馮家山取水口至文家山站供水管線布設(shè)方案分析論證

何向紅文永勤

（1.鳳翔縣橫水河灌溉管理處陜西鳳翔721400；2.鳳翔縣水利局陜西鳳翔721400）

馮家山取水口至文家山站供水管線布設(shè)方案分析論證

何向紅1文永勤2

（1.鳳翔縣橫水河灌溉管理處陜西鳳翔721400；2.鳳翔縣水利局陜西鳳翔721400）

供水工程管線設(shè)計(jì)方案的擬定是取決工程設(shè)計(jì)成敗和工程建設(shè)實(shí)效的重要環(huán)節(jié)。作者通過參與對(duì)馮家山取水口至文家山站擬選的三個(gè)供水方案的分析比較，提出了如何利用工程投資、供水安全、施工難易性和后期運(yùn)行管理的便利性等因素選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的辦法，為今后同類項(xiàng)目的方案選擇提供了借鑒意見。

供水工程；方案擬定；論證分析

1 項(xiàng)目概況

取水口位于寶雞市馮家山水庫干渠右岸，馮家山水庫向?qū)氹u市供水取水口出口。供水管線主要沿干渠右岸平行布設(shè)，在鳳翔縣供熱管線與馮家山干渠交叉前段穿越干渠，爬升至馮家山干渠東北0.98km丘陵臺(tái)塬的文家山泵站。該段地處關(guān)中平原西部末端，與千隴丘陵山巒交匯處，溝壑與馮家山干渠和供水管線正交，山體實(shí)方與干渠填方共存，可施工斷面狹窄，多在50m～10m之間，期間長(zhǎng)青能化公司DN500雙管供水管線與馮家山干渠和該項(xiàng)目供水管線并駕齊驅(qū)布設(shè)，區(qū)段大小溝壑四處，填方段四處，地形地貌復(fù)雜，在過馮家山干渠后，沿干渠左岸丘陵臺(tái)田階地爬升至文家山泵站。取水口與文家山泵站高差123.8m，區(qū)段有馮家山干渠頂巡查道路和上山段生產(chǎn)道路。

2 方案擬定

在進(jìn)行了該段線路詳細(xì)查勘后，根據(jù)工程處地形地貌條件，擬定了三種供水方案，既方案一泵站壓力供水方案；方案二自流與壓力聯(lián)合供水方案；方案三兩級(jí)泵站壓力供水方案。三種方案均采用地埋或頂管和倒虹與管橋結(jié)合布線方案敷設(shè)，管線布設(shè)方案中根據(jù)供水方案的不同，分別采取不同形式的布設(shè)方案。

2.1 泵站壓力供水方案（方案一）

建設(shè)內(nèi)容包括在馮家山水庫向?qū)氹u市取水口處并排新建一級(jí)抽水站，一級(jí)抽水站至文家山泵站采用DN400壓力球墨鑄鐵管，壓力2.0MPa，管線布設(shè)方案擬定三種，線路①為熱力管線前2070m，熱力管線后壓力管線1310m，其中過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹160m，共2座，新建過干渠管橋24m，1座，其余實(shí)方段機(jī)械開挖直埋；線路②為熱力管線前2070m，熱力管線后壓力管線1310m，其中過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹40m，共1座，定向鉆施工100m，1處，其余實(shí)方段機(jī)械開挖直埋；線路③為熱力管線前2070m，熱力管線后壓力管線1310m，其中過溝填方段新建跨溝管橋280m，共3座，跨溝倒虹40m，共1座，新建過干渠管橋22m，1座，其余實(shí)方段機(jī)械開挖直埋。

2.2 自流加壓力聯(lián)合供水方案（方案二）

擬定將一級(jí)站建在馮家山向?qū)氹u市供水取水口與文家山泵站中間的支溝內(nèi)，一級(jí)泵站與取水口之間采用重力自流供水，一級(jí)站至文家山泵站采用DN400壓力管道供水，一級(jí)泵站至取水口采用DN400球墨鑄鐵管供水。管線布設(shè)采用直埋與定向鉆和管橋以及倒虹相結(jié)合的方案布設(shè)。

建設(shè)內(nèi)容包括一級(jí)泵站前管線2390m，一級(jí)站至文家山泵站1340m。管線布設(shè)采用一種方案，既過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹40m，共1座，定向鉆施工100m，1處，其余實(shí)方段機(jī)械開挖直埋。

2.3 兩級(jí)泵站壓力供水方案（方案三）

該方案在取水口寶雞市供水廠內(nèi)或一側(cè)設(shè)置低揚(yáng)程一級(jí)管道泵站，將新增二級(jí)泵站建在取水口至文家山泵站中間，新增二級(jí)泵站高程高于干渠頂3.0m～5.0m，再抽水提升至文家山泵站，利用三級(jí)抽水提升。

