塘坂二期引水主線工程試通水方案技術探析

張 巍

(福州城建設計研究院有限公司，福建 福州 350001)

馬尾新城現狀凈水廠主要是琯頭水廠、亭江水廠及馬尾第二水廠，原水來自南宮水庫、新店水庫、浩溪水庫及白眉水庫，受集雨面積及庫容限制，馬尾新城現狀凈水廠供水保證率不高。為了解決以上問題，文章就對塘坂引水二期工程的試通水方案進行了詳細闡述。

1 試通水運行方案介紹

1.1 試通水目標

塘坂引水二期工程試通水目標：即實現工程在各種設計工況下全面通水，達到設計的引水規模及流量，工作壓力符合設計要求，主要輸水管道及建筑物達到安全、規范、經濟運行。

1.2 試通水方案

本工程設計的輸水建筑物為隧洞及鋼管，隧洞型式均為圓形擴底型，管道均為鋼管。塘坂引水主線隧洞直徑均為4 000 mm，鋼管直徑為2 600 mm；瑯岐引水支線隧洞直徑均為2 800 mm，鋼管直徑從直徑1 600～1 400 mm；文山引水支線隧洞直徑從直徑3 400 mm、3 200 mm到2 800 mm，鋼管直徑從2 200 mm、2 000 mm、1 400 mm到1 000 mm；管壁厚度從0.12～0.7 m不等；隧洞襯厚0.3～0.4 m。通過試通水試驗，對整體工程進行全面檢查，對開裂、滲漏等不安全隱患點及時制定維修方案，以確保通水順利運行。

2 工程總布置

塘坂引水主線工程設計規模為60.0萬 m3/d，從塘坂水庫取水，線路走向：塘坂水庫—上白巖—溪利—南山陀市—溪東—朱步—長后村。長后村之后分為瑯岐、文山2條引水支線。塘坂引水主線總長度約15.757 km，其中輸水隧洞總長度約為12.923 km，輸水管道總長度約為2.834 km。以輸水線路干—支節點為界，從輸水線路走向、主干-支主節點上分為3大段：第一段為塘坂引水主線段(從塘坂水庫的取水口開始到塘坂引水主線分叉點前隧洞進口結束)，第二段為瑯岐引水支線段(從塘坂引水主線分叉點前隧洞進口開始到觀音閣水廠前的管道出口結束)，第三段為文山引水支線段(從塘坂引水主線分叉點前隧洞進口開始到紅廈加壓泵站前管道出口結束)。

2.1 通水方案

本工程試通水方案采用“分段充水沖洗通水法”。即對輸水線路中的一條管線分三段，先后進行充水、沖洗、通水并檢查各段管道、設備及構筑物。第一段先充滿進水閘到塘坂引水主線分叉點前隧洞進口以前的隧洞和管道，并沖洗干凈，檢查各種設施正常后，再試通水；然后進行第二段，充滿塘坂引水主線分叉點前隧洞進口到觀音閣水廠進口前的管道出口的隧洞和管道，并沖洗干凈，檢查各種設施正常后，再試通水；第三段充滿塘坂引水主線分叉點前隧洞進口到紅廈加壓泵站前的隧洞和管道，并沖洗干凈，檢查各種設施正常后，再試通水。對隧洞、管道完全充水沖洗試通水并檢查各種設施正常后，符合規定時對全線進行試通水試驗3天。

2.2 試通水工藝

2.2.1 控制運用工況

根據輸水工程設計施工實際情況，系統啟動、運行的控制運用工況見表1。

為了保證輸水管道試通水順利完成，本章就試通水有關系統運行的原則和運行方式作簡要闡述，作為工程試通水運行的指導原則。

2.2.2 系統運行流量原則及控制

輸水管道系統全線為壓力管道，有分支，待供水點水廠及水廠到本工程之間的輸水線路鋪好后，有用水戶分水，從上游到下游系統輸水流量變化比較大。根據本工程特點及試通水方案，各段采用設計流量進行試通水。各段試通水流量如下：

第一段Q1：7.63 m3/s

第二段Q2：2.93 m3/s

第三段Q3：4.75 m3/s

全線試通水運行Q：7.63 m3/s

在試運行過程中，對沿線的各種流量控制閥或設施進行控制，使其保持各控制流量，通水過程線流量應保持：Q1=7.63 m3/s，Q2=2.93 m3/s，Q3=4.75 m3/s，Q=7.63 m3/s。

