李佳瞳
(甘肅省慶陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局,甘肅慶陽(yáng)745000)
天??h已建水源工程有7 座小型水庫(kù),分別為石門(mén)水庫(kù)、二道墩水庫(kù)、龍?zhí)逗铀畮?kù)、鞍子山水庫(kù)、柏林水庫(kù)、科拉水庫(kù)、直岔水庫(kù)。截至2016 年對(duì)上述水庫(kù)全部進(jìn)行了排險(xiǎn)加固,目前工程運(yùn)行順利,起到了很好的灌溉以及防洪效果。該水源工程是甘肅省發(fā)改委以甘發(fā)改農(nóng)經(jīng)〔2013〕1650 號(hào)文件批復(fù)的一項(xiàng)維護(hù)當(dāng)?shù)胤€(wěn)定、治理生態(tài)環(huán)境的富民工程。工程投資總額度高達(dá)4.15 億元,同時(shí)修建有1 處引水樞紐,3 級(jí)提水泵站,配套總裝機(jī)12 000 kW 的機(jī)電設(shè)備12 套。
2015 年修建了石門(mén)河調(diào)蓄工程,隨后正式運(yùn)行,每年供水量高達(dá)1 420 萬(wàn)m3,確保了周邊工業(yè)園區(qū)、居民、牲畜及650 hm2草地的用水需求。該工程是甘肅省發(fā)改委以甘發(fā)改農(nóng)經(jīng)〔2012〕840 號(hào)文件批復(fù)的一項(xiàng)藏區(qū)重點(diǎn)工程,同時(shí)也是最近幾年全面促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的大工程。
2015 年開(kāi)始修建的二道墩水庫(kù)工程,第二年建成后正式運(yùn)行,每年供水量約為2 795 萬(wàn)m3,周邊居民供水率至少在95%以上,灌溉用水保證率至少在84%以上,社會(huì)效益顯著。該工程是甘肅省發(fā)改委以甘發(fā)改農(nóng)經(jīng)〔2015〕178 號(hào)文件批復(fù)的一項(xiàng)提高當(dāng)?shù)乜购的芰Φ墓こ?,建成總?kù)容146 萬(wàn)m3的?。?)型水庫(kù)1 座。
按照農(nóng)業(yè)綜合水價(jià)改革計(jì)劃,在已實(shí)施的和正在實(shí)施的高效節(jié)水建設(shè)區(qū)融合開(kāi)展農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革,對(duì)地表水計(jì)量設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造,同步建立了計(jì)量設(shè)施控制系統(tǒng),通過(guò)水費(fèi)核算和征收使農(nóng)業(yè)綜合水價(jià)改革落到實(shí)處。
噴灌區(qū)支管管道上設(shè)置給水栓與中心支軸式噴灌機(jī)連接;地埋管道首端安裝排氣閥,末端安裝排水閥,以防管道冬季凍壞;管道埋設(shè)深度根據(jù)灌區(qū)最大凍土深度確定。
移動(dòng)軟管式噴灌設(shè)備與絞盤(pán)式噴灌機(jī)均采用相同的噴頭,噴頭直徑10 mm,噴灑半徑23 m。機(jī)壓絞盤(pán)式噴灌機(jī)牽引速度為4.47 m/h,噴灑角度270°,有效噴幅寬度36 m;移動(dòng)軟管式噴灌的噴頭工作行間距20 m,列間距25 m。
自壓管道的閥門(mén)被關(guān)閉或者開(kāi)啟時(shí)會(huì)影響水流速度,導(dǎo)致動(dòng)水壓強(qiáng)在短時(shí)間之內(nèi)迅速降低或增大,因此需要驗(yàn)算水擊壓強(qiáng),并采取有效措施對(duì)其進(jìn)行防護(hù)。
2.3.1 水擊波傳播速度 水擊波傳播速度的計(jì)算公式:
式中,αw為均質(zhì)圓形管水擊波傳播速度(m/s)、D 為管徑(m)、e 為管壁厚度(m)、K 為水體積對(duì)應(yīng)的彈性模數(shù)(K=2.025 GPa)、E 為管材在縱向方向的彈性模數(shù)(U-PVC 管 E=3.0 GPa)、c 為管材系數(shù)(本設(shè)計(jì)中c=1)、L 為管長(zhǎng) (m)。計(jì)算可知 αw=859.3 m/s、Ts=124.7 s,與閥門(mén)正常關(guān)閉時(shí)間相比數(shù)值偏大,因此一定要進(jìn)行水錘演算。
2.3.2 水擊類(lèi)別判斷 在判斷水擊類(lèi)別的時(shí)候,關(guān)鍵要確定管道里面水擊波的傳播時(shí)間。計(jì)算公式:
式中,Tt為往返一次的總耗時(shí),L為管道總長(zhǎng)度。
2.3.3 水擊水頭 計(jì)算公式:
式中,Ht為間接水擊水頭(m)、V0為水源流動(dòng)速度(m/s)、Tg為閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間(s)、g 為重力加速度。
2.3.4 避免水擊的防護(hù)手段 主管道安裝水錘消除器,避免運(yùn)行過(guò)程中管道內(nèi)部受到過(guò)大壓力;所有鋼管控制區(qū)在運(yùn)行過(guò)程中至少開(kāi)啟一個(gè)以上出水口;分水口運(yùn)行順序?yàn)橄乳_(kāi)后關(guān),嚴(yán)禁先關(guān)后開(kāi);管道運(yùn)行時(shí)嚴(yán)禁突然關(guān)閉出水口,以防爆管。
該項(xiàng)目水源主要來(lái)自于柏林水庫(kù),主管道入口處需設(shè)置沉沙池。
3.2.1 縱斷面設(shè)計(jì) 地下埋設(shè)管道的埋設(shè)深度要超過(guò)最大凍土層2 m,坡度與地面保持一致。為了確保管道正常工作,需要在支管上安裝豎管和三通管,同時(shí)在豎管上專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)出水口。為了便于排水和維護(hù),分別在干管和支管末端設(shè)滲水井。
3.2.2 設(shè)計(jì)橫斷面 主要以梯形斷面為主,邊坡坡度為1∶0.35~1∶0.5;管線(xiàn)通過(guò)河床時(shí)管溝深度不可小于2 m。
井圈采用預(yù)制C25 砼,壁厚15 cm、高40 cm、內(nèi)徑80 cm。由于主管道直徑比較大,因此主管閘閥井長(zhǎng)、寬、高全部設(shè)計(jì)為1.8 m;其他子系統(tǒng)井體長(zhǎng)、寬設(shè)計(jì)為1.5 m,高設(shè)計(jì)為1.8 m;排水井長(zhǎng)寬高與閘閥井保持一致。
根據(jù)相關(guān)管理措施,將給水栓分水之后可能引起的沖刷考慮在內(nèi),在給水栓位置設(shè)置彎頭直接將水放入就近渠道內(nèi)進(jìn)行灌溉。
噴灌工程總投資額度為943 萬(wàn)元,灌溉規(guī)模為546.7 hm2,平均投資指標(biāo)為 17 250 元 /hm2。