趙灣鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急水源工程建設(shè)方案設(shè)計(jì)

王瑞超

（1河南省南陽(yáng)市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南南陽(yáng)473000；2河南靈捷水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，河南南陽(yáng)473000）

趙灣鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急水源工程建設(shè)方案設(shè)計(jì)

王瑞超1,2

（1河南省南陽(yáng)市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南南陽(yáng)473000；2河南靈捷水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，河南南陽(yáng)473000）

趙灣鎮(zhèn)近幾年來(lái)旱情十分嚴(yán)重，造成當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)居民生活用水困難，為保障城鎮(zhèn)1.5萬(wàn)居民的基本生活用水，對(duì)該鎮(zhèn)供水工程存在的問題進(jìn)行分析，提出采取新建攔河壩擋水，新建水源井、輸水管線供水的設(shè)計(jì)方案，抗旱應(yīng)急水源工程建設(shè)方案實(shí)施后，可以改變長(zhǎng)期以來(lái)城鎮(zhèn)居民受旱情影響的生活用水問題，提高城鎮(zhèn)居民的健康水平。

抗旱；應(yīng)急水源工程；設(shè)計(jì)方案

1 項(xiàng)目區(qū)概況

趙灣鎮(zhèn)位于旬陽(yáng)縣北40 km，東西寬6.5 km，南北長(zhǎng)11 km。項(xiàng)目區(qū)地形、地貌屬低山丘陵形態(tài)，平均海拔830 m，屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫18.5℃，多年平均降水量532 mm，7，8月份占69.2%。多年平均蒸發(fā)量1227 mm。每年11月15日左右開始封凍，至次年3月初解凍，多年平均解凍深度1.1 m。年平均風(fēng)速3.0 m/s，多年平均日照時(shí)數(shù)2300小時(shí)。鎮(zhèn)下轄31個(gè)行政村，共有人口2.4萬(wàn)，總面積155平方公里，耕地面積4.14萬(wàn)畝。其中城區(qū)轄四個(gè)行政村，人口稠密，總?cè)丝谶_(dá)1.5萬(wàn)人。鎮(zhèn)內(nèi)植被良好，小溪河流眾多，山川與河流交錯(cuò)。項(xiàng)目區(qū)經(jīng)過的主要河流為旬河支流，全長(zhǎng)67.70 km，流域面積448.00 km2，為扇形流域，地勢(shì)自西北向東南傾斜。旬河是山區(qū)型河流，暴雨過后，洪水漲落急劇。

2 供水存在的主要問題

現(xiàn)狀水源為集中式供水，但近幾年降雨量偏少，原水源井水位嚴(yán)重下降，導(dǎo)致水源工程在旱季難以發(fā)揮其有效作用，不能滿足城鎮(zhèn)居民生活用水要求。可歸納為以下問題[1-3]：①用水量逐年增加：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)人口有逐年增加的趨勢(shì)，人均用水當(dāng)量也由原來(lái)的50 L/d,增加到70 L/d,干旱季節(jié)原水源井已經(jīng)滿足不了所需供水要求。②水事糾紛：隨著水源地河段兩側(cè)城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)規(guī)模擴(kuò)大、發(fā)展加快，工業(yè)和生活污水增加，導(dǎo)致水事糾紛不斷，且難以解決，造成在干旱年飲水水質(zhì)惡化，影響城鎮(zhèn)居民用水。③干旱性缺水：根據(jù)近幾年水源情況看，石河支流水源尚且充足，只是由于缺少資金投入，修建相應(yīng)的引水措施，造成在大旱年有水而用不到的局面。

3 工程建設(shè)方案

3.1 供需水量、水質(zhì)分析及建設(shè)內(nèi)容

趙灣鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急引水工程主要為確保該鎮(zhèn)城區(qū)1.5萬(wàn)人基本生活飲水，采用引水到原有儲(chǔ)水窖集中式供水。應(yīng)急供水需水量分析：根據(jù)《全國(guó)抗旱規(guī)劃實(shí)施方案（2014—2016）》，供水保障時(shí)間為4個(gè)月120天，供應(yīng)人口為1.5萬(wàn)人。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》SL310-2004，用水定額按照35L/人·d，日變化系數(shù)采用1.3，時(shí)變化系數(shù)采用4.0，經(jīng)計(jì)算，城鎮(zhèn)居民最大日用水量796.25m3/d。計(jì)算結(jié)果見下表：

