蘇永強(qiáng)
(陽泉市水資源管理中心 山西陽泉045000)
溫河灌區(qū)是陽泉市郊區(qū)在上世紀(jì)70年代興建的一項(xiàng)引、蓄、提相結(jié)合的綜合型水利工程。灌區(qū)建成后,解決了郊區(qū)北部村莊居民和工業(yè)的生產(chǎn)、生活用水問題,對發(fā)展郊區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和改善人民生活發(fā)揮了重要作用。目前,工程已經(jīng)建成40多年,因年久失修,不能正常運(yùn)行;且當(dāng)?shù)亟涤炅可?,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也受到制約,當(dāng)?shù)氐娜罕娛挚释軌蛞蠝睾铀?,把現(xiàn)有的梯田旱地變成水澆地,達(dá)到增產(chǎn)增收脫貧致富的目的。綜上所述,郊區(qū)進(jìn)行供水改造工程是十分必要和迫切的一項(xiàng)民生工程。
此次的供水改造工程主要是為了解決當(dāng)?shù)赜盟畱粲盟蠛途徑饫蠀^(qū)農(nóng)業(yè)灌溉缺水問題。工程建設(shè)主體內(nèi)容:油甕水庫擴(kuò)容、總干渠維修工程、新建南干供水線路工程、北干渠改造工程和新建武家莊水廠工程。其中總干渠維修工程由舊渠道維修加固及其附屬建筑物組成;新建南干供水線路工程包括供水管道鋪設(shè)、加壓泵站新建及其附屬建筑物組成;北干渠改造工程包括供水管道鋪設(shè)、加壓泵站新建、調(diào)蓄池新建及維修和其附屬建筑物組成;新建武家莊水廠工程及其附屬建筑物。
油甕水庫為?。?)型,水庫總庫容186萬m3,其中死庫容42萬m3(其中包括已淤積的30萬m3),興利庫容22萬m3,調(diào)洪庫容144萬m3,重復(fù)利用庫容22萬m3。水庫可保證原溫河灌區(qū)1 330 hm2灌溉用水。
工程供水對象由原本的純農(nóng)業(yè)灌溉變?yōu)檗r(nóng)業(yè)灌溉和城市供水,需對水庫進(jìn)行擴(kuò)容,需增加庫容至235萬m3。
總干渠自溫河導(dǎo)流壩至南流村涵洞口處,全長為2.51 km,現(xiàn)有渠道包括引水明渠和涵洞組成,渠道寬度為4.0 m,深度為1.5 m。由于渠道年久失修,破損較為嚴(yán)重,本次工程對其進(jìn)行維修改造,渠道原來的線路維持不變,為了減小渠道內(nèi)水源的滲漏損失,對渠道進(jìn)行防滲處理,采用C25鋼筋混凝土底板,兩側(cè)擋土墻進(jìn)行混凝土貼面。同時(shí)對總干渠渡槽基礎(chǔ)進(jìn)行加固維修。
南干渠自武家莊水廠起至蔭營鎮(zhèn)水廠止,全長13.127 km。本次設(shè)計(jì)自武家莊水廠新建加壓泵站向西南方向輸水,至河底鎮(zhèn)(南干5+200)設(shè)置分水口,分為兩支,一支線接入河底鎮(zhèn)水池內(nèi),主干線繼續(xù)向南經(jīng)過葦泊村,至葦泊工業(yè)園區(qū)(南干7+700)設(shè)置分水口,支線接入固莊水池,主干線向南鋪設(shè)700 m至葦泊工業(yè)園區(qū)(南干8+400)設(shè)置分水口,一支至葦泊工業(yè)園區(qū)水池,主干線向南經(jīng)過三郊村、楊樹溝村至蔭營鎮(zhèn)水廠。管線末端設(shè)置1座500 m3調(diào)蓄水池,用于重力流壓力管道出口消能、穩(wěn)流及生態(tài)灌溉用水調(diào)蓄要求,并根據(jù)管線設(shè)備布置和運(yùn)行要求設(shè)置檢修閥井、排氣閥井、檢查井、流量計(jì)井及鎮(zhèn)墩等附屬建筑物。
北干渠自武家莊水廠設(shè)置提水泵站至終點(diǎn)霍樹頭調(diào)蓄池及東林尖新建水池,全長6.43 km。此次設(shè)計(jì)由原明渠變?yōu)楣┧艿馈9┧€路根據(jù)現(xiàn)有地形進(jìn)行布設(shè),盡可能不占耕地,工程起點(diǎn)設(shè)置泵站加壓,供水管線為壓力流,管徑DN400。管線至大西莊分水口,管線分為兩支。一支至末端霍樹頭調(diào)蓄池,用于重力流壓力管道出口消能、穩(wěn)流及生態(tài)灌溉用水調(diào)蓄要求;另一支東林尖南,新建1 000 m3調(diào)蓄水池,為灌區(qū)用水使用。工程新建1座蓄水池(同時(shí)作為消能水池),并根據(jù)管線設(shè)備布置和運(yùn)行要求設(shè)置相配套的附屬建筑物。
郊區(qū)政府為了進(jìn)一步擴(kuò)大供水范圍,在武家莊村北溫河旁新建水廠1座,日處理規(guī)模為3萬m3/d。
該工程輸水管線總長24.125 km,本次不對現(xiàn)有干渠進(jìn)行改造,需增設(shè)向西南舁鄉(xiāng)灌區(qū)輸水干線。輸水管道設(shè)計(jì)主體內(nèi)容:管材選擇、確定輸水方案、管線縱橫斷面設(shè)計(jì)及線路排水、檢修閥井、鎮(zhèn)墩等附屬建筑物的設(shè)計(jì)。
