太中銀鐵路隧道棄水利用及工程布設(shè)

李文強(qiáng)

（汾陽(yáng)市水務(wù)局，山西 汾陽(yáng) 032200）

太中銀鐵路隧道棄水利用及工程布設(shè)

李文強(qiáng)

（汾陽(yáng)市水務(wù)局，山西 汾陽(yáng) 032200）

太中銀鐵路是連接我國(guó)東西部省份的重要通道，太中銀鐵路呂梁山隧道位于呂梁市離石區(qū)吳城鎮(zhèn)與汾陽(yáng)市交界處。通過(guò)對(duì)該隧道棄水流量分析，闡述了棄水灌溉利用的可行性，并對(duì)工程主要建筑物進(jìn)行了設(shè)計(jì)布設(shè)，工程實(shí)施將為沿線(xiàn)核桃林灌溉用水提供水源保障。

鐵路隧道；棄水利用；工程布設(shè)

太中銀鐵路是連接我國(guó)東西部的重要通道，太中銀鐵路呂梁山隧道位于呂梁市離石區(qū)吳城鎮(zhèn)與汾陽(yáng)市的交界處，隧道橫穿呂梁山脈。水文地質(zhì)屬巖溶自流盆地，巖溶水分別自吳城泉、峽口泉、上林舍泉等泉眼排出。隧道施工改變了地下水流場(chǎng)，形成以隧道為中心的排泄點(diǎn)，并通過(guò)隧道排水溝排至汾陽(yáng)。隨著2009年9月呂梁山隧道全線(xiàn)貫通，隧道排水量基本趨于穩(wěn)定，根據(jù)呂梁市水資源研究所2010—2011年對(duì)太中銀鐵路呂梁山隧道滲水監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，確定太中銀鐵路呂梁山隧洞棄水流量為0.3m3/s。為充分利用隧洞棄水，汾陽(yáng)市政府決定對(duì)棄水流經(jīng)溝道沿岸農(nóng)田修建灌溉引水工程，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)解決部分村莊的人畜飲水困難問(wèn)題。

1 工程建設(shè)必要性與可行性

1.1 工程建設(shè)必要性

根據(jù)《太中銀鐵路呂梁山隧道工程對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估報(bào)告》及現(xiàn)場(chǎng)勘察，由于太中銀鐵路呂梁山隧道的施工，對(duì)汾陽(yáng)市峽口泉（又名向陽(yáng)泉）和上林舍泉（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“兩泉”）影響較為嚴(yán)重，目前已經(jīng)斷流，造成兩泉控制區(qū)內(nèi)人畜飲水及農(nóng)業(yè)灌溉困難。

因此，充分利用隧洞棄水，盡快對(duì)棄水流經(jīng)溝道沿岸農(nóng)田修建灌溉引水工程，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)解決部分村莊的飲水困難成為當(dāng)務(wù)之急。

1.2 工程建設(shè)可行性

為徹底解決兩泉控制區(qū)內(nèi)村民的生產(chǎn)生活用水，太中銀鐵路公司、山西省政府、山西省水利廳及當(dāng)?shù)卣越鉀Q民生為重點(diǎn)，對(duì)本工程予以高度重視和大力支持，曾多次開(kāi)會(huì)協(xié)商補(bǔ)償供水量和供水方案，為做好本工程提供了良好的外部條件。此外，受影響區(qū)群眾對(duì)于盡快修復(fù)水源，解決飲水困難和灌溉水源問(wèn)題的迫切要求，是做好供水工程的堅(jiān)強(qiáng)后盾。

本項(xiàng)目利用水源為隧洞棄水，隨著呂梁山隧道的全線(xiàn)貫通，隧道排水量基本趨于穩(wěn)定，本次引水流量為0.15m3/s，隧洞棄水量可完全滿(mǎn)足需要。該水源經(jīng)化驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)符合農(nóng)業(yè)灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)，為供水工程實(shí)施提供了基本條件。

