柳林縣黃河提水工程取水構筑物方案比選

秦國強

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

柳林縣黃河提水工程取水構筑物方案比選

秦國強

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

黃河提水工程取水口主要任務是為高紅工業園區供水，其取水方式的選擇直接關系到供水的穩定性和可靠性。介紹了取水口的工程概況和地質條件，對移動式取水構筑物和固定式取水構筑物兩種方案的技術經濟指標進行比選，推薦采用固定式泵站取水方案。

取水口；取水構筑物；移動式取水；固定式取水；方案比選

1 工程概況

柳林縣位于呂梁山脈西側，晉陜峽谷的黃河東岸，北與臨縣為鄰，東與呂梁市、中陽縣接壤，南與石樓縣交界，西隔黃河與陜西省相望。黃河提水工程取水口位于柳林縣西部，距縣城約26km，取水水源為黃河水，由一二級泵站、沉沙池、輸水隧洞和倒虹等組成。主要為高紅工業園區及沿線133.33hm2棗樹供水，設計流量1.12m3/s。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》及《泵站設計規范》，確定工程規模為中型，工程等別為Ⅲ等，泵站、輸水隧洞等建筑物級別為3級，洪水標準為30年一遇洪水設計，100年一遇洪水校核。由于取水口至高紅工業園區高差在110m左右，因而黃河水不能從水源地自流到工業園區，需要設置具有提升功能的取水建筑物將水送至工業園區。

2 取水口地質條件

取水口位于軍渡村下游約2.0km的黃河左岸河漫灘上，站址區地形較平緩。左側緊靠黃河岸邊基巖邊坡，坡高24m，坡度近于直立，坡頂為沿黃公路。

站址左側緊靠山坡坡腳處堆積有人工堆積物（QS），巖性為砂巖、泥巖碎塊石，屬沿黃公路筑路時開挖的石渣。中部為第四系全新統洪沖積物（Q4pal），巖性為級配不良礫、卵石混合土，結構松散，卵礫石磨圓度較好，主要成分為砂巖、灰巖等，厚3.0～6.7m。下部基巖為三疊系下統劉家溝組第一巖組（T1l-1）巖性上部紫紅、淺紫色細—中細粒中厚層砂巖夾兩層紫紅色泥巖，中部為中厚層紫紅色厚層砂巖、泥巖互層，底部紫紅、淺紫色細—中細粒中厚層砂巖。

3 取水構筑物比選

根據地形條件，針對工程實際情況，擬定移動式取水構筑物和固定式取水構筑物兩種形式進行比選。

3.1 工程布置

移動式取水構筑物主要分纜車式取水、浮船式取水和潛水泵直接取水三種形式。相比其他兩種形式，浮船式取水構筑物具有工程用材少、投資小、無復雜水下工程、施工簡單、工期短等優點，采用搖臂式連接時，不需更換接頭，移動船位，管理簡便。故選用浮船式取水構筑物作為比選形式。

泵房布置在河面非主流上，距岸邊約40m，平面尺寸36.2m×14.4m（長×寬）。泵站是一組圓形的曲柄連桿運動機構，其旋臂是巨型曲柄，浮船系連桿，主要由岸坡旋轉支承座、浮船旋轉支承座，浮船、潛水供水泵、安裝系統輸水管等構成，岸坡旋轉支承座固定在岸坡基礎上。浮船式泵站利用浮船隨水位同步下降或上升形成自然浮力，驅動旋臂曲柄在岸坡旋轉支承座中作角向旋轉，浮船隨水位同步上升或下降而作角向旋轉，浮船（連桿）自身也作旋轉運動自然調整自身平衡，并保證水泵正常工作吸水。通過搖臂式聯絡管引水進入埋設的壓力管道，穿越公路后沿公路內側向下游進入沉沙池。

固定式取水構筑物取水口站址所處位置地形較平緩，地面高程約639m。經取水泵站提水后，通過566m長的壓力管道進入沉沙池。泵站由主廠房、進水塔、壓力管道等建筑物組成。主廠房為岸塔式圓形結構，內徑14.0～16.26m，基礎座落于基巖上，安裝4臺立式斜流水泵，設計揚程32m，大小泵單機流量分別為0.71m3/s，0.5m3/s，總裝機容量 1210kW。

進水閘布置于泵房前，進口設疊梁門攔沙兼取表層水，根據河道水位及泥沙淤積高度，調整疊梁門放置數量，并在疊梁門頂部放置攔污柵攔截污物，避免污物進入泵站進水池，其后設平板鋼閘門。

3.2 方案比選

浮船式泵站位于河道，固定式泵站位于河岸，都受洪水、泥沙對建筑物的直接影響，需適應河道水位變化。固定式泵站及取水口建在河岸，水位陡漲陡落對其影響不大，且泵站緊靠河堤公路，交通和運行管理方便，但圍堰工作量大、施工周期長。浮船式泵站不需要施工圍堰，建造簡單方便、周期短，但站址處黃河河谷寬270m，根據實測資料，在遭遇30年一遇洪水時，水位漲幅33min達1.99m，流速達12.8m/s，不利于浮船的穩定，且泵房距河堤較遠，交通不便，需利用水路交通，不便于泵站的運行管理，運行維護費用高。

為使方案更加合理，對兩種取水方案的技術經濟指標進行比較，見表1。根據表1可知，浮船方案比固定泵站方案可節省投資128.8萬元，但由于黃河水位漲落幅度大、流冰期長、流速大，不利于浮船的穩定和正常取水；而固定式泵站可有效解決水位變動取表層水問題，又避免了流冰對泵站的取水影響，且能與沿黃公路有效結合，因此選擇固定式泵站為推薦方案。

TV671

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1004-7042（2011）09-0039-01

表1 取水方案技術經濟指標比較表

秦國強（1979-），男，2002年畢業于華北水利水電學院水利水電建筑工程專業，工程師。

2011-07-19；

2011-08-23