八角水庫(kù)輸水管線設(shè)計(jì)要點(diǎn)簡(jiǎn)述

(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)分院，四川 德陽(yáng)，618000)

1 工程概況

八角水庫(kù)位于什邡市冰川鎮(zhèn)爆竹園村，最大壩高63.5m，總庫(kù)容1531×104m3，為中型水利樞紐工程。大壩距冰川鎮(zhèn)約6.5km，距什邡市約35km。位于八角水庫(kù)下游平原地區(qū)的什邡城區(qū)供需水矛盾日趨尖銳，現(xiàn)有地下水水源已不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，用水需求將進(jìn)一步增大，未來(lái)什邡城區(qū)的供水壓力將愈來(lái)愈大，迫切需要新增水源工程。八角水庫(kù)位于什邡市平原區(qū)西北側(cè)，上游山區(qū)來(lái)水水質(zhì)好，滿足城市飲用水Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，且離城區(qū)較近，是什邡城區(qū)的理想水源。輸水管道工程被列入八角水庫(kù)建設(shè)的重要組成部分。

鑒于什邡城區(qū)用水急切程度，經(jīng)過(guò)管材經(jīng)濟(jì)技術(shù)施工等綜合比較，選用PE管，施工工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需防腐處理，適用于本工程選用。八角水庫(kù)并非什邡市用水單一水源地，工程選用單管輸水。

2 線路選擇

2.1 管道布置基本原則

(1)沿現(xiàn)有或規(guī)劃道路敷設(shè)、縮短管線長(zhǎng)度，避開毒害物污染區(qū)以及地質(zhì)斷層、活潑、泥石流等不良地質(zhì)構(gòu)造處；

(2)減少拆遷、少占良田、保護(hù)環(huán)境；

(3)施工、維護(hù)方便，節(jié)省造價(jià)，運(yùn)行安全可靠；

(4)在規(guī)劃和建有綜合管廊的區(qū)域，優(yōu)先將輸配水管道納入管廊。

2.2 管線比較及確定

輸水管線大致走向由西北向東南，按照線路布置基本原則，可選擇線路大方案有兩條，分別為方案一和方案二(管線平面示意見圖1)。

圖1 輸水管線線路方案

(1)方案一

該方案輸水管線全長(zhǎng)12.336km。輸水管線從前池沿龍居路南側(cè)向東南行到龍居鎮(zhèn)；出鎮(zhèn)后繼續(xù)向東南經(jīng)雙磨子、新店子至周家廟；然后管線折向東至火車站；最后管線沿鐵路西側(cè)一直往南至第三水廠取水點(diǎn)。該方案特點(diǎn)：管道主要沿鄉(xiāng)村道路一側(cè)埋設(shè)，線路較短。存在難點(diǎn)：有500m管道穿越龍居場(chǎng)鎮(zhèn)，需要破壞硬化道路并恢復(fù)，協(xié)調(diào)難度較大。

(2)方案二

該方案引水管線全長(zhǎng)13.137km。輸水管線從前池引出后向東南經(jīng)雙磨子梁家碾；然后管線折向南行至紅巖渠，穿越紅巖渠，過(guò)渠后管線折向東南行經(jīng)劉家院子、再折向東經(jīng)袁家巷、蘇家橋；然后繼續(xù)向東行至柿子樹院子，折向東南行經(jīng)天靈村、雷打洞、任家碾至人民渠；過(guò)人民渠沿渠向東北行經(jīng)至第三水廠取水點(diǎn)。該方案特點(diǎn)：管道主要埋設(shè)于基本農(nóng)田，線路較方案一長(zhǎng)約800m。存在難點(diǎn)：管線穿過(guò)的平原區(qū)基本農(nóng)田種植經(jīng)濟(jì)作物，工程施工期內(nèi)占地賠償較大、協(xié)調(diào)難度較大。

2.3 方案選擇

兩方案綜合比較后，兩方案均無(wú)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。鑒于方案一有500m管道需經(jīng)過(guò)場(chǎng)鎮(zhèn)，且拆除道路可能導(dǎo)致周邊交通不暢，居民生活不便導(dǎo)致施工工期邊界條件復(fù)雜等綜合因素；方案二臨時(shí)占用基本農(nóng)田引起的困難可通過(guò)加大協(xié)調(diào)力度、增加施工班組等方式有效解決，最終推薦方案二線路。

3 水力計(jì)算

3.1 計(jì)算公式

采用PE管，其水力計(jì)算公式采用GB 50013-2018《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式7.2.2-1，為：hf=λ×L/dj×(v2/2g)

