专利名称：傍河取水人工渗滤系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水利取水工程，尤其是傍河取水并对高泥沙河水水进行过滤 的人工渗滤系统。
背景技术：
目前，公知的水利取水系统有很多种，如
图1所示的桥墩式取水系统、图2所示的 竖井式泵房取水系统、图3所示的陡槽式取水系统、图4所示的高压渗滤井系统，以及合建 或分建自流管式取水系统、岸边集水井开设进水孔取水系统、虹吸管取水系统、水泵吸水管 直接取水系统、大口井、管井等。这些水利取水系统在实践和应用中存在一些明显的缺点，如合建或分建自流管 式取水系统的进水头部伸入河床内，检修和清洗都不便；对高泥砂河水所取水质差，不能很 好地满足用户需求；高浊度时井下沉砂。岸边集水井开设进水孔取水系统针对泥砂大的河 流无法解决水质问题。虹吸管取水系统需要安装一套真空管路系统，当虹吸管径较大时，起 运时间长，运行不便，无法解决高泥砂问题。水泵吸水管直接取水系统在河流泥砂颗粒粒径 较大时，易受堵塞，且水泵叶轮磨损较快。桥墩式取水系统的工程复杂，造价太高。竖井式泵 房取水系统的取水方式无法满足于陕北高泥砂河流。陡槽式取水系统虽能除去部分泥砂， 但无法满足用水需要。高压渗滤井系统可适用于河流的某些地段，但该项取水设施施工费 用高，且建成后出水量衰减速度快。
发明内容为了克服现有的水利取水系统检修和清洗不便、所取水质差、工程复杂、造价高等 不足，本实用新型提供一种傍河取水人工渗滤系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是傍河取水人工渗滤系统包括导 水渠和渗滤系统；导水渠包括进水明渠、出水明渠和矩形堰，进水明渠位于渗滤系统的上游 侧，进水明渠与渗滤系统接触处理设矩形堰，出水明渠位于渗滤系统的下游侧，出水明渠与 渗滤系统接触处埋设矩形堰；渗滤系统包括人工渗滤场、水位观测管和集水明渠，集水明渠 设置在人工渗滤场的一侧，水位观测管安装在人工渗滤场中。进水明渠、出水明渠的渠底与侧壁皆用砖砌，水泥砂浆抹面，渠断面为梯形。进水明渠、出水明渠渠断面的顶宽为lm、底宽0. 8m、深度0. 8m，底面按坡降7%。施 工。人工渗滤场包括渗滤池、人工滤层和集水暗管。渗滤池为长方体，底面水平，并与四周一起铺设土工膜防渗。渗滤池为长20m、宽8m、深1. 5m的长方体。人工滤层分为三层，最底层采用砾石铺填；中间层采用粗砂铺填；顶层采用现场 风积沙铺填；风积沙上部铺设一层土工布。最底层的厚度为0. 5m，采用直径4-10mm的砾石铺填；中间层的厚度为0. 2m，采用
3直径0. 5-2mm的粗砂铺填；顶层的厚度0. 3m，采用现场风积沙铺填。水位观测管分别置于集水暗管上部和相邻两根集水暗管之间。水位观测管上部为实管，下部为孔隙率为5%的进水段，进水段外包土工布防止进 水孔堵塞。本实用新型的有益效果是，人工渗滤系统采用新型材料，可增加透水性能，从而增 加高泥砂河水的转化效率；主要针对高泥砂河水能够做到一次性除砂处理；人工渗滤系统 采用的材料价格低廉，表层风积沙可就地取材，工程造价低廉，作为中小型村镇供水水源， 修建长度约1km的渗滤系统，工程造价约需5万元左右。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是现有技术中的桥墩式取水系统的结构示意图。图2是现有技术中的竖井式泵房取水系统的结构示意图。图3是现有技术中的陡槽式取水系统的结构示意图。图4是现有技术中的高压渗流井系统的结构示意图。图5是本实用新型的人工渗滤系统的平面示意图。图6是本实用新型的人工滤层结构断面图。图7是本实用新型的观测管与集水暗管的位置示意图。图8是本实用新型的渗滤系统第一次运行时观测管内的水位历时曲线图。图9是本实用新型的渗滤系统第二次运行时观测管内的水位历时曲线图。
图10是本实用新型的渗滤系统第一次运行时集水量的历时曲线图。
