芮城縣陌南鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急連通工程方案分析

喬雪琪

（芮城縣水利局，山西 芮城044600）

1 自然地理

陌南鎮(zhèn)地處芮城縣東部，東與平陸縣接壤，北與運(yùn)城市為鄰，南與河南靈寶隔河相望，是芮城縣東部地區(qū)的交通樞紐和經(jīng)濟(jì)文化中心，素有“芮城東大門”之稱。全鎮(zhèn)轄35個行政村，常住人口50 506人，土地總面積144.6 km2。陌南鎮(zhèn)為丘陵旱垣地區(qū)，有恭水澗、浢水澗兩條溝澗縱貫全鎮(zhèn)。北部為基巖山區(qū)，中部為洪積扇、黃土高臺，南部為黃河階地；境內(nèi)海拔317～1 357 m。全部耕地分布在黃河北岸的丘陵旱垣上；黃河灘地分布有200余hm2林地。該區(qū)屬干旱、半干旱大陸性季風(fēng)氣候，氣候特點(diǎn)是多風(fēng)少雨。汛期一般為6～9月份，受太平洋暖濕氣流控制，多東南風(fēng)，特點(diǎn)是降雨集中，且多為暴雨和雷陣雨，多年平均降水量為540 mm，汛期降水量占全年的60%以上。年平均氣溫為12.8℃，最高達(dá)42.2℃，最低氣溫-17.8℃。無霜期193 d，多年平均年蒸發(fā)量為2 140 mm。

2 供水現(xiàn)狀及問題

陌南鎮(zhèn)居民飲水和灌溉用水水源主要依靠井水和圣天湖水。圣天湖無自來水源，完全依靠馬崖零級泵站提引黃河水。由于馬崖零級泵站處，河床寬淺、水流散亂，河槽平面擺動迅速頻繁，大的擺動周期為幾年或十幾年不等，小的擺動則每年都有。從1987年以來，每年6—11月三門峽大壩泄水后，黃河主槽向南偏離圣天湖2.0 km以上，水位也由318.0 m降至308.0 m，因黃河水位降低泵站無法提水，導(dǎo)致圣天湖的水量不能滿足居民供水需求。遇嚴(yán)重干旱年時，水源井水位下降嚴(yán)重，水量減少或枯竭，無法利用地下水。現(xiàn)狀條件下陌南鎮(zhèn)的供水保證率較低，無法滿足城鄉(xiāng)居民生活用水安全和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的需求。

3 供水工程建設(shè)

3.1 供需水量分析

芮城縣陌南鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急連通工程，主要解決1.1萬人吃水及3 773.33 hm2灌溉用水。根據(jù)《全國抗旱規(guī)劃》，鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲水按40 L/（人·d）確定，供水持續(xù)時間按最不利干旱持續(xù)時段4個月考慮；農(nóng)業(yè)灌溉控制600 m3/hm2，共需水231.68萬m3。圣天湖蓄滿后，最大可用水量283.5萬m3，滿足用水需求。考慮30 d蓄水283.5萬m3，泵站每天運(yùn)行時間按22 h計算，計算得提水流量為1.19 m3/s。

3.2 總體布置

由于圣天湖現(xiàn)狀水源可靠性低，為解決項(xiàng)目區(qū)嚴(yán)重干旱年的居民基本生活用水和灌區(qū)農(nóng)作物用水需求，本次擬在馬崖二級站下游0.97 km處的黃河凹岸處，新建一座浮船泵站，作為抗旱應(yīng)急水源站。由于黃河水位變化幅度大，而浮船泵站可隨水源水位變化而浮動，靈活性強(qiáng)，故新建站選用浮船式泵站。提引黃河水后通過0.97 km壓力管道，輸送到馬崖二級站沉沙池，再通過0.22 km管道將水送至一級站前池，前池輸水渠渠底縱坡基本為零，故利用現(xiàn)有渠道與圣天湖連通，作為抗旱儲備水源。鑒于馬崖二級站沉沙池多年失修，擬對其進(jìn)行加固改造。

3.3 方案設(shè)計

3.3.1 泵站設(shè)計

應(yīng)急水源泵站自三門峽庫區(qū)取水，樞紐泵站位于黃河三門峽庫區(qū)北岸，距三門峽水庫大壩約43.0 km，取水口位于黃河主流彎道凹岸，水流流向基本穩(wěn)定。黃河水多年平均過境水量386.4億m3，年可利用量1.5億m3，實(shí)際利用量0.5億m3。三門峽水庫最低運(yùn)行水位290.0 m，按1/10 000縱坡考慮，本次應(yīng)急水源泵站設(shè)計最低運(yùn)行水位取295.0 m。在二級站下游0.97 km處的黃河凹岸新建一浮船泵站，作為抗旱應(yīng)急水源站，引水流量按1.2 m3/s計。凹岸處黃河水面較窄，取水相對可靠。