式中：λ——沿程阻力系數(shù)；

L——管段長(zhǎng)度(m)；

dj——管道計(jì)算內(nèi)徑(m)；

v——流速(m/s)；

g——重力加速度。

3.2 計(jì)算結(jié)果

本輸水管線流量為0.60m3/s，管線長(zhǎng)度13137m，前池水位高程652.0m，管道末端水廠所需水位高程566.5m，可利用高差為83.5m。根據(jù)允許流速范圍選取三個(gè)管徑進(jìn)行水力計(jì)算，確定選用PE管dn800，壓力規(guī)格選用1.25MPa，局部水頭損失按沿程損失的10%計(jì)。計(jì)算結(jié)果見表2。

表2水力計(jì)算結(jié)果

4 附屬構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

4.1 排氣設(shè)計(jì)

輸水管道建成后管道內(nèi)部充滿空氣，通水時(shí)，管道內(nèi)空氣會(huì)被水流逐漸帶出管外，若管道存在高差起伏，空氣勢(shì)必會(huì)向局部凸點(diǎn)匯攏聚集，氣體聚集減小了過(guò)水?dāng)嗝妗⒆璧K水流、增加水頭損失，不利于管道運(yùn)行，因此，要求在管道局部高點(diǎn)處安裝自動(dòng)進(jìn)氣排氣裝置，排氣閥口徑一般取主管管徑的1/8～1/12。主管管徑dn800，本工程選用排氣閥口徑為DN75。

本工程管線縱向布置平緩，局部隆起不明顯段應(yīng)按照規(guī)范間隔1000m左右設(shè)置一處通氣設(shè)施。

4.2 放空設(shè)計(jì)

管道敷設(shè)后，驗(yàn)收通水前還有諸多程序，比如：清除管道內(nèi)遺留的工具、材料及雜物，排除施工時(shí)管道內(nèi)積水及淤積泥沙、對(duì)管道進(jìn)行清洗及消毒、水壓試驗(yàn)等，確保輸水管道輸送水質(zhì)達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)并達(dá)到設(shè)計(jì)壓力要求。為此，輸水管道必須在各段局部低洼處設(shè)置進(jìn)人孔及排水閘閥，并在附近尋找河渠設(shè)置排水出口。本工程輸水管道位于大成都平原區(qū)，管道沿線埋設(shè)高程差較小，無(wú)法直接向周邊河道排水達(dá)到放空管道的目的，這種情況下，為滿足排空要求，采用了排水閥井與集水濕井相結(jié)合的放空措施(如圖2)，同時(shí)為輸水管道管理所配備兩套拖車帶抽水設(shè)備。

圖2 排水閥井+集水濕井結(jié)構(gòu)

4.3 穿障礙物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

管線穿越紅巖渠、大寨渠、人民渠等三處大型渠道，穿越洛小路一處等級(jí)公路以及若干處鄉(xiāng)村道路。由于管線大部分位于基本農(nóng)田區(qū)，施工工期需嚴(yán)格控制于經(jīng)濟(jì)作物種植間隙期，鑒于穿農(nóng)田段和穿障礙物段施工難度不同，大管徑PE管的現(xiàn)場(chǎng)焊接操作難度等問(wèn)題，本工程于穿公路、穿渠道段的管材選用PCCP管，與PE管法蘭連接，穿障礙物段可獨(dú)立施工，不受前后段施工時(shí)間限制，有效解決公路斷道、渠道斷水等難題。

人民渠輸水流量大，常年不斷流，若采取下穿方式，需對(duì)人民渠進(jìn)行施工期導(dǎo)流措施，投資較大，工期較長(zhǎng)，因此，選擇管道上跨人民渠的布置方式，本段管材選用鋼管，耐長(zhǎng)期暴曬、管道自重較PCCP管輕，適用于架空布置。

5 結(jié)語(yǔ)

八角水庫(kù)向什邡市城區(qū)輸水管道目前已施工完成，經(jīng)過(guò)建設(shè)單位有力協(xié)調(diào)，順利穿過(guò)長(zhǎng)距離基本農(nóng)田區(qū)，管道集中敷設(shè)施工工期控制在5個(gè)月，未耽擱農(nóng)村經(jīng)濟(jì)作物正常種植，下穿渠道及公路的換管材獨(dú)立施工措施發(fā)揮了極好的輔助效果，工程已于2018年1月通過(guò)壓水試驗(yàn)檢測(cè)，于2月份完工驗(yàn)收。