建設(shè)內(nèi)容包括新增二級(jí)泵站前1.0MPa壓力管線2150m，采用DN400球墨鑄鐵管，新增二級(jí)泵站后為壓力2.0MPa，壓力管道1230m，采用DN400鋼管，管線布設(shè)采用一種方案。過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹160m共2座，過干渠管橋24m，1處，新建1處管道泵站，其余實(shí)方段機(jī)械開挖直埋。

2.1 感官審評(píng) 與傳統(tǒng)工藝制作的黃觀音紅茶做對(duì)比，感官審評(píng)結(jié)果見表1。由表1可知，新工藝黃觀音紅茶的綜合評(píng)分(93.2分)高于傳統(tǒng)工藝黃觀音紅茶(90.4分)，具體表現(xiàn)在外形油潤(rùn)、花香持久、滋味醇和爽口、葉底光澤無花雜。

3 方案比選

根據(jù)擬定的供水方案和管線布設(shè)方案，主要采用工程投資、供水安全、施工難易性和后期運(yùn)行管理的便利性等四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了比選。

3.1 泵站壓力供水方案

（1）水泵選型的確定

一級(jí)泵站位置處于寶雞市供水取水口一側(cè)，與寶雞市取水口并排建設(shè)，管道選用DN400球墨鑄鐵管，管道設(shè)計(jì)壓力2.0MPa，管道設(shè)計(jì)水力坡降為0.0025.一級(jí)泵站至文家山泵站管線長(zhǎng)3700m，沿干渠右岸布設(shè)，基本位于渠頂路與長(zhǎng)青能化輸水管線之間的平臺(tái)上，管線為地埋方案，管頂以上覆土不小于1.2m。

一級(jí)泵站地面高程為692.20m，泵站進(jìn)水池低水位為687.00m，一級(jí)泵站水泵凈揚(yáng)程為127m，輸水管線水頭損失為3700m× 0.0025=9.25m，泵站站內(nèi)水頭損失為2.0m，安全水頭3.0m，水泵總揚(yáng)程為127m+9.25m+2m+3m =141.25m，水泵選型為KQSN200-N4/360，電機(jī)功率為160kW，設(shè)計(jì)流量為0.05m3/s（180m3/h）。

（2）管線方案

由于文家山泵站位于干渠左岸，取水口至文家山泵站需要跨越或穿越干渠，同時(shí)，輸水管線跨越干渠前后要跨或穿越溝道，按照擬定的三種線路布設(shè)方案，進(jìn)行投資估算比較,見表1。

表1 線路方案投資比較一覽表

依據(jù)投資估算，線路3方案投資最大，沿線交叉建筑多，跨溝管橋比線路2、線路1長(zhǎng)80m；線路2方案投資最小，但需采用定向鉆施工穿越馮家山干渠底，長(zhǎng)度100m，工程量小，施工單位難以尋找，且定向鉆穿越干渠影響渠道安全，需征得馮家山管理局同意，協(xié)調(diào)力度大；線路1方案投資居中，跨溝管橋長(zhǎng)度短，施工容易，且不影響干渠，協(xié)調(diào)工作量小。

經(jīng)分析比較，泵站壓力供水方案，泵站水泵選型在通用水泵系列，水泵運(yùn)行工況經(jīng)濟(jì)可行，線路1方案雖投資居中，但施工難易程度、后期運(yùn)行檢修和供水安全容易保證，是較優(yōu)方案，缺點(diǎn)是投資不是最低。3.2自流加壓力聯(lián)合供水方案

本方案將一級(jí)泵站建在取水口至文家山泵站中間的支溝內(nèi)，線路布設(shè)與方案一的線路2方案相同，一級(jí)泵站前管線長(zhǎng)2390m，一級(jí)泵站至文家山泵站管線長(zhǎng)1340m。一級(jí)泵站的地面高程為681.00m，低于取水口水池底687.00m，有自流條件，一級(jí)泵站至文家山泵站為壓力供水。

（1）水泵選型

一級(jí)泵站地面高程為681.00m，泵站進(jìn)水池低水位為679.00m，一級(jí)泵站水泵凈揚(yáng)程為135m，輸水管線水頭損失為1340m× 0.0025=3.35m，泵站站內(nèi)水頭損失為2.0m，安全水頭3.0m，水泵總揚(yáng)程為135m+3.25m+2m +3m=143.35m，水泵選型為KQSN200-N4/360，電機(jī)功率為160kW，設(shè)計(jì)流量為0.05m3/s（180m3/h）。

