肥城市引黃入泰工程輸水線路設(shè)計

郝曉輝，董新美

（山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

為有效解決泰安市和肥城市的近遠(yuǎn)期供水能力和供水安全問題，泰安市擬建設(shè)引黃入泰工程。該工程取黃河水作為供水水源，從肥城市現(xiàn)有的引黃灌溉工程二級干渠末端分水嶺取黃河水，至泰安市配水管網(wǎng)。根據(jù)黃河水情特點(diǎn)，以及現(xiàn)有可利用的引黃灌溉工程，設(shè)置調(diào)蓄水庫以滿足黃河停止取水時期的供水要求。工程最大供水能力為23萬m3/d，其中向泰安市供水16萬m3/d，向肥城市供水7萬m3/d。

1 輸水方案

1.1 方案一（北線方案）

自石橫引黃干渠二級分水閘開始，利用15.3km引黃二級分干渠輸水，并對小店三級揚(yáng)水站進(jìn)行增容改造，通過10.5km小店三級干渠，將黃河水引至群將湖水庫，新建泵站1座，通過輸水管道進(jìn)入石塢水庫凈水廠，并在楊顧李水庫和石塢水庫凈水廠分別新建出水口。考慮到黃河水停止供水的情況，在楊顧李水庫新建調(diào)蓄泵站1座，將楊顧李水庫預(yù)存黃河水通過調(diào)度輸水至石塢水庫凈水廠，滿足泰安市供水。同時，將黃河水通過群將湖水庫進(jìn)入群將湖水庫凈水廠，滿足肥城市供水。

1.2 方案二（南線方案）

在石橫引黃干渠二級分水閘附近新建1座加壓泵站，通過35km長的輸水管道沿S329規(guī)劃道路輸送黃河水至石塢水庫凈水廠，并在楊顧李水庫和石塢水庫分別新建出水口?？紤]到黃河水停止供水的情況，在楊顧李水庫新建加壓泵站1座，將楊顧李水庫預(yù)存黃河水通過加壓輸水至石塢水庫凈水廠，滿足泰安市供水。同時，通過主管道在楊顧李水庫的出水口，向北沿S250省道，埋設(shè)管道將黃河水輸送到群將湖水庫。

2 方案一設(shè)計

2.1 干渠改造

1）二級分干渠。二級分干渠改造包括清淤、渠道防滲、渠道封頂?shù)?，其斷面要素如下：樁?+000～7+452，渠深 3.0m，底寬 2.0～4.8m，邊坡系數(shù)0.5～1.0，堤頂寬2m，渠底、渠墻均已采取防滲措施；樁號7+452～17+300，渠深1.9～3.0m，底寬1.9～4.8m，邊坡系數(shù) 0.5～1.0，堤頂寬 2.0m，渠底采取防滲措施，渠墻未防滲。

2）小店三級干渠。小店三級干渠改造包括清淤、渠道防滲、渠道封頂?shù)?，其斷面要素如下：樁?+000～10+500，渠深3.0m，渠底采取防滲措施，渠墻未防滲。

2.2 管線設(shè)計

按照兼顧三個調(diào)蓄水庫位置、線路避開城區(qū)、減少投資的原則，群將湖水庫至石塢水庫凈水廠管線走向為從群將湖泵站開始，沿S250省道途經(jīng)楊顧李水庫，再沿S329規(guī)劃道路到石塢水庫凈水廠，并在楊顧李水庫設(shè)分水口和進(jìn)水口，在石塢水庫設(shè)分水口。主管設(shè)計流量2.78m3/s，經(jīng)計算分析，主線選擇DN1400球墨鑄鐵雙管。

2.3 泵站設(shè)計

1）小店三級泵站增容改造。小店三級站位于湖屯鎮(zhèn)小店村北，自肥城二級分干渠提水向董莊鋪～曹莊一帶山地丘陵供水。泵站原設(shè)計裝機(jī)容量1830kW，實際裝機(jī)4臺，單機(jī)容量380kW，總?cè)萘?520kW，設(shè)計流量2.7m3/s。

引黃干渠用于引黃入泰工程，其引水流量達(dá)到4.58m3/s，因此小店三級站需增加3臺原裝機(jī)容量的水泵供水系統(tǒng)。

2）群將湖泵站。群將湖泵站主要是將黃河水通過加壓輸送到石塢水庫凈水廠，同時，將黃河水預(yù)存到楊顧李水庫和石塢水庫。泵站設(shè)計流量2.78m3/s；設(shè)計揚(yáng)程按進(jìn)出口水位差加水力損失確定。經(jīng)計算，設(shè)計揚(yáng)程取56m，屬于離心泵范圍。根據(jù)國內(nèi)水泵生產(chǎn)情況，經(jīng)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，選4臺（3用1備）600S47型離心泵機(jī)組。

