青要山水庫供水工程管道輸水方式的確定

王彥武

（洛陽水利勘測設(shè)計有限責(zé)任公司,河南 洛陽 471500）

對青要山水庫供水工程來說,管道輸水方式的選擇需要充分考慮各種影響因素,并在具體建設(shè)過程中將相關(guān)影響嚴(yán)格控制。工程質(zhì)量和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不但要得到根本保證,在工程成本控制等方面,也需要加強(qiáng)管理,使得工程建設(shè)更加完善合理,達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會效益最大化的效果。

1 工程概述

青要山水庫工程位于河南省新安縣曹村鄉(xiāng),項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)是提高上游綜合防洪能力,改善兩岸生態(tài)環(huán)境,并解決石寺、曹村兩鄉(xiāng)鎮(zhèn)2.7 萬人生活用水和下游3000 畝耕地灌溉用水問題。為保證青要山水庫工程效益得到發(fā)揮,彌補(bǔ)引畛濟(jì)澗工程在小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙期間110 天不能向澗河自流供水的缺陷,便于工程運(yùn)行管理,方便沿線群眾出行,新安縣青要山水庫引水管線及防汛路工程建設(shè)。其中,引水管線工程所涉及的引水管線自新安縣青要山水庫輸水洞出口引水,末端接至新安縣引畛濟(jì)澗引水口下游預(yù)留口,設(shè)計引水流量0.56 m3/s,引水線路總長度21.326 km[1]。

2 青要山水庫供水工程管道輸水方式的選擇和確定

2.1 工程自然條件和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1 工程自然條件

項(xiàng)目建設(shè)地區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,季風(fēng)環(huán)流影響明顯,春季干旱風(fēng)沙多,夏季炎熱雨量集中,秋季睛和日照長,冬季寒冷雨雪少。受季風(fēng)、太陽輻射和地形、地勢的影響,其突出特點(diǎn)是光熱資源豐富、降雨時空分配不均勻。工程區(qū)出露地層主要為古生界寒武系上統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r（∈3）及二迭系下統(tǒng)上盒子組石英砂巖（PX）、上統(tǒng)上盒子組長石石英砂巖（Ps2）和中更新統(tǒng)重粉質(zhì)壤土、上更新統(tǒng)中粉質(zhì)壤土（Q3alpl）、第四系全新統(tǒng)卵石、中粉質(zhì)壤土（Q42alpl）、人工填筑卵石（Q4s）、人工填土（Q2ml）組成[2]。

2.1.2 工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

該項(xiàng)目引水規(guī)模為0.56 m3/s,年供水535 萬m3。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）規(guī)定,本次工程等級定為Ⅳ等。抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2015）及“地震動參數(shù)加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表”要求,項(xiàng)目區(qū)地震動峰值加速度值為0.05 g,地震動反應(yīng)譜特征周期值為0.40s,地震基本烈度為Ⅵ度。工程中主要建筑物設(shè)計參數(shù)的設(shè)置,混凝土、鋼筋強(qiáng)度和彈模根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL 191-2008）取用。

2.2 引水方案選擇及其確定

根據(jù)本工程項(xiàng)目的實(shí)際情況,本工程可供選擇的擬建方案有三種引水方案,最終方案及線路選擇就是在這三種方案中進(jìn)行比選[3]。

2.2.1 對直接自畛河河道引水方案的分析

分析該引水方案,其設(shè)計和建設(shè)思路是將庫水直接泄放至畛河河道內(nèi),自畛河河道引水。根據(jù)青要山水庫輸水洞出口至引畛濟(jì)澗引水口之間地形條件,若將庫水直接泄放至畛河河道內(nèi),由于畛河河床主要為砂卵石地層,下放庫水基本下滲至地下,在距青要山水庫21.326 km的下游基本無法引到庫水。

2.2.2 對渠道引水方案的分析

對渠道引水方案進(jìn)行分析,若將引水渠道沿畛河岸頂布置,渠道沿線大部分布置在耕地上,涉及征地拆遷問題。另外,由于線路較長地形起伏較大,需要布置渡槽、隧洞等建筑物,工程投資及征地協(xié)調(diào)難度較大。若將渠道布置在畛河河道內(nèi),由于工程主要引水時間為每年6月~10月,引水時間正好跨越汛期,渠道引水安全、引水質(zhì)量無法保證。綜合考慮,該方案也是不可行的選擇[4]。

2.2.3 對管線引水方案的分析

對管線引水方案進(jìn)行分析,本工程自青要山水庫輸水洞出口引水,從技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面考慮,目前長距離引水工程大多采用管線引水。沿畛河河道及管理路布置供水管線,供水管線末端接至引畛濟(jì)澗引水口下游預(yù)留口,供水管線前段主要沿管理路敷設(shè),供水管線后段主要沿畛河河道灘地敷設(shè)。如果采用供水管線的設(shè)計方案,不僅能保證引水工程安全及引水質(zhì)量,而且不需要大規(guī)模永久占地,無論從降低工程投資,還是從工程的協(xié)調(diào)難度來說,都是比較合適的。

基于對上述3種設(shè)計方案進(jìn)行全面衡量,對比各建設(shè)方案優(yōu)劣,本次新安縣青要山水庫引水管線及防汛路工程項(xiàng)目,最終選定管線引水方式建設(shè)方案[5]。