依據(jù)本工程供水管線實(shí)際情況,結(jié)合沿線地形、地質(zhì)條件、管道承受較大的工作壓力及其供水特點(diǎn),確定工程輸水管徑為DN140~DN1000,工作壓力為2.6~0.6 MPa。重點(diǎn)選擇鋼管(SP)、球墨鑄鐵管(DIP)、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCP)及聚乙烯管(PE)共4種管材進(jìn)行擇優(yōu)選用。
3.11 鋼管(SP)
在實(shí)際基建工程中鋼管應(yīng)用較為普遍,如城市中供水用鋼管通常選用Q345(中國普通碳素鋼標(biāo)準(zhǔn)號)鋼板制作。
鋼管的優(yōu)點(diǎn):耐強(qiáng)壓,施工條件簡便,適應(yīng)性好,靈活的接口方式,管道滲漏率低,單位管長重量偏輕,對地形有較強(qiáng)的應(yīng)用性。
鋼管的缺點(diǎn):價(jià)格稍高且管道內(nèi)外壁需進(jìn)行防腐處理,不適宜長距離輸水。
3.12 球墨鑄鐵管(DIP)
球墨鑄鐵管的優(yōu)點(diǎn):使用壽命比鋼管久;管道承受壓力較強(qiáng),選用橡膠圈接口,柔韌性好,對基礎(chǔ)適應(yīng)性強(qiáng);需進(jìn)行防腐處理;與非金屬管相比,價(jià)格較高。其工作壓力的計(jì)算值高于大多數(shù)其他材料管道。實(shí)際管道的爆裂壓力是工作壓力的3倍,安全性好。通常用于1.6 MPa以下的管道。
3.13 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCP)
此構(gòu)件是由薄鋼板、混凝土、鋼絲混合制作而成的一種復(fù)合材料。其管芯為混凝土,在混凝土管芯的外壁或中部埋入1.5 mm厚的鋼筒,將環(huán)形預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞在芯上,并在其上噴涂致密的水泥砂漿保護(hù)層。
該管的優(yōu)點(diǎn)是抗?jié)B能力好,止水效果理想,安裝簡便。
缺點(diǎn)是適應(yīng)基礎(chǔ)變形的能力較差,對基礎(chǔ)的要求較高。
3.14 聚乙烯管(PE)
聚乙烯管材具有綜合成本低,耐腐蝕壽命長,連接簡便,施工條件簡單,對地形適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
管道的耐高壓性與管道線路的安全使用以及能否提供長期穩(wěn)定的供水密切相關(guān)。該供水改造工程的供水管線基本上埋在道路和河道沿線,邊灘和河灘占比較大,對管道安全保護(hù)成本要求較高。其他管道對外部壓力的抵抗力較差,因此該項(xiàng)目顯然不適用。對本工程而言,綜合比較,對長距離、小流量的輸水管道,PE管比之其他管材更具有綜合優(yōu)勢,對于局部壓力大的地段可采用鋼管。
3.2.1 管道埋深
本次供水改造工程輸水管線所處地區(qū)最大凍土深度為1.44 m。為了使輸水管道正常運(yùn)行,應(yīng)將輸水管道埋在凍土深度以下,并且在通過一般道路、村莊和耕地時(shí),管道的管頂蓋土的厚度確定為1.5 m,其余管頂蓋土深度按設(shè)計(jì)確定。
3.2.2 管道敷設(shè)和地基處理
根據(jù)地質(zhì)評價(jià)結(jié)果,輸水線路埋地管道沿線地層為非自重濕陷性黃土,局部地段為巖石。
大部分輸水管道沿地勢埋設(shè),管道的最小埋深為1.5 m,局部埋深為3.0 m,一般埋深為2.0m。根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)資料和管道施工經(jīng)驗(yàn),結(jié)合管道實(shí)際情況確定開挖坡度,土壤基礎(chǔ)段中管槽的開挖坡度為1∶0.75,巖基段垂直開挖。一般性土基段,基槽開挖后夯實(shí)基礎(chǔ)并鋪設(shè)15 cm厚粗砂墊層,巖石基礎(chǔ)部分鋪設(shè)了200 mm厚的粗砂墊層。回填應(yīng)在管道鋪設(shè)后進(jìn)行。通常,管道頂部上方的覆土厚度應(yīng)不小于1.6 m,溝渠及穿越路段應(yīng)不小于2.0 m。管道四周需細(xì)料土回填,管道頂部上方的細(xì)料厚度不得小于0.5,之上可直接采用開挖土料回填,回填土壤的壓實(shí)度不小于0.95。
3.2.3 管線穿越公路設(shè)計(jì)
管線沿路數(shù)次穿越縣級公路,考慮施工時(shí)不影響公路的正常通行,管線在穿越公路是采用大開挖方式通過,并修筑臨時(shí)便道保證公路通行。
灌區(qū)改造工程通常涉及范圍大、項(xiàng)目多,勘測設(shè)計(jì)工作相對比較復(fù)雜。陽泉市郊區(qū)溫河灌區(qū)供水改造工程是一項(xiàng)重大的民生工程,雖然工程條件較為復(fù)雜一些,但總體來看,技術(shù)上具有可行性,項(xiàng)目實(shí)施后,積極推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)發(fā)展,實(shí)際效益顯著。