表1 旱應(yīng)急引水工程用水量計(jì)算表

水質(zhì)可行性分析：本次專門對(duì)擬選趙灣自來(lái)水公司原有水井水源進(jìn)行采樣，并對(duì)水源水質(zhì)的微生物指標(biāo)、毒理指標(biāo)、感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)共23項(xiàng)檢測(cè)，全部符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5479-2006）的要求。在洪水季節(jié)，水源的渾濁度較高。經(jīng)檢測(cè)及分析，應(yīng)急水源只需經(jīng)消毒處理即可飲用。

本工程采用集中供水方式，供水規(guī)模為796.25 m3/d，飲水規(guī)模為日平均飲水量為682.5 m3/d，最大時(shí)供水量為132.7 m3/d，供水工程類型Ⅴ類。新建水源井1座，新建泵房1座，新建攔河壩一座（長(zhǎng)80 m），新建跨河管路防護(hù)墻1處（長(zhǎng)50 m），鋪設(shè)PE主管路745 m。應(yīng)急水源位于前衛(wèi)鎮(zhèn)西部，石河中下游水量充足段，采取攔河壩儲(chǔ)水，傍河大口井提水方式供水。提水泵房在水源井右側(cè)壩墻外，通過廊道與大口井連接。輸水管線鋪設(shè)管路745 m，應(yīng)急水源井至自來(lái)水公司原有水源井主管路，與主管路連接，連接處設(shè)閥門井一座。工程布置如圖1所示。

圖1 應(yīng)急抗旱水源工程布置示意圖

3.2 工程設(shè)計(jì)方案

3.2.1 攔河壩、大口井及泵房

攔河壩斷面形式采用梯形斷面削圓的實(shí)用堰，采用漿砌石結(jié)構(gòu)，用M10將砌石砌筑。長(zhǎng)度為80 m，總壩高2.2 m，壩頂寬0.4 m，基礎(chǔ)埋深1.2 m，壩后護(hù)坦長(zhǎng)度10 m。為避免河水抬高對(duì)河岸的沖刷，對(duì)壩上、下游河岸進(jìn)行護(hù)坡防護(hù)。為更好的達(dá)到蓄水存水的目的，壩上游護(hù)坡底都鋪設(shè)防滲無(wú)紡布。

抗滑穩(wěn)定計(jì)算，在正常蓄水的情況下計(jì)算不同荷載組合的壩體斷面及其各種菏載。所示圖解見圖2，計(jì)算出的不同荷載組合的作用力見表2。計(jì)算公式如下：

式中：K為按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，采用[K]＝1.05；f為壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)，取用f=0. 40；∑W為作用于壩體上全部菏載對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值（包括揚(yáng)壓力）（kN）；∑P為作用于壩體上全部菏載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值（包括揚(yáng)壓力）（kN）。

圖2 正常蓄水時(shí)的荷載分布圖

表2 正常蓄水期情況荷載計(jì)算表

經(jīng)計(jì)算攔河壩壩體抗滑穩(wěn)定系數(shù)為1.68大于規(guī)范規(guī)定的容許值1.05，壩體穩(wěn)定。

大口井深7.5 m，內(nèi)徑5 m，底部外徑7.4 m，頂部外徑6 m，井身采用干砌石砌筑，井口采用0.2 m高，0.5 m寬的C20鋼筋混凝土圈梁，其下為高1.0 m，寬0.5 m的漿砌石，井口用直徑6.0 m的鋼筋混凝土預(yù)制板遮蓋（圖3）。

圖3 攔河壩及大口井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

提水泵房位于應(yīng)急水源右側(cè)，泵房尺寸：4 m（長(zhǎng)）×4 m（寬）×3 m（高），面積16 m2。泵房基礎(chǔ)采用混凝土梁結(jié)構(gòu)，四周立墻采用磚混結(jié)構(gòu)，墻寬37 cm，墻壁內(nèi)外采用M7.5砂漿抹面2 cm厚；房頂采用鋼筋混凝土板屋頂；屋面鋪設(shè)30 cm厚的碎石基礎(chǔ)，頂層砂漿抹面。房?jī)?nèi)設(shè)廊道與傍河大口井聯(lián)通。提水泵房主要任務(wù)是在旱季為該鎮(zhèn)城鎮(zhèn)居民將引水提到蓄水池作為應(yīng)急用水。本工程要求供水穩(wěn)定，保證率高，運(yùn)行方便、應(yīng)急等因素，確定選用2臺(tái)水泵，水泵工作方式為一用一備，根據(jù)缺水量的多少輪換工作。提水泵房設(shè)計(jì)流量為140 m3/h，水源井高程為20 m，蓄水池高程為38 m，高差為18 m，潛水泵淹沒深度距水水底1 m，因此選擇水泵型號(hào)為250QJ140-45/3配套電動(dòng)機(jī)功率為30 kw，175QJ50-48/4配套電動(dòng)機(jī)功率為11 kW。

