天鎮(zhèn)縣城供水改擴(kuò)建工程簡析

孫春桃

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

天鎮(zhèn)縣位于山西省東北部，全縣轄5鎮(zhèn)6鄉(xiāng)，總?cè)丝?1.6萬人，城區(qū)人口6.8萬人。根據(jù)天鎮(zhèn)縣總體規(guī)劃，2020年天鎮(zhèn)縣城人口將達(dá)到10.0萬人。目前，天鎮(zhèn)縣縣城供水僅0.88萬m3/d，遠(yuǎn)不能滿足縣城城鎮(zhèn)人口的需水要求，更不能滿足城市發(fā)展需求，因此擴(kuò)大水廠供水規(guī)模迫在眉睫。

為滿足2020年建設(shè)規(guī)模要求，供水量需達(dá)到2.2萬m3/d，需新建水源地2處，分別為十里鋪水源地、孤峰山水源地。十里鋪水源地設(shè)計(jì)引水量0.84萬m3/d，孤峰山水源地設(shè)計(jì)引水量0.48萬m3/d，可滿足規(guī)劃需求。該工程十里鋪引水管線長度4.63km，孤峰山供水管線長度7.359km。

2 工程布置

2.1 工程等別

本工程引水流量為0.1532m3/s，其中十里鋪水源地引水流量0.0972m3/s，孤峰山水源地引水流量0.0560m3/s。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，本工程等別為Ⅴ等，取水渠首及輸水管道等主要建筑物為5級，其他次要建筑物級別為5級。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，天鎮(zhèn)縣抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g。

2.2 工程總體布置及方案比選

2.2.1 輸水管線選線原則

輸水管道選線應(yīng)遵循以下原則：第一，充分利用地形高差，采用有壓重力流輸水，以節(jié)省能耗，降低工程運(yùn)行成本；第二，管線布置盡量取直，減少轉(zhuǎn)折，以減少水頭損失及控制性工程的規(guī)模，降低工程造價(jià)；第三，管線盡量靠近現(xiàn)有道路敷設(shè)，方便施工和運(yùn)行維護(hù)管理；第四，盡量減少管線穿越公路及河道（溝渠）次數(shù)，盡量避開不良土質(zhì)地帶；第五，管線布置時(shí)盡量避免穿越村莊和大片林地，以保護(hù)環(huán)境，方便群眾生產(chǎn)生活，避免造成水土流失，并減少工程投資。2.2.2 工程總體布置

天鎮(zhèn)縣共有2座自來水廠，分別為南水廠、北水廠。南水廠為規(guī)劃水廠，從孤峰山水源地取水；北水廠為現(xiàn)有水廠，根據(jù)城市需水規(guī)模將對其進(jìn)行擴(kuò)建，擴(kuò)建采用水源為十里鋪水源地。

十里鋪水源地位于天鎮(zhèn)縣城東側(cè)3.5km的水桶寺、十里鋪、二十里鋪、西馬坊一帶，呈東西走向條帶狀分布；東西長約5.67km，南北寬約1.85km，面積約10.5km2。根據(jù)對水源地可供水能力的論證，十里鋪水源地供水量為8400m3/d，布置水源井7眼，包括備用井1眼。為滿足管道重力輸水要求，水井出水管道串聯(lián)后向北匯入調(diào)蓄水池。調(diào)蓄水池地面高程1027.0m。供水管線由調(diào)蓄水池向東穿過高速公路輔路、天走路向北匯入北水廠。水源地部分（調(diào)蓄池以上）管線總長度3.53km，供水管線長度4.63km。根據(jù)檢修、計(jì)量、排水、進(jìn)氣、排氣等要求，工程設(shè)置管閥建筑物16座，其中檢修閥井6座，排氣閥井6座，流量計(jì)井1座，排水閥井3座。

孤峰山水源地位于縣城南部約7.0km，孤峰山水庫下游1.5km處季馮窯附近的三沙河兩岸。水源地東西長約1.304km，南北寬約0.4km，面積約0.53km2。根據(jù)對該地區(qū)的水文地質(zhì)勘察，該水源地可供水量為4800m3/d，水源井5眼，包括備用井1眼。為滿足管道重力輸水的要求，水井出水管道串聯(lián)后向東匯入調(diào)蓄水池，調(diào)蓄水池地面高程1070.44m。供水管線由調(diào)蓄水池向東北沿現(xiàn)有灌溉渠道布置，管線在樁號G3+260.8處轉(zhuǎn)向北，沿天走路方向布置，在樁號G7+359.0處進(jìn)入規(guī)劃南水廠。水源地部分（調(diào)蓄池以上）管線總長度1.63km，供水管線長度7.38km。根據(jù)檢修、計(jì)量、排水、進(jìn)氣、排氣等要求，工程設(shè)置管閥建筑物23座，其中檢修閥井10座，排氣閥井8座，流量計(jì)井1座，排水閥井4座。

