高寒丘陵地區(qū)長距離高揚程土場供水技術

郭訓平（中國水電十五局第二工程公司　陜西　西安　710016）

高寒丘陵地區(qū)長距離高揚程土場供水技術

郭訓平
（中國水電十五局第二工程公司陜西西安710016）

本文以新疆伊犁河北岸干渠六標工程為例，從供水系統(tǒng)設計、建設、管理運行三個方面出發(fā)，論述了高寒丘陵地區(qū)、長距離和大高差條件下的供水技術，目的是解決本工程供水難題，也為類似工程提供相關參考。

供水系統(tǒng)；供水強度；鋼管；多級離心泵

1　概況

北岸干渠自伊犁河攔河樞紐北岸進水閘起，自東向西經(jīng)伊寧縣南部、伊寧市東郊及北郊，末端止于霍城縣境內中哈邊境附近處的代維爾河，總長度為128.2km，為Ⅰ等大（1）型工程。本工程屬于北岸干渠工程的第六標段，樁號73+459.445～84+416.287，長10.957km。

本標段提供四個土料場，基本位于伊寧市西北部的北山坡范圍內，北山坡屬雞爪子地形，沖溝發(fā)育，溝寬200m～800m，走向與北岸渠線近直交，地形呈緩坡狀，總地勢東北高，西南低，溝底分布第四系沖洪積含土碎石與碎石土互層，溝坡分布第四系沖洪積低液限粉土、含砂低液限粉土層。

BT20料場位于渠線樁號80+180段附近，料場中心距渠線直線距離2.5km，儲量200萬m3，BT22料場位于渠線樁號81+169段附近，料場中心距渠線直線距離1.3km，儲量140萬m3，BT24料場位于渠線樁號82+136段附近，料場中心距渠線直線距離2.8km，儲量160萬m3，BT25料場位于渠線樁號83+096段附近，距渠線直線距離3.2km，儲量320萬m3。

2　現(xiàn)場條件分析

2.1水源條件

經(jīng)現(xiàn)場查看，渠線左側高速路南伴有一條大黃渠，與當?shù)厮芩鶇f(xié)商后，同意作為本標段料場制備水源。大黃渠大概每年4月15日來水，10月15日停水，有水時間6個月，大黃渠流量約6m3/s，每年洪水期水中含有大量泥沙、漂浮物和柴草，泵站取水時需做過濾處理。根據(jù)本標段土料制備工程量、料場復查報告、碾壓試驗報告及總進度計劃要求，通過需水量的計算，在滿足制備工期要求的前提下，考慮供水系統(tǒng)總造價和施工難易度，計劃總取水流量200m3/h，即0.06m3/s，大黃渠流量滿足取水流量要求。

2.2電源條件

進場后，與大黃渠水管所、供電部門積極聯(lián)系，經(jīng)過多次現(xiàn)場踏勘，大黃渠旁可接電點和具備建站位置很少。本著滿足泵站布置和具備用電條件的原則，供水部門最終同意在G218國道35里程和32里程南側布置兩座主泵站，分別為1#和2#主泵站，每座泵站供水流量100m3/h，主泵站位置各新建一臺變壓器供電。分泵站位置可布置在2#主營地和3#營地附近，分別供往四個土料場，2#主營地兩座分泵站可在主營地新建變壓器供電，3#營地兩座分泵站可在82+550附近新建變壓器供電。

2.3管路穿行條件

本標段業(yè)主提供的料場均位于渠道右側，大黃渠與料場之間穿越了一條G218國道和一條G30高速，國道和高速兩側均存在大面積果園。經(jīng)過現(xiàn)場查看，每個料場與國道和高速路相對應位置均有排洪涵或交通涵，且果園之間有很多臨時便道可供通行，供水管路可經(jīng)對應涵洞、相應臨時便道引至各個料場。

3　供水系統(tǒng)布置

綜合考慮土場位置和大黃渠取水位置，在大黃渠旁布置兩座主泵站。1#主泵站布置在G218國道35里程南側，利用排洪涵洞穿越G218國道和G30高速斜向引至BT22分泵站和BT20分泵站，再由分泵站各引出一條供水管路供往BT20、BT22料場；2#主泵站布置在G21國道32里程南側，利用當?shù)嘏藕楹创?越G218國道和G30高速供往BT25分泵站和BT24分泵站，再由分泵站各引出一條供水管路供往BT25、BT24料場。料場內，根據(jù)地形和泡土區(qū)域，沿供水管路布置多個地埋式蓄水池蓄水，再用多條PVC管采取自流的方式引水至泡土制備區(qū)域。

表1　　六標供水系統(tǒng)主要配置表

4　供水系統(tǒng)配置

4.1需水量計算

經(jīng)料場勘查，料場出露地層巖性為第四系沖洪積低液限粉砂土層或含砂低液限粉土，局部為粉土質砂。料場平均天然含水率為3.8%，擊實后平均最大干密度為1.83g/cm3，平均最優(yōu)含水率為13.5%。土場天然含水率和最優(yōu)含水相差約9.7%。

依據(jù)設計圖紙，本標段總填筑量507.6 萬m3，經(jīng)計算加水量約75萬m3，由前期泡土試驗得出供水系數(shù)取1.2，則實際需水量90萬m3。

