涼州區(qū)西營五干片調(diào)蓄水池工程設(shè)計初探

劉海寶

摘要：該文通過對西營灌區(qū)五干片區(qū)調(diào)蓄水池工程的設(shè)計，形成了以調(diào)蓄水池為骨干、受益村莊及企業(yè)為節(jié)點的水網(wǎng)體系。堅持走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路，全力打造生態(tài)美、產(chǎn)業(yè)優(yōu)、百姓富的美麗武威。水資源作為基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源，水利作為重要基礎(chǔ)設(shè)施和重要發(fā)展支撐，面臨著更高、更新的發(fā)展要求。根據(jù)水利部水系連通與農(nóng)村水系綜合整治要求，牢固樹立綠水青山就是金山銀山的理念，結(jié)合水資源開發(fā)利用實際發(fā)揮效益提供水資源保障，為灌區(qū)經(jīng)濟發(fā)展提供助力;為河西地區(qū)同類工程的布置和設(shè)計提供有益的參考，便于同行進行學(xué)習(xí)共勉。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田建設(shè)?高效節(jié)水?工程設(shè)計?調(diào)蓄水池

中圖分類號：TV5??文獻標識碼：A

Preliminary?Study?on?the?Design?of?the?Storage?Tank?Project?in?the?Wugan?Section?of?Xiying，?Liangzhou?District

LIU?Haibao

（Liangzhou?Xiying?River?Water?Conservancy?Management?Office，?Wuwei，?Gansu?Province，?733026?China）

Abstract：?Through?the?design?of?the?storage?tank?project?in?the?Wugan?section?of?Xiying?Irrigation?District，?this?paper?has?formed?a?water?network?system?with?storage?tanks?as?backbones?and?beneficial?villages?and?enterprises?as?nodes，?adheres?to?the?path?of?ecological?priority?and?green?development，?and?strives?to?build?a?beautiful?Wuwei?with?ecological?beauty，?excellent?industries?and?rich?people.?Water?resources?are?a?basic?and?strategic?resource，?water?conservancy?is?an?important?infrastructure?and?development?support，?and?they?both?are?facing?higher?and?newer?development?requirements.?According?to?the?requirements?of?the?Ministry?of?Water?Resources?for?the?water?system?connectivity?and?comprehensive?improvement?of?the?rural?water?system，?we?must?firmly?establish?the?concept?that?green?water?and?green?mountains?are?golden?mountains?and?silver?mountains，?and?combine?the?actual?benefits?of?the?development?and?utilization?of?water?resources?to?provide?water?resource?protection，?so?as?to?provide?assistance?for?the?economic?development?of?irrigation?areas，?provide?a?useful?reference?for?the?layout?and?design?of?similar?projects?in?Hexi?region，?and?is?convenient?for?peer?to?learn?and?encourage?together.

Key?Words：?Farmland?construction;?Efficient?water?saving;?Engineering?design;?Regulating?reservoir

1?工程概況

西營灌區(qū)設(shè)計灌溉面積為2.7萬hm2，有效灌溉面積2.1萬hm2。灌區(qū)現(xiàn)轄西營、豐樂等10個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）812?個村民小組，74?個農(nóng)民用水戶協(xié)會。灌區(qū)共有農(nóng)戶35?115戶、農(nóng)村人口?14.54?萬人，水權(quán)面積1.8萬hm2，農(nóng)作物實際種植面積約2.7萬hm2，糧食總產(chǎn)量?17.34?萬t、蔬菜總產(chǎn)量?18.87萬，農(nóng)村居民人均可支配收13?025元。目前，西營灌區(qū)人口占涼州區(qū)的15.18%，面積占涼州區(qū)的33.34%，灌區(qū)在涼州區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展中具有十分重要的地位。

涼州區(qū)西營五干片區(qū)調(diào)蓄水池工程主要任務(wù)是新建調(diào)蓄水池2座，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供水源支撐，同時在水量充沛的情況下，置換工程區(qū)下游部分地下水及為部分區(qū)域提供生態(tài)用水，從而為水生態(tài)環(huán)境的修復(fù)提供保障。

2?調(diào)蓄水池工程布置

該工程以調(diào)蓄水池為骨干、受益村莊及企業(yè)為節(jié)點，統(tǒng)一調(diào)配水資源、充分利用地表水，以達到置換保護地下水、修復(fù)水域、恢復(fù)生態(tài)的目的。工程計劃在西營灌區(qū)二壩支干下游豐樂鎮(zhèn)空心墩灘及西營專用輸水渠左岸金色大道東側(cè)380?m?廢棄采料坑新建調(diào)蓄水池2座。

