南水北調續(xù)建配套工程方案淺析

周明

【摘要】棗莊市區(qū)供水單元作為南水北調續(xù)建配套工程的第一批18個供水單元之一，可以滿足當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展的要求、緩解當?shù)厮Y源緊缺狀況、保證南水北調工程如期發(fā)揮效益。本文從棗莊市薛城區(qū)和市中區(qū)水的供需平衡、工程方案選擇和工程設計三個方面進行了詳細介紹。

【關鍵詞】南水北調；供需平衡；工程設計

棗莊市位于山東南部，供水目前存在兩個方面問題，一是目前在用的水源地有的已經(jīng)遭受污染，嚴重影響用水安全；二是備用水源和供水能力儲備不足。棗莊市續(xù)建配套工程（棗莊市區(qū)供水單元）是第一批18個供水單元之一，其可以滿足當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展的要求、緩解當?shù)厮Y源緊缺狀況、保證南水北調工程如期發(fā)揮效益，因此，做好棗莊市續(xù)建配套工程（棗莊市區(qū)供水單元）的實施是十分必要的。

1、供需平衡分析

1.1 供水分析

在保證率為95%時，薛城區(qū)和市中區(qū)2020年、2030年的地表水、地下水、客水、再生水供水情況見表1。

1.2 需水量分析

根據(jù)不同水平年、不同用水部門的用水定額，在改善農(nóng)業(yè)灌溉方式、實行節(jié)水灌溉后，按節(jié)水凈灌溉定額計算，薛城區(qū)和市中區(qū)生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)用水2020年和2030年總計分別為15231萬m3、17857萬m3和15285萬m3、18185萬m3。

1.3 供需平衡分析

薛城區(qū)和市中區(qū)供需平衡見表2，本次工程薛城區(qū)和市中區(qū)年供水量分別為1000萬m3和2900萬m3，實施后可達到供需平衡。

2、工程方案選擇

2.1 引水工程方案選擇

棗莊市區(qū)供水單元利用已有的潘莊灌區(qū)引水渠引水，潘莊引渠與南四湖下級湖連通，在薛城港北側建有水資源控制工程，用來控制棗莊市區(qū)供水單元的分水任務。潘莊引渠自下級湖到潘莊一級站之間為梯形明渠，渠底按引水方向逐漸降低，設計比降為1/10000，由于潘莊灌區(qū)一級站運行頻率較低，現(xiàn)狀引渠出現(xiàn)不同程度的淤積。

2.2 調蓄工程方案選擇

調蓄水庫選址在何莊水庫和黑峪水庫，何莊水庫可減少土方開挖量、移民量很少、環(huán)境影響小、區(qū)位優(yōu)勢明顯、符合薛城區(qū)城市發(fā)展規(guī)劃；黑峪水庫為已建工程，且距引水泵站較近、距市中區(qū)水廠較遠，通過黑峪水庫調蓄后供水管道可實現(xiàn)自流向市中區(qū)供水，沿線地面起伏不大，能夠實現(xiàn)自流。

2.3 輸水工程方案比較

自流方案管道起點需設置在何莊水庫最低水位以下，管徑及埋深較大，土方、管材、移民遷占費用較大，但無需建泵站、無運行費，總投資為3009.4萬元；泵站方案管徑及埋深較小，土方、管材、移民遷占費用較小，但需建泵站，年運行費為75萬元，經(jīng)折算后的40年運行費為894.3萬元，總投資2838.6萬元。因此，泵站方案較優(yōu)。

3、工程設計

3.1 引水工程設計

引水工程利用潘莊引河引水，潘莊引河閘為水資源控制工程，當南四湖蓄水位高于潘莊引河水位時，對引水流量進行測量控制；當潘莊引河發(fā)生澇水、洪水時，閘門打開，保證排澇、泄洪順暢；當南四湖發(fā)生大洪水，且湖內水位高于外河水位時，閘門關閉，保證湖西、湖東大堤保護區(qū)的安全；當潘莊引河水位在31.3～33.8m之間，湖內、外側水位差不大時，可開啟閘門，滿足航運要求。

3.2 何莊水庫工程設計

圍壩滲流計算分析：計算選取斷面位置結合水庫運行可能遇到的各種情況選擇最不利位置，本次計算選擇何莊水庫新筑圍壩樁號0+900為代表斷面，采用河海大學AUTOBANK軟件，對以上代表斷面建立二維有限元模型進行滲流分析計算，水庫圍壩在不同工況下的滲流等勢線浸潤線。

護坡設計：干砌方塊石護坡和預制砼塊護坡的投資基本持平，但砼護坡易剝蝕、抗凍性、耐久性較差；干砌方塊石護坡具有堅固耐久、抗凍、抗沖刷能力強的優(yōu)點。綜合考慮，干砌方塊石護砌為較優(yōu)方案。

3.3 黑峪水庫工程設計

壩頂高程：壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和。對于地震區(qū)土石壩，尚應考慮地震安全加高。根據(jù)《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（DL5073-2000）的規(guī)定，計算得到大壩現(xiàn)狀壩頂高程100.48m～100.68m，防浪墻頂高程100.92m，因此，設計壩頂高程取100.60m。

大壩滲流計算分析：選取水庫大壩樁號0+070、0+160為代表斷面，采用AUTOBANK軟件進行滲流分析計算，結果顯示水庫年滲漏總量為33.4萬m3，占興利庫容的30.6%，水庫滲漏較嚴重。

溢洪道設計：實用堰方案和平底閘方案在技術上均可行的，實用堰方案的工程投資比建閘方案投資多505.87萬元、下泄單寬流量小、溢洪閘施工簡單、抬高了起調水位；建閘方案可提高防洪調度的靈活性，實現(xiàn)中小洪水控制，有利于緊急情況下預泄庫容。

參考文獻：

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