多種形式的長距離異地調水技術在莊浪縣水洛河川農村飲水安全工程中的應用

唐祎萍

（甘肅省莊浪縣水務局，甘肅莊浪744699）

1 概況

近年來，隨著莊浪縣城鎮(zhèn)化和農業(yè)產業(yè)化的發(fā)展，對水的需求量不斷增加，加之氣候異常、旱災頻繁、降雨時空不均等因素影響，水資源短缺已成為莊浪經濟社會發(fā)展的“短板”。莊浪縣作為梯田大縣，水利事業(yè)對農業(yè)產業(yè)的發(fā)展以及對全縣社會經濟的發(fā)展都有著積極的推動作用，興水為民成為莊浪縣全面發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)。

水洛河川農村飲水安全工程區(qū)域內川區(qū)群眾飲用水水質較差，由于上游縣城生活污水，沿河養(yǎng)豬、養(yǎng)羊及草編、粉條加工廠生產廢水直接排入河道，與河道流水相互混合，造成下游群眾飲用水水源污染比較嚴重，給沿河群眾的身心健康造成了極大危害；山區(qū)群眾由于居住在山腰梁峁，常年飲用溝泉水，但溝泉水取水十分不便，費時費力，且水源水量很難滿足群眾用水要求。因此，從異地長距離調水是解決該區(qū)域農村飲水問題的唯一途徑。

2 工程設計

2.1 設計方案及工程措施

水洛河川農村飲水安全工程以竹林寺水庫為水源，工程總體布置的原則是利用竹林寺水庫現(xiàn)有建筑物，使凈水廠靠近工程效益區(qū)，同時兼顧已建南坪水廠人飲工程凈水要求，且利用南坪水廠管理所部分建筑，降低工程造價，使工程建設方案經濟合理。

工程在竹林寺水庫泄洪洞出口修建節(jié)制閘和沉砂池聯(lián)合取水工程，修建C15 砼現(xiàn)澆引水渠（60 m）引水至左側沉砂池沉淀后，通過21.782 km 輸水管自壓輸水至南坪水廠一體化凈水設備，凈化后從2座500 m3清水池經配水管網直接供水到戶，壓力過大的管段采用減壓閥減壓，局部地形過高的地段采用加壓泵站加壓配水。配水線路的布置遵循既經濟又合理，同時兼顧鄉(xiāng)村總體規(guī)劃的要求。配水管網呈樹枝形分布，分總干、南干、北干和南北干支管道四級管道，主要埋設于農田、果園及河道灘地，采用倒虹吸、自流和電提多種形式。總干長6.55 km，是從南坪水廠清水池開始至水洛水泥廠結束，分南北2 條干管，北干從水洛水泥廠開始穿水洛河后沿北岸往下游輸水至石門口，解決水洛、朱店、萬泉3 鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）水洛河北岸的川區(qū)群眾飲水問題，北干管有8 條支管，均采用自流方式輸水，供水洛鎮(zhèn)柳溝、亂莊、朱店河北等村。南干全長24.79 km，采用倒虹吸的方式輸水至田灣村半山腰，然后建加壓泵站，再提水至田灣村背后山頂高位水池，通過自流方式供水。南干管有11 條支管，其中南干 1 支、2 支、3 支、4 支、7 支和 9支均采用自流方式輸水，解決水洛郭堡、下王、朱店吳溝、中街、萬泉鎮(zhèn)田坪、萬川等水洛河南岸川區(qū)群眾飲水問題，南干 5 支、6 支、8 支、10 支和 11 支供水點在南部山區(qū)，在山上壓力不足的地方建加壓泵站，然后再提水至高位水池，通過自流方式供水，解決山上李家村、小灣、田灣、田岔、高岔、邵坪、清水溝等村群眾飲水問題。工程沿線解決水洛、朱店、萬泉3 個鎮(zhèn)47 村56 207 人的飲水不安全問題。

2.2 設計用水量

工程設計年限采用15 年，供水規(guī)模3059.3m3/d，日變化系數(shù)k日＝1.4，時變化系數(shù)K時＝1.8。確定最高日供水狀況下，取水、水處理按每天17 h 運行，供水管網按每天24 h 運行。用水量計算詳見表1。

表1 設計用水量計算

2.3 水源水量分析

莊浪縣水洛河川農村飲水安全工程以竹林寺水庫作為水源。竹林寺水庫工程是以灌溉為主，兼有供水、養(yǎng)殖、防洪等綜合效益的?、逍退畮?，設計灌溉面積0.205 萬hm（2P=50%），灌區(qū)至今未配套。水庫位于莊浪縣南洛河上游的竹林寺溝以上約500 m 處，距縣城25 km。水庫總庫容577 萬m3，其中調洪庫容359 萬 m3，興利庫容 486 萬 m3，死庫容 60 萬 m3。