2.3 引水方式及輸水管材選擇

2.3.1 引水方式

引水方式主要有管道、明渠、箱涵等。本工程取水經(jīng)管道串聯(lián)后匯入調(diào)蓄池，調(diào)蓄池均設(shè)置在管線周圍地形較高處，滿足自流要求，因此，采用明渠、箱涵及管線均可達(dá)到輸水功能。但箱涵、明渠存在永久占用大量耕地、輸水損失大，水質(zhì)易被污染、施工較為復(fù)雜、施工工期長等特點(diǎn)。與明渠、箱涵相比，管道供水具有承壓性能好、供水保證率高、水量損失少、運(yùn)行管理方便、維護(hù)工作量小及防污染性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此本工程采用管道輸水。

2.3.2 管材確定

從目前國內(nèi)管材生產(chǎn)的成熟程度來看，球墨鑄鐵管、PE管、鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）、玻璃纖維增強(qiáng)塑料加砂管（RPMP）均可滿足工程要求。結(jié)合國內(nèi)管材生產(chǎn)和工程實(shí)際情況，重點(diǎn)對球墨鑄鐵管、PE管、鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和玻璃鋼管進(jìn)行綜合比較，以確定推薦管材。

玻璃鋼管造價(jià)較低，但施工較為復(fù)雜，對回填土要求較高，從已建工程來看運(yùn)行過程中發(fā)生爆管幾率較高；鋼管抗腐蝕性能弱，后期維修工作量大；球墨鑄鐵管安裝較復(fù)雜，運(yùn)行過程中有少量的漏水，因此本工程管材選用PE管。PE管具有以下優(yōu)點(diǎn)：高耐腐蝕性、摩擦系數(shù)??；對水質(zhì)無污染，環(huán)剛強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度高，能承受較高的內(nèi)水壓力；管道重量輕，施工方便；對施工回填要求較低，施工快，后期維修工作量小，過河穿越公路、鐵路等交叉工程處可用鋼管或套管等代替；使用年限為20～30年。

2.3.3 管徑確定

本工程管徑確定主要分為水源地部分和輸水主管線部分。水源地部分管徑主要考慮管道經(jīng)濟(jì)流速、管道輸水損失及對選泵的影響。輸水主管線采用重力流輸水，主要考慮上下游地形落差、沿程測壓管水頭線滿足規(guī)范要求等。十里鋪管道進(jìn)水口與水廠接水口之間的地形落差為16.2m，管道長4629m，管道輸水流量為0.0972m3/s；孤峰山管道進(jìn)水口與水廠接水口之間的地形落差為48.01m，管道長4554m，管道輸水流量為0.0560m3/s。水源地各段管徑見表1。

表1 水源地各段管徑計(jì)算成果表

經(jīng)計(jì)算，十里鋪輸水管線管徑為328mm。孤峰山輸水管線樁號G0+000.0—G1+879.2段地形落差為9.13m，樁號G1+879.2—G4+553.6段地形高差為38.97m，管徑計(jì)算時(shí)，上半段考慮管道內(nèi)最小測壓管水頭不小于規(guī)范要求，下半段使剩余水頭消耗在管道輸水過程中。計(jì)算得各段管徑分別為：G0+000.0—G1+879.2段259mm，G1+879.2—G7+359.0段208mm。

2.3.4 管道規(guī)格確定

本工程采用PE管，直徑100mm，管道設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，確定管道壁厚，從而確定管道規(guī)格（通徑）。管道規(guī)格見表2。

表2 各段管道通徑表

3 結(jié)論

目前，天鎮(zhèn)縣北部新城的建設(shè)工作已相繼開展，縣城規(guī)模不斷擴(kuò)大，加快供水工程建設(shè)步伐，使其與北部新城道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)同步進(jìn)行，將有效發(fā)揮工程建設(shè)的協(xié)同作用，有利于縣城基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的良性發(fā)展。工程的建設(shè)實(shí)施是提高人民生活質(zhì)量、促進(jìn)縣城經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要舉措和必要環(huán)節(jié)。