重新启用尊村浮船取水装置的思考

2010-08-15秦萍霞

山西建筑 2010年26期

秦萍霞

1 浮船取水装置的建设情况

1.1 尊村引黄工程概况

尊村引黄工程是山西省一项大型多级提水灌排工程,灌溉面积166万亩,灌溉范围包括永济、临猗、盐湖、夏县、闻喜五县(市、区)的38个乡镇,596个自然村,占运城市水地面积的1/3,占山西省水地面积的1/10。同时工程还具有灌区内黄河、涑水河防汛抗旱、排涝(洪、碱)、地下水观测和土壤改良等功能。1991年以来,又先后承担了南风、海鑫、关铝三个工业集团的供水任务,在运城市的经济发展中具有十分重要的作用。

1.2 浮船项目建设缘由

尊村枢纽泵站一级站位于永济市西北黄河小北干流的尊村嘴上,1978年4月建成投入运行,前十年水源着流条件一直较好,随着配套工程的实施,提水量逐年增加,特别是1981年提水8 171万m3,实灌面积超过有效灌溉面积。然而自1989年汛期过后,黄河主流逐步远离尊村一级站,最远距离达3 km,出现了历史上罕见的连续脱流现象,造成引黄泵站取水十分困难的被动局面。经估算,自脱流以来,截至 1992年年底,泵站运行16年,脱流6年,脱流率37%,减少提水量4.56亿m3,减少灌溉面积5 463万亩,减少社会效益3.3亿元,灌区灌溉保证率仅为20%～25%。水源问题成为制约尊村灌区正常运行的瓶颈,灌区农业生产受到严重影响。

1.3 泵站脱流的机理分析

泵站脱流是由于黄河主流摆动造成的。主流摆动是由其本身的诸多因素决定的。其中主要因素为黄河的多泥沙特征,泥沙来源区系黄河中游的黄土高原区。因其集雨面积相对较小,洪峰偏,尖瘦入槽,受主槽的调蓄作用,洪峰调平。一般处于不漫滩或少漫滩的情况,使粗泥沙主要沉降在主河槽。主河槽淤积严重,必然往两边淘刷扩展,因河滩属液化砂层地质,松软易冲刷,对水流约束力小,由禹门口即发生主流摆动。1989年汛期过后,尊村河段由于主流的摆动西移,引起泵站水源主流脱流。

1.4 浮船建设规模

浪店水源工程尊村浮船泵站设计浮船3艘,提水流量18.2 m3/s,实施中因配套资金未到位,仅完成了神龙1号、神龙2号两艘浮船建造与安装,购置水陆两用挖掘机一台,两艘浮船提水流量12.2 m3/s。设计扬程1.5 m～3 m,总装机660 kW。

1.5 浮船结构及组成

浮船为单底、单甲板、横骨架式全电焊结构,船壳板采用CCS型船用结构钢,甲板及船体结构采用Q235-A镇静钢。

浮船总长 Lca=30.95 m,水线长 Lw1=29.37 m,型宽B=9.0 m,型深 H=3.0 m。空载吃水0.8 m,满载吃水1.5 m,空船重138 t,满载排水量156.5 t。选用135Aca型号柴油机一台,N额=110 kW,航区为B区。船上安装船用桁车,桁车行走机械为齿轮,齿条传动具有锁定功能,起重量5 t,用于水泵电机等设备的检修维修。

浮船安装轴流泵700ZLBd-125立式轴流6台,电动机布置在甲板上,水泵布置在泵机组舱里,整体机组采用两层支承结构,尽量减少传动轴长度来保证浮船重心高度。泵机组两两之间净距离为3 m,双排错开排列布置,保证巡视走道及机组间互不影响。全船主甲板以下设四道横舱壁,将全船分隔成尾尖舱、机舱、泵机组舱、艏空舱和艏尖舱。

2 浮船运行情况及优缺点分析

2.1 运行情况

浮船取水装置2000年6月份投入使用,当年运行2 182台班时,提水786万m3;2001年运行1 917台班时,提水960万m3,累计提水1 476万m3。该装置的运行,适时补充了水源不足,为灌区抗旱保浇发挥了重要作用。后因主流摆动频繁,装置拆迁困难,加之水源有所改善,至今浮船取水装置一直未再利用。