該供水工程位于汾陽(yáng)市西北部，距離城區(qū)較近，交通便利。水、電、通訊均可由沿途村莊解決，施工所用鋼材、木材、水泥等建筑材料，均可從市區(qū)購(gòu)買(mǎi)，施工條件便利。

2 工程布設(shè)

2.1 供需水量平衡分析

根據(jù)《土壤水分狀況對(duì)核桃生長(zhǎng)和發(fā)育的影響》，并結(jié)合當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有實(shí)施節(jié)水滴灌的核桃灌水定額，在萌芽及開(kāi)花期、果實(shí)膨大期、硬核期及成熟期，核桃平均日耗水強(qiáng)度3～5mm/d，核桃每公頃產(chǎn)量為270～300kg，灌水定額為150～180m3/hm2，灌水周期約4～5d，灌溉定額為675m3/hm2左右，0.133萬(wàn)hm2核桃林年需水量為90萬(wàn)m3。

太中銀鐵路呂梁山隧洞棄水流量為0.3m3/s，考慮其他用水，本次工程設(shè)計(jì)引水流量為0.15m3/s（日供水1.3萬(wàn)m3/d），核桃單位面積灌水定額為10～12m3，灌水高峰期內(nèi)可最大灌溉核桃433.33hm2。

項(xiàng)目區(qū)地形起伏大，地面高程765～1200m之間，地貌屬山前傾斜平原區(qū)和低中山區(qū)，上下高差430m左右，氣溫相差3～4℃，作物生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間相差將近一個(gè)節(jié)氣，故采取輪灌方式，設(shè)計(jì)引水流量0.15m3/s，可滿(mǎn)足兩泉控制區(qū)內(nèi)上林舍村、安家莊村、張家堡等12村0.133萬(wàn)hm2的核桃林農(nóng)業(yè)灌溉用水和生活用水，剩余水量可補(bǔ)充下游董寺河的生態(tài)用水。

2.2 工程規(guī)模及建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)供水水源的位置及工程總體布置，本工程設(shè)計(jì)引水流量為0.15m3/s。建設(shè)內(nèi)容為：鋪設(shè)輸水線(xiàn)路18.61km。管線(xiàn)附屬建筑物包括：節(jié)制分水閥井14座，排水井4座，排氣閥井11座，減壓調(diào)蓄池1座。

2.3 工程設(shè)計(jì)

本工程主要建設(shè)內(nèi)容為引水管道鋪設(shè)及相關(guān)管道附屬建筑物建設(shè)。

2.3.1 管材選擇

項(xiàng)目區(qū)各灌溉片區(qū)分散，自然地形高程相差較大，可選輸水管材為鋼管、PE管和玻璃鋼管等。

鋼管：強(qiáng)度較高，耐工作壓力高，施工敷設(shè)方便，適應(yīng)性強(qiáng)，接口形式靈活，管道滲漏較少，單位管長(zhǎng)重量較輕，適合用于地形復(fù)雜地段和穿越各種障礙，但價(jià)格相對(duì)較高，并需對(duì)管道進(jìn)行防腐處理。

聚乙烯（PE）管：接口穩(wěn)定可靠、抗沖擊、抗開(kāi)裂、耐老化、耐腐蝕能力強(qiáng)，但壓力等級(jí)略低。

夾砂玻璃鋼管（FRPM）：抗腐蝕性能優(yōu)良，重量輕，單根管道長(zhǎng)度長(zhǎng)，少接頭，易安裝，價(jià)格低，但壓力等級(jí)略低。

經(jīng)過(guò)沿線(xiàn)管道水力計(jì)算，根據(jù)管材規(guī)格、壓力、價(jià)格的綜合比較，本工程按照不同高程分別選擇壓力為1.0MPa，1.2MPa，1.6MPa，2.0MPa，2.5MPa，管徑為500mm，300mm和250mm的夾砂玻璃鋼管。

2.3.2 管道敷設(shè)

