長(zhǎng)距離輸水工程施工供水方案的確定

(新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司, 新疆 烏魯木齊 830000)

我國(guó)是一個(gè)水資源較為短缺的國(guó)家，人均占有水資源量?jī)H相當(dāng)于世界人均的1/4，而且呈現(xiàn)南多北少、東多西少的態(tài)勢(shì)。水資源短缺已經(jīng)成為中國(guó)尤其是西北地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)重制約因素，特別是1999年以來(lái)的連續(xù)干旱，造成北方地區(qū)大面積缺水，城市缺水問題尤為突出。新中國(guó)成立以來(lái)，特別是改革開放以來(lái)，為解決水資源分配不均及城市供水問題，我國(guó)先后興建了廣東東深引水工程、天津引灤工程、山東引黃濟(jì)青工程、甘肅引大入秦工程和新疆引額洛克工程等，這些工程的建設(shè)，都成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市和人民生活的命脈。長(zhǎng)距離調(diào)水輸水工程往往由于施工線長(zhǎng)，控制站點(diǎn)多，分布面廣，地形地質(zhì)條件復(fù)雜[1-4]。對(duì)于新疆沙漠干旱地區(qū)的引水工程的施工則更為困難，本文針對(duì)新疆某長(zhǎng)距離輸水工程施工供水方案的選擇問題進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，所得結(jié)論可供類似工程借鑒。

1 工程概況

某長(zhǎng)距離調(diào)水工程引水渠線全長(zhǎng)379.714 km，設(shè)計(jì)引水流量30.5 m3/s，施工期為5年,沿渠線主要建筑物有:①頂山分水樞紐，②頂山隧洞工程，③小洼槽倒虹吸工程，④ 頂山至3個(gè)泉明渠工程，⑤3個(gè)泉倒虹吸工程，⑥沙漠明渠工程，⑦ 尾部平原明渠工程。

工程建設(shè)區(qū)多為荒漠、戈壁、人煙希少、干旱少雨、交通不便，沿線施工缺乏水源，可供工程利用的水源點(diǎn)分布在工程的首部和尾部，工程施工用水已成為工程成敗的制約性因素。而從工程建設(shè)工期安排來(lái)看，年內(nèi)可利用的施工期為7個(gè)月。因此，施工用水成為工程建設(shè)主要技術(shù)問題之一。經(jīng)分析計(jì)算本工程各建筑物施工用水量統(tǒng)計(jì)見表1。

由表1可見，該工程不僅規(guī)模巨大，項(xiàng)目繁多，而且工程施工供水強(qiáng)度很大，為保證工程按期完工，對(duì)工程施工供水方案進(jìn)行優(yōu)化分析有著十分重要的意義。

2 供水方案

根據(jù)本工程的施工條件，施工供水可選擇的方案有3種，即就近打井取水方案、汽車?yán)\(yùn)供水方案和管道供水與汽車?yán)M合方案。

表1 各建筑物施工用水量統(tǒng)計(jì)表

2.1 打井供水方案

根據(jù)地質(zhì)勘察資料分析，渠道沿線地下水埋藏較深，水質(zhì)礦化度較高，且根據(jù)石油部在該地區(qū)作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，沙漠明渠段打井成井工藝復(fù)雜，成本及運(yùn)行費(fèi)用較高，供水保證率較低，因此，沙漠段明渠供水采用打井有較大的難度。

2.2 汽車?yán)\(yùn)供水方案

汽車?yán)\(yùn)供水方案水源點(diǎn)有：烏倫古河、頂山182團(tuán)一連水庫(kù)，總干渠、彩南油田、小泉農(nóng)牧團(tuán)場(chǎng)、平原明渠附近居民區(qū)。汽車?yán)礁魇┕c(diǎn)的運(yùn)距計(jì)算(見表2)。

表2 汽車?yán)礁魇┕c(diǎn)的運(yùn)距計(jì)算表

汽車?yán)\(yùn)供水方案交通運(yùn)輸?shù)缆房衫脠?chǎng)內(nèi)已建的伴行施工道路、阜彩公路、石彩公路、鄉(xiāng)村便道等道路，不會(huì)增加較多工程投資，易于實(shí)施。

2.3 管道與汽車運(yùn)輸組合供水方案

本方案考慮在頂山附近、小泉農(nóng)場(chǎng)附近分別建揚(yáng)水泵站，用管道向渠中部供水，由頂山方向輸水到3個(gè)泉倒虹吸施工現(xiàn)場(chǎng)，由小泉農(nóng)場(chǎng)方向輸水到平原明渠，再由3個(gè)泉用汽車?yán)?yīng)沙漠明渠，具體設(shè)計(jì)方案如下。

(1) 在頂山管理處設(shè)揚(yáng)水泵站，水源點(diǎn)為頂山農(nóng)十師182團(tuán)一連水庫(kù)，沿渠線方向鋪設(shè)供水管道全長(zhǎng)144 km，由高位水池引水自流輸送至渠道126+000 m樁號(hào)處，供水設(shè)計(jì)流量384 m3/h，日最大供水能力9 200 m3/d，再建二級(jí)揚(yáng)水泵站揚(yáng)水15 km供到3個(gè)泉管理處。經(jīng)供水量分析計(jì)算輸水管徑取DN350～DN400。

