桑干河流域懷仁市關(guān)井壓采項目工程設(shè)計分析

車 岳

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030024）

2016 年，國家發(fā)展改革委員會同水利部、國家林業(yè)局以及京、津、冀、晉四?。ㄊ校?，啟動了永定河綜合治理與生態(tài)修復工作，并發(fā)布了《永定河綜合治理與生態(tài)修復總體方案》（以下簡稱“總體方案”），旨在打造沿河流域的綠色生態(tài)廊道，為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境起到引領(lǐng)示范作用，并在生態(tài)領(lǐng)域作為京津冀協(xié)同發(fā)展率先突破的著力點。山西省共涉及六大類項目，分別是農(nóng)業(yè)節(jié)水工程、灌區(qū)高效節(jié)水改造工程、河道綜合治理工程、河道防護林建設(shè)工程、水源涵養(yǎng)工程、水源地保護及地下水壓采工程。

關(guān)井壓采項目，是永定河綜合治理與生態(tài)修復項目山西段，桑干河兩岸生態(tài)農(nóng)業(yè)示范園區(qū)的一部分，目的是為全面啟動種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，實施農(nóng)業(yè)節(jié)水，為節(jié)約區(qū)域用水、遏制地下水超采、提升水源涵養(yǎng)能力和帶動區(qū)域經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展，起到積極的推動作用。

1 工程概況

1.1 項目區(qū)概述

桑干河流域懷仁市關(guān)井壓采項目，是永定河流域綜合治理山西省的一項工程，工程涉及懷仁市云中鎮(zhèn)、何家堡、新家園鄉(xiāng)3 個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的何家堡、全福寨、趙莊、躍進村、西小寨、莊頭6 個村莊，位于朔州市懷仁市中型淺層孔隙地下水超采區(qū)內(nèi)。朔州市懷仁市淺層孔隙地下水限采區(qū)范圍，為朔州市懷仁中型淺層孔隙地下水超采區(qū)的全部區(qū)域，分布于懷仁市城區(qū)以西，北起北信莊、南至北辛村、西起盆地邊界、東至懷仁城東，面積約111 km2，嚴重超采區(qū)面積為86 km2。

何家堡、全福寨、趙莊、躍進村、西小寨、莊頭等6 個村莊主要種植作物是玉米，用水量約209 萬m3，控制灌溉面積856.67 hm2?，F(xiàn)狀灌溉為地下水，水源井有49 眼，田間采用低壓管灌，地下水開采壓力過大。

1.2 工程任務(wù)和規(guī)模

根據(jù)《萬家寨引黃北干初步設(shè)計報告（近期工程實施方案）》，設(shè)計引水量29 576 萬m3，懷仁市配置水量3 826 萬m3，根據(jù)《山西省發(fā)展和改革委員會關(guān)于懷仁縣黃河供水工程初步設(shè)計的批復》（晉發(fā)改設(shè)計發(fā)[2011]861 號）的建設(shè)規(guī)模，日供黃河水12 萬m3?，F(xiàn)利用引黃水總量約1 400 萬m3，遠未達到規(guī)劃用水規(guī)模。本次設(shè)計利用部分引黃水量，置換超采區(qū)范圍內(nèi)井灌區(qū)的灌溉用水，實現(xiàn)地下水壓采的目標。

根據(jù)確定的灌溉制度，統(tǒng)計機井出水量情況、灌溉面積，計算出灌區(qū)壓采地下水水量為209 萬m3。

2 工程布置及建筑物

2.1 工程等級和標準

依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（SL 50288-2018），設(shè)計總引水流量0.521 m3/s，灌溉工程等別為Ⅴ等，工程規(guī)模屬?。ǘ┬?，主要建筑物級別為5 級，防洪標準為10 年一遇洪水設(shè)計。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計標準》（GB 50288-2018）結(jié)合當?shù)厮Y源條件、技術(shù)發(fā)展狀況等綜合考慮，本工程灌溉設(shè)計保證率采用75%。根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB 18306-2015 圖A1）和《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》（GB 18306-2015 圖B1），區(qū)內(nèi)地震動峰值加速度值為0.20 g。地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40 s，抗震設(shè)防烈度為7°。

2.2 水源置換工程

本工程置換水源，為引黃北干線所引的黃河水。引水線路共采用兩個取水點，第一個取水點位于引黃北干懷仁1 號分水口流量調(diào)節(jié)閥室引出的壓力管道上，第二個取水點位于引黃北干線39 號排水閥井后接的DN 400 壓力鋼管上。引黃北干線懷仁1 號分水口引水至莊頭村；引黃北干線39 號排水閥井后引水至趙莊、躍進、何家堡、全福寨、西小寨等村。根據(jù)引水線路平面布置，引水主線路分莊頭西線、莊頭北線、趙莊西線、躍進村線、趙莊北線、何家堡北線和何家堡東線等，共7 條主線路。