图11是本实用新型的渗滤系统第二次运行时集水量的历时曲线图。
图12是本实用新型的渗滤系统第一次运行时进水量与集水量的关系图。
图13是本实用新型的渗滤工艺流程图。图中1.观测管，2.人工渗滤场，3.集水明渠，4.进水明渠，5.出水明渠，6.矩形 堰，7.集水暗管。
具体实施方式
本实用新型的傍河取水人工渗滤系统的场地位于河流岸边的漫滩区。河流可以是 高泥沙河流，将场地设立在高泥沙河流的漫滩区，其结果具有一定的可推广性。漫滩宽度较 大，且在场地右侧有一条人工渠，渠水直接引自高泥沙河流，作为人工渗滤系统运行时的进 水水源。(一 )人工渗滤系统结构如图5所示，人工渗滤系统包括导水渠和渗滤系统。导水渠的功能是引导河水进 出渗滤系统，渗滤系统是将由导水渠导入的高泥沙河水净化的装置。(1)导水渠导水渠包括进水明渠4、出水明渠5和矩形堰6，进水明渠4位于渗滤系统的上游 侧，进水明渠4与渗滤系统接触处埋设矩形堰6，出水明渠5位于渗滤系统的下游侧，出水明 渠5与渗滤系统接触处也埋设矩形堰6。各渠渠底与侧壁皆用砖砌，水泥砂浆抹面。渠断面为梯形，顶宽为lm、底宽0. 8m、深度0. 8m，底面按坡降7%。施工。(2)渗滤系统渗滤系统包括人工渗滤场2、水位观测管1和集水明渠3。集水明渠3设置在人 工渗滤场2的一侧，水位观测管1安装在人工渗滤场2中。集水明渠3采用砖砌、水泥砂浆 抹面，断面设计为矩形，长20m、宽0. 5m、深0. 5m，开挖时渠底面低于渗滤层底面0. 3m，以保 证集水暗管导出的水流排泄通畅，并沿河流下游方向开挖一条渠道，让水可自然排泄。人工渗滤场2是本实用新型人工渗滤系统的核心部分，其包括渗滤池、人工滤层 和集水暗管7三部分。渗滤池为长20m、宽8m、深1. 5m的长方体，底面水平，并与四周一起 铺设土工膜防渗。如图6所示，人工滤层分为三层，最底层采用0 4-10mm的砾石铺填，厚度 为0. 5m ；中间层采用直径0. 5-2mm的粗砂铺填，层厚0. 2m ；顶层滤层采用现场风积沙(中 砂)铺填，层厚0. 3m ；风积沙上部铺设一层土工布。集水暗管采用壁厚4mm、O 110mm的DL110AM型优质PVC管。按梅花形布孔加工成 滤水管，过水孔直径10mm，孔隙率10%，管外包土工布。暗管铺设在渗滤池底层砾石中，距 池底0. lm，共平行铺设21根，每米铺设1根，一端直接接入集水明渠。( 二)观测装置设计(1)流量观测装置在进水明渠4、出水明渠5与渗滤系统接触处分别理设矩形堰6以观测进水量和出 水量；在集水明渠6末端埋设矩形堰6观测取水量。(2)水位观测装置为获取渗滤池中的水流形态，在渗滤系统中安装水位观测管1，水位观测管1采用 NS-G-40B型①40 X 1. 85mm优质PVC管，管长1. 4-1. 45m,分别置于集水暗管7上部和相邻 两根集水暗管7之间，共布设10根。水位观测管1上部为实管，下部进水段孔隙率为5%， 进水段外包土工布防止进水孔堵塞。水位观测管1与集水暗管7的相对位置见图5及图7。 图5中，10根水位观测管分别设置在人工渗滤场2的Hl-1、Hl-2、H2-1、H2-2、H3-1、H3-2、 H4-l、H4-2、H5-l、H5-2 位置处。人工渗滤场2中水深变化通过在渗滤场主流线方向上的三个标尺进行观测。(三)人工渗滤系统运行结果分析(1)渗滤池中泥沙堆积规律河水中携带有大量的泥沙，从人工渗滤池流过后在其表面形成一层厚度不均的泥 质层。泥沙堆积厚度主要受渗滤池中水流速度的影响，在主流线上，泥质层厚度较小，仅 2-lOcm，在其它位置厚度较大，最厚可达40cm以上。(2)集水明渠中的水质及泥沙含量变化规律两次运行的初、中、末期，分别在进水明渠4及集水明渠中3采取水样，进行了水质 简分析。经对比可看出，水质基本无变化，但渗滤水含沙量变化大。表1是在两次运行不同阶段对渗滤取水的含沙量进行监测的监测结果，从表1中 可以看出，在运行初期，渗滤取水的泥沙含量较大(357mg/L)，但远小于河水的泥沙含量，说 明渗滤系统对泥沙的过滤能力很强。在第二次运行过程中，渗滤取水中的泥沙含量低且较 为稳定，平均为1.5mg/L。表1渗滤系统中水的泥沙含量对比表[0053]