管線(xiàn)縱斷設(shè)計(jì)：根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》，本工程地處北方寒冷地區(qū)，最大凍土深度0.87m。因管線(xiàn)靠近公路、并穿越河溝，為保證工程輸水管線(xiàn)安全，經(jīng)綜合考慮防凍、防沖和其他上部荷載，確定輸水管線(xiàn)的管頂最小覆土深度為不小于1.2m，另外管線(xiàn)穿越公路段管道外包鋼筋混凝土厚300mm。

管道橫斷設(shè)計(jì)：根據(jù)管線(xiàn)埋置深度，結(jié)合沿線(xiàn)地質(zhì)條件，管槽開(kāi)挖斷面采用梯形或復(fù)式斷面，底寬為1.0～1.2m，以滿(mǎn)足管道施工安裝要求。梯形或復(fù)式斷面邊坡為1∶0.3～1∶0.75。

管道連接：管件主要有三通、彎頭、異徑接頭等。玻璃鋼管道連接采用承插連接，橡膠圈止水，玻璃鋼管與鋼制管件及閥件設(shè)備采用法蘭盤(pán)連接。

2.3.3 附屬工程設(shè)計(jì)

管道附屬設(shè)施主要有節(jié)制分水閥井、排氣閥井、排水閥井、減壓調(diào)蓄池等。

節(jié)制分水閥井：位于每個(gè)支管的進(jìn)水口處。閥井采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)2m，寬2m，井深1.8m，底板厚200mm，壁厚250mm。地基處理采取在原狀土開(kāi)挖夯實(shí)后，鋪設(shè)300mm厚三七灰土墊層及100mm厚的混凝土墊層。排氣閥井內(nèi)設(shè)直徑300mm的集水坑和爬梯。井蓋采用200mm厚鋼筋混凝土蓋板。閥井內(nèi)布置節(jié)制閥及分水閥各1個(gè)，分水時(shí)嚴(yán)禁將主管道上節(jié)制閥關(guān)閉嚴(yán)實(shí)。

排氣閥井：采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)1.2m，寬1.2m，井深1.8m，底板厚200mm，壁厚250mm，地基處理采取在原狀土開(kāi)挖夯實(shí)后，鋪設(shè)300mm厚的三七灰土墊層及100mm厚的混凝土墊層。排氣閥井內(nèi)設(shè)直徑300mm的集水坑和爬梯，井蓋采用150mm厚鋼筋混凝土蓋板。閥井內(nèi)布置同口徑的閘閥及排氣閥各1個(gè)。

排水閥井：為了在管道檢修時(shí)及時(shí)排出管內(nèi)的積水，在管線(xiàn)低凹處設(shè)置排水井。排水閥井規(guī)格要求參照節(jié)制分水閥井設(shè)計(jì)，閥井內(nèi)布置閘閥1個(gè)。

減壓調(diào)蓄池：為消減輸水管道內(nèi)剩余的內(nèi)水壓力水頭，減小后續(xù)管道內(nèi)水壓力，同時(shí)為保證坡地灌溉要求，在相關(guān)分水口后布置減壓調(diào)蓄池座。減壓調(diào)蓄池采用100m3圓形鋼筋混凝土水池。

3 結(jié)語(yǔ)

太中銀鐵路棄水隧洞棄水工程實(shí)施后，不僅可以充分利用隧洞棄水，解決棄水流經(jīng)沿岸核桃林農(nóng)業(yè)灌溉用水，使項(xiàng)目區(qū)核桃得到適時(shí)供水，增產(chǎn)豐收。同時(shí)能解決部分村莊的人畜飲水問(wèn)題，剩余水量可為下游城區(qū)董寺河生態(tài)綜合治理工程提供蓄水水源。該工程的實(shí)施，有利于逐步實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置和可持續(xù)利用，為項(xiàng)目區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有利的水利支撐和保障。

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李文強(qiáng)（1974-），男，1998年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)水土保持專(zhuān)業(yè)，工程師。

2016-04-16；

2016-05-25