根據(jù)《竹林寺水庫初步設計報告》，由于設計流域內無實測水文資料，依據(jù)省內水文分區(qū)，設計流域屬六盤山土石林區(qū)，因此在這一分區(qū)內選擇了鄰近流域下墊面情況相似且有實測水文資料的西峽站、涇河源站、華亭站、社棠站作為設計流域年徑流分析時的參證站，根據(jù)設計流域的匯水面積計算出壩址處的均值流量為0.34 m3/s。通過變差系數(shù)Cv 值的分析及上述4 個站長、短系列的計算適線，確定壩址Cv=0.50，偏差系數(shù)Cs=2Cv，由此便可計算各設計頻率的年徑流量見表2。

表2 不同保證率徑流來水量計算

經興利調節(jié)計算，當保證率P=95%（不考慮農業(yè)灌溉）時，竹林寺水庫可供水量為9 063 m3/d，年可供水量330.8 萬m3，遠大于該工程年取水量85.34萬m3。所以，工程水源是有保證的。

2.4 工程等級、防洪標準及抗震設防烈度

莊浪縣水洛河川農村飲水安全工程供水規(guī)模為3 059.3 m3/d，1 000＜w≤5 000，按照《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL310-2004）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252）的有關規(guī)定，該工程屬Ⅲ型工程，主要建筑物為3 級，次要建筑物及臨時建筑物均為 4 級。

根據(jù)《防洪標準》（GB-50201）以及《水利水電工程等級劃分及防洪標準》的有關規(guī)定，該工程防洪標準按20 年一遇設計，50 年一遇校核。依據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，莊浪縣地震動峰加速度為0.2 g，相應地震烈度為Ⅷ度，抗震設防烈度采用Ⅷ度。

2.5 工程設計

水洛河川農村飲水安全工程主要技術設計內容在輸水和配水工程。

2.5.1 輸水管網設計 輸水管道日工作時間采用17 h，經初步估算，輸水管道壓力過大應設減壓池，因此輸水管道水力計算按淹沒出流的長管計算。根據(jù)輸水管道水力計算結果及縱斷面圖，共需布設 1.0 MPa DN225UPVC 管道 14.282 km，0.63 MPa DN225UPVC 管道 3.458 km，0.8 MPa DN200UPVC管道2.926km，Dg200 無縫鋼管（壁厚8mm）1.116km；且管道穿越河灘時設D=800 mm 鋼筋砼預制套管2.542 km。因水壓力過大，修建50 m3減壓池3 座，100 m3減壓池 1 座。

2.5.2 配水管網設計 配水管網由南坪水廠2 座500 m3蓄水池接出，主要采用重力流的方式供水，當水壓過大時，采用減壓閥減壓處理，局部地形較高位置設加壓泵站供水。

地形高差較大及管道跨河或設套管時，管道應設鎮(zhèn)墩，配水管網共需設置鎮(zhèn)墩30 座，長×寬×高=1.2 m×1.0 m×1.2 m，采用C15 砼現(xiàn)澆。工程共需修建 500 m3蓄水池 2 座，50 m3前池 5 座，50 m3清水池4 座，100 m3清水池1 座。其中：水處理廠設500 m3蓄水池2 座，每座加壓泵站均設50 m3前池1座，1#、3#、4#、5#加壓泵站出口均設 50 m3清水池 1座，2#加壓泵站出口設100 m3清水池1 座。

3 工程運行情況

莊浪縣水洛河川農村飲水安全工程于2012 年10 月全面完成，在投入使用前對管道進行打壓和輸水試驗，輸、配水管道實際流量達到設計要求，工程運行狀況良好，說明應用多種形式的長距離異地調水技術在該工程中的應用是科學合理的、可行的。

4 結語

通過自流、倒虹吸、電提多種輸水技術在水洛河川農村飲水安全工程中的應用，靈活多樣解決了工程穿越環(huán)境復雜、涉及面廣及保證各村社供水的諸多技術難題，實現(xiàn)了工程區(qū)所有村社都有自來水。工程設計科學、施工技術先進、節(jié)省工程投資，工程社會效益、生態(tài)效益和經濟效益顯著，為今后農村飲水安全工程建設提供了成熟的經驗，具有重要的借鑒意義。