（2）自流管線設(shè)計(jì)

取水口至一級(jí)泵站為自流供水，地面高差為7.0m，管道最淺埋深為5.0m，最大埋深為12.5m，開挖埋設(shè)管道不經(jīng)濟(jì)，考慮采用定向鉆施工。經(jīng)管道水力計(jì)算，選用DN450PE管。管道設(shè)計(jì)水力坡降0.002，水頭損失5.0m，自流富裕水頭僅2.0m。經(jīng)估算，該方案總投資560.12萬元。

經(jīng)分析，該方案水泵選型同方案一，泵站水泵選型在通用水泵系列，水泵運(yùn)行工況經(jīng)濟(jì)可行。線路選擇方案一中的線路2方案，優(yōu)點(diǎn)是一級(jí)站前為自流重力輸水，減少了工程總體投資。缺點(diǎn)一是一級(jí)站位置處在溝道內(nèi)，對(duì)泵站在防汛安全方面不利，后期運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)大。二是一級(jí)泵站前重力輸水富裕水頭僅2.0m，對(duì)一級(jí)泵站水泵安全運(yùn)行不利，保障供水存在隱患，三是施工難度大，施工協(xié)調(diào)難。

3.3 兩級(jí)泵站壓力供水方案

該方案在寶雞市取水口廠內(nèi)或出口旁通管設(shè)置低揚(yáng)程管道泵，在距取水口2150m馮干渠左岸距干渠高程3.0m～5.0m處新增二級(jí)抽水站，再由新增二級(jí)站抽水至文家山泵站。

表2 方案分析對(duì)比表

（1）水泵選型

泵站后壓力管道設(shè)計(jì)為DN400鋼管，壓力為2.0Mpa。新增二級(jí)站地面高程701.00m，泵站進(jìn)水池低水位為697.20m，新增二級(jí)站至文家山泵站凈揚(yáng)程113m，輸水管線水頭損失1230m×0.0025=3.08m，泵站內(nèi)水頭損失2.0m，安全水頭3.0m，水泵總揚(yáng)程113m+3.08m+2.0m+3.0m=121.08m，水泵選型為KQSN200-N4/360，電機(jī)功率160kW,設(shè)計(jì)流量0.05m3/s（180m3/h)。

（2）新增管道泵設(shè)計(jì)

寶雞市取水口地面高程687.00m，管道泵裝置在進(jìn)水池管道低水位679.00m處，需要將取水口出水提升至新增二級(jí)站進(jìn)水池低水位696.20m處，需增加流量在0.02m3/s，揚(yáng)程在20m范圍能的管道泵，通過管道泵加壓至新增二級(jí)泵站，管道為壓力1.0Mpa的DN400球墨鑄鐵管。

新增二級(jí)泵站至文家山泵站為壓力2.0Mpa的DN400鋼管供水。經(jīng)估算，該方案總體投資為653.05萬元。

經(jīng)過分析，該方案優(yōu)點(diǎn)是新增二級(jí)站位置利于防汛安全。缺點(diǎn)是包含文家山泵站已形成三級(jí)抽水，泵站多，運(yùn)行成本大，后期維護(hù)投入較大，且方案工程總體投資最大。

4 分析確定

經(jīng)過三種供水方案和管線布設(shè)方案比選，形成了分析對(duì)比表（見表2）。

根據(jù)工程方案分析對(duì)比表，泵站壓力供水方案為最優(yōu)方案，管線布設(shè)采用過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹160m，共2座，新建過干渠管橋24m，1座，其余實(shí)方段機(jī)械開挖直埋，該方案也為最優(yōu)。均滿足了投資適中，總投資介于三種供水方案之間；施工難度小，管橋與倒虹結(jié)合設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度最短；供水安全保證率高，由于是兩級(jí)供水，泵站之間抽水協(xié)調(diào)一致；施工難度小，無頂管施工方案，管道埋深較淺；利于建后的運(yùn)行管理維護(hù)，供水泵站位置均在防汛安全范圍之內(nèi)，同時(shí)便于泵站維護(hù)和管道檢修。

5 結(jié)語

在該項(xiàng)目方案確定過程中，通過三種供水方案和四種布線方案比選，利用供水投資、供水安全、施工難易性和建后管理四個(gè)指標(biāo)分析，最終確定選用較優(yōu)的泵站壓力供水方案，成功的為項(xiàng)目實(shí)施和建后管理提供了切實(shí)可行的技術(shù)保證，實(shí)現(xiàn)了工程投資、供水安全、施工難易和后期運(yùn)行管理最大優(yōu)化。陜西水利

（責(zé)任編輯：暢妮）

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