主線通過支管與每個井點的現(xiàn)有農(nóng)田灌溉管道連接，每條支管末尾均設(shè)置1 座控制閥井，井內(nèi)安裝控制閥和水表。支管采用UPVC 壓力管道，管徑為DN 250 和DN 160。本工程采用DIP 和UPVC 兩種管道，全長約25.6 km。UPVC 采用DN 400、DN 250 和DN 160 的管道，DIP 采用DN 700、DN 600 和DN 500的管道。在閥室段前后采用鋼管，線路壓力管道工作壓力最大為0.6 MPa。

2.3 關(guān)井工程

地下水關(guān)井工程按以下兩種情況進行處理。

第一類為永久關(guān)閉。將擬關(guān)停井中成井質(zhì)量差的機電井予以封蓋，永久停止抽取地下水；工程方案是采用C20 混凝土井蓋包封機井出水口使其完全密封，以達到不能使用的目的，永久關(guān)閉機井共39 眼。

第二類為封存?zhèn)溆谩M關(guān)停井中永久封蓋井以外，成井質(zhì)量好且還可以繼續(xù)利用一定時期的取水井，作為應(yīng)急備用水源井。在一般年份不開采，只做日常維護；在出現(xiàn)突發(fā)性供水安全事件或極端干旱年份時，按照規(guī)定的程序啟用，發(fā)揮應(yīng)急供水作用。工程措施是切斷電源，移除機電設(shè)備等，封存?zhèn)溆脵C井10 眼。封存?zhèn)溆玫木梢宰鳛檎麄€工程的觀察井，在井口設(shè)地下水水位計可監(jiān)測出相應(yīng)位置的地下水位，由此可知壓采區(qū)地下水恢復情況，本工程共設(shè)10 個地下水水位計。

2.4 主要建筑物

根據(jù)工程布置和運行管理等要求，本工程在引黃北干線39 號排水閥井后，設(shè)1 座流量調(diào)節(jié)閥室。沿線附屬建筑物，主要包括控制（檢修）閥井、排氣閥（檢查）井、流量計井、排水閥井等。

2.4.1 控制（檢修）閥室

控制閥室設(shè)置原則：支線末端與原來管網(wǎng)對接處設(shè)置；各有壓管道分水口后的主管上設(shè)置；管線長度較長時，在適宜位置設(shè)置，使檢修段長度按5 km 左右考慮，并盡量與管線穿越（溝）、鐵路的位置結(jié)合。

按以上原則，結(jié)合輸水管線的布置，沿線共布置了9 座控制（檢修）閥室。

2.4.2 排氣閥（檢查）井

控制閥室設(shè)置原則：排氣閥井結(jié)合流量調(diào)節(jié)閥室、檢修閥室位置進行設(shè)置，除管線的相對高點、管線縱坡變化處（特別是逆坡變平坡或順坡點）必須設(shè)置外，一般地段的排氣閥間距按不大于0.8 km 考慮。按以上設(shè)置原則，全線共設(shè)29 座排氣（檢查）閥井。

2.4.3 排水閥井

排水閥井主要是事故檢修時，放空管道，以便進行管道維修，其位置一般布設(shè)在管線的相對低點，并與管線穿越的（溝）結(jié)合，沿線共布置了17 座排水閥井。

2.4.4 流量計井

流量計井是分水口控制閥室來布置的。其目的是在管線正常運行期隨時測報各段的過流量是否正常，以判斷全線是否有漏水，以及發(fā)生漏水的區(qū)段，以便及時搶修；沿線共設(shè)置7 座流量計井。

2.4.5 支管控制閥

為了控制出水流量和計量水量，在每條支管末端設(shè)1 控制閥和水表，支管總共設(shè)56 個末端控制閥。

2.5 工程投資

工程總投資包括工程部分、建設(shè)及施工場地征用費、環(huán)保、水保部分，總投資為3 376.27 萬元。

3 結(jié)語

桑干河流域懷仁市關(guān)井壓采項目的實施，啟動了全面實施農(nóng)業(yè)節(jié)水與種植結(jié)構(gòu)調(diào)整工程，為節(jié)約區(qū)域用水、遏制地下水超采、提升水源涵養(yǎng)能力、帶動區(qū)域經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展，起到了積極的推動作用。

項目的實施，應(yīng)將關(guān)井壓采與新建節(jié)水設(shè)施同步實施，同期達效。建議加快建設(shè)節(jié)約用水管理體制機制，明確節(jié)水主體，出臺健全的節(jié)水法規(guī)體系。加大全社會節(jié)約用水投入力度，拓寬投資融資渠道，鼓勵、吸納多種資本投入節(jié)水項目。