蚌埠市城市飲用水水源地安全保障工程設(shè)計(jì)

舒劉海 屈學(xué)平 鐘恒昌 胡 嵩

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 蚌埠 233001）

蚌埠市城市飲用水水源地安全保障工程設(shè)計(jì)

舒劉海 屈學(xué)平 鐘恒昌 胡 嵩

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 蚌埠 233001）

蚌埠市城市飲用水水源地安全保障工程包括輸水工程、水源地保護(hù)工程和水資源監(jiān)測(cè)工程等3個(gè)部分，本文分別對(duì)以上3個(gè)部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，其中輸水工程中介紹了輸水管道在埋置和穿越河道等不同工況下的設(shè)計(jì)；水源地保護(hù)工程介紹了保護(hù)區(qū)劃分、保護(hù)工程及其設(shè)計(jì)；水資源監(jiān)測(cè)工程介紹了水量監(jiān)測(cè)與水質(zhì)監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)情況。

水源地 輸水管道 保護(hù)工程 監(jiān)測(cè)工程 設(shè)計(jì)

1 概述

蚌埠市位于淮河中游下段，是安徽省重要的綜合性工業(yè)城市。目前城市供水主要以淮河蚌埠閘上水為水源，受淮河來水豐枯變化和水污染的影響，蚌埠市供水受到水量和水質(zhì)因素的雙重制約，自20世紀(jì)90年代以來已多次出現(xiàn)比較嚴(yán)重的供水危機(jī)。在經(jīng)過調(diào)查和分析蚌埠市城市供水安全現(xiàn)狀和可利用的水源條件基礎(chǔ)上，以新辟芡河洼作為蚌埠市城市供水的新水源地。主要工程設(shè)計(jì)包括輸水工程、水源地保護(hù)工程和水資源監(jiān)測(cè)工程3個(gè)部分。

本文著重對(duì)輸水工程中的輸水管道設(shè)計(jì)、水源地保護(hù)設(shè)計(jì)及水資源監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)3個(gè)方面進(jìn)行介紹。

2 輸水管道設(shè)計(jì)

管道沿線的型式有埋管、穿越河道的倒虹吸管，穿越黑虎山的隧洞。沿線埋管采用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP），穿越淮河管道及過南岸分洪道后采用鋼管（SP）。

2.1 埋置預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）設(shè)計(jì)

2.1.1 PCCP管材結(jié)構(gòu)型式

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管屬于管芯纏絲預(yù)應(yīng)力管，其管芯為鋼筒與混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，該管分為內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCPL型）和埋置式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCPE型）兩種型式。內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管規(guī)格為DN600～DN1400，埋置式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管規(guī)格為DN1400～DN4000。本工程PCCP管管徑為DN1400，兩種形式都可以滿足，但內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管多用于DN1200以下的管道，因而本工程選擇埋置式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCPE型）。根據(jù)計(jì)算，管道工作壓力約為0.6 MPa，考慮停泵水錘壓力，管道工作壓力選為1.0MPa。

2.1.2 管道埋深

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水規(guī)范》規(guī)定，非冰凍地區(qū)，管頂覆土宜不小于0.7m，在松散巖基上埋設(shè)時(shí)，管頂覆土應(yīng)不小于0.5m；穿越道路、農(nóng)田或沿道路鋪設(shè)時(shí)，管頂覆土宜不小于1.0m。而對(duì)于大型管道埋深還要考慮地下水位較高時(shí)的抗浮計(jì)算，工況考慮地下水水位達(dá)到管頂時(shí)，管道在放空狀態(tài)下所要求的管頂最小埋深厚度。計(jì)算時(shí)取土容重為16kN/m3，經(jīng)計(jì)算PCCP管抗浮最小埋深為0.4m。

考慮管道在河道灘地內(nèi)采用明挖施工，須滿足河道沖刷及冰凍要求。蚌埠地區(qū)冰凍線為15cm，管道需埋在冰凍線以下。根據(jù)計(jì)算，淮河灘地最大沖刷深度約1.5m，所以管道埋設(shè)在1.5m以下才能滿足河道沖刷要求?；春訛┑馗叱痰貏?shì)起伏較小，平均高程約18.0m，管道中心線高程定約為15.5m，滿足沖刷及防凍要求。另外，在芡河左堤與淮北大堤之間埋設(shè)的管道，以及淮北大堤與行洪堤之間的管道，不受洪水沖刷影響，管道埋深按照1.0m考慮。

