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（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津300222）
摘 要肯尼亚埃瓦索恩吉里北部河流具有水深浅、泥沙大的特点，因此采取了渗渠取水的方式。渗渠是取水工程的一种，是利用埋设在地下含水层中带孔眼的水平渗水管道和渠道，借水的渗透和重力流，来截取和集取地下水，作为给水水源。
关键词渗渠；集水管；无砂混凝土管；人工反滤层
中图分类号TV文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)092-0160-02
埃瓦索恩吉里北部河灌溉项目位于肯尼亚东部省的Isiolo（伊西奥洛）地区，发源于Nyandarua山脉北部和肯尼亚山西北部基里尼亚加峰，在哈巴斯文周边的洛里安沼泽平原处河流渐弱。河流总体流向由西南向东北，主河道长约650km，河床比降最大处为1.16‰，期间有较多支流汇入，主要支流有Ewaso Narok河、Pesi河以及Isiolo河。
1渗渠分类和选择
渗渠取水工程，按其补给水源可分为集取地表水为主的渗渠和集取地下水为主的渗渠两种。前者是把渗渠埋设在河床下，集取河流垂直渗透水；后者是把渗渠埋设在河岸边滩地下，以集取部分河床潜流水和来自河岸上第四纪含水层中的地下水。
按埋设位置和深度的不同，又可分为完整式和非完整式两种。完整式渗渠是在薄含水层的条件下，埋设在基岩上；非完整式渗渠是在较厚的含水层条件下，埋设在含水层中。
根据肯尼亚埃瓦索恩吉里北部河流的水文和地质条件此处渗渠采取的是集取地表水为主的非完整式渗渠。
2渗渠布置形式
渗渠平面布置，应根据水文、水文地质、补给来源以及河水水质等条件而定，一般可分为：平行于河流、垂直于河流和平行于垂直于河流组合等三种形式。为了达到很好的取水效果，本文采取的是平行于河流铺设管道的形式。
3渗渠产水量计算
3.1计算依据
《渗渠取水》（中国建筑工业出版社1981）。
3.2基本资料
河道水深0.35m，无砂混凝土管内径800mm，外径1100mm孔隙率为0.4，集水管坡度i=0.001，含水层厚度25m，淤塞系数为0.4，其他参数值见图1。
3.3基本方程
对于集取地表水非完整式的渗渠取水流量采用阿拉薇娜一努诺夫公式：Q=αLKqr计算。
式中：Q—渗渠产水量（m3/s）；
α—淤塞系数；
L—渗渠长度（m）；
K—渗透系数；
qr—河流方面的相应引来流量（m3/m/s）。
其中：（cm/s）
式中：ρ—孔隙率；
t—为系数，同温度有关，t=0.975~1.082，此处取1；
d17—为占全部重量17%的颗粒直径，此处为0.46 mm；
qr=（Hy-H0）/A（m3/m/s）。
式中：Hy—渗渠顶以上水头高度（m）；
H0—吸水井内水位对渗渠出口所施水压（m），当渗渠内为
大气压时H0=0；
A—系数
式中：h—渗渠底到河道底部的高程（m）；
d—渠道的直径（m）；
T—含水层的厚度（m）。
4集水管设计
4.1集水管的水力计算
根据计算出来的渗渠产水量按照下表对我们所取管子的参数进行校对（见表1），进而最终确定管子参数。
表1渗渠水力计算因素表
管径 （mm） 坡度 （‰） 流速
（ m/s） 充满度
（水深/管径） 流量
（m3/h）
200 4.0 0.62 0.5 36
0.71 0.8 68
300 2.5 0.69 0.6 108
0.73 0.8 158
400 1.5 0.65 0.6 180
0.69 0.8 266
500 1.2 0.67 0.6 295
0.71 0.8 430
600 1.0 0.69 0.6 439
0.73 0.8 640
700 1.0 0.80 0.7 832
0.82 0.8 970
800 1.0 0.84 0.6 950
0.89 0.8 1380
900 1.0 0.91 0.6 1300
0.97 0.8 1900
1000 1.0 0.91 0.5 1290
1.03 0.8 2500
根据以上表格，流量为1380m3/h（相当于0.38m3/s）时管径为800mm，坡度为1‰，流速为0.89m/s，充满度为0.8跟以前计算渗渠产水量时基本
吻合。
4.2集水管的结构
