三交鎮(zhèn)黃河抗旱應(yīng)急提水工程實(shí)施方案簡(jiǎn)述

于青義

（柳林縣水利局，山西 柳林 033300）

為了全面提高柳林縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急能力，保障嚴(yán)重干旱年城鄉(xiāng)用水安全，推進(jìn)構(gòu)建與經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展相適應(yīng)的抗旱減災(zāi)體系，為全縣經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展、跨越發(fā)展、和諧發(fā)展打造良好用水環(huán)境，提供有力水資源支撐，根據(jù)國(guó)家水利部組織編制的《抗旱規(guī)劃實(shí)施方案（2013—2017年）》大綱和省、市水利部門(mén)統(tǒng)一安排，結(jié)合柳林縣實(shí)際，縣水利局制定了《柳林縣抗旱規(guī)劃實(shí)施方案》。

柳林縣地處呂梁山西麓，黃河?xùn)|岸，隔黃河與陜西省吳堡、綏德、清澗等縣相望，全縣國(guó)土面積1 288 km2，耕地2.41萬(wàn)hm2。柳林屬典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)，縣境東北部的王老婆山海拔最高為1 522 m，西南部三交鎮(zhèn)下塔村的黃河灘海拔最低為607 m，相對(duì)高程為915 m。縣境屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均降雨468.26mm，平均氣溫10.7℃，無(wú)霜期200d。縣境有黃河、三川河、屈產(chǎn)河三大河系，其中黃河境內(nèi)流長(zhǎng)56.7 km，三川河境內(nèi)流長(zhǎng)66.7 km，屈產(chǎn)河境內(nèi)流長(zhǎng)12.8 km。三川河進(jìn)入縣境上青龍、寨東村后，注入含硫量大的柳林溫泉，水溫常年保持在18℃～20℃之間，故寒冬臘月20 km2內(nèi)不結(jié)冰凌，熱氣蒸騰，白霧繚繞，被譽(yù)為“四十里抖氣河”，為柳林的一大景觀。

1 工程概況

1.1 應(yīng)急提水工程概況

三交鎮(zhèn)黃河抗旱應(yīng)急提水工程在三交鎮(zhèn)西700 m處黃河左岸，修建水源大口井取水。主要任務(wù)是修建提水工程，為三交鎮(zhèn)11 120人提供抗旱應(yīng)急用水。柳林縣三交鎮(zhèn)黃河抗旱應(yīng)急提水工程主要由水源取水工程、提水工程、供水工程和調(diào)蓄水池工程組成。

提水泵站從水源大口井提水，通過(guò)0.98 km輸水管線將水送到山上2 000 m3調(diào)蓄水池，通過(guò)1.86 km重力流供水管線將水送入三交鎮(zhèn)。根據(jù)抗旱供水規(guī)劃，提水泵站設(shè)計(jì)流量60 m3/h，裝機(jī)1臺(tái)30 kW水泵；根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310-2004）及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50210-94），供水工程規(guī)模屬Ⅳ型，主要建筑物級(jí)別為5級(jí)，相應(yīng)防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇設(shè)計(jì)，30年一遇校核。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》（GB 18306-2001）及《中國(guó)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》（GB 18306-2001），工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，相應(yīng)地震基本烈度為VI度。

1.2 工程任務(wù)和規(guī)模

本工程的主要任務(wù)是解決柳林縣三交鎮(zhèn)11 120人在嚴(yán)重干旱年份下的抗旱應(yīng)急用水，日供水量為500m3/d，年供水總量18萬(wàn)m3，供水保證率為97%。根據(jù)工程任務(wù)確定工程主要規(guī)模為提水工程，修建水源透河大口井一座9.2 m×5.2 m×8 m（長(zhǎng)×寬×高），容積231 m3，為矩形C 25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；泵站工程建設(shè)泵站一座，裝機(jī)1臺(tái)，總?cè)萘?0 kW，設(shè)計(jì)提水流量60 m3/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程100 m；提水泵站設(shè)10/0.4 kV，容量50 kVA變壓器一臺(tái)，架設(shè)10 kV輸電線路0.6 km；管道工程鋪設(shè)管道2.84 km，提水管線全長(zhǎng)0.98 km，為DN 250鋼管；供水管線全長(zhǎng)1.86 km，為DN 250 PE管；蓄水池工程，修建2 000 m3封閉式圓形鋼筋混凝土調(diào)蓄水池一座。

2 工程總布置及主要建筑物設(shè)計(jì)

柳林縣三交鎮(zhèn)黃河抗旱應(yīng)急提水工程主要由水源取水工程、提水工程、供水工程和調(diào)蓄水池工程四部分組成。

2.1 工程抗旱需水量計(jì)算

本抗旱應(yīng)急提水工程是保障解決柳林縣三交鎮(zhèn)11 120人的抗旱應(yīng)急用水。

2.1.1 設(shè)計(jì)人口

根據(jù)《山西省抗旱應(yīng)急水源工程實(shí)施方案編制有關(guān)技術(shù)要求（試行）》的要求，本次抗旱應(yīng)急水源工程基準(zhǔn)年為2013年，規(guī)劃水平年為2025年。2013年項(xiàng)目區(qū)人口為10 350人，人口自然增長(zhǎng)率為6‰，設(shè)計(jì)用水居民人數(shù)按下式計(jì)算：