管道在淮北大堤堤身內(nèi)采用明挖施工，須滿足冰凍、防洪及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，管道中心線高程為24.65m，堤頂高程約25.8m，管道埋深約0.4m，管底高程23.8m，高于設(shè)計(jì)洪水位23.77m?？紤]管道結(jié)構(gòu)安全，堤防在管道穿越堤防處將堤防局部加高1.1m，管道埋深約1.5m。

2.1.3 PCCP管道防腐設(shè)計(jì)

PCCP在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、安裝過程中，管道外壁難免會(huì)因各種原因而產(chǎn)生表面裂紋或缺陷，管周地下水會(huì)逐漸滲入鋼絲，導(dǎo)致管材銹蝕破壞；另一方面，即使完整無損的PCCP埋于土中之后，日積月累也可能因?yàn)樯皾{的碳化或氯離子的侵入，逐漸使鋼絲鈍化膜破壞，形成腐蝕威脅。根據(jù)目前國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)及PCCP管道的特點(diǎn)，本工程采用環(huán)氧瀝青涂料對(duì)PCCP管進(jìn)行外防腐。

2.2 穿淮河鋼管（SP）設(shè)計(jì)

2.2.1 鋼管結(jié)構(gòu)型式

本工程穿淮河鋼管規(guī)格為DN1000，根據(jù)管道加工及運(yùn)輸條件，每節(jié)管長(zhǎng)選為9m，每節(jié)管道接口采用焊接連接。由于鋼管與PCCP管道伸縮性不同，因此在鋼管與PCCP管連接處分別設(shè)一個(gè)伸縮節(jié)，用來調(diào)節(jié)管道長(zhǎng)度和高度，伸縮節(jié)與管道之間采用法蘭連接。參照《水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)程》（福建省地方標(biāo)準(zhǔn)），為滿足水平定向穿越要求，管徑/管壁厚應(yīng)小于50，從而計(jì)算鋼管壁厚為20mm。

2.2.2 管道埋深

根據(jù)地層條件、施工工藝以及河道最大沖刷深度的控制，管道穿越淮河主槽段管道中心線高程為-0.5m，最小埋深為5.0m，能夠滿足施工工藝要求并避開錨地。

2.2.3 鋼管防腐設(shè)計(jì)

本工程在樁號(hào)4+811～5+359之間采用鋼管穿越淮河，管道從分洪道上岸后，即樁號(hào)15+916～16+517之間也采用鋼管將水送至三水廠。芡河水源為二類水，根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，鋼管內(nèi)防腐采用水泥砂漿襯里。鋼管的外壁防腐是延長(zhǎng)鋼管使用壽命的關(guān)鍵因素之一，穿越淮河段鋼管外防腐采用3PE防腐，蚌埠閘分洪道以后的鋼管采用環(huán)氧煤瀝青防腐。3PE防腐是近年來從國外引進(jìn)的新技術(shù)，可以有效防止鋼管腐蝕，并廣泛用于化工行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)，防腐有效年限可達(dá)50年。環(huán)氧煤瀝青防腐是常用的一種管道防腐技術(shù)，價(jià)格便宜，可以防止各種因素對(duì)管道的侵蝕。

3 水源地保護(hù)工程

3.1 保護(hù)區(qū)的劃分

芡河為規(guī)劃的蚌埠市城市供水水源地，取水口位于距芡河入淮河口上游約1.5km處左岸，根據(jù)《飲用水水源地保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ/T338—2007）及《安徽省城鎮(zhèn)生活飲用水源環(huán)境保護(hù)條例》等有關(guān)規(guī)定，建議盡快開展芡河洼飲用水源地保護(hù)區(qū)劃分，以芡河取水口為中心確定水域、陸域一級(jí)保護(hù)區(qū)范圍和二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍。