渗渠结构设计主要包括：集水管管壁的进水孔眼设计和集水管管壁结构设计两部分。集水管一般采用带孔眼的钢筋混凝土管、带缝隙的钢筋混凝土短管和石砌带缝隙的渠道；还有就是无砂钢筋混凝土管，效果良好。本文采用的就是无砂钢筋混凝土管。
无砂混凝土管是用水泥浆胶结砾石和钢筋而成。由于在浇筑时控制一定的灰石比（1:6）和水灰比（0.42），使石子和水泥直接粘结，成形后，管壁中石子和石子间未被水泥粘结的部分，既形成许多细小空隙，借这些空隙渗水到集水管内。为了防止空隙被堵塞，施工时，在管外围填一层粗砂。在条件可能时，管内可装反冲洗设备，以备定期反冲。优点是孔隙率较高，一般可达20%左右，制作比较简单。
5人工反滤层设计
为了防止含水层中细小颗粒的泥沙进入集水管中，造成管内淤积，必须在集水管和含水层中间铺设人工反滤层。人工反滤层设计的好坏，也是渗渠效果好坏的重要条件之一。因而滤层厚度和滤料颗粒级配是否合理，直接影响渗渠产水量、出水水质和使用年限。
人工反滤层设计要根据渗渠取水形式不同而异。即分为集取地下水为主和集取地表水为主渗渠的人工反滤层两种。
集取地表水为主的渗渠，主要是河水通过人工反滤层垂直渗透到集水管中，正像慢滤池那样，滤速不能过大，以免滤料堵塞，造成出水量减少或需经常翻修滤料问题。反滤层总厚度要厚些为好，尤其是较浑浊的河流。这主要因为河水浊度常年变化较大，如果反滤层厚度太薄，粒径略大，会影响渗渠的出水水质。因此，这种渗渠反滤层的级配，因地制宜性较强，没有一定的规律。本文人工反滤层滤料级配，外层以上回填河沙，但必须干净，不要混有杂草泥块，粒径一般0.25mm~1.0mm，厚1.6m。下面三层反滤层分别采用粒径为1mm ~4mm、4mm ~8mm、8mm~32mm，各层厚度为200mm、200mm、150mm（见图1）。
6结束语
根据肯尼亚埃瓦索恩吉里北部河流的水文和地质条件，采取以渗渠的形式取水。本文通过对渗渠的分类和选择、布置形式、产水量计算、集水管结构、人工反滤层的铺设几方面做了介绍。该结构适用于多泥沙河流，具有结构简单、就地取材、需用设备少、维修管理方便，运行费用低等优点。对于中小型水源工程，尤其是地表水源比较困难而地下水的水文地质条件比较适合的取水工程有一定借鉴作用。
参考文献
[1]吴正淮.渗渠取水[M].北京:中国建筑工业出版社.
摘 要肯尼亚埃瓦索恩吉里北部河流具有水深浅、泥沙大的特点，因此采取了渗渠取水的方式。渗渠是取水工程的一种，是利用埋设在地下含水层中带孔眼的水平渗水管道和渠道，借水的渗透和重力流，来截取和集取地下水，作为给水水源。
关键词渗渠；集水管；无砂混凝土管；人工反滤层
中图分类号TV文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)092-0160-02
埃瓦索恩吉里北部河灌溉项目位于肯尼亚东部省的Isiolo（伊西奥洛）地区，发源于Nyandarua山脉北部和肯尼亚山西北部基里尼亚加峰，在哈巴斯文周边的洛里安沼泽平原处河流渐弱。河流总体流向由西南向东北，主河道长约650km，河床比降最大处为1.16‰，期间有较多支流汇入，主要支流有Ewaso Narok河、Pesi河以及Isiolo河。
1渗渠分类和选择
渗渠取水工程，按其补给水源可分为集取地表水为主的渗渠和集取地下水为主的渗渠两种。前者是把渗渠埋设在河床下，集取河流垂直渗透水；后者是把渗渠埋设在河岸边滩地下，以集取部分河床潜流水和来自河岸上第四纪含水层中的地下水。
按埋设位置和深度的不同，又可分为完整式和非完整式两种。完整式渗渠是在薄含水层的条件下，埋设在基岩上；非完整式渗渠是在较厚的含水层条件下，埋设在含水层中。
根据肯尼亚埃瓦索恩吉里北部河流的水文和地质条件此处渗渠采取的是集取地表水为主的非完整式渗渠。
2渗渠布置形式
渗渠平面布置，应根据水文、水文地质、补给来源以及河水水质等条件而定，一般可分为：平行于河流、垂直于河流和平行于垂直于河流组合等三种形式。为了达到很好的取水效果，本文采取的是平行于河流铺设管道的形式。
3渗渠产水量计算
3.1计算依据
《渗渠取水》（中国建筑工业出版社1981）。
3.2基本资料
河道水深0.35m，无砂混凝土管内径800mm，外径1100mm孔隙率为0.4，集水管坡度i=0.001，含水层厚度25m，淤塞系数为0.4，其他参数值见图1。
3.3基本方程