权利要求一种傍河取水人工渗滤系统，包括导水渠和渗滤系统；导水渠包括进水明渠(4)、出水明渠(5)和矩形堰(6)，进水明渠(4)位于渗滤系统的上游侧，进水明渠(4)与渗滤系统接触处埋设矩形堰(6)，出水明渠(5)位于渗滤系统的下游侧，出水明渠(5)与渗滤系统接触处埋设矩形堰(6)；其特征在于渗滤系统包括人工渗滤场(2)、水位观测管(1)和集水明渠(3)，集水明渠(3)设置在人工渗滤场(2)的一侧，水位观测管(1)安装在人工渗滤场(2)中。
2.一种如权利要求1所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于进水明渠(4)、出水 明渠(5)的渠底与侧壁皆用砖砌，水泥砂浆抹面，渠断面为梯形。
3.—种如权利要求2所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于进水明渠(4)、出水 明渠(5)渠断面的顶宽为lm、底宽0. Sm、深度0. 8m，底面按坡降7%。施工。
4.一种如权利要求1所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于人工渗滤场(2)包 括渗滤池、人工滤层和集水暗管(7)。
5.一种如权利要求4所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于渗滤池为长方体，底 面水平，并与四周一起铺设土工膜防渗。
6.一种如权利要求5所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于渗滤池为长20m、宽 8m、深1. 5m的长方体。
7.—种如权利要求4所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于人工滤层分为三层， 最底层采用砾石铺填；中间层采用粗砂铺填；顶层采用现场风积沙铺填；风积沙上部铺设 一层土工布。
8.—种如权利要求7所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于最底层的厚度为 0. 5m，采用直径4-10mm的砾石铺填；中间层的厚度为0. 2m，采用直径0. 5_2mm的粗砂铺填； 顶层的厚度0. 3m，采用现场风积沙铺填。
9.一种如权利要求1所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于水位观测管(1)分 别置于集水暗管(7)上部和相邻两根集水暗管(7)之间。
10.一种如权利要求1所述的傍河取水人工渗滤系统，其特征在于水位观测管(1)上 部为实管，下部为孔隙率为5%的进水段，进水段外包土工布防止进水孔堵塞。
专利摘要一种傍河取水人工渗滤系统，包括导水渠和渗滤系统；导水渠包括进水明渠、出水明渠和矩形堰，进水明渠位于渗滤系统的上游侧，进水明渠与渗滤系统接触处埋设矩形堰，出水明渠位于渗滤系统的下游侧，出水明渠与渗滤系统接触处埋设矩形堰；渗滤系统包括人工渗滤场、水位观测管和集水明渠，集水明渠设置在人工渗滤场的一侧，水位观测管安装在人工渗滤场中。人工滤层分为三层，最底层采用砾石铺填；中间层采用粗砂铺填；顶层采用现场风积沙铺填；风积沙上部铺设一层土工布。该人工渗滤系统检修和清洗不便、工程结构简单、造价低廉。
文档编号E03B3/36GK201704090SQ201020134549
公开日2011年1月12日 申请日期2010年3月18日 优先权日2010年3月18日
发明者党学亚, 常亮, 董英, 贺帅军, 顾小凡 申请人:张茂省