2.1水調(diào)蓄水池工程設(shè)計

2.1.1調(diào)蓄水池容積確定

該工程調(diào)蓄水池容積，在考慮西營河可利用棄水量的基礎(chǔ)上，根據(jù)選擇池址處可利用場地具體情況、引水渠高程、調(diào)蓄水池蓄水深度以及供水對象范圍綜合確定。根據(jù)各調(diào)蓄水池供水對象范圍需水預(yù)測成果，結(jié)合池址處可利用場地面積、設(shè)計蓄水深度，確定西營五干片?1#調(diào)蓄水池設(shè)計容積為645.86萬m?、2#調(diào)蓄水池設(shè)計容積為87.96萬m?。經(jīng)工程實施后地表水資源調(diào)節(jié)分析，平水年（P=50%）西營灌區(qū)所有擬建調(diào)蓄水池可蓄水3次，總蓄水量為3?496.44萬m?，按設(shè)計容積比例，該工程總蓄水量為?2?204.28萬m?。蓄水量除為鄰近的牧原養(yǎng)殖場項目提供生產(chǎn)用水、為金太陽工業(yè)集中區(qū)提供生態(tài)用水外，其余部分用于置換下游灌溉地下水和生態(tài)補水。蓄水?利用率高，調(diào)蓄水池蓄水水源水量有保障；布置范圍基本為采料坑或荒灘，不占用國家基本農(nóng)田；蓄水深度安全經(jīng)濟，調(diào)蓄水池設(shè)計容積較為合理。2.1.2???調(diào)蓄水池結(jié)構(gòu)設(shè)計

調(diào)蓄水池工程布置于山前沖洪積傾斜平原，其工程地質(zhì)條件具有相似性，表層為0.5～2.0?m的沖洪積粉質(zhì)壤土，下部為沖洪積砂礫卵石層，厚度大于50?m，允許承載力0.3～0.4?MPa，滲透系數(shù)30～90?m/d，故調(diào)蓄水池均采用相同結(jié)構(gòu)型式。調(diào)蓄水池池內(nèi)坡取為1∶2.5，自下向上依次為砂礫石基礎(chǔ)夯實、300?mm厚10%水泥土穩(wěn)定層（要求設(shè)計壓實度≥0.97）、250?g-PE0.?5?mm-250?g?復(fù)合土工膜防滲層、300?mm厚10%水泥土保護層、30?mm厚M10?水泥砂漿墊層、100?mm厚漿砌預(yù)制六邊形C20砼板護面。蓄水池池底自下而上依次為砂礫石池基夯實、厚300?mm10%水泥土穩(wěn)定層、250g-PE0.5mm-250g?復(fù)合土工膜防滲層、厚300?mm細沙保護層、厚500?mm砂礫碎石壓重層。?池堤采用調(diào)蓄水池開挖料進行填筑，外邊坡坡比1∶2.0，填筑控制相對密度不小于0.65，外邊坡采用生態(tài)草皮護坡。池頂以上開挖邊坡坡比為1∶3.0，修建1∶2.0臺階式花池。由于工程調(diào)蓄水池池深較大，池頂迎水面緣石設(shè)置防護網(wǎng)，并沿緣石每50?m設(shè)置一座太陽能照明燈。

2.1.3?引水系統(tǒng)設(shè)計

（1）引水流量確定。該工程1#調(diào)蓄水池計劃在五干二壩支干渠引水，五干二壩支干渠設(shè)計流量為1.5?m?/s，為提高蓄水效率，引水流量與上級渠道設(shè)計流量一致，取為1.5?m?/s；2#?調(diào)蓄水池計劃在西營專用輸水渠引水，西營專用輸水渠設(shè)計流量為22.0?m?/s，綜合考慮蓄水時間、消能防沖等因素，引水流量取為?3.0?m?/s。

（2）引水閘室設(shè)計。該工程分別在1#調(diào)蓄水池及?2#調(diào)蓄水池首部新建節(jié)制引水閘?2?座。

1#調(diào)蓄水池節(jié)制引水閘：節(jié)制引水閘布設(shè)于五干渠二壩支干渠，設(shè)1孔引水節(jié)制。引水閘與節(jié)制閘寬度均為1.2?m，高1.2?m，采用現(xiàn)澆C25?鋼筋砼整體結(jié)構(gòu)，閘室底板厚40?cm，邊墻厚40?cm，閘室長5.2?m，考慮凍脹及受力均勻，閘底板下設(shè)50?cm砂礫石墊層；閘室上部設(shè)啟閉臺，閘房采用磚砼結(jié)構(gòu)，板梁柱采用現(xiàn)澆C25鋼筋砼（W6、F200），閘門采用平板鋼閘門，電動螺桿啟閉機，閘門要求實時監(jiān)控、流量監(jiān)測、自動啟閉；閘室前后設(shè)長度均為2.0?m漸變段，以保證與前后渠道斷面順暢銜接。