对于集取地表水非完整式的渗渠取水流量采用阿拉薇娜一努诺夫公式：Q=αLKqr计算。
式中：Q—渗渠产水量（m3/s）；
α—淤塞系数；
L—渗渠长度（m）；
K—渗透系数；
qr—河流方面的相应引来流量（m3/m/s）。
其中：（cm/s）
式中：ρ—孔隙率；
t—为系数，同温度有关，t=0.975~1.082，此处取1；
d17—为占全部重量17%的颗粒直径，此处为0.46 mm；
qr=（Hy-H0）/A（m3/m/s）。
式中：Hy—渗渠顶以上水头高度（m）；
H0—吸水井内水位对渗渠出口所施水压（m），当渗渠内为
大气压时H0=0；
A—系数
式中：h—渗渠底到河道底部的高程（m）；
d—渠道的直径（m）；
T—含水层的厚度（m）。
4集水管设计
4.1集水管的水力计算
根据计算出来的渗渠产水量按照下表对我们所取管子的参数进行校对（见表1），进而最终确定管子参数。
表1渗渠水力计算因素表
管径 （mm） 坡度 （‰） 流速
（ m/s） 充满度
（水深/管径） 流量
（m3/h）
200 4.0 0.62 0.5 36
0.71 0.8 68
300 2.5 0.69 0.6 108
0.73 0.8 158
400 1.5 0.65 0.6 180
0.69 0.8 266
500 1.2 0.67 0.6 295
0.71 0.8 430
600 1.0 0.69 0.6 439
0.73 0.8 640
700 1.0 0.80 0.7 832
0.82 0.8 970
800 1.0 0.84 0.6 950
0.89 0.8 1380
900 1.0 0.91 0.6 1300
0.97 0.8 1900
1000 1.0 0.91 0.5 1290
1.03 0.8 2500
根据以上表格，流量为1380m3/h（相当于0.38m3/s）时管径为800mm，坡度为1‰，流速为0.89m/s，充满度为0.8跟以前计算渗渠产水量时基本
吻合。
4.2集水管的结构
渗渠结构设计主要包括：集水管管壁的进水孔眼设计和集水管管壁结构设计两部分。集水管一般采用带孔眼的钢筋混凝土管、带缝隙的钢筋混凝土短管和石砌带缝隙的渠道；还有就是无砂钢筋混凝土管，效果良好。本文采用的就是无砂钢筋混凝土管。
无砂混凝土管是用水泥浆胶结砾石和钢筋而成。由于在浇筑时控制一定的灰石比（1:6）和水灰比（0.42），使石子和水泥直接粘结，成形后，管壁中石子和石子间未被水泥粘结的部分，既形成许多细小空隙，借这些空隙渗水到集水管内。为了防止空隙被堵塞，施工时，在管外围填一层粗砂。在条件可能时，管内可装反冲洗设备，以备定期反冲。优点是孔隙率较高，一般可达20%左右，制作比较简单。
5人工反滤层设计
为了防止含水层中细小颗粒的泥沙进入集水管中，造成管内淤积，必须在集水管和含水层中间铺设人工反滤层。人工反滤层设计的好坏，也是渗渠效果好坏的重要条件之一。因而滤层厚度和滤料颗粒级配是否合理，直接影响渗渠产水量、出水水质和使用年限。
人工反滤层设计要根据渗渠取水形式不同而异。即分为集取地下水为主和集取地表水为主渗渠的人工反滤层两种。
集取地表水为主的渗渠，主要是河水通过人工反滤层垂直渗透到集水管中，正像慢滤池那样，滤速不能过大，以免滤料堵塞，造成出水量减少或需经常翻修滤料问题。反滤层总厚度要厚些为好，尤其是较浑浊的河流。这主要因为河水浊度常年变化较大，如果反滤层厚度太薄，粒径略大，会影响渗渠的出水水质。因此，这种渗渠反滤层的级配，因地制宜性较强，没有一定的规律。本文人工反滤层滤料级配，外层以上回填河沙，但必须干净，不要混有杂草泥块，粒径一般0.25mm~1.0mm，厚1.6m。下面三层反滤层分别采用粒径为1mm ~4mm、4mm ~8mm、8mm~32mm，各层厚度为200mm、200mm、150mm（见图1）。
6结束语
根据肯尼亚埃瓦索恩吉里北部河流的水文和地质条件，采取以渗渠的形式取水。本文通过对渗渠的分类和选择、布置形式、产水量计算、集水管结构、人工反滤层的铺设几方面做了介绍。该结构适用于多泥沙河流，具有结构简单、就地取材、需用设备少、维修管理方便，运行费用低等优点。对于中小型水源工程，尤其是地表水源比较困难而地下水的水文地质条件比较适合的取水工程有一定借鉴作用。
参考文献
[1]吴正淮.渗渠取水[M].北京:中国建筑工业出版社.