蚌埠市城市饮用水水源地安全保障工程设计

舒刘海 屈学平 钟恒昌 胡 嵩

（中水淮河规划设计研究有限公司 蚌埠 233001）

蚌埠市城市饮用水水源地安全保障工程设计

舒刘海 屈学平 钟恒昌 胡 嵩

（中水淮河规划设计研究有限公司 蚌埠 233001）

蚌埠市城市饮用水水源地安全保障工程包括输水工程、水源地保护工程和水资源监测工程等3个部分，本文分别对以上3个部分的设计进行了详细介绍，其中输水工程中介绍了输水管道在埋置和穿越河道等不同工况下的设计；水源地保护工程介绍了保护区划分、保护工程及其设计；水资源监测工程介绍了水量监测与水质监测的设计情况。

水源地 输水管道 保护工程 监测工程 设计

1 概述

蚌埠市位于淮河中游下段，是安徽省重要的综合性工业城市。目前城市供水主要以淮河蚌埠闸上水为水源，受淮河来水丰枯变化和水污染的影响，蚌埠市供水受到水量和水质因素的双重制约，自20世纪90年代以来已多次出现比较严重的供水危机。在经过调查和分析蚌埠市城市供水安全现状和可利用的水源条件基础上，以新辟芡河洼作为蚌埠市城市供水的新水源地。主要工程设计包括输水工程、水源地保护工程和水资源监测工程3个部分。

本文着重对输水工程中的输水管道设计、水源地保护设计及水资源监测设计3个方面进行介绍。

2 输水管道设计

管道沿线的型式有埋管、穿越河道的倒虹吸管，穿越黑虎山的隧洞。沿线埋管采用预应力钢筒混凝土管（PCCP），穿越淮河管道及过南岸分洪道后采用钢管（SP）。

2.1 埋置预应力钢筒混凝土管（PCCP）设计

2.1.1 PCCP管材结构型式

预应力钢筒混凝土管属于管芯缠丝预应力管，其管芯为钢筒与混凝土复合结构，该管分为内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL型）和埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE型）两种型式。内衬式预应力钢筒混凝土管规格为DN600～DN1400，埋置式预应力钢筒混凝土管规格为DN1400～DN4000。本工程PCCP管管径为DN1400，两种形式都可以满足，但内衬式预应力钢筒混凝土管多用于DN1200以下的管道，因而本工程选择埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE型）。根据计算，管道工作压力约为0.6 MPa，考虑停泵水锤压力，管道工作压力选为1.0MPa。

2.1.2 管道埋深

根据《村镇供水规范》规定，非冰冻地区，管顶覆土宜不小于0.7m，在松散岩基上埋设时，管顶覆土应不小于0.5m；穿越道路、农田或沿道路铺设时，管顶覆土宜不小于1.0m。而对于大型管道埋深还要考虑地下水位较高时的抗浮计算，工况考虑地下水水位达到管顶时，管道在放空状态下所要求的管顶最小埋深厚度。计算时取土容重为16kN/m3，经计算PCCP管抗浮最小埋深为0.4m。

考虑管道在河道滩地内采用明挖施工，须满足河道冲刷及冰冻要求。蚌埠地区冰冻线为15cm，管道需埋在冰冻线以下。根据计算，淮河滩地最大冲刷深度约1.5m，所以管道埋设在1.5m以下才能满足河道冲刷要求。淮河滩地高程地势起伏较小，平均高程约18.0m，管道中心线高程定约为15.5m，满足冲刷及防冻要求。另外，在芡河左堤与淮北大堤之间埋设的管道，以及淮北大堤与行洪堤之间的管道，不受洪水冲刷影响，管道埋深按照1.0m考虑。

管道在淮北大堤堤身内采用明挖施工，须满足冰冻、防洪及结构设计要求，管道中心线高程为24.65m，堤顶高程约25.8m，管道埋深约0.4m，管底高程23.8m，高于设计洪水位23.77m。考虑管道结构安全，堤防在管道穿越堤防处将堤防局部加高1.1m，管道埋深约1.5m。

2.1.3 PCCP管道防腐设计

PCCP在生产、贮存、运输、安装过程中，管道外壁难免会因各种原因而产生表面裂纹或缺陷，管周地下水会逐渐渗入钢丝，导致管材锈蚀破坏；另一方面，即使完整无损的PCCP埋于土中之后，日积月累也可能因为砂浆的碳化或氯离子的侵入，逐渐使钢丝钝化膜破坏，形成腐蚀威胁。根据目前国内外的经验及PCCP管道的特点，本工程采用环氧沥青涂料对PCCP管进行外防腐。

2.2 穿淮河钢管（SP）设计

2.2.1 钢管结构型式

本工程穿淮河钢管规格为DN1000，根据管道加工及运输条件，每节管长选为9m，每节管道接口采用焊接连接。由于钢管与PCCP管道伸缩性不同，因此在钢管与PCCP管连接处分别设一个伸缩节，用来调节管道长度和高度，伸缩节与管道之间采用法兰连接。参照《水平定向钻进管线铺设工程技术规程》（福建省地方标准），为满足水平定向穿越要求，管径/管壁厚应小于50，从而计算钢管壁厚为20mm。

