陽泉市郊區(qū)溫河灌區(qū)供水改造工程設(shè)計(jì)簡述

蘇永強(qiáng)

（陽泉市水資源管理中心 山西陽泉045000）

溫河灌區(qū)是陽泉市郊區(qū)在上世紀(jì)70年代興建的一項(xiàng)引、蓄、提相結(jié)合的綜合型水利工程。灌區(qū)建成后，解決了郊區(qū)北部村莊居民和工業(yè)的生產(chǎn)、生活用水問題，對發(fā)展郊區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和改善人民生活發(fā)揮了重要作用。目前，工程已經(jīng)建成40多年，因年久失修，不能正常運(yùn)行；且當(dāng)?shù)亟涤炅可?，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也受到制約，當(dāng)?shù)氐娜罕娛挚释軌蛞蠝睾铀?，把現(xiàn)有的梯田旱地變成水澆地，達(dá)到增產(chǎn)增收脫貧致富的目的。綜上所述，郊區(qū)進(jìn)行供水改造工程是十分必要和迫切的一項(xiàng)民生工程。

1 工程任務(wù)和規(guī)模

此次的供水改造工程主要是為了解決當(dāng)?shù)赜盟畱粲盟蠛途徑饫蠀^(qū)農(nóng)業(yè)灌溉缺水問題。工程建設(shè)主體內(nèi)容：油甕水庫擴(kuò)容、總干渠維修工程、新建南干供水線路工程、北干渠改造工程和新建武家莊水廠工程。其中總干渠維修工程由舊渠道維修加固及其附屬建筑物組成；新建南干供水線路工程包括供水管道鋪設(shè)、加壓泵站新建及其附屬建筑物組成；北干渠改造工程包括供水管道鋪設(shè)、加壓泵站新建、調(diào)蓄池新建及維修和其附屬建筑物組成；新建武家莊水廠工程及其附屬建筑物。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 油甕水庫擴(kuò)容

油甕水庫為?。?）型，水庫總庫容186萬m3，其中死庫容42萬m3（其中包括已淤積的30萬m3），興利庫容22萬m3，調(diào)洪庫容144萬m3，重復(fù)利用庫容22萬m3。水庫可保證原溫河灌區(qū)1 330 hm2灌溉用水。

工程供水對象由原本的純農(nóng)業(yè)灌溉變?yōu)檗r(nóng)業(yè)灌溉和城市供水，需對水庫進(jìn)行擴(kuò)容，需增加庫容至235萬m3。

2.2 總干渠維修工程

總干渠自溫河導(dǎo)流壩至南流村涵洞口處，全長為2.51 km，現(xiàn)有渠道包括引水明渠和涵洞組成，渠道寬度為4.0 m，深度為1.5 m。由于渠道年久失修，破損較為嚴(yán)重，本次工程對其進(jìn)行維修改造，渠道原來的線路維持不變，為了減小渠道內(nèi)水源的滲漏損失，對渠道進(jìn)行防滲處理，采用C25鋼筋混凝土底板，兩側(cè)擋土墻進(jìn)行混凝土貼面。同時(shí)對總干渠渡槽基礎(chǔ)進(jìn)行加固維修。

2.3 新建南干供水線路工程

南干渠自武家莊水廠起至蔭營鎮(zhèn)水廠止，全長13.127 km。本次設(shè)計(jì)自武家莊水廠新建加壓泵站向西南方向輸水，至河底鎮(zhèn)（南干5+200）設(shè)置分水口，分為兩支，一支線接入河底鎮(zhèn)水池內(nèi)，主干線繼續(xù)向南經(jīng)過葦泊村，至葦泊工業(yè)園區(qū)（南干7+700）設(shè)置分水口，支線接入固莊水池，主干線向南鋪設(shè)700 m至葦泊工業(yè)園區(qū)（南干8+400）設(shè)置分水口，一支至葦泊工業(yè)園區(qū)水池，主干線向南經(jīng)過三郊村、楊樹溝村至蔭營鎮(zhèn)水廠。管線末端設(shè)置1座500 m3調(diào)蓄水池，用于重力流壓力管道出口消能、穩(wěn)流及生態(tài)灌溉用水調(diào)蓄要求，并根據(jù)管線設(shè)備布置和運(yùn)行要求設(shè)置檢修閥井、排氣閥井、檢查井、流量計(jì)井及鎮(zhèn)墩等附屬建筑物。

2.4 北干渠改造工程

北干渠自武家莊水廠設(shè)置提水泵站至終點(diǎn)霍樹頭調(diào)蓄池及東林尖新建水池，全長6.43 km。此次設(shè)計(jì)由原明渠變?yōu)楣┧艿馈９┧€路根據(jù)現(xiàn)有地形進(jìn)行布設(shè)，盡可能不占耕地，工程起點(diǎn)設(shè)置泵站加壓，供水管線為壓力流，管徑DN400。管線至大西莊分水口，管線分為兩支。一支至末端霍樹頭調(diào)蓄池，用于重力流壓力管道出口消能、穩(wěn)流及生態(tài)灌溉用水調(diào)蓄要求；另一支東林尖南，新建1 000 m3調(diào)蓄水池，為灌區(qū)用水使用。工程新建1座蓄水池（同時(shí)作為消能水池），并根據(jù)管線設(shè)備布置和運(yùn)行要求設(shè)置相配套的附屬建筑物。

2.5 新建武家莊水廠工程

郊區(qū)政府為了進(jìn)一步擴(kuò)大供水范圍，在武家莊村北溫河旁新建水廠1座，日處理規(guī)模為3萬m3/d。

3 輸水管道設(shè)計(jì)

