南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程穿河管道防洪影響評(píng)價(jià)

(遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

南票區(qū)位于葫蘆島市西北部，地處遼西丘陵山區(qū)，屬典型的北溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年降水量?jī)H為360～784 mm，水資源匱乏，加上南票煤田40多年的開(kāi)采，造成大面積地表沉陷，同時(shí)受連年干旱及水污染等多種因素制約，人畜生活用水水源已近枯竭。全區(qū)居民生活用水主要采用深井集中供水和農(nóng)村管井、大口井提水，基本為分散供水，相對(duì)集中的居民住宅區(qū)和單位分別由13個(gè)分散小水源供水。全區(qū)居民平均人均用水量?jī)H為27 L/d，不足城鎮(zhèn)居民人均用水量的1/5，隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民安全用水的供需矛盾將日益突出。

1 工程概況

工程水源選擇烏金塘水庫(kù)水源，水源供給規(guī)模8 000 m3/d。取水頭部至南票區(qū)現(xiàn)狀已經(jīng)敷設(shè)完成DN400輸水管道1條，現(xiàn)狀管道敷設(shè)至城區(qū)邊界處，本工程新建輸水管道由現(xiàn)狀預(yù)留位置敷設(shè)至凈水廠，占用新沙河河道全長(zhǎng)11 957 m，輸水管徑DN400，輸水量按8 800 m3/d(包括10%水廠自用水量及漏失量)。項(xiàng)目從烏金塘水庫(kù)取水，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，并進(jìn)入本工程的處理構(gòu)筑物[1]。水廠處理完的水通過(guò)二級(jí)泵站加壓后送入廠外配水管線。本工程新建輸水管道由現(xiàn)狀預(yù)留位置敷設(shè)至凈水廠，輸水量為8 800 m3/d(包括10%水廠自用水量及漏失量)。配水管網(wǎng)平差水量按遠(yuǎn)期8 000 m3/d計(jì)算。分為南北兩個(gè)片區(qū)，每個(gè)區(qū)域供水量均為4 000 m3/d。水廠規(guī)劃選址在南票區(qū)九龍街道暖馨小區(qū)東北角，西至新建南票區(qū)醫(yī)院，東至306省道，南至暖馨小區(qū)北側(cè)，北至預(yù)建南票天然氣廠南側(cè)。供水廠占地9 793.55 m2，國(guó)有建設(shè)用地，距離水源地7.1 km。

2 河道概況

2.1 河道基本狀況

南票區(qū)河谷多為南北向切割煤田，絕大部分為季河谷，喂煤田東北部小凌河長(zhǎng)年流水。該工程涉及河道為女兒河支流新沙河沙鍋屯至高家屯干流段。新沙河發(fā)源于南票區(qū)沙鍋屯鄉(xiāng)上新安村上石佛洞，海拔高程為243.291 m，流域總面積為116 km2，主河道全長(zhǎng)23 km，河道比降為8.2‰。工程范圍內(nèi)河床的地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，為第四系沖洪積巖，巖狀為砂及砂石，局部有粉質(zhì)砂和土。巖性為鞍山巖。中等風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育微風(fēng)化節(jié)理裂隙較為發(fā)育，裂隙主要走向東北。沿河兩岸以礫石為主，孔隙度小，壓實(shí)性好，山區(qū)基巖裂隙水微弱；本區(qū)地下水的來(lái)源，主要是大氣降水，煤田東北部受小凌河影響，地表水沿裂隙浸入礦井，一般礦區(qū)充水程度較小[2]。

2.2 跨河建筑物

城鄉(xiāng)供水工程輸水管道涉及新沙河河道內(nèi)有景觀攔河壩11處，攔河壩底寬3.0 m，頂寬0.40 m，坡比1:1.2，長(zhǎng)度約為60 m，有供水管線1條，管道管徑0.225 m，埋深1.5 m，截污管道1條，管徑0.6 m，埋深1 m，供暖管線11處，管徑0.2～0.4 m，埋深1.5 m。