式中：P1——設(shè)計(jì)人口；

P0——現(xiàn)狀人口；

n——設(shè)計(jì)年限，n=12年；

R——設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的自然增長(zhǎng)率，6‰。

2.1.2 需水量預(yù)測(cè)

居民生活用水量W1：

式中：q1——居民最高日用水定額，根據(jù)《山西省抗旱應(yīng)急水源工程實(shí)施方案》的要求，按40 L/（人·d）計(jì)算；

P1——設(shè)計(jì)人口（人）。

經(jīng)計(jì)算，居民生活用水量為445 m3/d。

牲畜用水量W2：

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)共有大牲畜13頭，小牲畜200頭，大牲畜最高日用水定額為60 L/（頭·d），小牲畜最高日用水定額為10 L/（頭·d）。經(jīng)計(jì)算，牲畜日用水量為2.8 m3/d。

管網(wǎng)漏失水量和其它未預(yù)見(jiàn)水量W3：

根據(jù)規(guī)范，管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見(jiàn)水量之和，按上述用水量之和的10%取值，則上述W1和W2加上未預(yù)見(jiàn)水量后，分別為489 m3/d、3.1 m3/d，共492.1 m3/d，最終確定本次工程日用水總量為500 m3/d。為了控制工程規(guī)模同時(shí)結(jié)合調(diào)蓄水池的調(diào)節(jié)作用，確定供水時(shí)長(zhǎng)為10 h。同時(shí)日變化系數(shù)取1.2，最終計(jì)算得設(shè)計(jì)流量為60 m3/h。供水銜接工程為向三交鎮(zhèn)供水，日用水量為500 m3/d，取時(shí)變化系數(shù)為3，供水時(shí)長(zhǎng)16 h，則供水銜接工程設(shè)計(jì)流量為93.8 m3/h。

2.2 水源大口井

泵站水源為“矩形透河大口井”，9.2 m×5.2 m×8 m（長(zhǎng)×寬×深），容積231 m3，為C 25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。為“半封閉、淹沒(méi)式透河井”，黃河汛期最高洪水從該井頂部流過(guò)。

大口井尺寸：大口井為無(wú)壓非完全井，采用大開(kāi)挖法進(jìn)行施工。井設(shè)計(jì)總深8 m，井壁厚0.6 m，井蓋厚0.2 m。井中部沿長(zhǎng)度方向設(shè)隔墻，高度與邊壁齊平，壁厚0.6 m，以增加井結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。隔墻將井室分為兩室，每室為4 m×3.7 m（凈長(zhǎng)×凈寬），隔墻上開(kāi)孔，以連通兩室水流。井蓋設(shè)橫梁兩根，用以支撐水泵，斷面尺寸為0.4 m×0.3 m。

滲水管：水源大口井主要作用是過(guò)濾黃河汛期渾水中泥沙，并收集上游滲入河床的地下水。井底為開(kāi)敞式，在黃河灘面3 m以下設(shè)6根DN 800無(wú)砂混凝土濾水管，沿四周對(duì)稱布置，濾水管一端穿透井壁，另一端垂直于井壁布置，單根總長(zhǎng)15 m。濾水管進(jìn)水側(cè)管口采用漿砌石封堵。采用大開(kāi)挖法進(jìn)行施工后，回填土料均采用5～30 mm砂礫料。

2.3 提水泵站工程

提水泵站位于三交鎮(zhèn)西700 m處，從新建水源大口井取水，設(shè)計(jì)提水流量60 m3/h，設(shè)計(jì)取水位612.4 m，出水池（2000 m3調(diào)蓄水池）設(shè)計(jì)水位710.1 m，地形揚(yáng)程97.7 m，設(shè)計(jì)揚(yáng)程100 m。裝機(jī)1臺(tái)30 kW水泵。提水泵站新設(shè)10/0.4 kV，容量50 kVA變壓器。

提水泵站是在新建水源大口井中取水，將水泵置于井內(nèi)，水泵底端距井底0.8 m，水泵出口接DN 75出水管，出水管用夾板卡住支撐在蓋板上。

配電房修建在三交鎮(zhèn)原供水工程副廠房旁邊，長(zhǎng)7.7 m，寬6.5 m，高度4.8 m，外墻厚0.37 m，內(nèi)墻厚0.24 m，占地面積50 m2。分為兩間，一間為副廠房，一間為管理房。屋面為混凝土平屋面，基礎(chǔ)為墻下條形基礎(chǔ)。

