浅谈小型水库输水涵斜卧管进水口设施技术

关键词：小型水库；输水涵；进水口；设施

全国小型水库星罗棋布，面广量大，几乎遍布全国每一个乡镇，在防洪、灌溉、供水等方面，与大中型水库相辅相成，发挥了巨大的社会、经济和生态效益。随着农村城镇化的迅速发展，小型水库的服务功能也发生了显著变化，特别对提高水库安全水平和取水量提出了更高要求。

小型水库输水涵采用最多、最原始的一种结构形式是：通过沿库岸布置的斜卧管取水，经消能设施后通过穿坝输水涵往灌区供水。斜卧管进水口主要采用木塞、混凝土塞、泥包封堵。这种设施极不规范，也因此暴露出三方面的主要问题：①缺乏有效的管理设施；②用水不能有效控制；③管理困难，用水安全无法保证。

在省科技厅、水利厅配套资金的支持下，笔者研究了一套适合小型水库输水涵斜卧管进水口改革的设施，并于2009 年获得国家知识产权局授予的实用新型专利，对当前全国小型水库除险加固工程的实施，提供了一项有效的技术支撑。

一、水库输水涵斜卧管进水口设施

1.技术方案

在小型水库输水涵斜卧管原进水口安装一套设施，设施由底座、拦鱼栅、盖板、防盗装置和开启工具组成。底座通过膨胀螺栓固定在原斜卧管梯级表面，圆形进水口。底座下压拦鱼栅，上设盖板，盖板上设置防盗装置，配备便携启闭工具启闭盖板，达到能够规范用水管理、保障用水安全的目的。进水口设施布置示意图见图1。

图1 输水涵斜卧管进水口设施安装示意图

2.结构形式

（1）主要设计参数

斜卧管进水口设施的主要设计技术参数如下：

①最大工作水头：H=25 m；②开启要求：方便、简单；③维护要求：维护要求低，能防止无关人员随意开启；④放水深度：不超过0.75 m；⑤放水方式：人工。

（2）设计方案

根据上述设计参数，介绍研究设计的2 种不同材质的斜卧管进水口设施方案。

①方案一（中试产品）为铰链开启式，设施的底座和盖板及拦鱼栅材质采用球墨铸铁制造，外形为圆盘形（图2）。强度高，开启时采用特殊的内六角螺栓防盗，外形美观，开启方便，耐久性好，造价偏高。该方案设计的内孔直径为200 mm，拦鱼栅与底座同时铸造，防盗设施巧妙地被盖隐蔽，开锁、闭锁灵活，启闭上盖方便。

图2 球墨铸铁件

②方案二（中试产品）也为铰链开启式，制造材料为目前最新型的聚合物基复合材料，外形为圆盘形。作为一种新材料的应用尝试，这种结构外形美观，重量轻，维护方便，造价低廉。设施开启时采用特殊的内六角螺栓防盗，避免无关人员开启设施。该方案设计的内孔直径为200 mm，拦鱼栅与底座同时压铸，防盗设施巧妙地被盖隐蔽，开锁、闭锁灵活，启闭上盖方便（图3）。材料选用以线路板回收非金属粉、玻璃纤维等为主要原材料，且内辅钢筋材料，经140 ℃高温、300 余t压力，在特制的模具中模压而成的高温高压模压型聚合物基复合材料产品。

3.设施产品

（1）球墨铸铁材质件

球墨铸铁材制的进水口设施由铸态球墨铸铁组成，具有高强度、高延伸、高耐腐蚀性能：其强度高于#45 优质碳素钢，是混凝土、树脂、钢纤维等材料的10～30 倍；耐腐蚀性能是普通铸铁和钢材的3～5倍；耐磨性是普通铸铁和钢材的2倍，是混凝土、树脂、钢纤维等材料的10～30 倍。其化学、物理性能稳定，不受日照、温度、湿度等环境变化因素影响。

盖与座的结合及盖板防盗锁的双层防盗技术，使设施的使用更安全。球墨铸铁件输水涵斜卧管进口设施见图2 。

（2）聚合物基复合材料件

聚合物基复合材料的进水口设施由高强度聚合物基复合材料组成，具有高强度、耐腐蚀、美观等性能，是传统铸铁和钢纤维产品的替代品。盖与座的结合及盖板防盗锁的双层防盗技术，使设施的使用更安全。聚合物基复合材料输水涵斜卧管进口设施见图3 。

图3 聚合物基复合材料件

4.启闭程序

该设施安装于斜卧输水管管口，出流形式为无压孔流。某级卧管放水时，首先开启防盗锁，然后使用工具开启孔口盖，水流经设施预先制作的拦鱼栅，顺流流经斜卧输水管、消力箱进入穿坝涵管。当该级卧管的工作水深小于本级孔口高程时，打开下一级卧管放水设施，重复本级开启程序。

无输水要求时，首先使用工具关闭孔口盖，关闭防盗锁。每级卧管关闭时，重复该步骤。

二、示范实例与应用展望

输水涵斜卧管进水口设施成功应用于广东省广州市萝岗区所属的2个小型水库。通过2 个示范工程，验证新型小型水库输水涵斜卧管进水口不同材质的设施在不同地区小水库上的适应性。

本设施关注农村供水与用水安全，可以改善农村生态环境，增设小型水库输水涵进水口设施后，输水可以得到有效的控制，防盗功能可以保证用水专人管理，使管理更规范。设施具有止水功能，可以保证节约用水。小型水库输水涵进水口设施具有拦鱼功能，可保证库内养殖业的经济利益，规范的设备使水环境得到改善。

成果可推广至全国，具有良好的应用前景，适宜在全国的已建小型水库输水涵斜卧管进口安装，并在新建的小型水库、淤地坝结构中推广应用，也可供其他行业金属管道进人孔、检修孔设计参考。

参考文献：

[1] 耿桂先.水库表层取水设施的布置[J].云南水力发电，1999（3）.

[2] 肖功伟.中、小型水库取水设施改造[J].中国农村水利水电，2001（9）.

[3] 肖功伟，等.山江水库取水卧管改造[J].湖南水利水电，2001（1）.

[4] 孟范璞.山南水库卧管取水设施改造初探[J].山西水利，2006（5）.