3 防洪評(píng)價(jià)計(jì)算

3.1 防洪評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定

南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程穿河管道在新沙河河道內(nèi)，新沙河設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇。故該城市供水工程確定設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，輸水管道穿越新沙河按照50 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核[3]。

3.2 洪水計(jì)算分析

由上可知，南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程穿越河道在新沙河河道內(nèi)，本次采用設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)采用50 a一遇。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，設(shè)計(jì)洪水位在62.53～120.78 m之間，設(shè)計(jì)洪峰流量為780～315 m3/s之間；校核洪水位在63.21～121.31 m之間，校核洪峰流量為1 110～448 m3/s之間。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果分析，本次設(shè)計(jì)洪水成果合理，可以采用計(jì)算成果。

3.3 壅水分析

南票區(qū)供水工程輸水管線至凈水廠的管道鋪設(shè)屬于隱蔽工程，工程建設(shè)完工后不會(huì)造成河水水位的壅高，對(duì)河道堤防的防洪造成的影響極小。唯一值得商榷之處在于管線穿堤(壩)出防洪問(wèn)題。

3.4 穿堤(壩)方案確定

南票區(qū)供水工程輸水管線的管道穿越堤防采用頂管施工，頂管采用鋼筋混凝土專(zhuān)用頂管，頂管在堤基以下可以避免堤防破壞，保障堤防的結(jié)構(gòu)完整性，同時(shí)頂管管道與地下土層緊密結(jié)合，不會(huì)產(chǎn)生任何河水滲漏，確保堤防搶的及防洪功能不受任何影響。

3.5 沖刷分析

3.5.1 水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷

沖刷計(jì)算采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-2013)中的公式，水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷按下式計(jì)算：

(1)

式中：hs為局部沖刷深度(m)；H0為沖刷處的水深(m)；Ucp為近岸垂線平均流速(m/s)；Uc為泥沙的啟動(dòng)流速(m/s)；n為與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取n=1/4-1/6，本次取0.25。

粘性與沙質(zhì)河床采用張瑞瑾公式計(jì)算，卵石河床采用長(zhǎng)江科學(xué)院公式計(jì)算；

——張瑞瑾公式；

(2)

(3)

d50為河床的中值粒徑(m)；H0為行進(jìn)水流水深(m)；rs，r分別為泥沙與水的容重(KN/m3)；g為重力加速度(m/s2)。

Ucp的計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：

(4)

式中：U為行近流速(m/s)；η為水流流速分配不均勻系數(shù)，根據(jù)水流流向與岸坡交角α角查表采用。

3.5.2 水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷

當(dāng)水流經(jīng)過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)基地后，該側(cè)河道變寬，并且與水流方向成90°夾角。此時(shí)沖刷深度計(jì)算依舊采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-2013)中的公式，計(jì)算結(jié)果如表1。

表1 沖刷深度計(jì)算成果表(右岸斜沖)(p=2%)

由表1計(jì)算可得，50 a一遇洪水局部最大沖刷深度為1.99 m，要求堤基最小埋深2.0 m。

4 防洪影響分析

4.1 對(duì)新沙河防洪規(guī)劃影響分析

南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程新沙河供水管線的鋪設(shè)不會(huì)改變新沙河地方布設(shè)，總體上符合新沙河防洪工程規(guī)劃要求，規(guī)劃區(qū)主要有新沙河堤防和景觀攔河壩，現(xiàn)已按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建成使用，供水管線工程不會(huì)影響水利規(guī)劃的實(shí)施。

4.2 對(duì)行洪安全的影響分析

該工程的建設(shè)為隱蔽工程，工程完工后基本不會(huì)占用河灘地行洪面積，說(shuō)明工程建成后對(duì)新沙河行洪基本沒(méi)有影響。

4.3 對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響分析

根據(jù)本工程項(xiàng)目所在河段的河床穩(wěn)定性分析，表明河床是比較穩(wěn)定的。工程建成后對(duì)本河段的行洪安全基本沒(méi)有影響，相應(yīng)對(duì)新沙河水流的流態(tài)，河流流速影響不大，對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定不會(huì)帶來(lái)較大的不利影響。