3）楊顧李泵站。楊顧李泵站主要是考慮到黃河水停止供水23d的情況，將楊顧李水庫預(yù)存黃河水通過加壓輸水至石塢水庫凈水廠。泵站設(shè)計流量1.33m3/s；經(jīng)計算，設(shè)計揚(yáng)程取47m，選3臺（2用1備）600S47型離心泵機(jī)組。

3 方案二設(shè)計

3.1 泵站設(shè)計

1）石橫泵站。石橫泵站的作用是將黃河水輸送至石塢水庫凈水廠和3個調(diào)蓄水庫。石橫泵站位于石橫二級分水閘附近，該方案現(xiàn)狀地面標(biāo)高約82.0m，泵站為半地下式，投資較經(jīng)濟(jì)。

黃河水僅供水廠運(yùn)行期的流量23萬m3/d，即2.66m3/s，石塢凈水廠、群將湖凈水廠同時運(yùn)行；黃河水同時供2座凈水廠運(yùn)行和3座水庫蓄水期流量33萬m3/d，即3.82m3/s。泵站運(yùn)行流量在 2.66～3.82m3/s之間。

進(jìn)水池設(shè)計水位86.0m，出水管道末端水位95.0m，線路最高點(diǎn)高程135.0m。設(shè)計揚(yáng)程按進(jìn)出口水位差加水力損失確定。經(jīng)計算，設(shè)計揚(yáng)程取76.0m，選用5臺（4用1備）600S75型離心泵機(jī)組。

2）楊顧李水庫加壓泵站。楊顧李泵站主要是考慮到黃河水停止供水23d的情況，將楊顧李水庫預(yù)存黃河水通過調(diào)度輸水至石塢水庫凈水廠。設(shè)計流量為1.33m3/s。經(jīng)計算，設(shè)計揚(yáng)程取47m，選3臺600S47型離心泵機(jī)組（2用1備）。

3.2 管線設(shè)計

本工程的輸水管道自石橫泵站至石塢凈水廠全長約35km，楊顧李水庫分水口至群將湖水庫全長約12km。石橫泵站至石塢水庫凈水廠為主線，楊顧李水庫分水口至群將湖水庫為支線。主線起點(diǎn)石橫泵站內(nèi)調(diào)節(jié)池水位標(biāo)高85.0m，分水口標(biāo)高約100.0m，終點(diǎn)石塢水庫興利水位123.0m，沿途接近終點(diǎn)處有1個地形控制點(diǎn)標(biāo)高135.0m，群將湖水庫興利水位118.5m，楊顧李水庫興利水位102.5m。

根據(jù)上述分析，地形控制點(diǎn)至石塢水庫的管道按照地勢高差確定，分水口至群將湖管道根據(jù)分水口水壓確定。因此，管道從石橫泵站至分水口采用DN1600球墨鑄鐵雙管，分水口到控制點(diǎn)采用DN1400球墨鑄鐵雙管，控制點(diǎn)至石塢凈水廠采用DN1200球墨鑄鐵雙管球，分水口至群將湖凈水廠采用DN1000球墨鑄鐵雙管。

4 方案比選

4.1 方案一主要優(yōu)缺點(diǎn)

1）主要優(yōu)點(diǎn)：充分利用現(xiàn)有的引黃干渠，不需要開挖，工程量較方案二少，工期短，投資相對較低。2）主要缺點(diǎn)：一是部分干渠段位于煤礦塌陷區(qū)；二是引黃干渠具有灌溉功能，存在與群眾爭水現(xiàn)象，運(yùn)行管理難度較大。

4.2 方案二主要優(yōu)缺點(diǎn)

1）主要優(yōu)點(diǎn)：一是利用管道輸水損耗少、污染風(fēng)險低；二是管道輸水，易于管理。2）主要缺點(diǎn)：一是需要開挖管溝，埋設(shè)管道，工程量較大；二是需要臨時征地；三是工程投資較高。

4.3 方案選擇

經(jīng)初步估算，方案一工程投資1.10億元，方案二工程投資2.71億元；方案二的南線方案比方案一的北線方案增加工程投資1.61億元。為確保工程質(zhì)量、方便工程管理、保證供水安全，肥城市的引黃輸水線路推薦采用方案二的南線方案。引黃入泰工程的實施，將有效利用黃河客水資源，緩解區(qū)域水資源供需矛盾，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。