浮船泵站屬浮船式移動抽水站，由泵船、泵組及出水橡膠管道三部分組成。浮船為單底、單甲板、橫骨架式全電焊結(jié)構(gòu)，總長25 m，型寬6.4 m，型深1.9 m。泵船船體為鋼木結(jié)構(gòu)，設(shè)備布置為上承式，安裝有2臺SD500-710A型水泵機(jī)組，出水橡膠管道為單泵單管。臨水側(cè)堤岸采用漿砌石進(jìn)行護(hù)砌。抽水站變配電設(shè)備主要包括一面KYN28A-12-028進(jìn)線柜和1面KYN28A-12-006電動機(jī)開關(guān)柜。

3.3.2 管路設(shè)計

應(yīng)急水源站將黃河水通過0.97 km的DN 1 000 mm鋼管提到現(xiàn)有二級站沉沙池，然后通過0.22 km的DN 1 000 mm鋼管自流至圣天湖。輸水管道選用具有對各種地基的適應(yīng)能力較強(qiáng)、施工安裝方便、管材自身防腐能力強(qiáng)的TPEP鋼管。因管線絕大部分沿崖邊鋪設(shè)，挖深較大；管線縱斷設(shè)計，既要考慮地形條件，又要考慮管道埋置深度、允許借轉(zhuǎn)角度、管件設(shè)置條件等有關(guān)因素，敷設(shè)方式均為地埋。

工程處黃河50年一遇洪水位325.0 m，結(jié)合管道出水口高程，管溝底寬2.0 m，開挖邊坡1∶0.75，管底設(shè)0.3 m厚3∶7灰土墊層，包角135°。管道敷設(shè)之前，應(yīng)對管道基礎(chǔ)進(jìn)行夯實(shí)處理，管道鋪好后，管道兩側(cè)和管頂以上40 cm范圍內(nèi)的回填土，應(yīng)由溝槽兩側(cè)對稱填入槽內(nèi)，并分層輕夯實(shí)，死角部位人工用木錘夯打。填土不得含有雜物、凍土以及大于50 mm的磚、石等硬塊。

另外存在2處穿溝，最長一處單跨10.0 m。最初穿溝設(shè)計采用渡槽架空管路，根據(jù)地質(zhì)資料，本范圍內(nèi)堤基土存在液化層，因此在施工過程中根據(jù)設(shè)計要求，將原設(shè)計架空管道施工變更為土壩的形式進(jìn)行施工，變更后的施工內(nèi)容為在壩基上、下游布設(shè)兩排漿噴樁連續(xù)墻，以封閉液化土。同時在兩排漿噴樁連續(xù)墻之間，增加梅花形布置的漿噴樁，間距2.35 m，最大樁長8.06 m。成樁后適時清土清泥、整平，再進(jìn)行填土施工，并在上、下游壩坡與岸坡結(jié)合處均設(shè)排水溝。下游壩坡采用干砌石護(hù)坡。

3.3.3 沉沙池設(shè)計

由于黃河水源泥沙含量大，本次應(yīng)急水源泵站出水池利用原二級站沉沙池，現(xiàn)狀為條形狀。由于原二級站沉沙池多年失修，本次需對其進(jìn)行拆除重建。側(cè)墻及底板均采用現(xiàn)澆C20鋼筋混凝土澆筑，厚0.3 m，底板下設(shè)0.1 m厚現(xiàn)澆C15混凝土墊層及0.6 m厚干砸片石。

4 結(jié)語

工程實(shí)施后，能夠保障在干旱時期陌南鎮(zhèn)1.1萬人用水需求，同時確保馬崖灌區(qū)關(guān)鍵作物生長期基本用水控制在600 m3/hm2，明顯達(dá)到緩解作物旱情，改善人畜飲水困難情況，降低因干旱糧食產(chǎn)量的損失，維護(hù)社會穩(wěn)定。同時項(xiàng)目區(qū)的水土流失將進(jìn)一步減少，提高了水土保持能力和土壤結(jié)構(gòu)的良性循環(huán)，確保了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。在典型干旱年份可以緩解地下水資源的開采壓力，從而保護(hù)了地下水資源。