3.2 保護(hù)工程

采取工程措施及植物措施對(duì)一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)的水域進(jìn)行保護(hù)：對(duì)域內(nèi)的河灘地自堤腳向水內(nèi)延伸10m分別栽植莎草和睡蓮，寬度均為5m；自堤腳至22.50m高程鋪設(shè)植草磚，磚內(nèi)用營養(yǎng)土填滿植草磚孔洞，并植草籽；于取水口上游300m、下游500m處自河灘地向上修筑圍欄至臨水側(cè)堤肩，并沿臨水側(cè)堤肩修至與取水泵站管理區(qū)大門相接，并在明顯位置標(biāo)示飲用水水源保護(hù)區(qū)圖形標(biāo)志。

3.3 保護(hù)工程設(shè)計(jì)

3.3.1 護(hù)坡設(shè)計(jì)

本次芡河護(hù)坡采用植草磚護(hù)坡，下鋪設(shè)0.15m砂石墊層，坡腳設(shè)M10漿砌石勒腳，22.50m高程設(shè)M10漿砌石壓頂。勒腳、壓頂規(guī)格（寬度×高度）分別為0.6m×0.8m、0.5m×0.6m。植草磚內(nèi)填營養(yǎng)土，土內(nèi)撒播馬尼拉草籽。自壓頂至23.50m高程護(hù)坡采用草皮護(hù)坡，草皮采用馬尼拉草皮。

3.3.2 圍欄設(shè)計(jì)

本次芡河工程擬沿取水口附近布設(shè)圍欄，圍欄采用密集柵格式，高度2.0m，采用混凝土基礎(chǔ)，埋深0.7m。

3.3.3 水生濕生植物設(shè)計(jì)

為了控制芡河灘地耕種帶來的化肥、農(nóng)藥污染，滯留營養(yǎng)物，維護(hù)湖濱景觀，并增加水體自凈能力，在不影響防洪的條件下，灘地選擇低桿濕生植物種，近灘地水面選擇浮水和沉水植物種，通過調(diào)研區(qū)域本土植物資源，篩選出莎草、睡蓮兩種典型植物。

3.4 保護(hù)管理措施

3.4.1 面源污染控制

規(guī)劃在芡河洼水源18.5m水位線以上2000m范圍內(nèi)的陸域面積145km2的農(nóng)田、菜地、果園等進(jìn)行控釋施肥等技術(shù)推廣應(yīng)用和開展農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

3.4.2 內(nèi)源污染治理

為保證芡河洼水源水質(zhì)，芡河洼水源保護(hù)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有人工水產(chǎn)養(yǎng)殖面積一律不得再擴(kuò)大，并在3年內(nèi)對(duì)現(xiàn)有圍網(wǎng)全部拆除，對(duì)湖邊現(xiàn)有圈塘養(yǎng)殖面積實(shí)施退漁還湖，今后推廣湖泊自然放養(yǎng)，禁止在芡河洼水源保護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行人工水產(chǎn)養(yǎng)殖、圍湖造田等行為。

3.4.3 水源周邊生態(tài)修復(fù)與保護(hù)

芡河洼水源正常蓄水位抬高前，對(duì)水源周邊17.5～18.5m高程之間19km2的灘地和濕地進(jìn)行保護(hù)，選擇合適的生物物種進(jìn)行培育，為水生和兩棲生物等提供棲息地，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，以防止因生態(tài)破壞而對(duì)水源地水體造成污染。

4 水資源監(jiān)測(cè)工程

水量監(jiān)測(cè)主要依靠現(xiàn)有水文站網(wǎng)，本工程不再增設(shè)新的水量監(jiān)測(cè)設(shè)施和設(shè)備，選擇建設(shè)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。

淮河干流蚌埠飲用水水源區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)固定站點(diǎn)已基本能夠滿足該水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)的要求，不再新增固定站點(diǎn)。根據(jù)新建的芡河洼飲用水水源地水域情況，擬在芡河洼水源地取水口新建在線水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站1處，特殊時(shí)期加大監(jiān)測(cè)密度。

5 結(jié)語

本工程開辟芡河洼水源地作為向蚌埠市城市供水新的水源地，建成后不僅可以解決城市生活用水需求，保障城市人民正常生活和生命健康，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，還可以有效保護(hù)和監(jiān)測(cè)水源水質(zhì)，為合理開發(fā)和促進(jìn)水資源的可持續(xù)發(fā)展提供保障■