大口井取水在柳林提黃灌溉工程中的應(yīng)用

楊俊斌

（柳林縣水利局，山西 柳林 033300）

1 基本情況

柳林縣地處晉西呂梁山西麓，全縣國(guó)土面積1 288 km2，共轄15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)257個(gè)行政村，573個(gè)自然村，全縣總?cè)丝?4.42萬(wàn)，其中農(nóng)業(yè)人口28.86萬(wàn)。地形地貌以黃土丘陵溝壑區(qū)為主，地勢(shì)東北高，西南低，海拔高程從東北部王老婆山的1 525.2 m至西南部三交下塌村黃河畔的622.94 m，高差902.26 m，平均坡降20‰，縣中部三川河由東向西橫穿而過(guò)，注入黃河，受山勢(shì)及地質(zhì)構(gòu)造的影響，全縣形成了南北兩架山中間一道川的“鞍”狀地形。

2 工程概況

2.1 氣象條件

柳林縣沿黃地區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明。由于夏季多受副熱帶海洋性氣團(tuán)影響，冬季受極地大陸氣團(tuán)控制，各季氣候差異懸殊，形成春季干旱多風(fēng)少雨，夏季炎熱多暴雨，秋季涼爽多陰雨，冬季寒冷雨雪稀少的氣候特點(diǎn)。多年平均降雨量502.3 mm，且大部分集中在汛期7—9三個(gè)月，年均風(fēng)速為3.1 m/s，多年平均氣溫6.9℃，極端最高氣溫37.5℃，極端最低氣溫-20.1℃，無(wú)霜期200～260 d，最大凍土深度1.2 m。

2.2 工程情況

根據(jù)《山西省西山沿黃地區(qū)甘露行動(dòng)計(jì)劃柳林縣規(guī)劃》，全縣規(guī)劃提黃灌溉工程21處，年取水量2 756萬(wàn)m3，可發(fā)展灌溉面積11 333.33 hm2，其中農(nóng)田3 753.33 hm2，紅棗林7 580 hm2，解決24村1.02萬(wàn)人，350頭大牲畜的不安全飲水問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)可為區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供充足的水源。截止目前共完成提黃灌溉工程3處，水源全部采用大口井取水方式，灌水方式為“畦灌、溝灌、坑灌”三種形式，發(fā)展灌溉面積1 633.33 hm2。

2.3 存在問(wèn)題與對(duì)策

全縣沿黃地形以丘陵溝壑為主，年降雨量少，加之植被不足，土壤瘠薄，地表水無(wú)法有效利用，旱情頻繁發(fā)生。干旱缺水、交通不便是制約縣域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收的兩大瓶頸。

隨著沿黃旅游公路的建成通車(chē)，區(qū)域內(nèi)交通條件的全面改善，黃河干流流經(jīng)我縣5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，長(zhǎng)53.1 km。改變“腳下黃河流，山上水貴油”的尷尬局面，發(fā)展黃河大口井為水源的灌溉，是解決區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要途徑。

3 上莊泵站大口井工程設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

上莊泵站水源工程為圓形“封閉、淹沒(méi)式透河大口井”，直徑12.0 m，設(shè)計(jì)水深10 m，容積1 130.0 m3，由C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆和C25預(yù)制鋼筋混凝土滲水“花管”組成。

3.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

大口井的設(shè)計(jì)使用年限30年；結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，重要性系數(shù)取1.0；抗震設(shè)防類(lèi)別為乙類(lèi)，構(gòu)件抗震等級(jí)為三級(jí)；地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。

3.3 井壁基礎(chǔ)

大口井座落在巖基上，由現(xiàn)澆混凝土和預(yù)制混凝土“花管”組合型式組成。井筒設(shè)計(jì)總高12.0 m，其中：大口井基礎(chǔ)高1.0 m；滲水“花管”高7.0 m，混凝土現(xiàn)澆壓頂高4.0 m。

3.4 大口井井壁及封頂

大口井井壁混凝土厚度（井深6.0 m以下井壁厚0.5 m；井深6.0 m以上井壁厚0.3 m）。井壁封頂由4根“次梁”組成，C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆封頂，頂厚0.2 m厚；“次梁”斷面（寬×高）0.2 m×0.4 m。井壁結(jié)合部位設(shè)計(jì)寬1.0 m，高1.0 m。

3.5 大口井配筋設(shè)計(jì)

大口井鋼筋設(shè)計(jì)計(jì)算，采用“極限狀態(tài)承載能力”計(jì)算公式，校核采用“單一安全系數(shù)法”。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，大口井基礎(chǔ)混凝土澆筑、井壁澆筑、預(yù)制件全部設(shè)計(jì)為C25鋼筋混凝土，采用“雙向雙層配筋”。

3.6 8號(hào)鉛絲籠干砌石及反濾層

大口井主要是過(guò)濾黃河汛期泥沙渾水和收集上游滲入河床地下河卵石內(nèi)的過(guò)濾水。大口井沿周設(shè)1.0 m厚反濾層，反濾層為2～20 mm粒徑組成合理級(jí)配。8號(hào)鉛絲籠干砌石沿周平均厚1.5～2.0 m，主要是保護(hù)濾料穩(wěn)定，防止黃河水主流倒向時(shí)，再次沖刷水源井。

8號(hào)鉛絲籠干砌石和反濾層設(shè)計(jì)高7.0 m（基礎(chǔ)圈梁1.0 m深和距黃河現(xiàn)狀水面以下2.0 m內(nèi)不鋪設(shè)）。3.7 C25鋼筋混凝土預(yù)制井圈“滲水花管”

滲水花管單孔口直徑為30 mm，間距200 mm，“梅花狀布置”，結(jié)合交叉部位（1.0 m）內(nèi)不設(shè)孔口。沿周長(zhǎng)、上下在滲水花管上布設(shè)3～5層鋼絲網(wǎng)，孔徑8～2 mm濾網(wǎng)，與預(yù)制件8號(hào)鉛絲雙層固定。

3.8 預(yù)埋管件

大口井為“封閉、淹沒(méi)式透河大口井”，考慮到汛期水位增高后，水源井內(nèi)的自由水面變?yōu)橛袎核妫瑸榇嗽鲈O(shè)1根DN 324（螺旋縫）鋼管減壓管道，消除井內(nèi)承壓?jiǎn)栴}。

3.9 水源井自流引水管道

采用DN 820（螺旋縫）鋼管，預(yù)埋管道中心線距水源封頂7.0 m（以下為設(shè)計(jì)淤積深度），水平引到岸邊主副廠房?jī)?nèi)，采用DN 820沖壓彎頭垂直向上，把水引到主廠房機(jī)坑地面或廠房墻體外，安裝控制閘閥，滿足水泵機(jī)組水源供水。

4 結(jié)語(yǔ)

全縣3處大口井取水提黃灌溉工程成功實(shí)施，通過(guò)抽水試驗(yàn)，水量基本滿足要求。利用大口井取水不僅為全縣發(fā)展灌溉面積解決了可靠的水源保障，也為區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善創(chuàng)造了條件，社會(huì)和生態(tài)效益非常突出。實(shí)踐證明，在沿黃地區(qū)砂礫石覆蓋層厚度大于10 m、河卵石層級(jí)配較均勻且無(wú)人為破壞的前提下，采用大口井取水具有推廣價(jià)值。