随着东莞市梨川大桥的建设及一级水源保护地的重新划分, 该市第二、四水厂现有取水口已经不在集中式饮用水源一级保护区范围内, 不符合《广东省饮用水水源保护区污染防治管理规定》第八条“在饮用水地表水源取水口附近划定一定的水域和陆域作为饮用水地表水一级保护区”的有关规定, 第二水厂及第四水厂现状取水口原水安全性降低, 面临迁改的需求。

　　 且近年, 广东遭遇连年干旱, 东江流域径流量逐年减少, 上游三大水库蓄水量逐渐下降, 在枯水季上游来水减少时, 海水在潮汐作用下向内河回溯, 形成咸潮, 咸水线迅速向上游蔓延, 对以东江南支流为水源的市政水厂生产造成不利影响。因此, 为保障供水安全, 需迁移取水口。

　　 工程建设规模为75万m³/d, 水厂自用水系数为5%, 设计取水水量为78.75万m³/d。

　　 工程主要内容主要包括:取水头部1座、集水井1座、输水管道10.2 km、提升泵房1座等。

　　 取水构筑物位置的选择, 应符合城市总体规划的要求, 在保证水质的前提下, 尽可能接近用水地点, 以节省投资和经常运行费用, 在取水位置的具体选择时, 还应考虑以下因素。

　　 单项污染指数的计算方法见式 (1) :

　　 ${\rm P}i=Ci/Si(1)$

　　 式中 Ci——污染物实测浓度;

　　 Si ——相应类别的标准值, 本次评价对应标准值为Ⅲ类。

　　 综合污染指数的计算方法见式 (2) :

　　 ${\rm P}=1/n\times \Sigma {\rm P}i(2)$

　　 式中 n——参与评价项目的个数;

　　 根据水质综合污染指数法, 对2015～2017年东江水质进行分析评价, 结果见表1。

　　 根据表1, 第六水厂取水口优于第二水厂和万江水厂取水口, 第三水厂取水口污染最为严重。

　　 咸潮上溯主要影响原水中氯化物和溴化物的浓度, 常规饮用水处理工艺不能完全去除水中的氯化物、溴化物, 溴化物与氯反应还会生成Br-THMs等消毒副产物, 在臭氧活性炭深度处理工艺中, 臭氧与溴化物反应会导致致癌性的溴酸盐超标。

　　 根据东莞市咸潮影响供水水质监测报告 (见图1和图2) 显示, 在2004年1月1～14日在咸潮的冲击下, 第二水厂、第三水厂、万江水厂、第四水厂原水中氯化物含量超过《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006) 中对原水氯化物指标的最高限值250 mg/L的天数分别为5 d、6 d、4 d、5 d。

　　 2005年1月15～31日, 第二水厂、第三水厂、万江水厂和第四水厂出现原水中氯化物含量超过250 mg/L的天数分别为14 d、11 d、6 d、5 d;第六水厂原水中氯化物含量不超过250 mg/L。

　　 根据2011～2015年各水厂的原水水质监测数据, 二厂、三厂、四厂、六厂、万江的氯化物浓度平均为8.78 mg/L、8.41 mg/L、8.47 mg/L、8.98 mg/L、8.89 mg/L, 均远小于《集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准》^[1]中对氯化物的要求标准。

　　 综上分析, 2004年、2005年枯水期咸潮威胁不容小觑。故新取水口位置的选择一定要考虑到咸潮上溯的影响。

　　 东江沿线主要的排涝口有南畲朗排站、峡口水闸、樟村水闸、石马河橡胶坝和挂影洲围排站。

　　 表2为不同取样点汛期与非汛期水质综合污染指数数据对比, 表2中, 第三水厂和第二水厂水质受汛期排涝影响较大, 而第六水厂、第四水厂和万江水厂受汛期排涝影响较小。

　　 排涝过程造成的河流氨氮超过Ⅲ类及出厂水氨氮含量超标的时间通常大于8 h。虽然排涝发生的频率较低, 但其对供水水质会产生较长时间的不利影响, 故需加强对排涝过程的监测, 采取有效措施保证供水水质安全, 新建取水口应尽量避开现有排涝口。

　　 根据《东莞市河流型饮用水源地保护区区划图》 (见图3) , 取水口位置应在一级水源保护区内, 应尽可能接近用水地点, 故取水口位置初定在万江自来水厂取水口上游1.5 km至下游600 m之间 (水域一) 、东城水厂取水口上游1.5 km至市第三水厂取水口下游800 m之间 (水域二) 、市第六水厂取水口上游1.1 km至下游1.5 km之间 (水域三) 。

　　 水域一 (见图3) 不适宜作为取水口迁移位置, 原因如下:

