白楊河引水工程輸水管道設計簡述

韓冬冬，張宇珍

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

白楊河引水工程包括白楊河引水工程水庫樞紐和輸水管線兩部分。輸水管線始于白楊河大橋上游2 km處，距和布克賽爾蒙古自治縣縣城90 km，距托里縣鐵廠溝鎮(zhèn)60 km。輸水管線主要管道113.01 km，其中干管總長104.753 km，支管總長8.257 km。管線建筑物261座、交叉建筑物130座和事故備用蓄水池，輸水管線末端距和什托洛蓋鎮(zhèn)16 km。管道設計流量1.59 m3/s。

白楊河引水工程等別為Ⅲ等，永久性主要建筑物為3級，永久性次要建筑物4級，臨時建筑物5級。

該項目輸水管線穿越地貌主要為白楊河—托洛蓋山間盆地，地勢總體西北高、東南低，地形相對高差3～15 m。其輸水管道區(qū)施工地質條件如下：第一層為碎石土層，厚度0.4～3.8 m，其下為第三系砂巖。該段管線出露的地層有第四系洪積堆積碎石土，厚度0.4～3.8 m，巖性為含細粒土礫，基巖巖性為砂巖，巖石強風化層厚度2～6 m。

2 工程建設必要性

工程建成后，年供水能力6 750萬m3，每年可為當?shù)卦黾?00多億元的工業(yè)產(chǎn)值，可解決電網(wǎng)支撐電源及和豐魯能210萬kW火電廠、和布克賽爾縣工業(yè)園區(qū)、礦產(chǎn)資源開發(fā)和城鎮(zhèn)用水，保證牧民定居飼草料基地建設用水，為當?shù)剞r(nóng)牧民改善生活的同時，美化生態(tài)環(huán)境，可促進人與自然和諧，推動經(jīng)濟社會持續(xù)快速發(fā)展。

3 設計方案

3.1 總體布置

白楊河引水工程輸水管線部分主要由管道（113.01 km）、管線建筑物（261座）、交叉建筑物（130座）和事故備用蓄水池組成。

輸水管線總長113.01 km。在干管樁號104+753處分為2條支線，一條支線至和布克賽爾蒙古自治縣魯能電廠，末端樁號110+010，長5.257 km；另一條支線至和布克賽爾蒙古自治縣工業(yè)園區(qū)，末端樁號3+000，長 3 km。

明挖段長97.392 km，輸水管道橫斷面為梯形，樁號0+000—98+982管道為單管,設計輸水流量為1.59 m3/s，明挖段管道橫斷面為梯形，底寬 2.8 m，砂礫石臨時開挖邊坡 1∶0.5、永久開挖邊坡1∶1.25；基巖臨時開挖邊坡1∶0.5、永久開挖邊坡1∶1。干管隧洞段總長7.4 km，斷面形式為城門洞型，其中樁號2+900—7+609洞長 4.7 km，底寬 3.5 m、高 4.0 m，洞頂圓弧半徑1.75 m。隧洞段管材采用直徑1 620 mm的螺旋焊接鋼管，其余段管材采用直徑1 600 mm的玻璃鋼夾砂管，剛度7 500 N/m2。管道底部回填20 cm厚細土墊層，管道四周回填30 cm厚細土，細土粒徑小于20 mm，設計干密度1.63 g/cm3?；靥詈穸?.2～4 m。

樁號98+982—104+753管道為雙管方案,單管設計輸水流量1.113 m3/s，采用雙溝雙管方案。管道橫斷面為梯形，底寬2.2 m，砂礫石臨時開挖邊坡1∶0.5、永久開挖邊坡1∶1.25。管材采用直徑1.1 m的玻璃鋼夾砂管，其中支管一總長5.257 km（樁號104+753—110+010），單管設計輸水流量 0.336 m3/s，采用雙溝雙管方案。管道橫斷面為梯形，底寬1.7 m，砂礫石臨時開挖邊坡1∶0.5、永久開挖邊坡1∶1.25。管材采用直徑0.6 m玻璃鋼夾砂管。支管二總長3 km，單管設計輸水流量0.78 m3/s，采用雙溝雙管方案。管道橫斷面為梯形，底寬2.0 m，砂礫石臨時開挖邊坡 1∶0.5、永久開挖邊坡 1∶1.25。管材采用直徑0.9 m的玻璃鋼夾砂管，剛度7 500 N/m2。

3.2 管線溝槽開挖

管線測量放線后采用倒梯形斷面開挖，坡比1∶0.5。土方開挖采用2 m3挖掘機開挖，就近堆放，用于土方回填；石方開挖采用挖掘機破碎錘，梯次開挖，先用破碎錘破碎一層，再用挖掘機清理，重復此過程直至達到設計底高程為止。

3.3 管道回填

管底達到開挖高程后采用挖掘機整平，之后用振動碾振實，在管底鋪設20 cm細土墊層，夯實，管道周圍回填30 cm厚細土，粒徑小于20 mm，分層夯實回填，設計干密度1.63 g/cm3。細土回填頂線以下部分要求夯實，以上部分回填砂礫石和破碎石渣不可夯實。

4 主要建筑物設計

伴管路：永久伴管路路面為砂礫石墊層，路寬6 m，路中線距管線中線18 m，便于吊車安裝管道，同時用于管道運輸、巡視、檢修等。

排氣閥：由于玻璃鋼輸水管線過長，在正常情況下管道中水流可作為恒定流，水中氣體逐漸析出，形成氣泡，氣泡上升到管壁并按水流速向前運動，由于上坡段浮力作用，氣泡流速大于水流速度，在最高點排出。因此，在地形起伏地段要求輸水管最高點設排氣閥，用作管道充水時排氣，排水時向管道內補氣，正常運行時排出管道內的微量氣體。

泄水閥：由于輸水管線過長，在地形起伏段最低點設置泄水閥，以排出水管沉淀物及檢修時放空管內的存水。

檢修閥：根據(jù)需要設置檢修閥，用于管道的檢查、修補等。

過洪蓋板：待管道回填完，在地形低洼洪溝處根據(jù)過洪流量大小設置混凝土過洪蓋板，上下游設齒墻，保護管道，防止被洪水沖毀。

管線回填完畢后，沿管線布置警示樁，管線上部禁止建筑施工，防止對管道造成破壞，地面重新種植耐旱植被，防止水土流失對環(huán)境造成的破壞。

5 結語

白楊河引水工程建成后，可帶動相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為提高人民的生活水平創(chuàng)造了條件。同時可大大加快當?shù)毓I(yè)的發(fā)展，增加當?shù)剞r(nóng)牧業(yè)收入，從而促進當?shù)亟?jīng)濟的飛速發(fā)展，是一項利國利民的工程。