青要山水库供水工程管道输水方式的确定

王彦武

（洛阳水利勘测设计有限责任公司,河南 洛阳 471500）

对青要山水库供水工程来说,管道输水方式的选择需要充分考虑各种影响因素,并在具体建设过程中将相关影响严格控制。工程质量和环保标准不但要得到根本保证,在工程成本控制等方面,也需要加强管理,使得工程建设更加完善合理,达到经济效益和社会效益最大化的效果。

1 工程概述

青要山水库工程位于河南省新安县曹村乡,项目建设目标是提高上游综合防洪能力,改善两岸生态环境,并解决石寺、曹村两乡镇2.7 万人生活用水和下游3000 亩耕地灌溉用水问题。为保证青要山水库工程效益得到发挥,弥补引畛济涧工程在小浪底水库调水调沙期间110 天不能向涧河自流供水的缺陷,便于工程运行管理,方便沿线群众出行,新安县青要山水库引水管线及防汛路工程建设。其中,引水管线工程所涉及的引水管线自新安县青要山水库输水洞出口引水,末端接至新安县引畛济涧引水口下游预留口,设计引水流量0.56 m3/s,引水线路总长度21.326 km[1]。

2 青要山水库供水工程管道输水方式的选择和确定

2.1 工程自然条件和设计标准

2.1.1 工程自然条件

项目建设地区属暖温带大陆性季风气候,季风环流影响明显,春季干旱风沙多,夏季炎热雨量集中,秋季睛和日照长,冬季寒冷雨雪少。受季风、太阳辐射和地形、地势的影响,其突出特点是光热资源丰富、降雨时空分配不均匀。工程区出露地层主要为古生界寒武系上统白云质灰岩（∈3）及二迭系下统上盒子组石英砂岩（PX）、上统上盒子组长石石英砂岩（Ps2）和中更新统重粉质壤土、上更新统中粉质壤土（Q3alpl）、第四系全新统卵石、中粉质壤土（Q42alpl）、人工填筑卵石（Q4s）、人工填土（Q2ml）组成[2]。

2.1.2 工程设计标准

该项目引水规模为0.56 m3/s,年供水535 万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）规定,本次工程等级定为Ⅳ等。抗震设计标准严格按照《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）及“地震动参数加速度分区与地震基本烈度对照表”要求,项目区地震动峰值加速度值为0.05 g,地震动反应谱特征周期值为0.40s,地震基本烈度为Ⅵ度。工程中主要建筑物设计参数的设置,混凝土、钢筋强度和弹模根据《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008）取用。

2.2 引水方案选择及其确定

根据本工程项目的实际情况,本工程可供选择的拟建方案有三种引水方案,最终方案及线路选择就是在这三种方案中进行比选[3]。

2.2.1 对直接自畛河河道引水方案的分析

分析该引水方案,其设计和建设思路是将库水直接泄放至畛河河道内,自畛河河道引水。根据青要山水库输水洞出口至引畛济涧引水口之间地形条件,若将库水直接泄放至畛河河道内,由于畛河河床主要为砂卵石地层,下放库水基本下渗至地下,在距青要山水库21.326 km的下游基本无法引到库水。

2.2.2 对渠道引水方案的分析

对渠道引水方案进行分析,若将引水渠道沿畛河岸顶布置,渠道沿线大部分布置在耕地上,涉及征地拆迁问题。另外,由于线路较长地形起伏较大,需要布置渡槽、隧洞等建筑物,工程投资及征地协调难度较大。若将渠道布置在畛河河道内,由于工程主要引水时间为每年6月~10月,引水时间正好跨越汛期,渠道引水安全、引水质量无法保证。综合考虑,该方案也是不可行的选择[4]。

2.2.3 对管线引水方案的分析

对管线引水方案进行分析,本工程自青要山水库输水洞出口引水,从技术实现方面考虑,目前长距离引水工程大多采用管线引水。沿畛河河道及管理路布置供水管线,供水管线末端接至引畛济涧引水口下游预留口,供水管线前段主要沿管理路敷设,供水管线后段主要沿畛河河道滩地敷设。如果采用供水管线的设计方案,不仅能保证引水工程安全及引水质量,而且不需要大规模永久占地,无论从降低工程投资,还是从工程的协调难度来说,都是比较合适的。