2#調(diào)蓄水池引水閘：節(jié)制引水閘布設(shè)于西營專用輸水渠，設(shè)2孔引水2孔節(jié)制閘。引水閘閘孔寬1.5?m，高2.5?m；節(jié)制閘閘孔寬1.5?m，高2.5?m。閘室均采用現(xiàn)澆C25鋼筋砼整體結(jié)構(gòu)，底板厚70?cm，閘墩厚80?cm，閘室長6?m，考慮凍脹及受力均勻，閘底板下設(shè)50?cm砂礫石墊層；閘室上部設(shè)啟閉臺，閘房采用磚砼結(jié)構(gòu)，板梁柱采用現(xiàn)澆C25鋼筋砼，閘門采用平板鋼閘門，電動螺桿啟閉機，閘門要求實時監(jiān)控、流量監(jiān)測、自動啟閉；閘室前后設(shè)漸變段，以保證與前后渠道斷面順暢銜接，其中，閘前漸變段長7.5?m，閘后漸變段長度5?m，漸變段后連接引水渠道。

（3）引水渠道設(shè)計：根據(jù)調(diào)蓄水池與上級渠道平面布置情況，該工程共需新建引水渠道0.378?km，其中，1#調(diào)蓄水池0.053?km，2#調(diào)蓄水池0.325?km。該工程調(diào)蓄水池引水線路較短，為便于同上游分水閘及下游消能設(shè)施銜接，引水渠采用矩形斷面，以方便施工。

1#調(diào)蓄水池引水渠采用現(xiàn)澆C20砼重力擋墻式襯砌，設(shè)計底寬及凈深均為1.2?m，邊墻頂寬?0.25?m，背坡坡比1∶0.2，邊墻墻底寬0.49?m，底板厚0.4?m。襯砌下設(shè)0.5?m厚砂礫石墊層。

2#調(diào)蓄水池引水渠采用現(xiàn)澆C20砼重力擋墻式襯砌，設(shè)計底寬及凈深均為1.5?m，邊墻頂寬?0.25?m，背坡坡比1∶0.2，邊墻墻底寬0.55?m，底板厚0.5?m。襯砌下設(shè)0.5?m厚砂礫石墊層。

3?供水管道設(shè)計

該項目各調(diào)蓄水池計劃配套供水管道，以便于為下游用水戶供水，共計埋設(shè)供水管道30.3?km。根據(jù)管材比選結(jié)果，供水管道大管徑（＞DN500?mm）采用螺旋鋼管（SP），小管徑（≤DN500?mm）采用聚乙烯管（PE100級）。供水管道管徑根據(jù)各調(diào)蓄水池供水對象需水特性，選為?DN355～1?200?mm。

供水管道均采用埋管方式，管道均敷設(shè)于地下管槽中，管槽開挖考慮管道焊接安裝要求，管底開挖寬度為管道兩側(cè)各加0.5?m，項目區(qū)最大凍土深度在1.42?m左右，考慮管道埋設(shè)于凍土層以下，防止管道冬季發(fā)生凍脹破壞，管溝開挖采用梯形斷面，設(shè)計管頂最小覆土厚度1.5?m，最大覆土厚度10?m，管溝開挖邊坡1∶0.5～1∶1.0。

4?泵站設(shè)計

根據(jù)各調(diào)蓄水池供水管道水力計算結(jié)果，西營五干片1#調(diào)蓄水池需要加壓供水，2#調(diào)蓄水池可實現(xiàn)自流供水。該設(shè)計根據(jù)1#調(diào)蓄水池供水管道計算流量、泵站設(shè)計揚程，泵站矩形干室型泵房，廠房由主、副廠房和安裝間組成。廠房布置均根據(jù)機電設(shè)備安裝、檢修的要求，高度滿足吊運要求，考慮泵房內(nèi)通風(fēng)、散熱和采光要求，并符合防火、防潮等技術(shù)要求。泵房內(nèi)主要布置有主?機組、集水井、排水溝、交通道、排水系統(tǒng)等。