2.2 优点分析

1)机动灵活,适用性强。

浮船泵站具有动力行走装置,操作人员随时都能驾驶浮船至取水较好的地方,最大限度地挖掘黄河客水资源,保证供水不间断。

2)结构设计合理,运行安全可靠。

船体在设计时,在主甲板下左右船舷布置了压载水舱,用来调节浮船的不同吃水深度及机组运行时不平衡力矩的要求,给机组运行提供了一个安全稳定可靠的工作平台。

3)投资省,周期短,见效快,最大限度发挥工程效益。

尊村浮船取水装置总投资1 116万元,若兴建同规模的固定泵站,投资要比浮船泵站增加1/3还要多。更为严重的是,建成固定泵站后,水流迁移,又得选址建站,造成极大的浪费。工期短,尊村浮船从开始实施到建成仅用了8个多月,建成调试后当即投入使用,为当年抗旱保浇发挥了重要作用。

4)解决多年来一直困扰着尊村灌区取水难的问题。

为保证农业灌溉需要,尊村引黄局虽然经过很大努力,购买挖掘机,挖河槽引水,甚至还采用定向爆破开辟引渠,但灌季结束后,引渠又被淤积,需不停地挖,不能根本扭转取水困难的问题,工程效益得不到充分发挥,不同程度耽误了工农业的生产。而浮船泵站建成后,取水保证率提高了,可由原来的40%提高到75%以上。能够保证12 m3/s的流量,满足用水需求。

2.3 缺点分析

1)停泊位置不易选取。

黄河小北干流段属于游荡性河段,河面宽浅,沙洲密布,汊流较多,主流经常摆动,曾多次发生“揭底”冲刷现象,河势极不稳定。停泊位置不好选定,当选好地点修建临时工程后。浮船停泊又存在急流淘刷,危及临时护岸,影响机组运行的问题,甚至引发崩岸冲毁出水池险情。

2)迁移时费工费时,错过最佳用水时间。

为了满足浮船行走需要,浮船配备了柴油机牵引动力,移动时需要解开缆绳、地锚,收回输水管道、输电线路等,浮船行走还面临着吃水浅,行走困难的问题。新位置需重新开挖船池,做护岸、出水池等配套工程,费工费时,当浮船投入运行后,往往错过了用水时间。

3)出勤率不高,使用机会不多。

由于主流摆动不定,浮船取水装置存在当主流迁移后,浮船搁浅,无法工作。当主流靠近沿岸,来水量充沛,靠挖河自流引水本身自流能够满足用水需求,因而该装置出勤率不高。

3 重新启用浮船的设想

3.1 必要性

尊村引黄是山西省最大一处大型多级提水灌溉工程,灌区节水改造工程的实施,农业灌溉总用水量不断增加。随着企业生产规模的不断扩大,工业用水也呈现增长趋势。随着运城市城市人口不断增加,引黄供水工程也将作为运城市城市供水的一项备用水源工程。未雨绸缪,防患于未然,启用浮船理所当然。

按照上级部门的安排部署,尊村引黄局完成了尊村泵站改造规划,委托山西省水利勘测设计研究院完成了可研报告。省水利厅、省发改委进行了审批,水规总院核定概算总投资23 262万元,泵站更新改造已经启动,2009年新增项目——一级站更新改造已经实施。灌区改造力度不断加大,预期2020年,农业灌溉面积将达到设计灌溉面积166万亩,用水量为4.8亿m3,工业供水将达到0.5亿m3,城市生活用水将达到0.2亿m3,总用水量为5.5亿m3,如此巨大的用水规模,除了实行用水总量控制,定量管理行政措施及渠道防渗减少沿程损失技术措施外,还必须把水源问题解决好。

3.2 启用浮船泵站的设想

近几年来,由于黄河主流靠近一级站渠首,挖河引水难度较小,加上沉沙池的辅助,尊村灌区的水源基本可靠,没有出现过太大问题,2007年和2009年提水量均超过8 000万m3,都能够保障供水,这也是停用浮船的原因之一。为了满足不断增长的用水需求,提高水源的保证程度,应该采取三管齐下,多口取水的办法。

首先,近距离脱流时,继续使用挖河引水的办法,充分利用现有的两台水陆两用挖掘机疏通渠道,确保引水渠畅通。

其次,当脱流距离较远时,考虑重新启用浮船引水,基本思路是:离开主流,相对固定,提引结合。即将浮船固定在距离主流500 m～1 000 m的地方,避开主流,选取引流较好的嫩滩地块,开挖船池。用毛石护砌,做临时码头工程,便于联络管、输水管的安装固定。架设输电线路至取水点,通过电缆接至船上变压器。浮船在船池内工作,通过浮船提水送至一级站前混流池,此方案还需进一步论证。

第三,在特殊情况下,利用浪店水源工程应急供水。临时浪店水源工程输水渠道被列入2008年节水改造新增项目,2009年3月初已完成施工任务,过水流量达到16.5 m3/s左右。在特殊情况下,保证供水需要。