2.3 青要山水庫供水管道工程確定方案建設(shè)項(xiàng)目

2.3.1 供水管線工程

青要山水庫引水管線工程起點(diǎn)位于青要山水庫輸水洞出口處,工程終點(diǎn)位于引畛濟(jì)澗引水口下游預(yù)留口,線路總長21.326 km,樁號范圍：0-66.2~21+600,為減少占地、降低工程投資,引水管線上段基本沿本次新建防汛管理路布置,長度5475 m,樁號范圍：0-66.2~5+409,該段管道敷設(shè)在青要山水庫防汛管理路下部；引水管線下段管線沿畛河河道一側(cè)灘地布置,長度15851 m,樁號范圍：5+409~21+326,該段管道敷設(shè)在畛河河道一側(cè)灘地下部。工程設(shè)計引水流量0.56 m3/s,引水管道采用DN800 球墨鑄鐵管（K9）。

2.3.2 分水口工程

青要山水庫興建后,可解決青要山鎮(zhèn)、石寺鎮(zhèn)2.7 萬人口吃水問題和兩岸鄉(xiāng)鎮(zhèn)灌溉面積3000 畝。故本次工程為滿足沿岸村鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)灌溉用水及居民用水等需求,供水主管線沿線設(shè)9 個分水口,采用DN100 鋼管引水,其中灌溉分水口7處,設(shè)計引水流量為0.12 m3/s；為水廠供水分水口2 處,設(shè)計引水流量0.022 m3/s,敷設(shè)供水支線17.8 km。

2.3.3 水廠

就本工程項(xiàng)目來說,采用管道方式引水需要新建兩個水廠,才能滿足供水設(shè)計需要,兩個新建水廠就是青要山鎮(zhèn)水廠和石寺鎮(zhèn)水廠。青要山鎮(zhèn)水廠設(shè)計規(guī)模為1000 t/d,占地面積2.7 畝,廠址位于青要山鎮(zhèn)北側(cè),東側(cè)緊鄰畛河右岸,北側(cè)緊鄰005 縣道。石寺鎮(zhèn)水廠設(shè)計規(guī)模為1800 t/d,占地面積4.2畝,廠址位于石寺鎮(zhèn)北側(cè),畛河左岸,西側(cè)緊鄰246 縣道。

水廠廠區(qū)主要生產(chǎn)構(gòu)筑物包括清水池、一體化凈水設(shè)備、配電室及廠區(qū)內(nèi)配套各類管網(wǎng)；凈水廠附屬建筑物有辦公室、化驗(yàn)室、值班室、廠區(qū)圍墻,及廠區(qū)各項(xiàng)配套設(shè)施。

2.3.4 建筑物工程

根據(jù)工程布置,本次引水管線沿線設(shè)置附屬建筑物140座,其中排氣閥門井36 座,檢修排水閥門井4 座,流量計閥門井3座,減壓閥門井3 座,鎮(zhèn)墩89 座,調(diào)節(jié)池5座[6]。

2.4 生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施

生態(tài)環(huán)境保護(hù)是輸水管道工程建設(shè)必須重點(diǎn)考慮的一個基本指標(biāo),生態(tài)環(huán)境保護(hù)設(shè)計主要是為了保護(hù)工程區(qū)周圍生態(tài)環(huán)境的連續(xù)性、完整性。重點(diǎn)保護(hù)內(nèi)容是項(xiàng)目區(qū)范圍內(nèi)的陸生植被和水生動物等,目標(biāo)是保證工程建設(shè)前后生態(tài)環(huán)境有所改進(jìn)或保持原有狀態(tài)。具體來說,施工期生態(tài)保護(hù)主要是生態(tài)影響的預(yù)防和消減措施,主要包括：①加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)宣傳教育,樹立生態(tài)環(huán)境的全民保護(hù)意識；②主體工程施工須安排在水生生態(tài)系統(tǒng)相對不活躍的非汛期,以減小施工過程對水生生態(tài)系統(tǒng)的擾動；③合理安排施工機(jī)械的運(yùn)行方式,施工機(jī)械車輛盡量避免直接穿越河道或穿越植被覆蓋區(qū),以消減施工對動植物的驚擾和破壞；④施工中涉及的植被盡可能地保留,必須占壓的植被,盡量對其進(jìn)行移栽,以減輕對現(xiàn)狀植被的破壞和較少生物量損失。

此外,對項(xiàng)目占地破壞的植被也需要進(jìn)行補(bǔ)償,主要考慮采取的措施是對施工中產(chǎn)生的裸地、創(chuàng)面等進(jìn)行綠化和修復(fù),以最大限度減小對周圍生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響。

3 結(jié)語

青要山水庫供水工程整個項(xiàng)目建設(shè)不但要評估工程本身的功能實(shí)現(xiàn),還需要考慮各種影響因素。而管道輸水方式的選擇和確定,就是充分考慮各種情況后作出的決定,這些影響因素包括自然條件、工程需求、環(huán)境影響等,都是不可或缺的評估和衡量標(biāo)準(zhǔn),管道方式供水的優(yōu)勢因?yàn)楦泻蠈?shí)際情況而得以體現(xiàn),并得到設(shè)計和施工方的認(rèn)可。通過對水庫輸水方式選擇過程進(jìn)行分析,可以總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),為工程建設(shè)奠定更堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。