全線通水時，因輸水線路有分支，對應的文山支線應保持Q=4.75 m3/s，對應的瑯岐支線應保持Q=2.93 m3/s。

2.3 試通水運行要點

本工程起點至終點，全線根據流量計布置分為三個區間，其控制要點為：(1)試通水時輸水管道的計算機監測系統可以投入使用，各閥室設備的啟動、停止、調節均可采用現地手動或電動操作。由于以上設備均在調試階段，所以在試運行和調試過程中，采用通訊手段，采取必要協調措施，以避免各區間動作不同步、流量不平衡。(2)為保證試通水時各級流量下均有足夠的時間對流量計進行率定和調試，同時測定流量調節閥的開度～流量關系和最大過流能力，確定在流量之間(0～7.63 m3/s)加密測點。

2.4 總用水量估算

輸水管道充水、試通水的用水計算，不考慮打壓時的剩余水量，總需水量計算包括以下幾項：

1)第一段壓力隧洞、管道充水及沖洗的用水量

第一段，進水口到塘坂引水主線分叉口，隧洞開挖段洞徑4 m，襯砌后段直徑3.2 m，壓力隧洞長12.923 km；輸水鋼管長2.834，管徑3 m，充水流量分為0.6 m3/s，流速為0.075～0.085 m/s，充滿水需水約12.39萬 m3；按1 m/s的流速對管道和隧洞進行沖洗，這時管道的沖洗流量為7.07 m3/s左右，隧洞的沖洗流量為8.04 m3/s左右，沖洗1 h的需水量約為2.89萬 m3。理論計算隧洞和管道充水、沖洗2 h的需水量為18.17萬 m3。

2)第二段壓力隧洞、管道充水及沖洗的用水量

第二段，塘坂引水主線分叉點到觀音閣水廠前的管道出口，隧洞開挖段洞徑2.8 m，襯砌后段直徑2.2 m，壓力隧洞長4.333 km；輸水鋼管長0.344 km，管徑1.6 m，充水流量為0.6 m3/s，流速為0.15～0.3 m/s，充滿水需水約1.72萬 m3；按1 m/s的流速對管道和隧洞進行沖洗，這時管道的沖洗流量為2.00 m3/s左右，隧洞的沖洗流量為3.80 m3/s左右，沖洗1 h的需水量約為1.37萬 m3。理論計算隧洞和管道充水、沖洗2 h的需水量為4.45萬 m3。

3)第三段壓力隧洞、管道充水及沖洗的用水量

第三段，塘坂引水主線分叉口到紅廈加壓泵站前管道出口，隧洞開挖段洞徑有3.2 m、3 m、2.8 m，長度分別為5.711 m、11.844 m、3.151 m，襯砌后段直徑分別為2.6 m、2.4 m、2.2 m；輸水鋼管長6.994，管徑2.4m、2.2m、1.4m，管徑2.4 m的管道長1.512 km，管徑2.2 m的管道長5.482 km，管徑1.4 m的管道長0.4 km，充水流量為0.6 m3/s，流速為0.11～0.39 m/s，充滿水需水約12.27萬 m3；按1.022 m/s的流速對管道和隧洞進行沖洗，這時管道的沖洗流量為1.57～4.62 m3/s左右，隧洞的沖洗流量為3.88～5.42 m3/s左右，沖洗1小時的需水量約為1.95萬 m3。理論計算隧洞、管道充水、前池充水、沖洗2小時的需水量為16.17萬 m3。

三段合計充水用水量為29.57萬 m3、沖洗的用水量為17.06萬 m3；充水、沖洗合計46.63萬 m3。具體計算過程見下表2。

表2 分段充水、沖洗用水量統計表 萬m3

3 輸水管道監控系統

輸水線路監測系統總體劃分成二個層次：最上層是引水工程輸水線路監測系統監控中心，底層是輸水線路壓力流量信息采集和水庫水源在線監測采集等監測點。系統主要由壓力流量信息監測點、水庫水源水質在線監測點、計算機通信網絡系統、應用軟件系統等組成。通過在輸水線路各個分區分界點、高低區域控制點上安裝壓力變送器、流量計等儀表，然后通過安裝簡單靈活的監測站點采集裝置，采集壓力變送器及流量計的檢測值，并通過無線通訊遠傳至監控中心。采集裝置安裝方式采用壁掛式或坐地式等形式。供電方式采用太陽能供電。流量計采用超聲波插入式流量計，壓力變送器必須選擇低功耗的壓力變送器。設置水源水庫水質監測點1個；設置輸水線路管道壓力流量監測點11個。

4 結語

綜上所述，塘坂引水二期工程輸水線路主要以輸水隧洞為主、局部地段采用輸水管道，運行事故率低，供水安全性較高。同時建設塘坂引水二期工程，從鰲江流域塘坂水庫引水至連江縣及馬尾新城，與塘坂引水一期工程、白眉水庫、浩溪水庫、新店水庫及南宮水庫等水源形成互相備用，有利于提高供水安全性。