3.2.2 輸水管路工程

本工程為應(yīng)急水源工程，每年啟動(dòng)3～4個(gè)月。由于原集中式供水工程上水管路為φ250PE管，供水標(biāo)準(zhǔn)按每人每天60L計(jì)算遠(yuǎn)大于應(yīng)急引水工程標(biāo)準(zhǔn)。所以，本設(shè)計(jì)中，應(yīng)急管路管徑采用與原有供水管路一致的管徑，能滿足應(yīng)急供水需求。管路溝槽采取明挖，工程所在地多年最大凍深為1.2 m，工程最大管徑為250 mm，因此管路溝槽開挖深度為1.5 m，由于管路布置位置為河灘地，地質(zhì)條件為基砂，容易產(chǎn)生開挖塌方，所以在滿足鋪設(shè)深度的同時(shí)寬度應(yīng)至少達(dá)到2 m。

在管道埋設(shè)時(shí)，應(yīng)考慮冬季管道凍脹問題，管頂最小覆土深度應(yīng)不小于1.2 m。管路按照設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)完成后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填，回填施工過程及質(zhì)量控制應(yīng)滿足下列要求：①回填前，應(yīng)清理并確認(rèn)溝槽邊壁無(wú)松散土體和坍塌體，當(dāng)回填過程中發(fā)生坍塌時(shí)，應(yīng)將塌方和已松散材料全部清除；②回填時(shí)，應(yīng)沿溝槽壁的溜槽下料、鋪料。不得在管道上方高處向溝槽內(nèi)傾倒回填料，嚴(yán)禁單側(cè)回填或用推土機(jī)從一側(cè)向溝內(nèi)推埋；③管道之間的回填壓實(shí)與管道至溝槽之間的回填壓實(shí)對(duì)稱進(jìn)行，每側(cè)回填高度差不應(yīng)超過一層填筑厚度，且不得超過300 mm。管頂以上500 mm的緩沖覆蓋應(yīng)采用輕夯壓實(shí)，避免管道破壞；④在管溝回填過程中，應(yīng)保護(hù)管道免受壓實(shí)設(shè)備的直接撞擊和避免其他有潛在破壞的要檢查管道的涂層是否出現(xiàn)損壞，如果發(fā)現(xiàn)，立即補(bǔ)修；⑤回填料應(yīng)采用粘土、砂土、礫土等無(wú)大石塊的材料。因?yàn)楸竟こ梯斔芫€穿越石河河道1次，因此在河道內(nèi)輸水管路下游修建漿砌石防護(hù)墻，防護(hù)墻位于河床下，高2.5 m，輸水管路位于河底深1.5 m處。

4 結(jié)論

本應(yīng)急抗旱引水工程的實(shí)施，保障了該鎮(zhèn)1.5萬(wàn)城鎮(zhèn)居民在干旱條件下基本生活用水，并且可實(shí)現(xiàn)年供水效益58余萬(wàn)元，改變長(zhǎng)期以來(lái)的城鎮(zhèn)居民受旱情影響生活用水問題，使飲水更衛(wèi)生，大大減少了各種與用水有關(guān)的疾病，提高了城鎮(zhèn)居民的健康水平，減少了由用水引起的紛爭(zhēng)，有利于社會(huì)穩(wěn)定。

[1]曹成．安徽省建制市抗旱水源工程規(guī)劃探析[J]．水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014,(11):11-13．

[2]王紹春.昆明城市抗旱應(yīng)急供水方案探析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2013, (6):26-30.

[3]戚娜,王樹鵬,張茂堂,等.云南曲靖市抗旱應(yīng)急分水方案研究[J].人民長(zhǎng)江,2014,45(S1):32-34.

S274

B

1673-9000（2017）04-0093-02

2017-02-25

王瑞超(1978-)，男，河南南陽(yáng)人，工程師，主要從事水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。