1 工程概况

大伙房水库输水二期工程对地区经济、社会可持续发展和辽宁老工业基地振兴具有十分重大的意义。大伙房水库输水二期工程分两步实施，一步工程设计水平年为2015年，输水量327万t/d，其中抚顺26万t/d、沈阳175万t/d、辽阳37万t/d、鞍山38万t/d、营口34万t/d、盘锦17万t/d；二步工程设计水平年为2030年，输水量504万t/d，其中抚顺45万t/d、沈阳227万t/d、辽阳62万t/d、鞍山58万t/d,营口58万t/d、盘锦57万t/d；供水保证率为95%。针对取水口及隧洞输水能力按总工程规模设计，引水规模为577万m3/d(流量为66.78m3/s)。

2 取水首部工程

取水首部工程位于大伙房水库库区左岸，距坝址约700m，为岸塔式结构，是工程供水控制的关键部位，兼具水利工程和城市供水工程双重特点。工程全长131.14m，分引水明渠段、取水闸门段、进口格栅段、整流收缩段和快速启闭事故闸门段5部分。考虑水库水位变化，为确保取水水质，分3层取水。取水头部单位工程编号DSS2G-1，位于沈阳市大伙房水库水源工程取水口上游，靠近二副坝。工程场址具备良好的地形条件，岩体裸露，临水面较陡，平面略成半岛形，中部有凸脊伸向水库，宽度约100m，两侧凹缩。岩石为弱风化花岗质片麻岩，岩体较破碎一较完整，节理面平直光滑或起伏粗糙，微张或闭合，透水率为4.1Lu，属弱透水，是优良场址。取水头部分为工作闸门段、旋转滤网段、收缩段和快速闸门段，其中快速闸门段布置加氯、加药设备。工程主要特征坐标如下表所列。

3 取水首部工程规划设计

3.1 工程地质条件

取水头部位于大伙房水库库区左岸一突出的山梁。山梁面向水库水面一侧坡角约450，两侧较陡，自然坡角约70。一800。岩石断层延伸长宽规模均不大，且均位于取水建筑物外侧，对基槽开挖的影响不大，但对预留岩坎的稳定性、透水性的影响较大。取水头部位于大伙房水库库区左岸二副坝附近，根据勘察资料显示，地下水补给库区，从远库岸一近库岸，地下水位高程145.72一124.6m。大伙房水库校核水位139.3m，设计水位136.6m，正常高水位131.5m，防洪限制水位126.4m，死水位108m。水库水位一年内有335d在120一126m。取水头部施工期水位按正常高水位131.5m考虑。

3.2 取水头部水工结构

大伙房水库水质为二类水体，受工业和生活污染较轻，是比较优良的生活饮用水水源。因建水库时没有清理植被，因此每逢春、秋两季，藻类含量很高。根据沈阳市大伙房水库水源工程取水口运用经验，通过采取分层取水，可以明显减少藻类和漂浮物对水质的影响，在汛期通过调整取水窗口可避开浊度较高水层，保证水质的清洁度，因此取水口设置分层取水十分必要。在分层布置上，各层窗口的运用既要保证在工程二步输水规模时水库运用情况合适(水库年高水位运行天数较多)，又要考虑一步输水规模时水库运用情况合理(水库年高水位运行天数较少)。根据该工程规模、各频率洪水水位分布及水库调度运用方式，借鉴沈阳市取水口的成功经验，确定该工程取水窗口分3层。

3.3 水工建筑物布置

a.取水口前端为引水明渠，梯形复式断面，分级开挖。取水头部由工作闸门段、旋转滤网段、收缩段、快速闸门段组成，其中工作闸门段前端布置检修闸门和拦污栅，旋转滤网段出口设置检修闸门。

b.取水头部分为3孔取水，单孔宽6m，通过进出口设置的检修闸门可进行孔内设备检修。取水口底板顶高程98m，底板厚3m，基础底高程95m03孔取水口末端紧接弧形收缩段，收缩段长15.88m。取水头部末端布置快速工作闸门井，在事故时起到迅速闭闸作用。取水建筑物总长64.2m。

c.工作闸门段的进口检修闸门、拦污栅和分层取水闸门共用一台2x1000kN双向门式启闭机配合各自的自动抓梁启闭，门机轨道中心距18.SmL。门机上游侧下部悬挂1套自动清污设备，顺水流方向移动，用以清除拦污栅上的污物。

d.旋转滤网段设置3套XWC-4000型自动旋转滤网，每套滤网后面设置1孔事故检修闸门门槽。3孔事故检修闸门门槽配备1扇2.9mx34.2mx33.5m事故检修闸门，利用1台2x100kN台车式启闭机配自动抓梁启闭。

3.4 拦污栅及清污设备安装

大伙房水库输水工程的拦污栅设置在输水工程的进口处。孔口尺寸为6mx29m，为平面滑动拦污栅，焊接钢结构，设计水头差4m，双吊点，静水启闭，拦污栅数量为3扇(每扇分为5节)，孔口数量为3孔。自动清污设备悬挂于双向门机梁下，每次清污宽SSOOmm,工作负荷1200k梦，清污深度43m。安装时采用SOt汽车吊吊装清污机导轨，并辅助于人工对正，采用人工扳手对连接螺栓进行预拧紧；导轨固定后采用气动扳手对连接螺栓进行拧紧，并涂刷黄油。采用汽车吊将清污机吊装至导轨上，安装限位器。确保清污设备安装后运行正常，无机械损伤现象发生。