4.1?主廠房設(shè)計

主廠房為干室型泵房，分為上下兩層，上層為檢修間及巡視平臺，下層為水泵電機層，下部采用整體式鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)。水泵電機均置于混凝土墩臺上。

主廠房水泵機組采用單列式布置，靠右側(cè)水下墻內(nèi)側(cè)布置“之”字形樓梯，連通安裝間與機組運行層，方便以后運行管理及機組檢修。出水管穿過下游側(cè)水下墻，在副廠房后匯總成壓力主管，管道轉(zhuǎn)彎處設(shè)C25鋼筋砼鎮(zhèn)墩?？恐鲝S房左側(cè)水下墻設(shè)集水井，集水井內(nèi)安裝潛水排污電泵。主廠房電纜敷設(shè)在下游側(cè)水下墻的電纜支架上，穿過后墻入電纜溝內(nèi)。為便于檢修、安裝，在主廠房內(nèi)設(shè)置一臺梁式起重機。廠房左側(cè)設(shè)集水井，機組周邊及進出水管道下設(shè)排水溝，沿廠房后墻匯總至集水井。

4.2?副廠房設(shè)計

副廠房設(shè)計，副廠房設(shè)置在主廠房后側(cè)，采用變形縫與主廠房分開，設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)，副廠房內(nèi)設(shè)有中控室、高低壓開關(guān)柜室等。外墻采用300?mm厚非承重空心磚，貼60?mm厚擠塑聚苯板保溫，內(nèi)墻采用20?mm厚非承重空心磚；值班室、工具間地面選用鋪磚地面，高壓變頻室、高壓設(shè)備室、控制室、直流計算機室地面選用防靜電水磨石地面；副廠房采用單框雙玻鋁合金推拉窗外加防護欄；值班室、工具間門選用防盜門，高壓變頻室、高壓設(shè)備室、控制室、直流計算機室門選用乙級防火門；外墻面貼面磚勒腳，噴刷外墻漆，內(nèi)墻面刷乳膠漆；屋面防水為二級，防水材料選用4?mm厚SBS防水卷材二道。

5?設(shè)備管理房設(shè)計

根據(jù)調(diào)蓄水池運行管理需求，需修建首部設(shè)備管理用房2座，單座187.15?m?，共374.3?m?。根據(jù)《民用建筑通則》的規(guī)定，設(shè)備管理房采用地面磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)置于下部砂礫卵石層。設(shè)備管理房設(shè)計為一層砌體結(jié)構(gòu)，平面尺寸為25.2?m×8?m，高2.8?m，建筑面積187.15?m?，基礎(chǔ)為C25混凝土條形基礎(chǔ)。屋面、柱、圈梁及女兒墻采用C25鋼筋砼整體現(xiàn)澆。室外踏步、散水采用C15砼，寬度90?cm，每2.0?m設(shè)一橫向伸縮縫。

6?機電及金屬結(jié)構(gòu)

6.1水力機械

該工程涉及水力機械主要有水泵及附屬設(shè)備、調(diào)蓄水池溢水及放空設(shè)備和附屬設(shè)備。有用電需求的首部控制設(shè)備及泵站。

6.2?水泵及其附屬設(shè)備

涼州區(qū)西營五干片調(diào)蓄水池工程設(shè)計兩處調(diào)蓄水池分別從就近二壩支干和西營河專用輸水渠自流取水，引水工程不設(shè)提水系統(tǒng)。一期工程不涉及泵站建設(shè)，水力機械主要為2座I級水池的溢水及放空設(shè)施。溢水設(shè)備包括溢水管；放空設(shè)備包括放空管及控制閘門，溢水管在放空控制閥后并入放空管。為便于調(diào)度運行及施工安裝，溢流管、放空管管徑與末級池出水管管徑保持一致。控制閥門采用電動閘閥。

6.3???管線附屬設(shè)備

該工程2處調(diào)蓄水池均采用有壓供水（輸水）方式。根據(jù)工程總體布局，為確保各供水管道安全可靠運行，同時便于維修，依據(jù)各管道布置和初步水力計算具體情況，該階段擬定在各管道上分別設(shè)置控制閥、進排氣閥、泄空閥及水力監(jiān)測裝置等。

6.4??供電方案設(shè)計

該項目工程區(qū)內(nèi)現(xiàn)有電網(wǎng)能滿足工程供電要求。泵站為小型供水加壓泵站，其余用電負荷較小，根據(jù)電力負荷等級的劃分原則及對供電可靠性的要求，負荷等級劃為三級供電負荷，設(shè)一回架空線供電?？紤]泵站裝機容量相對不大的特點，水泵電動機母線側(cè)采用單母線接線方式。

