙钢筋锚固于基岩内；泉水出露区域上部钢筋混凝土面板设计顶面低于原河床面约2.0m，工程完工后恢复原河床高程，增加面板顶部压重；在1号水源泵站进水池下游侧截水墙上预留超压溢流管及控制阀门，溢流管顶高程低于廊道顶板，泵站检修、事故停机时，打开控制阀门放水，降低廊道内泉水对顶板的顶托压力。 4.2 右岸集泉区建筑设计

根据水源地中游右岸泉水主要是沿山脚出露、以管状泉为主、水位较高、分布范围约400m长等特点，采用截水墙、辅以透水廊道的型式进行收集。自泉水出露起点至终点，沿泉水外围浇筑一道钢筋混凝土截水墙，截断泉水渗入河道的通道；墙厚500mm，墙顶高程700.0m，墙体坐落于基岩上，并采用锚杆锚固于基岩上。在截水墙内侧沿截水墙换填2m宽河卵石，泉水通过该河卵石层（实体廊道）流向1号水源泵站前池。截水墙内河卵石层表面进行反滤处理后，回填耕植土，可恢复耕种。

4.3 下游集泉区建筑设计

水泉湾水源地下游泉域出露的泉水主要有两部分：一是在五台县水电站库区河道中央，沿垂直河道的横向裂隙出露的管、线状泉水，该部分泉水以两个较大的管状泉为主，沿60余m长较大裂隙出流；二是沿河道左岸公路路基下出露的分散泉水，出露区段长约200m，覆盖层厚度7～8m，泉水出露点接近河床面。结合两股泉水相距较近的情况，将两处泉水一并收集。采用大开挖方式将河道中央泉水出露范围内覆盖层全部挖除，沿河底基岩面横向泉水出露裂隙做一条廊道，收集出露泉水；廊道底部坐落于基岩上，全长100m，随沿途汇入的泉水水量变化，净宽2.0～2.4m，净高0.8～2.8m。廊道下游铺设防渗土工膜，土工膜自基岩面向上铺至河床面以下约2.0m后折向上游，铺设200m，既防止泉水向下游渗漏，又防止河水入渗混入泉水中；廊道起始端（右岸）设检修井1座，直径1.8m；廊道末端（左岸）设汇水井一座，平面尺寸2.4m× 2.4m；井口高程700.0m；对于沿左岸边山出露的泉水，沿河道左岸做截水墙一道，内换填2.0m宽的卵石，表面进行反滤处理。左岸边山泉水收集后汇水横向廊道竖井内；自廊道汇水竖井开始，铺设直径800mm的钢管约650m，将下游集泉区泉水输入1号水源泵站。钢管自汇水竖井开始水平埋设至1号水源泵站进水池，保证管内水能够自流至泵站水泵机组前，与1号水泵机组吸水管连通，并设闸阀控制。1号水源泵站水泵机组均为正吸程水泵，抽真空完毕即可抽取下游集泉区泉水。

5 结语

以坪上应急引水工程为例，采用截潜流的工程措施收集分散的优质泉水，同时采取相应的工程措施避免泉水遭受二次污染，取得了很好的效果。工程自2012年已安全运行至今，据实际运行资料显示，最大截泉流量达到1.65m3/s，满足工程供水要求。

TU991.02 ［

］C ［

］1004-7042（2016）04-0043-01

韩军（1977-），男，2006年毕业于太原理工大学水利水电工程专业，工程师。

2016-02-23；

2016-03-29