　　 (1) 万江取水口同侧, 河道呈大幅度内凹, 属于主流冲刷区域, 此类河道取水条件不适宜设置取水口。此外输水管道的敷设拆迁将会涉及到住宅区域。

　　 (2) 北岸为江滨公园即每年龙舟赛举办地, 不可建取水口。

　　 (3) 水域一位于第四水厂现状取水口下游, 原水水质及突发性污染的威胁均大于原第四水厂取水口。

　　 (4) 此区域暗礁较多, 详见图4。

　　 根据水下地形图, 水域二符合取水口设置的区域共有3处, 分别为可选区域1、可选区域2和可选区域3 (见图5) 。

　　 根据水下地形图, 水域三符合取水口设置的区域共有1处, 为可选区域4 (见图6) 。

　　 取水河段上人工和天然障碍物会不同程度地改变原有河道的水流状态, 引起河流变化。

　　 取水口可选区域上游均有桥梁, 桥梁会造成冲刷区、下游形成的沉积区, 故桥梁附近取水口应避开这些区域, 目前尚无详细资料, 取水口位置与桥梁距离可取1 km以外, 取水口可选区域1、2、3、4距离上游桥梁均超过1 km。

　　 取水口位置的选择应选在水闸、排站上游100 m以上或下游1 000 m以外的地方, 并应建立卫生防护地带。取水口可选区域1、2距离横滘水闸太近, 因此不宜设置取水口, 详见图7。

　　 影响取水构筑物形式选择的主要因素有:河流的水位变幅、河岸及岸坡的地形条件、河流含沙量、航运要求等。

　　 (1) 水位变幅很大的可考虑采用湿井泵房、淹没式泵房以及薄壁瓶颈式泵房等, 以减少泵房造价;水位变幅不大, 可采用一般的岸边式或河床式取水构筑物。

　　 (2) 河流的最低水位不能满足取水深度时, 可采用底栏栅取水或筑低坝取水;对水位变幅大, 建造固定式取水构筑物有困难时, 可采用移动式取水构筑物。

　　 河床岸坡陡, 且主流近岸时, 宜采用岸边式取水构筑物;河岸岸坡平缓, 且主流离岸时, 宜采用河床式取水构筑物;河床岸坡平缓, 岸边无足够水深, 或在游荡性河段取水时, 可考虑桥墩合建式取水构筑物, 必要时尚需设潜丁坝。

　　 对于洪水期含砂量较高, 且在垂直位置上的含砂量分布有明显差异时, 应考虑采用分层取水的取水构筑物。当河水含砂量高, 且主要由粗颗粒泥砂组成时, 如河流取水点有足够的水深, 可考虑采用斜板 (管) 式取水头部。

　　 取水构筑物的形式应满足通航河道的航运要求, 在船只通航频繁的河道, 一般不宜采用桥墩式取水构筑物, 在淹没式取水口附近, 应设置明显的警示牌以及保护措施, 以防船只碰撞。

　　 本工程方案结合工程特点并参考东莞市现有净水厂取水构筑物的形式以及东江水务的使用习惯, 选用河床式取水构筑物。取水头部形式为喇叭管垂直向上式取水头部, 取水头部外形推荐采用菱形。

　　 取水口选在“水南码头”附近。经现场踏勘及资料分析, 原水输送至第四水厂基本路由有两条。

　　 路由一:新建取水口—银河南路—崇焕路—北王路—裕田路—富田路—新建提升泵房, 全线长度约11 600 m。

　　 路由二:新建取水口—银河南路—政文路—科技东路—科技中路—科技西路—富园路—兴园路—富田路—新建提升泵房, 全线长度约10 156 m。路由示意见图8。

　　 路由一崇焕路地下现有地下管线较为复杂, 并规划有地铁。路由二政文路-科技路现有的1条DN1 000/DN800给水管道。

　　 从距离上来说, 路由一比路由二长度略长;从施工难度上来说, 路由一实施难度大。经综合比较, 推荐输水管道路由为路由二。

　　 提升泵房可设置在输水管道起端或者输水管道末端, 其优缺点比较如下。

　　 缺点是:①取水口距离第四水厂较远, 泵房运行管理及维护不方便;②涉及拆迁问题;③需另申请电源;④水泵运行噪音会对周围居民产生影响;⑤输水管道基本位于现状道路下, 采取直埋开挖会严重影响交通, 给居民的生活带来不便;⑥道路恢复及交通导改费用高;⑦输水管道压力大, 相较于重力输水管道漏损率较高;⑧现状地下管道的保护费用较高。

　　 ①提升泵房设置在第四水厂内部, 方便运行管理及维护;②拆迁量较少, 工程进度可控;③不需要另外申请电源;④输水管道埋深较深, 可采取盾构和顶管施工, 除工作井范围内需要进行局部交通导改外, 其他路段不受影响;⑤道路恢复及交通导改费用较低;⑥采用重力输水, 可减少输水压力, 降低管道漏损;⑦现状地下管道保护费用较低。缺点是管道覆土增加, 不利于管道的施工及维护。

　　 综上, 为减少输水管道工作压力, 降低水资源的渗漏损失, 本工程原水经取水头部取水后重力直流到第四水厂内, 经泵房提升至水处理构筑物前端, 水泵出水管与配水井进水管顺接。

　　 通过对东江水质、水环境保护区的划分、河床及地形、上下游构筑物和水闸、排站等因素的分析, 选定新建取水口的位置, 位于“水南码头”附近。并对影响取水构筑物形式的因素进行研究, 结合东莞市现状和使用习惯, 选用菱形取水头部的河床式取水构筑物。

　　 根据新建取水口和净水厂的位置关系选定经济、合理的输水管线路由, 并依据水位关系确定提升泵房的位置和系统的布置形式。