4.2供水強度計算

本標段渠道填筑總量507.6萬m3，土料制備工期為2014年4月15日至2015 年10月15日，共計6個月，則制備強度為84.6萬m3/月。

依據(jù)土方平衡方案各個料場開采量，供水時間每月供水按30d計，每天按20h抽水計，補水按9.7%計，通過計算，BT20料場供水強度62m3/h，BT22料場供水強度43m3/h，BT24料場供水強度50m3/h，BT25料場供水強度97m3/h。

4.3供水系統(tǒng)配置

本標段供水管路長，高差大，綜合考慮揚程、管路承壓能力及高寒氣候，為了確保供水管運行安全可靠，決定供水系統(tǒng)采用D159/4mm鋼管輸水、多級離心泵抽水的梯級供水方式供水至各個料場蓄水池。D159鋼管沿程損失系數(shù)2.4m/100m，水泵實際揚程與額定揚程系數(shù)按0.8計算。供水系統(tǒng)配置詳見表1。

5　供水系統(tǒng)建設

5.1泵站

泵站管理房選用活動彩板房，建筑面積12m2。泵房征地完成后，采用1.2m3液壓反鏟進行場地整平，泵房基礎澆筑15cm厚的C20混凝土。

大黃渠邊主泵站取水位置各布置一個取水前池，前池引水口采取喇叭口型式，混凝土襯砌，厚度15cm；喇叭口與前池之間布置一道攔污柵，安裝雙層濾網(wǎng)過濾水中雜物。前池底板低于大黃渠渠底50cm，前池底板及四壁采用C20混凝土襯砌，厚度20cm。

混凝土由2#主營地拌合站提供，10m3混凝土罐車水平運輸至泵房附近，3m3裝載機接料后運至泵房位置，人工輔助入倉振搗。

5.2管路

本標段供水管路長，揚程大。針對不同地形，采用不同的管路施工方法。平緩段管路采用地埋式，埋深1.2m。陡坡段采用C20混凝土鎮(zhèn)墩加固，鎮(zhèn)墩尺寸1m×0.5m× 2m，鎮(zhèn)墩埋入深度1.5m。鎮(zhèn)墩基礎開挖尺寸2m×1.5m×1.5m，鎮(zhèn)墩砼澆筑前預埋6 根φ25鋼筋，插入基礎下0.5m。先進行鎮(zhèn)墩基礎開挖，再進行管路安裝，最后進行鎮(zhèn)墩混凝土澆筑。鎮(zhèn)墩模板采用定型木模板，鋼管外撐加固。開挖采用1.2m3液壓反鏟，混凝土采用10m3混凝土罐車水平運輸至管道附近，3m3裝載機接料后運至鎮(zhèn)墩位置，人工輔助入倉振搗。

由于供水管路較長，安裝過程中需要在水泵止水閥前安裝排空閥，冬季來臨前排空管路內存水，防止凍脹損壞管路。

5.3蓄水池

四個土料場各布置4至6個1000m3的埋入式蓄水池，蓄水池尺寸40m×10m× 3m。蓄水池采用1.2m3反鏟開挖，0.4mm厚土工膜防滲處理，在蓄水池下部埋設主出水管，主出水管引致制備區(qū)附近，末端安裝水包和多組閥門，然后采取φ50塑料管和消防水管相結合的方式引向土料制備工作面。

6　管理及運行

6.1成立管理隊伍的必要性

本標段供水管路長，最短管路長度為1400m，高差大，最小高差為84m，水泵全部選用的多級離心泵，最小功率為55kW，各個泵站運行時間長，最短泵站運行時間為100多天。

本標段填筑工程量大，自然方約507.6 萬m3，按總進度計劃編排，填筑施工是本標段的關鍵線路，影響渠道通水節(jié)點目標，因此，運行過程中的管理和維護相當重要。

6.2管理隊伍的組成

針對供水系統(tǒng)的特點和重要性，供水系統(tǒng)運行期間，配備責任心強、技術過硬的班長2人、高級工4人、中級工15人組成一支專業(yè)管理隊伍，分兩班專門負責各個泵站和管路的運行和維護。

6.3保證措施

（1）邀請專業(yè)技術人員對所有管理人員進行崗前業(yè)務培訓，考核合格后方能上崗作業(yè)。

（2）項目部將制定泵站管理制度，水泵操作規(guī)程，建立獎懲機制。

（3）要求管理人員加強日常檢查，填寫檢查日志，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

（4）項目部每周將組織一次巡檢，對不稱職的人員予以清理，確保供水系統(tǒng)運行正常。

（5）額外購置5臺多級離心泵，作為備用水泵，保證土料制備及渠道填筑施工。

（6）泵站配備兩臺150kW的柴油發(fā)電機作為備用電源。

7　結語

土方渠道工程建設的關鍵環(huán)節(jié)就是土料制備，制備產(chǎn)量和質量控制好，就能滿足現(xiàn)場填筑強度。因此，土場供水系統(tǒng)建設至關重要，經(jīng)過一年來供水系統(tǒng)的運行，印證了設計方案的可行性，滿足本工程渠道建設要求。陜西水利

（責任編輯：暢妮）

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