2.4 管線及管線建筑物工程

管道平面設(shè)計(jì)原則：一要線路短、起伏小、土石方工程量小、造價(jià)經(jīng)濟(jì)；二要考慮拐點(diǎn)數(shù)量、角度、過(guò)路、過(guò)溝，同時(shí)考慮避讓村莊、房屋、田地、輸電線路桿塔、墳地，減少拆遷及附著物賠償費(fèi)用；三要盡量避免穿越河谷、山脊、沼澤和泄洪地區(qū)；四要考慮近遠(yuǎn)期結(jié)合和分期實(shí)施的可能。

提水工程使用壓力管道居多，因復(fù)雜的運(yùn)行工況、多變的地形條件，要求選用的管材，應(yīng)具有很好的可靠性和較好的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合國(guó)內(nèi)管材生產(chǎn)及使用情況，在高工壓、長(zhǎng)距離輸水工程中使用較多的主要有鋼管（SP）、球墨鑄鐵管（DIP）、玻璃鋼夾砂管（FRPM）、PE管四種管材。

通過(guò)對(duì)四種管材價(jià)格、施工工藝、輸水能力、壓力等級(jí)、衛(wèi)生性能、維護(hù)費(fèi)用等進(jìn)行比較，確定鋼管和PE管易搬運(yùn)、施工安裝方便，壓力適用于較復(fù)雜的山區(qū)地形條件，價(jià)格相對(duì)較低，所以適用于本工程。提水管線全長(zhǎng)0.98 km，由提水泵站至調(diào)蓄水池為DN 250鋼管；供水管線全長(zhǎng)1.86 km，由調(diào)蓄水池至三交鎮(zhèn)，為DN 250 PE管。

管道埋深按照《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.0.17條規(guī)定，“管道的埋設(shè)深度，應(yīng)根據(jù)冰凍情況、外部荷載、管材強(qiáng)度及與其它管道交叉等因素確定”。本工程管道的管頂覆土深度為1.2 m。按照管道基槽開(kāi)挖斷面滿足安裝作業(yè)的空間要求，管徑DN 250管道的槽底寬度為0.85 m。雙管共槽段，槽底寬度為1.8 m，槽頂寬度為3 m，槽深1.4 m。管頂500 mm以下采用土料回填，土質(zhì)地基采用原土回填。

3 調(diào)蓄水池工程

考慮供水的安全性，設(shè)計(jì)2 000 m3調(diào)蓄水池一座，主要起調(diào)蓄作用，并作為事故發(fā)生時(shí)的備用水源。

3.1 調(diào)蓄水池容積的確定

調(diào)蓄水池的主要作用，是用來(lái)調(diào)節(jié)供水量與用水量的不平衡情況，以及發(fā)生事故檢修時(shí)的備用水量。由于工程規(guī)模較小，并且選擇水泵、管材均易于檢修，所以水池容積按檢修4 d考慮。項(xiàng)目區(qū)共11 120人，標(biāo)準(zhǔn)為40 L/（人·d），共計(jì)需水量2 000 m3，最終確定蓄水池容積為2 000 m3。

3.2 調(diào)蓄水池設(shè)計(jì)

調(diào)蓄水池采用標(biāo)準(zhǔn)水池設(shè)計(jì)，為封閉式圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總?cè)萘繛? 000 m3，水池直徑26.7 m，高4.5 m，設(shè)計(jì)水深3.8 m。調(diào)蓄水池由底板、池壁、頂板、支撐柱、吸水坑等組成。

水池底板和池壁厚度均為0.25m，頂板厚度0.15m，均為C 25鋼筋混凝土材料，底板下設(shè)0.1 m厚C 10素混凝土墊層。水池中設(shè)32根支撐柱，柱中心間距為3.8 m，柱子尺寸為0.3 m×0.3 m。水池邊設(shè)圓形吸水坑，尺寸為直徑1.2 m，深1.5 m，主要用于出水管路的接出，便于檢修時(shí)水池的放空。

調(diào)蓄水池頂，設(shè)2個(gè)檢查孔和6個(gè)通風(fēng)管。檢修孔直徑0.7 m，孔下設(shè)鋼爬梯，便于水池的檢修與清理。通風(fēng)管直徑90 mm，高出地面0.9 m。調(diào)蓄水池設(shè)進(jìn)水管、出水管各一條，為了防止水池中出現(xiàn)短流形成死水區(qū)，將進(jìn)出水池對(duì)角設(shè)置。

蓄水池地基為Ⅱ級(jí)自重濕陷性黃土地基，根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》，地基處理采用1.5 m厚三七灰土換填，處理范圍為基礎(chǔ)外1 m以內(nèi)。

表1 調(diào)蓄水池技術(shù)參數(shù)表

4 結(jié)語(yǔ)

三交鎮(zhèn)黃河抗旱應(yīng)急提水工程的實(shí)施，能很大限度地減輕旱災(zāi)造成的影響和損失，提高了干旱時(shí)期人飲應(yīng)急供水能力，改善城鄉(xiāng)居民生活質(zhì)量，改變現(xiàn)有的被動(dòng)應(yīng)急抗旱方式，增強(qiáng)抗旱減災(zāi)保障能力，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。