該工程輸水管線總長24.125 km，本次不對現(xiàn)有干渠進(jìn)行改造，需增設(shè)向西南舁鄉(xiāng)灌區(qū)輸水干線。輸水管道設(shè)計(jì)主體內(nèi)容：管材選擇、確定輸水方案、管線縱橫斷面設(shè)計(jì)及線路排水、檢修閥井、鎮(zhèn)墩等附屬建筑物的設(shè)計(jì)。

3.1 管材選擇

依據(jù)本工程供水管線實(shí)際情況，結(jié)合沿線地形、地質(zhì)條件、管道承受較大的工作壓力及其供水特點(diǎn)，確定工程輸水管徑為DN140～DN1000，工作壓力為2.6～0.6 MPa。重點(diǎn)選擇鋼管（SP）、球墨鑄鐵管（DIP）、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCP）及聚乙烯管（PE）共4種管材進(jìn)行擇優(yōu)選用。

3.11 鋼管（SP）

在實(shí)際基建工程中鋼管應(yīng)用較為普遍，如城市中供水用鋼管通常選用Q345（中國普通碳素鋼標(biāo)準(zhǔn)號）鋼板制作。

鋼管的優(yōu)點(diǎn)：耐強(qiáng)壓，施工條件簡便，適應(yīng)性好，靈活的接口方式，管道滲漏率低，單位管長重量偏輕，對地形有較強(qiáng)的應(yīng)用性。

鋼管的缺點(diǎn)：價(jià)格稍高且管道內(nèi)外壁需進(jìn)行防腐處理，不適宜長距離輸水。

3.12 球墨鑄鐵管（DIP）

球墨鑄鐵管的優(yōu)點(diǎn)：使用壽命比鋼管久；管道承受壓力較強(qiáng)，選用橡膠圈接口，柔韌性好，對基礎(chǔ)適應(yīng)性強(qiáng)；需進(jìn)行防腐處理；與非金屬管相比，價(jià)格較高。其工作壓力的計(jì)算值高于大多數(shù)其他材料管道。實(shí)際管道的爆裂壓力是工作壓力的3倍，安全性好。通常用于1.6 MPa以下的管道。

3.13 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCP）

此構(gòu)件是由薄鋼板、混凝土、鋼絲混合制作而成的一種復(fù)合材料。其管芯為混凝土，在混凝土管芯的外壁或中部埋入1.5 mm厚的鋼筒，將環(huán)形預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞在芯上，并在其上噴涂致密的水泥砂漿保護(hù)層。

該管的優(yōu)點(diǎn)是抗?jié)B能力好，止水效果理想，安裝簡便。

缺點(diǎn)是適應(yīng)基礎(chǔ)變形的能力較差，對基礎(chǔ)的要求較高。

3.14 聚乙烯管（PE）

聚乙烯管材具有綜合成本低，耐腐蝕壽命長，連接簡便，施工條件簡單，對地形適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

管道的耐高壓性與管道線路的安全使用以及能否提供長期穩(wěn)定的供水密切相關(guān)。該供水改造工程的供水管線基本上埋在道路和河道沿線，邊灘和河灘占比較大，對管道安全保護(hù)成本要求較高。其他管道對外部壓力的抵抗力較差，因此該項(xiàng)目顯然不適用。對本工程而言，綜合比較，對長距離、小流量的輸水管道，PE管比之其他管材更具有綜合優(yōu)勢，對于局部壓力大的地段可采用鋼管。

3.2 管道縱橫斷面設(shè)計(jì)

3.2.1 管道埋深

本次供水改造工程輸水管線所處地區(qū)最大凍土深度為1.44 m。為了使輸水管道正常運(yùn)行，應(yīng)將輸水管道埋在凍土深度以下，并且在通過一般道路、村莊和耕地時(shí)，管道的管頂蓋土的厚度確定為1.5 m，其余管頂蓋土深度按設(shè)計(jì)確定。

3.2.2 管道敷設(shè)和地基處理

根據(jù)地質(zhì)評價(jià)結(jié)果，輸水線路埋地管道沿線地層為非自重濕陷性黃土，局部地段為巖石。

大部分輸水管道沿地勢埋設(shè)，管道的最小埋深為1.5 m，局部埋深為3.0 m，一般埋深為2.0m。根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)資料和管道施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合管道實(shí)際情況確定開挖坡度，土壤基礎(chǔ)段中管槽的開挖坡度為1∶0.75，巖基段垂直開挖。一般性土基段，基槽開挖后夯實(shí)基礎(chǔ)并鋪設(shè)15 cm厚粗砂墊層，巖石基礎(chǔ)部分鋪設(shè)了200 mm厚的粗砂墊層。回填應(yīng)在管道鋪設(shè)后進(jìn)行。通常，管道頂部上方的覆土厚度應(yīng)不小于1.6 m，溝渠及穿越路段應(yīng)不小于2.0 m。管道四周需細(xì)料土回填，管道頂部上方的細(xì)料厚度不得小于0.5，之上可直接采用開挖土料回填，回填土壤的壓實(shí)度不小于0.95。

3.2.3 管線穿越公路設(shè)計(jì)

管線沿路數(shù)次穿越縣級公路，考慮施工時(shí)不影響公路的正常通行，管線在穿越公路是采用大開挖方式通過，并修筑臨時(shí)便道保證公路通行。

4 結(jié)語

灌區(qū)改造工程通常涉及范圍大、項(xiàng)目多，勘測設(shè)計(jì)工作相對比較復(fù)雜。陽泉市郊區(qū)溫河灌區(qū)供水改造工程是一項(xiàng)重大的民生工程，雖然工程條件較為復(fù)雜一些，但總體來看，技術(shù)上具有可行性，項(xiàng)目實(shí)施后，積極推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)發(fā)展，實(shí)際效益顯著。