3.5 取水头部金属结构变更

取水头部增加旋转滤网，相应带来头部平面尺寸增大、金属结构及机电设备的增加。

a.格网型式确定。取水头部最大设计流量577万t/d。平板格网的过网流速0.3一0.5m/s，经计算需要6mX6m的平板格网巧个，工程难以布置。旋转格网的过网流速0.7一1m/s，经计算需要旋转格网3套，滤网宽4m，采用网外双面进水的型式，最低水位取水尺寸4mxlOm(高)，过网流速0.75m/s。旋转格网的网眼尺寸SmmXSmm一lOmmXlOmm。因此工程采用旋转滤网的型式。

b.旋转滤网布置。旋转滤网宽4m，其水深达40m，钢丝网采用不锈钢。共需3套旋转滤网，进水型式采用双面网外进水内出水，每孔旋转滤网长45x2m，水下滤网转弯半径1610mmo

C.拦污栅布置。进水拦污栅3孔，拦污栅宽8m,共设3组。按着进水水流方向，取水最前端为检修闸门，顺次为拦污栅、分层工作闸门、旋转滤网、检修门、整流区、洞前检修门。3孔布置可保证滤网、拦污栅检修不停止供水，并满足供水70%。最后头部布置3孔拦污栅，每个拦污栅宽8m，拦污栅最大流速0.Slm/s,头部总长64.2m，宽34m。

d.旋转滤网反冲洗水量确定。旋转滤网的反冲洗按着连续冲洗考虑，因此反冲洗总水量为3套旋转格网同时冲洗水量。由厂家提供的数据可知，每套旋转格网的冲洗水量为53m3/h，冲洗水压力要求0.2MPa，考虑该工程水质漂浮物季节性比较强，一年当中大部分时间水质比较清澈，可不冲洗格网，因此该工程布置3台水泵，分别对应一套旋转滤网，通过管路连通实现互为备用，同时可满足悬浮物最大量时的连续冲洗。水泵选用深井潜水泵，布置在头部整流室，旋转滤网的驱动部分布置在上层地面，高程140.5m，反冲洗系统布置的高程142.5m，水库的最低水位108m,所以水泵的净扬程从，=142.5一108=34.5m，冲洗水嘴压力要求0.2MPa，水泵扬水管的水头损失考虑2m,富裕水头2m，则水泵全扬程H=34.5+20+2+2=58.5m，单泵流量。=53m3/h，选择型号为200QJ(R50-60/4潜水泵3台，单泵额定流量口=SOm3/h，扬程H=60m，转速n=2900r/min，配套电机型号YQS(U200-15，单机容量N=15kWo

e.旋转滤网驱动装置。旋转滤网驱动装置容量为每套7.SkW，电压等级380V。取水头部金属结构变更后的布置取水口增加旋转滤网以提高系统安全，滤网宽4m，根据旋转滤网过流计算，选用3扇旋转滤网。取水口由取水闸门段、旋转滤网段、收缩段、快速闸门段组成，总长64.2m。取水闸门段长22.8m，宽34mo设有检修门槽、拦污栅、3层取水工作门。拦污栅为3孔6m宽，拦污栅过栅流速0.8m/s，栅条间距100mmo3层取水窗口底高程分别为98m,108m,117m，每层设置3孔6mX6m工作门，其纵向错开布置。取水口闸边墩3.5m，中墩4.5m。边墩外侧设有检修闸门库。在中墩下游侧130m高程设置检修闸门井。旋转滤网段长14.9m，宽34m，底板顶高程98m，底板厚3m，基础底高程95m，边墙最小厚度2.5m，中墩最小厚度2.5m,墩顶高程140.5m，上部设置滤网检修室。设有双侧进水的自动旋转滤网，滤网宽4m，每套滤网后面设置1孔宽2.9m事故检修闸门门槽。3孔事故检修闸门门槽配备1扇事故检修闸门。拦污栅及其前后的事故检修闸门共用1台门式启闭机启闭，同时门机下部悬挂拦污栅自动清污设备。收缩段长15.88m，由24m收缩至6m，收缩角度450。靠近隧洞检修快速闸门端设有集水井，井长4m，底高程95m。集水井后设隧洞进口事故闸门，快速闸门段长10.62m，闸门底坎高程96.5m，闸门孔口尺寸6mX6m。上部设置快速闸门启闭机室。

3.6 旋转滤网运行

为避免漂浮物进人隧洞和管道，对系统调流调压设施形成危害，在取水头部工作门后设置3套旋转滤网，滤网宽4m，水深达40m，采用网外双面进水的型式，最低水位取水尺寸为4mxlOm(高)，过网流速0.75m/s。旋转格网的网眼尺寸10mmX10mm。每孔旋转滤网长45x2m，水下滤网转弯半径1610mm。当网前后水位差达到200mm(或者其他设定值)时，旋转滤网将自动启动，运行30min；当水位差回落到200mm以下时，旋转滤网将停止运行。当水质较为洁净时，旋转滤网一般设定4一8h启动1次，运行30min事先调好)。

4 结论

大伙房水库水质受季节影响较大，汛期漂浮物、悬浮物较多，水体藻类较多，对长距离引水输水系统安全及水质影响较大，如何在不影响水库正常运行条件下，通过工程措施取得较优水体并确保系统安全，是一个难题。该工程运用“水下爆破，明开前庭，多层取水”方案，设置国内最大规格旋转滤网使水质进一步得到保证，提高了系统安全性。取水工程采取分层取水方式，在不同水位条件下，通过开启分层窗口，可以避开漂浮物并减少水体藻类以取得较好水质，满足城市生活用水需求。