4.4 對(duì)現(xiàn)有防洪工程、河道整治工程及其它水利工程與設(shè)施影響分析

該工程處于新沙河河道較為穩(wěn)定河段，屬于比較穩(wěn)定的蜿蜒型河道。河流兩岸為近期修建的堤防，因此對(duì)堤防無(wú)影響，施工期間可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有堤防及其他水利工程造成一定影響。為了保證堤防安全，在穿越堤(壩)管線施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照施工規(guī)范的要求，保質(zhì)保量地完成各道工序?；靥钔练綉?yīng)采用原來(lái)開(kāi)挖的土方，分層碾壓，達(dá)到原設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)指標(biāo)，并經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理及有關(guān)管理部門(mén)驗(yàn)收合格后才可完工交付使用。

4.5 對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析

新沙河主要汛期在每年的6～9月份，該工程施工期，若遇汛期洪水，會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生不利影響；同時(shí)，由于其在河道附近施工，不能擠占防汛搶險(xiǎn)道路，確保防汛搶險(xiǎn)道路暢通。

4.6 河道演變對(duì)其他工程的影響

新沙河屬于比較穩(wěn)定的蜿蜒型河道，河道沒(méi)有發(fā)生大的河勢(shì)變化的可能。因此，這條河流將是非常穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)生大的河勢(shì)演變。

4.7 施工期對(duì)第三人合法權(quán)益的影響

由于工程本身河段內(nèi)有供暖管道、截污管線、供水管線，在施工時(shí)要嚴(yán)格按照相關(guān)水利規(guī)范執(zhí)行，根據(jù)規(guī)劃圖紙，避開(kāi)供暖管道、截污管線、供水管線，避免對(duì)供暖管道、截污管線、供水管線工程造成影響和破壞。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)計(jì)算復(fù)核，南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程新沙河沙鍋屯段只高家屯段供水管線對(duì)防洪影響的主要評(píng)價(jià)結(jié)果：

(1)本次計(jì)算范圍內(nèi)河道全長(zhǎng)11 957 m；布置河道計(jì)算橫斷面22個(gè)。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，設(shè)計(jì)洪水位在62.53～120.78 m之間，設(shè)計(jì)洪峰流量為780～315 m3/s之間；校核洪水位在63.21～121.31 m之間，校核洪峰流量為1 110～448 m3/s之間；局部最大沖刷深度為1.99 m，要求堤基最小埋深2.0 m。

(2)新沙河為比較穩(wěn)定的蜿蜒型河道，河道沒(méi)有發(fā)生大的河勢(shì)變化的可能，該項(xiàng)目建設(shè)屬于隱蔽工程，對(duì)河流幾乎沒(méi)有影響，河流將是非常穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)生大的河勢(shì)演變。

(3)新沙河主要汛期在每年的6～9月份，該工程施工期，若遇汛期洪水，會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生不利影響；同時(shí)，由于其在河道附近施工，不能擠占防汛搶險(xiǎn)道路，確保防汛搶險(xiǎn)道路暢通。本工程為隱蔽工程，工程建成后不會(huì)引起水位雍高。

(4)防洪影響。該工程建設(shè)符合防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)河道泄洪影響極小。

[1]才慶欣.節(jié)水型社會(huì)體制與機(jī)制建設(shè)初探[J].水資源開(kāi)發(fā)與管理.2017.(02):57-59.

[2]徐飛.沈陽(yáng)地區(qū)水資源短缺原因分析及對(duì)策研究[J].水資源開(kāi)發(fā)與管理.2015(01)：24-26.

[3]趙希嶺.防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制中有關(guān)問(wèn)題的探討[J].水利技術(shù)監(jiān)督.2011.19(2):34-35.