1#調(diào)蓄水池泵站裝機較小，供電按0.4?kV電壓考慮，設(shè)計從就近的10?kV農(nóng)用電網(wǎng)線路，“T”接一回10?kV架空線路，利用10/0.4?kV變壓器為泵站提供電源。

2#調(diào)蓄水池首部設(shè)備及管理房用電主要是閥門、采暖通風(fēng)、照明、操作及檢修用電，用電負荷較小，設(shè)計從就近的10?kV農(nóng)用電網(wǎng)線路，“T”接一回10?kV架空線路，利用10/0.4?kV變壓器提供電源，主接線方式采用單母線接線方式。

7?金屬結(jié)構(gòu)

7.1?引水建筑物金屬結(jié)構(gòu)

西營五干片區(qū)共設(shè)2座引水樞紐，需修建3座節(jié)制閘，3孔進水閘?？刂圃O(shè)備均采用平面鋼閘門，閘門及攔污柵總重7.70?t，埋件總重6.16?t。閘門啟閉設(shè)施采用手電兩用螺桿式啟閉機，單個啟門力10～100?kN，共需啟閉機6臺三腳架及倒鏈2臺套。

7.2?多級調(diào)蓄水池連通及溢水部分金屬結(jié)構(gòu)

多級調(diào)蓄水池之間的連通及溢水部分金屬結(jié)構(gòu)主要包括上級水池的放空鋼管及附件和上級水池的溢水管及附件。一期工程空星墩調(diào)蓄水池共需D800?mm連通管及溢水管0.07?km，D1000?mm?連通管及溢水管0.07?km。五干片區(qū)空調(diào)蓄水池連通及溢水部分金屬結(jié)構(gòu)（鋼管）總重量為32.12?t。牧原調(diào)蓄水池共需D1000?mm?連通管及溢水管1.00?km，擬在二期工程中建設(shè)。

7.3?放空及出水管金屬結(jié)構(gòu)

放空及出水管布置于末級水池，主要用于向河道輸生態(tài)用水及向受水區(qū)供水。五干片區(qū)空星墩調(diào)蓄水池出水管總長0.24?km，鋼管總重46.66?t，內(nèi)防腐面積584.34?m2，外防腐面積600.17?m2。調(diào)蓄水池供水管總長22.9?km，金屬管長度20.1?km，總重3?532.57?t，內(nèi)防腐面積46?706?m2，外防腐面積48?011?m2。五干片區(qū)牧原調(diào)蓄水池主要向牧原一二場，專用輸水渠北側(cè)下游農(nóng)田灌溉，均采用重力自流灌溉。供水管總長7.40?km，金屬管長度2.4?km，全部為DN800mm?螺旋鋼?管。金屬結(jié)構(gòu)總重1?802.26?t，內(nèi)防腐面積188?850?m2，外防腐面積19?415?m2。蓄水池放空主要在末級水池中設(shè)置，一期工程不涉及放空管金屬結(jié)構(gòu)。

7.4?消防設(shè)計

該工程地處西北高原，日照時間長，光熱資源充足，溫差較大，降水稀少，蒸發(fā)量大，氣候干旱，地表、地下水貧乏，屬典型的干旱型大陸性氣候。對泵站、管理房和機電設(shè)備，特別是電氣設(shè)備的防火，主要采用隔離、設(shè)置阻燃材料和配置足夠的滅火裝置等措施。該工程滅火方式主要考慮配置消防泵及手提式滅火器，并在滅火器的選擇上考慮滅火時不導(dǎo)電和不爆炸，滅火后不會造成任何污染和電氣設(shè)備性能改變等因素。

8?工程效益

該工程通過在西營灌區(qū)新建調(diào)蓄水池?2?座，共?5?級，形成以西營河為網(wǎng)絡(luò)、調(diào)蓄水池為骨干、受益村莊及企業(yè)為節(jié)點的水網(wǎng)體系，可有效地改善當?shù)厝罕姷纳顥l件；可以增加西營灌區(qū)地表水資源的調(diào)蓄能力，發(fā)生洪澇災(zāi)害時，通過合理調(diào)度，蓄滯洪水，形成錯峰調(diào)節(jié)，變害為利，提高地表水的利用率。工程的實施對蓄豐濟枯、抗旱應(yīng)急、調(diào)蓄洪水，對緩解現(xiàn)狀水資源短缺、防御水旱災(zāi)害、增強地表水調(diào)蓄能力、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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