2.2.2 管道埋深

根据地层条件、施工工艺以及河道最大冲刷深度的控制，管道穿越淮河主槽段管道中心线高程为-0.5m，最小埋深为5.0m，能够满足施工工艺要求并避开锚地。

2.2.3 钢管防腐设计

本工程在桩号4+811～5+359之间采用钢管穿越淮河，管道从分洪道上岸后，即桩号15+916～16+517之间也采用钢管将水送至三水厂。芡河水源为二类水，根据类似工程经验，钢管内防腐采用水泥砂浆衬里。钢管的外壁防腐是延长钢管使用寿命的关键因素之一，穿越淮河段钢管外防腐采用3PE防腐，蚌埠闸分洪道以后的钢管采用环氧煤沥青防腐。3PE防腐是近年来从国外引进的新技术，可以有效防止钢管腐蚀，并广泛用于化工行业及其他相关行业，防腐有效年限可达50年。环氧煤沥青防腐是常用的一种管道防腐技术，价格便宜，可以防止各种因素对管道的侵蚀。

3 水源地保护工程

3.1 保护区的划分

芡河为规划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约1.5km处左岸，根据《饮用水水源地保护区划分技术规范》（HJ/T338—2007）及《安徽省城镇生活饮用水源环境保护条例》等有关规定，建议尽快开展芡河洼饮用水源地保护区划分，以芡河取水口为中心确定水域、陆域一级保护区范围和二级保护区范围。

3.2 保护工程

采取工程措施及植物措施对一级保护区内的水域进行保护：对域内的河滩地自堤脚向水内延伸10m分别栽植莎草和睡莲，宽度均为5m；自堤脚至22.50m高程铺设植草砖，砖内用营养土填满植草砖孔洞，并植草籽；于取水口上游300m、下游500m处自河滩地向上修筑围栏至临水侧堤肩，并沿临水侧堤肩修至与取水泵站管理区大门相接，并在明显位置标示饮用水水源保护区图形标志。

3.3 保护工程设计

3.3.1 护坡设计

本次芡河护坡采用植草砖护坡，下铺设0.15m砂石垫层，坡脚设M10浆砌石勒脚，22.50m高程设M10浆砌石压顶。勒脚、压顶规格（宽度×高度）分别为0.6m×0.8m、0.5m×0.6m。植草砖内填营养土，土内撒播马尼拉草籽。自压顶至23.50m高程护坡采用草皮护坡，草皮采用马尼拉草皮。

3.3.2 围栏设计

本次芡河工程拟沿取水口附近布设围栏，围栏采用密集栅格式，高度2.0m，采用混凝土基础，埋深0.7m。

3.3.3 水生湿生植物设计

为了控制芡河滩地耕种带来的化肥、农药污染，滞留营养物，维护湖滨景观，并增加水体自净能力，在不影响防洪的条件下，滩地选择低杆湿生植物种，近滩地水面选择浮水和沉水植物种，通过调研区域本土植物资源，筛选出莎草、睡莲两种典型植物。

3.4 保护管理措施

3.4.1 面源污染控制

规划在芡河洼水源18.5m水位线以上2000m范围内的陆域面积145km2的农田、菜地、果园等进行控释施肥等技术推广应用和开展农业产业结构调整。

3.4.2 内源污染治理

为保证芡河洼水源水质，芡河洼水源保护区内现有人工水产养殖面积一律不得再扩大，并在3年内对现有围网全部拆除，对湖边现有圈塘养殖面积实施退渔还湖，今后推广湖泊自然放养，禁止在芡河洼水源保护区内进行人工水产养殖、围湖造田等行为。

3.4.3 水源周边生态修复与保护

芡河洼水源正常蓄水位抬高前，对水源周边17.5～18.5m高程之间19km2的滩地和湿地进行保护，选择合适的生物物种进行培育，为水生和两栖生物等提供栖息地，保护生态系统，以防止因生态破坏而对水源地水体造成污染。

4 水资源监测工程

水量监测主要依靠现有水文站网，本工程不再增设新的水量监测设施和设备，选择建设在线自动监测站。

淮河干流蚌埠饮用水水源区水质监测固定站点已基本能够满足该水源地水质监测的要求，不再新增固定站点。根据新建的芡河洼饮用水水源地水域情况，拟在芡河洼水源地取水口新建在线水质自动监测站1处，特殊时期加大监测密度。

5 结语

本工程开辟芡河洼水源地作为向蚌埠市城市供水新的水源地，建成后不仅可以解决城市生活用水需求，保障城市人民正常生活和生命健康，维护社会稳定，还可以有效保护和监测水源水质，为合理开发和促进水资源的可持续发展提供保障■