基于对上述3种设计方案进行全面衡量,对比各建设方案优劣,本次新安县青要山水库引水管线及防汛路工程项目,最终选定管线引水方式建设方案[5]。

2.3 青要山水库供水管道工程确定方案建设项目

2.3.1 供水管线工程

青要山水库引水管线工程起点位于青要山水库输水洞出口处,工程终点位于引畛济涧引水口下游预留口,线路总长21.326 km,桩号范围：0-66.2~21+600,为减少占地、降低工程投资,引水管线上段基本沿本次新建防汛管理路布置,长度5475 m,桩号范围：0-66.2~5+409,该段管道敷设在青要山水库防汛管理路下部；引水管线下段管线沿畛河河道一侧滩地布置,长度15851 m,桩号范围：5+409~21+326,该段管道敷设在畛河河道一侧滩地下部。工程设计引水流量0.56 m3/s,引水管道采用DN800 球墨铸铁管（K9）。

2.3.2 分水口工程

青要山水库兴建后,可解决青要山镇、石寺镇2.7 万人口吃水问题和两岸乡镇灌溉面积3000 亩。故本次工程为满足沿岸村镇农业灌溉用水及居民用水等需求,供水主管线沿线设9 个分水口,采用DN100 钢管引水,其中灌溉分水口7处,设计引水流量为0.12 m3/s；为水厂供水分水口2 处,设计引水流量0.022 m3/s,敷设供水支线17.8 km。

2.3.3 水厂

就本工程项目来说,采用管道方式引水需要新建两个水厂,才能满足供水设计需要,两个新建水厂就是青要山镇水厂和石寺镇水厂。青要山镇水厂设计规模为1000 t/d,占地面积2.7 亩,厂址位于青要山镇北侧,东侧紧邻畛河右岸,北侧紧邻005 县道。石寺镇水厂设计规模为1800 t/d,占地面积4.2亩,厂址位于石寺镇北侧,畛河左岸,西侧紧邻246 县道。

水厂厂区主要生产构筑物包括清水池、一体化净水设备、配电室及厂区内配套各类管网；净水厂附属建筑物有办公室、化验室、值班室、厂区围墙,及厂区各项配套设施。

2.3.4 建筑物工程

根据工程布置,本次引水管线沿线设置附属建筑物140座,其中排气阀门井36 座,检修排水阀门井4 座,流量计阀门井3座,减压阀门井3 座,镇墩89 座,调节池5座[6]。

2.4 生态环境保护措施

生态环境保护是输水管道工程建设必须重点考虑的一个基本指标,生态环境保护设计主要是为了保护工程区周围生态环境的连续性、完整性。重点保护内容是项目区范围内的陆生植被和水生动物等,目标是保证工程建设前后生态环境有所改进或保持原有状态。具体来说,施工期生态保护主要是生态影响的预防和消减措施,主要包括：①加强生态保护宣传教育,树立生态环境的全民保护意识；②主体工程施工须安排在水生生态系统相对不活跃的非汛期,以减小施工过程对水生生态系统的扰动；③合理安排施工机械的运行方式,施工机械车辆尽量避免直接穿越河道或穿越植被覆盖区,以消减施工对动植物的惊扰和破坏；④施工中涉及的植被尽可能地保留,必须占压的植被,尽量对其进行移栽,以减轻对现状植被的破坏和较少生物量损失。

此外,对项目占地破坏的植被也需要进行补偿,主要考虑采取的措施是对施工中产生的裸地、创面等进行绿化和修复,以最大限度减小对周围生态环境造成的负面影响。

3 结语

青要山水库供水工程整个项目建设不但要评估工程本身的功能实现,还需要考虑各种影响因素。而管道输水方式的选择和确定,就是充分考虑各种情况后作出的决定,这些影响因素包括自然条件、工程需求、环境影响等,都是不可或缺的评估和衡量标准,管道方式供水的优势因为更切合实际情况而得以体现,并得到设计和施工方的认可。通过对水库输水方式选择过程进行分析,可以总结相关经验,为工程建设奠定更坚实基础。