(2) 在小泉村附近選擇合適位置建設(shè)水源地，按供水量計(jì)算需打井3眼，井深約120～140 m，供水設(shè)計(jì)流量384 m3/h，日最大供水能力9 200 m3/d，鋪設(shè)供水管道全長(zhǎng)41 km。水源地距平原明渠13+000 m樁號(hào)處約17 km。在水源點(diǎn)修建高位水池，鋪設(shè)供水管道，沿阜北農(nóng)場(chǎng)、阜彩路靠自流方式輸送至沙漠管理處，并且向平原渠沿線供水至0+000 m處，輸水管徑為DN400。

(3) 沙漠明渠供水由于鋪設(shè)管道較困難，經(jīng)分析比較確定采用利用3個(gè)泉蓄水池水源點(diǎn)，汽車?yán)?yīng)沙漠明渠段的施工用水。管道供水和汽車運(yùn)水供水量統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 管道供水和汽車運(yùn)輸供水統(tǒng)計(jì)表

本方案管道輸水供水量約為266.8萬(wàn)t，其余約446.5萬(wàn)t先用管道輸送到3個(gè)泉，然后從3個(gè)泉用汽車?yán)\(yùn)向沙漠明渠方向供應(yīng)，汽車運(yùn)輸量為17 860萬(wàn)t.km，該方案的最大優(yōu)點(diǎn)是充分利用了地形地理?xiàng)l件，既方便施工又經(jīng)濟(jì)可行。

3 供水方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

在以上3個(gè)方案中，從氣象、地理、水文地質(zhì)條件及成井工藝等方面看，打井方案在客觀上存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，可行性差，而汽車?yán)\(yùn)供水方案和管道與汽車?yán)M合方案較為可行[5-8]，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如下：

汽車?yán)\(yùn)供水方案從水源地取水，供應(yīng)水量713.8萬(wàn)m3，總運(yùn)輸量52 512萬(wàn)t·km，按每0.35元/t·km運(yùn)費(fèi)計(jì)算，拉水運(yùn)輸費(fèi)用為18 379.2萬(wàn)元，道路維修費(fèi)用600萬(wàn)元，總費(fèi)用18 979.2萬(wàn)元。根據(jù)供水強(qiáng)度分析，要滿足日供水量8 151.9 m3/d的要求，按平均運(yùn)距80 km計(jì)算，需要拉水運(yùn)輸設(shè)備280輛15 t拉水汽車。

管道輸水與汽車運(yùn)輸組合供水方案，由管道將水從水源地輸送到3個(gè)泉管理處和沙漠明渠管理處，然后由汽車轉(zhuǎn)運(yùn)部分水到沙漠明渠段。經(jīng)分析計(jì)算，從渠首到3個(gè)泉管理處管道鋪設(shè)長(zhǎng)度為160 km，從小泉到沙漠管理處管道鋪設(shè)長(zhǎng)度41 km。揚(yáng)水設(shè)備需要3臺(tái)230 m3/h離心泵、1臺(tái)183 m3/h離心泵、3臺(tái)150 m3/h潛水泵。管道輸水量為713.8萬(wàn)m3，其中管道直接供水266.7 775萬(wàn)m3，汽車轉(zhuǎn)運(yùn)446.5 195萬(wàn)m3，汽車運(yùn)輸量為17 860萬(wàn) t·km。根據(jù)供水強(qiáng)度分析，要滿足日供水量5 103 m3/d的要求，按平均運(yùn)距40 km計(jì)算，需要拉水運(yùn)輸設(shè)備85輛15 t拉水汽車。經(jīng)計(jì)算管道輸水系統(tǒng)設(shè)備及土建安裝費(fèi)用為6 100萬(wàn)元，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用1 000萬(wàn)元，汽車?yán)M(fèi)用6 251萬(wàn)元，道路維修費(fèi)用200萬(wàn)元，總費(fèi)用13 551萬(wàn)元。

從上述比較可見，在投資總額上兩方案相差5 428.2萬(wàn)元，管道輸水與汽車運(yùn)輸組合供水方案經(jīng)濟(jì)性較好。另外，從運(yùn)行條件看，管道輸水方案保證率較高，水量損失較小，水質(zhì)受污染的可能性也較小，相對(duì)汽車?yán)\(yùn)供水方案供水質(zhì)量有很大改善，而且能大大緩解汽車?yán)氖┕そ煌ㄟ\(yùn)輸量，可為工程施工提供一個(gè)良好的條件。綜合多種因素分析比較最后確定本工程施工供水方案采用管道與汽車運(yùn)輸組合供水方案。

4 結(jié) 語(yǔ)

某長(zhǎng)距離調(diào)水工程位于干旱、沙漠地區(qū)，其施工供水條件相對(duì)較差。本文對(duì)其可能采用的3個(gè)施工供水方案進(jìn)行了分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。從氣象、地理、水文地質(zhì)條件及成井工藝等方面看，打井方案在客觀上存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，可行性差，而汽車?yán)\(yùn)供水方案和管道與汽車?yán)M合方案較為可行；從投資費(fèi)用來(lái)看，管道輸水與汽車運(yùn)輸組合供水方案比汽車?yán)\(yùn)供水方案少投資5428.2萬(wàn)元；在運(yùn)行條件上，管道與汽車?yán)\(yùn)供水組合方案保證率較高，水量損失較小，水質(zhì)受污染的可能性也較小，相對(duì)汽車?yán)\(yùn)供水方案供水質(zhì)量有很大改善，并且大大緩解了汽車?yán)氖┕そ煌ㄟ\(yùn)輸量，能為工程施工提供了一個(gè)良好的條件。因此選擇管道與汽車?yán)M合方案作為該工程的施工供水方案是合理可行的，同時(shí)也具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

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